Kategorie: TB2021

Bildung für nachhaltige Entwicklung kooperativ gestalten

Holland, Dominique & Rincke, Karsten

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Der Erwerb experimenteller Kompetenzen ist ein Hauptziel schulphysikalischer Bildung. Zur Unterstützung der Lehrkräfte bei der Planung und Durchführung von Unterricht, der experimentelle Kompetenzen vermitteln soll, wurde an der RWTH Aachen die Plattform „FLexKom“ zum Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen ins Leben gerufen. Auf der Plattform werden Module angeboten, die Teilkompetenzen in den Bereichen Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten fördern sollen.

Dieser Beitrag stellt die Entwicklung von Modulen vor, welche insbesondere Durchführungs-Kompetenzen im Bereich des elektronischen Versuchsaufbaus vermitteln sollen. In diesen Modulen sollen Schülerinnen und Schüler Schaltskizzen aus Reihen- und Parallelschaltungen von Widerständen und Glühbirnen praktisch umsetzen. Durch die Integration eines Mikrocontrollers auf einem Steckbrett erhalten die Lernenden eine direkte Rückmeldung, inwiefern die von ihnen gesteckte Schaltung der vorgegebenen Skizze entspricht. Auf dem Poster werden die Entwicklung sowie Einsatzmöglichkeiten des Steckbretts beschrieben.

Referenz:

Holland, Dominique & Rincke, Karsten (2021). Bildung für nachhaltige Entwicklung kooperativ gestalten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 561). Universität Duisburg-Essen

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Entwicklung und Evaluation von TPACK-Kompetenzen in der Hochschullehre

Zimmermann, Franziska & Melle, Insa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Gestaltung adaptiver Lehr- und Lernsituationen setzt spezifische Kompetenzen voraus. Neben fachspezifischem Wissen sind dies vor allem diagnostische und methodisch-didaktische Kompetenzen. Um dieses komplexe Konstrukt in universitären Lehrveranstaltungen adressieren zu können, ist eine intensive Verknüpfung von Theorie und Anwendung hilfreich. Der Anpassung des Unterrichts an die Lernvoraussetzungen der Schülerinnen und Schüler (SuS) muss eine genaue Beobachtung und Analyse der Lernsituation vorausgehen. Zum Einüben dieses Prozesses, bietet sich die Arbeit mit Videovignetten von realen Unterrichtssituationen an. Studierende erhalten so Einblicke in Herausforderungen, die sich SuS stellen, und können diese aufgabengeleitet analysieren, um das Unterrichtsmaterial anschließend zu adaptieren. Zu diesem Zweck wurden Videovignetten entwickelt und in Lehrveranstaltungen eingesetzt, welche u. a. die diagnostischen Kompetenzen der Studierenden anhand ausgewählter Beispiele (Kohlenstoffkreislauf und Verbrennung) fördern sollen. Auf dem Poster werden erste Befunde vorgestellt.

Referenz:

Zimmermann, Franziska & Melle, Insa (2021). Entwicklung und Evaluation von TPACK-Kompetenzen in der Hochschullehre. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 501). Universität Duisburg-Essen

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Unterstützung für Studierende in einem digitalen Semester

Nell, Sebastian, Goertz, Simon & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

LEIFIphysik ist das größte Lehr-Lern-Portal für Schulphysik im deutschsprachigen Raum. Um das Portal den Bedürfnissen der beiden Hauptzielgruppen (Schülerinnen und Schüler sowie Lehrkräfte) folgend entsprechend weiterzuentwickeln, wird alle drei Jahre eine Befragung der Nutzerinnen und Nutzer durchgeführt. Zuletzt erfolgte die Befragung im Herbst 2019. Im Poster werden die Ergebnisse der im Herbst 2019 in Kooperation mit der Universität Münster durchgeführten Befragung vorgestellt (N = 1575). Dabei werden u. a. die unterschiedlichen Einsatz- und Nutzungsszenarien der Zielgruppen und besondere Bedürfnisse bzw. Anforderungen von Schülerinnen und Schülern sowie Lehrkräften aufgezeigt. Ergänzt werden die Ergebnisse durch Erkenntnisse zum realen Nutzerverhalten, welches auf Basis von Google Analytics Daten analysiert wurde.

