Autor: GDCP

Entwicklung eines Fachpraktikums im Techniklehramt

Ermel, Dorothee & Riese, Josef

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die gesellschaftliche Relevanz technischer Anwendungen bzw. der Einfluss von Technik auf unseren Alltag wird immer größer. Folgerichtig ist das Fach Technik in allgemeinbildenden Schulen mittlerweile in jedem Bundesland Deutschlands vertreten, so dass aktuell der Bedarf mit regulär qualifizierten Techniklehrkräften kaum gedeckt werden kann. Vor diesem Hintergrund wurde an der RWTH Aachen unter Federführung der Physikdidaktik ein neuer Lehramtsstudiengang Technik konzipiert. Im vorgestellten Projekt wird hierfür ein Fachpraktikum nach dem Design-Based-Research Ansatz entwickelt, in dem die Studierenden praktische Kompetenzen zum Einsatz von Werkzeugen, Materialien und Vorrichtungen im Unterricht allgemeinbildender Schulen erwerben sollen. Um die Studierenden bestmöglich auf die späteren beruflichen Anforderungen vorzubereiten, wird zunächst eine Bedarfsanalyse unter Nutzung von Interviews mit SchulpraktikerInnen und Fachleitungen vorgenommen. Auf dem Poster werden u.a. das Forschungsdesign sowie der erste Entwicklungszyklus vorgestellt.

Referenz:

Ermel, Dorothee & Riese, Josef (2020). Entwicklung eines Fachpraktikums im Techniklehramt. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 916). Universität Duisburg-Essen

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Beyond FCI: Internationale Vergleiche mithilfe eines erweiterten FCI

Mutschler, Tanja, Buschhüter, David, Kontro, Inkeri & Borowski, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die im Rahmen der Bologna-Reform angestrebte Mobilität erfordert eine Standardisierung universitärer Curricula auf europäischer Ebene. In letzter Instanz folgt daraus, dass auch Tests vorhanden sein müssen, die in der Lage sind, vergleichend das Fachwissen der Studierenden in verschiedenen Sprachen zu erfassen. Aufgrund der hohen Akzeptanz und der vorhandenen Übersetzungen ist für das Fach Physik der Force Concept Inventory Test ein vielversprechendes Instrument. Die deutsche Version ist nicht hinsichtlich der Vergleichbarkeit der Übersetzung validiert. Zudem fehlen schwere Items, um auch die Entwicklung von Fachwissen ausreichend gut darstellen zu können. Ziel der vorliegenden Studie ist es, neue Items für den FCI-Test zu entwickeln und diese mithilfe etablierter Verfahren zu übersetzen. In einem ersten Schritt wird mithilfe einer Think-Aloud-Studie (N = 16) die Vergleichbarkeit englisch- und deutschsprachiger Items überprüft und in einer ersten Version präpilotiert (ca. N = 100). Auf Basis der Ergebnisse wird diskutiert, inwiefern sich die Testitems für internationale Vergleiche eignen.

Referenz:

Mutschler, Tanja, Buschhüter, David, Kontro, Inkeri & Borowski, Andreas (2020). Beyond FCI: Internationale Vergleiche mithilfe eines erweiterten FCI. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 912). Universität Duisburg-Essen

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Studentische Vorgehensweisen bei der Bearbeitung von Rechenaufgaben

