Autor: GDCP

Genderkompetenzforschung im Physikunterricht

Auer, Verena & Strahl, Alexander

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Energie erweist sich im Chemieunterricht als ein besonders abstraktes Konzept, welches mit zahlreichen fehlerhaften Vorstellungen einhergeht. Zur Ausbildung eines adäquaten Konzeptverständnisses bedarf es u. a. der Stärkung der mentalen Modelle auf der Teilchenebene. Dazu eignen sich besonders Simulationen, die nach dem simulation learning lernförderlich in den Unterricht implementiert werden. Daher wurde ein Unterrichtsverfahren entwickelt, in dem Schüler*innen sich nach dem imagination effect per Zeichnung mit ihren Vorstellungen auseinandersetzen und diese mit Hilfe einer maßgeschneiderten Simulation weiterentwickeln.

Das Unterrichtsverfahren wird derzeit mittels Think-Aloud und retrospektiven Interviews mit Schüler*innen der Sek. II evaluiert (lfd. Untersuchung, derzeit N = 15). Erste Ergebnisse deuten auf eine Stärkung der mentalen Modelle hin, zeigen aber auch potentiell hausgemachte Vorstellungen durch die Simulation auf. Zukünftige Untersuchungen im Klassenverband zu allen sechs Unterrichtseinheiten sollen klären, inwieweit sich diese Ergebnisse verallgemeinern lassen.

Referenz:

Auer, Verena & Strahl, Alexander (2021). Genderkompetenzforschung im Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 457). Universität Duisburg-Essen

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Aufgabenanalyse und Worked-Examples als Basis eines Strategietrainings

Plicht, Katja, Härtig, Hendrik & Dorschu, Alexandra

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Seit jeher wird versucht, mehr Mädchen für den Physikunterricht zu begeistern. Ein möglicher Grund für das anhaltende Desinteresse wird in der Konzipierung des Physikunterrichts gesehen. Im vorgestellten Dissertationsprojekt wird die Genderkompetenz von Lehrpersonen beleuchtet. In einem Mixed-Methods-Design soll untersucht werden, welche expliziten und impliziten Einstellungen/Überzeugungen Lehrer*innen gegenüber Mädchen und Jungen im Physikunterricht aufweisen. Außerdem wird erhoben, ob sie über geschlechtsspezifische Interessensunterschiede sowie gendergerechte Unterrichtsgestaltung Bescheid wissen. Es wird vermutet, dass Lehrer*innen bewusst oder unbewusst ihre Einstellungen/Überzeugungen im Unterricht vermittelt. Negative Einstellungen/Überzeugungen könnten Mädchen daran hindern, sich mit dem Fach zu identifizieren und Interesse zu entwickeln. Zudem könnte fehlendes Lehrer*innenwissen über geschlechtsspezifische Interessensunterschiede sowie über gendergerechte Unterrichtsgestaltung dazu führen, dass Mädchen sich vom Physikunterricht abwenden.

Referenz:

Plicht, Katja, Härtig, Hendrik & Dorschu, Alexandra (2021). Aufgabenanalyse und Worked-Examples als Basis eines Strategietrainings. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 453). Universität Duisburg-Essen

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Unterstützung von Lehr-Lern-Prozessen durch maschinelles Lernen

Roski, Marvin, Hoppe, Anett , Dannemann, Sarah , Dietze, Stefan, Ewerth, Ralph, Friege, Gunnar, Marenzi, Ivana, Ntoutsi, Eirini, Schanze, Sascha

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Anhand des Experten-Novizen-Vergleichs konnten bisher das Verständnis von Tiefenstrukturen und Erlernen von Heuristiken als zentrale Gelingensbedingungen beim Bearbeiten von Physikaufgaben festgestellt werden (Friege, 2001).

Eine Vermittlung dieser Aspekte erfolgt in universitären Physikübungen oftmals nur implizit, daher wird ein entsprechendes Strategietraining für die Ingenieursstudierenden der Hochschule Ruhr West entwickelt.

