Autor: GDCP

DiSenSu: Ein Kartenspiel zur Berufsorientierung im MINT-Bereich

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

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Untersuchungen der letzten Jahre konnten zeigen, dass viele Chemiestudierende ihr Studium abbrechen. Zentrale Ursache sind die hohen Leistungsanforderungen, denen sie sich gerade in frühen Studienphasen ausgesetzt sehen.

Um diesen entgegenzutreten, wird im Rahmen dieses Projektes eine Moodle-basierte kollaborative Lerneinheit für das erste Semester entwickelt, in der sich Stu-dierende der Chemie und des Lehramts Gymnasium mit quantenphysikalischen Grundlagen auseinandersetzen. Einen konzeptuellen Rahmen bietet das mobile Computer-Supported Collaborative Learning (mCSCL), welches Prinzipien des kol-laborativen Lernens mit dem Einsatz mobiler digitaler Endgeräte kombiniert.

In der Studie werden verschiedene digital gestützte Formate der kollaborativen Gruppenarbeit untersucht, wobei unterschiedliche Trigger eingesetzt werden. Die Arbeitsprozesse werden mittels Fragebögen zur Selbst- und Fremdeinschätzung sowie durch Fachwissenstests evaluiert und verglichen.

Auf dem Poster werden das Studiendesign sowie die eingesetzten Materialien und Forschungsinstrumente vorgestellt.

Referenz:

Hönig, Marina, Küsel, Julian, Rüschenpöhler, Lilith & Markic, Silvija (2021). DiSenSu: Ein Kartenspiel zur Berufsorientierung im MINT-Bereich. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 489). Universität Duisburg-Essen

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Untersuchung der Schwierigkeit von organisch-chemischen Aufgaben

Steinbach, Martin, Eitemüller, Carolin & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Augmented Reality (AR) kann das (audio-)visuelle Lernen als didaktisches Medium anreichern, indem in der Lehr-Lernsituation fachliche, fach- und mediendidaktische sowie pädagogische Aspekte berücksichtigt werden. Besonders für die Modellbildung bei Schüler*innen scheint AR einen wichtigen Beitrag leisten zu können, da hierdurch nicht-beobachtbare Prozesse “sichtbar” gemacht werden können. Die getrennte Darstellung von z.B. Teilchen auf makroskopischer, symbolischer und submikroskopischer Ebene, was zumeist eine grundlegende Problematik für Schüler*innen (aber auch für Student*innen) darstellt, kann so durch wiederholbare Wechsel der Ebenen bewusst gemacht und reflektiert werden. AR ist dabei ein sehr nützliches Werkzeug zur Bewältigung dieser kognitiven Hürde im naturwissenschaftlichen Unterricht. In diesem Beitrag wird entsprechende didaktische Einbettung von AR an bereits entwickelten Lehr-Lern-Szenarien anhand o.g. Aspekte erläutert. In einem weiteren Schritt werden speziell die Vorteile von AR zur Förderung der Modellvorstellung von Schüler*innen beispielhaft dargestellt.

Referenz:

Steinbach, Martin, Eitemüller, Carolin & Walpuski, Maik (2021). Untersuchung der Schwierigkeit von organisch-chemischen Aufgaben. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 553). Universität Duisburg-Essen

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e-lement: e-learning entwickeln mitsamt Evaluation durch neue Technik

Müller, Stefan, Reiners, Christiane S. & Schmitz, Laurence

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Sprache ist im naturwissenschaftlichen Unterricht von großer Bedeutung, da sie das zentrale Werkzeug für das Denken und den Aufbau von Wissensstrukturen darstellt. Vor allem Schreibprozesse dienen dazu, Wissen zu organisieren und anfängliche Ideen in gefestigte Konzepte zu überführen. Im Chemieunterricht erfolgt Schreiben in Form von Versuchsprotokollen, welche verschiedene Abschnitte mit unterschiedlichen sprachlichen Anforderungen aufweisen. Zur sprachlichen Charakterisierung von Versuchsprotokollen ist ein Kategoriensystem deduktiv aus der Literatur abgeleitet worden, welches anhand von Schüler*innentexten im Rahmen der Pilotstudie evaluiert wird. Außerdem werden die sprachlichen Schwierigkeiten der Lernenden herausgearbeitet. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse werden Schreibfördermaßnahmen entwickelt, welche die Lernenden beim Schreiben von Versuchsprotokollen unterstützen sollen. Die Fördermaßnahmen werden im Rahmen einer quasi-experimentellen Interventionsstudie im Prä-Post-Design unter Berücksichtigung der sprachlichen Voraussetzungen der Lernenden evaluiert.

