ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der NaturwissenschaftZeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
Biologie, Chemie, Physik  -  Jahrgang 18, 2012

 

Aufsätze
Oliver Tepner, Andreas Borowski, Sabrina Dollny, Hans E. Fischer, Melanie Jüttner, Sophie Kirschner, Detlev Leutner, Birgit J. Neuhaus, Angela Sandmann, Elke Sumfleth, Hubertina Thillmann und Joachim Wirth Modell zur Entwicklung von Testitems zur Erfassung des Professionswissens von Lehrkräften in den Naturwissenschaften
Christoph Kulgemeyer und Horst Schecker Physikalische Kommunikationskompetenz - Empirische Validierung eines normativen Modells
Christiane Konnemann, Roman Asshoff und Marcus Hammann Einstellungen zur Evolutionstheorie: Theoretische und messtheoretische Klärungen
Arne Dittmer und Ulrich Gebhard Stichwort Bewertungskompetenz: Ethik im naturwissenschaftlichen Unterricht aus sozial-intuitionistischer Perspektive
Eberhard Hummel, Mareike Glück, Rieke Jürgens, Julia Weisshaar und Christoph Randler Interesse, Wohlbefinden und Langeweile im naturwissenschaftlichen Unterricht mit lebenden Organismen
Sandra Nitz, Claudia Nerdel und Helmut Prechtl Entwicklung eines Erhebungsinstruments zur Erfassung der Verwendung von Fachsprache im Biologieunterricht
Tanja Riemeier, Claudia von Aufschnaiter, Jan Fleischhauer & Christian Rogge Argumentationen von Schülern prozessbasiert analysieren: Ansatz, Vorgehen, Befunde und Implikationen
Lena von Kotzebue und Claudia Nerdel Professionswissen von Biologielehrkräften zum Umgang mit Diagrammen
Hildegard Urban-Woldron, Martin Hopf Entwicklung eines Testinstruments zum Verständnis in der Elektrizitätslehre
Patrícia Jelemenská Lehrervorstellungen zum Lehren und Lernen von Evolution - eine Fallstudie zum fachdidaktischen Coaching
Nicole Wellnitz, Hans E. Fischer, Alexander Kauertz, Jürgen Mayer, Irene Neumann, Hans Anand Pant, Elke Sumfleth und Maik Walpuski Evaluation der Bildungsstandards - eine fächerübergreifende Testkonzeption für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung
Thorid Rabe, Claudia Meinhardt, Olaf Krey Entwicklung eines Instruments zur Erhebung von Selbstwirksamkeitserwartungen in physikdidaktischen Handlungsfeldern
Jan Christoph Hadenfeldt und Knut Neumann Die Erfassung des Verständnisses von Materie durch Ordered Multiple Choice Aufgaben
 
Kurzbeiträge und Berichte
Jill Gössling und Elke Sumfleth Sieben Jahre Graduiertenkolleg und Forschergruppe nwu-essen
Jana Heinz, Katrin Lipowski und Tina Seidel Firing up Science Education in Europe - Kurzdarstellung des EU-Projekts S-TEAM
Hendrik Härtig, Carlos Pehlke, Hans E. Fischer und Annett Schmeck Sind Fachsprache und Fachwissen bezogen auf Physik unterscheidbar?
 
Buchbesprechungen Buchbesprechungen im pdf-Format (0,7 MB)
Helmut Fischler Physikdidaktik kompakt
Hopf, M., Schecker, H., Wiesner, H. (Hrsg.)
Hendrik Härtig Experimentieren im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht. Schüler lernen wissenschaftlich denken und arbeiten.
Rieß, W., Wirtz, M., Barzel, B. & Schulz, A. (Hrsg.)
 
 
Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 7-28 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Oliver Tepner, Andreas Borowski, Sabrina Dollny, Hans E. Fischer, Melanie Jüttner, Sophie Kirschner, Detlev Leutner, Birgit J. Neuhaus, Angela Sandmann, Elke Sumfleth, Hubertina Thillmann und Joachim Wirth

Modell zur Entwicklung von Testitems zur Erfassung des Professionswissens von Lehrkräften in den Naturwissenschaften
Item Development Model for Assessing Professional Knowledge of Science Teachers

Artikel im pdf-Format (1,1 MB)