Referenz:

Nell, Sebastian, Goertz, Simon & Heinke, Heidrun (2021). Unterstützung für Studierende in einem digitalen Semester. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 565). Universität Duisburg-Essen

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Erwerb physikdidaktischen Wissens zum Einsatz digitaler Medien im PU

Große-Heilmann, Rike & Josef, Riese

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Chemiestudierende zeigen in der Studieneingangsphase große Schwierigkeiten bei der Bewältigung physikochemischer Rechenaufgaben (Schwedler, 2017). Dabei besteht die Schwierigkeit weniger in der algorithmisch-prozeduralen Bearbeitung der Aufgabe, sondern vielmehr darin den chemischen Sachkontext zu durchdringen und mit mathematischen Strategien zu verknüpfen.

Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Konzept zur individuellen Förderung bei der Bearbeitung von Übungsaufgaben durch Online-Lernhilfen entwickelt, welches sich an dem Modellierungskreislauf nach Blum und Leiß (Blum, 2011) orientiert.

Zur Evaluation des Konzepts wurden Einzelfallstudien mit Think-Aloud während der Bearbeitung und retrospektivem Interview (N = 7) mit Studierenden der Chemie durchgeführt. Erste Ergebnisse indizieren, dass die Lernhilfen individuell (in unterschiedlichen Ausmaß und Tempo) genutzt werden und jeder Proband zum richtigen Ergebnis gelangte.

Erhebungen mit einer größeren Probandengruppe zur Verallgemeinerung der Ergebnisse sowie der Transfer auf weitere Aufgaben und Themenfelder stehen noch aus.

Referenz:

Große-Heilmann, Rike & Josef, Riese (2021). Erwerb physikdidaktischen Wissens zum Einsatz digitaler Medien im PU. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 441). Universität Duisburg-Essen

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Individuelle Online-Hilfen zu physikochemischen Aufgaben im Studium

Buschmann, Jana-Kim, Kappe, Matthias & Schwedler, Stefanie

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Integration von Verfahren des maschinellen Lernens ist in vielen gesellschaftlichen Bereichen fortgeschritten. Auch über die Einbindung der Verfahren in Lehr-Lern-Prozesse wurde in den letzten Jahrzehnten eine Fülle von Forschungsarbeiten publiziert.

Eingebettet in das Promotionskolleg LernMINT (www.lernmint.org) soll das systematische Review eine Übersicht über derartige Arbeiten liefern und die interdisziplinäre Kommunikation fördern. Auf Grundlage des PRISMA Statements wurden aus sieben Literaturdatenbanken und 27 Fachzeitschriften / Konferenzen insgesamt 11.161 Publikationen identifiziert und eine Auswahl einer kategorienbasierten Analyse unterzogen, die folgende Fragestellungen enthielten, u. a.: Welche naturwissenschaftsdidaktischen Theorieelemente wurden berücksichtigt? Welche Verfahren des maschinellen Lernens werden verwendet? Inwiefern wurden der Datenschutz und ethische Grundsätze beachtet?

Das Poster präsentiert ausgewählte Ergebnisse des Reviews und mit Blick auf die gegenseitigen Potentiale einer stärkeren Vernetzung von Naturwissenschaftsdidaktik und Informatik.

Referenz:

Buschmann, Jana-Kim, Kappe, Matthias & Schwedler, Stefanie (2021). Individuelle Online-Hilfen zu physikochemischen Aufgaben im Studium. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 445). Universität Duisburg-Essen

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Unterstützung von Lehr-Lern-Prozessen durch maschinelles Lernen

Roski, Marvin, Hoppe, Anett , Dannemann, Sarah , Dietze, Stefan, Ewerth, Ralph, Friege, Gunnar, Marenzi, Ivana, Ntoutsi, Eirini, Schanze, Sascha

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Anhand des Experten-Novizen-Vergleichs konnten bisher das Verständnis von Tiefenstrukturen und Erlernen von Heuristiken als zentrale Gelingensbedingungen beim Bearbeiten von Physikaufgaben festgestellt werden (Friege, 2001).

