Autor: GDCP

Erkenntnisgewinnung in Schüler-Videos

Braun, Sarah, Strippel, Christian & Sommer, Katrin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2016

Der naturwissenschaftliche Weg der Erkenntnisgewinnung ist ein wesentlicher Bestandteil naturwissenschaftlicher Grundbildung. Die Vermittlung anhand einer experimentellen Vorgehensweise bereitet jedoch diverse Schwierigkeiten (Hofstein & Kind, 2012). Eine Möglichkeit, die Auseinandersetzung zu fördern, ist die aktive mediale Aufbereitung durch die Lernenden (Krajcik & Mun, 2014).

Im Alfried-Krupp-Schülerlabor der Ruhr-Universität Bochum wird der Dreh von Experimentiervideos zwecks Auseinandersetzung mit dem naturwissenschaftlichen Weg der Erkenntnisgewinnung erprobt. Es wird zunächst ermittelt, auf welchem Niveau die inhaltliche Darstellung der Erkenntnisgewinnung durch die SchülerInnen erfolgt. Die Stichprobe umfasst 36 Videos von 102 SchülerInnen (Alter = 14 bis 16 Jahre), erstellt in 7 Projekten. Die Auswertung erfolgt durch qualitative Inhaltsanalyse mittels validierter Kategorien (Strippel, Tomala & Sommer, 2016). 2/3 der Videos zeigen einen vollständigen Gang der Erkenntnisgewinnung, bei den anderen bestehen Schwierigkeiten, Frage und Untersuchungsdesign zur Passung zu bringen.

Referenz:

Braun, Sarah, Strippel, Christian & Sommer, Katrin (2017). Erkenntnisgewinnung in Schüler-Videos. In: C. Maurer (Hrsg.), Implementation fachdidaktischer Innovation im Spiegel von Forschung und Praxis. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Zürich 2016. (S. 716). Universität Regensburg

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Entwicklung und Validierung eines Testinstruments zum Messen von Kompetenzen im Bereich „Naturwissenschaftliche Methoden der Erkenntnisgewinnung an biologischen Beispielen“

Murer, Livia & Metzger, Susanne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2016

Aktuell werden in der Schweiz passend zum kompetenzorientierten Lehrplan 21 neue Lehrmittel erarbeitet – so auch im Bereich „Natur und Technik“ für die Sekundarstufe I („NaTech 7/8/9“) im Auftrag des Lehrmittelverlags Zürich. Begleitend zur Erarbeitung werden ausgewählte Kapitel im Schulfeld erprobt. Im Rahmen einer ersten formativen Evaluation im Sommer 2016 wird unter anderem ein Test eingesetzt, der den Kompetenzzuwachs der Schülerinnen und Schüler durch den Unterricht des ersten Kapitels im 7. Schuljahr („Naturwissenschaftlich arbeiten“) zeigen soll. Dieser Test wurde zuvor – ausgehend von den entsprechenden Kompetenzstufen aus dem Lehrplan 21 – entwickelt und validiert. Zu diesem Zweck wurde der Test nach Expertenratings und Interviews mit Jugendlichen zur Verständlichkeit in einer Analysestichprobe von 120 Schülerinnen und Schülern eingesetzt und empirisch ausgewertet.

Auf dem Poster werden sowohl das Konzept für Entwicklung und Evaluation des Lehrmittels als auch die Ergebnisse der Testvalidierung präsentiert.

Referenz:

Murer, Livia & Metzger, Susanne (2017). Entwicklung und Validierung eines Testinstruments zum Messen von Kompetenzen im Bereich „Naturwissenschaftliche Methoden der Erkenntnisgewinnung an biologischen Beispielen“ . In: C. Maurer (Hrsg.), Implementation fachdidaktischer Innovation im Spiegel von Forschung und Praxis. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Zürich 2016. (S. 712). Universität Regensburg

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Problemlösen im Physikunterricht: Lerngelegenheiten und Assessment?

