Autor: GDCP

Fortbildung als Schnittstelle für den Transfer: Eine Bestandsaufnahme

Graf, Sönke & Welzel-Breuer, Manuela

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die naturwissenschaftliche Lehrkräftefortbildung ist neben dem Rezipieren von Fachliteratur eine von zwei Hauptschnittstellen zwischen naturwissenschaftsdidaktischer Forschung und Naturwissenschaftslehrkräften (TALIS 2008). Diese Schnittstelle wird zwar auch im Rahmen der Verbesserung der Wirksamkeit einzelner Fortbildungskonzepte immer wieder zum Thema fachdidaktischer Bildungsforschung (z. B. coactiv; ProwiN etc.), jedoch liegen kaum empirische Befunde vor, welche das Prozesshafte von Lehrkräftefortbildungen in den Blick nehmen. Der Beitrag gewährt einen Einblick in die Ergebnisse einer abgeschlossenen Dissertation, welche informelle (Sommerlad & Stern, 1999; Straka, 2000) Kommunikationsakte (Luhmann, 1964, 2005); zwischen Lehrkräften einer internationalen Naturwissenschaftslehrkräftefortbildung systematisch analysiert und ausgewertet hat (Graf, 2019 in Vorb.). Die Ergebnisse konnten in einer aufwendigen Literaturrecherche mit Ergebnissen aus Psychologie (Holland, 1997), Soziologie (Lortie, 2002) und Professions & Weiterbildungsforschung (Borko, 2010) in Verbindung gebracht werden.

Referenz:

Graf, Sönke & Welzel-Breuer, Manuela (2020). Fortbildung als Schnittstelle für den Transfer: Eine Bestandsaufnahme. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 122). Universität Duisburg-Essen

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Messdaten auswerten lernen – besser argumentieren? Erste Ergebnisse

Ludwig, Tobias, Kardaş, Engin , Donner, Tim & Priemer, Burkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In verschiedenen Studien mit über 1500 Probanden haben wir untersucht, wie Lernende auf der Grundlage selbstständig erhobener, experimenteller Messdaten argumentieren (Ludwig, 2017; Ludwig & Priemer, 2012, 2013; Ludwig, Priemer & Lewalter 2014, 2015, 2016). Es konnte u. a. gezeigt werden, dass das Vorwissen ein eher rationales Argumentieren begünstigt und zum anderen ein adäquater Umgang mit Daten und Messunsicherheiten wichtig für das Lernen beim Experimentieren ist. Vor diesem Hintergrund ist es nun das Ziel, diese Ergebnisse in die Praxis zu transferieren. Dazu wurden zwei digitale Lernumgebungen zur Streuung von Messwerten und zum Vergleich von Mittelwerten entwickelt und in einem längsschnittlichen Design mit n = 75 SchülerInnen der Mittelstufe überprüft. Die Lernumgebungen ermöglichen es, dass Daten unterschiedlicher Qualität interaktiv „simuliert“ und ausgewertet werden können. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine gezielte Förderung im Umgang mit Messdaten zu adäquateren Argumentationen führt und sich dies wiederum lernförderlich in Experimentiersituationen auswirkt.

Referenz:

Ludwig, Tobias, Kardaş, Engin , Donner, Tim & Priemer, Burkhard (2020). Messdaten auswerten lernen – besser argumentieren? Erste Ergebnisse . In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 118). Universität Duisburg-Essen

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Unterstützung für Lehrkräfte beim Umgang mit Messdaten
im Physikunterricht

Goertz, Simon, Götze, Benjamin Daniel & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Physikunterricht soll heute auch prozessbezogene Kompetenzen vermitteln, wozu insb. experimentelle Kompetenzen und damit auch der Umgang mit Messdaten zählen. Um Lehrkräfte bei der Vermittlung solcher Kompetenzen zu unterstützen, werden an der RWTH Aachen verschiedene Materialien entwickelt.

