Autor: GDCP

Individuelles Lernen mit kooperativen
Experimentieraufgaben im Chemieunterricht

Kirstein, Dennis, Habig, Sebastian & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Der Gestaltung individueller Lernprozesse kommt auch im naturwissenschaftlichen Unterricht große Bedeutung zu. Häufig werden zur Umsetzung offene und kooperative Ansätze gefordert. Inwieweit solche Ansätze auch beim Experimentieren das individuelle Lernen unterstützen können, ist bislang jedoch nur wenig untersucht worden. Ziel des Projekts ist es, den Einfluss individueller Lernvoraussetzungen und der Lernaktivitäten in einer Kleingruppe auf das individuelle Lernen mit kooperativen Experimentieraufgaben zu untersuchen.

In einer ersten Studie wurden dazu geeignetes Lernmaterial und Leistungstests zu drei Themen des Chemieunterrichts entwickelt und mit 38 Kleingruppen der Jahrgangsstufe 9 an unterschiedlichen Schulformen in Nordrhein-Westfalen erprobt. Die Bearbeitung der Experimentieraufgaben von 25 Kleingruppen wurde videographiert. Aus den Videodaten wurde ein themenübergreifendes Kodiermanual zur Analyse aufgabenbezogener Tätigkeiten und Schwierigkeiten entwickelt. Im Vortrag Im Vortrag werden die Ergebnisse der ersten Studie dargestellt und Bezüge zur zweiten Studie aufgezeigt.

Referenz:

Kirstein, Dennis, Habig, Sebastian & Walpuski, Maik (2020). Individuelles Lernen mit kooperativen
Experimentieraufgaben im Chemieunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 82). Universität Duisburg-Essen

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Auswirkung virtueller physikalischer Experimente auf das Flow-Erleben

Berger, Markus, Knemeyer, Jens-Peter & Marmé, Nicole

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Bislang schenkte die wissenschaftliche Forschung dem Zusammenhang zwischen virtuellem Experimentieren und dem Flow-Erleben im Physikunterricht der Sekundarstufe I kaum Aufmerksamkeit, obwohl belegt ist, dass das Flow-Erleben ein wesentlicher Faktor des Lernens und bedeutsamer Anreizprädiktor für die Mitarbeit im Physikunterricht ist. Tritt Flow-Erleben auf, so wird auch trotz hoher Beanspruchung das Arbeiten als angenehm erlebt und die eigene Tätigkeit wird als selbstbestimmtes Handeln wahrgenommen.

Der Beitrag nimmt Bezug auf eine aktuelle empirisch-explorative Studie zur Untersuchung der Auswirkungen von virtuell durchgeführten Experimenten auf das Flow-Erleben der Lernenden (407 SchülerInnen, Sek. I) und vergleicht nicht nur die einzelnen Jahrgangsstufen untereinander, sondern zeigt geschlechtsspezifische Unterschiede auf. Die Testung belegt, dass über die ganze Sekundarstufe I hinweg die Mittelwertunterschiede des Flow-Erlebens beim virtuellen physikalischen Experiment schlagend werden und im Vergleich zum Realversuch hochsignifikant höhere Werte aufweisen.

Referenz:

Berger, Markus, Knemeyer, Jens-Peter & Marmé, Nicole (2020). Auswirkung virtueller physikalischer Experimente auf das Flow-Erleben. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 78). Universität Duisburg-Essen

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Experimentiermaterialien und ihr Einfluss auf die Wahrnehmung einer
Lernumgebung

Bögge, Laura & Lühken, Arnim

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Lehr- und Lernmaterial als ein Aspekt des Unterrichtsangebots ist fest in Modellen zur Qualität von Unterricht verankert. Für den naturwissenschaftlichen Unterricht fallen darunter auch die konkret zum Einsatz kommenden Experimentiermaterialien. Unter anderem aus Gründen der Reduktion von Material- und Chemikalienkosten werden vermehrt Low-Cost-Experimentiervorschläge entwickelt, die statt auf klassische Laborausrüstung auf kostengünstigere, ansatzminimierende Materialien aus der Medizintechnik oder auf teilweise umfunktionierte Alltagsgegenstände zurückgreifen. Bislang unklar ist, inwiefern solch ökonomische Entscheidungen Einfluss nehmen auf die fachdidaktische Qualität von Experimenten im Chemieunterricht. Um diesem Desiderat nachzugehen, wurden 5 Experimente von insgesamt N= 300 SchülerInnen in entweder klassischer- oder Low-Cost-Variante durchgeführt und evaluiert. Der Beitrag präsentiert Ergebnisse dieses Vergleichs u.a. in Bezug auf das Kompetenzerleben der SchülerInnen beim Experimentieren mit den jeweiligen Materialpools.