Zusammenfassung:
Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projektes "Professionswissen von Lehrkräften in den Naturwissenschaften" (ProwiN) werden das professionelle Wissen von Lehrkräften und dessen Auswirkungen auf den Unterricht erfasst. Für die Konzeption der entsprechenden Paper/Pencil-Tests werden Items theoriebasiert entwickelt. Das zugrunde gelegte theoretische Modell dient der systematischen Operationalisierung des Professionswissens in den Dimensionen Fachwissen, fachdidaktisches Wissen und pädagogisches Wissen. Mit dem Bezug auf dieselben theoretischen Dimensionen wird außerdem eine relative Vergleichbarkeit zwischen den drei naturwissenschaftlichen Fächern Biologie, Chemie und Physik hergestellt. In diesem Beitrag wird das entwickelte theoretische Modell vorgestellt und in seinen fachspezifischen Ausprägungen erläutert.
Schlüsselwörter: Testentwicklung, Professionswissen, Naturwissenschaften, Modell, Evaluation

Abstract:
The present study, funded by the German Federal Ministry of Education and Research, quantifies science teachers' professional knowledge. To do so, paper/pencil tests are developed, and test items are designed based on a theoretical model. The reasons for this approach are twofold: First, the underlying theoretical model serves as a systematic operationalization of teachers' professional knowledge distinguishing the dimensions content knowledge, pedagogical content knowledge and pedagogical knowledge. Second, referring to the same dimensions ensures the comparability of the three subjects biology, chemistry and physics in which professional knowledge will be quantified. This article presents the developed theoretical model and explains its subject-specific characteristics.
Keywords: model, professional knowledge, test development, science, evaluation

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 29-54 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Christoph Kulgemeyer und Horst Schecker

Physikalische Kommunikationskompetenz - Empirische Validierung eines normativen Modells
Empirical validation of a model for physics-related communication competence

Artikel im pdf-Format (1,9 MB)

Zusammenfassung:
In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer quantitativen Studie zur Überführung eines normativen Modells physikalischer Kommunikationskompetenz in ein deskriptives Modell dargestellt. Die Studie erkundet einen bisher empirisch kaum bearbeiteten Kompetenzbereich. Zu dem Ausgangsmodell (Kulgemeyer & Schecker, 2009) wurde ein schriftliches Testverfahren entwickelt und in zwei Phasen pilotiert. An der Hauptstudie nahmen 216 Schülerinnen und Schüler aus 10. Klassen des Gymnasiums teil. Die Datenauswertung (u.a. mehrdimensionale Rasch-Analysen) diente zur Überprüfung der zunächst präskriptiv beschriebenen Dimensionen des Modells und deren Komponenten. Das empirisch validierte Modell wird vorgestellt. Es enthält u.a. eine Beschreibung von Kompetenzstufen.
Schlüsselwörter: Bildungsstandards, Kompetenz, Kommunikation, Kommunikationskompetenz

Abstract:
We present the results of a quantitative study about the empirical validation of a model for communication competence in physics. Starting from a normative model we describe the development of a paper-and-pencil-test. This test was validated in two pilot studies and then used in a main study with 216 students (gymnasium, grade 10). The model was refined so that it now describes students' actual competence structures. We can show that levels of communication competence in physics can be scaled according to psycholinguistic processes.
Keywords: Educational Standards, Competence, Communication, Communication Competence

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften;55-79 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Christiane Konnemann, Roman Asshoff und Marcus Hammann

Einstellungen zur Evolutionstheorie: Theoretische und messtheoretische Klärungen
Attitudes towards evolutionary theory: Theoretical and psychometric issues

Artikel im pdf-Format (1,1 MB)

Zusammenfassung:
Trotz zahlreicher Studien zur Akzeptanz der Evolutionstheorie besteht weiterhin Unklarheit über das zugrundliegende psychologische Konstrukt. Manche Autoren sprechen von Einstellungen oder Überzeugungen andere auch von Vorstellungen. Smith (2010, 534) fasste den Stand der Forschung kürzlich folgendermaßen zusammen: "'acceptance of evolution' is an ill-defined construct that has been confused in the literature and has likely contributed to contradictory results across studies". In dieser Studie wird ein Beitrag zur Klärung des Konstrukts geleistet. Ausgehend von psychologisch fundierten Definitionen der Konstrukte "Einstellung", "Überzeugung" und "Vorstellung" wird argumentiert, dass es sich bei der Akzeptanz der Evolutionstheorie nicht um ein rein kognitives Konstrukt handelt, sondern um eine subjektiv-bewertende Einstellung mit kognitiven, affektiven und verhaltensbezogenen Komponenten. Erträge dieser theoretischen Klärungen werden am Beispiel bisher widersprüchlicher Zusammenhänge zwischen Akzeptanz und Verständnis der Evolutionstheorie verdeutlicht. Darüber hinaus werden messtheoretische Konsequenzen für die Erfassung der Akzeptanz als Einstellung formuliert und didaktische Konsequenzen einer sozialpsychologischen Sicht auf Einstellungen zur Evolutionstheorie aufgezeigt.
Schlüsselwörter: Einstellungen zur Evolutionstheorie, Dreikomponentenmodell, Zusammenhänge zwischen Akzeptanz und Verständnis

