Diese Arbeit widmet sich den Fragen, inwieweit sich aus normativen Überlegungen sowie aus empirischen Befunden Argumente für oder gegen die Auswahl des Bildungsinhalts "Magnetismus" in bestimmen Jahrgangsstufen ergeben und durch welche instruktionalen Maßnahmen der Lernerfolg gefördert werden kann. Theoretische Grundlage stellt neben der konstruktivistischen Auffassung des Lernens das "Scientific Discovery as Dual Search" (SDDS)-Modell von Klahr und Dunbar (1988) als Rahmentheorie für (selbst-)entdeckendes Lernen dar.
In einer empirischen Studie wurde untersucht, ob sich die Lernergebnisse von Grundschulkindern unter vergleichbaren unterrichtlichen Bedingungen von denen unterscheiden, die sich bei Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufe I zeigen. Unter Berücksichtigung nichtkognitiver Schülermerkmale liegt ein spezieller Fokus auf dem Erwerb einer physikalischen Theorie sowie auf einem Modellverständnis als Facette von Wissenschaftsverständnis.
Die Ergebnisse zeigen, dass das Konzept bezüglich Lernerfolg und motivationaler Gesichtspunkte erfolgreich umgesetzt werden kann. Grundschüler erreichten unter geeigneten unterrichtlichen Bedingungen das Wissensniveau der Gymnasiasten. Als lernförderlich erwies sich hierbei eine Phase direkter Instruktion zu Beginn der Unterrichtseinheit in Kombination mit einer schülerzentrierten Lernphase mit offenen Arbeitsanweisungen.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Wie funktionieren Modelle? Wie stehen sie in Zusammenhang mit Experimenten und Beobachtungen? Wie entwickelt man sie? Wann und warum können wir ihnen vertrauen und wo sind ihre Grenzen?
Anhand anschaulicher Beispiele werden in diesem Buch wichtige Grundlagen und Eigenschaften von naturwissenschaftlichen Modellen erklärt sowie Ansätze erläutert, um deren Relevanz und Aussagekraft einzuschätzen. Die Autor:innen geben kurzweilige und verständliche Hilfestellungen für die Entwicklung von Modellkompetenz. Dabei sprechen sie über Gültigkeitsbereiche, analytische, parametrische und numerische Modelle, Vereinfachungen, die Verwendung von Modellen zur Vorhersage, Szenarioentwicklung, Optimierung und Erklärung, Modellvalidierung durch Experimente, Beobachtung und Analysen sowie die Modellierbarkeit beschränkende Faktoren, darunter Komplexität, Chaos, Emergenz und blinde Flecken.
Die verwendeten Beispiele kommen aus Meteorologie und Klimawissenschaften, aus der Epidemiologie, der Teilchenphysik, der Fusionsforschung, aus sozio-technischen Systemen, aber auch aus den Ingenieurwissenschaften, wie etwa der Steuerung von Flugzeugen oder der Konstruktion von Kranen. Viele der Beispiele verknüpfen die Autor:innen zudem mit ihrem erfolgreichen Wissenschafts- und Technikpodcast „omega tau“ (http://omegataupodcast.net/).
Aktualisiert: 2022-08-01
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Wie funktionieren Modelle? Wie stehen sie in Zusammenhang mit Experimenten und Beobachtungen? Wie entwickelt man sie? Wann und warum können wir ihnen vertrauen und wo sind ihre Grenzen?
Anhand anschaulicher Beispiele werden in diesem Buch wichtige Grundlagen und Eigenschaften von naturwissenschaftlichen Modellen erklärt sowie Ansätze erläutert, um deren Relevanz und Aussagekraft einzuschätzen. Die Autor:innen geben kurzweilige und verständliche Hilfestellungen für die Entwicklung von Modellkompetenz. Dabei sprechen sie über Gültigkeitsbereiche, analytische, parametrische und numerische Modelle, Vereinfachungen, die Verwendung von Modellen zur Vorhersage, Szenarioentwicklung, Optimierung und Erklärung, Modellvalidierung durch Experimente, Beobachtung und Analysen sowie die Modellierbarkeit beschränkende Faktoren, darunter Komplexität, Chaos, Emergenz und blinde Flecken.
