Autor: GDCP

Design-Based Research: Unterrichtsgang zur Anfangsoptik

Haagen-Schützenhöfer, Claudia & Hopf, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die fachdidaktische Forschung der letzten Jahrzehnte liefert zahlreiche Erkenntnisse über Schülervorstellungen und Lernhindernisse in den meisten Inhaltsbereichen der Physik. Empirische Untersuchungen zeigen allerdings auch, dass eine lernwirksame Umsetzung dieser Erkenntnisse im konventionellen Unterricht nur selten stattfindet. Ein systematischer Theorie-Praxis-Transfer gelingt also kaum. Design-Based Research bietet hier einen möglichen Ansatz, Theorien über bereichsspezifisches Lernen forschungsbasiert zu entwickeln und gleichzeitig Lernumgebungen zu designen, die lernförderlich und in schulischen Rahmenbedingungen umsetzbar sind. In diesem Beitrag wird die Umsetzung eines Design-Based Research Projekts zum Lehren und Lernen der Anfangsoptik vorgestellt, das ausgehend von konkreten Problemstellungen der Unterrichtspraxis in enger Verzahnung mit dieser umgesetzt wurde.

Referenz:

Haagen-Schützenhöfer, Claudia & Hopf, Martin (2018). Design-Based Research: Unterrichtsgang zur Anfangsoptik. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 127). Universität Regensburg

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Die Entwicklung des Professionswissens angehender Physiklehrkräfte

Sorge, Stefan, Keller, Melanie, Petersen, Stefan & Neumann, Knut

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Lehrkräfte benötigen adäquates Professionswissen als Grundlage zur Gestaltung qualitativen Unterrichts. Das Ziel des Lehramtsstudiums ist daher die Ausbildung dieses Wissens in den zentralen Dimensionen Fachwissen (CK) und fachdidaktisches Wissen (PCK). Dabei existieren bisher kaum Längsschnittstudien, die Prädiktoren der Entwicklung des Professionswissens in den Blick nehmen. Um diesem Defizit zu begegnen wurden Physiklehramtsstudierende verschiedener Semester im Abstand von einem Jahr zu ihrem Professionswissen befragt. Die Erfassung des Professionswissens berücksichtigte die gesamte Breite als auch Tiefe eines Lehramtsstudiums und umfasste sowohl verschiedene Inhaltsbereiche des CKs als auch Facetten des PCKs. Im Vortrag werden Ergebnisse aus der längsschnittlichen Untersuchung vorgestellt und im Hinblick auf eine optimale Förderung von CK und PCK diskutiert.

Referenz:

Sorge, Stefan, Keller, Melanie, Petersen, Stefan & Neumann, Knut (2018). Die Entwicklung des Professionswissens angehender Physiklehrkräfte. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 123). Universität Regensburg

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Wie arbeiten Naturwissenschaftler wirklich?

Roetger, Rebekka & Wodzinski, Rita

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Ein wichtiger Gegenstand von Unterricht und Fachdidaktik sind die naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen. Aber inwieweit stimmen die in der Fachdidaktik diskutierten Arbeitsweisen überhaupt mit den Arbeitsweisen echter Wissenschaft überein? Mit dieser Frage werden Studierende im Seminar „Moderne Physik“ konfrontiert, das ihnen Einblicke in aktuelle Forschungstätigkeit und den Berufsalltag eines Wissenschaftlers gewährt. Ein Fokus im Teilprojekt Physik ist dabei die Frage, inwiefern die in didaktischen Veranstaltungen geprägten Vorstellungen über naturwissenschaftliche Arbeitsweisen die Wahrnehmung naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen in der Forschungspraxis beeinflussen und inwiefern umgekehrt die Auseinandersetzung mit aktueller Forschung die Vorstellungen zur Rolle naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen im Unterricht verändern. Dazu werden prä-post leitfadengestützte Interviews und semesterbegleitende Portfolios der Studierenden qualitativ ausgewertet und das Wissenschaftsverständnis mit einem offenen Fragebogen erhoben. Erste Ergebnisse werden im Vortrag präsentiert.