Pandikow, Nina & Aufschnaiter, Claudia von

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Rechenaufgaben (RA) der Mechanik stellen Lehramtsstudierende oft vor Herausforderungen, die sie zunächst nicht selbstständig bewältigen können. Es gibt jedoch nur wenige Untersuchungen, die im Detail erfassen, wie Studierende bei der Bearbeitung vorgehen, welche Bearbeitungsschritte typischerweise gut gelingen und wo sich Schwierigkeiten zeigen. Entsprechende Forschungsbefunde können Ansatzpunkte für eine gezielte Förderung liefern. Im Rahmen der vorgestellten Studie soll daher untersucht werden, wie sich die Bearbeitungsprozesse von Studierenden beim Lösen von RA vollziehen und ob, bzw. in welcher Weise, sich diese in drei Semestern verändern. Innerhalb einer ersten Pilotierung wurde bereits das Vorgehen von N=11 Lehramtsstudierenden bei der Lösung von RA in Kleingruppen auf Video aufgezeichnet und Ansätze zur Auswertung der Daten entwickelt. Am Poster werden diese methodischen Zugänge, erste Ergebnisse sowie der geplante Aufbau einer an die Pilotierung anschließenden Haupterhebung vorgestellt.

Referenz:

Pandikow, Nina & Aufschnaiter, Claudia von (2020). Studentische Vorgehensweisen bei der Bearbeitung von Rechenaufgaben. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 908). Universität Duisburg-Essen

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Verstecken wir die Geometrische Algebra in den komplexen Zahlen!

Horn, Martin Erik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Fachliche und fachdidaktische Ausarbeitungen zur Geometrischen Algebra sind in den vergangenen Jahrzehnten im deutschsprachigen Raum auf ein nur geringes Interesse seitens der hochschulischen Fachdidaktik gestoßen. Da es kaum kognitive Hürden sein dürften, die eine fachphysikalische und physikdidaktische Einbindung von Pauli- und Dirac-Algebren in die Modellierung physikalischer Sachverhalte verhindern, ist davon auszugehen, dass es emotionale Hürden sind, die von einer Beschäftigung mit der Geometrischen Algebra abhalten.

Zur Umgehung dieser emotionalen Hürden wird vorgeschlagen, Pauli- und Dirac-Algebren mathematisch so zu verstecken, dass eine Beschäftigung mit ihnen vordergründig nicht auffällt und erst bei einer tiefergehenden Analyse durch emotional blockierte Lernende entdeckt werden wird. Dies gelingt, wenn die Geometrische Algebra durch komplexe und quaternionische Strukturen ausgedrückt und so tief in den komplexen Zahlen verborgen präsentiert wird. Zur Beschreibung von Raumzeiten kann dieser Ansatz ergänzend pseudokomplex reellwertig umgestaltet werden.

Referenz:

Horn, Martin Erik (2020). Verstecken wir die Geometrische Algebra in den komplexen Zahlen!. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 904). Universität Duisburg-Essen

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Finde die Fehler!
Experimentelle Testaufgaben zur Evaluation eines Experimentalpraktikums

Geller, Cornelia, Schneider, Jonas & Theyßen, Heike

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Bei den verstärkten Bemühungen der letzten Jahre, die Entwicklung professioneller Handlungs-kompetenzen im Lehramtsstudium zu erfassen, sind Aspekte experimenteller Kompetenz wenig betrachtet worden. Diese sollen Studierende typischerweise in Experimentalpraktika erwerben, die gleichzeitig der Vertiefung fachlicher oder fachdidaktischer Inhalte dienen.

Dagegen soll das hier untersuchte Praktikum schwerpunktmäßig den eigenständigen Aufbau von schulnahen Experimenten sowie den Einsatz analoger und digitaler Messinstrumente fördern. Im Rahmen der Evaluation wurden die Lehramtsstudierenden sowohl hinsichtlich ihrer Selbstwirksamkeitserwartung als auch ihres selbst eingeschätzten Lernzuwachses befragt. Zusätzlich wurden experimentelle Fähigkeiten mit einem neu entwickelten Aufgabenformat erhoben, das die Identifikation und Behebung von Fehlern an Realexperimenten erfordert.

Inwieweit die Untersuchungsergebnisse die Wirkung des Praktikums belegen und die „Fehlersuchaufgaben“ einen Beitrag zur Diagnose experimenteller Fähigkeiten leisten können, soll am Poster diskutiert werden.

