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Wirkung einer schulbezogenen kumulativen Lehramtsausbildung in der Praxis

John, Tilmann & Starauschek, Erich

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das Protokollieren von Versuchen und Experimenten im Physik- und Chemieunterricht durch Schüler*innen kann und soll laut Bildungsstandards der KMK (2005) dazu dienen, die Lernenden in den Kompetenzbereichen Erkenntnisgewinnung und Kommunikation zu fördern. Welche Kriterien ein alters- und unterrichtsangemessenes Protokoll aber erfüllen soll, scheint strittig. Unterschiedliche Empfehlungen in der fachdidaktischen Literatur weisen auf divergierende Schwerpunktsetzungen hin und könnten ein Grund dafür sein, warum Versuchsprotolle von Schüler*innen in zurückliegenden Untersuchungen als mangelhaft bewertet wurden (Kraus & Stehlik 2008; Haagen-Schützenhöfer & Hopf 2010). In einer empirischen Studie haben wir untersucht, welche subjektiven Theorien Chemielehrer*innen zum Thema Protokollieren im Chemieunterricht der Sek. I zum Ausdruck bringen. Die Ergebnisse unserer Befragung geben Auskunft darüber, was die Teilnehmer*innen als wichtig erachten und in welchem Maße sie die als relevant erachteten Aspekte im Unterricht verwirklicht sehen.

Referenz:

John, Tilmann & Starauschek, Erich (2021). Wirkung einer schulbezogenen kumulativen Lehramtsausbildung in der Praxis. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 545). Universität Duisburg-Essen

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Repräsentationsbasierte Simulation zu einfachen Gleichstromkreisen

Weatherby, Thomas, Wilhelm, Thomas, Burde, Jan-Philipp, Beil, Fabian, Kapp, Sebastian, Kuhn, Jochen & Thees, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Schulbezogenes physikalisches Fachwissen gilt als zentraler Baustein der Physiklehrerkompetenz und als eine Voraussetzung für Lehrerhandeln im Physikunterricht. Allerdings wird schulbezogenes physikalisches Fachwissen häufig erst im Referendariat erworben. An der PH Ludwigsburg wurde daher eine „kumulative Lehre für das Lehramtsstudium Physik“ entwickelt mit dem Ziel, ein tragfähiges, schulbezogenes physikalisches Fachwissen anhand wichtiger Grundkonzepte der Mechanik vor dem Referendariat aufzubauen (John & Starauschek 2018, Rubitzko et al. 2018). Das Poster stellt eine Folgestudie vor, die untersuchen soll, ob sich die Wirksamkeit der Intervention des kumulativen Physiklernens im Schulpraxissemester und im Referendariat zeigt. Es ist zu erwarten, dass sich Entlastungseffekte zeigen: Durch den gezielten Aufbau von schulbezogenem Fachwissen im Fachstudium sollten die Studierenden und Referendare z. B. flexibler mit fachlichen Problemen der Schulphysik umgehen können, und es sollten zeitliche Ressourcen für die Entwicklung anderer Lehrerkompetenzen zur Verfügung stehen.

Referenz:

Weatherby, Thomas, Wilhelm, Thomas, Burde, Jan-Philipp, Beil, Fabian, Kapp, Sebastian, Kuhn, Jochen & Thees, Michael (2021). Repräsentationsbasierte Simulation zu einfachen Gleichstromkreisen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 541). 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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Untersuchung der Wirksamkeit von Schreibfördermaßnahmen im Chemieunterricht

Österlein, Jan-Martin, Ropohl, Mathias, Morek, Miriam & Habig, Sebastian

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

In den vergangenen 15 Jahren wurden im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung eine Vielzahl an Kompetenzmodellen und daran anknüpfende Assessment-Verfahren entwickelt. Anhand eines systematischen Reviews zeigt sich, dass – trotz der Konzeptualisierung von Kompetenzen als Dispositionen, z. B. als „kognitive Leistungsdispositionen“ (Klieme und Leutner, 2006) – sich die Erfassung von Kompetenzen nicht vorrangig auf einzelne Dispositionen stützt, sondern punktuell Problemlöseprozesse sowie vor allem deren Produkte bewertet. Der vorliegende Ansatz schlägt daher vor, Kompetenz als Trias aus latenten Dispositionen, beobachtbarem Problemlöseverhalten (Performanz) und den statischen Produkten dieser Performanz zu modellieren. Es wird deutlich, dass sich alle drei Aspekte in den empirischen Zugängen in unterschiedlichen Fokussierungen wiederfinden. Daraus ergibt sich das Desiderat, die Konsistenz der Kompetenzausprägung über die Dispositionen, Performanzen und Produkte hinweg, die zwischen ihnen vermittelnden Prozesse sowie die Verortung von Kompetenzzuwächsen genauer in den Blick zu nehmen.

