Weiter-Entwicklung eines Klimawandel-Testinstruments

Der Klimawandel als Lerngegenstand des NaWi-Unterrichts erfährt zunehmend an Bedeutung. Ne-ben der Festlegung von „climate action“ als eines der Ziele von Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) findet auch eine verstärkte Integration des Themas Klimawandel in Fachlehrpläne statt. Ein basales Verständnis naturwissenschaftlicher Grundlagen des Klimawandels wird insgesamt als eines der Schlüsselelemente identifiziert, um SchülerInnen für eine gesellschaftliche Teilhabe an der Kli-mawandeldiskussion vorzubereiten. Um den Wissensstand von SchülerInnen der Sekundarstufe II über derartige Grundlagenkonzepte einschätzen zu können, wurde ein Multiple-Choice Testinstru-ment entwickelt. Dieses setzt sich aus insgesamt 30 Items zusammen, die teilweise aus einem bereits bestehenden Instrument entnommen, übersetzt und modifiziert wurden sowie aus neu entwickelten Items. Als Auswahlkriterien für die im Testinstrument adressierten Klimawandel-Konzepte fun-gierte eine in Australien durchgeführte Delphi-Studie. In der ersten Entwicklungsphase wurde das Multiple-Choice Testinstrument bei 338 SchülerInnen der 9. bis. 12. Jahrgangsstufe in Österreich eingesetzt und erprobt. Die Ergebnisse wurden einer Rasch-Analyse unterzogen, um Hinweise für die Weiterentwicklung des Testinstruments zu erhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass für den Klima-wandel spezifische Konzepte wie die Wechselwirkung von Treibhausgasen mit Infrarotstrahlung oder der Kohlenstoffkreislauf besonders schwierige Konzepte darstellen

Weiter-Entwicklung eines Klimawandel-Testinstruments

Der Klimawandel als Lerngegenstand des NaWi-Unterrichts erfährt zunehmend an Bedeutung. Ne-ben der Festlegung von „climate action“ als eines der Ziele von Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) findet auch eine verstärkte Integration des Themas Klimawandel in Fachlehrpläne statt. Ein basales Verständnis naturwissenschaftlicher Grundlagen des Klimawandels wird insgesamt als eines der Schlüsselelemente identifiziert, um SchülerInnen für eine gesellschaftliche Teilhabe an der Kli-mawandeldiskussion vorzubereiten. Um den Wissensstand von SchülerInnen der Sekundarstufe II über derartige Grundlagenkonzepte einschätzen zu können, wurde ein Multiple-Choice Testinstru-ment entwickelt. Dieses setzt sich aus insgesamt 30 Items zusammen, die teilweise aus einem bereits bestehenden Instrument entnommen, übersetzt und modifiziert wurden sowie aus neu entwickelten Items. Als Auswahlkriterien für die im Testinstrument adressierten Klimawandel-Konzepte fun-gierte eine in Australien durchgeführte Delphi-Studie. In der ersten Entwicklungsphase wurde das Multiple-Choice Testinstrument bei 338 SchülerInnen der 9. bis. 12. Jahrgangsstufe in Österreich eingesetzt und erprobt. Die Ergebnisse wurden einer Rasch-Analyse unterzogen, um Hinweise für die Weiterentwicklung des Testinstruments zu erhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass für den Klima-wandel spezifische Konzepte wie die Wechselwirkung von Treibhausgasen mit Infrarotstrahlung oder der Kohlenstoffkreislauf besonders schwierige Konzepte darstellen

