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 Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
Biologie, Chemie, Physik - Jahrgang 17, 2011
| Aufsätze |
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Erich Ramseier, Peter Labudde und Marco Adamina
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Validierung des Kompetenzmodells HarmoS Naturwissenschaften: Fazite und Defizite |
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Svenja Mareike Kühn
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Weiterentwicklung der Aufgabenkultur im naturwissenschaftlichen Unterricht der gymnasialen Oberstufe und im Abitur |
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Dorothee Brovelli, Alexander Kauertz, Markus Rehm und Markus Wilhelm
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Professionelle Kompetenz und Berufsidentität in integrierten und disziplinären Lehramtsstudiengängen der Naturwissenschaften |
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Elke Sumfleth und Christian Henke
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Förderung leistungsstarker Oberstufenschülerinnen und -schüler im HIGHSEA-Projekt am Alfred-Wegener Institut, Bremerhaven |
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Philipp Schmiemann
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Fachsprache in biologischen Testaufgaben |
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Sarah Sennebogen, Julia Knauer, Julia Kahler und Birgit Neuhaus
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Kooperatives und kompetitives Lernen im Biologieunterricht |
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Susanne Neumann und Martin Hopf
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Was verbinden Schülerinnen und Schüler mit dem Begriff 'Strahlung'? |
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Inga Gryl und Detlef Kanwischer
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Geomedien und Kompetenzentwicklung - ein Modell zur reflexiven Kartenarbeit im Unterricht |
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Lucia Kohlhauf, Ulrike Rutke und Birgit Neuhaus
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Entwicklung eines Kompetenzmodells zum biologischen Beobachten ab dem Vorschulalter |
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Claudia Haagen-Schützenhöfer, Leopold Mathelitsch und Martin Hopf
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Fremdsprachiger Physikunterricht: Fremdsprachlicher Mehrwert auf Kosten fachlicher Leistungen? - Auswirkungen fremdsprachenintegrierten Physikunterrichts auf fachliche Leistungen |
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Julia Hostenbach, Hans E. Fischer, Alexander Kauertz, Jürgen Mayer, Elke Sumfleth und Maik Walpuski
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Modellierung der Bewertungskompetenz in den Naturwissenschaften zur Evaluation der Nationalen Bildungsstandards |
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David Woitkowski, Josef Riese und Peter Reinhold
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Modellierung fachwissenschaftlicher Kompetenz angehender Physiklehrkräfte |
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Burkhard Priemer
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Was ist das Offene beim offenen Experimentieren? |
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Annika Meyer, Stephanie Balster, Christian Birkhölzer und Matthias Wilde
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Der Einfluss von lebenden Tieren als Unterrichtsmittel auf die Lernerwahrnehmung der konstruktivistischen Orientierung ihres Biologieunterrichts |
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Annika Ohle, Hans Ernst Fischer und Alexander Kauertz
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Der Einfluss des physikalischen Fachwissens von Primarstufenlehrkräften auf Unterrichtsgestaltung und Schülerleistung |
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| Buchbesprechungen |
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Klaus Müller
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Darwin und kein Ende? - Kontroversen zu Evolution und Schöpfung
Horst Bayrhuber, Astrid Faber und Reinhold Leinfelder (Hrsg.) |
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| Nachruf |
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Hartmut Wiesner
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Nachruf auf Walter Jung |
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Erich Ramseier, Peter Labudde und Marco Adamina
Validierung des Kompetenzmodells HarmoS Naturwissenschaften: Fazite und Defizite
Validation of the HarmoS Science Competency Model: Results and Deficiencies
Artikel im pdf-Format (1 MB)
Zusammenfassung:
Im Rahmen eines groß angelegten bildungspolitischen Reformprojekts wurden in der Schweiz in vier Fachbereichen auf Kompetenzmodelle gestützte Bildungsstandards für das 2., 6. und 9. Schuljahr entwickelt. Zum Entwicklungsprozess gehörte bereits eine erste Validierung der Kompetenzmodelle. Der vorliegende Artikel beschreibt kurz das für den Fachbereich "Naturwissenschaften" entwickelte Modell und stellt die darauf bezogene Validierung mittels repräsentativer Stichproben im 6. und 9. Schuljahr dar. Neben dem Design und der Durchführung der Tests werden zentrale Ergebnisse präsentiert: Konstitution einer Kompetenzskala, Kompetenzstruktur, Kompetenzniveaus, Vergleich der naturwissenschaftlichen Kompetenz im 6. und 9. Schuljahr, Festlegung der Bildungsstandards, Kompetenzunterschiede zwischen Teilpopulationen. Der Ertrag und die Lücken dieses ersten Schrittes zu einer Validierung des naturwissenschaftlichen Kompetenzmodells und die notwendigen Folgeschritte werden diskutiert.
Schlüsselwörter: Naturwissenschaften, Kompetenzmodell, Bildungsstandards, Referenzaufgaben, Leistungstests, Validierung.
Abstract:
As part of a large-scale education policy reform project in Switzerland, educational standards based on competency models have been developed for grades 2, 6 and 9 in four different departments. A primary validation of these competency models was part of the development process. The following article describes the model that was developed for the science department and displays the related validation using representative student samples from grades 6 and 9. The design and the execution of the tests, as well as key findings involving the following areas are presented: Constitution of a competency scale, competency structure, competency level, comparison of competencies in grades 6 and 9, determining the educational standards and the difference in competencies between sub-populations. The output and the gaps in this primary validation process of the competency model in science education, as well as the necessary subsequent steps are discussed.
