Autor: GDCP

Entwicklung der Modellkompetenz mit dem Zeigermodell am Doppelspalt

Teichrew, Albert & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Als Teil des Wissenschaftsverständnisses spielt Modellverständnis eine große Rolle für die Erkenntnisgewinnung. Der Umgang mit Modellen ist entscheidend dafür, welches Bild der Physik vermittelt wird. Mit der Forderung nach einem „Lernen über Modelle“ wird einer unreflektierten Verwendung physikalischer Modelle ohne Kenntnis ihrer Annahmen und Grenzen begegnet. Eine konstruktiv-empiristische Sichtweise auf Modelle als zielgerichtete theoretische Rekonstruktionen kann jedoch erst durch eigenständige Entwicklung und Anpassung von Modellen für einen bestimmten Zweck und ihre stetige Überprüfung nachhaltig aufgebaut werden. Mit einer Interventionsstudie im physikalischen Praktikum für Lehramtsstudierende wurde an einem Beispiel aus der Beugungsoptik untersucht, welchen Einfluss das Experimentieren mit computergestützten Modellen auf die Modellkompetenz hat. Als Grundlage dient eine anpassungsfähige Ausführung eines Zeigermodells für Interferenzphänomene am Doppelspalt. Zur Operationalisierung wird ein fünfdimensionales Kompetenzmodell mit drei Niveaustufen herangezogen.

Referenz:

Teichrew, Albert & Erb, Roger (2018). Entwicklung der Modellkompetenz mit dem Zeigermodell am Doppelspalt. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 816). Universität Regensburg

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Mathematische Darstellung bei der Messwertauswertung

Manthey, Johann & Gröger, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Experimentelle Ergebnisse mit Modellvorstellungen zu verknüpfen ist Forderung der Bildungsstandards der KMK. Dazu gehören u.a. die qualitative sowie quantitative Auswertung von Daten sowie deren Dokumentation und Darstellung in Tabellen, Grafiken und Diagrammen.

Problematisch kann dabei sein, dass im Mathematikunterricht erworbene Kompetenzen nicht automatisch im Chemieunterricht angewendet werden können oder SuS ein mangelndes Verständnis der zugrundeliegenden chemischen Zusammenhänge zeigen, da beispielsweise Übersetzungen unterschiedlicher Darstellungsformen verschiedene Übersetzungsproblematiken entstehen lassen.

Im Rahmen von umweltanalytischen Untersuchungen des ChemTrucking-Projektes der Universität Siegen generieren SuS mithilfe von Photometern Messdaten, die anschließend ausgewertet und graphisch dargestellt werden. Mit Hilfe einer Think-aloud Studie mit Smartpen-Aufnahme und Screen-capturing sollen Teilschritte und mögliche Probleme bei dieser Bearbeitung identifiziert werden.

Referenz:

Manthey, Johann & Gröger, Martin (2018). Mathematische Darstellung bei der Messwertauswertung. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 812). Universität Regensburg

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Bewerten im Physikunterricht: Wirksamkeit einer Unterrichtskonzeption

Thode, Dirk & Schecker, Horst

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Naturwissenschaftliches Wissen ist zur Partizipation in einer technisch- und naturwissenschaftlich geprägten Gesellschaft unabdingbar. Im Kompetenzbereich Bewertung werden Fähigkeiten zusammengefasst, die für eine Teilnahme an gesellschaftlichen Diskussionen nötig sind. Hierzu ist eine Unterrichtskonzeption zum Thema Radioaktivität entwickelt worden. Darin lernen die SchülerInnen Risiken naturwissenschaftlich-technischer Sachverhalte fachlich einzuschätzen und ihre eigene Wahrnehmung solcher Risiken zu reflektieren. Beide Elemente bilden die Grundlage, um sich in gesellschaftlich relevanten Kontexten fachlich fundiert zu positionieren. Im Poster wird das für den Unterricht entwickelte Modell der Risikowahrnehmung vorgestellt.

