Autor: GDCP

Analyse der Erstellung und Interpretation graphischer Auswertungen

Hamacher, John, Trinenberg, Eva & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die Datenauswertung zu Hause stellt für viele Studierende in physikalischen Praktika eine zeitintensive und besonders schwierige Arbeitsphase dar (Hamacher et al., 2015). Dabei sind laut Studien vor allem zwei eng miteinander verknüpfte Problemfelder der Studierenden identifizierbar: Die Durchführung von graphischen Auswertungen (Schwarz et al., 2014) und der korrekte Umgang mit Messunsicherheiten (Heinicke, 2012). Jedoch mangelt es bisher an Wissen über konkret auftretende Schwierigkeiten in dieser Auswertephase, das als Ausgangspunkt für die Erstellung effektiver Lernhilfen dienen kann.

An der RWTH Aachen wurde im WS 2016/17 eine Studie im Physikpraktikum für Studierende der Biologie durchgeführt, in der von 6 Studierendenpaaren zu je 3 gleichen Versuchen die Erstellungsprozesse ihrer Versuchsberichte detailliert erfasst wurden. Die Analyse des Datenmaterials fokussiert auf die erstellten graphischen Auswertungen. Dabei wird insbesondere auch untersucht, inwiefern Messunsicherheiten von den Studierenden berücksichtigt wurden. Im Vortrag werden Ergebnisse der Analyse präsentiert.

Referenz:

Hamacher, John, Trinenberg, Eva & Heinke, Heidrun (2018). Analyse der Erstellung und Interpretation graphischer Auswertungen. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 352). Universität Regensburg

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Zur Generalisierbarkeit bei Experimentiertests

Hild, Pitt, Gut, Christoph, Metzger, Susanne & Tardent, Josiane

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

In diesem Beitrag wird die Generalisierbarkeit eines Instruments zur Messung experimenteller Kompetenzen von Schülerinnen (49%) und Schülern der 7. und 9. Jahrgangsstufe aus nicht-gymnasialen Anforderungsniveaus diskutiert (Gut, Hild, Tardent & Metzger, 2017). Das Instrument bestand aus 12 Aufgaben zu den 4 Problemtypen skalenbasiertes Messen, kategoriengeleitetes Beobachten, effektbasiertes Vergleichen und fragengeleitetes Untersuchen. 418 Probanden lösten an 2 Testtagen insgesamt 8 Aufgaben und protokollierten die Ergebnisse. Jede Aufgabe wurde von mindestens 2 Personen geratet und hohe Interrater-Reliabilitäten (.56 ≤ κ ≤ .97; .79 ≤ p0 ≤ .98) sichergestellt. Die unterschiedlichen G-Studien zeigen, dass die Aufgaben selbst über 70% der gesamten Fehlervarianz aufklären. Werden die Aufgaben den Problemtypen zugeordnet, steigt der G-Koeffizient auf 0.9. Wie beim CAP (Gao, Shavelson & Baxter, 1994) oder auch beim Experimentiertest von Webb, Schlackmann & Sugrue (2000) sind alle weiteren Facetten (Schule, Klasse, Lehrer, Jahrgang, Niveau, Reihenfolge) wenig bedeutsam.

Referenz:

Hild, Pitt, Gut, Christoph, Metzger, Susanne & Tardent, Josiane (2018). Zur Generalisierbarkeit bei Experimentiertests. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 356). Universität Regensburg

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Ergebnisse einer Vergleichsstudie zur Nachbereitung von Experimenten