Keywords: science, competency model, educational standard, reference tasks, achievement test, validation.
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Svenja Mareike Kühn
Weiterentwicklung der Aufgabenkultur im naturwissenschaftlichen Unterricht der gymnasialen Oberstufe und im Abitur
Task Development in Science Education at upper Secondary Schools (Gymnasiale Oberstufe) and state-wide exit examinations (Abitur)
Artikel im pdf-Format (0,8 MB)
Zusammenfassung:
Insbesondere vor dem Hintergrund des unbefriedigenden Abschneidens deutscher Schülerinnen und Schüler bei nationalen und internationalen Schulleistungsstudien wurden schulstufenübergreifend zahlreiche aufgabenbezogene Defizite für die Fächer Biologie, Chemie und Physik konstatiert. Dabei wird der Weiterentwicklung der Aufgabenkultur ein beträchtliches Potenzial zugeschrieben eine Qualitätssteigerung im naturwissenschaftlichen Unterricht herbeizuführen. Während dieser Diskurs für Lernaufgaben im naturwissenschaftlichen Unterricht bereits intensiv geführt wird, liegen hingegen Befunde zu Leistungsaufgaben - insbesondere zu lerngruppenübergreifenden - bislang nur in unzureichendem Maß vor; dies gilt auch für Leistungsaufgaben in der gymnasialen Oberstufe und im Abitur.
In diesem Beitrag wird eine Studie vorgestellt, die bestehende Forschungsdesiderata aufgreift und insgesamt 1487 Klausur- und Abiturprüfungsaufgaben aus 4 verschiedenen Bundesländern in den Fächern Biologie, Chemie und Physik im retrospektiven Längsschnittdesign (1993-2008) vor dem Hintergrund der bundesweit gültigen Einheitlichen Prüfungsanforderungen in der Abiturprüfung (EPA) analysiert. Das Projekt will auf diese Weise einen Beitrag zur fachdidaktischen Diskussion über die Gestaltung von Leistungsaufgaben in der gymnasialen Oberstufe und im Abitur im Kontext der Weiterentwicklung der Aufgabenkultur im naturwissenschaftlichen Unterricht leisten.
Schlüsselwörter: Abiturprüfung, gymnasiale Oberstufe, Leistungsaufgaben, Aufgabenkultur, Standards
Abstract:
Particularly with regard to the unsatisfying performance of German students in important student assessments like Pisa or Timss, numerous deficits concerning the arrangement of tasks were identified in the three science subjects biology, chemistry and physics. Thus, the further development of the arrangement of tasks is assumed to provide a considerable opportunity to enhance the quality of science education. While this problem is currently being discussed for instructional tasks in science lessons, the findings for performance tasks are still pending. This includes the tasks in exit examinations at the end of upper secondary education (Abitur) and the respective preceding lessons (Gymnasiale Oberstufe) as well.
The presented study is based on the mentioned research gaps and analyses a total of 1487 exit examination tasks and class exercises from 4 German Länder in the subjects biology, chemistry and physics with regard to the national examination standards, in a retrospective longitudinal design (1993-2008). In summary, the results contribute to a better comprehension of how performance tasks are arranged in exit examinations and the preceding lessons in the science subjects. This might be used as a basis for a critical analysis of the current task practice, and thus be the foundation for the designing of future examination tasks.
Keywords: Exit examinations, upper secondary education, performance tasks, science education, standards
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Dorothee Brovelli, Alexander Kauertz, Markus Rehm und Markus Wilhelm
Professionelle Kompetenz und Berufsidentität in integrierten und disziplinären Lehramtsstudiengängen der Naturwissenschaften
Professional competence and professional identity in teacher training programs with integrated and separate science approaches
Artikel im pdf-Format (1 MB)
Zusammenfassung:
Bisher gibt es nur wenige Hochschulen, die eine integrierte naturwissenschaftliche Lehrerbildung aufgebaut haben. In der vorgestellten Studie wird ein solcher integrierter Studiengang mit disziplinären Studiengängen anderer Hochschulen (Pädagogische Hochschulen und Universitäten) verglichen, die alle auf eine Lehrbefähigung für die Sekundarstufe I abzielen. Es wird die Frage untersucht, ob Studierende in Abhängigkeit vom Ausbildungskonzept ihre professionelle Kompetenz und ihre Berufsidentität unterschiedlich einschätzen. Nach Entwicklung und Validierung eines Fragebogens wurden Daten bei 404 Studierenden an sieben Hochschulen erhoben und ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Studierenden ihre Kompetenzen unabhängig von der Studienstruktur gleich stark einschätzen und ihnen auch eine ähnliche Wichtigkeit beimessen. Dagegen finden sich signifikante Unterschiede hinsichtlich der Berufsidentität: Integriert ausgebildete Studierende fühlen sich im Vergleich zu disziplinär ausgebildeten stärker als Fachwissenschaftler/innen und weniger als Pädagogen/Pädagoginnen oder Didaktiker/innen. Zudem können Wechselbeziehungen zwischen den Konstrukten professionelle Kompetenz und Berufsidentität aufgezeigt werden.
