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 Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
Biologie, Chemie, Physik - Jahrgang 19, 2013
| Aufsätze |
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Yvonne Gramzow, Josef Riese und Peter Reinhold
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Modellierung fachdidaktischen Wissens angehender Physiklehrkräfte |
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Melanie Jüttner und Birgit Jana Neuhaus
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Das Professionswissen von Biologielehrkräften - Ein Vergleich zwischen Biologielehrkräften, Biologen und Pädagogen |
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Eva Terzer, Johannes Hartig und Annette Upmeier zu Belzen
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Systematische Konstruktion eines Tests zu Modellkompetenz im Biologieunterricht unter Berücksichtigung von Gütekriterien |
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Kerstin Kremer und Jürgen Mayer
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Entwicklung und Stabilität von Vorstellungen über die Natur der
Naturwissenschaften |
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Christoph Vogelsang und Peter Reinhold
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Zur Handlungsvalidität von Tests zum professionellen Wissen von Lehrkräften |
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Julia Hostenbach und Maik Walpuski
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Untersuchung der Einflussfaktoren auf die Bewertungskompetenz
im Fach Chemie |
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Eva Kölbach und Elke Sumfleth
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Analyse von Kontexteffekten beim Lernen mit Lösungsbeispielen im
Fach Chemie |
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Anita Stender, Cornelia Geller, Knut Neumann und Hans E. Fischer
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Der Einfluss der Unterrichtstaktung auf die Strukturiertheit und Abgeschlossenheit von Lernprozessen |
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Irene Neumann und Kerstin Kremer
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Nature of Science und epistemologische Überzeugungen - Ähnlichkeiten und Unterschiede |
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Dennis Nawrath und Michael Komorek
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Kontextorientierung aus Sicht von Physiklehrkräften |
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Sibylle Reinfried, Urs Aeschbacher, Peter M. Kienzler und Sebastian Tempelmann
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Mit einer didaktisch rekonstruierten Lernumgebung Lernerfolge erzielen - das Beispiel Wasserquellen und Gebirgshydrologie |
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Michael Germ, Andreas Müller und Ute Harms
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Naturwissenschaftsdidaktische Lernaufgaben, generatives Lernen und wahrgenommene Kohärenz im naturwissenschaftlichen Lehramtsstudium |
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Nicole Wellnitz und Jürgen Mayer
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Erkenntnismethoden in der Biologie - Entwicklung und Evaluation eines Kompetenzmodells |
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Rebecca Knobloch, Elke Sumfleth und Maik Walpuski
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Förderung der Qualität fachinhaltlicher Schüleräußerungen in experimenteller Kleingruppenarbeit im Chemieunterricht |
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Jörg Grossschedl und Ute Harms
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Effekte metakognitiver Prompts auf den Wissenserwerb beim Concept Mapping und Notizen Erstellen |
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Florian Theilmann, Peter Buck, Lydia Murmann, Edvin Østergaard, Aksel Hugo, Bo Dahlin, Ulrich Aeschlimann und Christa Rittersbacher
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Phänomenologische Naturwissenschaftsdidaktik - Erkenntnis- und wissenschaftstheoretische Positionierung und erziehungswissenschaftliche Folgerungen |
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| Kurzbeiträge und Berichte |
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Stefan Hahn, Cornelia Stiller, Andreas Stockey und Matthias Wilde
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Experimentierend zur naturwissenschaftlichen Grundbildung - Entwicklung und Evaluation eines kompetenzorientierten Kurses für die Eingangsphase der Oberstufe |
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Anna Windt und Elke Sumfleth
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Zehn Jahre Graduiertenkolleg und Forschergruppe nwu-essen |
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| Buchbesprechungen |
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Fritz Schließmann
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Rezension der Dissertation von Dr. Monika Zimmermann (2011): Naturwissenschaftliche Bildung im Kindergarten. Eine integrative Längsschnittstudie zur Kompetenzentwicklung von Erzieherinnen.
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Hendrik Härtig
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Rezension: Becker-Mrotzek, M., Schramm, K., Thürmann, E., & Vollmer, H. J. (Hrsg.) (2013), Sprache im Fach. Sprache und fachliches Lernen
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Yvonne Gramzow, Josef Riese und Peter Reinhold
Modellierung fachdidaktischen Wissens angehender Physiklehrkräfte
Modelling Prospective Teachers' knowledge of Physics Education
Artikel im pdf-Format (0,8 MB)
Zusammenfassung:
Sowohl fachdidaktisches Wissen (FDW) als auch das häufig synonym benutzte Konzept des pedagogical content knowledge (PCK) spielen in der Lehrerausbildung und der Bildungsforschung eine zentrale Rolle. Trotzdem existiert keine einheitliche Definition in Bezug auf die innere Struktur bzw. die konkreten Teilfacetten dieses Konstrukts. Dies hat zur Folge, dass empirische Studien, die fachdidaktisches Wissen messen, nur schwer vergleichbar sind. Vor diesem Hintergrund werden im Beitrag verschiedene Modelle von FDW bzw. PCK einander gegenübergestellt und anhand unterschiedlicher Kriterien diskutiert. Anschließend wird ein Modell physikdidaktischen Wissens auf Grundlage dieser verschiedenen Konzeptualisierungen sowie normativer Setzungen und Erkenntnissen aus der Unterrichtsqualitätsforschung entworfen. Es stellt eine Zusammenfassung der bisherigen Erkenntnisse und der diskutierten Inhaltsbereiche dar und fokussiert dabei auf das Wissen, welches an der Universität im Bereich physikalischer Fachdidaktik erlernt werden kann. Damit kann das Modell Ansatzpunkte für differenzierte Messungen der inneren Struktur von Fachdidaktischem Wissen liefern.