Muth, Laura & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die Phasen der Vor- und Nachbereitung von Experimenten haben einen großen Einfluss auf die Qualität des naturwissenschaftlichen Unterrichts (Tesch und Duit, 2004). Dennoch gibt es bis heute nur wenige Studien, die sich mit der Struktur dieser beiden Phasen befassen. Allerdings konnte Winkelmann (2015) bestätigen, dass Lernende durch die Nachbereitungsphase von Experimenten noch dazu lernen. An dieser Stelle setzt das vorliegende Forschungsprojekt an. Im Rahmen einer Vergleichsstudie wird der Frage nachgegangen, wie die Auswertephase von Experimenten strukturiert sein soll, um bestmögliche Ergebnisse beim Lernzuwachs der Schülerinnen und Schüler zu erzielen. Dazu werden drei Treatments mit unterschiedlichem Offenheitsgrad kontrastiert. Um den Einfluss der Lehrkraft abschätzen zu können, wird auch die Wechselwirkung zwischen unterrichtender Lehrkraft und Experimentiersituation überprüft. In der Pilotstudie konnten erste Hinweise für Unterschiede zwischen den Vergleichsgruppen gesammelt werden. Die Ergebnisse der Hauptstudie werden an der Tagung vorgestellt.

Referenz:

Muth, Laura & Erb, Roger (2018). Ergebnisse einer Vergleichsstudie zur Nachbereitung von Experimenten. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 360). Universität Regensburg

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Veränderung von Fachwissen in verschiedenen Experimentiersituationen

Weber, Jeremias, C. Wenzel, S. Franziska , Winkelmann, Jan, Ullrich, Mark, Erb, Roger & Horz, Holger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

In einem vom BMBF geförderten Projekt „Kompetenzmessung und Kompetenzförderung in leistungsheterogenen Lerngruppen im experimentierbasierten Physikunterricht“ wurden ca. 1000 Schülerinnen und Schüler in einer längsschnittlich angelegten Interventionsstudie auf den Kompetenzzuwachs in drei Experimentiersituationen (Demoexperimente, Schülerexperimente mit enger Anleitung, Schülerexperimente mit offener Anleitung) untersucht. Mit einem in Vorstudien erstellten IRT-skalierten Test wurde die Veränderung des Fachwissens über fünf Messzeitpunkte hinweg gemessen. Um eine Wechselwirkung zwischen unterrichtender Lehrkraft und Experimentiersituation zu untersuchen, wurden die Lehrkräfte auch zu ihren Überzeugungen bezüglich der Physik als Wissenschaft und des Physikunterrichts befragt.

Im Vortrag sollen sowohl die Studie mit ihren Messinstrumenten, als auch erste Ergebnisse der Erhebung vorgestellt werden. Abschließend soll anhand der bisher gewonnen Erkenntnisse die Bedeutung verschiedener Experimentiersituationen im Physikunterricht diskutiert werden.

Referenz:

Weber, Jeremias, C. Wenzel, S. Franziska , Winkelmann, Jan, Ullrich, Mark, Erb, Roger & Horz, Holger (2018). Veränderung von Fachwissen in verschiedenen Experimentiersituationen. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 364). Universität Regensburg

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Experimentelle Praktika mit Erklärvideos optimieren

Varnai, Agnes Szabone & Reinhold, Peter

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

An der Veranstaltung „Physikalische Grundlagen“ nehmen jedes Jahr ca. 120 Studierende der Bachelorstudiengänge Lehramt an Grundschulen und Lehramt für sonderpädagogische Förderung teil. Hier werden in 3er-Gruppen für den Sachunterricht relevante physikalische Inhalte in experimentellen Aufgaben selbstständig bearbeitet. Feldbeobachtungen lassen vermuten, dass diese Aufgaben den Studierenden erhebliche Schwierigkeiten bereiten. Um das Praktikum didaktisch wirkungsvoller zu gestalten, soll das Maß an instruktionaler Unterstützung erhöht werden. Hierzu werden der didaktische Ansatz Cognitive Apprenticeship zugrunde gelegt und zur methodischen Realisierung des Ansatzes kurze Erklärvideos eingesetzt.

Insgesamt soll in einem Prä-Post-Design untersucht werden, ob durch diese Interventionsmaßnahme die Selbstwirksamkeitserwartung der Studierenden bezüglich des physikalischen Experimentierens erhöht werden kann. Außerdem werden experimentbezogene Fachwissenstests und videografierte Prozessbeobachtungen eingesetzt. Im Vortrag werden das Design der Feldstudie und erste Ergebnisse vorgestellt.

