Autor: GDCP

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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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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Superheroes of the electromagnetic spectrum! Ein neuer Ansatz für den Strahlungsunterricht

Plotz, Thomas & Fitzgerald, Barry W.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das Projekt ESTA hat zum Ziel, die Aus- und Fortbildung von Lehrpersonen der naturwissenschaftlichen Fächer durch die Fortbildung des Hochschullehrpersonals zu verbessern. In diesem Projekt sind die Pädagogische Hochschule Ludwigsburg und die University of Limerik (Irland) die Partnerinstitutionen. Die IIlia State University und die Iakob Gogebashvili Telavi State University in Georgien, die University of Sarajevo sowie die University of Mostar aus Bosnien and Herzegowina, die De La Salle University und die Philippine Normal University von den Philippinen sind Programminstitutionen in diesem Projekt. Um das Ziel zu erreichen, werden Kurse entwickelt und angeboten, die den Fokus auf die Verwendung von Methoden zur Sensibilisierung bezüglich der Diversität der Schülerschaft legen. Diese Kurse werden in Programminstitutionen implementiert, wobei – ausgehend von einer Bedarfsanalyse – der Fokus auf kulturelle und sprachliche Vielfalt gelegt wird.

Referenz:

Plotz, Thomas & Fitzgerald, Barry W. (2021). Superheroes of the electromagnetic spectrum! Ein neuer Ansatz für den Strahlungsunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 469). Universität Duisburg-Essen

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Professionalisierung zur Einbindung digitaler Medien im CU

Rosenberg, Dominique & Rautenstrauch, Hanne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Modellieren ist ein wichtiger Bestandteil der physikalischen Erkenntnisgewinnung, doch Schülerinnen und Schüler haben damit häufig Schwierigkeiten. Der Ansatz der Augmented Reality (AR) kann möglicherweise dabei helfen, diese Schwierigkeiten durch reales Experimentieren und die simultane Überlagerung mit dynamischen Modellen zu überwinden. Lehrkräfte schätzen ihre eigenen digitalen Kompetenzen häufig als unzureichend ein, wie frühere Studien gezeigt haben. Im Rahmen des Projekts „diMEx“ wird daher ein Fortbildungskonzept entwickelt, um Lehrkräften die Nutzung von AR im experimentierbasierten Physikunterricht zu vermitteln und ihre digitalen Kompetenzen zu fördern. Zur Entwicklung der Fortbildung wurde online eine Lehrkräftebefragung durchgeführt, welche neben individuellen Förderwünschen auch die Einstellungen der Lehrkräfte bezüglich des Einsatzes digitaler Medien und Open Educational Resources im Unterricht abfragt. Es werden die Ergebnisse und das Fortbildungskonzept vorgestellt.

Referenz:

Rosenberg, Dominique & Rautenstrauch, Hanne (2021). Professionalisierung zur Einbindung digitaler Medien im CU. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 386). Universität Duisburg-Essen

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Chemie fachfremd Unterrichten – eine Interviewstudie

Rautenstrauch, Hanne, Garrelfs, Svenja M. & Busker, Maike

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das medienpädagogische Modell von Koehler und Mishra erweitert das Modell des Professionswissens von Lehrkräften nach Shulman um die Facette des technologischen Wissens. Es wird deutlich, dass zur Entwicklung eines technologie-bezogenen fachdidaktischen Wissens (TPCK) eine Anbindung zum Fachwissen und fachdidaktischen Wissen unerlässlich ist. Zudem ist Digitalisierung als zukunftsweisende Querschnittsaufgabe zu verstehen und bedarf unbedingt einer Einbindung in die fachdidaktische Lehre.

Mit dem Projekt ProMeC soll ein Lehrkonzept zu digitalen Medien im Fach Chemie entwickelt werden, welches kumulativ aufbauend gestaltet ist und verschiedene fachdidaktische Veranstaltungen einbezieht. Die Studierenden sollen somit zum stufenweisen Aufbau eines technologie-bezogenen fachdidaktischen Wissens (TPCK) während ihres gesamten Studiums angeregt werden.

Auf dem Poster wird das Lehrkonzept ProMeC mit seinem kumulativen Aufbau am Beispiel des Fachs Chemie im Bachelorstudiengang vorgestellt und ausgewählte Seminarideen zum Einsatz von digitalen Medien präsentiert und diskutiert.