Eine Vermittlung dieser Aspekte erfolgt in universitären Physikübungen oftmals nur implizit, daher wird ein entsprechendes Strategietraining für die Ingenieursstudierenden der Hochschule Ruhr West entwickelt.

Die Auswirkung spezifischen Lernmaterials sowie der Strategieübung auf die Problemlösekompetenz wird im Rahmen eines 2×2 Designs untersucht.

Die Konzeption des Lernmaterials beinhaltete die Entwicklung eines Manuals, das die Aufgabenanalyse anhand verschiedener Strukturmerkmale ermöglichte. Darauf aufbauend konnten Aufgaben gezielt adaptiert, sowie Worked-Examples konzipiert werden. Diese Gestaltung des Materials soll eine Verschiebung des Fokus auf die Problemrepräsentation und Erarbeitung eines Lösungsansatzes bewirken, welche die Grundlage des strategischen Problemlösens bilden.

Eine Pilotierung des Interventionsdesigns erfolgt im nächsten Präsenzsemester.

Referenz:

Roski, Marvin, Hoppe, Anett , Dannemann, Sarah , Dietze, Stefan, Ewerth, Ralph, Friege, Gunnar, Marenzi, Ivana, Ntoutsi, Eirini, Schanze, Sascha (2021). Unterstützung von Lehr-Lern-Prozessen durch maschinelles Lernen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 449). Universität Duisburg-Essen

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Aufgabenanalyse und Worked-Examples als Basis eines Strategietrainings

Plicht, Katja, Härtig, Hendrik & Dorschu, Alexandra

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Seit jeher wird versucht, mehr Mädchen für den Physikunterricht zu begeistern. Ein möglicher Grund für das anhaltende Desinteresse wird in der Konzipierung des Physikunterrichts gesehen. Im vorgestellten Dissertationsprojekt wird die Genderkompetenz von Lehrpersonen beleuchtet. In einem Mixed-Methods-Design soll untersucht werden, welche expliziten und impliziten Einstellungen/Überzeugungen Lehrer*innen gegenüber Mädchen und Jungen im Physikunterricht aufweisen. Außerdem wird erhoben, ob sie über geschlechtsspezifische Interessensunterschiede sowie gendergerechte Unterrichtsgestaltung Bescheid wissen. Es wird vermutet, dass Lehrer*innen bewusst oder unbewusst ihre Einstellungen/Überzeugungen im Unterricht vermittelt. Negative Einstellungen/Überzeugungen könnten Mädchen daran hindern, sich mit dem Fach zu identifizieren und Interesse zu entwickeln. Zudem könnte fehlendes Lehrer*innenwissen über geschlechtsspezifische Interessensunterschiede sowie über gendergerechte Unterrichtsgestaltung dazu führen, dass Mädchen sich vom Physikunterricht abwenden.

Referenz:

Plicht, Katja, Härtig, Hendrik & Dorschu, Alexandra (2021). Aufgabenanalyse und Worked-Examples als Basis eines Strategietrainings. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 453). Universität Duisburg-Essen

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Genderkompetenzforschung im Physikunterricht

Auer, Verena & Strahl, Alexander

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Energie erweist sich im Chemieunterricht als ein besonders abstraktes Konzept, welches mit zahlreichen fehlerhaften Vorstellungen einhergeht. Zur Ausbildung eines adäquaten Konzeptverständnisses bedarf es u. a. der Stärkung der mentalen Modelle auf der Teilchenebene. Dazu eignen sich besonders Simulationen, die nach dem simulation learning lernförderlich in den Unterricht implementiert werden. Daher wurde ein Unterrichtsverfahren entwickelt, in dem Schüler*innen sich nach dem imagination effect per Zeichnung mit ihren Vorstellungen auseinandersetzen und diese mit Hilfe einer maßgeschneiderten Simulation weiterentwickeln.