So wurde die Plattform FLexKom konzipiert, die Unterrichtsmaterialien zum Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen bereitstellt. Einzelne Module können individuell zusammengestellt und in singulären Schülerexperimenten oder als Lernzirkel eingesetzt werden. Sie umfassen Kompetenzen wie die Variablenkontrolle bei der Aufnahme von Messdaten oder den Umgang mit Messunsicherheiten. Neben den speziell für die Schule entwickelten Materialien können Lehrkräfte auch auf Lehrvideos zurückgreifen, die im Projekt VidAMeda (Lehr-Videos zur Auswertung von Messdaten) für Physikpraktika für Nebenfachstudierende entstehen und damit auch für Oberstufenschüler im Physikunterricht geeignet erscheinen.

Beide Unterstützungsmöglichkeiten werden vorgestellt und erste Erkenntnisse zu ihrem Einsatz präsentiert.

Referenz:

Goertz, Simon, Götze, Benjamin Daniel & Heinke, Heidrun (2020). Unterstützung für Lehrkräfte beim Umgang mit Messdaten
im Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 114). Universität Duisburg-Essen

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Dann mittel‘ halt! Umgang Studierender mit unsicheren Daten in Unterrichtssituationen

Holz, Christoph & Heinicke, Susanne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In Zeiten von Fake News steigt die Notwendigkeit Daten sinnvoll bewerten zu können immer weiter an. Im Physikunterricht kann diese Bewertungskompetenz besonders thematisiert werden, da der Umgang mit exp. Daten ein wichtiger Teil von nature of science ist. Abweichende oder schwankende Werte (unsichere Daten) erfordern eine Handlung der Lehrkraft. In unserer Studie legen wir den Fokus daher auf diese Handlungen.

In einem multi-method Ansatz werden das fachmeth. Wissen, die Einstellung zu unsicheren Daten und die SWE von Studierenden erhoben (on action). Diese werden verglichen mit ihren tatsächlichen unterrichtlichen Handlungen (in action), sowie Reflexionen in Interviews (reflection on action). Neben 150 Videos von 50 Studierenden sind in 25 Fällen Videos einer vorgegebenen Einheit vorhanden, die ebenso als Vignette ausgefüllt wurde.

Die Studie zeigt, dass Studierende fast ausschließlich gegen Ende der Experimentiersituation mit unsicheren Daten umgehen. Ein fachmeth. (adäquates) Vorgehen bleibt meist zu Gunsten eines „Kleinredens“ aus. Eine Diskrepanz zwischen in und on action ist deutlich erkennbar.

Referenz:

Holz, Christoph & Heinicke, Susanne (2020). Dann mittel‘ halt! Umgang Studierender mit unsicheren Daten in Unterrichtssituationen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 110). Universität Duisburg-Essen

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Bewertungsmodell zur experimentellen Performanz (Physik)Studierender

Bauer, Anna, Reinhold, Peter & Sacher, Marc

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Laborpraktika naturwissenschaftlicher Studiengänge zielen darauf ab, dass Studierende die wissenschaftliche Erkenntnismethodik, insbesondere das Experimentieren, erlernen. Allerdings liegen nur wenige Erkenntnisse dazu vor, welche experimentellen Fähigkeiten und Fertigkeiten Physikstudierende entwickeln.

Im Fokus steht die Analyse der Tiefenstruktur der Performanz von Studierenden beim Experimentieren, um daraus Rückschlüsse auf die zugrundeliegenden Dispositionen ziehen zu können. Ziel ist die Beschreibungen von Handlungsmustern zu generieren und qualitative Unterschiede erfassbar zu machen. Die Handlungsmuster werden mit Hilfe komparativer Fallstudien auf Basis standardisierter videografierter Experimentiersituationen konstruiert und mit Stimulated-Recall-Interviews validiert. Die Handlungsmuster werden mit der typenbildenden Inhaltsanalyse analysiert und basierend auf der Analyse wird ein Bewertungsmodell entwickelt, das mit einem Expertenrating abgesichert werden sollen.

Im Vortrag werden die theoretischen Grundlagen, das methodische Vorgehen und erste Ergebnisse berichtet.