Referenz:

Roetger, Rebekka & Wodzinski, Rita (2018). Wie arbeiten Naturwissenschaftler wirklich?. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 119). Universität Regensburg

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Die Integration aktueller chemischer Forschung in das Lehramtsstudium

Frevert, Mareike & Di Fuccia, David-Samuel

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Studenten des Lehramts Chemie kommen innerhalb ihrer universitären Ausbildung wenig mit aktueller Forschung in Kontakt.
Das folgende Projekt versucht die Effekte, die durch den mit Kontakt aktueller Forschung reüssieren können, zu erheben und zu interpretieren. Dabei werden folgende Professionsfacetten fokussiert: 1) Subject Matter Content Knowledge (CK), das spezifische Wissen eines jeden Faches, und 2) Pedagogical Content Knowledge, was das Wissen des Lehrens von Fachinhalten umfasst. (Shulman, 1986) Als dritte Komponente wird das Wissenschaftsverständnis erhoben. Als verbindendes Element der drei Komponenten dient die Wissenschaftsphilosophie Gaston Bachelards (Bachelard, 1987) als deduktives Kategoriensystem für die qualitative Forschung. Dieses hat den Vorteil, dass somit bereits eine mögliche umfassende Charakterisierung aktueller Chemie vorliegt, die genutzt wird.
Neben der Vorstellung bereits genannter Aspekte wird vor allem auf die Wechselwirkung des Selbstverständnisses der Studenten als Vertreter des Faches einerseits und als zukünftige Lehrende andererseits eingegangen.

Referenz:

Frevert, Mareike & Di Fuccia, David-Samuel (2018). Die Integration aktueller chemischer Forschung in das Lehramtsstudium
. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 115). Universität Regensburg

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Verzahnung von fachlichem und fachdidaktischem Wissen in der Biologie

Gimbel, Katharina, Ziepprecht, Kathrin & Mayer, Jürgen

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Bislang mangelt es in der Lehrerausbildung an empirisch geprüften Lernumgebungen zur Förderung der professionellen Handlungskompetenz. Als möglicher Ansatz wird eine verzahnte Behandlung von Lerninhalten diskutiert. Im Teilprojekt Biologie wird untersucht, welche Zusammenhänge zwischen dem fachlichen und fachdidaktischen Wissen sowie den fachbezogenen Überzeugungen bestehen und inwiefern diese durch eine verzahnte Lernumgebung gefördert werden können. In dem entwickelten Genetik-Seminar, das aktuelle Forschungsbezüge aufgreift (Stammbaumforschung, personalisierte Medizin), durchliefen 14 Biologie-Lehramtsstudierende sowohl eine fachlich und fachdidaktisch verzahnte als auch eine nicht-verzahnte Bedingung. Das Seminar wurde in einer experimentellen Studie im Within-Subject-Design (drei Messzeitpunkte) evaluiert. Die Ergebnisse zeigen u.a. einen erwartungskonformen Zusammenhang zwischen dem fachlichen und dem fachdidaktischen Wissen (r = .57; p < .05). Außerdem ist hinsichtlich des fachdidaktischen Wissens die verzahnte Vermittlung der nicht-verzahnten überlegen. Referenz: Gimbel, Katharina, Ziepprecht, Kathrin & Mayer, Jürgen (2018). Verzahnung von fachlichem und fachdidaktischem Wissen in der Biologie. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 111). Universität Regensburg Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

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Aktuelle naturwissenschaftliche Forschung in der Lehrerausbildung – erste Ergebnisse aus dem Projekt Contemporary Science

Ziepprecht, Kathrin, Gimbel, Katharina, Frevert, Mareike, Roetger, Rebekka, Mayer, Jürgen, Fuccia, David-Samuel Di & Wodzinski, Rita