Die differentielle Wirksamkeit der Unterrichtskonzeption auf Fachwissen und Bewertungskompetenz, wird im Prä-Posttest-Design erhoben. Schriftliche Verfahren werden durch eine Interviewstudie begleitet, in der fallbezogen auf die Bewertungskompetenz eingegangen werden kann. Erste Ergebnisse dieser Evaluation werden vorgestellt.

Referenz:

Thode, Dirk & Schecker, Horst (2018). Bewerten im Physikunterricht: Wirksamkeit einer Unterrichtskonzeption. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 808). Universität Regensburg

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Vorstellungen zu Kohlenstoffdioxid in Deutschland und Kolumbien – Eine Untersuchung in der Grundschule

Thiessenhusen, Marc , Gröger, Martin, Heck, Volker & Zuleta, Monica

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Es ist fraglich, ob der Klimawandel als kaum unmittelbar erfahrbares Phänomen Einzug in den Sachunterricht der Grundschule halten sollte. Dabei ist u.a. problematisch zu bewerten, welche Kenntnisse und Vorstellungen Schülerinnen und Schüler bereits zu Kohlenstoffdioxid besitzen.

Um einen Einblick zu erhalten, wurden in einer Fragebogenstudie Kinder der dritten und vierten Klasse in Deutschland sowie in vergleichbaren Klassenstufen in Kolumbien zu Kohlenstoffdioxid befragt.

Die Auswertung des offenen Fragebogens erfolgte mittels qualitativer Inhaltsanalyse. Die Ergebnisse zeigen, dass in beiden Ländern einem Großteil der Befragten der Begriff Kohlenstoffdioxid bereits bekannt und mit diversen Vorstellungen verknüpft ist. Weiter konnte Erkenntnisse über den Ursprung des Wissens gewonnen werden sowie über Alltagsphänomene, die von den Kindern mit der Problematik in Verbindung gebracht werden.

Referenz:

Thiessenhusen, Marc , Gröger, Martin, Heck, Volker & Zuleta, Monica (2018). Vorstellungen zu Kohlenstoffdioxid in Deutschland und Kolumbien – Eine Untersuchung in der Grundschule. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 800). Universität Regensburg

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Vorstellungen vom Unsichtbaren Schülervorstellungen zum Thema Radioaktivität und ionisierende Strahlung

Schrader, Nicole & Bolte, Claus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Dass die Vorstellungen, die Lernende mit in den naturwissenschaftlichen Unterricht bringen, den Lernprozess entscheidend beeinflussen, ist nicht neu. Bereits seit 40 Jahren werden Schülervorstellungen zu verschiedenen Themen des naturwissenschaftlichen Unterrichts in zahlreichen Studien untersucht. Allein in der von Duit (2009) geführten Bibliographie „SCTSE“ sind die Forschungsergebnisse aus über 8300 empirischen Untersuchungen zu Schülervorstellungen zu finden. Allerdings existieren im Vergleich zu anderen Themengebieten bislang national wie international nur wenige Studien über Schülervorstellungen zur Radioaktivität.

Um diesem wissenschaftlich komplexen und gesellschaftlich hoch relevanten Thema gerecht zu werden, haben wir am Ende des Schuljahres 2015/16 insgesamt 238 SchülerInnen der 10. Jahrgangsstufe mit einem Fragebogen zum konzeptuellen Begriffsverständnis (Radioaktivität, ionisierende Strahlung, radioaktive Substanz) untersucht. In unserem Beitrag skizzieren wir das Forschungsdesign, präsentieren ausgewählte Ergebnisse und stellen diese zur Diskussion.

