Kategorie: TB2021

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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Förderung der TPCK-Kompetenzen von zukünftigen Physiklehrkräften

Tobias Ludwig, Gregor Benz

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Da die emotionalen Hürden eines Aufgreifens der Geometrischen Algebra durch die hochschulischen Didaktiken im deutschsprachigen Raum bisher relativ groß sind, wurde auf der vergangenen GDCP-Jahrestagung in Wien vorgeschlagen, die Geometrische Algebra durch komplexe und quaternionenartige Strukturen auszudrücken. Die Geometrische Algebra wird dann hinter einer Mathematisierung versteckt, die Lernenden bereits bekannt ist.

Damit ist allerdings das philosophische Problem verbunden, dass jede physikalische Messung, die wir vornehmen, reellwertige Messergebnisse liefert. Diese reellwertigen Messergebnisse werden immer erst im Zuge einer theoretischen Modellierung und mathematischen Umgestaltung mit komplexen oder quaternionenartigen Größen verknüpft.

Deshalb wird der Ansatz, die Geometrische Algebra in bereits bekannten mathematischen Strukturen zu verbergen, in diesem Beitrag erweitert, indem die Geometrische Algebra durch reellwertige Matrizen ausgedrückt wird. Auch dieser Zugang zur Geometrischen Algebra kann dazu beitragen, emotionale und auch kognitive Hürden zu verringern.

Referenz:

Tobias Ludwig, Gregor Benz (2021). Förderung der TPCK-Kompetenzen von zukünftigen Physiklehrkräften. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 414). Universität Duisburg-Essen

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Umgang mit chemischen Gefahren – eine Befragung von Feuerwehrleuten zur Dekon-Stufe I

Sprenger, Sebastian & Prechtl, Markus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Physik-Servicelehrveranstaltungen weisen oftmals hohe Misserfolgsquoten auf. Zum einen liegt dies an Herausforderungen, die in der Studienanfangsphase beispielsweise in organisatorischer Hinsicht auftreten, oder an fachlichen Anforderungen. Zum anderen kann die Studierbarkeit durch eine mangelnde Passung zwischen den Erwartungen des adressierten Fachbereichs an die Veranstaltung und der Ausgestaltung durch den Fachbereich Physik erschwert werden.

Um hier eine empirische Datenbasis zu schaffen die es erlaubt, Erwartungen und Ausgestaltung anzunähern, wird an der Technischen Universität Darmstadt eine Befragung von Studierenden sowie Lehrenden der adressierten Fachbereiche durchgeführt. Neben vorausgesetzten Vorkenntnissen werden auch einzelne Themenfelder sowie Anforderungsdimensionen bezüglich der Kompetenzen und Fertigkeiten erhoben, welche für die Zielgruppe von besonderer Relevanz sind.

In diesem Beitrag werden ausgewählte Ergebnisse der Befragung am Fachbereich „Bau- und Umweltingenieurswesen“ vorgestellt, die als erster Ansatz für die Konzeption eines begleitenden Online-Kurses genutzt wurden.

Referenz:

Sprenger, Sebastian & Prechtl, Markus (2021). Umgang mit chemischen Gefahren – eine Befragung von Feuerwehrleuten zur Dekon-Stufe I. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 477). Universität Duisburg-Essen

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Verstecken wir die Geometrische Algebra hinter reellwertigen Matrizen!

Horn, Martin Erik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Eine aufgeschlossene Einstellung zu und das Wissen über Inklusion sollten grundlegende Pfeiler der Ausbildung aller Lehrkräfte sein und sind ausschlaggebend für eine erfolgreiche Umsetzung von Gemeinsamem Unterricht (Meijer, 2011). An beruflichen Schulen findet man eine hohe Heterogenität der Schülerschaft, jedoch kommt insbesondere dort der Inklusionsaspekt noch zu kurz (Euler & Severing, 2014). Das Promotionsprojekt untersucht bestehende Schwierigkeiten von Studierenden sowie Referendarinnen und Referendaren mithilfe der Analyse schriftlicher Unterrichtsentwürfe sowie Unterrichtsbeobachtungen während des Praxissemesters bzw. des Ausbildungsunterrichts in den naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächern Biotechnik (Schwerpunkt), Biologie und Chemie. Ergänzt wird die Untersuchung durch Fragebögen und Interviews von teilnehmenden Probandinnen und Probanden, Lehrkräften sowie Auszubildenden. Dieses multiperspektivische Design soll einen möglichst detaillierten Einblick in Abläufe an den Schulen gewähren und Erfahrungen verschiedener Akteure mit inklusivem Unterricht aufzeigen.

Referenz:

Horn, Martin Erik (2021). Verstecken wir die Geometrische Algebra hinter reellwertigen Matrizen!. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 418). Universität Duisburg-Essen

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Anforderungen und Erwartungen an Physik-Serviceveranstaltungen

Schmitt, Kevin & Spatz, Verena

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Concept inventories sind validierte multiple-choice Fragebögen, die das Verständnis von einer großen Anzahl Lernender in einem bestimmten Themenbereich erheben können (Schecker & Gerdes, 1999). Der Klimawandel ist für heute junge Menschen ein (über-)lebenswichtiges Thema (IPCC 2018). Es erscheint notwendig, das Lernendenverständnis von zentralen Konzepten und Begriffen zum Klimawandel zuverlässig erheben zu können. Dazu wurde ein Climate Change Concept Inventory (CCCI) in Australien entwickelt (Jarrett & Takacs 2019). Eine erste Übersetzung und Pilotierung in Österreich deckte Unzulänglichkeiten auf (Schubatzky, Pichler & Haagen-Schützenhöfer, 2020). Aktuell wird an einer Überarbeitung der zentralen physikalischen Konzepte und der test-theoretischen Gestaltung des CCCI gearbeitet. Ziel ist, das fachdidaktisch überarbeitete CCCI zur Messung des Verständnisses von SuS sowie von Studierenden im deutschsprachigen Raum einzusetzen und einen Beitrag zur Bildung für Nachhaltige Entwicklung (BNE) zu leisten. Das Poster stellt den aktuellen Stand und die geplanten Arbeiten dar.

