Die Bedeutung Martin Wagenscheins (1896–1988) für die naturwissenschaftlichen Fachdidaktiken ist unbestritten. Seine Ideen werden seit über einem halben Jahrhundert rezipiert, weitergedacht, erprobt und auf neue Unterrichtskontexte angewandt. Insbesondere die Forderung, »Verstehen« zu lehren, inspiriert ungebrochen aktuelle Didaktik-Diskurse, mittlerweile auch über den Bereich der sog. MINT-Bildung hinaus. Vor dem Hintergrund drängender Fragen nach erfolgreicher Bildung werden Wagenscheins Ideen mit diesem Band sowohl in die Vergangenheit als auch in die Zukunft hinein ausgeleuchtet.
Aktualisiert: 2023-06-22
Autor:
Ueli Aeschlimann,
Franz Arndt,
Hans Christoph Berg,
Stefan Brackertz,
Peter Buck,
Astrid Eichenberger,
Hannelore Eisenhauer,
Peter Euler,
Peter Gallin,
Martin Gröger,
Uwe Hericks,
Bert Kalkmann,
Klaus Kohl,
Walter Köhnlein,
Alexandria Krug,
Ruedi Küng,
Peter Labudde,
Nicola Meschede,
Marc Müller,
Beate E. Nölle-de Vries,
Dieter Franz Obermaier,
Dieter Plappert,
Jörg Ramseger,
Bruno Redeker,
Hubert Schnüringer,
Lutz-Helmut Schön,
Hartmut Schrewe,
Andreas Schulz,
Svantje Schumann,
Fritz Siemsen,
Peter Stettler,
Florian Theilmann,
Siegfried Thiel,
Hartmut Wedeking,
Katharina Wurm
Die Bedeutung Martin Wagenscheins (1896–1988) für die naturwissenschaftlichen Fachdidaktiken ist unbestritten. Seine Ideen werden seit über einem halben Jahrhundert rezipiert, weitergedacht, erprobt und auf neue Unterrichtskontexte angewandt. Insbesondere die Forderung, »Verstehen« zu lehren, inspiriert ungebrochen aktuelle Didaktik-Diskurse, mittlerweile auch über den Bereich der sog. MINT-Bildung hinaus. Vor dem Hintergrund drängender Fragen nach erfolgreicher Bildung werden Wagenscheins Ideen mit diesem Band sowohl in die Vergangenheit als auch in die Zukunft hinein ausgeleuchtet.
Aktualisiert: 2023-06-22
Autor:
Ueli Aeschlimann,
Franz Arndt,
Hans Christoph Berg,
Stefan Brackertz,
Peter Buck,
Astrid Eichenberger,
Hannelore Eisenhauer,
Peter Euler,
Peter Gallin,
Martin Gröger,
Uwe Hericks,
Bert Kalkmann,
Klaus Kohl,
Walter Köhnlein,
Alexandria Krug,
Ruedi Küng,
Peter Labudde,
Nicola Meschede,
Marc Müller,
Beate E. Nölle-de Vries,
Dieter Franz Obermaier,
Dieter Plappert,
Jörg Ramseger,
Bruno Redeker,
Hubert Schnüringer,
Lutz-Helmut Schön,
Hartmut Schrewe,
Andreas Schulz,
Svantje Schumann,
Fritz Siemsen,
Peter Stettler,
Florian Theilmann,
Siegfried Thiel,
Hartmut Wedeking,
Katharina Wurm
Die naturwissenschaftsdidaktische Forschung greift auf ein großes Repertoire an Forschungsmethoden für die Gewinnung und Analyse von Daten sowie für die Entwicklung darauf basierender Unterrichtskonzeptionen zurück. Dieses Buch gibt einen breiten Überblick und führt in die konkrete Anwendung verschiedener Methoden ein.Die Kapitel, geschrieben von ausgewiesenen Forscherinnen und Forschern in den Fachdidaktiken der Biologie, Chemie und Physik, greifen jeweils eine methodische Herangehensweise an naturwissenschaftsdidaktische Fragestellungen auf.Auswahl, Konstruktion, Optimierung und Einsatz der zur Fragestellung und zum Studiendesign passenden Instrumente werden erläutert und begründet. Ziel ist es, insbesondere dem forschenden Nachwuchs konkrete Anregungen für ein eigenes methodisches Vorgehen hinsichtlich der Planung, Durchführung und Auswertung zu geben. Damit schließt dieses Buch eine Lücke in der zunehmend komplexer werdenden naturwissenschaftsdidaktischen Forschungslandschaft.
