Autor: GDCP

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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Beschreibungen optischer Phänomene

Gierl, Katharina, Löffler, Patrick & Kauertz, Alexander

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Beschreiben von Phänomenen ist Ausgangspunkt naturwissenschaftlicher Erkenntnis- und den damit verbundenen Modellierungsprozessen. Lernende müssen beim Beschreiben folgende drei Prozessschritte durchlaufen: Relevante Informationen selektieren, anhand des Vorwissens interpretieren und die Zusammenhänge in eine kohärente Struktur überführen. Merkmale der Beurteilung einer Beschreibung sind die Relevanz der ausgewählten Informationen, die Kohärenz dargestellter Zusammenhänge sowie die intersubjektive Prüfbarkeit der Interpretationen. In der Pilotierung wurden Beschreibungen Physikstudierender (n=16) und Physikdozierender (n=10) zu optischen Phänomenen kategorienbasiert analysiert und verglichen. Dabei wurden Intelligenz, Strategiewissen und Konzeptwissen jeweils mit einem Paper-Pencil-Test erfasst und als Kovariate berücksichtigt. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse der Pilotstudie vor.

Referenz:

Gierl, Katharina, Löffler, Patrick & Kauertz, Alexander (2020). Beschreibungen optischer Phänomene . In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 828). Universität Duisburg-Essen

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Die Sichtbarkeit fachlicher Vorstellungen in experimentellen Prozessen

Joußen, Norman & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In den Bildungsstandards für das Fach Physik ist die Vermittlung und Bewertung von experimentellen Kompetenzen verankert. Die Umsetzung dieser Ziele trifft in der Lehrpraxis jedoch auf teils große Hürden wie die Limitierung der den Lehrpersonen zur Verfügung stehenden Ressourcen für eine adäquate Begleitung des experimentellen Prozesses einzelner Lerner. Ausgehend von einer objektfokussierten sensorgestützten Erfassung experimenteller Prozesse wurde hierzu ein Lösungsansatz entwickelt. Im Beitrag wird ein interaktives Lehr-Lern-Szenario vorgestellt, dass sowohl eine Rekonstruktion und damit eine Rekapitulation als auch eine prozessbegleitende Analyse der experimentellen Prozesse bei Experimenten auf einer optischen Bank ermöglicht. Im Rahmen eines Promotionsvorhabens wird untersucht, inwiefern die aufgenommenen Prozessdaten Korrelationen mit den per Fragebogen erhobenen fachlichen Vorstellungen der Lerner aufweisen. Es werden erste Erfahrungen mit der entwickelten Technik zur Prozessdatenerhebung und Ergebnisse aus der Pilotierung des entwickelten Fragebogens vorgestellt.

Referenz:

Joußen, Norman & Heinke, Heidrun (2020). Die Sichtbarkeit fachlicher Vorstellungen in experimentellen Prozessen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 856). Universität Duisburg-Essen

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Smartphone-gestützte Experimente außerhalb der Physik

Dorsel, Dominik, Staacks, Sebastian, Hütz, Simon, Heinke, Heidrun & Stampfer, Christoph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Smartphone-gestützte Experimente sind in der Physiklehre und dort vor allem im Bereich der Mechanik mittlerweile weit verbreitet. Für den Einsatz in anderen MINT-Fächern oder auch in anderen Gebieten der Physik sind jedoch regelmäßig Sensortypen erforderlich, die typischerweise nicht in Smartphones vorhanden sind. Dazu zählen zum Beispiel Temperatursensoren, pH-Meter oder ein Voltmeter. Diese und weitere Sensoren können über die Schnittstelle Bluetooth Low Energy mit der kostenfreien App phyphox ausgelesen werden. Neben kommerziellen Sensorboxen können auch eigene Sensormodule auf Basis eines Mikrocontrollers aufgebaut werden, welche auch komplexere Anwendungen wie zum Beispiel ein Spektrometer ermöglichen. Die aufgenommenen Messdaten können dann mit den bewährten Darstellungs- und Analysemodulen in phyphox direkt auf dem Smartphone angezeigt und bei Bedarf ausgewertet werden. Das Poster gibt eine Übersicht über den Einsatz möglicher Sensoren und zeigt den aktuellen Entwicklungsstand zu einem Spektrometer auf Mikrocontroller-Basis.

