Die professionelle Unterrichtswahrnehmung ist eine zentrale und situative Fähigkeit, die (angehende) Lehrkräfte befähigt, Lernprozesse im Unterricht zu erkennen, mithilfe ihres professionellen Wissens zu interpretieren und anschließend lernförderliche Handlungspläne abzuleiten. Der vorliegenden Arbeit liegt die Forschungsfrage zugrunde, ob diese Fähigkeit mit einem physikspezifischen Fokus mithilfe eines Instruments - bestehend aus inszenierten Unterrichtsvideos und einem teilweise geschlossenen Fragebogen - valide erfasst werden kann. Ein solches Instrument könnte dazu dienen, herauszufinden, ob die professionelle Unterrichtswahrnehmung domänenspezifisch ist (Hypothese 1) und ob diese situative Fähigkeit entlang der universitären Ausbildung eine Progression erfährt (Hypothese 2).
Die Ergebnisse der Arbeit ergeben 19 Items (EAP Reliabilität liegt bei 0.698), mit denen eine physikspezifische professionelle Unterrichtswahrnehmung gemessen werden kann. Weitere Analysen (zur Korrelation mit dem physikdidaktischen Wissen und der Abhängigkeit von studiumsbezogenen Daten) stützen die Konstruktvalidität des Tests. In Bezug auf Hypothese 1 hat sich wie erwartet gezeigt, dass die physikspezifische professionelle Unterrichtswahrnehmung signifikant von dem studierten Fach und dem Studiengang abhängt. Anders als erwartet ergeben die Ergebnisse zur Hypothese 2, dass die professionelle Unterrichtswahrnehmung aber nicht signifikant vom Studienfortschritt abhängt.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Der Einsatz von Kontexten im naturwissenschaftlichen Unterricht ist mit dem Ziel verbunden, die Interessen der Lernenden zu fördern, indem der Anwendungsbezug von Fachinhalten in der Lebenswelt deutlich wird. Unterrichtsmaterialien, die zum einen den Kontext als strukturgebendes Element einsetzen und zum anderen die Interessen von Lernenden aufgreifen, existieren im Bereich der Elektrizitätslehre bisher kaum.
Ziel dieser Design-Based Research Studie ist daher die theoriegeleitete Entwicklung und Evaluation einer kontextstrukturierten Unterrichtsreihe entlang der Interessen von Lernenden für den Anfangs-Elektrizitätslehreunterricht der Sekundarstufe I, in der Kontexte das Lernen physikalischer Fachinhalte bedingen, strukturieren und die Neugier hierfür wecken. 671 Lernende wurden mit diesem Konzept im Regelunterricht unterrichtet und ihr Interesse sowie ihr Konzeptverständnis mittels Fragebogen bzw. zweistufigem Test erhoben. Mit 17 Lehrkräften wurde schulformunabhängig nach der Erprobung ein leitfadengestütztes Interview geführt.
Die Ergebnisse zeigen, dass das kontextstrukturierte Unterrichtskonzept verglichen mit dem traditionellen Unterricht die wertbezogene Komponente des (Sach- und Fach-) Interesses anspricht, vor allem bei den Mädchen. Bei der emotionalen Komponente wird kein Effekt deutlich. Eine signifikante Zunahme ist auch im Konzeptverständnis der Lernenden nachweisbar. Darüber hinaus bewerten die Lehrkräfte die kontextstrukturierten Materialien insgesamt als gut.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Das Hauptanliegen der vorliegenden Arbeit besteht darin, die Diagnosekompetenz von Lehrkräften in Bezug auf Schülerschwierigkeiten beim Experimentieren zu erheben. Dabei wird zwischen zwei Facetten der Diagnosekompetenz unterschieden: Mit der prädiktiven Diagnosekompetenz wird erfasst, inwiefern eine Lehrkraft Schwierigkeiten im Vorfeld des Experimentierprozesses diagnostizieren kann. Inwieweit Lehrkräfte Schwierigkeiten von Schülerinnen und Schülern während des Experimentierprozesses diagnostizieren, wird mit der handlungsbegleitenden Diagnosekompetenz erhoben.