Aktualisiert: 2023-06-08
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Aktualisiert: 2023-06-02
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Experimente werden im Physikunterricht durchgeführt, um Naturphänomene zu verdeutlichen. Für die Vorbereitung solcher Schülerexperimente steht zwar eine Vielzahl von Lehrbüchern zur Verfügung, doch sieht man sich oft mit dem Problem konfrontiert, dass Physikexperimente schwierig aufzubauen sind oder nicht wie geplant durchgeführt werden können. Dieses Buch schlägt eine Brücke zwischen den rezeptartigen Versuchsbeschreibungen in Lehrmittelsammlungen und vorhandenen Lehrbüchern. Es stellt leicht verständlich spannende aber leicht durchzuführende Experimente aus der Physik vor und leistet wertvolle Hilfe bei der Durchführung. In der 2. Auflage wurden neben speziellen Themen wie der Messung der Lichtgeschwindigkeit auch Lösungen für Alltagsprobleme ergänzt.
Aktualisiert: 2023-05-29
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Frontmatter -- Vorrede -- Inhalt -- Einleitung -- I. Mechanik -- II. Akustik -- IV. Magnetismus -- V. Elektricität -- VI. Die Lehre von der Wärme -- Alphabetisches Sachregister
Aktualisiert: 2023-05-29
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Experimente werden im Physikunterricht durchgeführt, um Naturphänomene zu verdeutlichen. Für die Vorbereitung solcher Schülerexperimente steht zwar eine Vielzahl von Lehrbüchern zur Verfügung, doch sieht man sich oft mit dem Problem konfrontiert, dass Physikexperimente schwierig aufzubauen sind oder nicht wie geplant durchgeführt werden können. Dieses Buch schlägt eine Brücke zwischen den rezeptartigen Versuchsbeschreibungen in Lehrmittelsammlungen und vorhandenen Lehrbüchern. Es stellt leicht verständlich spannende aber leicht durchzuführende Experimente aus der Physik vor und leistet wertvolle Hilfe bei der Durchführung. In der 2. Auflage wurden neben speziellen Themen wie der Messung der Lichtgeschwindigkeit auch Lösungen für Alltagsprobleme ergänzt.
Aktualisiert: 2023-05-29
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Aktualisiert: 2023-05-26
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Wie funktionieren Röntgenstrahlen und woher weiß das Brot, wann es aus dem Toaster zu hüpfen hat? Technik ist keine Hexerei. Gut erklärt, wird sie fast zum Kinderspiel. In diesem Buch zeigt David Macaulays zotteliges Mammut auf unterhaltsame Weise, wie Maschinen und die digitale Welt funktionieren. Ein Querschnitt, eine Aufbauskizze dort – und mittendrinnen das Mammut! Von der Toilettenspülung über die Energiesparlampe bis hin zum Smartphone bringt das fortschrittliche Rüsseltier Kindern (und auch neugierigen Erwachsenen) komplexe Zusammenhänge ganz einfach näher. Lustige Illustrationen und eingängige Texte fördern das naturwissenschaftliche Verständnis. Durch diesen innovativen Rahmen werden auch Technikmuffel einen Riesenspaß dabei haben, Alltagsdingen auf den Grund zu gehen. Das Kult-Buch für die ganze Familie von David Macaulay wurde umfassend überarbeitet und mit hochaktuellen Themen aufgefrischt.
Dieses Buch ist bei Antolin.de verfügbar.
