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Naturwissenschaftlicher Unterricht während der Corona-Pandemie

Henne, Anna, Beuter, Anja, Hachfeld, Axinja, Schumann, Stephan & Möhrke, Philipp

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Um der Forderung nach einer allgemeinen naturwissenschaftlichen Grundbildung (scientific literacy) nachzukommen, ist mit dem Lernbereich ‚Natur der Naturwissenschaften‘ (nature of science) eine Metaebene als essentiell erkannt worden. In der internationalen science education entstand früh ein Konsens-Ansatz (Lederman und Kolleg*innen), aus dessen Kritik sich weitere Konzepte bildeten (Allchin, family resemblance approach). Dazu zeigt die deutschsprachige Forschung eine eigene Tradition (klassische Trennung Wissenschaftstheorie, Erkenntnistheorie, Ethik) und auch die Entwicklungspsychologie entwirft ein Design (Urhahne, Sodian). Es finden sich demnach ganz unterschiedliche Denkansätze, die nur selten gegeneinander geprüft werden (Arndt & Rehm).

Eben eine detaillierte Untersuchung ist für die theoretische Fundierung aber unabdingbar. In diesem Beitrag wird die Berücksichtigung der nature of science in Lehrplänen nachvollzogen und eine grundlegende Analyse des Konsens-Ansatzes vorgestellt. Aus diesen ersten Schritten ergeben sich Grundprinzipien für einen eigenen Vorschlag

Referenz:

Henne, Anna, Beuter, Anja, Hachfeld, Axinja, Schumann, Stephan & Möhrke, Philipp (2021). Naturwissenschaftlicher Unterricht während der Corona-Pandemie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 669). Universität Duisburg-Essen

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Experimentiersets aus Karton für den Einsatz mit der App phyphox

Goertz, Simon & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die präsentierte Studie untersuchte im Zeitraum von 3 Wochen nach den Schulschließungen bis zum Ende der Osterferien wie Lehrkräfte die Umstellung auf Fernunterricht wahrnahmen, wie sie ihren Fernunterricht umsetzten und welche Chancen und Herausforderungen sie in der Krise für die Zukunft des digital-gestützten Unterrichts sahen. 394 Lehrkräfte weiterführender Schulen beantworteten den Onlinefragebogen, wovon 106 mindestens ein MINT-Fach unterrichten.

In der Studie wurde gezielt nach der Umsetzung von naturwissenschaftlichem Unterricht gefragt, wobei insbesondere die Rolle des Experimentierens betrachtet wurde. Die Ergebnisse zeigen einen Wandel von rechenlastigen Aufgabenformaten hin zu mehr Argumentations- und Textaufgaben. Des Weiteren konnten Unterschiede zwischen Lehrerinnen und Lehrern von MINT-Fächern und denen anderer Fächer bezüglich des Einsatzes digitaler Medien, den Organisationsformen und Zielen der gewählten Aufgaben sowie der Einschätzung der Zukunft des digitalen Unterrichts untersucht werden.

Referenz:

Goertz, Simon & Heinke, Heidrun (2021). Experimentiersets aus Karton für den Einsatz mit der App phyphox. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 665). Universität Duisburg-Essen

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Digitale Medien und Experimente – Perspektiven aus der Schulpraxis

Schlummer, Paul, Wichtrup, Philipp, Meßinger-Koppelt, Jenny, Heusler, Stefan & Laumann, Daniel

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Vom heutigen Physikunterricht wird auch die Vermittlung prozessbezogener und damit auch experimenteller Kompetenzen gefordert. Diese beinhalten auch den adäquaten Umgang mit Messdaten, der viele verschiedene Teilkompetenzen umfasst. So ist die Kenntnis von Messunsicherheiten und deren Beachtung bei der Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten genauso relevant wie eine adäquate Datenerfassung unter Berücksichtigung der Variablenkontrollstrategie, um nur zwei Beispiele zu nennen. Um Lehrkräfte bei der Förderung entsprechender Kompetenzen zu unterstützen, werden an der RWTH Aachen im Rahmen der Plattform FLexKom (für Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen) verschiedene Materialien entwickelt und als modulare Bausteine für den Einsatz in der Unterrichtspraxis angeboten. Diese Module sind mit Blick auf den Einsatz in Lernzirkeln entwickelt worden, können aber auch in anderen methodischen Unterrichtsgestaltungen eingesetzt werden. Auf dem Poster werden verschiedene Module zum Umgang mit Messdaten vorgestellt und erste Erfahrungen mit ihrem Einsatz präsentiert.