Weißes Licht – fachliche Klärung mittels Experteninterviews

Das Verstehen des Zustandekommens von Körperfarben stellt für viele Schülerinnen und Schüler im Anfangsoptikunterricht und darüber hinaus eine große Hürde dar. Als eine Ursache dafür gelten unangemessene Konzeptualisierungen von weißem Licht. Ziel dieses Forschungsprojekts war es, eine fachliche Klärung des Konzepts „weißes Licht", der didaktischen Rekonstruktion von Kattmann et al. folgend, durchzuführen. Dazu wurden Literaturrecherchen in physikalischen Fachbüchern auf Universitätsniveau sowie in gängigen österreichischen Schulbüchern durchgeführt. Hin-zu kamen im Rahmen eines Diplomandenseminars durchgeführte Experteninterviews mit an Universitäten forschenden Physikerinnen und Physikern und Physiklehrkräften der Sekundarstufe I. Diese Interviews wurden im Sinne der qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring aufgearbeitet, woraus sich sechs grundlegende Kategorien zur Definition und Elementarisierung von weißem Licht ergaben. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Überlagerung verschiedener Lichtsorten bzw. Fre-quenzen als gemeinsame Basis aller Definitionen finden lässt. Die gleichmäßige Verteilung der Intensitäten, die vereinzelt in Fachbüchern thematisiert wird, wurde jedoch kaum als notwendiger Aspekt einer fachlich angemessenen Definition genannt. Die Ergebnisse zeigen die unterschiedlichen Herangehensweisen und Definitionen der Experten an das Konzept „weißes Licht" auf und liefern somit wichtige Erkenntnisse für eine didaktische Rekonstruktion für den Anfangsoptikunterricht

Weißes Licht – fachliche Klärung mittels Experteninterviews

Das Verstehen des Zustandekommens von Körperfarben stellt für viele Schülerinnen und Schüler im Anfangsoptikunterricht und darüber hinaus eine große Hürde dar. Als eine Ursache dafür gelten unangemessene Konzeptualisierungen von weißem Licht. Ziel dieses Forschungsprojekts war es, eine fachliche Klärung des Konzepts „weißes Licht", der didaktischen Rekonstruktion von Kattmann et al. folgend, durchzuführen. Dazu wurden Literaturrecherchen in physikalischen Fachbüchern auf Universitätsniveau sowie in gängigen österreichischen Schulbüchern durchgeführt. Hin-zu kamen im Rahmen eines Diplomandenseminars durchgeführte Experteninterviews mit an Universitäten forschenden Physikerinnen und Physikern und Physiklehrkräften der Sekundarstufe I. Diese Interviews wurden im Sinne der qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring aufgearbeitet, woraus sich sechs grundlegende Kategorien zur Definition und Elementarisierung von weißem Licht ergaben. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Überlagerung verschiedener Lichtsorten bzw. Fre-quenzen als gemeinsame Basis aller Definitionen finden lässt. Die gleichmäßige Verteilung der Intensitäten, die vereinzelt in Fachbüchern thematisiert wird, wurde jedoch kaum als notwendiger Aspekt einer fachlich angemessenen Definition genannt. Die Ergebnisse zeigen die unterschiedlichen Herangehensweisen und Definitionen der Experten an das Konzept „weißes Licht" auf und liefern somit wichtige Erkenntnisse für eine didaktische Rekonstruktion für den Anfangsoptikunterricht

Entwicklung eines Seminars zur Förderung des Konzeptverständnisses mittels digitaler Medien

Die Digitalisierung stellt Schule und Gesellschaft vor neue Herausforderungen, bietet jedoch gleichzeitig auch enorme Chancen. Im Physikunterricht können digitale Medien z.B. dazu beitragen, Schülerinnen und Schülern das Verständnis physikalischer Konzepte zu erleichtern. Im Rahmen des DiKoLeP-Verbundprojekts an den Universitäten Aachen, Graz und Tübingen wird daher ein Seminar entwickelt und evaluiert, dessen Ziel es ist, Studierende zum fachdidaktisch sinnvollen Einsatz von digitalen Medien zur Förderung des physikalischen Konzeptverständnisses zu befähigen. Trotz der Verankerung des Einsatzes von digitalen Medien in den KMK-Bildungsstandards haben viele Lehrkräfte nach eigenen Angaben nicht die notwendigen Kenntnisse und Erfahrungen, digitale Medien lernwirksam einzusetzen. Das neue Seminar soll daher angehenden Lehrkräften in der ersten Phase der Lehramtsausbildung die Möglichkeit geben, diese Kenntnisse und Kompetenzen zu erlangen und in komplexitätsreduzierten Unterrichtssequenzen zu erproben. Dieser Beitrag behandelt die Konzeption des Seminars und stellt die Forschungsfragen des DiKoLeP-Verbundprojekts u.a. in Zusammenhang mit der Evaluation des Seminarkonzepts vor. Zusätzlich werden die Erhebungsinstrumente und die Struktur der Evaluation dargestellt

