Autor: GDCP

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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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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Anregung kognitiver Prozesse im naturwissenschaftlichen Unterricht

Böttcher-Graf, Pauline & Koenen, Jenna

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Im hochschulweiten QLB-Projekt „InDiKo“ zur Digitalisierung in der Lehrkräftebildung sollen an der PH Karlsruhe im Teilprojekt Physik die digitalbezogenen Kompetenzen von angehenden Physiklehrkräften im Bereich des Experimentierens gefördert werden. Dazu werden die physikalischen Praktika dahingehend überarbeitet, dass Systeme zur digitalen Messwerterfassung (dMWE) zum Einsatz kommen, um Technological-Pedagogical-Content-Knowledge (TPCK)-Kompetenzen zu fördern. Obwohl entsprechende Systeme seit Jahrzehnten existieren, werden diese bisher kaum im Unterricht eingesetzt (Wenzel & Wilhelm, 2017). Künftige Physiklehrende müssen aber digitale Kompetenzen besitzen, um einen Beitrag zur Digitalisierung des Physikunterrichts leisten zu können (KMK, 2016; Vogelsang, 2018). Diese physikspezifischen Kompetenzen sind im Bereich des Experimentierens insbesondere mit dem Einsatz von dMWE verknüpft (Boczianowski, Ludwig & Pyras, 2019). Vor diesem Hintergrund präsentiert das Poster differenzierte TPCK-Kompetenzen in diesem Bereich sowie einen aktuellen Stand eines Konzeptes zur Umsetzung.

Referenz:

Böttcher-Graf, Pauline & Koenen, Jenna (2021). Anregung kognitiver Prozesse im naturwissenschaftlichen Unterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 410). Universität Duisburg-Essen

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Neuartige Auseinandersetzung mit Mondphasen durch GeoGebra

Sommer, Stefan, Wessel, Florian & Winkelmann, Jan

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Lehrkräfte bieten im Unterricht wichtige Lerngelegenheiten in Form von Instruktionen an. Instruktionen sollen das naturwissenschaftliche Handeln unterstützen und die kognitive Aktivierung gewährleisten. Videoanalysen bieten einen Zugang zum Unterrichtsgeschehen, wobei bisherige Videostudien zum Ergebnis kommen, dass im Unterricht verwendete Instruktionen stark auf Rezeption und Reproduktion ausgerichtet sind. Für naturwissenschaftlichen Unterricht im Bereich der Erkenntnisgewinnung ist diese Frage jedoch noch ungeklärt. Ziel des Projektes ist es daher, die Gestaltung von Instruktionen zur Förderung von Erkenntnisgewinnung genauer zu untersuchen. Dazu wurde ein Kodiermanual zur Abbildung von Kognitionen entwickelt, in dem die kognitiven Prozesse, die durch die Instruktionen angeregt werden sollen, charakterisiert werden. Der Schwerpunkt liegt auf der Analyse korrelativer Zusammenhänge von Instruktionen, die eine besonders häufige/seltene bzw. hohe/niedrige Anregung kognitiver Prozesse erkennen lassen in Zusammenhang zur Verwendung in den verschiedenen Phasen der Erkenntnisgewinnung.

Referenz:

Sommer, Stefan, Wessel, Florian & Winkelmann, Jan (2021). Neuartige Auseinandersetzung mit Mondphasen durch GeoGebra. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 406). Universität Duisburg-Essen

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Chemiespezifisches Classroom-Management – Einblick in den Unterricht

Pawlak, Felix & Groß, Katharina

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Nach wie vor besteht in der Physikdidaktik kein abschließender Konsens über die im Unterricht zur Quantenphysik zu vermittelnden Inhalte. Die fachdidaktische Forschung brachte bisher eine große Bandbreite unterschiedlicher unterrichtlicher Zugänge zur Quantenphysik hervor. Diese besitzen aber mitunter ganz verschiedene inhaltliche Schwerpunkte. Dies ist kein Wunder: wir zeigen mit den Ergebnissen einer explorativen Mind-Map Studie, dass die Frage danach, was Quantenphysik ausmacht, keinesfalls einheitlich unter Physikerinnen und Physikern beantwortet wird. Stattdessen hängen die Assoziationen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mit der Quantenphysik stark von der jeweiligen Fachkultur der Forschenden ab. Vergleichbare fachbereichsspezifische Unterschiede zeigen sich für das in der Schulphysik etablierte Thema der Mechanik nicht.

Referenz:

Pawlak, Felix & Groß, Katharina (2021). Chemiespezifisches Classroom-Management – Einblick in den Unterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 398). Universität Duisburg-Essen

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Bildungswegentscheidungen junger Frauen unter Identitätsperspektive

Kressdorf, Freja & Rabe, Thorid

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Der Einsatz von Schülerexperimenten im inklusiven Chemieunterricht bedarf vielfältiger Kompetenzen von Lehrenden im Bereich des Classroom-Managements. Im Rahmen des Forschungsprojekts konnten bereits chemiespezifische Classroom-Management-Strategien (CMS) identifiziert und mit Hilfe von Experteninterviews evaluiert werden. In diesem Sinne wurden drei CMS forschungsbasiert herausgearbeitet, die für das sichere und lernförderliche Gemeinsame Experimentieren von Bedeutung sind: Experimentierregeln und konsequente Umsetzung (CMS1), Experimentierroutinen (CMS2) sowie Klarheit und Struktur des Experimentierens (CMS3). Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden die CMS nun im Hinblick auf ihre tatsächliche Umsetzung in der konkreten Unterrichtssituation untersucht und mit Hilfe der deduktiven Inhaltsanalyse qualitativ analysiert. Das Poster stellt sowohl die Ergebnisse der teilnehmenden Beobachtung (N(Unterrichtsstunden)=46) als auch der Schülerfragebögen (N=85) vor und zeigt die komplexen Wechselwirkungen zwischen den drei CMS beim Einsatz im inklusiven Chemieunterricht auf.

Referenz:

Kressdorf, Freja & Rabe, Thorid (2021). Bildungswegentscheidungen junger Frauen unter Identitätsperspektive. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 394). 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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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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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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