Referenz:

Schrader, Nicole & Bolte, Claus (2018). Vorstellungen vom Unsichtbaren Schülervorstellungen zum Thema Radioaktivität und ionisierende Strahlung. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 796). Universität Regensburg

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Der Einfluss eines Schülerlaborbesuchs auf die Selbstwirksamkeitserwartung und die Einstellung von Lernenden zu naturwissenschaftlichen Berufen

Simon, Florian, Gneist, Nadja & Pospiech, Gesche

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Im Blick auf den demographischen Wandel und insbesondere auf den Fachkräftemangel in Deutschland erhält das Schulfach Physik als Grundlagenfach für verschiedene Natur- und Ingenieurwissenschaften eine große Bedeutung. Das Interesse von Lernenden an Naturwissenschaft und Technik ist im Vergleich zu anderen Disziplinen jedoch deutlich geringer.

Für den Physikunterricht ergibt sich daraus eine schwierige Aufgabe: Obwohl Physik (vor allem für Mädchen) eines der unbeliebtesten Fächer darstellt, gilt es das Interesse von Schülerinnen und Schülern an physikalischen, technischen und naturwissenschaftlichen Themen und Berufsbildern zu wecken.

Es stellt sich die Frage, welchen Beitrag Schülerlabore bei dieser Aufgabe leisten können. Lassen sich bereits mit einer kurzen Intervention favorisierte Berufsvorstellungen und Einstellungen der Lernenden zu naturwissenschaftlichen Arbeitsplätzen beeinflussen?

Hierzu werden ausgewählte Ergebnisse aus der laufenden Studie (Fragebogen-Erhebung im Pre-Post-Design) am Schülerlabor DeltaX (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) präsentiert.

Referenz:

Simon, Florian, Gneist, Nadja & Pospiech, Gesche (2018). Der Einfluss eines Schülerlaborbesuchs auf die Selbstwirksamkeitserwartung und die Einstellung von Lernenden zu naturwissenschaftlichen Berufen. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 792). Universität Regensburg

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Elektronengasmodell und Kontextorientierung – ein binationales Projekt

Wilhelm, Thomas, Burde, Jan-Philipp, Spatz, Verena, Haagen-Schützenhöfer, Claudia & Hopf, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Im Elektronengasmodell wird das elektrische Potenzial als elektrischer Druck eingeführt, mit Luftdruckunterschieden motiviert und als grundlegende Größe verwendet. Entgegen der verwandten Analogie des ebenen Wasserkreislaufes können sich die Schülerinnen und Schüler den Druck der Luft besser vorstellen. Eine Treatment-Kontrollgruppen-Studie zeigte höchst signifikante Leistungsunterschiede im Vergleich zum traditionellen Unterricht. Große Erwartungen werden auch an einen kontextorientierten Unterricht gestellt.

In einem binationalen Design-Based Research-Projekt wollen vier Arbeitsgruppen den Effekt beider Ansätze in der einführenden Elektrizitätslehre untersuchen. Geplant ist ein 2 x 2 –Design (mit/ohne Elektronengasmodell, mit/ohne Kontextorientierung), wobei die gleichen Lehrkräfte hintereinander in drei Jahren unterrichten: traditionell, mit einer Intervention und mit beiden Aspekten. Dabei soll das Schülerverständnis, ihr Interesse und ihr Selbstkonzept erhoben werden sowie das inhaltsspezifische PCK der Lehrkräfte.

Referenz:

Wilhelm, Thomas, Burde, Jan-Philipp, Spatz, Verena, Haagen-Schützenhöfer, Claudia & Hopf, Martin (2018). Elektronengasmodell und Kontextorientierung – ein binationales Projekt. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 788). Universität Regensburg

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Identifizierung von Schülerfragen beim Einsatz lebensweltlicher Kontexte

Schmitz, Lisa & Fechner, Sabine

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Ausgehend von den lehrplanbezogenen Kompetenzerwartungen in NRW sowie den kontextorientierten Ansätzen im Chemieunterricht lässt sich folgern, dass die Fähigkeit des Fragenstellens eine zentrale Rolle in der naturwissenschaftlichen Grundbildung einnimmt. Der Einsatz situierter Kontexte soll Schülerinnen und Schüler dazu befähigen, Fragen zu generieren und Probleme auf der Grundlage von eigenen Fragestellungen zu lösen. Studien zeigen jedoch, dass Schülerinnen und Schüler in diesem Zusammenhang Schwierigkeiten aufweisen. Diese Studie soll demnach einen Beitrag zur Beschreibung von Schülerfragen in kontextbasierten Lernumgebungen leisten, um auf dieser Grundlage weitere Untersuchungen in Bezug auf ihre Qualität und Einsetzbarkeit im Chemieunterricht durchführen zu können.

