Videoanalyse von Unterricht angehender Lehrkräfte der Fächer Biologie, Chemie und Physik

Der Einsatz von Unterrichtsvideos in der Lehrer*innenbildung bedarf der Einbettung in ein spezifisches Lernarrangement, um effektiv zu sein. Im vorliegenden Beitrag werden zwei Einsatzmöglichkeiten von Unterrichtsvideo-Vignetten beschrieben, analysiert und reflektiert, welche für die Praxisphase des niedersächsischen Master GHR300 an der TU Braunschweig in den Fächern Biologie, Chemie und Physik entwickelt worden sind. Beide Settings setzen an der Förderung der professionellen Unterrichtswahrnehmung der Lehramts-Studierenden an. Dieselben Studierenden analysieren zum einen Videovignetten aus Experimentierphasen von Schüler*innen zum experimentellen Problemlösen in authentischem Unterricht erfahrener Lehrkräfte sowie Videovignetten aus eigenem Unterricht zur Sprachlichkeit im Fach (Sprachverwendung und Sprachhandeln). Die Videovignetten eignen sich zur Förderung der Diagnosekompetenz von (angehenden) Lehrkräften. Der Analysefokus der Studierenden im ersten Setting verschiebt sich mit zunehmender Videoarbeit vermehrt auf die Experimentierfähigkeiten der Schüler*innen; die Bedeutung und der Nutzen in der Arbeit mit den Videovignetten schätzen sie für ihre Professionalisierung dabei als „eher groß“ ein. Im zweiten Setting schreiben die Studierenden der Videografie eigenen Unterrichts sowie der Arbeit mit ihrer Vignette mit Analysefokus Sprachlichkeit einen hohen Nutzen zu. Die Studierenden als Noviz*innen analysieren ihren eigenen Unterricht detaillierter, aber auf einem geringeren Niveau als Expert*innen

Interactive video-vignettes of science classes – Developing diagnostic competencies of pre-service teachers with regard to school children's experimentation skills

Während die Akzeptanz und positive Wirkung videofallbasierten Lernens empirisch belegt ist (Schrader et al. 2010), ist die Frage, unter welchen Bedingungen wissenschaftlich abgesicherte Videofallarbeitskonzepte in die Aus- und Weiterbildungspraxis von (angehenden) Lehrpersonen integriert werden können, wenig untersucht (Digel und Hetfleisch 2013). In der vorliegenden Studie werden aus authentischen Experimentierphasen von Schülerinnen und Schülern in Kleingruppen im naturwissenschaftlichen Unterricht interaktive Videovignetten erstellt, die in Lehrveranstaltungen im Master eingesetzt sowie zur individuellen Nutzung auf einer Lehr-Lernplattform zur Verfügung gestellt werden. Die Studierenden beobachten, beschreiben und analysieren die videografierten Situationen im Event-Sampling und entwickeln Handlungsalternativen. Sie nutzen hierbei ein Kategoriensystem, das auf dem SDDS-Modell basiert (Klahr und Dunbar 1988; Klahr 2000). Die Analysen der Studierenden werden mit Expertenratings verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass auf Basis dieser videobasierten Lerngelegenheiten die Diagnosekompetenz von Lehramtsstudierenden der naturwissenschaftlichen Fächer in Bezug auf die experimentellen Problemlösefähigkeiten von Schülerinnen und Schülern bereits in der universitären Ausbildungsphase angebahnt werden kann. Die einzelfallgestützte, qualitative Auswertung der Lernprozessanalysen zeigt eine zunehmende Reflexionsbreite, die jedoch noch nicht durchgängig am SDDS-Modell bzw. Kategoriensystem begründet wird (Reflexionstiefe).There is empirical evidence showing the acceptance and positive effects of video-based learning (Schrader et al. 2010). Yet the requirements for an integration of scientifically sound concepts of video casework into the phases of pre- and in-service teacher training are less well-examined (Digel und Hetfleisch 2013). In the present study, school children experimenting in groups during science classes are filmed. Out of the material, video vignettes are extracted, which then are employed in master courses at the university. These are made available for individual use in an online learning management system as well. The students watch, describe, and analyse the scenes using Event-Sampling, and develop possible solutions to the situations or approaches at alternatives, applying a category system which is based on the SDDS model (Klahr and Dunbar 1988; Klahr 2000). The students' analyses are compared with experts' ratings. The results show that diagnostic competencies with regard to the experimental problem-solving competency of students can already be initiated during pre-service teacher training at the university. The case-by-case, qualitative evaluation of the learning process analyses shows an increasing range of reflection, which, however, is not yet based on the SDDS model or category system (depth of reflection)

