Kategorie: TB2021

Augmented Reality in Schülerversuchen der Elektrizitätslehre in der Sekundarstufe I

Schwanke, Hagen, Kreikenbohm, Annika & Trefzger, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Im Laufe des Sommersemesters 2020 wurden an der RWTH Aachen zur Lehrveranstaltung Experimentalphysik II digitale Selbsttests entwickelt und parallel zur Vorlesung auf der Plattform Moodle eingesetzt. Diese ermöglichen ein zeitnahes Vertiefen der physikalischen Inhalte und ein Üben ihrer Anwendung sowie eine Selbsteinschätzung der Studierenden. [Diesem Ziel dient auch eine Probeklausur mit einem Peer-Review-Verfahren für die Beurteilung der Aufgabenlösungen der Studierenden. Dieses Verfahren kann anonym durchgeführt werden und lässt sowohl eine Vertiefung der gelernten Fähigkeiten als auch eine Verringerung des Korrekturaufwands für die Dozierenden erwarten.] Die Bewertung der Antworten zu den Fragen der Selbsttests kann zum großen Teil automatisiert werden, was ein sofortiges Feedback an die Studierenden ermöglicht. Die Digitalisierung der Selbsteinschätzungsverfahren ermöglicht einen unbeschränkten, flexiblen und wiederholbaren Zugang für Studierenden.

Referenz:

Schwanke, Hagen, Kreikenbohm, Annika & Trefzger, Thomas (2021). Augmented Reality in Schülerversuchen der Elektrizitätslehre in der Sekundarstufe I. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 641). Universität Duisburg-Essen

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Digitale Kompetenzen im Techniklehramt

Albert, Gerrit & Riese, Josef

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Angesichts des Bedarfs an regulär qualifizierten Techniklehrkräften an allgemeinbildenden Schulen wurde an der RWTH Aachen unter Federführung der Physikdidaktik ein Lehramtsstudiengang Technik konzipiert. Hierfür wird ein Fachpraktikum im Sinne der didaktischen Rekonstruktion entwickelt, in dem berufsrelevante praktische Kompetenzen zum Umgang mit technischen Versuchen, Materialien und Geräten erworben werden sollen. Neben der Untersuchung der Lernerperspektive mittels Selbsteinschätzungen ist die fachinhaltliche Perspektive zentraler Entwicklungsaspekt. Die Inhalte des Praktikums wurden ausgehend von einer Sichtung fachbezogener Literatur empirisch abgesichert. Dafür wurde eine Bedarfsanalyse durch Experteninterviews mit Schulpraktiker*innen und Fachleitungen vorgenommen. Daraus resultierende Hinweise zu den als besonders zentral erachteten praktischen Inhalten und Kompetenzen sowie zu Differenzierungsmöglichkeiten fließen in die Praktikumsgestaltung ein. Das Poster stellt ausgewählte Ergebnisse der Interviews sowie die ersten Entwicklungszyklen des Praktikums vor.

Referenz:

Albert, Gerrit & Riese, Josef (2021). Digitale Kompetenzen im Techniklehramt. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 581). Universität Duisburg-Essen

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Experimentiersets aus Karton für den Einsatz mit der App phyphox

Asali, Ahmad, Staacks, Sebastian, Lüders, Christina & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Damit die Praxis des Quer- und Seiteneinstiegs in das Lehramt nicht mit einer De-Professionalisierung des Lehrberufs einhergeht, fordern fachdidaktische und fachwissenschaftliche Verbände die „Erstellung einheitlicher prototypischer Qualifizierungswege“ für nicht traditionell ausgebildete Lehrkräfte (GFD, 2018). Ein solcher Qualifizierungsweg ist der ‚Masterstudiengang für das Lehramt an Integrierten Sekundarschulen und Gymnasien mit dem Profil Quereinstieg‘ (Q-Master), welcher seit dem Wintersemester 2016/17 im Land Berlin als Modellstudiengang an der Freien Universität Berlin angeboten wird. Der Studiengang wird derzeit evaluiert und ein Fokus liegt exemplarisch auf dem Fach Physik. Es wird untersucht, welche Professionalisierungswege die Studierenden durchlaufen und welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten im Vergleich zu regulären Lehramtsstudierenden bestehen. Zu diesem Zweck werden fachdidaktisches Wissen (FDW), Fachwissen (FW), Überzeugungen (zum Lehren und Lernen von Physik) und Berufswahlmotive quantitativ erhoben. Komplementär erweitert wird diese Erhebung durch Leitfadeninterviews zu den Themen Berufswahlmotive und Überzeugungen. Erste Ergebnisse zur Entwicklung von FDW und Überzeugungen deuten auf eine gelingende Professionalisierung im Zuge des Lehramtsmasterstudiums hin. Neue Ergebnisse der Begleitforschung werden vorgestellt.