Gigl, Florian, Cauet, Eva & Kauertz, Alexander

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2016

Problemlösen in außerschulischen Situationen wird als zentrales Anwendungsfeld des im Unterricht erworbenen physikalischen Fachwissens angesehen. In alltäglichen Problemsituationen sollen Lernende so agieren können, dass sie ohne zur Verfügung stehende Routinemethoden einen gewünschten Zielzustand erreichen können. Im Physikunterricht werden textgebundene analytische Problemlöseaufgaben dazu eingesetzt, in alltagsbezogenen Situationen die benötigten Fähigkeiten zur Lösung von Problemen unter Anwendung von Fachwissen zu fördern. Da analytische Problemaufgaben eine starke Abstraktion realer Situationen darstellen, werden in PISA komplexe Probleme untersucht, die in fachunspezifischen Situationen durch zwingende Nutzung von Interaktivität größere Realitätsnähe herstellen. Zur Aufklärung von Ausprägung und Zusammenhang der Fähigkeiten zum analytischen und komplexen physikalischen Problemlösen mit verschiedenen Prädiktoren, soll erstmals ein computerbasiertes Testinstrument entwickelt werden. Hierzu sollen die theoretische Modellierung sowie ein erster Prototyp vorgestellt werden.

Referenz:

Gigl, Florian, Cauet, Eva & Kauertz, Alexander (2017). Problemlösen im Physikunterricht: Lerngelegenheiten und Assessment?. In: C. Maurer (Hrsg.), Implementation fachdidaktischer Innovation im Spiegel von Forschung und Praxis. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Zürich 2016. (S. 708). Universität Regensburg

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Modellexperimente im wissenschaftlichen Erkenntnisprozess

Schröder, Laura & Sommer, Katrin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2016

Modellexperimente werden genutzt, wenn ein entsprechendes Original nicht unmittelbar verfügbar oder zugänglich ist (Sommer et al. 2012). Das kann sowohl im Chemieunterricht als auch in der Forschung der Fall sein, aber mit unterschiedlichen Schwerpunktzielen. Während im Unterricht die Vermittlung dominiert, steht in der Forschung die Erkenntnisgewinnung im Vordergrund.

Um der Forderung nachzukommen, den Lernenden im Chemieunterricht das Wesen der Naturwissenschaften und die Vorgehensweisen in der Forschung zu vermitteln (KMK 2004), müssen zunächst die Funktionen von Modellexperimenten aus der Forschung identifiziert werden. Dafür wird eine Dokumentenanalyse an fachwissenschaftlichen Publikationen durchgeführt, in denen explizit der Begriff „Modellexperiment“ bzw. damit in Beziehung stehende Begriffe wie, „Modellsubstanz“, „Modellreaktion“, verwendet werden (z.B. Erbe et al. 2015). Ziel der Analyse ist, den Nutzen und die Eigenschaften von Modellexperimenten aus der Forschung herauszuarbeiten. Auf dem Poster werden das methodische Vorgehen sowie erste Ergebnisse präsentiert.

Referenz:

Schröder, Laura & Sommer, Katrin (2017). Modellexperimente im wissenschaftlichen Erkenntnisprozess. In: C. Maurer (Hrsg.), Implementation fachdidaktischer Innovation im Spiegel von Forschung und Praxis. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Zürich 2016. (S. 704). Universität Regensburg

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Sprachbildende Maßnahmen im Sachunterricht – eine Re-Analyse von Unterrichtsvideos

Rau, Sarah & Rumann, Stefan

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2016

Der Sachunterricht (SU) soll junge Lernende auf die inhaltliche, methodische und fachsprachliche Arbeit in den Schulfächern der Sekundarstufe I vorbereiten. Die breite Anlage der Inhalte aus Gesellschafts- und Naturwissenschaften macht deutlich, dass Lehrkräfte hier ein reichhaltiges Repertoire an Wissen und Methoden mitbringen müssen. Für einen kompetenten Umgang mit fachsprachlichen Herausforderungen müssen Lehrkräfte im Laufe der Ausbildung unterschiedliche Maßnahmen erlernen, mit denen sie die Sprachbildung ihrer Lernenden auch im SU unterstützen können.

In der Studie wird der Frage nachgegangen, in welchem Ausmaß es den angehenden Lehrkräften gelingt, sprachbildende Maßnahmen umzusetzen. Hierfür liegen Videodaten zu drei Messzeitpunkten im Vorbereitungsdienst (VD) von 12 Lehrkräften vor.

Erste Analysen zeigen, dass auch zum Ende des VD Maßnahmen, die die Sprachbildung der Lernenden fördern, nur marginal berücksichtigt werden. Neben der Entwicklung über den Verlauf des VD werden im Beitrag auch Unterschiede zwischen natur- und gesellschaftswissenschaftlichen SU-Stunden aufgezeigt.

