Autor: GDCP

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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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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Individualisiertes Lernen: Digitale Arbeitsblätter (HyperDocs) im Chemieunterricht

Fitting, Nils, Hornung, Gabriele & Czubatinski, Lars

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das Schülerlabor Optik mit Modellen und Experimenten, das an der Goethe-Universität Frankfurt am Main angeboten wird, wurde als Online-Kurs mit vier Modulen zu Licht, Schatten, Spiegel und Farben virtualisiert. Zu jedem behandelten Phänomen wurden interaktive Modelle und Bildschirmexperimente gestaltet, die nacheinander mithilfe der Anleitungen eigenständig bearbeitet werden. Somit konnten Schüler*innen von Zuhause aus anhand von mehreren Fragestellungen angemessene Vorstellungen über Alltagsphänomene der Optik aufbauen. Die Wirksamkeit der Förderung wurde durch ein zweistufiges Testinstrument für Schülervorstellungen gemessen (N = 228). Zusätzlich konnte der Lernprozess mithilfe von Zwischenfragen zu drei verschiedenen Messzeitpunkten erfasst werden: nach der Fragestellung, nach dem Modell und nach dem Experiment. Darüber hinaus wurden lernpsychologische Aspekte des Lernens mit Modellen und Experimenten im Rahmen der Cognitive Load Theory (CLT) erfasst und analysiert. In dem Beitrag werden die Konzeption des Online-Kurses und Ergebnisse der quantitativen Analysen vorgestellt.

Referenz:

Fitting, Nils, Hornung, Gabriele & Czubatinski, Lars (2021). Individualisiertes Lernen: Digitale Arbeitsblätter (HyperDocs) im Chemieunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 201). Universität Duisburg-Essen

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Förderung von Selbstreguliertem Lernen mit digitalen Medien

Seibert, Johann, Perels, Franziska , Huwer, Johannes & Kay, Christopher W.M.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Fachdidaktik Chemie der TU Kaiserslautern entwickelte das auf Webtechnologie basierende Programm HyperDocSystems. Mit diesem Tool können digitale Arbeitsblätter mit Hilfs-Funktionen browserbasiert erstellt und genutzt werden. Eingebaute Textfelder (Tastatur- und Stifteingabe) ermöglichen das vollständige digitale Bearbeiten dieser sogenannten HyperDocs. Über Ankerpunkte können die Schüler*innen bei Bedarf auf eine Lernhilfe zurückgreifen oder Zusatzinformationen aufrufen. Gleichzeitig wird die Nutzung im System registriert, wodurch eine individuelle Auswertung des Nutzungsverhaltens möglich wird.

Bei Pilotierungen in einem Gymnasium und zwei Gesamtschulen wurden die digitalen Arbeitsblätter auf Tablets in mehreren Chemiestunden eingesetzt und insbesondere die Usability, aber auch die intrinsische Motivation und die tabletbezogene Selbstwirksamkeit über einen Zeitraum von vier Unterrichtsstunden verglichen. Erste Auswertungen belegen die in der Literatur beschriebenen Effekte. Die Usability wird erwartungsgemäß, aufgrund der einfachen funktionalen Konzeption der HyperDocs, hoch eingeschätzt. Während die Motivation über die Untersuchungsdauer sinkt, steigt die tabletbezogene Selbstwirksamkeit.

Referenz:

Seibert, Johann, Perels, Franziska , Huwer, Johannes & Kay, Christopher W.M. (2021). Förderung von Selbstreguliertem Lernen mit digitalen Medien. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 197). Universität Duisburg-Essen

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Analyse der Vernetzung von Begriffselementen im Basiskonzept Energie

Dietz, Dennis, Hickmann, Pauline, Lenze, Joscha & Bolte, Claus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Digitale Medien können beim naturwissenschaftlichen Lernen verschiedene Funktionen

einnehmen. Lernwerkzeuge fokussieren primär kognitive Lernprozesse in einer konkreten

Unterrichtssituation, während Lernbegleiter eher auf Aspekte der Strukturierung

(Fächergrenzen, Zeit und Ort) abzielen (Seibert, Kay & Huwer, 2019). Digitale

Lernwerkzeuge und Lernbegleiter können daher zu einer Förderung von kognitiven,

metakognitiven und motivationalen Lernprozessen führen. Eben diese drei Aspekte

beschreiben gemeinschaftlich eine Schlüsselkompetenz des lebenslangen Lernens, die

Selbstregulation, welche es in diesem Zuge im Chemieunterricht zu fördern gilt.

Im Vortrag wird eine Auswahl von Best-Practices digitaler Lernwerkzeuge und -begleiter

präsentiert sowie deren Auswirkung auf das Selbstregulierte Lernen (SRL) von

Schüler*innen diskutiert. Vorgestellt werden verschiedene Studien zu Erklärvideos,

Augmented Reality und Multitouch Experiment Instructions sowie Multitouch Learning

Books, die im schulischen wie auch im Schülerlaborkontext entstanden sind.

