Autor: GDCP

Chemieaufgaben – Mathematisierung als schwierigkeitserzeugender Faktor

Kimpel, Lennart & Sumfleth, Elke

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Der Studienerfolg im Fach Chemie ist relativ gering. So liegt die Abbruchquote im BA-Studiengang Chemie in Deutschland bei etwa 43 % (Heublein et al., 2012). Freyer (2013) konnte einige Prädiktoren des Studienerfolgs ermitteln, wobei jedoch ein Großteil der Varianz unerklärt blieb. An der Universität Duisburg-Essen zeigt sich, dass vor allem die Klausuren der Studieneingangsphase für Chemiestudierende ein großes Problem darstellen. Eine Analyse der Prüfungsaufgaben des Zentralabiturs sowie von Klausuren zur Allgemeinen Chemie ergab bei letzteren eine deutlich höhere Mathematisierung. Hauptziel der als Querschnittsstudie angelegten Untersuchung ist daher die Identifikation verschiedener schwierigkeitserzeugender Faktoren bei der Bearbeitung chemischer Rechenaufgaben. Es wird vermutet, dass ein Großteil der Studierenden die mathematischen Rechenoperationen beherrscht, deren Anwendung in der Chemie aber Schwierigkeiten macht. Dies soll anhand verschiedener Aufgabentypen, die auf typischen Prüfungsaufgaben der Allgemeinen Chemie basieren, überprüft werden.

Referenz:

Kimpel, Lennart & Sumfleth, Elke (2016). Chemieaufgaben – Mathematisierung als schwierigkeitserzeugender Faktor. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 521). Universität Regensburg

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Experimente zur Meteorologie am authentischen Forschungsort Wettermuseum Lindenberg

Stiller, Bernd, Stiller, Jurik & Stiller, Jaana

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Das Experimentieren an außerschulischen Lernorten wie Museen kann einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung und Erweiterung einer naturwissenschaftlichen Grundbildung (“Scientific Literacy”, AAAS, 2003) von Schülerinnen und Schülern leisten. Kontexte aus der Meteorologie an der Schnittstelle von Chemie und Physik sind für das domänenübergreifende Erarbeiten chemischer und physi-kalischer Fragestellungen besonders geeignet.
Im Wettermuseum Lindenberg e.V. kann mit einer Vielzahl von Experimentiersettings adressatengerecht in Primar- und Sekundarstufe experimentiert werden und auch Seminare von Lehramtsstudierenden sowie Fortbildungen von Lehrern werden angeboten. Eine Besonderheit ist zudem das unmittelbar in Museumsnähe befindliche Meteorologische Observatorium des Deutschen Wetterdienstes, das Infrastruktur und reale Datensätze in umfangreicher Kooperation zur Verfügung stellt und Einblicke in die jeweils aktuelle Forschungsarbeit gewährt.
Im Beitrag werden Experimentiersettings aus der im Frühjahr 2015 fertig gestellten Ausstellung und aus dem Angebot für Projektstunden vorgestellt.

Referenz:

Stiller, Bernd, Stiller, Jurik & Stiller, Jaana (2016). Experimente zur Meteorologie am authentischen Forschungsort Wettermuseum Lindenberg. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 518). Universität Regensburg

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(Erneuerbare) Energie im Grundschullabor für Offenes Experimentieren

Diehl, Annika & Peschel, Markus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Im Schülerlabor GOFEX (Grundschullabor für Offenes Experimentieren) wird das Thema Energie auf verschiedenen Öffnungsstufen für unterschiedliche Klassenstufen (1.+2. und 3.+4. Klasse) in Form von Werkstätten aufbereitet. Das aktuelle Projekt „GOFEX_EE“, das von der DBU (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) gefördert wird, bezieht sich auf den Teilbereich „Erneuerbare Energien“ (EE). Dieser Themenkomplex wird zur Zeit nur bruchstückhaft und einseitig im Kernlehrplan Sachunterricht (2010) des Saarlandes behandelt. Eingesetzt werden die Werkstätten an GOFEX-Schülertagen, an denen die Schüler in Kleingruppen zum Thema Energie selbstständig experimentieren können sowie an Lehrerfortbildungen, was einen breiten Transport des Themas an die Grundschulen des Saarlandes garantiert.

Referenz:

Diehl, Annika & Peschel, Markus (2016). (Erneuerbare) Energie im Grundschullabor für Offenes Experimentieren. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 515). Universität Regensburg

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Schülerlabore als Lehr-Lern-Labore

Käpnick, Friedhelm, Komorek, Michael, Leuchter, Miriam, Nordmeier, Volkhard, Parchmann, Ilka, Priemer, Burkhard, Risch, Björn, Roth, Jürgen

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Der Entwicklungsverbund „Lehr-Lern-Labore“ möchte die vorhandenen Expertisen der sechs beteiligten Standorte bzgl. der Integration von Schülerlaboren in die Lehrerbildung zusammenführen, sodass die einzelnen Vorerfahrungen systematisiert auf eine breitere Basis gestellt werden können. Darauf aufbauend werden die Ansätze und Konzepte gemeinsam weiterentwickelt und evaluiert. Die Begleitforschung untersucht z. B. die Wirksamkeit der Konzepte im Hinblick auf die Verbesserung der Lehramtsausbildung sowie entsprechende Bedingungsfaktoren. Die Ergebnisse der Verbundarbeit in Forschung und Entwicklung werden dokumentiert und publiziert, so dass diese im Rahmen der Dissemination für weitere Standorte der MINT-Lehrerbildung mit Schülerlaboren nutzbar werden.