Referenz:

Müller, Stefan, Reiners, Christiane S. & Schmitz, Laurence (2021). e-lement: e-learning entwickeln mitsamt Evaluation durch neue Technik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 529). Universität Duisburg-Essen

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Unterstützung für Studierende in einem digitalen Semester

Nell, Sebastian, Goertz, Simon & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

LEIFIphysik ist das größte Lehr-Lern-Portal für Schulphysik im deutschsprachigen Raum. Um das Portal den Bedürfnissen der beiden Hauptzielgruppen (Schülerinnen und Schüler sowie Lehrkräfte) folgend entsprechend weiterzuentwickeln, wird alle drei Jahre eine Befragung der Nutzerinnen und Nutzer durchgeführt. Zuletzt erfolgte die Befragung im Herbst 2019. Im Poster werden die Ergebnisse der im Herbst 2019 in Kooperation mit der Universität Münster durchgeführten Befragung vorgestellt (N = 1575). Dabei werden u. a. die unterschiedlichen Einsatz- und Nutzungsszenarien der Zielgruppen und besondere Bedürfnisse bzw. Anforderungen von Schülerinnen und Schülern sowie Lehrkräften aufgezeigt. Ergänzt werden die Ergebnisse durch Erkenntnisse zum realen Nutzerverhalten, welches auf Basis von Google Analytics Daten analysiert wurde.

Referenz:

Nell, Sebastian, Goertz, Simon & Heinke, Heidrun (2021). Unterstützung für Studierende in einem digitalen Semester. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 565). Universität Duisburg-Essen

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Subjektive Theorien zum Protokollieren im Chemieunterricht der Sek. I

Holschemacher, Sven & Bolte, Claus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das Modellieren und Messen von Kompetenzen spielt eine wichtige Rolle bei der Optimierung und der Qualitätssicherung von Bildungsprozessen (Klieme & Leutner, 2006). Durch den Bologna-Prozess rückt die Kompetenzdiagnostik auch im tertiären Bildungsbereich zunehmend in den Fokus. Obwohl das Feld in den letzten Jahren breit beforscht wurde, liegen für den Bereich der organischen Chemie keine Kompetenzmodellierungen vor.

Im Zuge des Forschungsprojektes wird ein theoretisch fundiertes Kompetenzstrukturmodell für die organische Chemie entwickelt (vgl. Mayer & Wellnitz, 2013). Das Kompetenzstrukturmodell wird anschließend durch geeignete Multiple-Choice Testitems operationalisiert. In einer Pilotstudie wird untersucht, ob sich das Testinstrument dazu eignet das Kompetenzstrukturmodell valide und reliabel abzubilden. In der Hauptstudie kommt ein optimiertes Testinstrument zum Einsatz. Die Daten der Hauptstudie werden auf Basis des Rasch-Modells ausgewertet und der Einfluss der spezifischen Aufgabenmerkmale auf die Schwierigkeit von Leistungstestaufgaben in der organischen Chemie bestimmt.

Referenz:

Holschemacher, Sven & Bolte, Claus (2021). Subjektive Theorien zum Protokollieren im Chemieunterricht der Sek. I. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 549). Universität Duisburg-Essen

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Augmented Reality als digitales Lernwerkzeug zur Visualisierung nicht-beobachtbarer Prozesse

Seibert, Johann, Lang, Vanessa, Lauer, Luisa, Eichinger, Annika, Bach, Sarah, Kelkel, Mareike, Perels, Franziska, Peschel, Markus, Huwer, Johannes

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das Forschungsvorhaben untersucht die Wirksamkeit eines Hochschulseminars für Lehramtsstudierende zu Bildung für Nachhaltige Entwicklung (BNE). Im BNE-Bildungskonzept wird angestrebt, im Unterricht disziplinäre und interdisziplinäre Perspektiven auf komplexe Nachhaltigkeitsthemen einzunehmen. Dabei wird der kooperativen Unterrichtsgestaltung ein wichtiger Stellenwert zugewiesen.