Referenz:

Bögge, Laura & Lühken, Arnim (2020). Experimentiermaterialien und ihr Einfluss auf die Wahrnehmung einer
Lernumgebung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 74). Universität Duisburg-Essen

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Überzeugungskraft digitalisierter Experimente zum Teilchenmodell

Glatz, Lion Cornelius , Erb, Roger & Teichrew, Albert

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Anknüpfend an die Untersuchung von Hofmann & Erb (2018) wird in einem Projekt an der Goethe-Universität Frankfurt am Main die eingeschätzte Überzeugungskraft von Experimenten zum Teilchenmodell untersucht. Die Vorführung einzelner Experimente trägt nur in einem begrenzten Umfang dazu bei, dass Lernende ihre individuellen Teilchenbilder hinterfragen. Im zweiten Teil des Projekts werden deshalb Inhalte entwickelt, die den Prozess der Erkenntnisgewinnung beim Bearbeiten der Experimente durch den gezielten Einsatz digitaler Medien unterstützen sollen. Studierende des Lehramts Physik gestalten selbständig digitalisierte Experimentierumgebungen mit interaktiven Anteilen, sodass der Charakter des Experimentierens möglichst nicht verloren geht. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Bearbeitung dieser digitalisierten Experimente und insbesondere deren Produktion dazu führt, dass individuelle Teilchenkonzepte der Studierenden beeinflusst werden. Außerdem werden die auf diese Weise durchgeführten Experimente, in Bezug auf die zu vermittelnden Aspekte des Teilchenmodells, als überzeugend eingestuft.

Referenz:

Glatz, Lion Cornelius , Erb, Roger & Teichrew, Albert (2020). Überzeugungskraft digitalisierter Experimente zum Teilchenmodell. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 70). Universität Duisburg-Essen

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Schülervorstellungen in den Naturwissenschaftsdidaktiken

Krumphals, Ingrid, Plotz, Thomas & Haagen-Schützenhöfer, Claudia

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Zur Klärung der Verwendung des Begriffs Schülervorstellungen in physikdidaktischer Forschung und Lehre wird aktuell eine Delphi-Studie durchgeführt. Die GDCP Tagung in Wien bietet durch die parallele Jahrestagung mit der Fachdidaktik Biologie (FDdB) eine seltene Gelegenheit, ExpertInnen aus drei Naturwissenschaftsdidaktiken gemeinsam an einem Ort zu haben. Wir möchten diese Gelegenheit nutzen, um die Ergebnisse der Delphi-Studie zu Schülervorstellungen im Rahmen eines Workshops mit ExpertInnen aus allen drei Naturwissenschaftsdidaktiken – Biologie, Chemie und Physik – zu diskutieren. Ziel ist es, herauszufinden welche bzw. ob es communityspezifische Ausprägungen gibt und welche gängigen Definitionen in Forschung und Lehre verwendet werden. Zudem sollten die Möglichkeit und Sinnhaftigkeit einer gemeinsamen Definition abgeklärt werden.

Im Workshop werden zunächst die wichtigsten Erkenntnisse aus der Delphi-Studie in der Physikdidaktik vorgestellt und anschließend in Kleingruppen diskutiert und verhandelt. Wir freuen uns auf eine rege Teilnahme am Workshop.