Referenz:

Geller, Cornelia, Schneider, Jonas & Theyßen, Heike (2020). Finde die Fehler!
Experimentelle Testaufgaben zur Evaluation eines Experimentalpraktikums. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 900). Universität Duisburg-Essen

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Konzeption eines interdisziplinären Moduls zur Erkenntnisgewinnung

Tampe, Jana & Spatz, Verena

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Rahmen des Lehramtsstudiums für die Fächer Biologie, Chemie und Physik werden der Prozess und die Methoden der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung meist aus einer rein fachspezifischen Perspektive vermittelt. Für das ganzheitliche Begreifen – wie es beispielsweise durch „Scientific Literacy“ oder die KMK-Standards gefordert wird – ist jedoch ein interdisziplinärer Blick notwendig.

Für den neu strukturierten Lehramtsstudiengang an der TU Darmstadt wird daher ein Modul entwickelt, in dem die Studierenden in einem Seminar gemeinsam didaktische und methodische Aspekte der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung erarbeiten und diese in einem praktischen Schulprojekt erproben.

Zur Konzeption des Moduls werden Lehramtsstudierende bezüglich ihres Vorwissens und ihrer Erwartungen an das Modul befragt. Diese Erwartungen werden mit der Einschätzung von den Fachdidaktik-Expert*innen aus den drei Disziplinen Biologie, Chemie und Physik abgeglichen. Auf dem Poster werden die Schlussfolgerungen für die Konzeption vorgestellt.

Referenz:

Tampe, Jana & Spatz, Verena (2020). Konzeption eines interdisziplinären Moduls zur Erkenntnisgewinnung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 896). Universität Duisburg-Essen

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Förderung des ikonischen Modellverständnisses in Chemiestudiengängen

Bille, Veronika, Rumann, Stefan, Roelle, Julian, Opfermann, Maria & Schmuck, Carsten

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Der Umgang mit Visualisierungen stellt eine zentrale Anforderung in Chemiestudiengängen dar und ist aufgrund der gefundenen prädiktiven Kraft des visuellen Modellverständnisses für den Studienerfolg (Dickmann, 2018) in der Allgemeinen Chemie in den Fokus gerückt.

Das Projekt widmet sich dem Einfluss des ikonischen Modellverständnisses auf Leistungen in der Organischen Chemie. Ikonische Modelle werden hierbei als Visualisierungen mit strukturellem Abbildungscharakter eines Referenzobjektes oder einer Theorie beschrieben. Studierende in der Anfangsphase haben häufig Schwierigkeiten bei der mentalen Übertragung zweidimensionaler Visualisierungen, zum Beispiel aus Lehrbüchern, in dreidimensionale Modelle. Zentrales Ziel der Studie ist, die Verbesserung der Studienleistungen in dieser Disziplin. Methodisch orientiert sich die Trainingsgestaltung hierbei am Lösungsbeispiel-Ansatz. Im Rahmen der Posterpräsentation werden erste Ergebnisse eines Trainings zur Förderung des ikonischen Modellverständnisses unter experimentellen Bedingungen vorgestellt.

Referenz:

Bille, Veronika, Rumann, Stefan, Roelle, Julian, Opfermann, Maria & Schmuck, Carsten (2020). Förderung des ikonischen Modellverständnisses in Chemiestudiengängen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 892). Universität Duisburg-Essen

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Symbolisch-mathematisches Modellieren in der Physikalischen Chemie

Komor, Ines, Vorst, Helena van , Sumfleth, Elke, Roelle, Julian & Hasselbrink, Eckart