Schlüsselworte: Kompetenzmessung, fachdidaktisches Wissen Physik, pedagogical content knowledge, Modellentwicklung
Abstract:Fachdidaktisches Wissen (FDW) as well as the often synonymously used concept of pedagogical content knowledge (PCK) are of great importance in regard to teacher-training-programs and corresponding educational research studies. However, there is no standardized definition concerning the internal structure of this concept. Therefore results of different empirical studies measuring FDW or PCK are difficult to compare. Against this background, this article contrasts and discusses different models of FDW and PCK with respect to different criteria. Based on these models and on normative decisions and findings regarding high quality instruction a model of FDW is presented. This model summarizes the discussion of current models and essential aspects of FDW as well as PCK to be achieved in teacher-training-programs at university level. Thus, this model can be a basis for differentiated measurement of different facets of FDW in further research.
Keywords: measurement of competence, physics education, pedagogical content knowledge, model development
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Melanie Jüttner und Birgit Jana Neuhaus
Das Professionswissen von Biologielehrkräften - Ein Vergleich zwischen Biologielehrkräften, Biologen und Pädagogen
Biology Teachers' Professional Knowledge A Comparison of biology teachers, biologists and pedagogues
Artikel im pdf-Format (0,9 MB)
Zusammenfassung:
Forschungsarbeiten zur Professionalität von Lehrkräften können für die Qualitätsverbesserung von Unterricht wegweisend sein (Baumert & Kunter, 2011). Allerdings untersuchen bisher nur vereinzelte Studien Teilaspekte des Professionswissens von Lehrkräften der Naturwissenschaften. Eben an diesem Punkt setzt das durch das BMBF geförderte Verbundprojekt ProwiN an. Im Rahmen der vorliegenden Studie wird die Validität von entwickelten Testinstrumenten, die im Rahmen von ProwiN zur Erfassung des fachdidaktischen und fachlichen Professionswissens von Biologielehrkräften konstruiert wurden, überprüft. Mit Hilfe eines Kontrastgruppenvergleichs (N = 167) wird anhand dreier Expertengruppen nachgewiesen, inwiefern das erhobene Wissen biologielehrerspezifisches Wissen darstellt. Im fachdidaktischen Wissen - welches als das für den Biologielehrer spezifische Wissen gilt - wiesen die Biologielehrkräfte signifikant höhere Testwerte auf als die Diplombiologen und Diplompädagogen. Im Fachwissenstest schnitten die Biologielehrkräfte tendenziell besser ab, als die Diplompädagogen. Dies impliziert, dass mit den entwickelten Tests biologielehrerspezifisches fachdidaktisches Wissen und Fachwissen erfasst und in Zukunft für weitere Forschungsziele bezüglich des Expertenwissens von Biologielehrkräften eingesetzt werden kann.
Schlagwörter: Professionswissen, Biologielehrkräfte, Fachdidaktisches Wissen, Fachwissen
Abstract:
Research about teachers' professionalism might be helpful for increasing teaching effectiveness and quality of instruction (Baumert & Kunter, 2011). In science teaching, there have been only a few studies focused on taking a closer look at different aspects of teachers' professional knowledge in particular areas of science. Therefore, the study ProwiN, which is funded by the BMBF, concentrates on science teachers' professional knowledge for physics, biology and chemistry. In this paper group comparisons between biology teachers and other profession groups (N = 167) were conducted to ensure the construct validity of the in ProwiN developed pedagogical content knowledge and content knowledge test for biology teachers. The data indicates that the tests measure biology teacher specific knowledge dimensions: Biology teachers showed a higher content knowledge than pedagogues as well as a significant higher pedagogical content knowledge than biologists and pedagogues. In future, the developed test instruments might be used to evaluate education of future teachers at universities to enhance teachers' professional development, which may indirectly improve science teaching effectiveness.
Keywords: professional knowledge, biology teachers, pedagogical content knowledge, content knowledge
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Eva Terzer, Johannes Hartig und Annette Upmeier zu Belzen
Systematische Konstruktion eines Tests zu Modellkompetenz im Biologieunterricht unter Berücksichtigung von Gütekriterien
Developing systematically a test of model competence in biology education taking account of quality criteria
Artikel im pdf-Format (1,2 MB)
Zusammenfassung:
Wenn ein Kompetenzmodell empirisch überprüft werden soll, sollten Items in einem entsprechenden Test das Kompetenzmodell adäquat repräsentieren und ihre Bearbeitung als Indikator der entsprechenden Kompetenz interpretierbar sein. Um dieses und weitere Gütekriterien gezielt berücksichtigen zu können, wurde der Prozess der Testund Itemkonstruktion auf der Grundlage eines Kompetenzmodells der Modellkompetenz im Biologieunterricht literaturbasiert in sieben Schritte strukturiert. Diese Schritte umfassen (1) die Formulierung der theoretischen Fundierung, (2) die Testkonzeption, (3) die Systematisierung der Itemkonstruktion, (4) die Entwicklung einer Konstruktionsanleitung, (5) die Itementwicklung, (6) die Itemerprobung und -selektion und (7) die Festlegung des Erhebungsdesigns. Sowohl die adäquate Repräsentation des Kompetenzmodells durch die Items als auch deren Interpretierbarkeit als Indikator für Modellkompetenz wurden durch die theoriegeleitete, systematische Konstruktion sowie dort eingebundene Validierungsschritte erreicht, so dass der Test für die empirische Überprüfung des zugrunde liegenden Kompetenzmodells eingesetzt werden konnte. Die Strukturierung der Testentwicklung kann somit sinnvoll als Grundlage für die Konstruktion anderer Kompetenztests herangezogen werden.