Measurement of experimental problem solving ability and its relationship to personality characteristics of pupils

Die vorliegende Studie untersucht anhand einer interaktiven naturwissenschaftlichen Aufgabensequenz die Zusammenhänge zwischen experimentellem Problemlöseerfolg und kognitiven, motivationalen sowie leistungsfördernden Persönlichkeitsmerkmalen von Schülerinnen und Schü-lern. Bei der Messung experimenteller Problemlösefähigkeiten hat sich in vielen Studien gezeigt, dass die Ergebnisse zwischen den Leistungen in Paper-Pencil-Tests und denen beim realen Experimen-tieren nur gering miteinander korrelieren, sodass die Aussagekraft rein schriftlicher Tests nur sehr bedingt ist. Deshalb wurde hier eine experimentelle Aufgabensequenz für die Diagnose naturwissenschaftlicher Problemlösefähigkeit verwendet, die schriftliche Aufzeichnungen und reales Experimentieren miteinander verbindet und die quantitativ ausgewertet werden kann. Darüber hinaus findet mit dieser Aufgabensequenz eine individuelle Betrachtung der erbrachten Leistungen der Schülerinnen und Schüler in Einzelarbeit statt. Da angenommen werden kann, dass der Problemlöseerfolg durch kognitive Fähigkeiten und nicht-kognitive Aspekte beeinflusst wird, wurden diese als Kovariablen mit erhoben. An der Untersuchung nahmen 275 Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 5 bis 7 niedersächsischer Gymnasien teil. Es zeigten sich positive signifikante Zusammenhänge zwischen der naturwissenschaftlich-experimentellen Problemlösefähigkeit und den kognitiven Fähigkeiten, den motivationalen Aspekten sowie zur Beurteilung ausgewählter Persönlichkeitsmerkmale der Schülerinnen und Schüler durch die Lehrkräfte.The study presented here examines the relationship between experimental problem solving success and cognitive, motivational and certain personality traits that promote performance of pupils using an interactive science task sequence. Regarding the measurement of experimental problem solving capacities, many studies have con-firmed that students’ performance in paper-pencil tests correlates only slightly with their perfor-mance in practical experimentation. Hence, the informative value of written tests as an exclusive research data base is limited. Consequently, the study presented here used an experimental task sequence combining written records with practical experimentation in order to diagnose science problem solving ability via a quantitative analysis. In addition, individual examination of the pupils’ achievments in individual work is conducted with the task sequence. Since it can be assumed that the problem-solving success is influenced by cognitive abilities and non-cognitive aspects, these were also included as covariates. A total of 275 pupils attending Germany “Gymnasiums” (secondary school) in grades 5 to 7 in Lower Saxony took part in the study. Positive correlations were found between experimental problem solving ability and cognitive abilities, motivational aspects as well as teachers’ assessment of selected personality traits of their pupils

Measuring experimentel problem-solving and graph competencies and their realtionships to cognitive abilities in a 5th year science class at a comprehensive school (Integrierte Gesamtschule)