Aktualisiert: 2023-05-22
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Wie funktionieren Röntgenstrahlen und woher weiß das Brot, wann es aus dem Toaster zu hüpfen hat? Technik ist keine Hexerei. Gut erklärt, wird sie fast zum Kinderspiel. In diesem Buch zeigt David Macaulays zotteliges Mammut auf unterhaltsame Weise, wie Maschinen und die digitale Welt funktionieren. Ein Querschnitt, eine Aufbauskizze dort – und mittendrinnen das Mammut! Von der Toilettenspülung über die Energiesparlampe bis hin zum Smartphone bringt das fortschrittliche Rüsseltier Kindern (und auch neugierigen Erwachsenen) komplexe Zusammenhänge ganz einfach näher. Lustige Illustrationen und eingängige Texte fördern das naturwissenschaftliche Verständnis. Durch diesen innovativen Rahmen werden auch Technikmuffel einen Riesenspaß dabei haben, Alltagsdingen auf den Grund zu gehen. Das Kult-Buch für die ganze Familie von David Macaulay wurde umfassend überarbeitet und mit hochaktuellen Themen aufgefrischt.
Dieses Buch ist bei Antolin.de verfügbar.
Aktualisiert: 2023-05-19
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Aktualisiert: 2023-05-17
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Aktualisiert: 2023-05-16
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Das Zusammenspiel von Zufall und Gesetzmäßigkeiten bildet einen zentralen Aspekt der Dynamik von nichtlinearen Systemen. Es ist kennzeichnend für die Langzeitentwicklung deterministisch chaotischer Systeme sowie für die Bildung von Strukturen, die sich aus Selbstorganisationsprozessen ergeben oder eine fraktale Gestalt aufzeigen. Aus didaktischer Sicht ist die Auseinandersetzung mit nichtlinearen Systemen unter dem Aspekt des Zusammenspiels von Zufall und Gesetzmäßigkeiten für die Entwicklung eines angemessenen naturwissenschaftlichen Weltbilds und naturwissenschaftlicher Denkweisen von besonderer Bedeutung. Im Rahmen des Modells der didaktischen Rekonstruktion wird der Bildungswert des Zusammenspiels von Zufall und Gesetzmäßigkeiten in der nichtlinearen Dynamik untersucht, die Grundideen werden unter didaktischer Perspektive herausgearbeitet, und es wird empirisch erkundet, inwieweit Schüler der 11. Gymnasialklasse ein wissenschaftliches Verständnis des Zusammenspiels entwickeln können. Bei der empirischen Studie handelt es sich um eine qualitative Lernprozessstudie, in der die Methode des sogenannten teaching experiment (Lehr-Lern-Interviews) im Kleingruppen-design verwendet wird. Es wird eine Unterrichtssequenz entwickelt, bei der drei Experimente, die zentrale Merkmale der Dynamik von nichtlinearen Systemen erkennen lassen (deterministisches Chaos, Selbstorganisation und Fraktale), und ein lineares Beispielsystem als Vergleichsexperiment zum Einsatz kommen. Die Auswertung zeigt, dass die meisten Schüler zum angestrebten Verständnis des Zusammenspiels von Zufall und Gesetzmäßigkeiten in der nichtlinearen Dynamik geführt werden können. Die Lernprozesse werden im Wesentlichen von den Schülervorstellungen zu Zufall und Gesetzmäßigkeiten, von den Merkmalen der einzelnen Experimente sowie von affektiven Faktoren beeinflusst. Die Ergebnisse lassen ebenfalls auf eine Ausdifferenzierung bzw. Revision der Schülervorstellungen zu Zufall und Gesetzmäßigkeiten sowie zur Physik schließen.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Der Karlsruher Physikkurs stellt einen Versuch dar, die Physik neu zu denken. Physikalische Inhalte werden mit einer weitgehend veränderten Sachstruktur dargestellt. Obgleich seit zwanzig Jahren in nennenswertem Umfang Klassen der Sekundarstufe I des Gymnasiums nach dem Karlsruher Physikkurs unterrichtet werden, liegt bislang keine empirische Überprüfung vor, ob der Kurs zu besseren Lernergebnissen führt als der traditionelle Physikunterricht. Die vorliegende Untersuchung schließt diese Lücke.