Referenz:

Dietz, Dennis, Hickmann, Pauline, Lenze, Joscha & Bolte, Claus (2021). Analyse der Vernetzung von Begriffselementen im Basiskonzept Energie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 193). 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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(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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Kategoriensystem inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht (KinU)

Brauns, Sarah & Abels, Simone

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Seit ihrer Entdeckung vor gut 120 Jahren durch Becquerel zieht die Radioaktivität aufgrund ihres faszinierenden Charakters und ihrer vielfältigen, oft nicht unumstrittenen, Anwendungen die Aufmerksamkeit der Wissenschaftsgemeinde wie auch die einer breiten Öffentlichkeit auf sich. Die Vorstellungsforschung zum Phänomen der Radioaktivität und der damit verbundenen Prozesse (Eijkelhof 1990; Millar & Gill 1996; Schrader & Bolte 2018) zeigt, dass viele Lernende zentrale Fachtermini, wie Strahlung, radioaktives Material und Radioaktivität oder auch Bestrahlung und Kontamination nicht fach- und sachgerecht verwenden. Viele betrachten Radioaktivität als schädlich für Lebewesen (Schrader & Bolte 2020), was eine quasi ubiquitäre Angst vor jeder Art von Strahlung erklärt und dazu führt, dass jegliche Strahlenexposition als großes gesundheitliches Risiko wahrgenommen wird. Die Frage, inwieweit das (Un-)Wissen von Jugendlichen einen Einfluss auf die Wahrnehmung der mit verschiedenen Anwendungen der Radioaktivität verbundenen Risiken nimmt, werden wir im Beitrag beleuchten und diskutieren.

Referenz:

Brauns, Sarah & Abels, Simone (2021). Kategoriensystem inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht (KinU). In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 181). Universität Duisburg-Essen

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Inklusiv experimentieren? Ein Konzept für einen Physikunterricht für alle

Sührig, Laura, Hartig, Katja, Teichrew, Albert, Winkelmann, Jan, Ullrich, Mark, Horz, Holger & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Ziel des inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts ist es, allen Schüler*innen Partizipation an fachspezifischen Lernprozessen und die Entwicklung einer naturwissenschaftlichen Grundbildung zu ermöglichen (Menthe et al., 2017). Um inklusiven Unterricht auch wirklich naturwissenschaftsbezogen gestalten, reflektieren und analysieren zu können, werden in dem KinU die naturwissenschaftlichen Spezifika (z.B. Experimente, Phänomene, Konzepte, …) mit der inklusiven Umsetzung (z.B. verschiedene Zugänge oder verschiedene Abstraktionsniveaus ermöglichen, …) zusammengebracht. Ausgehend von der Frage, anhand welcher Prädiktoren sich inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht erkennen lässt, haben wir im Projekt Nawi-In ein systematisches Literaturreview durchgeführt, um aus der Literatur (n=314) mittels QIA via fokussierter Zusammenfassung induktiv Kategorien zu bilden (Kuckartz, 2016). Das KinU umfasst 16 Hauptkategorien, die exemplarisch entlang von Ankerbeispielen präsentiert werden.

Referenz:

Sührig, Laura, Hartig, Katja, Teichrew, Albert, Winkelmann, Jan, Ullrich, Mark, Horz, Holger & Erb, Roger (2021). Inklusiv experimentieren? Ein Konzept für einen Physikunterricht für alle. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 177). Universität Duisburg-Essen

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Erfassung der Barrierefreiheit von schulischen Experimentierumgebungen

Oettle, Michaela, Mikelskis-Seifert, Silke, Scharenberg, Katja & Rollett, Wolfram

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

In einer Bildungslandschaft, in der die Schüler*innenschaft von allgemeinbildenden Schulen immer heterogener wird, gewinnen inklusive Unterrichtskonzepte zunehmend an Bedeutung.

Bisher stand das Fach Physik außerhalb des Fokus für inklusive oder sonderpädagogische Unterrichtsplanung. Um diese Lücke zu schließen, bedarf es neuer Konzepte für die Gestaltung eines inklusiven Physikunterrichts, die sowohl auf die Spezifika des Faches eingehen als auch inklusionspädagogische Prinzipien berücksichtigen.

Innerhalb des Physikunterrichts wird das Experiment als das wichtigste Medium angesehen. Schüler*innenexperimente mit verschiedenem Öffnungsgrad bieten auch in inklusiven Lernsettings eine Gelegenheit zu konkretem physikalischen Arbeiten und dem Sammeln eigener Erfahrungen.

Innerhalb des BMBF-geförderten Projektes „Fortbildung zum inklusiven Experimentieren im Physikunterricht” (FINEX) wurde ein Unterrichtskonzept für inklusive Schüler*innenexperimente sowie barrierearmes Begleitmaterial auf Basis von Literatur und einer Lehrkräftebefragung entwickelt.

Es werden die Ergebnisse der Lehrkräftebefragung und einer ersten Pilotierung des Unterrichtskonzeptes vorgestellt.

Referenz:

Oettle, Michaela, Mikelskis-Seifert, Silke, Scharenberg, Katja & Rollett, Wolfram (2021). Erfassung der Barrierefreiheit von schulischen Experimentierumgebungen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 173). Universität Duisburg-Essen

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