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Symbolisch-mathematisches Modellverständnis beschreibt die Fähigkeiten, die zum erfolgreichen Modellieren in der Chemie nötig sind. Wesentliche Schritte sind das Erfassen des chemischen Problems, die Mathematisierung und das mathematische Arbeiten. Symbolisch-mathematisches Modellieren spielt insbesondere beim Lösen physikalisch-chemischer Aufgaben eine wichtige Rolle. Daraus ergeben sich die Untersuchung des Einflusses des symbolisch-mathematischen Modellverständnisses auf Leistungen in der Physikalischen Chemie und die Verbesserung dieser Studienleistungen als zentrale Ziele dieses Projekts. Dazu wurde ein Test zur Diagnose sowie ein beispielbasiertes Training zur Förderung des symbolisch-mathematischen Modellverständnisses entwickelt. Neben Strategien zum Lösen von Modellierungsaufgaben werden in diesem Training Fachinhalte aus der Physikalischen Chemie und relevante mathematische Arbeitsweisen vermittelt. Die Evaluation des Trainings erfolgt im Rahmen einer Interventionsstudie im prä-post-Kontrollgruppendesign.

Referenz:

Komor, Ines, Vorst, Helena van , Sumfleth, Elke, Roelle, Julian & Hasselbrink, Eckart (2020). Symbolisch-mathematisches Modellieren in der Physikalischen Chemie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 888). Universität Duisburg-Essen

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Evaluation adaptiven Feedbacks in Online-Aufgaben in der Chemie

Trauten, Florian, Eitemüller, Carolin & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Laut Heublein et al. (2017) liegt die Abbruchquote in der Eingangsphase des Chemiestudiengangs seit 2006 bei ca. 42 %. Fachliche Defizite, die nicht in der Studieneingangsphase aufgearbeitet werden, begünstigen den Studienabbruch. An der Universität Duisburg-Essen werden Defizite zu Studienbeginn durch bestehende Lehrangebote bislang nicht ausreichend kompensiert (Averbeck et al., 2017). Das Ziel des Projekts ist es daher ein Angebot zu entwickeln, das Defizite konzeptionell stärker berücksichtigt und Studierenden mit geringem Vorwissen ein erfolgreiches Studium ermöglicht. Vor dem Hintergrund der lernförderlichen Wirkung adaptiven Feedbacks (Narciss & Huth, 2006) wurde eine Online-Übung zur Allgemeinen Chemie entwickelt, die adaptives Feedback zu typischen Fehlern automatisiert zur Verfügung stellt. Auf der Tagung werden erste Ergebnisse aus Log-File-Analysen zum Umgang der Lernenden mit den Aufgaben vorgestellt. Darüber hinaus werden Ergebnisse präsentiert, die im Zuge einer Expertenbefragung mit Chemiedidaktikern zur Qualitätssicherung des Feedbacks gewonnen wurden.

Referenz:

Trauten, Florian, Walpuski, Maik & Eitemüller, Carolin (2020). Evaluation adaptiven Feedbacks in Online-Aufgaben in der Chemie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 884). Universität Duisburg-Essen

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Messunsicherheiten als Ausgangspunkt der Förderung im Umgang mit Daten

Kok, Karel & Priemer, Burkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Messunsicherheiten sind ein integraler Bestandteil eines Messergebnisses. Obwohl viele Schülerinnen und Schüler (SuS) Schwierigkeiten im Vergleichen von Messdaten aufweisen, wird trotzdem das Thema Messunsicherheiten in der Schule häufig vernachlässigt. Deshalb entwickelten wir eine gestufte Intervention, in welcher die SuS 1.) über die Existenz von Messunsicherheiten, 2.) über ein quantitatives Maß für die Streuung von Daten und 3.) den Vergleich von zwei Messergebnissen lernen. In einem Prä-Post-Studiendesign wollen wir sowohl die Kompetenzen im Umgang mit Messunsicherheiten erfassen, als auch die Fähigkeit, Daten miteinander zu vergleichen.

Das Poster stellt das Studiendesign, die Struktur der Intervention sowie erste Ergebnisse einer Pilotstudie näher vor.

Referenz:

Kok, Karel & Priemer, Burkhard (2020). Messunsicherheiten als Ausgangspunkt der Förderung im Umgang mit Daten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 880). Universität Duisburg-Essen

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