Referenz:

Rau, Sarah & Rumann, Stefan (2017). Sprachbildende Maßnahmen im Sachunterricht – eine Re-Analyse von Unterrichtsvideos. In: C. Maurer (Hrsg.), Implementation fachdidaktischer Innovation im Spiegel von Forschung und Praxis. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Zürich 2016. (S. 700). Universität Regensburg

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Autonomieunterstützendes Cross-Age-Peer-Tutoring beim Experimentieren

Schlake, Thomas, Krabbe, Heiko, Fischer, Hans E. & Härtig, Hendrik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2016

Nach Deci & Ryan (2002) führt autonomieunterstützender Unterricht unter anderem zu einem höheren Kompetenzerleben und einem besseren konzeptuellen Verständnis von Lerninhalten. Viele Studien beziehen sich jedoch auf klassische hierarchische Lehr-Lernangebote, z.B. durch Trainer oder Lehrkräfte. Aktuell wird die Generalisierbarkeit auf andere Unterrichtsformen, z.B. Tutoring, erforscht. Müller und Berger untersuchen derzeit den Einfluss von autonomieförderndem Cross-age-peer-Tutoring auf erworbenes Fachwissen beim Experimentieren.

Im Teilprojekt Laborhelfer bei der Evaluation von Ganztagsgymnasien in NRW (GanzIn) werden Schüler (8. Jg.) als Tutoren zur autonomiefördernden Betreuung von jüngeren Schülern beim Experimentieren ausgebildet und die Wirksamkeit der Intervention untersucht. Dabei wird die Tutoreneinschätzung möglicher Handlungenoptionen in verschiedenen Betreuungssituationen und ihr Handeln als Tutor kategoriebasiert analysiert sowie die Wahrnehmung der Betreuten erhoben.

Auf dem Poster werden die Konzeption der Studie und erste Materialien vorgestellt.

Referenz:

Schlake, Thomas, Krabbe, Heiko, Fischer, Hans E. & Härtig, Hendrik (2017). Autonomieunterstützendes Cross-Age-Peer-Tutoring beim Experimentieren . In: C. Maurer (Hrsg.), Implementation fachdidaktischer Innovation im Spiegel von Forschung und Praxis. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Zürich 2016. (S. 696). Universität Regensburg

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Konditionale Satzmuster und fachliches Lernen

Aleksov, Robert, Krabbe, Heiko, Fischer, Hans & Härtig, Hendrik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2016

Sprache wird als konstitutiv für das schulische Lernen angesehen. Die nationalen Bildungsstandards im Fach Physik fordern ausdrücklich die Schulung sprachlicher Fähigkeiten in den naturwissenschaftlichen Fächern, u.a. die Dokumentation experimenteller Erkenntnisgewinnungsprozesse. Versuchsprotokolle gelten als typische Textsorte für den Physikunterricht. Sie vereinen sprachliche (Passivkonstruktionen, Konditionalsätze, usw.) und fachliche Anforderungen (naturwissenschaftliche Arbeitsweisen (NWA), Fachwissen (FW)). Als Schreibaufgabe eignen sich Versuchsprotokolle deshalb voraussichtlich zur Förderung der schriftsprachlichen Kompetenzen. Im Rahmen eines Projektes zur Evaluation von Ganztagsgymnasien in NRW (Ganz In), soll in einer quasiexperimentellen Intervention im Prä-Post-Design untersucht werden, welche Wirkung die Förderung der schriftsprachlichen Kompetenzen mit der Textsorte Versuchsprotokoll auf das Wissen über NWA und auf FW hat. U.a. werden der Einfluss der kognitiven Fähigkeit und des allgemeinen Sprachstandes kontrolliert.

Referenz:

Aleksov, Robert, Krabbe, Heiko, Fischer, Hans & Härtig, Hendrik (2017). Konditionale Satzmuster und fachliches Lernen. In: C. Maurer (Hrsg.), Implementation fachdidaktischer Innovation im Spiegel von Forschung und Praxis. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Zürich 2016. (S. 692). Universität Regensburg

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Bewertung im Fokus: Unterrichtskonzeption für die gymnasiale Oberstufe