Referenz:

Schlummer, Paul, Wichtrup, Philipp, Meßinger-Koppelt, Jenny, Heusler, Stefan & Laumann, Daniel (2021). Digitale Medien und Experimente – Perspektiven aus der Schulpraxis. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 661). Universität Duisburg-Essen

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Zloklikovits, Sarah & Hopf, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Neben den im Physikunterricht traditionell verwendeten Realexperimenten sind digitale Medien in zahlreichen Klassenräumen präsent. Dabei stellt sich die Frage, welche Einstellungen Lehrende und Lernende gegenüber Experimenten und digitalen Medien besitzen. Zur Beantwortung dieser Frage wurden durch die Lernplattform LEIFIphysik in Kooperation mit dem IDP Münster die Ziele von Lehrenden beim Einsatz und die Ziele von Lernenden bei der Nutzung von Simulationen und Experimenten im Physikunterricht erhoben. Zudem wurde untersucht, welche Unterrichtsmaterialien ergänzend zu realen Experimenten angeboten werden und welche Medien sich Lehrende und Lernende wünschen. Die Erhebung fand im Rahmen der online-Befragung der Nutzerinnen und Nutzer von LEIFIphysik 2019 statt. Die Ergebnisse zeigen, dass die auf LEIFIphysik angebotenen digitalen Medien insbesondere zur Veranschaulichung und Zusammenfassung von Inhalten genutzt werden. Es besteht zudem der Wunsch nach mehr videobasierten Anleitungen und Erklärungen und interaktiven Simulationen bei der Vor- und Nachbereitung von Experimenten.

Referenz:

Zloklikovits, Sarah & Hopf, Martin (2021). . In: (S. 657).

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Verstehenselemente: Analyse physikdidaktischer Unterrichtsqualität

Zimmermann, Luisa, Korneck, Friederike, Lamprecht, Jan & Szogs, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Referenz:

Zimmermann, Luisa, Korneck, Friederike, Lamprecht, Jan & Szogs, Michael (2021). Verstehenselemente: Analyse physikdidaktischer Unterrichtsqualität. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 653). Universität Duisburg-Essen

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Evaluation des ‚Lehramtsmaster mit Profil Quereinstieg‘ im Fach Physik

Ghassemi, Novid & Nordmeier, Volkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Während sich bisher viele Studien zur Unterrichtsqualitätsforschung auf die Betrachtung generischer Qualitätsmerkmale beschränken, wird in der fachdidaktischen Forschung zunehmend die Operationalisierung fachlicher Aspekte im Unterricht diskutiert, z.B. in Form einer möglichen vierten Dimension. Drollinger-Vetter et al. (2011) nutzen die Analyse von Verstehenselementen – die kleinste erforderliche Verstehenseinheit, um Konzepte zu begreifen – als Zugang zur Beurteilung der Qualität naturwissenschaftlichen Unterrichts. Die Erweiterung des Modells der Verstehenselemente um eine weitere Stufe ermöglicht eine vertiefte Analyse fachdidaktischer Aspekte von Physikunterricht.

Im Zentrum der Betrachtung stehen die Auswertung von Vorkommen, Dauer und Häufigkeit der Verstehenselemente und deren Repräsentationsformen. Fallanalysen verschiedener Unterrichtsminiaturen zum gleichen Phänomen lassen Rückschlüsse auf Verstehenselemente und deren Bedeutung für fachliche und generische Unterrichtsqualität zu.

Referenz:

Ghassemi, Novid & Nordmeier, Volkhard (2021). Evaluation des ‚Lehramtsmaster mit Profil Quereinstieg‘ im Fach Physik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 649). Universität Duisburg-Essen

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Experimentiersets aus Karton für den Einsatz mit der App phyphox

Asali, Ahmad, Staacks, Sebastian, Lüders, Christina & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Damit die Praxis des Quer- und Seiteneinstiegs in das Lehramt nicht mit einer De-Professionalisierung des Lehrberufs einhergeht, fordern fachdidaktische und fachwissenschaftliche Verbände die „Erstellung einheitlicher prototypischer Qualifizierungswege“ für nicht traditionell ausgebildete Lehrkräfte (GFD, 2018). Ein solcher Qualifizierungsweg ist der ‚Masterstudiengang für das Lehramt an Integrierten Sekundarschulen und Gymnasien mit dem Profil Quereinstieg‘ (Q-Master), welcher seit dem Wintersemester 2016/17 im Land Berlin als Modellstudiengang an der Freien Universität Berlin angeboten wird. Der Studiengang wird derzeit evaluiert und ein Fokus liegt exemplarisch auf dem Fach Physik. Es wird untersucht, welche Professionalisierungswege die Studierenden durchlaufen und welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten im Vergleich zu regulären Lehramtsstudierenden bestehen. Zu diesem Zweck werden fachdidaktisches Wissen (FDW), Fachwissen (FW), Überzeugungen (zum Lehren und Lernen von Physik) und Berufswahlmotive quantitativ erhoben. Komplementär erweitert wird diese Erhebung durch Leitfadeninterviews zu den Themen Berufswahlmotive und Überzeugungen. Erste Ergebnisse zur Entwicklung von FDW und Überzeugungen deuten auf eine gelingende Professionalisierung im Zuge des Lehramtsmasterstudiums hin. Neue Ergebnisse der Begleitforschung werden vorgestellt.