Schlagwörter: Testkonstruktion, Kompetenz, Multiple-Choice Items
Abstract:
The empirical testing of a theoretical cognitive model requires items that represent the model adequately. Furthermore, the results of the test should be interpretable as indication of the tested competence. Based on a cognitive model of model competence that was developed in biology education research, the test and item construction was structured in a literature-based seven-step process to include scientific criteria - such as aspects of validity as mentioned above. This seven-step process covers (1) the description of the theoretical foundation, (2) the development of a test conception, (3) the systematizing of the item construction, (4) the development of a manual for the item construction, (5) the development of the items, (6) the testing and selecting of items, and finally (7) the determination of the survey design. By using this theory-driven and systematic construction with the incorporated steps of validation, the adequate representation of the cognitive model through the items and their interpretability as indicator of model Kompetenzmocompetence were achieved. As a result, this instrument can be and was used to test the cognitive model empirically. In conclusion, the seven-step process of test development is a useful basis for the construction of other competence tests.
Keywords: constructing test items, competence, multiple-choice items
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Kerstin Kremer und Jürgen Mayer
Entwicklung und Stabilität von Vorstellungen über die Natur der Naturwissenschaften
Development and Stability of Conceptions of the Nature of Science
Artikel im pdf-Format (0,5 MB)
Zusammenfassung:
International besteht innerhalb der fachdidaktischen Forschung ein breiter Meinungskonsens über die herausragende Bedeutung der Vermittlung eines angemessenen Verständnisses der Natur der Naturwissenschaften im Schulunterricht. In der vorliegenden Studie wurde die Entwicklung von Schülervorstellungen über die Natur der Naturwissenschaften im Verlauf der Sekundarstufe I untersucht. Hierzu wurden Vorstellungen von 207 Schülerinnen und Schülern zu zwei Testzeitpunkten über ein quantitatives Messinstrument in Hinblick auf die Domäne der Naturwissenschaften allgemein erfasst. Varianzanalysen mit Messwiederholung und Korrelationsanalysen zeigen insgesamt eine Veränderung der Vorstellungen innerhalb eines Schuljahres sowie in höherem Maße angemessene und stabilere Vorstellungen bei Lernenden in höheren Klassenstufen auf. Die Bedeutung der Befunde für die Vermittlung von Naturwissenschaftsverständnis im Unterricht wird diskutiert.
Schlüsselwörter: Fragebogen, Längsschnittstudie, Natur der Naturwissenschaften, Sekundarstufe I
Abstract:
There is a broad international consensus in science educational research about the exceptional importance of instructional efforts to promote students' adequate understanding of the nature of science in school. This study investigates the development of students' conceptions of the nature of science in secondary school. The conceptions of 207 students were assessed two times with a quantitative measuring instrument. Repeated measures analyses of variance and correlation analyses showed that the conceptions of the nature of science change in the course of a term and that students of higher grade-levels hold more adequate and stable conceptions on the nature of science. Consequences for the teaching process are discussed.
Keywords: Questionnaire, longitudinal study, nature of science, secondary education
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Christoph Vogelsang und Peter Reinhold
Zur Handlungsvalidität von Tests zum professionellen Wissen von Lehrkräften
Concerning the validity of assessments of science teachers' professional knowledge
Artikel im pdf-Format (0,8 MB)
Zusammenfassung:
Bei der Verwendung schriftlicher Tests zur Erfassung des Professionswissens von Lehrkräften wird meist implizit davon ausgegangen, dass das erfasste Wissen relevant für das tatsächliche Lehrerhandeln ist. Dieser Beitrag argumentiert, warum diese Annahme auf theoretischer Ebene nicht gerechtfertigt ist und schlägt ein empirisches Prüfverfahren auf der Basis einer kombinierten Wissenserfassung und Unterrichtsanalyse unter spezifischen Rahmenbedingungen vor.
Schlüsselwörter: Professionswissen, Testvalidität, Lehrerhandeln, Unterrichtsqualität
Abstract:
In recent research paper-and-pencil-tests are used to assess science teachers' professional knowledge as part of their professional action-competencies. Such an approach assumes that knowledge represented by test-scores plays an important role in teachers' actual classroom-performance. In this article we dispute this premise from a theoretical point of view, argue for specific validation studies and suggest a framework based on the analysis of videotaped lessons by criteria corresponding to the professional knowledge assessed through the particular knowledge test.
Keywords: professional knowledge, validity, classroom performance, quality of instruction
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Julia Hostenbach und Maik Walpuski
Untersuchung der Einflussfaktoren auf die Bewertungskompetenz im Fach Chemie
Factors influencing evaluation and decision making in chemistry education
Artikel im pdf-Format (1,1 MB)
Zusammenfassung:
Bewertungskompetenz stellt neben Fachwissen, Erkenntnisgewinnung und Kommunikation einen gleichberechtigten Kompetenzbereich in den Bildungsstandards dar. Die Schülerkompetenz in diesem Bereich soll, wie auch in den anderen Kompetenzbereichen (Kauertz, Fischer, Mayer, Sumfleth & Walpuski, 2010), mit Hilfe eines Kompetenzstrukturmodells messbar gemacht werden. Nachdem in einem vorangegangenen Artikel (Hostenbach et al., 2011) die Operationalisierung und Messung der Bewertungskompetenz im Projekt ESNaS beschrieben wurde, beschäftigt sich dieser Artikel mit der Überprüfung eines Modells bezüglich des Wirkgefüges von Einflussfaktoren auf die Bewertungskompetenz. Dazu werden die Bewertungskompetenz und mögliche Einflussfaktoren auf diese mit paper-pencil-Tests erhoben und die Zusammenhänge mit Korrelations- und Regressionsanalysen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die außerfachliche Anwendung von Bewertungsstrategien, der Umgang mit Fachwissen und die Einschätzung von Datenqualität die stärksten Prädiktoren für die Bewertungskompetenz im Fach Chemie sind. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass Aufgaben zur Bewertungskompetenz in den Fächern Biologie, Chemie und in alltäglichen Situationen am besten durch ein dreidimensionales Raschmodell abgebildet werden.
