Autor: GDCP

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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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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Lernprozesse zu nicht-sichtbarer Strahlung – Empirische Untersuchungen in der Sekundarstufe 2

Plotz, Thomas & Hopf, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Der Bereich der elektromagnetischen Strahlung zählt zu den Bereichen, welche noch wenig im Fokus fachdidaktischer Forschung standen. Elektromagnetische Strahlung beeinflusst unser tägliches Leben unmittelbar. So reichen öffentliche Diskussionen von der UV-Strahlung und Solarien, über die mögliche Gefahr, welche von unseren Handys ausgeht, bis hin zu Aufklebern, welche versprechen die „schädliche“ Strahlung aufzusaugen. Daher ergibt sich die Notwendigkeit, diesen Inhaltsbereich genauer zu untersuchen und zu beforschen.

In den vergangenen vier Jahren wurden im Rahmen der nun vorliegenden Qualifikationsarbeit, das Wissen über bestehende Schülervorstellungen ausgebaut und neue identifiziert. Zusätzlich konnte im Rahmen dieser Arbeit die Methode Cross-Age Peer Tutoring als wirksam bestätigt und eine mögliche Methode zur Erforschung von Schülervorstellungen exploriert werden.

Im Vortrag wird ein Überblick über das Gesamtprojekt gegeben und die Kernerkenntnisse aus drei Teilbereichen vorgestellt. Zudem werden die Implikationen der Arbeit und die weiteren Schritte dargelegt.

Referenz:

Plotz, Thomas & Hopf, Martin (2018). Lernprozesse zu nicht-sichtbarer Strahlung – Empirische Untersuchungen in der Sekundarstufe 2. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 396). Universität Regensburg

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Schülervorstellungen zur Energie – Entwicklung eines Testinstruments

Behle, Julia & Wilhelm, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Neuere Untersuchungen der Schülervorstellungen zur Energie haben gezeigt, dass sich die Präkonzepte sowohl im Bereich der Assoziationen als auch in den darunter liegenden Rahmenkonzepten in den letzten 30 Jahren gewandelt haben. Ebenso zeigten befragte SchülerInnen in Interviews eine Koexistenz mehrerer Rahmenkonzepte, so dass dies bei der Untersuchung von Schülerrahmenkonzepten berücksichtigt werden muss. Im Rahmen einer geplanten Untersuchung zur möglichen Beeinflussung von Schülerrahmenkonzepten durch eine außerschulische Lerngelegenheit soll nun ein Testinstrument zur Analyse von Rahmenkonzepten entwickelt werden, das dieser Problemstellung Rechnung trägt. Die Items des Fragebogens wurden dabei aus Aussagen vorher durchgeführter Schülerinterviews erstellt. Im Vortrag soll vorgestellt werden, wie mit Hilfe einer qualitativen Schülerbefragung die Testitems inhaltlich validiert wurden. Dazu wurden die SchülerInnen mit der Methode des „lauten Denkens“ befragt und ihre Antworten und Erläuterungen mit Hilfe eines zuvor entwickelten Kodiermanuals ausgewertet.

Referenz:

Behle, Julia & Wilhelm, Thomas (2018). Schülervorstellungen zur Energie – Entwicklung eines Testinstruments. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 392). Universität Regensburg

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Sind vorunterrichtliche Vorstellungen zu Wärme und Temperatur auch kulturell geprägt?

Halar, Alberto Marcos & Laukenmann, Matthias

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Es ist seit langem bekannt, dass vorunterrichtliche Vorstellungen (VV) zu physikalischen Sachverhalten den Lernprozess prägen. Sozio-kulturelle und sozial-konstruktivistische Positionen weisen auf eine enge Beziehung zwischen den VV und der Alltagskultur hin. Als Bewohner eines der wärmsten Länder der Erde haben mosambikanische Schüler (Mosambik liegt in Südost-Afrika) hinsichtlich Wärme und Temperatur einen anderen Erfahrungshintergrund als beispielsweise Schüler mitteleuropäischer Staaten. In der vorliegenden Studie sind die VV zu Wärme und Temperatur in Mosambik erfasst worden. Ein Interviewleitfaden wurde zunächst in zwei Pilotstudien im Feld erprobt und schließlich in einer Hauptstudie eingesetzt. Anhand der erhobenen Daten wurde inhaltsanalytisch ein Kategoriensystem entwickelt. Es dient dazu, die für mosambikanische Schüler spezifischen VV zu identifizieren. Der Vergleich mit den typischen VV in westlich geprägten Kulturen soll zeigen, ob sich kulturelle Ausprägungen der VV nachweisen lassen oder nicht. Einige zentrale Ergebnisse der Hauptstudie werden vorgestellt.