Referenz:

Asali, Ahmad, Staacks, Sebastian, Lüders, Christina & Heinke, Heidrun (2021). Experimentiersets aus Karton für den Einsatz mit der App phyphox. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 645). Universität Duisburg-Essen

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Augmented Reality in Schülerversuchen der Elektrizitätslehre in der Sekundarstufe I

Schwanke, Hagen, Kreikenbohm, Annika & Trefzger, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Im Laufe des Sommersemesters 2020 wurden an der RWTH Aachen zur Lehrveranstaltung Experimentalphysik II digitale Selbsttests entwickelt und parallel zur Vorlesung auf der Plattform Moodle eingesetzt. Diese ermöglichen ein zeitnahes Vertiefen der physikalischen Inhalte und ein Üben ihrer Anwendung sowie eine Selbsteinschätzung der Studierenden. [Diesem Ziel dient auch eine Probeklausur mit einem Peer-Review-Verfahren für die Beurteilung der Aufgabenlösungen der Studierenden. Dieses Verfahren kann anonym durchgeführt werden und lässt sowohl eine Vertiefung der gelernten Fähigkeiten als auch eine Verringerung des Korrekturaufwands für die Dozierenden erwarten.] Die Bewertung der Antworten zu den Fragen der Selbsttests kann zum großen Teil automatisiert werden, was ein sofortiges Feedback an die Studierenden ermöglicht. Die Digitalisierung der Selbsteinschätzungsverfahren ermöglicht einen unbeschränkten, flexiblen und wiederholbaren Zugang für Studierenden.

Referenz:

Schwanke, Hagen, Kreikenbohm, Annika & Trefzger, Thomas (2021). Augmented Reality in Schülerversuchen der Elektrizitätslehre in der Sekundarstufe I. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 641). Universität Duisburg-Essen

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Inwiefern gelingt es Studierenden, Schwierigkeiten zu antizipieren?

Kurth, Christopher & Wodzinski, Rita

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

In dem vorgestellten Promotionsvorhaben wird der Einsatz von Augmented-Reality(AR)-Applikationen in der Schule als Ergänzung zum Realexperiment untersucht. Ziel ist es herauszufinden, wie sich Cognitive Load, Motivation, Interesse und Fachwissen im Vergleich zu klassisch durchgeführten oder mit Simulationen angereicherten Experimenten verhalten.

Nach erfolgreichem Entwickeln der AR-Applikationen zum Thema Magnetismus werden diese mit Hilfe eines System Usability Scores evaluiert und mittels einer qualitativen Umfrage optimiert.

Eine erste Pilotierung mit diesen Applikationen findet im Rahmen eines Lehr-Lern-Labors an der Universität Würzburg statt. Dabei wird durch ein komplexes Studiendesigns, ein Pre- und Post-Test und drei Zwischentests ein Zurückführen auf die jeweilig genutzte Intervention ermöglicht. Anhand der gewonnen Daten werden die Interventionen untereinander verglichen.

Die darauffolgende Hauptstudie erfolgt in mehreren bayerischen Gymnasien in Form einer experimentellen Feldstudie mit ca. 200-300 Schülern.

Referenz:

Kurth, Christopher & Wodzinski, Rita (2021). Inwiefern gelingt es Studierenden, Schwierigkeiten zu antizipieren?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 637). Universität Duisburg-Essen

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Arbeitssituation und Professionalisierungswege von MINT-Lehrkräften

Vairo Nunes, Renan Marcello , Korneck, Friederike , Berger, Josephine, Ziegler, Birgit, Rönnebeck, Silke & Parchmann, Ilka

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Fähigkeit von Lehrkräften, mögliche Schülerschwierigkeiten beim Experimentieren zu antizipieren und bei der Planung und Gestaltung von Phasen des eigenständigen Experimentierens zu berücksichtigen, kann zum Gelingen dieser Phasen beitragen.

Im Rahmen eines Promotionsprojekts wird mittels Interviews unter anderem untersucht, welche Schülerschwierigkeiten Studierende bei einem Experimentierauftrag zum Hebelgesetz antizipieren, welche Sichtweise sie dabei einnehmen (Kurth & Wodzinski, 2018) und inwiefern sich eigene Schwierigkeiten der Studierenden darauf auswirken. Die studentischen Aussagen werden qualitativ ausgewertet und mit real auftretenden Schülerschwierigkeiten, die im Rahmen einer Videostudie (Kurth & Wodzinski, 2019) induktiv kategorisiert wurden, abgeglichen. Auf dem Poster werden das methodische Vorgehen und die Ergebnisse der Interviewstudie präsentiert.

Langfristig sollen aus den gewonnenen Ergebnissen Möglichkeiten zur Förderung der Fähigkeit, Schwierigkeiten beim Experimentieren vorherzusagen und im Prozess zu diagnostizieren, entwickelt werden.

Referenz:

Vairo Nunes, Renan Marcello , Korneck, Friederike , Berger, Josephine, Ziegler, Birgit, Rönnebeck, Silke & Parchmann, Ilka (2021). Arbeitssituation und Professionalisierungswege von MINT-Lehrkräften. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 633). Universität Duisburg-Essen

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