Referenz:

Österlein, Jan-Martin, Ropohl, Mathias, Morek, Miriam & Habig, Sebastian (2021). Untersuchung der Wirksamkeit von Schreibfördermaßnahmen im Chemieunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 533). 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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Konzeptionelles Lernen durch vorinstruktionales Problemlösen

Hundertmark, Sarah

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das neu konzipierte und vom Fonds der Chemischen Industrie (FCI) unterstützte Lehrprojekt „e-lement“ (e-learning entwickeln mitsamt Evaluation durch neue Techniken) richtet sich an Lehramtsstudierende. Im Rahmen des Moduls erstellen die Studierenden digitale Lernumgebungen zu ausgewählten Themen des Chemieunterrichts und evaluieren diese anschließend wissenschaftlich mithilfe von Methoden der empirischen Sozialforschung. Ziel des Projektes ist es, die Studierenden von reinen Konsumenten zu aktiven Gestaltern digitaler Werkzeuge für ihren eigenen Chemieunterricht zu machen und ihnen parallel einen Einblick in fachdidaktische Forschung zu ermöglichen. Mit Hilfe von Fragebögen wurden Rückmeldungen zum Modul erhoben und mithilfe qualitativer Inhaltsanalyse ausgewertet. Auf dem Poster werden der didaktische Aufbau des Lehrprojektes sowie erste Ergebnisse der Evaluation von „e-lement“ durch die Studierenden vorgestellt. Darüber hinaus wird ein Einblick in die von den Studierenden für den Chemieunterricht erstellten digitalen Lernumgebungen geboten.

Referenz:

Hundertmark, Sarah (2021). Konzeptionelles Lernen durch vorinstruktionales Problemlösen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 525). 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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Reflexion von Bewertungsprozessen

Ratzek, Johanna Henriette & Höttecke, Dietmar

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Besonders in ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen sind in den letzten Jahren hohe Abbrecherquoten zu verzeichnen (Heublein, 2014). Dabei spielt für 64 % der Studienabbrechenden in den Ingenieurwissenschaften an deutschen Fachhochschulen die Studienmotivation eine signifikante Rolle in ihrem Abbruchprozess (Heublein et al., 2017). Das projektbasierte Lernen fördert nachweislich die Studienmotivation (Kolmos et al., 2014).

Daher wird ein wird ein neues Motivationsmodul mit einem projektbasierten Workshop entwickelt. Der Einfluss des projektbasierten Lernens auf die Studienmotivation von Erstsemesterstudierenden energietechnischer Ingenieurstudiengänge wird in einem experimentellen Kontrollgruppendesign untersucht.

Sowohl die Experimental-, als auch die Kontrollgruppe setzt sich im Workshop mit Konzepten moderner Energiesysteme auseinander. Die Experimentalgruppe erhält projektbasierte Aufgabenstellungen, die über eine begleitende Leitfrage mit einer authentischen Problemstellung verknüpft sind. Die Kontrollgruppe bearbeitet die Fragestellungen hingegen theoretisch.

Referenz:

Ratzek, Johanna Henriette & Höttecke, Dietmar (2021). Reflexion von Bewertungsprozessen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 517). Universität Duisburg-Essen

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Digital vs. analog: Unterrichtsmaterialien zum Thema Stofftrennung

Kieserling, Mats & Melle, Insa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Ein Ziel des Physikunterrichts ist, Schüler*innen zum reflektierten und begründeten Bewerten in naturwissenschaftlich-technischen Fragen zu befähigen. Bewertungen werden nicht nur auf der Basis rationaler, abwägender Überlegungen vorgenommen, sondern sind auch von unbewussten Affekten und Einstellungen beeinflusst. Die unterrichtliche Förderung überfachlicher Bewertungskompetenz sollte daher auch reflexives Lernen umfassen, das auf das Bewusstwerden eigener, sich intuitiv einstellender Bewertungsprozesse abzielt.

Wir untersuchen in einer Interventionsstudie den Einfluss eines solchen reflexiven Lernens auf die Fähigkeit zur Reflexion eigener Bewertungsprozesse. Dabei werden zwischen den Gruppen die unabhängigen Variablen „Angeleitete Reflexion“ und „Perspektive des im Unterricht behandelten Entscheidungsproblems“ variiert. Auf dem Poster werden das zur Erhebung der Fähigkeit zur Reflexion eigener Bewertungsprozesse entwickelte Kategoriensystem und Ergebnisse aus der Entwicklungsstudie präsentiert.

Referenz:

Kieserling, Mats & Melle, Insa (2021). Digital vs. analog: Unterrichtsmaterialien zum Thema Stofftrennung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 513). Universität Duisburg-Essen

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Entwicklung eines digitalen Formats für ein chemiedidaktisches Seminar

Holländer, Monika & Melle, Insa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die wachsende Digitalisierung deutscher Schulen verspricht großes Potenzial, zunehmend heterogene Lerngruppen individualisiert und umfassend zu fördern. Hinsichtlich der Wirkung digitaler Lernformate erstens im Fachunterricht Chemie und zweitens im Kontext einer heterogenen Schülerschaft besteht jedoch noch Forschungsbedarf. Im Rahmen dieses Projekts wird eine digitale Lernumgebung zum Thema Stofftrennung für die Sekundarstufe I entwickelt und evaluiert. Ziel ist es zu ermitteln, welche Wirkung der Einsatz von Tablets in verschiedenen Unterrichtsphasen auf das Lernen hat. Dazu werden die Lernenden einer Klasse in zwei vergleichbare Gruppen unterteilt. Eine Gruppe arbeitet in der Experimentier- und Theoriephase Tablet-gestützt und die andere Gruppe mit klassischen Arbeitsheften. Für die Untersuchung werden u. a. das Fachwissen, die Einstellung sowie die kognitive Belastung der Lernenden nach den einzelnen Unterrichtsphasen erhoben. Auf dem Poster werden die Lernumgebung, das Forschungsdesign sowie ausgewählte Ergebnisse vorgestellt.

Referenz:

Holländer, Monika & Melle, Insa (2021). Entwicklung eines digitalen Formats für ein chemiedidaktisches Seminar. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 509). Universität Duisburg-Essen

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