Schlüsselwörter: integrierter Naturwissenschaftsunterricht, professionelle Kompetenz, Lehramtsstudiengänge, Berufsidentität
Abstract:
To date, only few teacher training institutions have established programs with combined science disciplines. The reported study compares such an integrated science teacher education program with separate-discipline programs of other universities, that all offer a degree in teaching at the lower secondary school level. The question is investigated if student teachers assess their professional competencies and their professional identity differently depending on the structure of teacher education. After development and validation of a questionnaire, data from 404 students at seven universities was collected and analyzed. Results show that, independent of the kind of teacher training, students rate their own competencies and the relative importance they attribute to these competencies similarly. However, significant differences can be found with respect to professional identity: Students studying science in an interdisciplinary approach consider themselves more as subject matter experts and less as pedagogical or didactical experts than students from institutions teaching science in separate disciplines. Besides, interdependences of the constructs on professional identity and students' views on teaching competence can be discerned.
Keywords: integrated science education, professional competence, teacher training programs, professional identity
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Elke Sumfleth und Christian Henke
Förderung leistungsstarker Oberstufenschülerinnen und -schüler im HIGHSEA-Projekt am Alfred-Wegener Institut, Bremerhaven
Encouragement of high-achieving students in upper secondary education at the Alfred-Wegener Institute, Bremerhaven
Artikel im pdf-Format (1,1 MB)
Zusammenfassung:
Das HIGHSEA-Projekt am Alfred-Wegener Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven hebt sich durch die langzeitliche Anlage als Unterrichtsprojekt in deutlichem Maße von den zahlreichen Schülerlaboren und außerschulischen Lernorten ab. Für die vorliegende Evaluationsstudie wurde ein Prä-Posttest-Design mit einer nach kognitiven Fähigkeiten und Vorwissen parallelisierten Kontrollgruppe verwendet. Die Experimentalgruppe war am Untersuchungsende der Kontrollgruppe in den kognitiven Variablen experimentell-naturwissenschaftliche Fähigkeiten, chemisches Fachwissen und naturwissenschaftliche Grundbildung überlegen. Keine Unterschiede zwischen den Gruppen zeigten sich bei der Interessenentwicklung und den zukünftigen Berufsvorstellungen.
Schlüsselwörter: Evaluationsstudie, HIGHSEA-Projekt, experimentell naturwissenschaftliche Fähigkeiten, außerschulische Lernorte
Abstract:
The HIGHSEA-project, which is located at Bremerhaven's Alfred-Wegener Institute for Polar and Marine Research, sets itself apart from numerous student labs and similar outside-the-classroom learning experiences insofar as it is designed as a long-term teaching project. The present evaluation study uses a pre-post-testdesign that employs an experiment and a control group, which are balanced in matched pairs with regard to prior knowledge and cognitive abilities. After the intervention, the experiment group was found to outperform the control group regarding science experimentation skills, chemical content knowledge, and scientific literacy. There were no differences observable between the groups as far as developing interest and professional ambitions were concerned.
Keywords: evaluation study, HIGHSEA-project, science experimentation skills, outside-the-classroom learning experience
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Philipp Schmiemann
Fachsprache in biologischen Testaufgaben
Terminology in Biological Test Items
Artikel im pdf-Format (1,2 MB)
Zusammenfassung:
Die sichere Verwendung von Fachsprache und die Kenntnis von Fachbegriffen sind wesentliche Merkmale für die Expertise bzw. Kompetenz in einer Domäne. Sie sind daher auch für die Modellierung und Erfassung von Kompetenzen von Bedeutung. Da die Kompetenzmodellierung im Allgemeinen auf einer Operationalisierung durch Aufgaben beruht, stellt sich die Frage, inwieweit Fachsprache bzw. Fachbegriffe die Schwierigkeit von Testaufgaben beeinflussen. In dieser Studie wurden Testaufgaben zu drei exemplarischen Konzepten der Biologie hinsichtlich der Verwendung von Fach- und Alltagsbegriffen variiert und mit Schülerinnen und Schülern der Klasse 5 bis 10 getestet. Im Vergleich erweisen sich Testaufgaben mit Fachbegriffen über alle untersuchten Konzepte hinweg als signifikant schwerer als solche mit Alltagsbegriffen. Allerdings unterscheidet sich der schwierigkeitsinduzierende Einfluss der Fachbegriffe bei den verschiedenen Konzepten deutlich in seiner Stärke.
Schlüsselwörter: Kompetenzmodellierung, Fachsprache, Fachbegriffe, Testaufgaben, schwierigkeitserzeugende Aufgabenmerkmale
Abstract:
The application of terminology and knowledge of technical terms are fundamental attributes for the expertise respectively competency in a domain. Thus they are also relevant for modelling and characterizing competencies. The competency modelling is typically based on test items. Therefore, the question comes up in how far terminology respectively technical terms influence the difficulty of items in achievement tests. In this study items on three exemplary biological concepts have been developed. The items have been varied regarding the use of technical terms and everyday speech. Students of grades 5 to 10 took part in the achievement test. The results show that items with technical terms are significantly more difficult on all reviewed concepts than items containing everyday language. However there is a clear difference within the degree of difficulty caused by the employment of technical terms in all three concepts.
