Autor: GDCP

Entwicklung, Pilotierung und Evaluation eines Instruments zur Erhebung des Wissenschaftsverständnisses in Physik

Schüssele, Bernd, Mikelskis-Seifert, Silke & Stahl, Elmar

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Durch die wachsende Forderung nach Qualitätsverbesserung der Lehre im Hochschulbereich, rückt auch die Frage nach den Einflussfaktoren für erfolgreiches Lernen im Fach Chemie in den Vordergrund. Bisherige Studien zeigen, dass die Ursache von Lernschwierigkeiten in der Organischen Chemie häufig in der fehlenden Verknüpfung zwischen den visuellen Strukturdarstellungen und den zugrundeliegenden chemischen Konzepten liegt. Bisher ist nicht bekannt welche mentalen Repräsentationen Studierende bei der Betrachtung von organisch-chemischen Reaktionen aktivieren. Daher wurde in einer qualitativen Interviewstudie das Kategorisierungsverhalten von Studierenden anhand von typischen Additionsreaktionen untersucht und die geäußerten Ähnlichkeitsbeziehungen zwischen Reaktionen anhand der Structure mapping theory (Gentner, Markman, 1997) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sich das Kategorisierungsverhalten der Studierenden sehr viel stärker als bisher angenommen auf minimale Oberflächenmerkmale stützt und chemische Konzepte oder mechanistisches Denken keine Ordnungsfunktion besitzen.

Referenz:

Schüssele, B., Mikelskis-Seifert, S. & Stahl, E. (2015). Entwicklung, Pilotierung und Evaluation eines Instruments zur Erhebung des Wissenschaftsverständnisses in Physik. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 328-330). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Heterogenität als “Kerngeschäft”: Neue Herausforderungen an das Professionswissen durch Seminarfächer

Weirauch, Katja & Geidel, Ekkehard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Für die mathematische Modellierung physikalischer Phänomene spielen funktionale Zusammenhänge eine bedeutende Rolle. Diese können mit Hilfe verschiedener mathematischer Darstellungen repräsentiert werden. Die Kompetenz, Darstellungswechsel auszuführen, steht mit dem Verständnis des entsprechenden Zusammenhangs in Verbindung (Leuders & Prediger 2005) und sollte daher im Physikunterricht entwickelt werden. Dazu ist es notwendig, die entsprechenden Ausgangsvoraussetzungen und Denkprozesse der Schüler zu kennen.
Ausgehend von physik- und mathematikdidaktischen Forschungsergebnissen wurde ein Modell entwickelt, das Darstellungswechsel funktionaler Zusammenhänge im Physikunterricht differenziert betrachtet. Mit dessen Hilfe wird das Vorgehen von Schülern der Sekundarstufe 1 bei der Bearbeitung von physikalisch-mathematischen Problemaufgaben beschrieben, die verschiedene Darstellungswechsel funktionaler Zusammenhänge erfordern. Außerdem soll eine Kategorisierung ihrer Schwierigkeiten bei der Aufgabenbearbeitung stattfinden.

Referenz:

Weirauch, K. & Geidel, E. (2015). Heterogenität als “Kerngeschäft”: Neue Herausforderungen an das Professionswissen durch Seminarfächer. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 325-327). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