Referenz:

Varnai, Agnes Szabone & Reinhold, Peter (2018). Experimentelle Praktika mit Erklärvideos optimieren. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 368). Universität Regensburg

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Experimentelle Handlungsabläufe sichtbar machen! Methoden & Ergebnisse

Büsch, Leonard & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Der in Bildungsstandards und Kernlehrplänen ausgewiesene Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung ist wesentlich geprägt vom Experimentieren als wichtiger Methode naturwissenschaftlichen Arbeitens. Allerdings sind experimentelle Kompetenzen aktuell nicht vollständig abprüfbar, wobei speziell die Durchführung der Experimente nur mangelhaft erfasst wird. Um diese Diskrepanz abzubauen, wurden experimentelle Abläufe bei einem Experiment zur Radioaktivität in einem Physikpraktikum für 319 Studierende dokumentiert, wofür zwei Messinstrumente zum Einsatz kamen: Zum einen erlaubt die Protokollierung der Versuche mit Smartpens durch die Studierenden eine zeitökonomische Identifizierung und Erfassung prozessrelevanter Abläufe und Situationen. Zum anderen wurden mithilfe eines Microcontrollers die wesentlichen Messparameter im Experiment (Abstand vom Präparat zum Zähler, Absorber, Messdauer) aufgenommen, die eine Rekonstruktion der experimentellen Handlungsabläufe ermöglichen. Im Vortrag werden die erhobenen Daten präsentiert sowie ausgewählte Methoden und Ergebnisse ihrer Auswertung demonstriert.

Referenz:

Büsch, Leonard & Heinke, Heidrun (2018). Experimentelle Handlungsabläufe sichtbar machen! Methoden & Ergebnisse. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 372). Universität Regensburg

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Perspektiven des Programms MILeNa zur MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung

Schorn, Bernadette, Salinga, Christian & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Mit dem überregionalen Programm MILeNa zur MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung wurden seit dem Start im Herbst 2013 in vier Jahrgängen ca. 250 Schülerinnen und Schüler aus vier Bundesländern erreicht. Dabei wurden wertvolle Erfahrungen zu erfolgversprechenden Ansätzen der MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung gesammelt. Gleichzeitig wird das Programm in seinem derzeitigen Format und dem damit zu erreichenden Umfang des Adressatenkreises dem Ausmaß der Herausforderungen des prognostizierten Lehrermangels nicht gerecht. Deshalb wurde auf der Grundlage der bisherigen Erfahrungen und erster Pilotierungen modifizierter Veranstaltungsformate ein weiterentwickeltes MINT-Lehrer-Nachwuchsförderprogramm konzipiert. Das Konzept des weiterentwickelten Programms, das zu deutlich größeren Teilnehmerzahlen hin skaliert werden kann, wird in dem Beitrag vorgestellt.

Referenz:

Schorn, Bernadette, Salinga, Christian & Heinke, Heidrun (2018). Perspektiven des Programms MILeNa zur MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 400). Universität Regensburg

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Evaluation MINT-Klasse – Thesen zur MINT-Nachwuchsförderung

Holmeier, Monika

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Im Schuljahr 2013/14 führte das Gymnasium Lerbermatt in Köniz, Bern sogenannte MINT-Klassen ein. Dort erhalten Schüler/innen während der drei Jahre vor dem Abitur in zwei zusätzlichen Schulstunden pro Woche die Möglichkeit, anwendungs- und problemlöseorientiert natur-wissenschaftlich-technische Probleme zu bearbeiten. Zudem absolvieren die Schüler/innen praktische Elemente (bspw. Summerschool an der ETH Lausanne), in denen sie eigenständig forschen und experimentieren. Durch die Teilnahme an der MINT-Klasse sollen die Schüler/innen die Faszination der Naturwissenschaften hautnah erleben und sich zusätzliches Wissen aneignen.