Die Arbeit gibt neben den Erkenntnissen zur prädiktiven und handlungsbegleitenden Diagnosekompetenz auch einen detaillierten Einblick in die Sicht der Lehrkräfte auf mögliche Schwierigkeiten beim Einsatz der vorgestellten Experimentierumgebung zum Hooke'schen Gesetz. Damit können die Ergebnisse der vorliegenden Studie auch dazu beitragen, Lehrkräfte für mögliche Schwierigkeiten beim Experimentieren, insbesondere zur eingesetzten Experimentierumgebung, zu sensibilisieren. Für die Lehreraus- und -weiterbildung können die Ergebnisse sowie die verwendeten Materialien ebenfalls Verwendung finden.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Lehren und Lernen findet in einem komplexen sozialen Interaktionsprozess zwischen Lehrern und Schülern statt. Der Lehrer nimmt nicht nur durch die Vermittlung inhaltlichen Wissens erheblichen Einfluss auf die Entwicklung der Schüler, sondern steuert zugleich auch deren Lernsozialisation. Seine eigenen Subjektiven Theorien spielen dabei eine wichtige Rolle. In der vorliegenden Arbeit werden vor dem Hintergrund eines differenzierten Überblicks über Theorie und Forschung zum Konstruktivismus und zu Subjektiven Theorien Interviews und strukturelle Merkmale des Unterrichts von 14 Lehrkräften analysiert. Die theoretischen Überlegungen werden zu einem Strukturmodell integriert, das eine neue Perspektive für die Untersuchung schulischer Lehr-Lern-Prozesse bietet. Berichtet wird über Zusammenhänge der Subjektiven Theorien und Unterrichtsmerkmale mit der kognitiven und affektiven Ent-wicklung der Schüler. Unter konstruktivistischer Perspektive werden neue Wege für die Leh-rerbildung und Qualitätsverbesserung des Physikunterrichts diskutiert. Die angehängte Mate-rialsammlung enthält neben einem Interviewleitfaden ausführliche Untersuchungsinstrumente für Interview- und Unterrichtsanalysen.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Nicht die Lösung ist es, die Naturwissenschaft interessant macht, sondern die Lust am Lösen, die Bereitschaft zur Hingabe an das Problem. Das ist der Grundgedanke des genetischen Lehrens: Dass es Fragen gibt, die Lösungen sind zweitrangig. Diesen Auftrag haben auch die in diesem Band zusammengefassten physikdidaktischen Miniaturen: Fragen zu identifizieren, welche die Auseinandersetzung suchen.
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Zu der Textsammlung Lutz-Helmut Schön zu Ehren haben beigetragen: Udo Backhaus, Peter Buck, Roger Erb, Helmut Fischler, Johannes Grebe-Ellis, Gabriele Krüger, Joachim Lotz, Torsten Mihr, Helmut Mikelskis, Marc Müller, Andreas Palmer, Burkhard Priemer, H. Joachim Schlichting, Wilfried Sommer, Peter Stettler, Elke Sumfleth, Stefan Uhlmann und Maik Walpuski.
Aktualisiert: 2023-05-15
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In fachdidaktischen Interventionsstudien wird Unterricht auf Basis neu entwickelter Unterrichtskonzepte öfter mit "traditionellem Unterricht" verglichen. Eine vertiefte Auseinandersetzung mit "traditionellem Unterricht" bei Interventionsstudien ermöglicht einen differenzierteren Blick auf deren Ergebnisse, aber auch ein tieferes Verständnis von Akzeptanzhürden, die bei der Umsetzung neuer Unterrichtskonzepte auftreten können.