Referenz:

Asali, Ahmad, Staacks, Sebastian, Lüders, Christina & Heinke, Heidrun (2021). Experimentiersets aus Karton für den Einsatz mit der App phyphox. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 645). Universität Duisburg-Essen

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Reflexion von Bewertungsprozessen

Ratzek, Johanna Henriette & Höttecke, Dietmar

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Besonders in ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen sind in den letzten Jahren hohe Abbrecherquoten zu verzeichnen (Heublein, 2014). Dabei spielt für 64 % der Studienabbrechenden in den Ingenieurwissenschaften an deutschen Fachhochschulen die Studienmotivation eine signifikante Rolle in ihrem Abbruchprozess (Heublein et al., 2017). Das projektbasierte Lernen fördert nachweislich die Studienmotivation (Kolmos et al., 2014).

Daher wird ein wird ein neues Motivationsmodul mit einem projektbasierten Workshop entwickelt. Der Einfluss des projektbasierten Lernens auf die Studienmotivation von Erstsemesterstudierenden energietechnischer Ingenieurstudiengänge wird in einem experimentellen Kontrollgruppendesign untersucht.

Sowohl die Experimental-, als auch die Kontrollgruppe setzt sich im Workshop mit Konzepten moderner Energiesysteme auseinander. Die Experimentalgruppe erhält projektbasierte Aufgabenstellungen, die über eine begleitende Leitfrage mit einer authentischen Problemstellung verknüpft sind. Die Kontrollgruppe bearbeitet die Fragestellungen hingegen theoretisch.

Referenz:

Ratzek, Johanna Henriette & Höttecke, Dietmar (2021). Reflexion von Bewertungsprozessen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 517). Universität Duisburg-Essen

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Projektbasiertes Lernen zur Motivation von Erstsemesterstudierenden

Herzig, Melanie, Habel, Stefan, Lang, Martin & Dorschu, Alexandra

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Lernansätze, in denen eine Problemlöse-Situation vor eine Instruktion geschaltet werden, erhalten zunehmend Aufmerksamkeit (z.B. Loibl & Rummel, 2014). Diese Ansätze werden u.a. als Productive Failure (PF) bezeichnet (z.B. Kapur & Bielaczyc, 2012). Zentral ist, dass Lernende vorinstruktional mit einer Problemlöse-Situation konfrontiert werden, für deren Lösung zunächst keine tragfähigen Fachkonzepte vorhanden sind. Die Lernenden fühlen sich im Ungewissen über die korrekten Lösungsansätze – sie empfinden ein scheitern. Es wurde empirisch gezeigt, dass dies sich dennoch positiv auf die Entwicklung des Konzeptverständnisses auswirkt im Vergleich zu Lernenden, die vorinstruktional keiner Problemlösesituation ausgesetzt waren (z.B. Kapur, 2012), weshalb das Scheitern als produktiv bezeichnet wird.

Das Poster stellt eine Studie dar, in der der PF-Ansatz für das Chemielernen (Verbrennungskonzept) adaptiert wurde. Die Ergebnisse weisen einen Vorteil der PF-Gruppen nach, verglichen mit Lernenden, die sich nachinstruktional mit der Problemlösesituation auseinandergesetzt haben.