Keywords: competency modelling, terminology, technical terms, test items, item difficulty
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Sarah Sennebogen, Julia Knauer, Julia Kahler und Birgit Neuhaus
Kooperatives und kompetitives Lernen im Biologieunterricht
Cooperative and competitive learning in biology education
Artikel im pdf-Format (0,9 MB)
Zusammenfassung:
Das kooperative Lernen wurde in den vergangenen Jahrzehnten durch den Einsatz von unterschiedlichsten Methoden in den Schulalltag integriert. Beim kooperativen Lernen unterstützen sich die Schülerinnen und Schüler1 im Lernprozess durch die Arbeit in Kleingruppen (Slavin, 1991), wohingegen die Individuen in kompetitiven Lernumgebungen versuchen sich gegenseitig zu übertreffen (Johnson & Johnson, 1989). Um den Forderungen der KMK (2005) nach Kompetenzförderung der Schüler gerecht zu werden, wird im Folgenden ein Ansatz vorgestellt, der die beiden Lernformen in der Unterrichtsmethode Egg-Race, in der die Schüler in miteinander wetteifernden kooperativen Kleingruppen arbeiten, kombiniert. In der hier beschriebenen Studie wurde ein biologisches Egg-Race zum Thema Wald im Prä-Posttest-Design evaluiert. Die Ergebnisse zeigen hinsichtlich Leistungszuwachs, allgemeinen und spezifischen situationalen Interesse sowie hinsichtlich der Selbsteinschätzung von Kompetenzen eine Überlegenheit des kooperativen Wettbewerbs im Vergleich zur rein kooperativen Lernumgebung. Allerdings wirkte sich der Wettbewerb negativ auf die Wahrnehmung der Kleingruppe aus. In zukünftige Studien sollten daher u.a. der Einfluss von kooperativem Wettbewerb auf das Sozialverhalten der Lernenden untersucht werden.
Schlüsselwörter: Kooperatives Lernen, Kleingruppenwettbewerb, Egg-Race
Abstract:
Cooperative learning has been implemented in everyday school life by using different methods. Within cooperative learning environments pupils support each others' learning outcome while working together in small groups (Slavin, 1991). The opposite of cooperative learning is competitive learning, where individuals try to outperform each other (Johnson & Johnson, 1989). To fulfill the claims of the The Standing Conference of the Ministers of Education and Cultural Affairs of the Länder in the Federal Republic of Germany (2005) wanting pupils to develop competences these two learning environments can be combined by using the learning method Egg-Race. In doing so, the pupils work together in small groups while competing against other groups. To evaluate the collaborative competition's influence a teaching unit about forest has been analysed in a pre-post-test-design. Results show superiority in favor of the competitive treatment compared to pure cooperative learning environments concerning increase of achievement, situational interest and self-assessment. But competition has a negative effect on the perception of group. Subsequent studies should therefore examine the influence of collaborative competition on social behavior.
Keywords: Cooperative learning, intergroup competition, Egg-Race
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Susanne Neumann und Martin Hopf
Was verbinden Schülerinnen und Schüler mit dem Begriff 'Strahlung'?
What do students associate with the German term 'Strahlung' (= radiation)?
Artikel im pdf-Format (1,2 MB)
Zusammenfassung:
In einer explorativen Studie wurde untersucht, was Schülerinnen und Schüler mit dem Begriff 'Strahlung' verbinden, bevor sie im Physikunterricht mit dem Thema konfrontiert werden. Zu diesem Zweck wurden Schülerinnen und Schüler der vierten bis sechsten Schulstufe gebeten, Zeichnungen zu diesem Thema anzufertigen. Diese Kinderzeichnungen wurden quantitativ mit Hilfe eines selbst entwickelten Kategoriensystems analysiert. Mit einer Teilgruppe der Probandinnen und Probanden wurden Interviews geführt, um die richtige Interpretation der Zeichnungen zu gewährleisten und nach den Wissensquellen der Kinder zu fragen. Bei der Analyse der Daten zeigte sich, dass die Motive stark altersabhängig waren: Schülerinnen und Schüler der vierten Schulstufe zeichneten zum überwiegenden Teil Quellen sichtbarer Strahlung (Sonne, Taschenlampe, ...). Mit zunehmendem Alter nahm der Anteil derjenigen signifikant zu, die Objekte im Zusammenhang mit unsichtbarer Strahlung (Handys, Atomkraftwerke, ...) wählten.
Schlüsselwörter: Strahlung, Schülervorstellungen, Kinderzeichnungen
Abstract:
An explorative study analyzed what students associate with the German term 'Strahlung' (= radiation), before they are confronted with this topic in physics lessons. Students from grades 4 to 6 were asked to create drawings about this topic. These drawings were quantitatively analyzed using self-created categories. A sub-set of the students was interviewed in order to check the interpretations of the drawings and ask them about their sources of information. The analysis of the data showed that the choice of motifs was strongly dependent on the age of the students: Students attending grade 4 drew, to a high degree, sources of visible radiation (e.g. the Sun, a flashlight, ...). The older the students were, the higher the percentage of drawings that show objects related to invisible radiation (e.g. mobile phones, nuclear power plants, ...).