Referenz:

Schmitt, Kevin & Spatz, Verena (2021). Anforderungen und Erwartungen an Physik-Serviceveranstaltungen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 481). Universität Duisburg-Essen

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Schwierigkeiten mit Gemeinsamem Unterricht am Berufskolleg

Rückert, Simone & van Vorst, Helena

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Idealisierungen sind in der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung im Rahmen der Auseinandersetzung mit Modellen und Experimenten allgegenwärtig. Eine unzureichende Thematisierung von Idealisierungen im unterrichtlichen Kontext lässt Lernschwierigkeiten für Schülerinnen und Schüler vermuten.

Im Rahmen des Forschungsprojekts IMODEX (Idealisierungen beim Modellieren und Experimentieren) wurde ein Fragebogen für Lehrkräfte entwickelt, um deren Perspektive auf die Bedeutung von Idealisierungen erheben zu können. Im Fokus stehen drei Skalen: (1) Wissensbasierte Vorstellungen zu Idealisierungen in der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung, (2) Einstellungen zur Bedeutung von Idealisierungen im naturwissenschaftlichen Unterricht, (3) Explizite Auseinandersetzung mit Idealisierungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. In einer Pilotierung des Fragebogens mit Studierenden wurde die Qualität der entwickelten Skalen überprüft. Vorgestellt werden erste Ergebnisse der Pilotstudie.

Referenz:

Rückert, Simone & van Vorst, Helena (2021). Schwierigkeiten mit Gemeinsamem Unterricht am Berufskolleg. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 422). Universität Duisburg-Essen

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Entwicklung eines Climate Change Concept Inventory

Wackermann, Rainer, Schubatzky, Thomas , Wöhlke, Carina & Haagen-Schützenhöfer, Claudia

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

In der Berufsorientierung insbesondere der Schülerinnen mit Migrationshintergrund spielen enge Verwandte und Lehrpersonen eine wichtige Rolle. Viele Lehrpersonen schätzen sich jedoch in diesem Bereich als wenig kompetent ein. Zur Unterstützung von Verwandten und Lehrpersonen wurde ein Kartenspiel zur Berufsorientierung im MINT-Bereich entwickelt. In möglichst angenehmer Atmosphäre soll zwischen Schülerin und Elternteil bzw. Schülerin und Schülerin ein Gespräch über naturwissenschaftliche Berufe, eigene Erfahrungen und damit verbundene Gefühle angeregt werden. Dieses Gespräch könnte die Bildung von Arbeitsbündnissen anregen, in welchen emotionale und inhaltliche Unterstützung sowie gemeinsame Handlungen in der Berufsorientierung ermöglicht werden. Lehrpersonen können dieses Kartenspiel im Rahmen von Berufsorientierungs-Gesprächen, bei Elternsprechtagen oder persönlichen Gesprächen mit Eltern und ihren Kindern durchführen oder das Spiel im Unterricht einsetzen. Das Kartenspiel soll Schülerinnen mit Migrationshintergrund für MINT-Berufe sensibilisieren und ein Bewusstsein für diese wecken.

Referenz:

Wackermann, Rainer, Schubatzky, Thomas , Wöhlke, Carina & Haagen-Schützenhöfer, Claudia (2021). Entwicklung eines Climate Change Concept Inventory. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 485). Universität Duisburg-Essen

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Idealisierungen: ein Fragebogen zur Perspektive von Lehrkräften

Winkelmann, Jan

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Förderung naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung und damit die Aneignung prozeduralen und epistemischen Wissens sind explizite Bildungsziele der nationalen Bildungsstandards im Fach Chemie. Um das selbstgesteuerte Experimentieren in die Unterrichtspraxis zu implementieren, wird im Rahmen dieses Forschungsvorhabens eine Fortbildung zur Konzeption von selbstgesteuerten Experimenten im Chemieunterricht für Lehrkräfte der Sekundarstufe durchgeführt. Begleitend zur Fortbildung wird im Prä-Post-Follow-Up-Design das fachdidaktische Wissen hinsichtlich der Planung von selbstgesteuerten Experimenten empirisch überprüft. Erste Auswertungen der Hauptstudie mit 67 Teilnehmenden weisen auf einen signifikanten Lernzuwachs hin. Der eigens entwickelte Test mit 18 Items im Multiple-Choice-Multiple-Select-Format ist mit einem Cronbachs Alpha von .81 reliabel und kann eine Alternative zu bestehenden Messinstrumenten zur Erfassung der entsprechenden Kompetenzen darstellen. Im Poster werden das Forschungsdesign, die Lehrkräftefortbildung sowie wesentliche Ergebnisse der Hauptstudie vorgestellt.

Referenz:

Winkelmann, Jan (2021). Idealisierungen: ein Fragebogen zur Perspektive von Lehrkräften. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 426). Universität Duisburg-Essen

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