Referenz:

Krumphals, Ingrid, Plotz, Thomas & Haagen-Schützenhöfer, Claudia (2020). Schülervorstellungen in den Naturwissenschaftsdidaktiken. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 66). Universität Duisburg-Essen

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Praktisches naturwissenschaftliches Arbeiten
im Spannungsfeld der Disziplinen

Metzger, Susanne, Lembens, Anja & Arnold, Julia

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Für das praktische naturwissenschaftliche Arbeiten werden in den Unterrichtsfächern und Fachdidaktiken Biologie, Chemie, Physik und Sachunterricht zwar oft die gleichen Begriffe (am häufigsten «Experiment» oder «experimentieren») verwendet, das (normative) Begriffsverständnis scheint aber sehr divers. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass Forschungsergebnisse nicht vergleichbar sind oder normative Kompetenzerwartungen («experimentelle Kompetenzen») uneinheitlich interpretiert werden. Um den Fragen nachzugehen, welche Begriffsverständnisse im deutschsprachigen Raum bestehen, ob das vorherrschende Begriffsverständnis spezifisch für verschiedene Gruppen (Disziplinen, Fachwissenschaft, Fachdidaktik und Unterricht) ist, welche Probleme mit unterschiedlichen Begriffsverständnissen assoziiert werden und wie sich daraus ergebenden Problemen entgegengewirkt werden könnte, wurden Interviews mit VertreterInnen der verschiedenen Gruppen in D, A & CH geführt. Erste qualitative Ergebnisse werden im Workshop vorgestellt, diskutiert und anschliessend für eine quantitative Erhebung geschärft.

Referenz:

Metzger, Susanne, Lembens, Anja & Arnold, Julia (2020). Praktisches naturwissenschaftliches Arbeiten
im Spannungsfeld der Disziplinen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 60). Universität Duisburg-Essen

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Literaturliste: Zentrale Themen physikdidaktischer Forschung
– Aktueller Stand der Arbeiten –

Woitkowski, David & Vogelsang, Christoph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Bei der GDCP-Jahrestagung 2017 schlug Horst Schecker vor, eine Art Literaturliste zu erstellen, die zentrale Texte aus der vielfältigen Forschungstradition der Physik- und Chemiedidaktik umfasst und einer jüngeren Generation von Wissenschaftlern kompakt zugänglich macht. Sie soll es angehenden Fachdidaktikern ermöglichen, sich die Entwicklungsgeschichte, zentrale Ansätze und Paradigmen der eigenen Disziplin zumindest überblicksartig anzueignen. Eine derartige Literaturliste könnte begleitend zur Lektüre anregen oder in z.B. Graduiertenkollegs diskutiert werden.

Bis Herbst 2018 wurden erste Vorschläge für eine solche Liste in einem Onlineformat erfragt. Die Ergebnisse wurden bei einem Workshop auf der Jahrestagung in Kiel diskutiert und weiterentwickelt. Seit dem wurden zwei Expertenbefragungen durchgeführt, die zu einer kurzen, auf eine überschaubare Themen- und Quellenanzahl reduzierte Liste führen werden.

Im Workshop wird der aktuelle Stand der Arbeiten an der Liste vorgestellt, es wird konkret an der Liste weitergearbeitet und die nächsten Schritte hin zur Fertigstellung angestoßen.

Referenz:

Woitkowski, David & Vogelsang, Christoph (2020). Literaturliste: Zentrale Themen physikdidaktischer Forschung
– Aktueller Stand der Arbeiten –. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 55). Universität Duisburg-Essen

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Potentiale automatischer Sprachverarbeitung für die Fachdidaktik

Wulff, Peter, Buschhüter, David, Westphal, Andrea & Borowski, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Sprache erlaubt Rückschlüsse auf fachliche Modelle und kognitive Prozesse. Daher bieten Sprachdaten, z.B. Texte von Lernenden oder aus Lehrbüchern, wichtige Potentiale, um fachliches Lernen besser zu verstehen und zu gestalten. Durch die zunehmende Computerisierung stellt insbesondere die automatische Sprachverarbeitung einen vielversprechenden Zugang dar. Auch die Naturwissenschaftsdidaktiken könnten von entsprechenden Methoden profitieren. Im Workshop bieten zwei Anwendungsbeispiele der automatisierten Textklassifikation und der thematischen Analyse die Basis für die Diskussion der automatischen Sprachverarbeitung in den naturwissenschaftlichen Fachdidaktiken. Ziel des Workshops ist es, mit den Teilnehmenden Grenzen, Anwendungsfälle und Potentiale automatischer Sprachverarbeitung für die naturwissenschaftlichen Fachdidaktiken zu diskutieren. Es sollen Vernetzungsmöglichkeiten unter den Teilnehmenden angebahnt werden, die eine Plattform für den Austausch und die weiterführende Diskussion von Implementationen zur automatisierten Sprachverarbeitung bieten.