Die MINT-Klassen wurden mittels Längsschnitt- und Kontrollgruppendesign über drei Jahre hinweg evaluiert (2013-2016). Abgeleitet aus den Ergebnissen der Evaluation, die auf Fragebogen und qualitativen Interviews basiert, werden im Vortrag Thesen präsentiert, die zeigen sollen, worauf bei der Einführung von MINT-Förderangeboten geachtet werden muss. Dadurch soll ein Beitrag zur Qualitätsentwicklung im Bereich der MINT-Nachwuchsförderung geleistet werden.

Referenz:

Holmeier, Monika (2018). Evaluation MINT-Klasse – Thesen zur MINT-Nachwuchsförderung. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 404). Universität Regensburg

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Voraussetzungen für MINT im Schweizer Kindergarten

Delaney, Seamus, Koch, Alexander & MacCabe, Kelly

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

In der laufenden Bildungsreform (Lehrplan 21) stellt noch eine Herausforderung für Kindergartenlehrpersonen dar, insbesondere im Hinblick auf die MINT-Inhalte. Der Kanton Basel-Stadt setzt die Reform bereits um, andere Kantone folgen in weiteren Jahren.

19 Lehrpersonen mit einer Berufserfahrung von durchschnittlich 15.5 Jahren (SD=14.3) aus Basel-Stadt, wurden zur Praxisrelevanz des Lehrplan 21 und seiner Umsetzungsmöglichkeiten gegenüber MINT-Inhalten befragt. Neben quantitativen Analysen werden auch qualitative Angaben bei der Interpretation herangezogen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Lehrpersonen eine positive Einstellung gegenüber MINT-Inhalten haben. Sie würdigen auch, dass MINT-Wissen den Kindern und für ihren Schulerfolg nützlich ist. Aber die Lehrpersonen haben immer noch negative Wahrnehmungen im Umgang mit Lehrmitteln und deren Relevanz für den Unterricht; Sie unterrichten mit «Kopf, Herz und Verstand»

Im Vortrag werden die Haltungen der Kindergartenlehrpersonen und die Herausforderungen in der Gestaltung von MINT-Unterricht sowie der Lehrmitteleinsatz diskutiert.

Referenz:

Delaney, Seamus, Koch, Alexander & MacCabe, Kelly (2018). Voraussetzungen für MINT im Schweizer Kindergarten. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 408). Universität Regensburg

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Auffassungen von Chemielehrkräften zur Kreativität im Chemieunterricht

Semmler, Luzie & Pietzner, Verena

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Kreativität gewinnt in der heutigen, sich schnell entwickelnden Zeit immer mehr an Bedeutung, da Industrie und Wirtschaft auf Innovationen angewiesen sind. Sie wird daher von Schulabgängern gefordert, dennoch ist sie kein fester Teil der Schulbildung. Besonders in den MINT-Fächern scheint Kreativität noch nicht im Unterricht etabliert zu sein und wird auch nicht in den Curricula erwähnt. Damit Kreativität in den Unterricht dieser Fächer integriert werden kann, ist es wichtig, die Auffassungen und Haltungen von Chemielehrkräften zur Kreativität zu erfassen; dies stellt das Ziel dieser Studie dar. Die Auffassungen wurden mithilfe eines eigens für diese Studie entworfenen Testinstruments, das das Erstellen von zwei Concept Maps und das Ausfüllen eines Fragebogens beinhaltet, erhoben. Befragt wurden insgesamt 15 Chemielehrkräfte von Gymnasien, Gesamtschulen und Oberschulen. Die Auswertung erfolgte sowohl quantitativ als auch qualitativ. In dem Vortrag werden das Testinstrument und zentrale Ergebnisse der Studie vorgestellt.

Referenz:

Semmler, Luzie & Pietzner, Verena (2018). Auffassungen von Chemielehrkräften zur Kreativität im Chemieunterricht. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 412). Universität Regensburg

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