Keywords: radiation, students' conceptions, children's drawings
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Inga Gryl und Detlef Kanwischer
Geomedien und Kompetenzentwicklung - ein Modell zur reflexiven Kartenarbeit im Unterricht
Geomedia and the Development of Competency - a Model of Reflexive Map Working in the Classroom
Artikel im pdf-Format (1,1 MB)
Zusammenfassung:
Zu einem der zentralen Merkmale der aktuellen Kompetenz- und Standardisierungsdebatte gehört der Modus der Reflexion, da er der beste Indikator ist, um Leistungsgraduierungen festzulegen. Im Gegensatz zur herausgehobenen Bedeutung der Reflexion für kompetenzorientiertes Lernen ist die theoriegeleitete Entwicklung eines kompetenzorientierten Reflexionsmodells aus Sicht der Fachdidaktiken bislang ein Desiderat. Da der Umgang mit Karten und digitalen Globen eine grundlegende Kulturtechnik ist, deren Förderung eine der Aufgaben des Geographieunterrichts ist, steht die Entwicklung eines domänenspezifischen Modells zur reflexiven Kartenkompetenz für den Unterricht im Zentrum dieses Beitrages. Die theoretische Grundlage für die Entwicklung des Kompetenzmodells bilden Ansätze und empirische Studien zur allgemeinen, naturwissenschaftlichen und geographischen Reflexionskompetenz sowie zu Konstruktionselementen von Karten im Speziellen und zur Kartenarbeit im Allgemeinen. Das entwickelte Modell knüpft an die bisherigen Ergebnisse der Kompetenzdiagnostik an und kann damit eine fruchtbare Wechselbeziehung hinsichtlich der Erforschung einer Reflexionskompetenz in anderen Fächern eingehen.
Schlüsselworter: Bildungsstandards, Kompetenz, Reflektion, Reflektionskompetenz, Kartenlesen
Abstract:
One of the central features of the current debate on skills and standardization in education is the mode of reflection, because it is the best indicator to determine achievement classifications. In contrast to the prominent role of reflection for competence-oriented learning, the development of a theory-based reflection model from the perspective of the teaching methodology is yet a desideratum. Since the use of digital maps and globes is a basic cultural technique that is strongly supported in geography teaching, the development of a domain-specific model for the reflection competency of map reading in the classroom is at the center of this paper. The theoretical basis for the development of this competency model relies on approaches to and empirical studies on education, science and geography skills as well as on design elements of maps in particular and map work in general. The model ties in with recent results on the diagnostic of competency and can therefore enter into a productive interaction with regard to the research into reflection competency in other subjects.
Keywords: Educational Standards, Competence, Reflection, Reflection Competence, Map Reading
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Lucia Kohlhauf, Ulrike Rutke und Birgit Neuhaus
Entwicklung eines Kompetenzmodells zum biologischen Beobachten ab dem Vorschulalter
Development of a competency model on biological observation suitable from preschool age
Artikel im pdf-Format (0,8 MB)
Zusammenfassung:
In den Naturwissenschaftsdidaktiken existieren bereits Kompetenzmodelle zur Erkenntnisgewinnung durch Experimentieren (z.B. Grube et al., 2007; Hammann, 2007). Obwohl die Biologie ihre Erkenntnisse keineswegs nur durch das Experiment gewinnt, steht das Beobachten als wissenschaftliche Erkenntnismethode meist im Schatten des Experiments. Jedoch ist auch das Beobachten als eigenständige biologische Arbeitsmethode zu sehen. Als im Jahr 2005 deutschlandweit Bildungs- und Erziehungspläne für Kindertageseinrichtungen verabschiedet wurden, hielt die Diskussion um Kompetenzen und Kompetenzförderung, die seit der Einführung der Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss die Bildungsgespräche im Schulbereich dominiert, auch Einzug in den Vorschulbereich. Eine entwicklungsangemessene individuelle Förderung der Beobachtungskompetenz scheint bereits im Vorschulalter möglich, da Kinder ab ca. vier Jahren dazu in der Lage sind, selbstständig Fragen und Hypothesen zu generieren (Sodian & Thoermer, 2006). Da hierzu die Feststellung der aktuellen Kompetenz des Kindes anhand eines Kompetenzmodells, das schon ab dem Vorschulalter eingesetzt werden kann, nötig ist, wurde ein Modell zur Erfassung der Beobachtungskompetenz entwickelt und empirisch evaluiert. Anhand des Modells sollen in Zukunft Module zur individuellen Förderung der Beobachtungskompetenz im Vorschulalter entwickelt werden, auf die die Grundschule aufbauen kann.
Schlüsselwörter: Vorschule, Beobachtungskompetenz, Kompetenzmodell
Abstract:
It has been decided in German preschool curricula in 2005, that children should be exposed to natural science from preschool. Due to these developments, the topic of competence and competence training, which have dominated educational debates in schools since 2005, were introduced into the preschool level. Though the scientific education competency models in experimentation already exist (e.g., Grube et al., 2007; Hammann, 2007), biology does not always use experimentation to uncover new information, using instead, observation as a scientific research method, which is often shadowed by experimentation. However, observing must be seen as an independent biological research method. An age-appropriate individual promotion of the observation competency seems possible as early as pre-school age, because children from approximately four years of age are able to generate questions and hypotheses independently (Sodian & Thoermer, 2006). To foster this competency individually, it is necessary to develop and to evaluate a competency model, which can be used at the preschool level. Based on this model, training units will then be developed which promote pupils' observational abilities step-wise.