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

„Contemporary Science“ ist ein Projekt der drei Arbeitsgruppen der Naturwissenschaftsdidaktiken der Universität Kassel, in dem Lernumgebungen für die Lehrerbildung entwickelt und erprobt werden. Basierend auf dem Modell der professionellen Handlungskompetenz (Baumert & Kunter, 2006) wird der Fokus auf das Fachwissen (CK), das fachdidaktische Wissen (PCK) und die Überzeugungen gelegt. Letztere werden in Überzeugungen zu „nature of science“ (NOS) (Lederman, 1992) und lehrlerntheoretische Überzeugungen differenziert (Staub & Stern, 2002). Ziel des Symposiums ist es, aus Sicht der drei Fächer Biologie, Chemie und Physik darzustellen, wie das Fachwissen und das fachdidaktische Wissen sowie die Überzeugungen angehender Lehrkräften durch die Verzahnung fachwissenschaftlicher und fachdidaktischer Inhalte am Beispiel moderner naturwissenschaftlicher Forschung in Lernumgebungen gefördert werden können. In den Lernumgebungen werden aktuelle Forschungsgegenstände aus fachwissenschaftlicher Perspektive betrachtet. Damit vernetzt findet eine fachdidaktische Diskussion schulischer Zugänge statt.

Referenz:

Ziepprecht, Kathrin, Gimbel, Katharina, Frevert, Mareike, Roetger, Rebekka, Mayer, Jürgen, Fuccia, David-Samuel Di & Wodzinski, Rita (2018). Aktuelle naturwissenschaftliche Forschung in der Lehrerausbildung – erste Ergebnisse aus dem Projekt Contemporary Science. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 107). Universität Regensburg

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Leistungsentwicklung im Physikunterricht der Sekundarstufe I

Krabbe, Heiko, Förster, Frederike & Fischer, Hans E.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Im Rahmen des Projekts „Ganz In – mit Ganztag mehr Zukunft. Das neue Ganztagsgymnasium NRW“ wurde über die die Schuljahre 2010 bis 2014 im Längsschnitt das physikalische Fachwissen zu Beginn der 5., 7. und 9. Klasse an 31 Ganztagsgymnasien in NRW erhoben. Für n = 1952 Schülerinnen und Schüler liegen Leistungsdaten zu allen drei Daten Messzeitpunkten vor. Die Analyse über die gesamte Sekundarstufe I zeigt, dass Lernzuwächse von Klasse 7 bis 9 (d = 0.2) deutlich geringer ausfallen als von Klasse 5 bis 7 (d = 0.7). Mit einer latenten Klassenanalyse wurden drei Entwicklungsgruppen gebildet, deren Fähigkeiten in Anlehnung an die Kompetenzstufen aus dem Ländervergleich des IQB charakterisiert werden. Zwischen der 5. und 7. Klasse entwickeln sich die drei Gruppen vergleichbar, zwischen der 7. und 9. Klasse dagegen zeigt die starke Gruppe (N = 432) einen kontinuierlichen Anstieg (d = 0.9), die mittlere Gruppe (N = 922) einen gemäßigten Anstieg (d = 0.5) und die schwache Gruppe (N = 598) einen Abfall (d = -0.6). Die Kompetenzentwicklung der verschiedenen Gruppen wird im Vortrag vorgestellt.

Referenz:

Krabbe, Heiko, Förster, Frederike & Fischer, Hans E. (2018). Leistungsentwicklung im Physikunterricht der Sekundarstufe I. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 103). Universität Regensburg

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The role of confidence in Ordered Multiple Choice items about the universe’s expansion