Referenz:

Bauer, Anna, Reinhold, Peter & Sacher, Marc (2020). Bewertungsmodell zur experimentellen Performanz (Physik)Studierender . In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 106). Universität Duisburg-Essen

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Vergleich unterschiedlicher Methoden zur Einschätzung experimenteller Kompetenz im hands-on-Test

Murer, Livia, Metzger, Susanne, Vorholzer, Andreas, Bonetti, Angela & Gut, Christoph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Projekt ExKoNawi bearbeiten Jugendliche verschiedene Problemtypen und fertigen dabei Protokolle an, mit denen die experimentellen Kompetenzen erhoben werden (Bonetti et. al, in diesem Band). Im Beitrag wird anhand der Aufgaben des Problemtyps «Messen» untersucht, inwiefern sich die Ergebnisse dieser Methode der Kompetenzmessung von Messungen durch Videoaufnahmen während des Experimentierens und Interviews unterscheidet. Dazu wurden 27 Jugendliche (Jahrgangstufe 8, mittleres Niveau) beim Bearbeiten von jeweils 4 Aufgaben videografiert und anschließend interviewt.

Die Methoden wurden auf Populations- und Individualebene verglichen. Auf Populationsebene wurde der Unterschied der Mittelwerte der drei Methoden (Protokoll, Video, Interview) betrachtet. Auf Individualebene wurde der Zusammenhang der Kompetenzwerte der Jugendlichen auf Basis der drei Methoden untersucht. Auf Populationsebene unterscheiden sich die Methoden signifikant. Die Unterschiede entsprechen kleinen bis mittleren Effekten. Auf Individualebene besteht oft kein hinreichend hoher Zusammenhang zwischen den Methoden.

Referenz:

Murer, Livia, Metzger, Susanne, Vorholzer, Andreas, Bonetti, Angela & Gut, Christoph (2020). Vergleich unterschiedlicher Methoden zur Einschätzung experimenteller Kompetenz im hands-on-Test. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 102). Universität Duisburg-Essen

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Einsatz adaptiver Testformate und Umsetzung im Projekt ValiDiS

Brüggemann, Volker & Nordmeier, Volkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Projekt ValiDiS untersucht die Kompetenzentwicklung naturwissenschaftlichen Denkens bei Lehramtsstudierenden. Zu diesem Zweck wurde ein Multiple-Choice Leistungstest entwickelt, der sich aktuell in der Validierungsphase befindet.

Da das bisherige Testformat (papierbasiert) im Einsatz sehr zeitaufwändig ist, wurde eine alternative Version entwickelt: Ein computeradaptiver Multi-Stage-Test (MST). Dieses Testformat ermöglicht gegenüber klassischen Instrumenten kürzere Befragungen bei gleichbleibender Messgenauigkeit. Auf Grundlage der bereits im Projekt gewonnenen Daten wurden Simulationsstudien durchgeführt, um eine optimale Struktur und Aufgabenzusammenstellung des MST zu gewährleisten.

Die neue Testversion wurde im ersten Quartal 2019 in einer Pilotstudie (N=271) eingesetzt. Im Beitrag werden die Ergebnisse dieser Studie vorgestellt und in Bezug zu den Prognosen aus den Simulationsstudien gesetzt. Zwischen klassischer Testversion und MST wird ein Vergleich gezogen sowie Konsequenzen für den weiteren Entwicklungsprozess und Einsatz diskutiert.

Referenz:

Brüggemann, Volker & Nordmeier, Volkhard (2020). Einsatz adaptiver Testformate und Umsetzung im Projekt ValiDiS. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 98). Universität Duisburg-Essen

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Classroom-Management für das sichere und Gemeinsame Experimentieren

Pawlak, Felix & Groß, Katharina

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Classroom-Management umfasst alle Maßnahmen für die Etablierung einer Ordnung im Chemieunterricht, die individuelle und kollektive Lernprozesse von Schüler*innen ermöglichen. Es stellt sowohl für den Regelunterricht als auch für den gemeinsamen Unterricht eine lernwirksame Strategie dar. Das Forschungsprojekt zielt darauf ab, chemiebezogene Maßnahmen für das gemeinsame Experimentieren im inklusiven Chemieunterricht zu untersuchen und Kriterien für dessen sichere und förderliche Gestaltung zu bestimmen.