Schlagwörter: Standards, Bewertungskompetenz, Kompetenzmodell, Evaluation, Einflussfaktoren
Abstract:
The evaluation and judgement competence represents one area of competence in the educational standards besides content knowledge, acquirement of knowledge and communication. Students' competencies in this area of competence are to be assessed similar to the other areas of competence (content knowledge and acquirement of knowledge Kauertz et al., 2010) by using a model of competence. As a preceding article (Hostenbach et al., 2011) described the operationalisation of the evaluation and judgement competence in the ESNaS-project, the model of influential aspects on the evaluation and judgement competence is explained in this article. For this purpose the influential aspects and the evaluation and judgement competence in chemistry are investigated by using paper-pencil tests. Relations between students' parameters are calculated by using correlations and regressions. The results show that evaluation and judgement competence is influenced by the application of decision making strategies, the application of content knowledge and the estimation of data quality. The test items from biology, chemistry and everyday life fit best to a three-dimensional Rasch model.
Keywords: standards, evaluation and judgement competence, model of competence, evaluation, influential aspects
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Eva Kölbach und Elke Sumfleth
Analyse von Kontexteffekten beim Lernen mit Lösungsbeispielen im Fach Chemie
Analyzing Influences of Context-oriented Learning while Learning with Worked-examples in Chemistry Education
Artikel im pdf-Format (0,9 MB)
Zusammenfassung:
Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den Effekten kontextbasierten Lernens auf das situationale Interesse und die Lernleistung in Abhängigkeit von ausgewählten Fachinhalten der Chemie. An der Untersuchung mit einem Prä-Post-Follow-up Design nahmen insgesamt 176 Gymnasiastinnen und Gymnasiasten aus sieben Schulen in NRW teil. Zur Ermittlung der Kontexteffekte wurden die Probanden balanciert nach ihrem Vorwissen in zwei Kontextgruppen (lebensweltlicher Kontext / nicht-lebensweltlicher Kontext) eingeteilt. Als Instruktionsmaterial dienten Lösungsbeispiele, welche die zu erlernenden chemischen Fachinhalte in dem jeweiligen Kontextbezug vermitteln. Die Ergebnisse zeigen einen Haupteffekt der Kontextorientierung auf das situationale Interesse. Zudem variieren die Effekte in Abhängigkeit vom chemischen Fachinhalt.
Schlüsselwörter: Kontext, Fachinhalt, Lösungsbeispiele
Abstract:
This article attends to the effects of context-oriented learning on students' situational interest and achievement concerning different areas of content knowledge in chemistry education. The study was conducted with 176 9th graders from higher track secondary schools. With regard to their prior knowledge, students' were assigned to one of two
context-groups (real-life context vs. subject-related context). Each group was asked to learn with worked-examples, embedded in the respective context. Effects were measured in a controlled pre-, post and follow-up design by the use of paper-pencil tests.
Results show a main effect of context-oriented learning on students' situational interest. Thus, effects vary depending on the respective chemical content-knowledge to acquire.
Keywords: context, content, worked-out example
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Anita Stender, Cornelia Geller, Knut Neumann und Hans E. Fischer
Der Einfluss der Unterrichtstaktung auf die Strukturiertheit und Abgeschlossenheit von Lernprozessen
The effect of the segmentation of instructional time on the structuredness and completeness of learning processes
Artikel im pdf-Format (0,8 MB)
Zusammenfassung:
In letzter Zeit wird an deutschen Schulen vermehrt die Frage der Taktung des Unterrichts diskutiert. Im vorliegenden Beitrag wird der Effekt einer Taktung des Unterrichts in 90-Minuten-Einheiten im Vergleich zu 45-Minuten-Einheiten untersucht. Insbesondere werden die Auswirkungen auf die Strukturiertheit und die Abgeschlossenheit von Lernprozessen im Physikunterricht analysiert. Hierzu wurde in N = 18 Schulen Physikunterricht zum Zusammenhang von elektrischer Energie und Leistung mit Hilfe eines Kategoriensystems auf Grundlage der Basismodelltheorie von Fritz Oser analysiert. Ein Vergleich der beiden Varianten der Unterrichtstaktung zeigt, dass die verallgemeinernde oder reflektierende Phase von Lernprozessen in zwei einzelnen, aber auf einander folgenden Stunden zu je 45 Minuten häufiger auftritt, als in einer Doppelstunde von 90 Minuten. Die Strukturiertheit ist bei diesem Vergleich nicht zu unterscheiden. Eine zusätzliche qualitative Analyse weist darauf hin, dass die Ergebnisse in der inhaltlichen Struktur des Unterrichts begründet liegen.