Keywords: Preschool, observation competency, competency modell
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Claudia Haagen-Schützenhöfer, Leopold Mathelitsch und Martin Hopf
Fremdsprachiger Physikunterricht: Fremdsprachlicher Mehrwert auf Kosten fachlicher Leistungen? - Auswirkungen fremdsprachenintegrierten Physikunterrichts auf fachliche Leistungen
Content and language integrated learning in physics: linguistic benefits at the expense of content learning? - Effects of language integrated physics lessons on content learning
Artikel im pdf-Format (1,1 MB)
Zusammenfassung:
Fremdsprachenintegrierter Sachfachunterricht ist Fachunterricht, in dem eine Fremdsprache als Unterrichtssprache dient. Positive Auswirkungen dieser Unterrichtsform auf fremdsprachliche Fähigkeiten und Fertigkeiten von Schülerinnen und Schülern sind wissenschaftlich belegt und in der Unterrichtspraxis weitgehend akzeptiert. Über Auswirkungen auf fachliche Fähigkeiten liegen jedoch kaum wissenschaftlich fundierte Aussagen vor. Dies führt vor allem in naturwissenschaftlichen Fächern zu Ressentiments gegenüber dieser bilingualen Unterrichtsform. Im Folgenden wird die Bedeutung von Sprache für den Physikunterricht, vor allem den Konzepterwerb, analysiert und daraus ableitbare Implikationen für fremdsprachenintegrierten Physikunterricht beschrieben. Des Weiteren wird über eine vergleichende Studie zu den Auswirkungen von englisch geführtem Physikunterricht auf die fachliche Leistung von Schülerinnen und Schülern der 11. Schulstufe im Bereich Magnetismus berichtet. Mittels Pre- und Post-Testvergleich wurden die Lernergebnisse einer fremdsprachenintegriert unterrichteten Untersuchungsgruppe (N=127) denen einer muttersprachlich unterrichteten Vergleichsgruppe (N=78) gegenüber gestellt. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass die vorgegebenen Lernumgebungen im Bereich Magnetismus, die sich durch die Unterrichtssprache unterschieden, zu keinem signifikanten Unterschied in der fachlichen Leistung der Schülerinnen und Schüler führten.
Schlüsselwörter: Fremdsprachenintegration, Magnetismus, Fachsprache, Sprache und Konzeptentwicklung
Abstract:
Content and language integrated learning (CLIL) is characterized by using a second language as medium of instruction in the teaching of non-language subjects. Positive influences on students' language learning outcomes have been shown by several research studies and the fact that CLIL students usually have higher levels of second language competence is also widely accepted by practitioners. However, little is known about the learning effects of CLIL concerning content knowledge, which causes resentments against this bilingual teaching concept especially in the field of science teaching. This article reviews the importance of language for learning-processes in general and discusses implications for CLIL in teaching physics. Finally an empirical study is presented which investigates the content outcomes of CLIL in teaching Magnetism. The content achievement of students being either instructed with English as a working language (test group) or in their first language German (control group), was compared in a pre- post-test design. Results indicate that the provided learning environments, just differing according to the language of instruction, did not cause significantly different content achievements.
Keywords: Content and language integrated learning, magnetism, terminology, language and concepts
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Julia Hostenbach, Hans E. Fischer, Alexander Kauertz, Jürgen Mayer, Elke Sumfleth und Maik Walpuski
Modellierung der Bewertungskompetenz in den Naturwissenschaften zur Evaluation der Nationalen Bildungsstandards
Modeling the evaluation and judgement competence in science to evaluate national educational standards
Artikel im pdf-Format (1,9 MB)
Zusammenfassung:
Für die Überprüfung der Nationalen Bildungsstandards werden fachdidaktisch begründete und empirisch haltbare Modelle zur Beschreibung von Schülerkompetenzen bzw. zur Entwicklung von Testaufgaben benötigt. Nachdem in einem vorangegangenen Artikel (Kauertz et al., 2010) die fachdidaktischen Überlegungen beschrieben wurden, die zu einer Operationalisierung der Standards im Kompetenzbereich Fachwissen zum Tragen kommen, beschäftigt sich dieser Artikel mit der Modellierung und Operationalisierung des Kompetenzbereiches Bewerten. Dazu werden theoretische und empirische Vorarbeiten aus den naturwissenschaftlichen Fächern zusammengetragen und in ein Kompetenzstrukturmodell übertragen.
Schlüsselwörter: Bewertungskompetenz, Bildungsstandards, Evaluation, Kompetenzmodell, Testentwicklung
Abstract:
For the evaluation of the national educational standards models are needed which are capable to describe students' competencies theory driven. These models have to be tested empirically and are needed to develop test items. The theoretical underpinnings for the area of competence "content knowledge" were described in a former article (Kauertz et al., 2010). The article deals with the operationalization of the "evaluation and judgement competence". Theoretical assumptions and empirical studies from the different subjects are considered for the development of a model of competence.