Referenz:

Wulff, Peter, Buschhüter, David, Westphal, Andrea & Borowski, Andreas (2020). Potentiale automatischer Sprachverarbeitung für die Fachdidaktik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 49). Universität Duisburg-Essen

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Laudatio zur Verleihung der GDCP-Ehrenmedaille an Prof. Dr. Ernst Kircher (Würzburg)

Wodzinski, Rita

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Referenz:

Wodzinski, Rita (2020). Laudatio zur Verleihung der GDCP-Ehrenmedaille an Prof. Dr. Ernst Kircher (Würzburg). In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 46). Universität Duisburg-Essen

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Naturwissenschaftliche Kompetenzen und Inklusion – Inklusion durch Kompetenzorientierung?

Abels, Simone

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In der Gesellschaft von morgen ist naturwissenschaftlicher Unterricht, der allen Schüler*innen unter Wertschätzung ihrer individuellen Voraussetzungen eine naturwissenschaftliche Grundbildung und Partizipation an fachspezifischen Lehr-Lernprozessen ermöglicht und damit in einem weiten Sinne inklusiv ist, wohl nach wie vor keine Selbstverständlichkeit. Wahrscheinlicher bleibt dagegen eine Orientierung an einem engen Inklusionsbegriff, also die Fokussierung auf einzelne Differenzlinien wie Behinderung oder Migration, mit einem Unterricht, der speziell für diese Schüler*innen differenzierte Lernangebote bietet. Die Differenzierung erfolgt dabei u.a. nach Kompetenzstufenmodellen, wobei das Festlegen eines Mindeststandard immer Exklusion bedingen wird. Hier ist auch fachdidaktische Forschung gefragt, um naturwissenschaftliche Grundbildung für alle Menschen tatsächlich in Schulen zu ermöglichen und die Orientierung an einem weiten Inklusionsbegriff wahrscheinlicher zu machen. Kompetenzorientierte Lernaufgaben könnten sich als zentral für die Förderung aller Schüler*innen erweisen, wenn durch eine Aufgabenstellung unterschiedliche Anforderungsniveaus adressiert werden ohne stigmatisierende Zuordnungen. Die Aufgaben erfordern dann eine Balance aus Strukturierung und Offenheit, um Partizipation und Selbstbestimmung zu ermöglichen. Mittlerweile gibt es einige naturwissenschaftsdidaktische Projekte, die versuchen sich einem weiten Verständnis von Inklusion zu nähern, sei es z.B. über adaptive Lehr-Lernformate wie Forschendes Lernen, Unterrichtsgestaltungen nach dem Universal Design for Learning oder Lernstrukturgittern, ggf. unterstützt durch digitale Medien. Diesen Ansätzen gemeinsam ist ihre Orientierung an den Kompetenzbereichen der KMK, jedoch unter der Frage, ob dann noch an einem „Gemeinsamen Gegenstand“ (Feuser) gelernt wird. Mit zunehmendem Fachanspruch und der Zuspitzung fachspezifischer Konzepte in höheren Schulstufen scheint das Exklusionsrisiko für mehr und mehr Schüler*innen zu steigen und die Herausforderung für Lehrkräfte, fachliches Lernen und inklusive Pädagogik zu vereinen, unermesslich zu werden. Für Lehrkräfte könnte ein Ausweg darin bestehen, die Orientierung an prozessbezogenen Kompetenzen zu stärken. Welche Rolle spielt dann im inklusiven Naturwissenschaftsunterricht noch das Fachliche? Im Vortrag wird der Stand der Forschung, Desiderata sowie Dilemmata aufgezeigt und diskutiert, wie fachdidaktische Forschungsprojekte und Netzwerke produktiv unterstützen können, Fachansprüche und Ansprüche der inklusiven Pädagogik zu vereinen.

Referenz:

Abels, Simone (2020). Naturwissenschaftliche Kompetenzen und Inklusion – Inklusion durch Kompetenzorientierung?
. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 20). Universität Duisburg-Essen

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