Referenz:

Rautenstrauch, Hanne, Garrelfs, Svenja M. & Busker, Maike (2021). Chemie fachfremd Unterrichten – eine Interviewstudie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 382). Universität Duisburg-Essen

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Nutzung von und Einstellungen zu Augmented Reality im Physikunterricht

Freese, Mareike, Winkelmann, Jan, Teichrew, Albert & Ullrich, Mark

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Frauen sind im MINT-Bereich (insb. Physik) unterrepräsentiert. So besteht seit Jahren ein Interesse zu untersuchen, wie Bildungswegentscheidungen (BWE) von Schülerinnen zustande kommen. BWE lassen sich als komplexe, andauernde und soziale Aushandlungsprozesse betrachten, in denen u.a. Identitätsarbeit mit Blick auf MINT geleistet wird. Es wurden narrativ angelegte Interviews mit Blick auf Physik mit Oberstufenschülerinnen geführt. Die Auswertung erfolgt nach Lucius-Hoene & Deppermann (2002) „Rekonstruktion narrativer Identität“.

In den Interviews konnte der Prozesscharakter der Entscheidungen eruiert werden. Zudem findet dieser Prozess in intensiver Auseinandersetzung mit der eigenen Person, anderen und dem eigenen Bild von z.B. Physik statt. Wie sich die jungen Frauen jetzt und in Zukunft sehen (wollen), verhandeln sie mit. Egal ob sie sich bspw. auf die Vereinbarkeit von Familie und Beruf oder den Studienort beziehen.

Im Rahmen des Posters werden theoretischer Rahmen, Erhebungsdesign, übergreifende Erkenntnisse und exemplarisch eine Fallanalyse vorgestellt.

Referenz:

Freese, Mareike, Winkelmann, Jan, Teichrew, Albert & Ullrich, Mark (2021). Nutzung von und Einstellungen zu Augmented Reality im Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 390). Universität Duisburg-Essen

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Untersuchung der Wirkungen von AR-Visualisierungstechniken in der Primarstufe

Lauer, Luisa, Peschel, Markus, Seibert, Johann, Lang, Vanessa, Eichinger, Annika, Altmeyer, Kristin, Malone, Sarah, Kelkel, Mareike, Bach, Sarah, Perels, Franziska & Kay, Christopher W.M.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

In vielen Bundesländern, wie beispielsweise Schleswig-Holstein oder Rheinland-Pfalz, ist das Fach Chemie als Bedarfsfach ausgewiesen. Somit ist davon auszugehen, dass es häufig fachfremd oder durch Quereinsteiger unterrichtet wird. Im IQB Ländervergleich 2012 zeigte sich, dass das Fach Chemie durchschnittlich in 10,4% der Fälle von einer Lehrkraft ohne entsprechende Lehrbefähigung erteilt wird.

Bisher gibt es jedoch keine oder kaum Studien, die sich mit dem fachfremden Unterrichten des Faches Chemie in Deutschland aus Sicht der betreffenden Lehrkräfte beschäftigen.

Auf dem Poster soll daher eine Interviewstudie mit Lehrkräften, die Chemie fachfremd unterrichten, vorgestellt werden. Wegen der zentralen Rolle im Fach Chemie wurde in der Befragung der Fokus auf das Experimentieren im Unterricht gelegt. Die Studie verfolgt somit das Ziel, Herausforderungen beim Experimentieren mit Schülerinnen und Schülern sowie gewünschte und bereits wahrgenommene Fortbildungs- und Unterstützungsangebote von fachfremd unterrichtenden Lehrkräften des Faches Chemie zu identifizieren.

Referenz:

Lauer, Luisa, Peschel, Markus, Seibert, Johann, Lang, Vanessa, Eichinger, Annika, Altmeyer, Kristin, Malone, Sarah, Kelkel, Mareike, Bach, Sarah, Perels, Franziska & Kay, Christopher W.M. (2021). Untersuchung der Wirkungen von AR-Visualisierungstechniken in der Primarstufe. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 378). Universität Duisburg-Essen

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QUANTAG: Augmented-Reality-Campus-Rallye als Einstieg in die Quantentechnologie

Eichinger, Annika, Schmoll, Isabel, Kelkel, Mareike, Seibert, Johann, Lauer, Luisa, Lang, Vanessa, Bach, Sarah, Perels, Franziska, Kay, Christopher W.M.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Dieser Beitrag fokussiert forschungstheoretische Begrifflichkeiten sowie aktuelle Entwicklungen und Modellierungen des Medialen Lernens am Beispiel von Augmented Reality (AR). Entsprechend soll das Lernen mit und über digitale Medien unter besonderer Berücksichtigung der Möglichkeiten von AR grundlegende Kompetenzentwicklungen für den Physik- und Chemieunterricht der Sekundarstufen sowie für den Sachunterricht der Primarstufe aufzeigen. Die Kompetenzen umfassen v.a. das Lehren und Lernen mit AR, welches Lehrkräfte vor große Herausforderungen stellt. Das deAR-Modell ermöglicht Lehrkräften einen praktisch-theoretischen Orientierungsrahmen, wie AR im naturwissenschaftlichen Unterricht didaktisch eingebettet werden kann. Mittels dieses Modells können fachliche Inhalte, wie zum Beispiel die Visualisierung von Teilchenprozessen sowie elektrische Schaltskizzen und methodische Anwendungen, wie z.B. Gamebased Learning-Szenarien oder interaktive Lernformate zum Thema Quantenphysik innerhalb eines didaktischen Rahmens unter den Gesichtspunkten von AR sinnvoll angereichert werden.