Keywords: evaluation and judgement competence, National educational standards, evaluation, competence model, test development
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David Woitkowski, Josef Riese und Peter Reinhold
Modellierung fachwissenschaftlicher Kompetenz angehender Physiklehrkräfte
Modelling Content Knowledge of Prospective Physics Teachers
Artikel im pdf-Format (1,2 MB)
Zusammenfassung:
Momentan gelingt es der fachwissenschaftlichen Ausbildung von Physiklehrkräften an deutschen Hochschulen nicht, Leistungsunterschiede und Differenzen im Vorwissen der Studierenden auszugleichen, da bisher kaum systematische Konzepte zur gezielten und adaptiven Förderung fachlicher Kompetenz existieren. Dies ist u.a. auf einen Mangel an differenzierten Instrumenten zur validen und präzisen Diagnose fachlicher Kompetenz zurückzuführen. So setzt ein Großteil der Forschung zur Modellierung und Messung fachlicher Kompetenz bislang auf Schülerebene an, während die wenigen aktuellen Arbeiten auf Lehrer- bzw. Hochschulebene primär der Grundlagenforschung zuzurechnen sind und nicht den Anforderungen einer präzisen Diagnostik genügen, wie es für adaptive Förderkonzepte erforderlich wäre. Vor diesem Hintergrund wird im Beitrag ein Modell fachlicher Kompetenz angehender Physiklehrkräfte im Inhaltsbereich Mechanik erarbeitet und mit Hilfe einer Reanalyse vorhandener Items einer ersten Plausibilitätsprüfung unterzogen, welches die Entwicklung eines umfassenden Fachwissenstests vorbereitet und die Beschreibung von Testitems anhand schwierigkeitserzeugender Aufgabenmerkmale ermöglicht. Perspektivisch soll ausgehend vom vorgestellten Modell die Erstellung und empirische Überprüfung eines Kompetenzniveaumodells er- folgen, um zukünftig eine angemessene und zielgerichtete Förderung Studierender auf einzelnen Niveaustufen möglich zu machen.
Schlüsselwörter: Kompetenzmessung, physikalisches Fachwissen, Modellentwicklung, schwierigkeitserzeugende Aufgabenmerkmale
Abstract:
At present, education of prospective physics teachers at German universities is not able to compensate differences in competencies and prior knowledge because there are almost no systematic concepts for a specific and adaptive support available. This is, amongst others, due to a lack of precise, sophisticated and valid instruments for measu- ring content knowledge. In this context, most of the available approaches are limited to physics education at school level. The few existing approaches focusing on teachers can be characterized as fundamental research and offer no adequate links for support concepts. Against this background, a model of prospecitive physics teachers' content knowledge in the domain of mechanics is developed in this paper. This model will be used to develop a corresponding comprehensive test and to describe the test items by using difficulty generating item characteristics. Based on the introduced model, the results of a planned inquiry will be used for empirical verification of a model of competence levels which in the future can be the basis of adequate support of students on specific levels.
Keywords: measurement of competence, physical content knowledge, model development, difficulty generating item characteristics
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Burkhard Priemer
Was ist das Offene beim offenen Experimentieren?
What is Open in Open Ended Experiments?
Artikel im pdf-Format (0,9 MB)
Zusammenfassung:
Der Beitrag zeigt die Ungenauigkeiten in der Verwendung und die Notwendigkeit einer Präzisierung des Begriffes des offenen Experimentierens auf. Dies erfolgt mit Blick auf offenen Unterricht und offene Aufgaben, da auch in diesen Bereichen unscharfe Begrifflichkeiten verwendet werden und divergente Ergebnisse bzgl. der Wirksamkeit der Offenheit vorliegen. Unter Beachtung dieses theoretischen Hintergrunds wird mit Bezug auf bereits vorliegende Arbeiten zum offenen Experimentieren eine Dimensionierung des Begriffes mit einer Graduierung (Stufung) vorgenommen. Abschließend werden Implikationen für die fachdidaktische Forschung aufgezeigt.
Schlüsselwörter: offenes Experimentieren, offener Unterricht, offene Aufgaben
Abstract:
The article shows the impreciseness in the use and the need of a better specification of the notion of open ended experiments. For that purpose recourse is taken to open learning and open problems. Here, difficulties in defining openness and in evaluating openness are observed as well. By taking account of this theoretical frame and by integrating existing approaches of open ended experiments the notion of open ended experiments is specified by different dimensions with different levels. Finally, implications for further science education research are highlighted.