Referenz:

Käpnick, Friedhelm, Komorek, Michael, Leuchter, Miriam, Nordmeier, Volkhard, Parchmann, Ilka, Priemer, Burkhard, Risch, Björn, Roth, Jürgen (2016). Schülerlabore als Lehr-Lern-Labore. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 512). Universität Regensburg

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SOLARbrunn – Lernen in einem authentischen lokalen Kontext

Bartosch, Ilse

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

In einem interdisziplinären Forschungs-Entwicklungsverbund erarbeiten Schüler_innen einer höheren technischen Lehranstalt gemeinsam mit Lehramtsstudierenden, Lehrkräften, Fachwissenschaftler_innen und Fachdidaktiker_innen einen Vorschlag für die Umwandlung eines bestehenden Gebäudes in ein „Green Building“. Entsprechend dem Modell von Dana Zeidler et al. (2005) zur „functional scientific literacy“ werden in dieser konkreten „Fallstudie“ die Entwicklung technologischer Innovationen mit sozialen Parametern in Beziehung gesetzt. Eine vertiefte Einführung in die Denk- und Arbeitsweise von Naturwissenschaft und Technik wird daher mit Bildung für Nachhaltige Entwicklung verknüpft. Von zentralem Interesse ist dabei, wie gut es den Schüler_innen gelingt, ihre Messdaten im Diskurs mit den Wissenschaftler_innen weiter zu entwickeln. Für die Studierenden bietet die Projektarbeit Gelegenheit ein differenziertes Verständnis von naturwissenschaftlichem Experimentieren zu entwickeln. Auf Basis von Dokumentenanalysen lassen sich erste erfolgreiche Entwicklungen nachzeichnen.

Referenz:

Bartosch, Ilse (2016). SOLARbrunn – Lernen in einem authentischen lokalen Kontext. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 509). Universität Regensburg

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Konzepttest für Teilchenphysik im Forschungsumfeld Schülerlabor

Woithe, Julia, Schmeling, Sascha, Kuhn, Jochen & Müller, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

S’Cool LAB ist ein internationales Teilchenphysik-Schülerlabor am CERN (Genf, Schweiz) mit dem Ziel, einen Teil der Technologie und Forschung des weltweit größten Teilchenphysik-Labors durch geeignete Experimente für Jugendliche begreifbar zu machen. Der Besuch von Forschungsstätten am CERN bietet dabei die Realumgebung, die im Anschluss unter Laborbedingungen genauer untersucht wird.
Die mit S’Cool LAB verbundenen Lernaktivitäten werden im Rahmen einer Evaluationsstudie untersucht. Die Vorbereitung des S’Cool LAB Besuchs mit Hilfe eines E-Learning Portals sowie die Instruktions- und Informationsmaterialien der Workshops werden im Sinne von „formative assessment“ fortlaufend evaluiert und optimiert. Um dabei insbesondere auf bestehende Schülervorstellungen einzugehen, wird ein Konzepttest zur Teilchenphysik entwickelt, mit Jugendlichen und Lehrpersonen erprobt und empirisch validiert.
In diesem Beitrag werden Ergebnisse der Testkonstruktion und Validierung vorgestellt.

Referenz:

Woithe, Julia, Schmeling, Sascha, Kuhn, Jochen & Müller, Andreas (2016). Konzepttest für Teilchenphysik im Forschungsumfeld Schülerlabor. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 506). Universität Regensburg

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Wie arbeiten Wissenschaftler? – Antworten aus dem Schülerlabor

Leiß, Fabian, Detemple, Ralf & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Schülervorstellungen zur Arbeit von Wissenschaftlern weisen häufig starke Diskrepanzen zur gegenwärtigen realen Forschungswelt auf. Die Anbindung eines Schülerlabors an einen Sonderforschungsbereich zum Thema Nanoswitches (SFB 917) bietet vielfältige Möglichkeiten, die aktuelle Forschungswelt für Schülerinnen und Schüler (SuS) erlebbar zu machen. Insbesondere der kommunikative und kooperative Charakter von aktueller Forschung soll in Form eines Planspiels abgebildet werden. Dabei wird erwartet, dass das reine Erleben naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen (NAW) durch die explizite Thematisierung von wichtigen NAW-Aspekten ergänzt werden muss, um nachhaltige Veränderungen in den Perspektiven der SuS zu initiieren.
Erste Lernstationen des Schülerlabors, die in Teams bearbeitet werden, befinden sich in der Testphase. Parallel dazu werden Ansätze zur Erfassung der Vorstellungen der Schüler zu NAW entwickelt und getestet. Die Ergebnisse fließen in das Design einer Interventionsstudie ein, das vorgestellt wird.

