Autor: GDCP

Wahrnehmung von Repräsentationen im Physikunterricht

Leisen, Wiebke, Opfermann, Maria & Härtig, Hendrik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

In diesem Beitrag wird die Performanz von Studierenden bei der Koordination multipler Repräsentationen (Text, Gleichung, Abbildung) im Kontext von Vektorfeldern untersucht. Studierende ordnen eine Formel einem gegebenen Vektorfelddiagramm zu und generieren umgekehrt ein eigenes Vektorfelddiagramm bei gegebener Formel. Der Fokus der Eye-Tracking Untersuchung liegt auf den Unterschieden zwischen ein- und zweidimensionalen Vektorfeldern und darauf, wie die Performanz von der Richtung des Repräsentationswechsels sowie verschiedenen Persönlichkeitsvariablen (z.B. räumliche Vorstellungskraft) beeinflusst wird.

Referenz:

Leisen, Wiebke, Opfermann, Maria & Härtig, Hendrik (2021). Wahrnehmung von Repräsentationen im Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 302). Universität Duisburg-Essen

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Förderung eines funktionalen Modellverständnisses Lernender in der Quantenphysik

Bitzenbauer, Philipp & Meyn, Jan-Peter

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Research investigating the context-dependency of student reasoning is generally based upon in-class and interview video data of students; some researchers, however, have argued that surveys can also be used to study shifting of student reasoning. One technique is to compare responses across problems that are isomorphic (that is, the questions require the same physics principles to be solved). If students answer differently on these problems, it suggests that their reasoning is affected by the context of the problem and has hence not yet crystallized into either the scientific conception or a misconception. A second technique is to ask students to rate how confident they are in their answers. In this talk, we will discuss our use of these two features in a two-tier multiple choice-survey aiming to characterize student reasoning about half-life. In particular, we assess how well students are able to distinguish the predictable characteristics of a large collection of radioactive nuclei from the random nature of an individual nucleus in that collection.

Referenz:

Bitzenbauer, Philipp & Meyn, Jan-Peter (2021). Förderung eines funktionalen Modellverständnisses Lernender in der Quantenphysik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 270). Universität Duisburg-Essen

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Mechanistisches Denken anleiten – geht das?

Kranz, David & Graulich, Nicole

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

In der Organischen Chemie (OC) sind zwar die Herausforderungen, denen Studierende beim Umgang mit Reaktionsmechanismen begegnen, breit erforscht, allerdings ist nur wenig über die Herangehensweise von Dozierenden bekannt. Um zu untersuchen, wie Hochschuldozierende kognitive Ressourcen beim Erklären für Studierende verwenden, wurden die Begründungen von zehn OC-Dozierenden beim Lösen von Fallvergleichsaufgaben analysiert. Dabei beantworteten sie die Fragestellungen in zwei unterschiedlichen Szenarien – sogenannten „Frames“. Im ersten Frame wurden die Dozierenden gebeten die Problemstellungen mental zu lösen und ihren Lösungsansatz anschließend retrospektiv darzulegen. Im zweiten Frame erklärten die Dozierenden ihren Lösungsansatz fiktiven Studierenden eines OC-1 Kurses.

Die Ergebnisse zeigen Unterschiede in den mechanistischen Begründungen und deren Veränderungen zwischen den Frames. Dies wird mit den in der Literatur beschriebenen Schwierigkeiten von Studierenden verglichen und Implikationen für die Lehre abgeleitet.

Referenz:

Kranz, David & Graulich, Nicole (2021). Mechanistisches Denken anleiten – geht das?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 212). Universität Duisburg-Essen

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Beurteilung von Unterrichtsqualität im Referendariat

Heinitz, Benjamin & Nehring, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das Unterrichten und Reflektieren sind zwei der zentralsten Handlungsbereiche von Lehrpersonen und bedingen wesentlich das Erreichen eines positiven Outcomes bei den Schüler*innen. Dieser Beitrag untersucht, wie die Fähigkeit zum Unterrichten und die Reflexivität von Physiklehrpersonen in realen Handlungssituationen zusammenhängen, um Gelingensbedingungen zu identifizieren, wie beide gefördert werden können.

Hierzu wird das Unterrichten und Reflektieren von 50 angehenden Physiklehrkräften in einer Microteaching-Lehrveranstaltung videografiert. Zur Analyse des Unterrichtshandelns wird dieses nach den Basisdimensionen von Unterrichtsqualität geratet – in einer an Fach und Setting adaptierten Version. Zur Beschreibung der Reflexionen werden diese hinsichtlich des Reflexionsinhaltes, der Reflexionsart, Begründungen und Perspektivwechsel kodiert.