Das Unterrichtsverfahren wird derzeit mittels Think-Aloud und retrospektiven Interviews mit Schüler*innen der Sek. II evaluiert (lfd. Untersuchung, derzeit N = 15). Erste Ergebnisse deuten auf eine Stärkung der mentalen Modelle hin, zeigen aber auch potentiell hausgemachte Vorstellungen durch die Simulation auf. Zukünftige Untersuchungen im Klassenverband zu allen sechs Unterrichtseinheiten sollen klären, inwieweit sich diese Ergebnisse verallgemeinern lassen.

Referenz:

Auer, Verena & Strahl, Alexander (2021). Genderkompetenzforschung im Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 457). Universität Duisburg-Essen

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Simulationen im Chemieunterricht: Aufbau mentaler Modelle zu Energie

Peperkorn, Yannik & Schwedler, Stefanie

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Sind Lehrkräfte mit dem digitalen Phänomen Internet-Challenges vertraut? Wie bewerten sie das Gefahrenpotenzial spezifischer Challenges, wie z.B. der Cinnamon-Challenge, bei der man einen Löffel voll Zimtpulver herunterschluckt? Welche Rolle spielt die Gesundheitsbildung im Chemieunterricht? Inwiefern ließe sich das Thema Internet-Challenges über diese an den Chemieunterricht anknüpfen? Der Posterbeitrag liefert Antworten auf diese Fragen anhand von Einblicken in problemzentrierte leitfadengestützte Interviews mit Chemielehrkräften. Die Interviews wurden anhand der zusammenfassenden Inhaltsanalyse nach Mayring und mithilfe von MAXQDA ausgewertet. In diesem Zusammenhang wurde ein Kategoriensystem erstellt. Die Befunde zeigen, dass insbesondere Fragen nach den Gefahrenpotenzialen und dem Bekanntheitsgrad von Internet-Challenges unter Jugendlichen bei Lehrkräften mit Unsicherheiten behaftet sind. Als Ausblick werden Implikationen für die Gesundheits- und Medienbildung im Chemieunterricht besprochen.

Referenz:

Peperkorn, Yannik & Schwedler, Stefanie (2021). Simulationen im Chemieunterricht: Aufbau mentaler Modelle zu Energie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 461). Universität Duisburg-Essen

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Sichtweisen von Lehrkräften im Fach Chemie auf das Phänomen Internet-Challenges

Werthmüller, Julia & Prechtl, Markus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Strahlung ist um uns herum allgegenwärtig und doch gibt es in der Bevölkerung, besonders jedoch bei Schüler*innen immer noch einen Mangel an Wissen über Strahlung. Für diese Studie haben wir die Wirksamkeit eines Unterrichtskonzeptes zur Strahlung mittels Prä-Posttest-Design untersucht. Das Konzept wurde an Schüler*innen (n=141) in den Schulstufen 9 bis 11 an Gymnasien durchgeführt. Die Schüler*innen arbeiteten in Gruppen und erstellten unter anderem ihren eigenen strahlungsbasierten Superhelden. Wir stellen fest, dass sich das Wissen der Lernenden über Strahlungskonzepte durch die Lektion verbessert hat. So ordneten die Schüler*innen zum Beispiel Strahlungstypen genauer nach Energie und lieferten korrekte Antworten auf offene Fragen zur Wechselwirkung von Strahlung mit verschiedenen Materialien. Die meisten Schüler*innen begrüßten die Einbeziehung von Superheld*innen in den Unterricht und ließen sich durch deren Einsatz im Klassenzimmer nicht von Lerninhalt ablenken.

Referenz:

Werthmüller, Julia & Prechtl, Markus (2021). Sichtweisen von Lehrkräften im Fach Chemie auf das Phänomen Internet-Challenges. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 465). Universität Duisburg-Essen

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