Referenz:

Leiß, Fabian, Detemple, Ralf & Heinke, Heidrun (2016). Wie arbeiten Wissenschaftler? – Antworten aus dem Schülerlabor. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 503). Universität Regensburg

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Außerschulisches Experimentieren – ein Schülerlabor im Schullandheim

Jeremias, Anita & Kometz, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Die Förderung naturwissenschaftlicher Kompetenzen ist eines der Leitgedanken des 2013 eröffneten Schullandheims in Bad Windsheim. Für die Realisierung des Ziels wurde eine Kooperation mit der Didaktik der Chemie der Universität Erlangen-Nürnberg eingegangen, die die Erarbeitung eines Konzepts mit tätigkeits-, umwelt- und projektorientierten Lernmethoden sowie Schülerexperimenten impliziert. Für die praktische Umsetzung des Projekts wurden drei Durchführungsoptionen entwickelt. Die Betreuung der Schülergruppen kann durch Studierende, fortgebildete Lehrkräfte oder ausgebildete Schülerinnen und Schüler aus Gymnasien und Realschulen eines Peer-Tutoring-Programms erfolgen. Durch die vielfältigen Umsetzungsmöglichkeiten sind genügend Multiplikatoren vorhanden, um einen kontinuierlichen Einsatz der Materialien und somit die Förderung der naturwissenschaftlichen Kompetenzen am außerschulischen Lernort Schullandheim zu gewährleisten. Anhand der Erprobung in weiteren Schullandheimen werden Konzept und Materialien evaluiert und können bei Bedarf an die Standortbedingungen adaptiert werden.

Referenz:

Jeremias, Anita & Kometz, Andreas (2016). Außerschulisches Experimentieren – ein Schülerlabor im Schullandheim

. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 500). Universität Regensburg

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Zum Lernen im Freilandlabor: Eine Evaluationsstudie

Spitzer, Philipp & Gröger, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Im Freilandlabor mit Experimentierfeld (FLEX) lernen Schülerinnen und Schüler in einem naturnahen Umfeld über Stoffe und Stoffumwandlungen. In dieser authentischen Lernumgebung können fachliche Inhalte besonders interessant und motivierend gestaltet werden. Anhand naturbezogener und authentischer Phänomene sollen durch Naturerleben in für die Lernenden sinnstiftenden und bedeutsamen Kontexten zudem verantwortlichere Einstellungen zur Umwelt entwickelt werden.
Einige Beispiele für die im Sinne des gesellschaftskritischen Ansatzes ausgearbeiteten Themenbausteine lauten: „Am Beispiel Flachs Nachhaltigkeit lernen“, „Lehm und Boden“, „CO2 – Wichtig für das Klima“ sowie „Umweltanalytik und Nachhaltigkeit“.
Zu letztgenanntem Projekt wurde eine Evaluation mit insgesamt 212 Teilnehmenden durchgeführt. Es wurde ein Fragebogen entwickelt, mit dem Umwelteinstellungen, Einstellungen zum Verhältnis Chemie versus Natur, mögliche Hemmnisse beim Gang in die Natur sowie Ansichten zum Erfolg eines Chemieunterrichts in der Natur erhoben wurden. Methode und Ergebnisse werden auf dem Poster vorgestellt.

Referenz:

Spitzer, Philipp & Gröger, Martin (2016). Zum Lernen im Freilandlabor: Eine Evaluationsstudie. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 497). Universität Regensburg

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Forschendes Lernen von Lehramt Physik-Studierenden im Lehr-Lern-Labor

Smoor, Steffen & Komorek, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Als komplexitätsreduzierte Lernumgebung werden Schülerlabore als neues Element in der MINT-Lehrerbildung propagiert. In einem von der Deutschen Telekom Stiftung initiierten Projekt wird im Verbund der Universitäten Berlin, Münster, Kiel, Koblenz-Landau und Oldenburg untersucht, inwieweit Schülerlabore authentische Lehrerfahrungen bereitstellen können. Im Verbund werden Module entwickelt, die explizit Schülerlaborsituationen zum Gegenstand des Forschenden Lernens der Studierenden machen. Im Poster wird berichtet, wie ein reguläres Modul des Master of Education Physik so weiterentwickelt wird, dass Studierende Diagnose- und Reflexionskompetenz aufbauen und sich mit Planungs- und Adaptionsprozessen vertraut machen können. Kenntnisse über die Eingangsvorstellungen der Studierenden stammen aus eine weiteren Arbeit (Mansholt). Bachelorarbeiten sind im Rahmen empirischer Begleitforschung eingebunden.

Referenz:

Smoor, Steffen & Komorek, Michael (2016). Forschendes Lernen von Lehramt Physik-Studierenden im Lehr-Lern-Labor. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 494). Universität Regensburg

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