“Mit Experimenten kann man Theorien beweisen” – NOS-Beliefs Studierender

Lembens, Anja & Weberndorfer, Christoph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Ein flexibler Umgang mit Mathematik in Physik wird als wesentlich für das Lernen und Verstehen der Wissenschaft Physik angesehen. Die mathematische Modellierung physikalischer Probleme stellt dabei eine zentrale Kompetenz dar, die seitens der Universitäten implizit vorausgesetzt, in der Schule jedoch nur im Mathematikunterricht gefordert wird. Eine Verankerung und spezifische Ausformulierung mathematischer Modellierungskompetenz im Rahmenlehrplan Physik (speziell der Sek. II) findet sich nicht wieder, obwohl die Mathematik und speziell die Mathematisierung als wesentliches Merkmal der Fachwissenschaft sowie des Unterrichtsfachs Physik bezeichnet werden. Der Vortrag stellt ein evaluiertes Modell vor, dass die mathematische Modellierung physikalischer Problemstellungen widerspiegelt. Auf Basis der qualitativen Inhaltsanalyse wurden mit der Think-aloud Methode erhobene Expertenlösungen zu unter-schiedlichen Problemstellungen systematisch ausgewertet. Neben Erkenntnissen zur mathematischen Modellierung werden erste Modellierungskompetenzen für den Physikunterricht der Sek. II vorgestellt.

Referenz:

Lembens, A. & Weberndorfer, C. (2015). “Mit Experimenten kann man Theorien beweisen” – NOS-Beliefs Studierender. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 322-324). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Liebigs Elementaranalyse im Kontext des Erwerbs von Wissen über NoS

Kraft, Florian & Gröger, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Das Lösen von Aufgaben im Physikunterricht erfordert oftmals eher mathematische als physikalische Kompetenzen. Der mathematische Kalkül verdrängt häufig das Anwenden physikalischer Prinzipien (Krause, 2013). Interessanterweise finden anderseits (quasi-) naturwissenschaftliche Methoden in Mathematikbüchern zunehmend Anwendung. In der Mathematikdidaktik ist dazu die Hypothese entstanden, dass Schülerinnen und Schüler im anschauungsgebundenen Unterricht eine empirische (quasi-naturwissenschaftliche) Auffassung von Mathematik entwickeln. Diese unterscheidet sich fundamental von der modernen abstrakten Hochschulmathematik (Burscheid & Struve 2009; Witzke 2009).
Im Vortrag sollen Zusammenhänge von Mathematik- und Physikanforderungen in Schulaufgaben mit Hilfe von Schulbuchbeispielen diskutiert werden und daraus Forschungsfragen für die jeweiligen Fachdidaktiken formuliert werden.

Referenz:

Kraft, F. & Gröger, M. (2015). Liebigs Elementaranalyse im Kontext des Erwerbs von Wissen über NoS. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 319-321). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Orientierungen von Schülern zur zeitlichen Entwicklung der Naturwissenschaften

Krüger, Janne, Höttecke, Dietmar & Henke, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

SchülerInnen werden im naturwissenschaftlichen Unterricht mit einer Vielzahl von Abbildungen konfrontiert. Die im Bild kodierten Informationen müssen adäquat entschlüsselt und verarbeitet werden. Verschiedene Studien zeigen die Komplexität dieser Aufgabe (siehe u. a. Friel, Curcio & Bright, 2001).
Daher bedarf es einer systematischen Unterstützung beim Erlernen der im Umgang mit Abbildungen notwendigen Kompetenzen. Zu diesem Zweck wurde ein Training zur Förderung der piktorialen Literalität entwickelt. Neben der Förderung der piktoralen Literalität werden auch Transfereffekte auf die naturwissenschaftliche Problemlösefähigkeit untersucht. Es handelt sich um eine Interventionsstudie im Prä-Post-Design in der Jahrgangsstufe 9, mit zwei Interventionsgruppen und einer Kontrollgruppe. Beide Interventionsgruppen durchlaufen ein Methodentraining, das sich in Bezug auf den Kontext der Abbildungen (naturwissenschaftlich bzw. alltagsnah) unterscheidet. Die Kontrollgruppe absolviert ein zeitäquivalentes Schülerlabor. Die Ergebnisse der Studie werden im Rahmen des Vortrages vorgestellt.