Vergleichende Tests zeigen, dass die Lernergebnisse der Schüler, die nach dem Karlsruher Physikkurs unterrichtet werden, in der Mechanik und der Elektrizitätslehre den Ergebnissen der traditionell unterrichteten Schüler ähneln. In der Wärmelehre hingegen weisen die Ergebnisse beim Karlsruher Kurs häufiger als im tradtitionellen Unterricht auf Konzeptwechselprozesse hin.
Bei den Mädchen verändern sich auch Einstellungen zum Physikunterricht. In der Regel mögen Mädchen keinen Physikunterricht. Sie glauben, dass sie Physik nicht verstehen können, und sie werfen ihr Physikbuch in die Ecke. Mädchen, die nach dem Karlsruher Kurs unterrichtet werden, sagen hingegen: Physik ist zwar das Fach, das ich am wenigsten mag. Im Unterricht bin ich aber gar nicht so schlecht, und das Physikbuch lässt sich gut gebrauchen.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Experimente sind ein wesentliches Element des heutigen Physikunterrichts. Deshalb ist es wichtig, Kenntnisse über die Vorstellungen der Lehrer über Experimente im Physikunterricht zu haben. Warum führen sie Experimente in ihrem Unterricht durch?
Worin sehen sie die Bedeutung der Experimente? Die vorliegende Untersuchung mit erfahrenen Physiklehrern zeigt, dass in der Bedeutungszuweisung sowohl kognitive als auch affektiv-soziale und vor allem unterrichtsmethodische Aspekte eine große Rolle spielen.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Die zentralen Aussagen der Newtonschen Mechanik sind für Lernende nur schwer zu verstehen. Nicht zur physikalischen Theorie passende Schülervorstellungen erschweren den Aufbau von Konzeptverständnis. Dies liegt u.a. an der wahrgenommenen Unvereinbarkeit der Newtonschen Gesetze mit Alltagserfahrungen der Lernenden. Oft vorgeschlagen wird hier Computereinsatz zur Bearbeitung authentischer Bewegungen mit Reibungseinflüssen.
Die vorliegende Mixed-Methods-Studie (N = 274) umfasst die Entwicklung und Pilotierung eines Testinstruments, die theoriegeleitete Konzeption zweier Interventionen zur Newtonschen Dynamik für die gymnasiale Oberstufe (mathematische Modellbildung bzw. Videoanalyse von Bewegungen) sowie deren quantitative und qualitative Evaluation. Das Ziel war, ein angemessenes Kraftverständnis bei den Lernenden aufzubauen.
Mit Blick auf den gesamten Lernzuwachs ergibt sich kein Unterschied zwischen den Varianten, wohl aber in einzelnen Inhaltsbereichen und im Modellverständnis der Lernenden. Eine Mehrebenanalyse zeigt, dass u.a. das Interesse an theoretischen Zusammenhängen und die kognitive Belastung den Lernzuwachs beeinflussen. Die Analyse von Bildschirmaufnahmen deutet an, dass die Phase der Ergebnissicherung und die Nutzung von Modell- bzw. Messdaten wichtig für den Lernerfolg sein könnten. Die Thematisierung von komplexen Bewegungen mithilfe des Computers ist erfolgreich und führt in beiden Gruppen zu einer starken Verbesserung im Kraftverständnis.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Die Einbettung von Experimenten in den Unterrichtszusammenhang gilt als ein zentrales Gütekriterium des Physikunterrichts. Allerdings ist bisher wenig über unterrichtsspezifische Strategien von Lehrpersonen zur Einbettung von Experimenten in einen stundenübergreifenden Unterrichtsverlauf bekannt.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es deshalb, aus einer Rekonstruktion der Vorgehensweisen von Lehrpersonen Informationen darüber zu erlangen, wie sie Experimente in der gymnasialen Oberstufe in einen übergeordneten Unterrichtsverlauf einbetten und mit vorherigen und anschließenden Experimentalphasen in Bezug setzen. Dazu wurden in einem qualitativen Ansatz Lehrpersonen in ihrem Unterricht begleitet und in einem Interview mit einem Stimulated Recall Verfahren deren experimentelle Unterrichtsgestaltung erhoben.