Re-Design des Frankfurter Unterrichtskonzepts im Rahmen von EPo-EKo

Viele Lernende besitzen auch nach der Sekundarstufe I kein angemessenes Verständnis der elektrischen Grundgrößen „Spannung“, „Stromstärke“ und „Widerstand“ sowie ihrer wechselseitigen Beziehung in einfachen Stromkreisen. In der Studie von Burde (2018) konnte gezeigt werden, dass das Frankfurter Unterrichtskonzept auf Basis des Elektronengasmodells zu einem deutlich besseren konzeptionellen Verständnis beiträgt. Im Sinne des für Design-Based-Research-Ansätze typischen zyklischen Vorgehens von Entwicklung, Erprobung und Evaluation wurde das ursprüngliche Unterrichtskonzept für die aktuell laufende binationale Studie „Elektrizitätslehre mit Potenzial und Kontexten“ (EPo-EKo) weiterentwickelt. Grundlage hierfür waren einerseits die schulpraktischen Erfahrungen der Lehrkräfte in der Studie von Burde (2018) und andererseits kognitionspsychologische Erkenntnisse der „Dual-Process Theory“, wonach Lernende trotz besseren Wissens oftmals in ein intuitives, aber falsches Denkschema zurückfallen, statt eine physikalisch gesehen korrekte Argumentation zu verfolgen. Um eine unkomplizierte Implementierung im Regelunterricht zu ermöglichen, wurde das überarbeitete Frankfurter Unterrichtskonzept inzwischen unter dem Titel „Eine Einführung in die Elektrizitätslehre mit Potenzial“ in Form eines kostenfreien Schulbuchs veröffentlicht

Ein kontextstrukturiertes Unterrichtskonzept mit Potenzial

Ein Ziel des binationalen Projektes „Elektrizitätslehre mit Potenzial – Elektrizitätslehre mit Kontexten“ (EPo-EKo) besteht darin, den Elektrizitätslehreunterricht in der Sek I lernwirksamer und interessanter zu gestalten. Im Vorjahr wurde deshalb zunächst das Frankfurter Unterrichtskonzept auf Basis des Elektronengasmodells weiterentwickelt. Ein Unterricht auf Basis dessen erwies sich als lernförderlicher als der traditionelle Unterricht der Stichprobe. Das Konzept selbst ist jedoch rein fachsystematisch ausgelegt. Spätestens seit den KMK-Beschlüssen wird jedoch eine stärkere Kontextorientierung im Physikunterricht angestrebt. Vor dem Hintergrund, dass bisher kein kontextorientiertes Unterrichtskonzept existiert, welches die Einführung des einfachen Stromkreises umfassend abdeckt und empirisch evaluiert ist, wurde im Rahmen des EPo-EKo-Projektes ein kontextstrukturiertes Unterrichtskonzept auf Basis der Sachstruktur des bereits erfolgreichen Frankfurter Unterrichtskonzepts entwickelt. Indem die jeweiligen fachlichen Inhalte an möglichst interessanten und authentischen Fragestellungen erarbeitet werden, dabei aber auf die bewährte Sachstruktur des Frankfurter Unterrichtskonzepts zurückgegriffen wird, soll das Interesse und das konzeptionelle Verständnis der Lernenden gleichermaßen gefördert werden. Im Artikel werden die Grundideen einer ersten Fassung dieses Unterrichtskonzepts beschrieben