Abstract:
Even though there is a variety of studies assessing acceptance of evolution, the underlying psychological construct is still under discussion. Some authors speak of attitudes and beliefs, others use the term student conceptions. In a recent review, Smith (2010, 534) argues: "'acceptance of evolution' is an ill-defined construct that has been confused in the literature and has likely contributed to contradictory results across studies". In this paper, we contribute to clarifying the construct. On the basis of psychological definitions of "attitude", "belief " and "student conceptions" we argue that acceptance of evolutionary theory as a construct does not belong exclusively to the cognitive domain but constitutes an evaluative attitude with cognitive, affective and behavioral components. The benefit of this theoretical clarification is explicated by exemplary analyses of contradictory results concerning the relationship between acceptance and understanding of evolutionary theory. Psychometric and educational implications are discussed from a psychological perspective of attitude measurement and attitude change.
Keywords: attitudes towards evolutionary theory, multicomponent view of attitudes, relationship between acceptance and understanding

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften;81-98 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Arne Dittmer und Ulrich Gebhard

Stichwort Bewertungskompetenz: Ethik im naturwissenschaftlichen Unterricht aus sozial-intuitionistischer Perspektive
Catchword decision-making competence: ethics in science lessons from a social intuitionist point of view

Artikel im pdf-Format (1 MB)

Zusammenfassung:
Mit der Etablierung des Kompetenzbereiches Bewertung als eine der vier Säulen der Bildungsstandards für den naturwissenschaftlichen Unterricht wird die Einbeziehung ethischer Auseinandersetzungen zu einem verbindlichen Aufgabengebiet von Naturwissenschaftslehrerinnen und -lehrern. Am Beispiel des Biologieunterrichts hebt dieser Beitrag im Anschluss an das sozial-intuitionistische Modell der moralischen Urteilsbildung die Bedeutung sozial und kulturell vermittelter Welt- und Menschenbilder in ethischen Bewertungsprozessen hervor. Die sozial-intuitionistische Perspektive ermöglicht ein vertiefendes Verständnis der Genese und kulturellen Beeinflussung moralischer Urteile und kann vor einem einseitig rationalistischen Verständnis ethischer Bewertungskompetenz schützen.
Schlüsselwörter: Bewertungskompetenz, Sozialer Intuitionismus, Alltagsphantasien, Welt- und Menschenbilder, Naturwissenschaftliche Lehrerbildung

Abstract:
With the establishment of decision-making competence as one of the four pillars of the national science education standards, the inclusion of ethical considerations becomes an obligatory challenge for science teachers. Subsequent to the social intuitionist model of moral judgment this article points out the meaning of worldview and idea of man, which are socially and culturally conveyed in ethical disputes. The social intuitionist perspective provides a deeper understanding of the generation of moral judgment and the cultural influences on moral judgments and protects us from an onesided rationalistic understanding of decision-making competence.
Keywords: Decision-making Competence, Social Intuitionism, Alltagsphantasien, Ideas about Mankind and World, Science Teacher Education

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 99-116 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Eberhard Hummel, Mareike Glück, Rieke Jürgens, Julia Weisshaar und Christoph Randler

Interesse, Wohlbefinden und Langeweile im naturwissenschaftlichen Unterricht mit lebenden Organismen
Development of an instrument to assess the use of scientific language in biology classes

Artikel im pdf-Format (0,8 MB)

Zusammenfassung:
Kinder interessieren sich in der Regel mehr für zoologische als für botanische Themen. Groß angelegte Befragungen zum generellen biologischen Interesse geben diese Persönlichkeitsdisposition von Lernenden wieder. Das in direktem Zusammenhang mit dem erlebten Unterricht stehende situative Interesse oder andere situative lernrelevante Emotionen fanden in der naturwissenschaftsdidaktischen Forschung dagegen bisher kaum Berücksichtigung. Die hier vorliegende Studie untersucht, ob sich die mehrfach festgestellten Unterschiede im generellen Interesse gegenüber zoologischen und botanischen Themen auch auf situativer Ebene widerspiegeln, wenn im Unterricht handlungsorientiert und forschend mit lebenden Organismen gearbeitet wird. Zusätzlich werden die Emotionen "Wohlbefinden" und "Langeweile" als situative Variablen berücksichtigt. Hierzu wurde ein zoologisches Treatment zur Weinbergschnecke mit einem methodisch ähnlich aufgebauten botanischen Treatment zur Seerose verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass auch in Bezug auf die erfassten situativen Variablen das zoologische Treatment dem botanischen überlegen ist. In einer Teilstichprobe (Grundschule) wurde zusätzlich das generelle Interesse gegenüber botanischen und zoologischen Themen erhoben. Korrelationen mit dem situativen Interesse bestehen.
Schlüsselwörter: Situative Emotionen, Interesse, Biologie, originale Begegnung, Organismen