Referenz:

Krüger, J., Höttecke, D. & Henke, A. (2015). Orientierungen von Schülern zur zeitlichen Entwicklung der Naturwissenschaften. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 316-318). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Schülervorstellungen zur zeitlichen Entwicklung der Naturwissenschaften – Schüler/-innen zeichnen den „Weg der Wissenschaft“

Henke, Andreas, Höttecke, Dietmar & Krüger, Janne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Ein zentrales bildungspolitisches Ziel ist es, Lernende frühzeitig für naturwissenschaftliche Fragestellungen zu interessieren, und nach individuell vorhandenen Begabungen bestmöglich zu fördern. Aufgrund dessen wird in Baden-Württemberg seit 2010 ein außerschulisches Programm im MINT-Bereich (Hector-Kinderakademien) zur intensiven Förderung besonders interessierter und begabter Grundschulkinder implementiert.
Die in diesem Beitrag vorgestellte Intervention zur Förderung der Experimentierkompetenz und des Interesses an Naturwissenschaften wurde über einen Zeitraum von zwölf Wochen an fünf Hector-Kinderakademien durchgeführt. Forschungsfragen wurden im Rahmen einer quantitativen Interventionsstudie mit 70 Dritt- und Viertklässlern in einem randomisierten Prä-Posttest-Design mit einer Wartekontrollgruppe untersucht. Wir gehen davon aus, dass die typischen Fähigkeiten und Interessen der für das Förderprogramm nominierten Kinder mit dem extracurricularen Angebot positiv beeinflusst werden können. Die Autorin stellt in diesem Beitrag ausgewählte Ergebnisse der Begleitforschung dieses Förderprojekts dar.

Referenz:

Henke, A., Höttecke, D. & Krüger, J. (2015). Schülervorstellungen zur zeitlichen Entwicklung der Naturwissenschaften – Schüler/-innen zeichnen den „Weg der Wissenschaft“. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 313-315). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Naturwissenschaften im Wandel der Zeit – Konzepte der Wissenschaftsforschung

Höttecke, Dietmar, Henke, Andreas & Krüger, Janne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Schülerlabore bieten attraktive Möglichkeiten und Ressourcen, um Schüler/innen eine experimentelle Auseinandersetzung mit aktuellen naturwissenschaftlichen Themen an einem authentischen Lernort zu ermöglichen. Aufgrund begrenzter Kapazitäten kann eine wiederholte und strukturierte Anschlussförderung nicht allen Schüler/inne/n zuteilwerden. Im Rahmen einer multi-methodal angelegten explorativen Studie „Talente erkennen, Talente fördern in Schülerlaboren“ sollen Möglichkeiten erkundet werden, interessierte und begabte Teilnehmer/innen zu identifizieren, um sie dann für eine weitergehende Förderung zu empfehlen. Aus den erhobenen qualitativen und quantitativen Daten können mögliche Zugänge für eine zuverlässige Identifizierung naturwissenschaftlich interessierter Schüler/innen im Schülerlabor und deren nachhaltige Förderung abgeleitet werden. Die zentralen Ergebnisse aus der Datenanalyse, welche zusammen mit dem Studiendesign im Vortrag präsentiert werden, sollen abschließend zu Anhaltspunkten für eine Weiterentwicklung von Lernumgebungen in Schülerlaboren führen.

Referenz:

Höttecke, D., Henke, A. & Krüger, J. (2015). Naturwissenschaften im Wandel der Zeit – Konzepte der Wissenschaftsforschung. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 310-312). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Diagnosekompetenz von Physiklehrkräften beim Schülerexperimenten

Draude, Martin & Wodzinski, Rita

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Als Argument für eine explizite Thematisierung verschiedener Aspekte von Nature of Science (NOS) im Unterricht wird u.a. angeführt, ein adäquates Verständnis des Wesens naturwissenschaftlicher Theorien und Arbeitsweisen könne auch zu einem erfolgreicheren Lernen fachlicher Inhalte führen. Für diese Argumentation gibt es bisher allerdings nur unzureichend empirische Evidenz. Im Rahmen einer mehrtägigen Interventionsstudie mit 84 Schülerinnen und Schülern der 6. und 7. Klasse wurde daher untersucht, inwieweit das NOS-Verständnis der Teilnehmenden mit deren Lernzuwachs bzgl. des Energiekonzepts zusammenhängt. Hierbei zeigten sich Hinweise, dass ein Verständnis von NOS beim Erlernen komplexerer Aspekte des Energiekonzepts, wie etwa der Energieentwertung, eine Rolle spielen kann. Darüber hinaus zeigte sich ein Zusammenhang zwischen dem NOS-Verständnis der Lernenden und ihrem Lernzuwachs bzgl. des Wesens von Energie als wissenschaftlicher Theorie, also etwa der Universalität dieses Konzepts, aber auch dessen genereller Vorläufigkeit.