Experimentelle Problemlösekompetenzen sowie auch Kompetenzen beim Umgang mit Diagrammen sind wichtige Ziele des naturwissenschaftlichen Unterrichts. Eng verbunden mit der Zielsetzung des Aufbaus entsprechender Schülerfähigkeiten ist die Frage der Diagnostik. In der vorliegenden Studie wird als Grundlage für die Diagnose der oben genannten Fähigkeiten eine naturwissenschaftlich-experimentelle Aufgabensequenz verwendet, die auch die eigenständige Konstruktion eines Diagramms beinhaltet. Da viele Studien gezeigt haben, dass die Ergebnisse zwischen den Leistungen schriftlicher Tests und denen beim realen Experimentieren nur gering miteinander korrelieren, wurden die SchülerInnen hier bei der Durchführung des Realexperiments videografiert und die Daten qualitativ analysiert. Parallel dazu erstellten die SchülerInnen auch schriftliche Protokolle, die quantitativ ausgewertet wurden. Da aus theoretischer Perspektive angenommen werden kann, dass kognitive Fähigkeiten einen Einfluss haben, wurden diese als Kovariablen mit erhoben. Es zeigten sich positive, schwach signifikante Korrelationen zwischen den Leistungen bei der schriftlichen Dokumentation zum Experimentieren und den kognitiven Fähigkeiten der SchülerInnen. Die Kompetenz hinsichtlich der Diagrammkonstruktion ist insgesamt eher schwach ausgeprägt und korreliert nicht signifikant mit den kognitiven Fähigkeiten. Des Weiteren konnten mit der qualitativen Inhaltsanalyse aus den Videografiedaten Faktoren identifiziert werden, die den Erfolg der SchülerInnen beim experimentellen Problemlösen beeinflussen können. Ein Vergleich der quantitativen und qualitativen Daten zeigt, dass die schriftlichen Aufzeichnungen der SchülerInnen keine differenzierte individuelle Diagnose hinsichtlich ihrer experimentellen Problemlösefähigkeiten erlaubt, wenn die SchülerInnen in Gruppen arbeiten.Experimental problem-solving competencies as well as competencies in dealing with graphs are important goals of science education. Closely linked to the objective of building up the respective skills is the question of diagnostics. The study presented here uses an experimental science task sequence, which also includes the independent construction of a graph, as a basis for diagnosing the above-named skills. Since many studies have confirmed that pupils‘ performance in paper-pencil tests correlates only slightly with their performance in practical experiments, the pupils were videotaped while conducting the experiment and the data were analysed qualitatively. Simultaneously the pupils also created lab records that were analysed quantitatively. Since it can be assumed from a theoretical perspective that cognitive abilities have an influence, they were included as covariates. Positive, weakly significant correlations were found between the performance in the written documentation of the experiment and cognitive abilities of the pupils. The competence of plotting a graph is generally rather weak and does not correlate significantly with cognitive abilities. Furthermore, qualitative content analysis of the videotaped data reveals factors that may influence the pupils’ performance in experimental problem-solving. A comparison of the quantitative and qualitative data shows that the pupils’ written documentations do not allow a differentiated individual diagnosis with regard to their experimental problem-solving skills when the pupils work in groups

In Vitro Cell Culture Infectivity Assay for Human Noroviruses

A 3-dimensional organoid human small intestinal epithelium model was used

Immunospecific Responses to Bacterial Elongation Factor Tu during Burkholderia Infection and Immunization

Burkholderia pseudomallei is the etiological agent of melioidosis, a disease endemic in parts of Southeast Asia and Northern Australia. Currently there is no licensed vaccine against infection with this biological threat agent. In this study, we employed an immunoproteomic approach and identified bacterial Elongation factor-Tu (EF-Tu) as a potential vaccine antigen. EF-Tu is membrane-associated, secreted in outer membrane vesicles (OMVs), and immunogenic during Burkholderia infection in the murine model of melioidosis. Active immunization with EF-Tu induced antigen-specific antibody and cell-mediated immune responses in mice. Mucosal immunization with EF-Tu also reduced lung bacterial loads in mice challenged with aerosolized B. thailandensis. Our data support the utility of EF-Tu as a novel vaccine immunogen against bacterial infection

Professionalization processes of pre-service science-teachers – an empirical study

In der vorliegenden Studie wurden niedersächsische Anwärter und Referendare der Fächer Biologie, Chemie und Physik (N = 232) befragt. Hierbei wurde ihre Selbsteinschätzung verschiedener didaktischer und fachdidaktischer Kompetenzen zu unterschiedlichen Zeiten ihrer Ausbildung sowie Relevanz, Umfang und Qualität fachlicher, fachdidaktischer und fachpraktischer Studienanteile anhand eines standardisierten Fragebogens erhoben. Die vorliegende Studie stellt einen Beitrag zur Analyse der Qualität der ersten Phase der Lehrerausbildung hinsichtlich der zweiten Phase dar. Die Ergebnisse zeigen eine kritische Sicht auf die Vermittlung fachdidaktischer Kompetenzen. Dahingegen wird die Vermittlung fachwissenschaftlicher Kompetenz durchweg positiver gesehen. Ansatzpunkte für eine mögliche Verbesserung der Lehrerbildung werden vorgeschlagen. (DIPF/Orig.)In this study, trainee teachers of biology, chemistry and physics (N = 232) from Lower Saxony were questioned. A standardized questionnaire was used, asking for the participants\u27 self-evaluation of different general and subject-specific didactic competencies at different stages of their training. Moreover, relevance, amount and quality of subject-specific, didactic and practical units of study at the university were surveyed. The current study analyses the quality of teacher education at university level in Lower Saxony with regard to practical training. The results show that the study participants have a critical view on the imparting of subject-specific didactic competencies, whereas the imparting of subject-matter competence is regarded more positively. The paper also proposes starting points for a potential improvement of teacher education in general. (DIPF/Orig.