Referenz:

Dorsel, Dominik, Staacks, Sebastian, Hütz, Simon, Heinke, Heidrun & Stampfer, Christoph (2020). Smartphone-gestützte Experimente außerhalb der Physik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 852). Universität Duisburg-Essen

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Konzept zur Öffnung geschlossener Experimentieranleitungen in Chemie

Ehlert, Lars & Tepner, Oliver

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Analysen der PISA-Studie 2015 zeigen, dass deutsche Schülerinnen und Schüler nach der Skala „naturwissenschaftliche Forschung bewerten und Untersuchungen planen“ im internationalen Vergleich nur den 13. Platz belegen. Laut den nationalen Bildungsstandards sind Fähigkeiten im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung explizites Bildungsziel. Um das selbstgesteuerte Experimentieren besser in die Unterrichtspraxis zu implementieren, wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens eine Fortbildung zur Konzeption von selbstgesteuerten Experimenten im Chemieunterricht für Realschul- sowie Gymnasiallehrkräfte entwickelt. Dabei wird ein innovatives Strukturierungskonzept eingesetzt, mit dem kochrezeptartige Schulversuche zu selbstgesteuerten und kompetenzorientierten Schülerexperimenten modifiziert werden können. Des Weiteren wird die Reflexionskompetenz der teilnehmenden Lehrkräfte bezüglich der Planung eines selbstgesteuerten Experiments geschult und evaluiert. Im Poster werden das Strukturierungskonzept sowie ausgewählte Testinstrumente vorgestellt.

Referenz:

Ehlert, Lars & Tepner, Oliver (2020). Konzept zur Öffnung geschlossener Experimentieranleitungen in Chemie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 868). Universität Duisburg-Essen

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Wege in den Physikunterricht unter Identitätsperspektive

Gausche, Florian & Rabe, Thorid

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Hinsichtlich des Nachwuchsmangels in naturwissenschaftlichen Bildungsgängen und Berufen erscheint es sinnvoll, den Prozess von Bildungswegentscheidungen zu ergründen. Bereits im Grundschulalter bahnen sich diese Prozesse an, auch wenn die Schüler*innen erst in der Sekundarstufe I mit dem Fach Physik konfrontiert werden. Dieser Übergang ist daher besonders interessant. Um die Zu- oder Abwendung von Physik bzw. Physikunterricht und die damit assoziierten Bildungswegentscheidungen beschreiben zu können, bietet sich die Identitätsperspektive an. Dabei wird Physikunterricht als soziales Geschehen verstanden, in welchem alle Beteiligten ihr Bild von Physik, Physikunterricht und „Physikpersonen“ kollektiv aushandeln. Die vorgestellte Untersuchung soll identifizieren, welche solcher Aushandlungen zum Beginn des Physikunterrichtes stattfinden. Zu diesem Zweck werden 6. Klassen videografiert. Mit einzelnen Schüler*innen und Lehrkräften werden anschließend Interviews geführt, in denen im Sinne eines ‚Stimulated Recall‘ auf videografiertes Unterrichtsgeschehen Bezug genommen wird.

Referenz:

Gausche, Florian & Rabe, Thorid (2020). Wege in den Physikunterricht unter Identitätsperspektive. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 772). Universität Duisburg-Essen

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MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung: Status quo und Ausblick

Lüders, Christina, Schorn, Bernadette, Salinga, Christian, Blum, Ulrich & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Programm MILeNa wurde als überregionales Programm zur MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung von Herbst 2013 bis Herbst 2018 von sechs Hochschulen durchgeführt und erreichte in vier Jahrgängen ca. 250 Schülerinnen und Schüler in vier Bundesländern. Durch das Programm sollen die Schülerinnen und Schüler eine bewusstere Studienentscheidung für MINT-Lehramts-Studiengänge treffen können. Dabei wurden erfolgversprechende Erfahrungen zu verschiedenen positiven Effekten des Programms gesammelt. Gleichzeitig hat sich gezeigt, dass das Format nicht für deutlich größere Teilnehmerzahlen geeignet war und somit den Herausforderungen durch den prognostizierten MINT-Lehrermangel nicht gerecht wurde. Um größere Teilnehmerzahlen erreichen zu können, startete im Herbst 2017 ein modifiziertes MILeNa-Programm, an dem bisher in zwei Jahrgängen ca. 110 Schülerinnen und Schüler teilgenommen haben. Dieses Programm wird aktuell in zwei Varianten durch die RWTH Aachen und die Universität Bonn angeboten. In dem Beitrag werden das neue Konzept und die Erfahrungen aus den ersten beiden Jahrgängen vorgestellt.

Referenz:

Lüders, Christina, Schorn, Bernadette, Salinga, Christian, Blum, Ulrich & Heinke, Heidrun (2020). MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung: Status quo und Ausblick . In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 784). Universität Duisburg-Essen

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Mindsets in Physik
Studie zur Veränderbarkeit des fachspezifischen Mindsets

Goldhorn, Laura, Wilhelm, Thomas, Spatz, Verena & Rehberg, Jana

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die amerikanische Psychologin Carol Dweck beschreibt zwei Selbstbilder als Basis für Entscheidungen und (Lern-)Verhalten. Menschen mit dem „Fixed Mindset“ sehen Begabung als Grundlage für (Lern-) Erfolge, Menschen mit dem „Growth Mindset“ verstehen das eigene Potential nicht durch Begabung determiniert, sondern durch Übung entwickelbar. Nach Dweck kann mit geeigneten Interventionen das Growth Mindset gefördert werden, so dass neue Herausforderungen tatsächlich zu einem Wachstum führen und das Lernen unterstützt wird.