Thode, Dirk & Schecker, Horst

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2016

Naturwissenschaftliches Wissen ist zur Partizipation in einer technisch- und naturwissenschaftlich geprägten Gesellschaft unabdingbar. Im Kompetenzbereich Bewertung werden wesentliche Fähigkeiten und Fertigkeiten zusammengefasst, die für die Teilnahme an gesellschaftlichen Diskussionen nötig sind. Solche Diskussionen betreffen zum Beispiel die Atomenergie und ihre Folgen: Wie und wie lange muss radioaktiver Abfall verwahrt werden? Was soll mit abgeschalteten Kernkraftwerken geschehen? Diese Fragen haben nicht nur eine hohe gesellschaftliche Bedeutung, sondern bedürfen auch eines vertieften naturwissenschaftlichen Wissens, um einen eigenen Standpunkt begründet zu finden.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Evaluation einer Unterrichtseinheit für die Eingangsphase der gymnasialen Oberstufe, die sich insbesondere auch an SchülerInnen wendet, die sich gegen die Fortsetzung des Fachs in der Qualifikationsphase entschieden haben. Auf Basis physikalischer Überlegungen und unter Einbezug anderer Perspektiven (z.B. Umgang mit Risiken) sollen die Lernenden bewerten lernen.

Referenz:

Thode, Dirk & Schecker, Horst (2017). Bewertung im Fokus: Unterrichtskonzeption für die gymnasiale Oberstufe. In: C. Maurer (Hrsg.), Implementation fachdidaktischer Innovation im Spiegel von Forschung und Praxis. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Zürich 2016. (S. 688). Universität Regensburg

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Wirksamkeit einer Lehrerfortbildung zum forschenden Lernen

Attree, Tanja & Welzel-Breuer, Manuela

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2016

Das geplante Forschungsvorhaben befasst sich mit der Untersuchung der Wirksamkeit einer Fortbildung für Lehrkräfte zum Thema Erneuerbare Energie in der Grundschule. Der Fokus liegt dabei auf den methodisch-didaktischen Kompetenzen zur Gestaltung forschend-entdeckender Lernarrangements im naturwissenschaftlichen Unterricht (Planungskompetenzen).

Die für das Vorhaben als Kontext dienende fünfteilige Fortbildung wurde im Rahmen eines von der VRD Stiftung für Erneuerbare Energien und der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Projekts an der PH Heidelberg entwickelt und im Herbst 2015 erstmalig angeboten. Inhaltlich orientiert sie sich an den Vorgaben des neuen Bildungsplans für Grundschulen 2016 und stellt vorrangig die aktive Auseinandersetzung mit den Naturphänomenen Sonne, Wind und Wasser in den Mittelpunkt.

Die gesamte Fortbildung wurde auf Video aufgezeichnet, wobei die Planungs- und Reflexionsphasen zur Zeit im Hinblick auf Elemente eines forschend-entdeckenden Unterrichts genauer analysiert werden. Darüber hinaus gab es zu zwei Messzeitpunkten Fragebögen.

Referenz:

Attree, Tanja & Welzel-Breuer, Manuela (2017). Wirksamkeit einer Lehrerfortbildung zum forschenden Lernen. In: C. Maurer (Hrsg.), Implementation fachdidaktischer Innovation im Spiegel von Forschung und Praxis. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Zürich 2016. (S. 684). Universität Regensburg

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Förderung angehender Physiklehrer durch die Arbeit mit “stummen Videos”

Schweinberger, Matthias & Girwidz, Raimund

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2016

Die Durchführung von Demonstrations- und Schülerexperimenten im Unterricht ist essenziell für die Vermittlung naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen und den Aufbau einer naturwissenschaftlichen Grundbildung.

Im Rahmen des von der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ geförderten Projekts Lehrerbildung@LMU erlernen die angehenden Lehrkräfte anhand stummer, d.h. unvertonter Videos von Demonstrationsexperimenten, das physikalisch und didaktisch fundierte Moderieren von Experimenten. Dazu vertonen die Studierenden speziell vorbereitete Videoclips zu Standardversuchen und betten diese in ein von ihnen entwickeltes Unterrichtskonzept ein.

Eine Web-Plattform mit Verknüpfungen zur Schulphysik stellt unterrichtsrelevante Ergänzungen (inkl. Links) bereit.

Im interaktiven Poster werden Beispielvideos, die Web-Plattform und erste Erfahrungen vorgestellt.

Referenz:

Schweinberger, Matthias & Girwidz, Raimund (2017). Förderung angehender Physiklehrer durch die Arbeit mit “stummen Videos”. In: C. Maurer (Hrsg.), Implementation fachdidaktischer Innovation im Spiegel von Forschung und Praxis. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Zürich 2016. (S. 680). Universität Regensburg

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