Es zeigt sich, dass Lehrpersonen mit einer als hoch eingeschätzten Unterrichtsqualität eine größere Bereitschaft zur und höhere Güte in der Reflexion aufweisen. Inwiefern man eine „gute“ Reflexion erfassen kann, ist zu diskutieren.

Referenz:

Heinitz, Benjamin & Nehring, Andreas (2021). Beurteilung von Unterrichtsqualität im Referendariat. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 230). Universität Duisburg-Essen

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(Un)Wissen und Risikowahrnehmung von Schülern zum Thema Radioaktivität

Schrader, Nicole & Bolte, Claus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Konzeptuelles Lernen in den naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächern bedeutet, auf bereits bestehenden Vorstellungen der Lernenden aufzubauen. Um die individuelle und konzeptionelle Entwicklung zu unterstützen, sollten Lernenden die Möglichkeit haben, sich ihrer Vorstellungen bewusst zu werden und diese weiterzuentwickeln (Land & Zembal-Saul, 2003). Kollaborative Lehr-Lernformen erscheinen hierfür erfolgsversprechend. Dieser Beitrag beschreibt literaturgeleitet sieben wesentliche Merkmale für eine erfolgreiche Integration kollaborativer Lehr-Lernformen mit dem Ziel der Konzeptentwicklung in die Unterrichtspraxis (Heeg, Hundertmark & Schanze, 2020). Er stellt dann die Peer-Interaction-Methode als eine konkrete instruktional unterstützte Umsetzung dieser Merkmale vor und zeigt das Potenzial für Konzeptentwicklung anhand von Studienergebnissen (136 Lernende, 8. – 9. Klasse) auf.

Referenz:

Schrader, Nicole & Bolte, Claus (2021). (Un)Wissen und Risikowahrnehmung von Schülern zum Thema Radioaktivität. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 185). Universität Duisburg-Essen

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Online-Förderung physikalischer Konzepte mit Modellen und Experimenten

Teichrew, Albert & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Um sich die im organisch-chemischen Praktikum ablaufenden Prozesse erschließen zu können, müssen Lernende befähigt sein, zwischen Repräsentationsebenen (makroskopisch, submikroskopisch; symbolische) zu wechseln und die mechanistischen Komponenten auf der jeweiligen Ebene zu berücksichtigen.

Aktuelle Studien der Hochschulfachdidaktik liefern begrenzte Erkenntnisse darüber, wie Studierenden bei der Reflektion chemischer Prozesse auf den Ebenen im Laborpraktikum unterstützt werden können. Zur Förderung dieser Fähigkeit haben wir einen Reflexionsbogen entwickelt, der die Arbeit der Studierenden bei ihrer organischen Synthese gezielt unterstützt. Die Nutzung sowie die qualitativen Effekte dieser Instruktion wurden in einer Interviewstudie mit Chemiestudierenden (N=22) untersucht. Basierend auf der qualitativen Analyse lässt sich ableiten, inwiefern sich der Reflexionsbogen positiv auf die Aktivierung mechanistischer Komponenten und den Wechsel zwischen den Repräsentationsebenen auswirkt.

Referenz:

Teichrew, Albert & Erb, Roger (2021). Online-Förderung physikalischer Konzepte mit Modellen und Experimenten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 205). Universität Duisburg-Essen

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Möglichkeiten zur Online-Selbsteinschätzung im Physikstudium

Goertz, Simon & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Referenz:

Goertz, Simon & Heinke, Heidrun (2021). Möglichkeiten zur Online-Selbsteinschätzung im Physikstudium. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 220). Universität Duisburg-Essen

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Merkmale für eine erfolgreiche kollaborative Konzeptentwicklung

Schanze, Sascha, Hundertmark, Sarah & Heeg, Julian

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Sowohl den Überlegungen zur konstruktivistischen Lerntheorie als auch den Leitgedanken zum kumulativen Lernen ist zu entnehmen, dass der Wissenserwerb besonders gut gelingt und erworbenes Wissen umso besser genutzt werden kann, wenn es in vorhandene Wissensstrukturen integriert und möglichst facettenreich vernetzt wird.