Aretz, Sarah, Borowski, Andreas, Schmeling, Sascha & Buschhüter, David

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Construct Maps beschreiben aufeinander aufbauende Verständnisniveaus eines bestimmten Konzepts. Sind diese gut entwickelt, kann eine Person innerhalb einer solchen Map in ein bestimmtes oder in zwei nebeneinanderliegende Verständnisniveaus eingeordnet werden. Zur Validierung einer Construct Map können Ordered Multiple-Choice (OMC) Aufgaben verwendet werden. Bei diesen ist jede Antwortoption einem Niveau der zugrundeliegenden Construct Map zugeordnet. Auf der Grundlage unserer entwickelten Map zur Expansion des Universums wurden modellkonforme OMC Aufgaben konstruiert. Diese wurden innerhalb eines Fragebogens zur Kosmologie bei N=317 deutschen OberstufenschülerInnen (15-20 Jahre) aus fünf verschiedenen Schulen eingesetzt. Zusätzlich sollte nach jeder Aufgabe ein Konfidenzniveau angegeben werden. Je nach Berücksichtigung der Konfidenzniveaus bei der Validierung des Modells kommt es zu anderen Ergebnissen. Bei einer entsprechenden Miteinbeziehung können mehr als 70% der übrig bleibenden SchülerInnen (30%) sehr gut eingeordnet werden.

Referenz:

Aretz, Sarah, Borowski, Andreas, Schmeling, Sascha & Buschhüter, David (2018). The role of confidence in Ordered Multiple Choice items about the universe’s expansion. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 99). Universität Regensburg

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Messung von Kompetenzen im Umgang mit Messunsicherheiten

Schulz, Johannes & Priemer, Burkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die Beurteilung der Qualität von Messungen ist essentiell in Naturwissenschaft und Technik. Hierfür wurden z. B. Standards zur Erfassung von Messunsicherheiten wie dem GUM entwickelt. Über die Fachdomänen hinaus ist die Behandlung von Messunsicherheiten aber auch in der Lehre bedeutsam, denn auch hier werden Folgerungen aus empirischer Evidenz gezogen. Um in diesem Bereich Kompetenzen von Schülerinnen und Schüler valide und reliabel zu erfassen, bedarf es eines geeigneten Messinstrumentes. Für die Entwicklung eines solchen Testinstrumentes wurden Konzepte eines validierten Sachstrukturmodells zum Themas Messunsicherheiten (Hellwig, 2013 und Hellwig & Priemer, 2012) durch einen Test operationalisiert und auf Basis der Item Response Theorie erfassbar gemacht. In diesem Vortrag werden die Ergebnisse von empirischen Erhebungen mit Schülerinnen und Schülern bzw. Studierenden für verschiedene Teilbereiche des Modells vorgestellt.

Referenz:

Schulz, Johannes & Priemer, Burkhard (2018). Messung von Kompetenzen im Umgang mit Messunsicherheiten. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 95). Universität Regensburg

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Fächerübergreifende Naturwissenschaften in der Weiterbildung von Lehrkräften

Engelmann, Philipp & Woest, Volker

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Im Rahmen der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ wird an der Friedrich-Schiller-Universität Jena eine Weiterbildung für alle Naturwissenschaftslehrkräfte entwickelt, die auf das Unterrichten integrierter Naturwissenschaftsfächer abzielt. Die Forderung einer diesbezüglich adäquaten Weiterbildung für Thüringer Lehrkräfte geht mit der Implementation der Fächer Mensch-Natur-Technik (Klassenstufe 5/6) und Naturwissenschaften und Technik (Klassenstufe 9/10) in Thüringen einher. Die Konstruktion der Weiterbildung umfasst neben einer Expertenbeurteilung des Konzeptes vor allem eine Interviewstudie mit Thüringer Lehrkräften über guten fächerübergreifenden Naturwissenschaftsunterricht, Defizite beim Unterrichten und Anforderungen und Wünsche an eine entsprechende Weiterbildung. Gleichwohl werden die Weiterbildungsmaterialien nach dem Modell der didaktischen Rekonstruktion erstellt und durch erfolgte und noch geplante Pilotierungen weiterentwickelt. Im Vortrag sollen erste Ergebnisse aus diesem Projekt vorgestellt werden.

Referenz:

Engelmann, Philipp & Woest, Volker (2018). Fächerübergreifende Naturwissenschaften in der Weiterbildung von Lehrkräften. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 91). Universität Regensburg

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