In dieser Studie wurde daher der Anfangs-Elektrizitätslehreunterricht von 32 Lehrkräften in Bayern, Hessen und Österreich beleuchtet: Einerseits wurden Elemente der individuell umgesetzten Sachstruktur der Lehrkräfte mithilfe von Logbüchern und Schülerheften rekonstruiert. Andererseits wurde der Zusammenhang zwischen ausgewählten Lehrkräfte- und Schülervariablen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sich für die Auswahl und Abfolge von Fachinhalten und den Einsatz von Analogiemodellen einige Muster identifizieren lassen, denen ein Großteil der Lehrkräfte folgte. Im Zuge von Mehrebenenanalysen konnten die erhobenen Aspekte des Professionswissens der Lehrkräfte in einer Betrachtung des Gesamtsamples der Lernenden nicht als Prädiktor für fachlichen Lernerfolg identifiziert werden, jedoch für das Sub-Sample der Lehrkräfte mit weniger als zehn Dienstjahren. Für die Entwicklung des Fachinteresses und des physikbezogenen Selbstkonzepts der Lernenden stellten sich die epistemologischen Vorstellungen und die Selbstwirksamkeitserwartung der Lehrkräfte im Umgang mit Schülervorstellungen als Prädiktoren heraus.
Aktualisiert: 2023-05-15
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In der Kraftstoßkonzeption nach Wiesner et al. werden u. ,a. zweidimensionale Bewegungen und gerichtete Größen diskutiert sowie auf die Beschleunigung verzichtet. In den bisherigen Forschungsergebnissen bleibt offen, ob die beobachteten positiven Ergebnisse auf diese Elementarisierungen zurückzuführen sind. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die Wirkung dieser Konzeption mit einer sich nur in der Elementarisierung unterscheidenden Adaption verglichen. Die neue Variante verwendet eindimensionale Bewegungen, konstante Kräfte sowie die Beschleunigung. Den Lehrkräften beider Gruppen wurden Lehrtexte, Workbooks und Unterrichtsverlaufspläne bereitgestellt.
Die Wirkungen der beiden Interventionen wurden in einem Prä-/Posttest-Design untersucht. Der Lernzuwachs wurde durch einen Fachwissenstest erfasst. Beide Konzeptionen wurden in den Schuljahren 19/20 und 20/21 in 57 Klassen (8. bis 10. ,Jahrgangsstufe) bei einer Interventionsdauer von ca. 10 Wochen, z. ,T. pandemiebedingt im Online-Unterricht, eingesetzt. Es liegen N ,= ,982 vollständige Datensätze vor.
Für beide Konzepte konnte ein hoher Lernzuwachs nachgewiesen werden, wobei sich im Vergleich auf Ebene des Fachwissenszuwachses kein Unterschied feststellen ließ. Es handelt sich also um zwei äquivalente Unterrichtskonzepte, deren jeweilige Elementarisierung gleich gut funktioniert. Zudem war der Lernzuwachs bei Präsenz- und Onlineunterricht vergleichbar.