Auf der Grundlage der Ergebnisse einer explorativen Voruntersuchung zu den Herausforderungen des gemeinsamen Experimentierens im inklusiven Chemieunterricht stellt der Vortrag ein Forschungsprojekt dar, das im Sinne der Evaluationsforschung die chemiespezifischen Maßnahmen des Classroom-Managements (S1) Experimentierregeln und konsequente Umsetzung sowie (S2) Experimentierroutinen hinsichtlich ihrer Bedeutung für das sichere und gemeinsame Experimentieren qualitativ evaluiert und langfristig für die Lehrerausbildung systematisch zu verknüpfen versucht.

Referenz:

Pawlak, Felix & Groß, Katharina (2020). Classroom-Management für das sichere und Gemeinsame Experimentieren. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 94). Universität Duisburg-Essen

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Einfluss des Experimentiermaterials auf das Experimentieren im Physikunterricht

Boyer, Lina, Stender, Anita & Härtig, Hendrik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Selbstständiges Experimentieren ist ein zentrales Ziel von Physikunterricht. Studien zeigen jedoch, dass SchülerInnen dabei vielfältige Probleme haben und ohne Unterstützung kaum dazu fähig sind. Eine Möglichkeit zur Unterstützung wäre die individuelle Anpassung der Schwierigkeit der Experimente über das Experimentiermaterial an die Fähigkeiten der SchülerInnen. Ausgehend von einer Lehrerbefragung wurden Merkmale identifiziert, die durch die Auswahl von Experimentiermaterial potentiell Einfluss auf die Schwierigkeit von Experimenten nehmen können.

In einer quasiexperimentellen Studie wurde untersucht, inwiefern zwei dieser Merkmale (Anzahl von Kontrollvariablen und Wahlmöglichkeiten) den Experimentierprozess beeinflussen. Dazu wurden drei Mechanik-Experimente in jeweils vier Versionen entwickelt. Die vier Versionen ergeben sich jeweils aus der Kombination der Merkmale in einfacher bzw. anspruchsvoller Ausprägung. Insgesamt wurden die Experimente von 272 GymnasiastInnen der 9. Klasse bearbeitet und deren Versuchsprotokolle analysiert. Die Ergebnisse werden in diesem Vortrag vorgestellt.

Referenz:

Boyer, Lina, Stender, Anita & Härtig, Hendrik (2020). Einfluss des Experimentiermaterials auf das Experimentieren im Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 90). Universität Duisburg-Essen

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Saliente Überzeugungen von Physiklehrkräften zum Experimentieren

Bernstein, Fabian, Schmeling, Sascha, Wilhelm, Thomas & Woithe, Julia

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Perspektive von Physiklehrkräften auf den Einsatz von Experimenten im Physikunterricht ist durch verschiedene Studien umfassend erforscht worden – auf europäischer Ebene bspw. durch das Labwork in Science Education-Projekt, in dessen Rahmen Ziele von Lehrkräften hinsichtlich des Einsatzes von Experimenten erhoben und analysiert wurden. Diese wie vergleichbare Studien zeichnet dabei aus, dass sie primär didaktische Zielkategorien fokussieren und methodisch auf schriftlichen Befragungen von Lehrkräften beruhen.

Von verschiedener Seite sind Zweifel geäußert worden, inwieweit diese von Lehrkräften angeführten Ziele, mit den in der Planungsphase des Unterrichts tatsächlich wirksam werdenden entscheidungsleitenden Beweggründen zusammenfallen (Millar 2010). Um dies genauer zu untersuchen, wurde eine Dreiländerstudie am CERN in Kooperation mit der Universität Frankfurt initiiert, in der die salienten Überzeugungen zum Experimentieren von Lehrkräften aus Italien, Deutschland und dem Vereinigten Königreich erhoben wurden. Der Vortrag stellt das Studiendesign sowie erste Ergebnisse vor.

Referenz:

Bernstein, Fabian, Schmeling, Sascha, Wilhelm, Thomas & Woithe, Julia (2020). Saliente Überzeugungen von Physiklehrkräften zum Experimentieren. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 86). Universität Duisburg-Essen

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