Schlüsselwörter: Unterrichtstaktung, Unterrichtsstruktur, Vollständigkeit von Lernprozessen, Basismodelle, Videoanalyse
Abstract:
The segmentation of instructional time in lessons of different lengths has recently become a topic of intense discussion in the context of the German school system. The study presented in this manuscript examines to which extent a segmentation of instructional time in lessons of 90 minutes length compared to lessons of 45 minutes length has a positive effect on structuredness and completeness of learning processes in physics instruction. For this purpose, physics lessons in N = 18 German schools were analyzed using a category system based on the theory of basis models developed by Fritz Oser. The comparison of a segmentation of instructional time in lessons of 90 minute length and lessons of 45 lengths shows that generalizing or reflecting phases of the learning process occur more often in lessons of two times 45 minutes than in 90 minutes lessons. The structuredness of learning process was not found to differ significantly between the two ways of segmentation of instructional time. An additional qualitative analysis suggests that this result may be explained by the content structure of the lessons.
Schlüsselwörter: time split, structuredness, completeness, learning processes, video analysis
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Irene Neumann und Kerstin Kremer
Nature of Science und epistemologische Überzeugungen - Ähnlichkeiten und Unterschiede
Nature of Science and Epistemologicial Beliefs - Similarities and Differences
Artikel im pdf-Format (0,8 MB)
Zusammenfassung:
Nature of Science ist ein zentrales Thema aktueller, internationaler naturwissenschaftsdidaktischer Forschung. Darunter werden auch Ansichten über naturwissenschaftliches Wissen gefasst, wodurch sich eine inhaltliche Nähe zum psychologischen Konzept der epistemological beliefs ergibt. Ziel des vorliegenden Artikels ist es, diese beiden Konzepte gegeneinander abzugrenzen. Dazu wird zunächst die grundlegende Literatur in beiden Feldern dargestellt. Vor diesem Hintergrund werden fünf Aspekte - Disziplinenspezifität; Inhalte; Perspektive der ersten vs. dritten Person; Wissen vs. Ansicht; normative vs. deskriptive Herangehensweise - identifiziert, hinsichtlich derer die Ähnlichkeiten und Unterschiede der beiden Theorierahmen diskutiert werden. Abschließend wird eine klare Begriffsnutzung vorgeschlagen, um den unterschiedlichen Theorierahmen der beiden Konzepte gerecht zu werden, und eine Möglichkeit aufgezeigt, wie die Konzepte im Rahmen der Conceptual Change Theorie zusammengeführt werden können. Insgesamt soll der Artikel dazu beitragen, eine Verortung naturwissenschaftsdidaktischer Arbeiten auf diesem Feld zu erleichtern.
Schlagwörter: Nature of Science, epistemologische Überzeugungen, Konzeptwechsel
Abstract:
Nature of science is a key topic in current international research on science education. Nature of science contains views about scientific knowledge. This is close to the concept of epistemological beliefs, which is used in psychological literature. This paper aims at differentiating the two concepts from each other. First, the main arguments from current research literature on both concepts are presented. Against this background, five aspects - discipline specificity; content; first vs. third person perspective; knowledge vs. belief; normative vs. descriptive approach - are identified and used to elaborate differences and similarities of the nature of science and epistemological beliefs. Finally, we suggest a consistent wording to account for the different theoretical frameworks, which underlie the two concepts, and propose how both concepts might be merged within the conceptual change theory. In summary, this paper shall help to locate science education research projects within this field of research.
Keywords: Nature of Science, epistemological beliefs, conceptual change
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Dennis Nawrath und Michael Komorek
Kontextorientierung aus Sicht von Physiklehrkräften
Context-based physics instruction - teachers' beliefs
Artikel im pdf-Format (0,8 MB)
Zusammenfassung:
Die Orientierung des Physikunterrichts an Kontexten soll die Interessen von Schülerinnen und Schülern steigern und sie zu sinnreichem Lernen motivieren. Der Kontextbegriff ist aber schillernd und vielschichtig, und es ist weitgehend ungeklärt, welche fachdidaktischen Merkmale kontextorientierten Physikunterricht auszeichnen oder auszeichnen sollen. In der vorliegenden Studie wurden analytische und empirische Untersuchungen im Hinblick auf kontextorientierten Physikunterricht durchgeführt und systematisch aufeinander bezogen: Die Ergebnisse einer literaturbasierten Analyse fachdidaktischer Positionen zur Kontextorientierung naturwissenschaftlichen Unterrichts wurden auf die Perspektiven von Lehrkräften bezogen. Deren Sicht auf eine Kontextorientierung wurde zum einen mittels einer bundesweiten Onlinebefragung untersucht, zum anderen wurden die Planungs- und Reflexionsprozesse von Lehrkräften im Projekt piko-OL mit Hilfe von Interviews, Planungsmaterialien und Videoaufzeichnungen analysiert.
Schlüsselwörter: kontextorientierter Physikunterricht, Lehrerprofessionalisierung, fachdidaktische Strukturierung, Unterrichtsentwicklung
Abstract:
Context based physics approaches are expected to help students to develop interests in physics and to understand the relations between physics topics in a meaningful learning. But the concept of contexts is complex and multifaceted. How context-based physics instruction is structured or should be is not completely answered. In this project we investigated the concept of context-based physics instruction by analytic and empirical studies. Results of a literature based analysis are discussed and compared with teachers' beliefs. Teachers' experiences and beliefs regarding context-based physics instruction were investigated by using an online questionnaire on the one hand and by analyzing processes of planning and reflecting of groups of experienced teachers within the project piko-OL on the other. Interviews, videos, and planning materials build up the data base.