Um die Qualität vernetzten Lernens analysieren zu können, haben wir ein Testinstrument entwickelt, mit dem die Vernetzung zentraler Begriffselemente des Basiskonzepts Energie systematisch untersucht werden kann. Die Aufgabe der Schüler*innen besteht darin, ein Essay zum Thema Energie zu schreiben. Die Essays werden mit Hilfe der Methode der qualitativen Inhaltsanalyse untersucht. Das hierfür eigens entwickelte Analysesystem nutzt als eine seiner Grundlagen ein Vernetzungsmodell von Fischer, Glemnitz, Kauertz und Sumfleth. In unserer ersten Studie (N=239 Schüler*innen aus zwei Gym.) hat sich der entwickelte Kodierleitfaden bewährt (moderate bis gute Cohens Kappa-Werte).

In unserem Beitrag werden wir das Analyseverfahren und ausgewählte Ergebnisse zur Diskussion stellen.

Referenz:

Schanze, Sascha, Hundertmark, Sarah & Heeg, Julian (2021). Merkmale für eine erfolgreiche kollaborative Konzeptentwicklung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 189). Universität Duisburg-Essen

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Symposium – Reflexion naturwissenschaftsdidaktischer Unterrichtsqualität

Nehring, Andreas, Heinitz, Benjamin, Szogs, Michael & Korneck, Friederike

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Professionelles Handeln wird für angehende Physiklehrkräfte häufig mit deren Reflexionskompetenz in Zusammenhang gebracht. So soll Reflexionskompetenz dabei helfen schulpraktische Erfahrungen mit Aspekten des Professionswissens zu verbinden. Genaue Zusammenhänge der Reflexionskompetenz mit motivationalen sowie kognitiven Aspekten der professionellen Handlungskompetenz sind aber bislang wenig klar.

In der vorliegenden Studie wurden deshalb unter Verwendung einer Online-Vignette die obigen Zusammenhänge bei N=47 angehenden Physiklehrkräften der ersten und zweiten Ausbildungsphase untersucht. Zur Messung der Reflexionskompetenz wurden ein Reflexionsmodell und ein Kodiermanual validiert, die zur Kodierung offener Reflexionstexte verwendet wurden. Erste Analysen legen nahe, dass Reflexionskompetenz in Breite und Tiefe erfasst werden kann und insbesondere Zusammenhänge mit dem situationsspezifischen Fachwissen vorliegen. Im Vortrag werden Ergebnisse der Online-Vignette vorgestellt und Implikationen zum Zusammenhang von Reflexionskompetenz und professioneller Handlungskompetenz abgeleitet.

Referenz:

Nehring, Andreas, Heinitz, Benjamin, Szogs, Michael & Korneck, Friederike (2021). Symposium – Reflexion naturwissenschaftsdidaktischer Unterrichtsqualität. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 224). Universität Duisburg-Essen

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Ein Reflexionsbogen für das organische Praktikum

Keiner, Liz & Graulich, Nicole

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

In der Organischen Chemie fällt es Lernenden häufig schwer, implizite Eigenschaften von Strukturrepräsentationen abzuleiten. Diese sind jedoch notwendig, um bei-spielsweise geeignete Voraussagen über die Kinetik einer Reaktion treffen zu kön-nen. Das Verknüpfen von expliziten und impliziten Informationen stellt Studierende vor große Herausforderungen und erfordert eine gezielte Instruktion, um sie beim Lö-sen mechanistischer Probleme zu unterstützen. Fördermaßnahmen zur Unterstützung der Studierenden beim mechanistischen Denken sind jedoch begrenzt.

Daher haben wir mechanistische Fallvergleiche, die sich in Interviewstudien bereits als probates Förderinstrument erwiesen haben, konstruiert und die schrittweise Bear-beitung dieser für die Lernenden vorstrukturiert. In einer qualitativen Studie mit 18 Lernenden eines Kurses zur Organischen Chemie, haben wir untersucht, wie die Studierenden mit diesem Förderinstrument die Fallvergleichsaufgaben lösen konn-ten. Zuvor wurde von jedem Teilnehmer ein Wissenstest im Paper-Pencil-Format be-arbeitet. Die Aufgabenbögen wurden analysiert, um Aussagen über die Qualität der Bearbeitung treffen zu können. Aufgabendesign, Studienergebnisse und mögliche Implikationen für die Lehre werden vorgestellt.

Referenz:

Keiner, Liz & Graulich, Nicole (2021). Ein Reflexionsbogen für das organische Praktikum. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 209). Universität Duisburg-Essen

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