Die Auswirkung spezifischen Lernmaterials sowie der Strategieübung auf die Problemlösekompetenz wird im Rahmen eines 2×2 Designs untersucht.

Die Konzeption des Lernmaterials beinhaltete die Entwicklung eines Manuals, das die Aufgabenanalyse anhand verschiedener Strukturmerkmale ermöglichte. Darauf aufbauend konnten Aufgaben gezielt adaptiert, sowie Worked-Examples konzipiert werden. Diese Gestaltung des Materials soll eine Verschiebung des Fokus auf die Problemrepräsentation und Erarbeitung eines Lösungsansatzes bewirken, welche die Grundlage des strategischen Problemlösens bilden.

Eine Pilotierung des Interventionsdesigns erfolgt im nächsten Präsenzsemester.

Referenz:

Roski, Marvin, Hoppe, Anett , Dannemann, Sarah , Dietze, Stefan, Ewerth, Ralph, Friege, Gunnar, Marenzi, Ivana, Ntoutsi, Eirini, Schanze, Sascha (2021). Unterstützung von Lehr-Lern-Prozessen durch maschinelles Lernen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 449). Universität Duisburg-Essen

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Individuelle Online-Hilfen zu physikochemischen Aufgaben im Studium

Buschmann, Jana-Kim, Kappe, Matthias & Schwedler, Stefanie

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Integration von Verfahren des maschinellen Lernens ist in vielen gesellschaftlichen Bereichen fortgeschritten. Auch über die Einbindung der Verfahren in Lehr-Lern-Prozesse wurde in den letzten Jahrzehnten eine Fülle von Forschungsarbeiten publiziert.

Eingebettet in das Promotionskolleg LernMINT (www.lernmint.org) soll das systematische Review eine Übersicht über derartige Arbeiten liefern und die interdisziplinäre Kommunikation fördern. Auf Grundlage des PRISMA Statements wurden aus sieben Literaturdatenbanken und 27 Fachzeitschriften / Konferenzen insgesamt 11.161 Publikationen identifiziert und eine Auswahl einer kategorienbasierten Analyse unterzogen, die folgende Fragestellungen enthielten, u. a.: Welche naturwissenschaftsdidaktischen Theorieelemente wurden berücksichtigt? Welche Verfahren des maschinellen Lernens werden verwendet? Inwiefern wurden der Datenschutz und ethische Grundsätze beachtet?

Das Poster präsentiert ausgewählte Ergebnisse des Reviews und mit Blick auf die gegenseitigen Potentiale einer stärkeren Vernetzung von Naturwissenschaftsdidaktik und Informatik.

Referenz:

Buschmann, Jana-Kim, Kappe, Matthias & Schwedler, Stefanie (2021). Individuelle Online-Hilfen zu physikochemischen Aufgaben im Studium. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 445). Universität Duisburg-Essen

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Erwerb physikdidaktischen Wissens zum Einsatz digitaler Medien im PU

Große-Heilmann, Rike & Josef, Riese

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Chemiestudierende zeigen in der Studieneingangsphase große Schwierigkeiten bei der Bewältigung physikochemischer Rechenaufgaben (Schwedler, 2017). Dabei besteht die Schwierigkeit weniger in der algorithmisch-prozeduralen Bearbeitung der Aufgabe, sondern vielmehr darin den chemischen Sachkontext zu durchdringen und mit mathematischen Strategien zu verknüpfen.

Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Konzept zur individuellen Förderung bei der Bearbeitung von Übungsaufgaben durch Online-Lernhilfen entwickelt, welches sich an dem Modellierungskreislauf nach Blum und Leiß (Blum, 2011) orientiert.

Zur Evaluation des Konzepts wurden Einzelfallstudien mit Think-Aloud während der Bearbeitung und retrospektivem Interview (N = 7) mit Studierenden der Chemie durchgeführt. Erste Ergebnisse indizieren, dass die Lernhilfen individuell (in unterschiedlichen Ausmaß und Tempo) genutzt werden und jeder Proband zum richtigen Ergebnis gelangte.