In der Studie wird ein kooperationsförderndes Seminar entwickelt und evaluiert, dessen Ziel es ist, Kom-petenzen zur Gestaltung von BNE-Unterricht zu fördern. Die Studie vergleicht die unterschiedlichen Wirkungen der Teilnehmerzusammensetzung des Seminars, das einmal disziplinär (Lehramtsstudierende mit Fach Physik) und einmal interdisziplinär (Lehramtsstudierende verschiedener Fachrichtungen) durch-geführt wird. Anhand einer Dokumentenanalyse einer schriftlichen Bewertung einer vorgegebenen BNE-Unterrichtsplanung vor und nach Seminarteilnahme sowie in qualitativen Leitfadeninterviews wird der Einfluss des Kooperationsprozesses auf die Wirksamkeit des Seminars erfasst.

Referenz:

Seibert, Johann, Lang, Vanessa, Lauer, Luisa, Eichinger, Annika, Bach, Sarah, Kelkel, Mareike, Perels, Franziska, Peschel, Markus, Huwer, Johannes (2021). Augmented Reality als digitales Lernwerkzeug zur Visualisierung nicht-beobachtbarer Prozesse. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 557). Universität Duisburg-Essen

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Projektbasiertes Lernen zur Motivation von Erstsemesterstudierenden

Herzig, Melanie, Habel, Stefan, Lang, Martin & Dorschu, Alexandra

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Lernansätze, in denen eine Problemlöse-Situation vor eine Instruktion geschaltet werden, erhalten zunehmend Aufmerksamkeit (z.B. Loibl & Rummel, 2014). Diese Ansätze werden u.a. als Productive Failure (PF) bezeichnet (z.B. Kapur & Bielaczyc, 2012). Zentral ist, dass Lernende vorinstruktional mit einer Problemlöse-Situation konfrontiert werden, für deren Lösung zunächst keine tragfähigen Fachkonzepte vorhanden sind. Die Lernenden fühlen sich im Ungewissen über die korrekten Lösungsansätze – sie empfinden ein scheitern. Es wurde empirisch gezeigt, dass dies sich dennoch positiv auf die Entwicklung des Konzeptverständnisses auswirkt im Vergleich zu Lernenden, die vorinstruktional keiner Problemlösesituation ausgesetzt waren (z.B. Kapur, 2012), weshalb das Scheitern als produktiv bezeichnet wird.

Das Poster stellt eine Studie dar, in der der PF-Ansatz für das Chemielernen (Verbrennungskonzept) adaptiert wurde. Die Ergebnisse weisen einen Vorteil der PF-Gruppen nach, verglichen mit Lernenden, die sich nachinstruktional mit der Problemlösesituation auseinandergesetzt haben.

Referenz:

Herzig, Melanie, Habel, Stefan, Lang, Martin & Dorschu, Alexandra (2021). Projektbasiertes Lernen zur Motivation von Erstsemesterstudierenden. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 521). Universität Duisburg-Essen

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Experimentelle Kompetenz zwischen Disposition, Performanz und Produkt

Reith, Marco & Nehring, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Um ein angemessenes Verständnis von einem physikalischen System zu entwickeln, müssen Lernende eine Modellvorstellung internalisiert haben. Eine Möglichkeit, sich aktiv mit einem Modell auseinanderzusetzen, ist die Nutzung einer Simulation. Dadurch werden bildliche Darstellungen echter Objekte mit einer Repräsentation physikalischer Größen ergänzt, um unsichtbare Größen mit der Realität zu verknüpfen.