Referenz:

Herzig, Melanie, Habel, Stefan, Lang, Martin & Dorschu, Alexandra (2021). Projektbasiertes Lernen zur Motivation von Erstsemesterstudierenden. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 521). Universität Duisburg-Essen

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Konzeptionelles Lernen durch vorinstruktionales Problemlösen

Hundertmark, Sarah

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das neu konzipierte und vom Fonds der Chemischen Industrie (FCI) unterstützte Lehrprojekt „e-lement“ (e-learning entwickeln mitsamt Evaluation durch neue Techniken) richtet sich an Lehramtsstudierende. Im Rahmen des Moduls erstellen die Studierenden digitale Lernumgebungen zu ausgewählten Themen des Chemieunterrichts und evaluieren diese anschließend wissenschaftlich mithilfe von Methoden der empirischen Sozialforschung. Ziel des Projektes ist es, die Studierenden von reinen Konsumenten zu aktiven Gestaltern digitaler Werkzeuge für ihren eigenen Chemieunterricht zu machen und ihnen parallel einen Einblick in fachdidaktische Forschung zu ermöglichen. Mit Hilfe von Fragebögen wurden Rückmeldungen zum Modul erhoben und mithilfe qualitativer Inhaltsanalyse ausgewertet. Auf dem Poster werden der didaktische Aufbau des Lehrprojektes sowie erste Ergebnisse der Evaluation von „e-lement“ durch die Studierenden vorgestellt. Darüber hinaus wird ein Einblick in die von den Studierenden für den Chemieunterricht erstellten digitalen Lernumgebungen geboten.

Referenz:

Hundertmark, Sarah (2021). Konzeptionelles Lernen durch vorinstruktionales Problemlösen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 525). Universität Duisburg-Essen

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e-lement: e-learning entwickeln mitsamt Evaluation durch neue Technik

Müller, Stefan, Reiners, Christiane S. & Schmitz, Laurence

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Sprache ist im naturwissenschaftlichen Unterricht von großer Bedeutung, da sie das zentrale Werkzeug für das Denken und den Aufbau von Wissensstrukturen darstellt. Vor allem Schreibprozesse dienen dazu, Wissen zu organisieren und anfängliche Ideen in gefestigte Konzepte zu überführen. Im Chemieunterricht erfolgt Schreiben in Form von Versuchsprotokollen, welche verschiedene Abschnitte mit unterschiedlichen sprachlichen Anforderungen aufweisen. Zur sprachlichen Charakterisierung von Versuchsprotokollen ist ein Kategoriensystem deduktiv aus der Literatur abgeleitet worden, welches anhand von Schüler*innentexten im Rahmen der Pilotstudie evaluiert wird. Außerdem werden die sprachlichen Schwierigkeiten der Lernenden herausgearbeitet. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse werden Schreibfördermaßnahmen entwickelt, welche die Lernenden beim Schreiben von Versuchsprotokollen unterstützen sollen. Die Fördermaßnahmen werden im Rahmen einer quasi-experimentellen Interventionsstudie im Prä-Post-Design unter Berücksichtigung der sprachlichen Voraussetzungen der Lernenden evaluiert.

Referenz:

Müller, Stefan, Reiners, Christiane S. & Schmitz, Laurence (2021). e-lement: e-learning entwickeln mitsamt Evaluation durch neue Technik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 529). Universität Duisburg-Essen

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Untersuchung der Wirksamkeit von Schreibfördermaßnahmen im Chemieunterricht

Österlein, Jan-Martin, Ropohl, Mathias, Morek, Miriam & Habig, Sebastian

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

In den vergangenen 15 Jahren wurden im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung eine Vielzahl an Kompetenzmodellen und daran anknüpfende Assessment-Verfahren entwickelt. Anhand eines systematischen Reviews zeigt sich, dass – trotz der Konzeptualisierung von Kompetenzen als Dispositionen, z. B. als „kognitive Leistungsdispositionen“ (Klieme und Leutner, 2006) – sich die Erfassung von Kompetenzen nicht vorrangig auf einzelne Dispositionen stützt, sondern punktuell Problemlöseprozesse sowie vor allem deren Produkte bewertet. Der vorliegende Ansatz schlägt daher vor, Kompetenz als Trias aus latenten Dispositionen, beobachtbarem Problemlöseverhalten (Performanz) und den statischen Produkten dieser Performanz zu modellieren. Es wird deutlich, dass sich alle drei Aspekte in den empirischen Zugängen in unterschiedlichen Fokussierungen wiederfinden. Daraus ergibt sich das Desiderat, die Konsistenz der Kompetenzausprägung über die Dispositionen, Performanzen und Produkte hinweg, die zwischen ihnen vermittelnden Prozesse sowie die Verortung von Kompetenzzuwächsen genauer in den Blick zu nehmen.