Referenz:

Draude, M. & Wodzinski, R. (2015). Diagnosekompetenz von Physiklehrkräften beim Schülerexperimenten. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 307-309). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Methoden zur Erfassung von Schwierigkeiten bei Schülerexperimenten

Kechel, Jan-Henrik & Wodzinski, Rita

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Die Berücksichtigung von Wissenschaftsgeschichte stellt eine Möglichkeit dar, Aspekte von nature of science (NOS) im Unterricht zu implementieren. Dabei stehen Entwicklung, Wandel und Zeitlichkeit der Naturwissenschaften im Vordergrund. Naturwissenschaften erscheinen so unter einer diachronen Perspektive (Henke & Höttecke, 2013). Die Berücksichtigung der Schülerperspektive auf diese Aspekte von NOS ist im Sinne der didaktischen Rekonstruktion (Kattmann et al, 1997) zur Gestaltung effektiver Lernangebote unerlässlich. Mit Hilfe der dokumentarischen Methode wurden in diesem Projekt Tiefenstrukturen der Schülerperspektive im Hinblick auf die diachrone NOS untersucht. Es war möglich implizite, dem Sprechen der Schüler zugrundliegende Muster (Orientierungsrahmen) zu rekonstruieren. Nachdem auf der Jahrestagung 2014 die Perspektiven dreier Eckfälle dezidiert vorgestellt worden sind (Krüger, Höttecke, Henke, 2015), werden nun Ergebnisse der übergreifenden Typenbildung aus über 30 Fällen dargestellt. Es werden Konsequenzen für fachdidaktische Arbeit und Unterrichtsentwicklung abgeleitet.

Referenz:

Kechel, J. & Wodzinski, R. (2015). Methoden zur Erfassung von Schwierigkeiten bei Schülerexperimenten. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 304-306). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Diagnostik experimenteller Fertigkeiten bei optischen Versuchen

Fraß, Stephan & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Die Reflexion von Unterricht gilt als zentrales Element zur professionellen Weiterentwicklung von Lehrkräften. So ist die Reflexion von Unterricht auch integraler Bestandteil der Lehrer-ausbildung, insbesondere des Vorbereitungsdienstes (VD). Bislang ist ungeklärt, auf welchem Niveau angehende Lehrkräfte (LAA) ihren Unterricht reflektieren und wie sich dies über den VD verändert. Deswegen untersucht das Projekt die Qualität der Reflexion von Sachunterricht im Verlauf des VD.
Dabei werden mündliche Reflexionen von 14 LAA im Rahmen der Unterrichtsbesuche am An-fang, in der Mitte und am Ende des VD genutzt. Die Reflexionen werden audiographiert, transkribiert und mittels eines Kategoriensystems analysiert. Dieses berücksichtigt sowohl die Vollständigkeit, Attribution, Strukturiertheit und Objektivität der Reflexion als auch deren Inhalte und Umfang.
Erste Ergebnisse zeigen, dass die LAA zu Beginn des VD auf stark unterschiedlichen Niveaus reflektieren und dass insbesondere die Objektivität gering ausgeprägt ist. Auf der Tagung wird über die Ergebnisse der drei Messzeitpunkte berichtet.

Referenz:

Fraß, S. & Heinke, H. (2015). Diagnostik experimenteller Fertigkeiten bei optischen Versuchen. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 301-303). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.