Referenz:

Eichinger, Annika, Schmoll, Isabel, Kelkel, Mareike, Seibert, Johann, Lauer, Luisa, Lang, Vanessa, Bach, Sarah, Perels, Franziska, Kay, Christopher W.M. (2021). QUANTAG: Augmented-Reality-Campus-Rallye als Einstieg in die Quantentechnologie . In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 366). Universität Duisburg-Essen

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Das Projekt SCIENCE without FICTION innerhalb des Reality-Virtuality-Continuum

Lang, Vanessa, Seibert, Johann, Eichinger, Annika, Bach, Sarah, Kelkel, Mareike, Peschel, Markus, Perels, Franziska & Kay, Christopher W.M.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Mittels Augmented Reality (AR) können im naturwissenschaftlichen Unterricht – bislang vornehmlich bezogen auf die Sekundarstufe – verschiedene Repräsentationen eines Sachverhalts verknüpft werden. Für den Sachunterricht der Primarstufe liegen zu AR bislang nur wenige Erkenntnisse vor und zusätzlich müssen o.g. Forschungsergebnisse auf ihre Übertragbarkeit für die Primarstufe geprüft werden. Deshalb wurde ein AR-gestütztes Lehr-Lernszenario zu elektrischen Schaltskizzen für Schüler*innen der vierten Jahrgangsstufe entwickelt, in dem Schaltsymboliken in Echtzeit mittels AR während des Konstruierens von realen Schaltungen visualisiert werden. In diesem Beitrag wird der Prototyp dieser AR-Lehr-Lernumgebung aus technischer und didaktischer Sicht vorgestellt. Darüber hinaus werden das Design und entsprechende Hypothesen für eine experimentelle Evaluationsstudie vorgestellt, welche anhand dieses AR-Lehr-Lernszenarios den Einfluss verschiedener Repräsentationen von Schaltsymbolen und Skizzen (Augmentierung über Smartglasses vs. Tablets) auf das Erlernen von (Schalt)Symboliken untersucht.

Referenz:

Lang, Vanessa, Seibert, Johann, Eichinger, Annika, Bach, Sarah, Kelkel, Mareike, Peschel, Markus, Perels, Franziska & Kay, Christopher W.M. (2021). Das Projekt SCIENCE without FICTION innerhalb des Reality-Virtuality-Continuum. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 374). Universität Duisburg-Essen

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Mediales Lernen – Kompetenzerwerb durch didaktisch eingebettete AR

Kay, Christopher W.M. , Peschel, Markus, Perels, Franziska, Lauer, Luisa, Seibert, Johann, Lang, Vanessa, Eichinger, Annika, Bach, Sarah & Kelkel, Mareike

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das selbstregulierte Lernen (SRL) bildet einen Teil der Schlüsselkompetenzen des lebenslangen Lernens, welches auch im Chemieunterricht adressiert werden muss. Dieser Beitrag stellt eine Möglichkeit vor, SRL in story-basierten Lernphasen mit Hilfe von Augmented Reality (AR) zu fördern. Das Projekt MARS (Mixed and Augmented Reality in Science) kombiniert dabei digitale Augmented, Mixed und Virtual Reality-Umgebungen mit einem analogen Arbeitsheft zum Thema Umwelt im Rahmen der Nachhaltigkeitsbildung. Dabei durchlaufen die Schüler*innen verschiedene “Level”, in denen sie virtuell durch Zeit und Raum reisen, um chemische Aspekte der aktuellen Umweltdebatte zu erforschen. Durch die Gestaltung der jeweiligen Lernszenarien soll einerseits den Schüler*innen eine Lernumgebung präsentiert werden, welche die prä-aktionellen, aktionellen und post-aktionellen Phasen des SLR im Chemieunterricht fördert. Andererseits soll eine Lernumgebung präsentiert werden, die motivationale, kognitive und metakognitive Prozesse im Unterricht fördert.

Referenz:

Kay, Christopher W.M. , Peschel, Markus, Perels, Franziska, Lauer, Luisa, Seibert, Johann, Lang, Vanessa, Eichinger, Annika, Bach, Sarah & Kelkel, Mareike (2021). Mediales Lernen – Kompetenzerwerb durch didaktisch eingebettete AR. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 370). Universität Duisburg-Essen

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