Referenz:

Österlein, Jan-Martin, Ropohl, Mathias, Morek, Miriam & Habig, Sebastian (2021). Untersuchung der Wirksamkeit von Schreibfördermaßnahmen im Chemieunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 533). Universität Duisburg-Essen

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Experimentelle Kompetenz zwischen Disposition, Performanz und Produkt

Reith, Marco & Nehring, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Um ein angemessenes Verständnis von einem physikalischen System zu entwickeln, müssen Lernende eine Modellvorstellung internalisiert haben. Eine Möglichkeit, sich aktiv mit einem Modell auseinanderzusetzen, ist die Nutzung einer Simulation. Dadurch werden bildliche Darstellungen echter Objekte mit einer Repräsentation physikalischer Größen ergänzt, um unsichtbare Größen mit der Realität zu verknüpfen.

Vor diesem Hintergrund wurde eine neue Simulation entwickelt, die das elektrische Potenzial in einfachen Gleichstromkreisen mit Hilfe einer Farbdarstellung oder einer Höhendarstellung visualisiert. So ermöglicht sie eine vielseitige Behandlung von einfachen Stromkreisen im Unterricht. Die Simulation bietet Lehrenden die Auswahl zwischen den beiden Darstellungsmodi, technischer und physikalischer Stromrichtung sowie zwei Farbzuordnungen. Im Rahmen des iVoltage-Projektes wurde diese Simulation bei Lehramtsstudierenden eingesetzt und auf Basis der dort gemachten Erfahrungen überarbeitet.

Auf dem Poster werden die Funktionen der Simulation sowie der Ablauf anschließender Studien erläutert.

Referenz:

Reith, Marco & Nehring, Andreas (2021). Experimentelle Kompetenz zwischen Disposition, Performanz und Produkt. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 537). Universität Duisburg-Essen

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Repräsentationsbasierte Simulation zu einfachen Gleichstromkreisen

Weatherby, Thomas, Wilhelm, Thomas, Burde, Jan-Philipp, Beil, Fabian, Kapp, Sebastian, Kuhn, Jochen & Thees, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Schulbezogenes physikalisches Fachwissen gilt als zentraler Baustein der Physiklehrerkompetenz und als eine Voraussetzung für Lehrerhandeln im Physikunterricht. Allerdings wird schulbezogenes physikalisches Fachwissen häufig erst im Referendariat erworben. An der PH Ludwigsburg wurde daher eine „kumulative Lehre für das Lehramtsstudium Physik“ entwickelt mit dem Ziel, ein tragfähiges, schulbezogenes physikalisches Fachwissen anhand wichtiger Grundkonzepte der Mechanik vor dem Referendariat aufzubauen (John & Starauschek 2018, Rubitzko et al. 2018). Das Poster stellt eine Folgestudie vor, die untersuchen soll, ob sich die Wirksamkeit der Intervention des kumulativen Physiklernens im Schulpraxissemester und im Referendariat zeigt. Es ist zu erwarten, dass sich Entlastungseffekte zeigen: Durch den gezielten Aufbau von schulbezogenem Fachwissen im Fachstudium sollten die Studierenden und Referendare z. B. flexibler mit fachlichen Problemen der Schulphysik umgehen können, und es sollten zeitliche Ressourcen für die Entwicklung anderer Lehrerkompetenzen zur Verfügung stehen.

Referenz:

Weatherby, Thomas, Wilhelm, Thomas, Burde, Jan-Philipp, Beil, Fabian, Kapp, Sebastian, Kuhn, Jochen & Thees, Michael (2021). Repräsentationsbasierte Simulation zu einfachen Gleichstromkreisen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 541). Universität Duisburg-Essen

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