Hierzu wird eine offene Interviewstudie geplant, in der Schülerfragen anhand unterschiedlicher Kontexte zum Inhaltsfeld Produkte der Chemie identifiziert und anschließend kategoriengeleitet bewertet werden. Erste Ergebnisse werden auf der Konferenz präsentiert.

Referenz:

Schmitz, Lisa & Fechner, Sabine (2018). Identifizierung von Schülerfragen beim Einsatz lebensweltlicher Kontexte. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 784). Universität Regensburg

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Umgang mit Leistungsheterogenität beim Experimentieren im Fach Chemie

Kirstein, Dennis, Habig, Sebastian & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Im kompetenzorientierten Chemieunterricht sind grundlegende Bildungsziele und individuelle Lernvoraussetzungen in Beziehung zueinander zu setzen. Ein produktiver Umgang mit Heterogenität im Chemieunterricht muss dabei auch in den für den Kompetenzerwerb so bedeutsamen Experimentierphasen stattfinden. Eine Möglichkeit Experimentierphasen kompetenzorientiert und adaptiv für Lern- und Leistungsunterschiede zu gestalten stellt der bereits mehrfach erprobte Einsatz von Interaktionsboxen dar (vgl. Rumann, 2004; Walpuski, 2006; Wahser, 2007; Knobloch, 2011).

Mit Hilfe qualitativer und quantitativer Forschungsstrategien soll der Frage nach Möglichkeiten zur Leistungsdifferenzierung beim kompetenzorientierten Experimentieren im Chemieunterricht nachgegangen werden.

Dazu wird zunächst der Einfluss des Vorwissens auf Schwierigkeiten beim Experimentieren mit Interaktionsboxen differenziert untersucht. Ausgehend davon werden Maßnahmen zur Leistungsdifferenzierung entwickelt und diese im Rahmen einer Interventionsstudie im Chemieunterricht der Sekundarstufe I auf ihre Lernwirksamkeit geprüft.

Referenz:

Kirstein, Dennis, Habig, Sebastian & Walpuski, Maik (2018). Umgang mit Leistungsheterogenität beim Experimentieren im Fach Chemie. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 780). Universität Regensburg

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Wirksamkeit von Feedback-Maßnahmen im Chemieunterricht der Sek. I

May, Annemarie & Melle, Insa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die formative Beurteilung von Lernprozessen kann im Sinne einer individuellen Förderung aller Lernenden als zyklischer Prozess aus Kompetenzmessung, Diagnose, Rückmeldung, Zielsetzung und Unterrichtsgestaltung verstanden werden. Besonders Rückmeldungen in Form eines Feedbacks scheinen starke Einflüsse auf die Lernleistung zu haben. Aktuell gibt es jedoch kaum erprobte und bewährte Konzepte zum Einsatz von Feedback-Maßnahmen im Chemieunterricht. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Projekt eine Unterrichtseinheit für den Chemieunterricht der Sekundarstufe I entwickelt und evaluiert, die auf Basis der formativen Evaluation von Lernleistungen gestaltet wird und Elemente der Diagnostik und Förderung enthält. Die Unterrichtseinheit behandelt den Themenbereich Atombau und ist unterschiedlich für drei Gruppen von Lernenden, um die Wirksamkeit von lehrergeleitetem und selbstreguliertem Feedback zu untersuchen. Auf dem Poster werden zentrale Ergebnisse der Hauptuntersuchung vorgestellt.

Referenz:

May, Annemarie & Melle, Insa (2018). Wirksamkeit von Feedback-Maßnahmen im Chemieunterricht der Sek. I. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 776). Universität Regensburg

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