Referenz:

Halar, Alberto Marcos & Laukenmann, Matthias (2018). Sind vorunterrichtliche Vorstellungen zu Wärme und Temperatur auch kulturell geprägt?. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 388). Universität Regensburg

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Konzeptuelles Verständnis im Schülerlabor

Woithe, Julia, Kuhn, Jochen, Müller, Andreas & Schmeling, Sascha

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Bisherige Wirksamkeitsstudien bescheinigen Schülerlaboren einen Effekt auf affektive Schülervariablen wie Interesse an Naturwissenschaften (Engeln 2004, Glowinski 2007, Pawek 2009) oder dem wahrgenommenen Image von Naturwissenschaften (Weßnigk 2013). Zusätzlich ist es ein Ziel vieler Schülerlabore, die Wissenschaft des angeschlossenen Forschungsstandortes für Jugendliche begreifbar zu machen und einen Einblick in die aktuelle Forschung zu geben. Bisher ist allerdings nur wenig über kognitive Effekte von Schülerlaboren bekannt, und wie sich ein Schülerlabortag z, B. auf das konzeptuelle Verständnis im thematisierten Lernbereich auswirkt.

Im Rahmen der vorgestellten Evaluationsstudie wurden Lernaktivitäten für das Schülerlabor S’Cool LAB am CERN basierend auf dokumentierten Schülervorstellungen zur Teilchenphysik entwickelt, und die Wirkung des Besuchs im Labor untersucht. In diesem Beitrag stellen wir sowohl die Wirkung auf affektive Variablen (Interesse, Neugier und Selbstkonzept) als auch erste Ergebnisse zu kognitiven Variablen (Veränderung des konzeptuellen Verständnis) vor.

Referenz:

Woithe, Julia, Kuhn, Jochen, Müller, Andreas & Schmeling, Sascha (2018). Konzeptuelles Verständnis im Schülerlabor. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 384). Universität Regensburg

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Experimentieren lernen – Inhalte von Schülerdiskursen

Hägele, Jörn J. , Vorholzer, Andreas & Aufschnaiter, Claudia von

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Der Aufbau experimentbezogener Kompetenzen ist ein wichtiges Ziel des naturwissenschaftlichen Unterrichts. Während es bereits eine vergleichsweise große Anzahl fachdidaktischer Studien gibt, die sich mit der Lernwirksamkeit von Unterrichtsangeboten befassen, wurde bisher nur selten untersucht, wie die Entwicklung experimentbezogener Kompetenzen bei Schülern verläuft. Im vorgestellten Projekt werden deshalb die Lernprozesse von N = 94 Schülern bei der Bearbeitung von Lernaufgaben zu den Teilkompetenzen „Fragen formulieren“, „Untersuchungen planen“ und „Daten auswerten“ videogestützt analysiert. Ziel dieser Analyse ist es, aus den Äußerungen der Schüler zu rekonstruieren, mit welchen Konzepten sie sich bei der Aufgabenbearbeitung auseinandergesetzt haben, wie sie diese Konzepte (ggf. situationsspezifisch) verstehen und wie sich ihr Verständnis zeitlich und inhaltlich verändert (z. B. im Sinne einer „Learning Progression“). Im Vortrag werden die methodischen Zugänge vorgestellt und diskutiert sowie erste Ergebnisse berichtet.

Referenz:

Hägele, Jörn J. , Vorholzer, Andreas & Aufschnaiter, Claudia von (2018). Experimentieren lernen – Inhalte von Schülerdiskursen. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 380). Universität Regensburg

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Experimentieren lernen – Aktivitätsprofile von Schülern

Vorholzer, Andreas & Hägele, Jörn J.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Zahlreiche fachdidaktische Studien befassen sich mit der Frage, ob Schüler experimentbezogene Kompetenzen bereits beim Durchführen von Versuchen lernen (implizite Ansatz) oder ob die zugehörigen Konzepte im Unterricht gezielt aufgebaut und geübt werden müssen (expliziter Ansatz).

In der dem Projekt zugrundeliegenden Studie wurde die Wirkung beider Ansätze zunächst in einem quasi-experimentellen Prä-Post-Design untersucht. Um besser zu verstehen, welche Elemente der beiden Ansätze von den Schülern im Bearbeitungsprozess aktiv genutzt werden und so möglicherweise zum Kompetenzaufbau beitragen haben, werden die Prä-Post-Daten im vorgestellten Projekt mit Videodaten aus der Intervention verknüpft. Ziel ist es, den Zusammenhang zwischen verbalen/nonverbalen Aktivitäten und entsprechenden Aktivitätsprofilen von Schülern (N = 94) und dem gemessenen Kompetenzzuwachs zu untersuchen. Erste Ergebnisse deuten u. a. darauf hin, dass häufige Verbalisierung von Konzepten mit höherem Zuwachs korreliert ist. Im Vortrag werden Ergebnisse aus Analysen auf Gruppen- und Individualebene diskutiert.

Referenz:

Vorholzer, Andreas & Hägele, Jörn J. (2018). Experimentieren lernen – Aktivitätsprofile von Schülern. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 376). 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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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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