Erhebungen mit einer größeren Probandengruppe zur Verallgemeinerung der Ergebnisse sowie der Transfer auf weitere Aufgaben und Themenfelder stehen noch aus.

Referenz:

Große-Heilmann, Rike & Josef, Riese (2021). Erwerb physikdidaktischen Wissens zum Einsatz digitaler Medien im PU. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 441). Universität Duisburg-Essen

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Digitale Lerngelegenheiten in der Astronomie mit Universe Sandbox²

Sachtleber, Sven & Winkelmann, Jan

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Angesichts der zunehmenden Bedeutung digitaler Medien im Unterricht ist die Bereitstellung entsprechender fachdidaktischer Lerngelegenheiten unabdingbar. Vor diesem Hintergrund soll ein bestehendes Lehr-Lern-Seminar, in welchem die Studierenden in einem komplexreduzierten Rahmen erste Lehrversuche unternehmen, im Hinblick auf den Einsatz digitaler Medien im Physikunterricht weiterentwickelt und evaluiert werden. Dabei steht die Entwicklung von Lernzirkeln mit (digitalen) Experimentierstationen und die Auswahl eines inhaltlich passenden und fachdidaktisch geeigneten Erklärvideos im Fokus der zu planenden Unterrichtseinheit. Die Studierenden erproben anschließend ihre entwickelten Unterrichtseinheiten in der Schule und erhalten lernwirksames Feedback zu deren Umsetzung. Zur Überprüfung des fachdidaktischen Kompetenzerwerbs wird ein physikdidaktisches Testinventar um die Facette „Digitale Medien“ erweitert, die insbesondere Wissen von Möglichkeiten und Anforderungen bei der Mediennutzung sowie Wissen zur inhaltsspezifisch angemessenen Nutzung von Medien beinhaltet.

Referenz:

Sachtleber, Sven & Winkelmann, Jan (2021). Digitale Lerngelegenheiten in der Astronomie mit Universe Sandbox². In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 438). Universität Duisburg-Essen

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Konzeption des Lehr-Lern-Labor Seminars BinEx

Stender, Anita

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Während Physik im Schulunterricht von vielen Schüler*innen als eher unbeliebtes Fach wahrgenommen wird, besteht ein großes Interesse an Phänomenen der Astronomie. Leider hat die Astronomie vor dem Hintergrund der curricularen Betrachtung wenig expliziten Raum. Einen Lösungsansatz bietet die vorgestellte Unterrichtsentwicklung, die mit Hilfe der Astronomie eine motivierende Neubetrachtung und Vertiefung von Grundlagen der Mechanik vornimmt. Dazu wird Universe Sandbox² als digitale und komplexe Simulation des Universums verwendet. Basierend auf dem SAMR-Modell zur Integration digitaler Medien (Puentedura, 2006) erscheint auf diese Weise eine sinnvolle Einbindung in den Unterricht möglich. Die Lernwirksamkeit sowie eine Förderung der Motivation der Schüler*innen soll untersucht werden. Die präsentierte Unterrichtsentwicklung wird im Rahmen des Förderprojekts „Digital gestütztes Lehren und Lernen in Hessen“ (DigLL) unterstützt.

Referenz:

Stender, Anita (2021). Konzeption des Lehr-Lern-Labor Seminars BinEx. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 434). Universität Duisburg-Essen

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Wirksamkeit einer Fortbildung zum selbstgesteuerten Experimentieren