Re-Design des Frankfurter Unterrichtskonzepts im Rahmen von EPo-EKo

Viele Lernende besitzen auch nach der Sekundarstufe I kein angemessenes Verständnis der elektrischen Grundgrößen „Spannung“, „Stromstärke“ und „Widerstand“ sowie ihrer wechselseitigen Beziehung in einfachen Stromkreisen. In der Studie von Burde (2018) konnte gezeigt werden, dass das Frankfurter Unterrichtskonzept auf Basis des Elektronengasmodells zu einem deutlich besseren konzeptionellen Verständnis beiträgt. Im Sinne des für Design-Based-Research-Ansätze typischen zyklischen Vorgehens von Entwicklung, Erprobung und Evaluation wurde das ursprüngliche Unterrichtskonzept für die aktuell laufende binationale Studie „Elektrizitätslehre mit Potenzial und Kontexten“ (EPo-EKo) weiterentwickelt. Grundlage hierfür waren einerseits die schulpraktischen Erfahrungen der Lehrkräfte in der Studie von Burde (2018) und andererseits kognitionspsychologische Erkenntnisse der „Dual-Process Theory“, wonach Lernende trotz besseren Wissens oftmals in ein intuitives, aber falsches Denkschema zurückfallen, statt eine physikalisch gesehen korrekte Argumentation zu verfolgen. Um eine unkomplizierte Implementierung im Regelunterricht zu ermöglichen, wurde das überarbeitete Frankfurter Unterrichtskonzept inzwischen unter dem Titel „Eine Einführung in die Elektrizitätslehre mit Potenzial“ in Form eines kostenfreien Schulbuchs veröffentlicht

Weiterentwicklung eines Testinstruments zum einfachen Stromkreis

Nach dem Unterricht haben viele Schüler/innen Schwierigkeiten mit dem Verständnis der Elektrizitätslehre. Auch wenn es einige Testinstrumente zu diesem Thema gibt, wird in diesen die Spannung wenig behandelt. Daher wurde der Test von Urban-Woldron und Hopf (2012) um Items zur Spannung ergänzt sowie insgesamt optimiert. Mithilfe eines Leitfadenkatalogs wurden neun Schüler/innen aus Wien im Alter von 14 bis15 Jahren zu einfachen Stromkreisen mit dem Schwerpunkt Spannung befragt. Aus den Antworten der Schüler/innen kristallisierten sich verschiedene Vorstellungen heraus, die zusammengefasst wurden und als Basis für die Entwicklung von zweistufigen Testitems dienten. Die erste Stufe bezieht sich auf die Konzepte der Schüler/innen und die zweite Stufe fragt nach den Erklärungen. Der daraus entstandene Multiple-Choice Test wurde mehreren Klassen in Österreich und Deutschland vorgelegt und ausgewertet. Die Ergebnisse wurden einer Rasch-Analyse unterzogen, um lineare Werte der Item-Schwierigkeiten zu erhalten. Das neu entwickelte Testinstrument wird aktuell für die Überprüfung der Wirksamkeit mehrerer Unterrichtskonzepte zur Elektrizitätslehre verwendet

Weiterentwicklung eines Testinstruments zum einfachen Stromkreis

Nach dem Unterricht haben viele Schüler/innen Schwierigkeiten mit dem Verständnis der Elektrizitätslehre. Auch wenn es einige Testinstrumente zu diesem Thema gibt, wird in diesen die Spannung wenig behandelt. Daher wurde der Test von Urban-Woldron und Hopf (2012) um Items zur Spannung ergänzt sowie insgesamt optimiert. Mithilfe eines Leitfadenkatalogs wurden neun Schüler/innen aus Wien im Alter von 14 bis15 Jahren zu einfachen Stromkreisen mit dem Schwerpunkt Spannung befragt. Aus den Antworten der Schüler/innen kristallisierten sich verschiedene Vorstellungen heraus, die zusammengefasst wurden und als Basis für die Entwicklung von zweistufigen Testitems dienten. Die erste Stufe bezieht sich auf die Konzepte der Schüler/innen und die zweite Stufe fragt nach den Erklärungen. Der daraus entstandene Multiple-Choice Test wurde mehreren Klassen in Österreich und Deutschland vorgelegt und ausgewertet. Die Ergebnisse wurden einer Rasch-Analyse unterzogen, um lineare Werte der Item-Schwierigkeiten zu erhalten. Das neu entwickelte Testinstrument wird aktuell für die Überprüfung der Wirksamkeit mehrerer Unterrichtskonzepte zur Elektrizitätslehre verwendet