Keywords: open ended experiments, open learning, open problems
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Annika Meyer, Stephanie Balster, Christian Birkhölzer und Matthias Wilde
Der Einfluss von lebenden Tieren als Unterrichtsmittel auf die Lernerwahrnehmung der konstruktivistischen Orientierung ihres Biologieunterrichts
The impact of living animals as a means of teaching on the learner's perception of the constructivist orientation of their biology lessons
Artikel im pdf-Format (0,9 MB)
Zusammenfassung:
Verschiedene Arbeiten konnten einen positiven Einfluss des Einsatzes lebender Tiere im Biologieunterricht auf die Motivation sowie auf den Wissenserwerb nachweisen (z.B. Wilde & Bätz, 2009). Die Lernerfolge wurden dabei der konstruktivistisch ausgerichteten Lernumgebung zugeschrieben. Anknüpfend an diese Vermutung wird in dieser Studie untersucht, inwiefern der Einsatz lebender Zwergmäuse tatsächlich eine Form gemäßigt konstruktivistischen Lernens (Reinmann & Mandl, 2006) begünstigt. Zu erwarten ist, dass der Einsatz lebender Tiere insbesondere situatives, aktives und emotionales Lernen fördert. Die Stichprobe setzt sich aus 121 Schülern aus den sechsten Jahrgangsstufen zweier Gymnasien in NRW zusammen. Die Experimentalgruppe wurde mittels lebender Eurasischen Zwergmäusen unterrichtet, während die Kontrollgruppe Kurzfilme auf Laptops erhielt. Neben einem Fragebogen zur Messung konstruktivistischer Unterrichtsmerkmale (PgK, vgl. Urhahne, Marsch, Wilde & Krüger, 2011) wurde zur Kontrolle des Lernerfolges ein Vor-, Nach- und Follow-up durchgeführt. Überraschenderweise fallen nicht nur die Subskalen "situativ", "aktiv" und "emotional" zugunsten der Experimentalgruppe aus, sondern alle Subskalen des PgK. Bezüglich des Wissenszuwachses zeigt sich im Follow-up ein hypothesenkonformes Ergebnis.
Schlüsselwörter: Lebende Tiere, originale Objekte, Primärerfahrung, gemäßigter Konstruktivismus
Abstract:
Various studies show a positive impact of living animals on motivation as well as knowledge acquisition in biology lessons (e.g. Wilde & Bätz, 2009). The learning success was thereby accredited to a possibly more constructivist learning environment. In this study we examine whether the use of living harvest mice really facilitates a more constructivist learning environment (Reinmann & Mandl, 2006). It is to be expected that the use of living animals particularly improves situational, active and emotional learning. The sample of this study consists of 121 6th graders of two secondary schools (Gymnasium) in North Rhine Westphalia. The experimental group was taught with living harvest mice whereas the control group received short movies on laptops. In addition to a questionnaire, which was used to measure constructivist teaching characteristics (PgK, Urhahne, Marsch, Wilde & Krüger, 2011), a pre-, post- and follow-up test was carried out to control the knowledge gain. Surprisingly, not only the subscales "situational", "active" and "emotional" turn out in favour of the experimental group, but all subscales of the PgK. Regarding knowledge acquisition, the hypothesis is confirmed by the results of the follow-up test.
Keywords: living animals, original objects, primary experiences, moderate constructivism
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Annika Ohle, Hans Ernst Fischer und Alexander Kauertz
Der Einfluss des physikalischen Fachwissens von Primarstufenlehrkräften auf Unterrichtsgestaltung und Schülerleistung
Primary School Teachers' Content Knowledge in Physics and its Impact on Teaching and Students' Achievement
Artikel im pdf-Format (2,1 MB)
Zusammenfassung:
Beim Übergang von der Primar- zur Sekundarstufe wurde in verschiedenen Untersuchungen ein Rückgang der Leistungen von Schülerinnen und Schülern (SuS) im physikbezogenen Sachunterricht bzw. Physikunterricht gefunden. Die Ursachen sind unklar, es spricht aber viel dafür, dass neben entwicklungsbedingten Gründen auch Änderungen in Struktur, Bewertungskriterien, Zielen und Rahmenbedingungen von Unterricht eine Rolle spielen. Die hier vorgestellte Studie fußt auf dem Angebots- Nutzungsmodell von Helmke (2003) und untersucht auf Lehrerseite das Fachwissen (CK) und dessen Auswirkungen auf die Lehr- Lernprozesse in n = 30 vierten Grundschulklassen. Bezogen auf das Thema "Aggregatzustände und ihre Übergänge" wurde zum einen ein Instrument zur Messung der Schülerleistung und zum anderen ein Lehrertest zur Erfassung des CKs entwickelt. Der Unterricht dieser Lehrkräfte wurde im Hinblick auf die Sachstruktur und die Sequenzierung von Lernprozessen mittels Videoanalyse untersucht. Die Sequenzierung, die das Einhalten Lehrzielspezifischer Schrittfolgen im Unterricht fordert (Oser & Baeriswyl, 2001) ist neben dem Lehrer- CK ein positiver Prädiktor für Schülerleistung.
Schlüsselwörter: Lehrerfachwissen, Videoanalyse, Schülerleistung, Grundschule, Sequenzierung von Lernprozessen
Abstract:
During the transition from elementary- to secondary school several studies revealed a decrease of students' achievement in science classes. Besides psychological reasons and the change of assessment criteria there are indications that characteristics of teaching processes and framework conditions impact students' learning and are therefore also responsible for this decrease. In the study presented here analyses of teachers' professional knowledge and its impact on teaching and students' outcomes. Therefore a specific school physics content "states of matter and phase transitions" has been analysed and test items have been developed for assessing primary school teachers' content knowledge (CK) on this topic. Teachers' lessons have been videotaped and analysed according to the content structure and sequencing of learning processes, operationalized by Osers theory of choreographies of teaching, which claims that certain steps have to be taken in a lesson for achieving certain learning goals. Multilevel analyses reveal that teachers' CK, which is moderated by the sequencing of learning processes, has a significant positive influence on students' outcomes.
Keywords: teachers content knowledge, video analysis, students achievement, primary education, sequencing of learning processes
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 Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
Biologie, Chemie, Physik
Stand: 17.02.2012
ZfDN-Redaktion
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