Die in der Analyse aufgestellte Typologie von Einbettungsstrategien geht damit über die stundenspezifischen Aussagen bisheriger Videostudien hinaus und ermöglicht es, stundenübergreifende Funktionen eines Experiments darzustellen sowie Strategien von Lehrpersonen zu beschreiben. Die Studie stellt somit einen wichtigen Schritt hin zu einer Bewertung der Güte einer stundenübergreifenden experimentellen Anlage des Physikunterrichts dar.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Mit der Hattie-Studie ist die Evidenzbasierung von Physikunterricht stärker in den Fokus der empirischen Unterrichtsforschung gerückt. In zwei unabhängigen Studien in der Sekundarstufe 1 werden mit Feedback und formativem Assessment Faktoren betrachtet, welchen positive Effekte auf den Lernerfolg der Lernenden zugeschrieben werden.
In der ersten Studie erfolgte der Einsatz von Multiple-Choice-Aufgaben im Rahmen von formativem Assessment. Dabei zeigt sich bei Einsatz eben dieses Aufgabenformates eine gesteigerte Einsichtnahme in den Lernprozess der Schülerinnen und Schüler durch die Lehrkraft sowie eine Zunahme des Lernerfolgs.
Der Einsatz optischer Blackbox-Experimente im Anfangsunterricht Physik bildet den Gegenstand der zweiten empirischen Betrachtung. Neben Charakteristika der eingesetzten Experimente wurden mit Feedback und Offenheit der Instruktion Parameter von Unterricht variiert und analysiert, um lernförderliche Faktoren zu identifizieren.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Welche Qualität hat der Fachunterricht in unseren Schulen? Ist er wirksam? Erreicht er seine Ziele? Die Buchreihe «Wirksamer Fachunterricht» schöpft aus der Expertise der Fachdidaktiken und der Fachpraxis der Schulfächer, um die Frage zu beantworten, was einen wirksamen Fachunterricht auszeichnet. Mit Hilfe von strukturierten Interviews werden Expertinnen und Experten der unterschiedlichen Schulfächer nach ihrer fachlichen Expertise befragt, die angelehnt ist an die wichtigsten Forschungsergebnisse und Praxiserfahrungen aus dem jeweiligen (Schul-)Fach. Die Zusammenschau aller Beiträge der Expertinnen und Experten des jeweiligen Faches wird zu einer verdichteten Beantwortung der Frage führen, was einen wirksamen Fachunterricht ausmacht.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Zu den Zielen des Physikunterrichts zählt heute neben der Vermittlung fachlicher Kompetenzen auch die Auseinandersetzung mit den spezifischen Methoden naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung und deren Grenzen. Diese kann Jugendliche dabei unterstützen die Möglichkeiten naturwissenschaftlicher Erkenntnisweisen zu bewerten und angemessen in ihr Weltbild zu integrieren. Verschiedene qualitative Studien weisen darauf hin, dass das von Schülerinnen und Schülern mit Naturwissenschaft assoziierte Weltbild häufig als diskrepant zu ihren eigenen Vorstellungen wahrgenommen wird. Es wird vermutet, dass diese Diskrepanz ein wichtiger Faktor für den Verlust des Interesses an naturwissenschaftlichen Fächern sein könnte.
Um diese Vermutung mittels quantitativer Methoden zu prüfen, wurde eine Skala zur Erfassung von Schüleransichten bezüglich der Reichweite der Naturwissenschaften entwickelt und validiert. Mit Hilfe dieser Skala wurde im Rahmen einer Längsschnittstudie untersucht, inwieweit ein expliziter Unterricht zu den Möglichkeiten und Grenzen der Physik die Ansichten zur Reichweite der Naturwissenschaften und das Interesse an Physik beeinflusst. Die eingesetzte Unterrichtseinheit wurde neu entwickelt und verwendet die Kosmologie als fachlichen Kontext. Die Ergebnisse der Studie bestätigen die Vermutung, dass diskrepante Ansichten zur Reichweite der Naturwissenschaften negativ mit dem Interesse an Physik korrelieren. Durch den Unterricht konnten sowohl die Diskrepanz als auch das Interesse nicht signifikant beeinflusst werden.
Aktualisiert: 2023-05-15
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