Keywords: context-based physics instruction, professional development of teachers, educational structuring, improving instruction
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Sibylle Reinfried, Urs Aeschbacher, Peter M. Kienzler und Sebastian Tempelmann
Mit einer didaktisch rekonstruierten Lernumgebung Lernerfolge erzielen - das Beispiel Wasserquellen und Gebirgshydrologie
Learning effects of an educationally reconstructed learning environment - the example of hillslope springs
Artikel im pdf-Format (1,3 MB)
Zusammenfassung:
Mit dieser Studie wird die Wirksamkeit einer didaktisch rekonstruierten und lernpsychologisch optimierten Lernumgebung zum Thema "Wasserquellen und Gebirgshydrologie" evaluiert. Quellen sind wichtige, aber gefährdete Trinkwasserlieferanten, die einen sorgsamen Umgang benötigen, damit sie auch in Zukunft Wasser schütten. Das allgemeine Wissen über hydrologische Zusammenhänge, insbesondere Quellen und ihre Entstehung, ist jedoch meist rudimentär und von intuitiven Vorstellungen, die
schwer zu verändern sind, geprägt. Mittels der Neuentwicklung einer didaktisch rekonstruierten Lernumgebung zum Thema Quellen wurden Lernangebote zur Verfügung gestellt, mit denen 13-jährige Lernende ihre intuitiven Vorstellungen verändern können, und den in ihrem Lebensraum häufigen, aber kontraintuitiven Quellentypus der Porenquelle verstehen lernen können. Die Lernumgebung wurde in einer Interventionsstudie mit einem Pre-, Post-, Follow-up-Test-Design mit Lernenden im 7. Schuljahr auf ihre Wirksamkeit mittels Fragebogen, Schülerzeichnungen und -texten evaluiert.
Der Wissenszuwachs erwies sich als signifikant und blieb über einen Zeitraum von zwei Monaten auf hohem Niveau relativ stabil.
Schlüsselwörter: Didaktische Rekonstruktion, Geographiedidaktik, Konzept der Porenquelle, Wirksamkeitsstudie
Abstract:
This study evaluates the efficacy of a learning environment about "Hillslope springs and mountain hydrology". It was designed according to the principles of the model of educational reconstruction and considerations of instructional psychology. Springs are
important resources of drinking water that need to be thoughtfully taken care of in order to ensure that they continue to discharge water in the future. The general understanding of hydrological processes, particularly of springs and the formation of springs, is mostly rudimentary and characterized by intuitive notions which are difficult to
change. An educationally reconstructed learning environment concerning hillslope springs was designed to provide learning opportunities for 13-year old learners with the aim of changing their intuitive notions of springs. To induce conceptual change, the counter-intuitive type of hillslope springs which is frequent in the students' regional natural environment was used. In an intervention study using a repeated measure design that employed a pre-, post- and follow-up-test, the efficacy of the learning environment was evaluated using questionnaires, drawings and texts of students of the seventh grade. The evaluation of the data demonstrates a significant knowledge gain which remained reasonable stable over a period of two months after the intervention.
Keywords: educational reconstruction, geographical education, concept of hillslope springs, efficacy study
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Michael Germ, Andreas Müller und Ute Harms
Naturwissenschaftsdidaktische Lernaufgaben, generatives Lernen und wahrgenommene Kohärenz im naturwissenschaftlichen Lehramtsstudium
Learning tasks for pedagogical content knowledge, generative learning, and perceived coherence in science teacher education
Artikel im pdf-Format (1 MB)
Zusammenfassung:
Die mangelnde Kohärenz der einzelnen Studienbereiche ist ein Hauptproblem der deutschen Lehrerbildung. Um der daraus resultierenden Gefahr des Erwerbs isolierter Wissensanteile entgegenzuwirken, wurde ein Pool von Lernaufgaben zur Vernetzung der Bereiche Fachdidaktik und allgemeine Bildungswissenschaften für die naturwissenschaftliche Lehrerbildung entwickelt ("naturwissenschaftsdidaktische Lernaufgaben", NDLA). Theoretische Grundlage waren das Modell des generativen Lernens sowie der Stand der Forschung über die Bedeutung von Lernaufgaben und intelligentem Üben. Es wird über die Entwicklung des Aufgabenpools und seine Erprobung in fachdidaktischen Lehrveranstaltungen berichtet. Die Datengewinnung erfolgte dabei durch eine schriftliche Befragung der Studierenden im Prä-Posttest-Design. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Auseinandersetzung mit den Aufgaben positiv auf die Einschätzung der Vernetzung der Studieninhalte sowie der Entwicklung anwendbaren professionellen Lehrerwissens auswirkt. Das ebenfalls erhobene Studieninteresse erweist sich als hoch und wird durch die Intervention nicht signifikant verändert. Insgesamt kann der entwickelte Ansatz, der überwiegend positiv bewertet wurde, als sinnvolle Ergänzung der universitären Ausbildung naturwissenschaftlicher Lehrkräfte angesehen werden.
Schlüsselwörter: Aufgabenkultur, generatives Lernen, Lehrerbildung, Lernaufgaben, PCK
Abstract:
A lack of coherence between the different fields of study is considered to be one essential problem of the German teacher education system, leading to the acquisition of rather isolated knowledge components. In order to remedy this problem, a pool of learning tasks was designed, requiring teacher students to work explicitly on links between these study components. The theoretical and empirical basis of this approach is explained: "Generative learning" on the one hand, and research on task-based learning and intelligent exercise as central elements of instructional quality on the other hand. The developmental process of the task pool is described, and the methodological approach and results of its evaluation in biology education courses at university are reported. The findings indicate that working with the tasks positively affects students' perception of coherence of the study components and their development of applicable professional knowledge. The study interest is generally on a high level and was not significantly raised by the intervention. In conclusion, the implementation of this task based approach may be considered as a valuable contribution for improving science teacher education at university.