Wissenschaftliches Problemlösen von Lehramtsstudierenden der naturwissenschaftlichen Fächer beim Planen eines biologischen Experiments

In this study, we investigated how prospective science teachers plan germination experiments. Two hundred thirty-three students from three different German universities in their first to sixth year of educational studies were asked in paper-and-pencil tests which materials were necessary to germinate garden cress (Lepidium sativum). Two different types of tests were utilized, one test named possible materials to be used (guided response), the other one did not (open-ended response). Our hypothesis was that guided response tests would lead to plan experiments more recipe-like in the form of confirmatory experiments without control-of-variable-strategy. The participants\u27 answers were assessed using a rubric system. The categories were classified in line with two process variables "generating hypotheses " and "planning experiments" discussed by Mayer (2007) in his model of scientific reasoning, and a third process variable we labelled "naming expected results\u27\u27. The participants\u27 responses were also classified according to the levels of performance of the participants\u27 experimental design. The results reveal deficiencies in content knowledge and scientific reasoning among the prospective science teachers tested. Those test participants who listed a greater number of essential environmental factors such as air, temperature, and water, tended to plan their experiments with a greater variety of variables and include experimental control in their experiment design. The majority of the students tested also neglected to frame a hypothesis regarding which variables ultimately influence cress germination. Interestingly enough, the type of test the science education students completed had an impact on the formulation of a hypothesis: Prospective science teachers who completed the open-response test were more likely to frame a hypothesis than those answering the guided response test. Most of the prospective science teachers also failed to write down their expected results. Finally, more than half of the students neglected to adopt the control-of-variable strategy and most confounded the variable "light\u27\u27. (DIPF/Orig.)In dieser Studie wurde untersucht, wie zukünftige Lehrer der Naturwissenschaften Experimente zur Keimung planen. 233 Studierende von drei deutschen Universitäten im 1. bis 12. Semester wurden in einem schriftlichen Test befragt, welche Materialien unbedingt notwendig seien, damit Kressesamen (Lepidium sativum) keimen. Zwei verschiedene Aufgabenformate wurden eingesetzt, solche, die Materialvorschläge enthielten (guided response), und solche ohne (open-ended response). Die Hypothese war, dass guided response-Tests zum eher rezeptartigen Planen in Form von konfirmatorischen Experimenten ohne experimentelle Kontrolle (control-of-variable -strategy) führen würden. Die Antworten der Probanden wurden einem Kategoriensystem zugeordnet. Dabei wurden zwei Prozessvariablen "Hypothesen generieren" und "Untersuchungen planen" in Übereinstimmung mit dem Strukturmodell zum Wissenschaftlichen Denken von Mayer (2007) überprüft. Eine dritte Prozessvariable "Nennen eines erwarteten Ergebnisses " wurde zusätzlich aufgenommen. Die Antworten der Befragten wurden darüber hinaus nach ihrem experimentellen Design verschiedenen Levels zugeordnet. Die Ergebnisse zeigen, dass die untersuchten Studierenden Defizite im Fachwissen zur Kressekeimung sowie beim Wissenschaftlichen Denken aufweisen. Diejenigen Teilnehmer, die eine größere Anzahl von Faktoren wie z.B. Luft, Temperatur und Wasser berücksichtigten, planten ihre Experimente mit einer größeren Vielfalt an Variablen und entwarfen ein Kontrollexperiment bei ihrem experimentellen Design. Die Mehrzahl jedoch formulierte keine Hypothese, welche Faktoren zur Kressekeimung unbedingt notwendig seien. Interessanterweise hatte das Aufgabenformat, das die Probanden bearbeiteten, einen Einfluss auf das Generieren einer Hypothese: Teilnehmer, die Tests ohne Materialvorschläge ausfüllten, stellten häufiger eine Hypothese auf als diejenigen mit Tests inklusive Materialvorschlägen. Die meisten Befragten dokumentierten kein erwartetes Ergebnis. Mehr als die Hälfte der Probanden veränderte gleichzeitig mehrere Variablen, die Variable "Licht" wurde am häufigsten konfundiert. (DIPF/Orig.