Nach wie vor unklar bleibt, welche Faktoren den Lernzuwachs nun entscheidend beeinflussen.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Viele Tests zur Kompetenzdiagnose von Lehrkräften beruhen auf Modellen, die als zentrale Kompetenzfacetten das Professionswissen einer Lehrkraft (fachliches Wissen, fachdidaktisches Wissen, pädagogisches Wissen) sowie Einstellungen und motivationale Orientierungen modellieren. Verfahren zur Kompetenzerfassung sind daher meist schriftliche Fragebögen. Dabei wird angenommen, dass das erfasste Wissen auch eine tatsächlich relevante Voraussetzung für das erfolgreiche Unterrichten ist. Ob diese Annahme zutreffend ist, wird allerdings meist nicht empirisch überprüft. Am Beispiel des Paderborner Instruments zur Erfassung der prof. Handlungskompetenz von (angehenden) Physiklehrkräften wurde daher ein derartiges Validierungsverfahren erprobt. Hierzu wurde jeweils eine zweistündige Unterrichtseinheit von 22 angehenden Physiklehrkräften videografiert, die Unterrichtsqualität mit Hilfe eines entwickelten Ratingsystems beurteilt und Zusammenhangsanalysen zum erfassten Professionswissen vorgenommen. Um die subjektive Sicht der Akteure auf ihren Unterricht berücksichtigen zu können, wurden zusätzlich Stimulated-Recall-Interviews geführt. Es ergab sich, dass das Paderborner Instrument nur eingeschränkt Voraussetzungen für erfolgreiches Unterrichtshandeln erfasst und universitär erworbenes Wissen wenig mit der Qualität des Unterrichts korreliert. Dieses Ergebnis liefert Hinweise auf die Grenzen von Evaluationen des Lehrerbildungssystems, die mit schriftlichen Diagnosemethoden arbeiten.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Der Autor beschreibt die Konzeption, Entwicklung und Evaluation einer multimedial unterstützten Lernumgebung zur Optik für den Einsatz im naturwissenschaftlichen Anfangsunterricht der Realschule. Forschungsleitend ist dabei die Frage, wie eine solche Lernumgebung konzipiert sein sollte, damit eine gendergerechte Interessen- und Motivationsförderung ermöglicht wird.
Zur Beantwortung dieser Frage werden zunächst, ausgehend von einem konstruktivistischen Begründungsrahmen, Erkenntnisse der pädagogisch-psyholoischen und physikdidaktischen Lehr- und Lernforschung, Ergebnisse der Genderforschung sowie mediendidaktische Aspekte berücksichtigt und hieraus Anforderungen an eine computerunterstützte Lernumgebung abgeleitet.
Im Rahmen einer Felduntersuchung wurden zudem Art und Umfang des aktuellen Einsatzes neuer Medien im Physikunterricht der Realschule erhoben. Die Ergebnisse dieser Untersuchung werden dargestellt und bei der Konzeption der Lernumgebung berücksichtigt.
Die aus Theorie und Empirie abgeleiteten Anforderungen an die Lernumgebung entsprechen den didaktischen Anforderungen des handlungsorientierten Unterrichtsprinzips, das bei der Entwicklung der Lernumgebung auf verschiedenen didaktisch-methodischen Ebenen umgesetzt wurde.
Der Autor beschreibt die entwickelte Lernumgebung, die sich u. a. durch die Kombination von Realexperimenten und einer multimedialen Lernplattform auszeichnet und Schülerinnen und Schülern vielfältige Handlungsmöglichkeiten eröffnet.
In der Evaluation der Lernumgebung werden Interesse und Lernmotivation von Schülerinnen und Schülern, unter besonderer Berücksichtigung des Genderaspekts, überprüft. Außerdem werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen Mädchen und Jungen im Umgang mit der Lernumgebung beschrieben.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Die bildungspolitische Diskussion um die finnischen PISA-Ergebnisse geht in Deutschland häufig mit einer Kritik an der Unterrichtsgestaltung in den naturwissenschaftlichen Fächern einher. Allerdings ist die empirische Befundlage beispielsweise zur Strukturierung des Physikunterrichts im Ländervergleich eher gering ausgeprägt und die Bedeutung entsprechender Qualitätsmerkmale für die Entwicklung von Schülerleistungen nach wie vor umstritten.
Ziel des Buches ist es daher, auf Basis von Unterrichtsvideos die Phasierung des Physikunterrichts in Finnland, Deutschland und der Schweiz zu beschreiben und mit Schülerleistungen in Beziehung zu setzen; im Fokus steht die Frage, welche Art von Lernprozessen mit welchen zeitlichen Schwerpunkten die Lehrpersonen beim Wissenserwerb intendieren.