Keywords: task culture, generative learning, teacher education, task based learning, PCK
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Nicole Wellnitz und Jürgen Mayer
Erkenntnismethoden in der Biologie - Entwicklung und Evaluation eines Kompetenzmodells
Scientific methods in biology - development and evaluation of a competence model
Artikel im pdf-Format (1 MB)
Zusammenfassung:
Die Biologie nutzt das Beobachten, Vergleichen und Experimentieren als grundlegende Methoden der Erkenntnisgewinnung. Die Beherrschung dieser Methoden und die Auseinandersetzung mit deren Grenzen sind zentrale Aspekte naturwissenschaftlicher Grundbildung. Bisher fehlt ein Modell, welches die methodenspezifischen Kompetenzkonstrukte angemessen abbildet. In diesem Beitrag 1 wird ein entsprechendes Kompetenzmodell präsentiert, dessen Tragfähigkeit mit einem aufgabenbasierten Test überprüft wurde. Die Aufgaben (N = 132) wurden im Rahmen der Pilotierungsstudie zur "Evaluation der Standards in den Naturwissenschaften für die Sekundarstufe I" mittels eines Facettendesigns konstruiert. Dabei wurden prozessbezogene Teilkompetenzen (Fragestellung, Hypothese, Untersuchungsdesign und Datenauswertung) vollständig mit methodenbezogenen Teilkompetenzen (Beobachten, Vergleichen, Experimentieren) gekreuzt. Zudem wurden diese in fünf Kompetenzniveaus graduiert. Die Daten von 986 Schülerinnen und Schülern zeigen, dass die zur inhaltlichen Charakterisierung herangezogenen Aufgabenmerkmale erwartungsgemäß mit den Aufgabenschwierigkeiten korrespondieren.
Schlagwörter: Beobachten, Erkenntnisgewinnung, Experimentieren, Kompetenzmodell, Ordnen, Vergleichen
Abstract:
In order to create an environment that supports students' understanding of different inquiry methods, it is important to analyse how methodological competence can be described, differentiated and assessed. This article presents a competence model for observing, comparing and experimenting. Each method is divided into the process-related skills question, hypothesis, research design and data analysis. To specify different requirements, each particular facet of inquiry method and process skill is graduated hierarchically in five competence levels. This structure was used to develop an instrument based on 132 multiple choice, short and open-ended items. To evaluate the quality of the test, data of 986 students participating in the German project "Evaluation of the National Educational Standards for Natural Sciences at the Lower Secondary Level" were analysed. The findings provide evidence for the correlation between content-related task characteristics and task difficulty.
Keywords: classifying, comparing, competence model, experimentation, observation, scientific inquiry
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Rebecca Knobloch, Elke Sumfleth und Maik Walpuski
Förderung der Qualität fachinhaltlicher Schüleräußerungen in experimenteller Kleingruppenarbeit im Chemieunterricht
Fostering the quality of content-related students' statements in experimental group-work in chemistry classes
Artikel im pdf-Format (1,3 MB)
Zusammenfassung:
In dem vorliegenden Beitrag wird eine Untersuchung zur Förderung der Qualität fachinhaltlicher Schüleräußerungen in schülerexperimentbasierten Kleingruppenarbeitsphasen im Chemieunterricht vorgestellt. Hierzu wurden zunächst mittels einer Reanalyse bestehender Videodaten die Merkmale erfolgreicher und weniger erfolgreicher Kleingruppen beschrieben. Anschließend wurde eine Interventionsstudie durchgeführt, um aufzuklären, ob Schülerinnen und Schüler mit hohem Lernerfolg eine hohe Kommunikationsqualität aufweisen oder ob eine hohe Kommunikationsqualität zu höherem Lernerfolg führt. Hierzu wurde ein experimentelles Kontrollgruppendesign verwendet. Die Interventionsmaßnahmen basierten auf den Ergebnissen der Reanalyse und hatten das Ziel, qualitativ hochwertigere Redebeiträge zu fördern. An der Untersuchung nahmen 192 Probandinnen und Probanden der 7. Klasse von zwölf Gymnasien in NRW teil. In fünf Unterrichtsstunden bearbeiteten sie experimentelle Problemlöseaufgaben. Kognitive Fähigkeiten und Vorwissen wurden kontrolliert und zum Balancieren von Kontroll- und Interventionsgruppe verwendet. Mittels Videoanalyse von 240 Videos der Kleingruppenarbeit sowie der Fachwissenstests konnte gezeigt werden, dass die Förderung der Fachkommunikation erfolgreich war. Es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass eine Steigerung der Qualität fachinhaltlicher Aussagen auch mit einer Steigerung des Lernerfolgs einhergeht.
Schlüsselwörter: Fachkommunikation, Kleingruppenarbeit, Videoanalyse, Experimente
Abstract:
The goal of this study is to foster the quality of content-related students' statements in chemistry classes using experimental inquiry-tasks. First of all, the characteristics of successful and less successful small-groups concerning their quality of content-related communication were described by a reanalysis of existing video data. On basis of this reanalysis the instructions for the group work were revised in order to achieve a higher rate of high quality content-related statements. These revised instructions were used in an intervention study to investigate if a higher rate of high quality content-related statements also leads to a higher learning achievement or vice versa. For this reason an experimental pre-test post-test control group design was used. Data was collected over five lessons on acids and bases at 12 secondary schools in North Rhine-Westphalia making a sample of 192 students in total. Cognitive skills and previous knowledge were controlled and used for balancing control and intervention group. By means of the analysis of 240 videos of the group work and tests on content knowledge it could be shown that the revised instructions lead to a higher rate of high quality content-related statements. It could be shown that an increase of the content-related quality of students' statements also leads to a higher learning achievement.