Die verwendeten Beispiele kommen aus Meteorologie und Klimawissenschaften, aus der Epidemiologie, der Teilchenphysik, der Fusionsforschung, aus sozio-technischen Systemen, aber auch aus den Ingenieurwissenschaften, wie etwa der Steuerung von Flugzeugen oder der Konstruktion von Kranen. Viele der Beispiele verknüpfen die Autor:innen zudem mit ihrem erfolgreichen Wissenschafts- und Technikpodcast „omega tau“ (http://omegataupodcast.net/).
Aktualisiert: 2022-10-11
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Diese Arbeit widmet sich den Fragen, inwieweit sich aus normativen Überlegungen sowie aus empirischen Befunden Argumente für oder gegen die Auswahl des Bildungsinhalts "Magnetismus" in bestimmen Jahrgangsstufen ergeben und durch welche instruktionalen Maßnahmen der Lernerfolg gefördert werden kann. Theoretische Grundlage stellt neben der konstruktivistischen Auffassung des Lernens das "Scientific Discovery as Dual Search" (SDDS)-Modell von Klahr und Dunbar (1988) als Rahmentheorie für (selbst-)entdeckendes Lernen dar.
In einer empirischen Studie wurde untersucht, ob sich die Lernergebnisse von Grundschulkindern unter vergleichbaren unterrichtlichen Bedingungen von denen unterscheiden, die sich bei Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufe I zeigen. Unter Berücksichtigung nichtkognitiver Schülermerkmale liegt ein spezieller Fokus auf dem Erwerb einer physikalischen Theorie sowie auf einem Modellverständnis als Facette von Wissenschaftsverständnis.
Die Ergebnisse zeigen, dass das Konzept bezüglich Lernerfolg und motivationaler Gesichtspunkte erfolgreich umgesetzt werden kann. Grundschüler erreichten unter geeigneten unterrichtlichen Bedingungen das Wissensniveau der Gymnasiasten. Als lernförderlich erwies sich hierbei eine Phase direkter Instruktion zu Beginn der Unterrichtseinheit in Kombination mit einer schülerzentrierten Lernphase mit offenen Arbeitsanweisungen.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Zur naturwissenschaftlichen Grundbildung zählt nicht nur die Kenntnis von physikalischen Konzepten, sondern auch das Wissen über die Methoden und Werkzeuge der Wissenschaft. Zum Letzteren zählen die Fähigkeiten, naturwissenschaftliche Modelle einschätzen und bewerten zu können. Studien belegen, dass Schüler in dem Bereich des so genannten Modellverständnisses Defizite besitzen.
Gerade wenn es darum geht, Entscheidungen und Probleme moderner Forschung (z.B. im Kontext des Klimawandels) zu verstehen, ist ein angemessenes Modellverständnis vonnöten. Das liegt unter anderem daran, dass in der Klimaforschung numerische Modellrechnungen an die Stelle des traditionellen Laborexperimentes getreten sind. Damit ergeben sich in diesem Bereich einerseits erkenntnistheoretische Implikationen, die auf eine neue Sicht von Wissenschaft hindeuten. Andererseits bietet sich für die Schule die Möglichkeit, ein modernes Forschungsgebiet zu untersuchen, um damit das Modellverständnis zu verbessern.
Um dieses Ziel zu erreichen, rückt die vorliegende Arbeit die Methoden und Probleme in der Klimaforschung sowie das Themenfeld der Thermohalinen Zirkulation in den Mittelpunkt. Für den naturwissenschaftlichen Unterricht werden erkenntnistheoretische Aspekte auf wenige Annahmen reduziert. Sie bilden die Basis für eine umfassende Sichtweise auf Modelle. Auf dieser theoretischen Grundlage fußt eine Unterrichtseinheit für die Oberstufe zu (minimalen) Modellen der Thermohalinen Zirkulation, die unter fachdidaktischen Gesichtspunkten evaluiert wird. Die Arbeit zeigt, wie man das hoch aktuelle Thema "Klimawandel" nutzen kann, um physikspezifische Bildungsziele zu erreichen
Aktualisiert: 2019-12-12
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