Vor diesem Hintergrund wurde eine neue Simulation entwickelt, die das elektrische Potenzial in einfachen Gleichstromkreisen mit Hilfe einer Farbdarstellung oder einer Höhendarstellung visualisiert. So ermöglicht sie eine vielseitige Behandlung von einfachen Stromkreisen im Unterricht. Die Simulation bietet Lehrenden die Auswahl zwischen den beiden Darstellungsmodi, technischer und physikalischer Stromrichtung sowie zwei Farbzuordnungen. Im Rahmen des iVoltage-Projektes wurde diese Simulation bei Lehramtsstudierenden eingesetzt und auf Basis der dort gemachten Erfahrungen überarbeitet.

Auf dem Poster werden die Funktionen der Simulation sowie der Ablauf anschließender Studien erläutert.

Referenz:

Reith, Marco & Nehring, Andreas (2021). Experimentelle Kompetenz zwischen Disposition, Performanz und Produkt. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 537). Universität Duisburg-Essen

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Entwicklung und Evaluation von TPACK-Kompetenzen in der Hochschullehre

Zimmermann, Franziska & Melle, Insa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Gestaltung adaptiver Lehr- und Lernsituationen setzt spezifische Kompetenzen voraus. Neben fachspezifischem Wissen sind dies vor allem diagnostische und methodisch-didaktische Kompetenzen. Um dieses komplexe Konstrukt in universitären Lehrveranstaltungen adressieren zu können, ist eine intensive Verknüpfung von Theorie und Anwendung hilfreich. Der Anpassung des Unterrichts an die Lernvoraussetzungen der Schülerinnen und Schüler (SuS) muss eine genaue Beobachtung und Analyse der Lernsituation vorausgehen. Zum Einüben dieses Prozesses, bietet sich die Arbeit mit Videovignetten von realen Unterrichtssituationen an. Studierende erhalten so Einblicke in Herausforderungen, die sich SuS stellen, und können diese aufgabengeleitet analysieren, um das Unterrichtsmaterial anschließend zu adaptieren. Zu diesem Zweck wurden Videovignetten entwickelt und in Lehrveranstaltungen eingesetzt, welche u. a. die diagnostischen Kompetenzen der Studierenden anhand ausgewählter Beispiele (Kohlenstoffkreislauf und Verbrennung) fördern sollen. Auf dem Poster werden erste Befunde vorgestellt.

Referenz:

Zimmermann, Franziska & Melle, Insa (2021). Entwicklung und Evaluation von TPACK-Kompetenzen in der Hochschullehre. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 501). Universität Duisburg-Essen

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Digital-kollaboratives Lernen im Anfangsstudium Chemie

Hauck, David Johannes & Melle, Insa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Aufgrund der zunehmenden Digitalisierung unserer Gesellschaft erlangen mobile Endgeräte, gerade mit Blick auf die schulische Situation während der Corona-Krise, eine immense Bedeutung im Bildungssystem. Insbesondere Tablets wird ein großes Potential zugeschrieben. Diese können z.B. eingesetzt werden, um Erklärvideos zu erstellen. Zudem ermöglicht eine Tablet-gestützte Aufgabenbearbeitung ein direktes Feedback.

Vor diesem Hintergrund sollen Erkenntnisse über die Wirkung des Tableteinsatzes in der Wissensvermittlung und -sicherung gewonnen werden. In der Studie wird eine iPad-basierte Lernumgebung entwickelt und evaluiert, welche sich mit der Einführung in das Basiskonzept Chemische Reaktion befasst. Diese wird in der Erarbeitungsphase von den Lernenden individuell bearbeitet. In der folgenden Sicherungsphase werden die Inhalte in einer kooperativen Partnerarbeit vertieft: Die Hälfte der Lernenden bearbeitet Aufgaben auf den Tablets, die andere Hälfte erstellt Erklärvideos.

Auf dem Poster werden die Forschungsfragen, das Studiendesign, die Lernumgebung sowie erste Ergebnisse dargestellt.

Referenz:

Hauck, David Johannes & Melle, Insa (2021). Digital-kollaboratives Lernen im Anfangsstudium Chemie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 493). Universität Duisburg-Essen

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