Auch in Bezug auf Physik lassen sich beide Mindsets feststellen. In qualitativen Vorstudien wurden bereits Merkmale des domänenspezifischen Mindsets bei Schüler*innen im Physikunterricht untersucht. Im aktuellen Forschungsvorhaben wird auf dieser Basis ein Fragebogen entwickelt, mit dem das Mindset abhängig von Alter, Geschlecht und Schulart erhoben wird. Außerdem wird eine Intervention durchgeführt, um das physikspezifische Growth Mindset bei Schüler*innen zu fördern. Das Poster stellt das gesamte Forschungsdesign vor.

Referenz:

Goldhorn, Laura, Wilhelm, Thomas, Spatz, Verena & Rehberg, Jana (2020). Mindsets in Physik
Studie zur Veränderbarkeit des fachspezifischen Mindsets. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 776). Universität Duisburg-Essen

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Teaching MINTD – Diversitätsorientierte Lehre und Lehramtsausbildung in
den Fächern Physik und Technik

Krebs, Ann-Katrin & Kasper, Lutz

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Teaching MINT^D verfolgt durch einen mehrmethodischen Zugang das Ziel der Erhöhung der Diversitätskompetenz aller Physik- und Technik-Lehramtsstudierenden sowie eine langfristige Erhöhung der entsprechenden Professionalisierung aller Lehrkräfte durch Workshopangebote. Auch steht die Gewinnung von mehr Studierenden für das Physik- und Technik-Lehramt durch ein diversitätsorientiertes Studienprofil im Fokus.

Die Fächer Physik und Technik werden zunächst mittels pilotiertem Beobachtungsinstruments hospitiert. Parallel werden quantitativ Kenntnisse und Einstellungen zu Diversitäts- und Genderaspekten im naturwissenschaftlich-technischen Unterricht von praktizierenden Lehrkräften in Baden-Württemberg ermittelt. Die gewonnenen Erkenntnisse bilden die Grundlage für Lehrkräfteworkshops, wobei Elemente für diversitätsorientierten und gendersensiblen Physik- (und Technik-) Unterricht in einer Interventionsphase mit Lehrkräften erprobt und evaluiert werden. Es folgt eine weitere Hospitationsphase, um die Wirkung der Workshops zu ermitteln, um so praxistaugliche Elemente zu identifizieren.

Referenz:

Krebs, Ann-Katrin & Kasper, Lutz (2020). Teaching MINTD – Diversitätsorientierte Lehre und Lehramtsausbildung in
den Fächern Physik und Technik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 760). Universität Duisburg-Essen

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Förderung von Science Capital im Berufsorientierungsprojekt DiSenSu

Hönig, Marina, Rüschenpöhler, Lilith, Küsel, Julian & Markic, Silvija

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Viele Mädchen haben Spaß an Naturwissenschaften, können sich jedoch nicht vorstellen, einen naturwissenschaftlichen Beruf zu ergreifen. Identitätsbildung im Unterricht wird zwar von vielen Seiten gefordert, jedoch mangelt es an wissenschaftlich fundierten Ansätzen, wie dies praktisch möglich wird. Die vorliegende Studie nutzt den Ansatz des Science Capital, um zu erforschen, wie eine bewusste Gesprächsführung die naturwissenschaftliche Identitätsbildung fördern könnte. Im Rahmen des Projekts DiSenSu nahmen weibliche Jugendliche an einem Coaching zu naturwissenschaftlichen Berufsfeldern teil. Ausgewertet wurden qualitative Daten aus den Coachinggesprächen sowie quantitative Daten zu Selbstkonzept und Karriereaspirationen. Es wurde untersucht, (i) welche typischen Denkmuster Mädchen in der Reflexion über naturwissenschaftliche Berufe zeigen sowie (ii) welche Strategien der Gesprächsführung sich eignen könnten, Science Capital zu fördern. Die Studie zeigt somit mögliche Strategien der Gesprächsführung auf, die eine naturwissenschaftliche Identitätsbildung aktiv fördern könnten.

Referenz:

Hönig, Marina, Rüschenpöhler, Lilith, Küsel, Julian & Markic, Silvija (2020). Förderung von Science Capital im Berufsorientierungsprojekt DiSenSu. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 780). Universität Duisburg-Essen

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