Ehlert, Lars & Tepner, Oliver

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Analyse der Entwicklung des Professionswissens angehender Lehrpersonen ist ein wesentliches Ziel der Forschung zur Lehrerbildung. Angenommen wird, dass angehende Lehrpersonen an der Universität collective PCK (cPCK) erwerben. Über Praxiserfahrungen wird dieses cPCK in persönliches PCK (pPCK) überführt. Das an der Universität erworbene theoretische Wissen verliert dadurch an Relevanz, wobei das pPCK nicht immer das erlernte cPCK widerspiegelt. Inwieweit sich das cPCK durch Praxiserfahrungen verändert soll im Rahmen eines Lehr-Lern-Labor Seminars für die Masterstudiengänge der Physik-Lehrämter HRSGe und GyGe an der Universität Duisburg-Essen untersucht werden. Bei diesem Seminar werden den Studierenden Merkmale zur Einschätzung der Schwierigkeit von Experimenten als cPCK vermittelt. Durch Praxiserfahrungen in komplexitätsreduzierten Unterrichtssituationen sollen Sie dieses cPCK in ihr pPCK überführen. Der Effekt des Seminars auf die Veränderung des cPCKs der Studierenden soll mit Hilfe eines Online-Fragebogens sowie mit Repertory-Grid-Interviews analysiert werden.

Referenz:

Ehlert, Lars & Tepner, Oliver (2021). Wirksamkeit einer Fortbildung zum selbstgesteuerten Experimentieren. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 430). Universität Duisburg-Essen

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Idealisierungen: ein Fragebogen zur Perspektive von Lehrkräften

Winkelmann, Jan

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Förderung naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung und damit die Aneignung prozeduralen und epistemischen Wissens sind explizite Bildungsziele der nationalen Bildungsstandards im Fach Chemie. Um das selbstgesteuerte Experimentieren in die Unterrichtspraxis zu implementieren, wird im Rahmen dieses Forschungsvorhabens eine Fortbildung zur Konzeption von selbstgesteuerten Experimenten im Chemieunterricht für Lehrkräfte der Sekundarstufe durchgeführt. Begleitend zur Fortbildung wird im Prä-Post-Follow-Up-Design das fachdidaktische Wissen hinsichtlich der Planung von selbstgesteuerten Experimenten empirisch überprüft. Erste Auswertungen der Hauptstudie mit 67 Teilnehmenden weisen auf einen signifikanten Lernzuwachs hin. Der eigens entwickelte Test mit 18 Items im Multiple-Choice-Multiple-Select-Format ist mit einem Cronbachs Alpha von .81 reliabel und kann eine Alternative zu bestehenden Messinstrumenten zur Erfassung der entsprechenden Kompetenzen darstellen. Im Poster werden das Forschungsdesign, die Lehrkräftefortbildung sowie wesentliche Ergebnisse der Hauptstudie vorgestellt.

Referenz:

Winkelmann, Jan (2021). Idealisierungen: ein Fragebogen zur Perspektive von Lehrkräften. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 426). Universität Duisburg-Essen

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Schwierigkeiten mit Gemeinsamem Unterricht am Berufskolleg

Rückert, Simone & van Vorst, Helena

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Idealisierungen sind in der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung im Rahmen der Auseinandersetzung mit Modellen und Experimenten allgegenwärtig. Eine unzureichende Thematisierung von Idealisierungen im unterrichtlichen Kontext lässt Lernschwierigkeiten für Schülerinnen und Schüler vermuten.

Im Rahmen des Forschungsprojekts IMODEX (Idealisierungen beim Modellieren und Experimentieren) wurde ein Fragebogen für Lehrkräfte entwickelt, um deren Perspektive auf die Bedeutung von Idealisierungen erheben zu können. Im Fokus stehen drei Skalen: (1) Wissensbasierte Vorstellungen zu Idealisierungen in der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung, (2) Einstellungen zur Bedeutung von Idealisierungen im naturwissenschaftlichen Unterricht, (3) Explizite Auseinandersetzung mit Idealisierungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. In einer Pilotierung des Fragebogens mit Studierenden wurde die Qualität der entwickelten Skalen überprüft. Vorgestellt werden erste Ergebnisse der Pilotstudie.

Referenz:

Rückert, Simone & van Vorst, Helena (2021). Schwierigkeiten mit Gemeinsamem Unterricht am Berufskolleg. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 422). Universität Duisburg-Essen

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