Als theoretische Grundlage dient dabei die Basismodelltheorie, anhand derer auch tradierte Phasenschemata der Naturwissenschaftsdidaktik analysiert werden. Mit einer auf die Basismodelle Erfahrungslernen, Konzeptbilden und Problemlösen bezogenen Videokodierung können deutliche Unterschiede zwischen finnischem, deutschem und schweizerischem Unterricht gezeigt werden, die bedingt auch einen Erklärungsbeitrag zum fachlichen Lernerfolg liefern. Daraus leitet sich eine Diskussion um verschiedene Theoriekulturen ab, die insbesondere für die fachdidaktische Aus- und Weiterbildung von Physiklehrkräften von Interesse ist.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Es wird die Auswirkung einer spezifischen Lehrerfortbildung auf Physikunterricht untersucht. Den theoretischen Hintergrund der Fortbildung bildet die Theorie der Basismodelle des Lehrens und Lernens von Oser & Baeriswyl. Für die Fortbildung und die Kontrolle der Unterrichtshandlungen wird ein selbst entwickeltes, kategorienbasiertes Videoanalyseinstrument eingesetzt. Die Überprüfung der Wirksamkeit geschieht in einem quasi-experimentellen Design mit Kontrollgruppe.
Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass es sinnvoll ist, im Physikunterricht zwischen verschiedenen Lernwegen zu unterscheiden und die Unterrichtsziele daran zu orientieren. Effekte einer konsequenten Basismodellorientierung lassen sich auf der Schülerebene nachweisen, wobei die teilnehmenden Lehrkräfte die Theorie unterschiedlich gut im Unterricht umsetzen konnten. Zusätzlich kann gefolgert werden, dass ein Fortbildungserfolg auf der Ebene der Unterrichts- und Schülervariablen klarer erkannt werden kann als auf der Ebene der Lehrervorstellungen.
Die Ergebnisse erlauben weitreichende Folgerungen für eine verbesserte Gestaltung und Strukturierung von Physikunterricht. Das im Rahmen dieser Studie entwickelte Videoanalyseinstrument liefert hierzu konkrete Vorschläge.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Aktualisiert: 2023-05-11
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Faszination Physik auf den Punkt gebracht
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Aktualisiert: 2023-05-11
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Aktualisiert: 2023-05-11
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Aktualisiert: 2022-12-13
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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: 2023-04-17
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In der Kraftstoßkonzeption nach Wiesner et al. werden u. ,a. zweidimensionale Bewegungen und gerichtete Größen diskutiert sowie auf die Beschleunigung verzichtet. In den bisherigen Forschungsergebnissen bleibt offen, ob die beobachteten positiven Ergebnisse auf diese Elementarisierungen zurückzuführen sind. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die Wirkung dieser Konzeption mit einer sich nur in der Elementarisierung unterscheidenden Adaption verglichen. Die neue Variante verwendet eindimensionale Bewegungen, konstante Kräfte sowie die Beschleunigung. Den Lehrkräften beider Gruppen wurden Lehrtexte, Workbooks und Unterrichtsverlaufspläne bereitgestellt.
Die Wirkungen der beiden Interventionen wurden in einem Prä-/Posttest-Design untersucht. Der Lernzuwachs wurde durch einen Fachwissenstest erfasst. Beide Konzeptionen wurden in den Schuljahren 19/20 und 20/21 in 57 Klassen (8. bis 10. ,Jahrgangsstufe) bei einer Interventionsdauer von ca. 10 Wochen, z. ,T. pandemiebedingt im Online-Unterricht, eingesetzt. Es liegen N ,= ,982 vollständige Datensätze vor.
Für beide Konzepte konnte ein hoher Lernzuwachs nachgewiesen werden, wobei sich im Vergleich auf Ebene des Fachwissenszuwachses kein Unterschied feststellen ließ. Es handelt sich also um zwei äquivalente Unterrichtskonzepte, deren jeweilige Elementarisierung gleich gut funktioniert. Zudem war der Lernzuwachs bei Präsenz- und Onlineunterricht vergleichbar.
Nach wie vor unklar bleibt, welche Faktoren den Lernzuwachs nun entscheidend beeinflussen.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Aktualisiert: 2022-11-03
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Faszination Physik auf den Punkt gebracht
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Aktualisiert: 2023-02-14
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