Keywords: communication, small groups, video analysis, experiments
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Jörg Grossschedl und Ute Harms
Effekte metakognitiver Prompts auf den Wissenserwerb beim Concept Mapping und Notizen Erstellen
Effects of metacognitive prompts on knowledge acquisition in concept mapping and note taking
Artikel im pdf-Format (1 MB)
Zusammenfassung:
Auf der einen Seite fertigen Studierende in den meisten universitären Lehrveranstaltungen Mitschriften (Notizen) an, die ihnen das Lernen erleichtern. Auf der anderen Seite legen zahlreiche Fachaufsätze den Schluss nahe, dass Concept Maps lernwirksamer sind als Notizen. Diese Schlussfolgerung kann durch empirische Studien jedoch nur bedingt bestätigt werden, da strenge Vergleiche mit der für das universitäre Lernen typischen Lernstrategie des Notizen Erstellens noch nicht vorliegen. Unabhängig davon gibt es Hinweise, dass Lernende mit geringer Mapping-Erfahrung Probleme haben, ihren Mapping-Prozess zu kontrollieren. 129 Biologiestudierende nahmen an einer experimentellen Interventionsstudie teil. In einem 2 x 2-faktoriellen Design wurde untersucht, ob sich die Verfügbarkeit metakognitiver Prompts (Prompting vs. kein Prompting) auf den konzeptuellen Wissenserwerb beim Concept Mapping vs. Notizen Erstellen auswirkt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Erstellung von Notizen den konzeptuellen Wissenserwerb stärker verbesserte als Concept Mapping. Metakognitive Prompts wirkten sich insbesondere beim Concept Mapping lernförderlich aus, während sie den Wissenserwerb beim Notizen Erstellen kaum beeinflussten. Abschließend werden Empfehlungen für die Vermittlung des Concept Mapping gegeben.
Schlagwörter: Concept Mapping, Lernen, Prompts, Wissensstruktur
Abstract:
On the one hand, students take notes in most courses of university studies to foster their learning. On the other hand, many scientific papers suggest that concept maps facilitate learning more effectively than notes. However, this conclusion has not been confirmed by empirical studies yet, as a strict comparison between concept mapping and note taking - as a typical learning strategy in university studies - has not been carried out so far. Moreover, research shows that students have problems controlling their learning process during concept mapping. 129 biology students participated in an experimental intervention study. Using a 2 x 2-factorial design, we investigate whether the availability of metacognitive prompts (prompting vs. no prompting) has an effect on students' conceptual knowledge structures when learning by concept mapping vs. by taking notes. Our results show that taking notes improved students' conceptual knowledge structures more efficiently than concept mapping. Metacognitive prompts influenced learning in particular when concept mapping was used, whereas they influenced learning only marginally when taking notes. Finally, we derive recommendations for concept mapping training from our results.
Keywords: Concept Mapping, Knowledge structure, Learning, Prompts
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Florian Theilmann, Peter Buck, Lydia Murmann, Edvin Østergaard, Aksel Hugo, Bo Dahlin, Ulrich Aeschlimann und Christa Rittersbacher
Phänomenologische Naturwissenschaftsdidaktik - Erkenntnis- und wissenschaftstheoretische Positionierung und erziehungswissenschaftliche Folgerungen
Phenomenological Science Teaching - Defining its stance in the fields of epistemology, philosophy of science, and pedagogy
Artikel im pdf-Format (0,8 MB)
Zusammenfassung:
Phänomenologische Naturwissenschaftsdidaktik ist ein Sammelbegriff für didaktische und pädagogische Leitbilder, Konzepte und Forschung, die aus unterschiedlichen Traditionen und Intentionen heraus entstanden sind bzw. entstehen. Die phänomenologische Position war dabei innerhalb der Naturwissenschaftsdidaktik immer ein Außenseiterstandpunkt. Andererseits sind einzelne Motive dieser Position - etwa der Blick auf die individuelle Wissenskonstruktion oder die Wertschätzung für authentische Erfahrungen - heute durchaus auch innerhalb des Hauptstroms des naturwissenschaftsdidaktischen Diskurses gut verankert. Diese Umstände machen es schwer zu sehen, worin die phänomenologische Position eigentlich besteht und welche Ziele dabei verfolgt werden. Der vorliegende Beitrag versucht eine entsprechende Positionierung hinsichtlich des philosophischen Hintergrundes, des Wissenschaftsbildes und auch unter didaktisch-pädagogischen Gesichtspunkten. Damit verbunden ist die Hoffnung, zu Akzeptanz und Verständnis gegenüber dieser Arbeitsrichtung in unserer scientific community beizutragen.
Schlüsselwörter: Phänomenologische Naturwissenschaftsdidaktik, Phänomenologie, Nature of Science, Inquiry Based Learning
Abstract:
Phenomenological science education is a collective term for various didactical and pedagogical principles, characteristics, concepts, and research from different traditions and intentions. Though phenomenological science teaching has always been an outsider position a number of its attitudes and concerns are well established in mainstream science education, e.g. the focus on individual knowledge construction or the importance of authentic experience. Taking into account these ambivalent circumstances, it might be hard to recognize the views and goals of the phenomenological approach. In this text, we address the philosophical, didactic, and pedagogic roots of phenomenological science teaching, as well as its view on the nature of science. In such a way, we hope to promote acceptance and understanding of this school of thought within our scientific community.
Keywords: Phenomenological science teaching, Phenomenology, Nature of Science, Epistemology of Science, Inquiry based Learning
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 Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
Biologie, Chemie, Physik
Stand: 26.03.2014
ZfDN-Redaktion
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