Abstract:
Zoological topics are very interesting for school pupils while botanical topics seem to be less popular. These are the results of studies about pupils' general interests ("trait") in biological education. In contrast, scant attention has been paid in situational interest and other emotional variables that are directly linked to the learning situation. This article contributes to this question and examines whether these well-known differences between general zoological and botanical interest also could be mirrored in the situational interest during science lessons in which living animals or plants were used. Additionally, we focused on boredom and well-being. Therefore a zoological treatment about the snail and a botanical treatment about the water lily were compared. Both treatments were based on the same methodological design. In both cases, the contact with the living organisms leads to high values in the situational emotional variables. Nevertheless the zoological treatment was rated higher in the situational emotional variables by the pupils. There are some relations between the situational variables ("state") and the general interest of the pupils.
Keywords: emotions, interest, well-being, boredom, organisms

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 117-139 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Sandra Nitz, Claudia Nerdel und Helmut Prechtl

Entwicklung eines Erhebungsinstruments zur Erfassung der Verwendung von Fachsprache im Biologieunterricht
Development of an instrument to assess the use of scientific language in biology classes

Artikel im pdf-Format (0,42 MB)

Zusammenfassung:
Der Umgang mit der naturwissenschaftlichen Fachsprache im Biologieunterricht ist ein wichtiges Merkmal der fachspezifischen Unterrichtsqualität. Basierend auf einer holistischen Definition der Fachsprache, die neben verbalsprachlichen auch bildliche und symbolische Repräsentationen einbezieht, wurden fachsprachliche Aspekte der Unterrichtsqualität ausgeschärft und der Schülerfragebogen "Fachsprache im Biologieunterricht" (FIB) entwickelt. Eine Faktorenanalyse (N = 175 Lernende, 11. Klasse) ergab sechs Skalen, die den Umgang mit verbalsprachlichen, bildlichen und symbolischen Repräsentationen im Biologieunterricht beschreiben. Die internen Konsistenzen der Skalen waren zufriedenstellend. Aufgrund der geschachtelten Struktur der Schülerdaten wurden außerdem Kriterien der Interraterreliabilität und -übereinstimmung herangezogen. Die Schülerurteile wurden von der Klassenzugehörigkeit beeinflusst und die Schülerinnen und Schüler der einzelnen Klassen stimmten hinreichend in ihrem Urteil über den Umgang mit Fachsprache im Biologieunterricht überein.
Schlüsselwörter: Fachsprache, Repräsentationen, Schülerurteile, Unterrichtsqualität, Fragebogenkonstruktion

Abstract:
Using the scientific language adequately in biology class is an important feature of subject-specific instructional quality. A holistic definition of the scientific language that comprises verbal language as well as visual and symbolic representations was used to specify this feature. Based on this specification, a questionnaire for students was developed to assess the use of the scientific language in biology class. A factor analysis (N = 175 students, 11th grade) revealed six scales that describe reliably the use of verbal, visual and symbolic representations in classes. Due to the nested structure of the data, criteria of interraterreliability and -agreement were used to show that students ratings were affected by class membership and students within a class agreed sufficiently.
Keywords: scientific language, representations, student ratings, instructional quality, questionnaire

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften;141-180 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Tanja Riemeier, Claudia von Aufschnaiter, Jan Fleischhauer & Christian Rogge

Argumentationen von Schülern prozessbasiert analysieren: Ansatz, Vorgehen, Befunde und Implikationen
Process-based analysis of students' argumentation: approach, proceeding, results, and implications

Artikel im pdf-Format (0,9 MB)

Zusammenfassung:
Die Identifikation und Analyse von Schülerargumentationen nimmt in den letzten Jahren in zunehmendem Maße in den Naturwissenschaftsdidaktiken einen zentralen Stellenwert in Forschungsprojekten ein. Die in den Projekten genutzten Kriterien zur Identifikation einer Argumentation unterscheiden sich dabei ebenso deutlich wie die Kriterien, die zur Qualitätsbeschreibung von Argumentationen genutzt werden. Was wird unter einer Argumentation verstanden, was unter einem Argument? Wie kann eine Argumentation von anderen Diskursformen wie z.B. einer Erklärung abgegrenzt werden? Und was unterscheidet eine hochwertige von einer qualitativ weniger anspruchsvollen Argumentation? Im Beitrag wird die heterogene Forschungslandschaft im Bereich Argumentation zunächst vorgestellt, bevor der theoretische Rahmen und das methodische Vorgehen einer explorativen Studie zur Analyse von Argumentationsprozessen aufgezeigt werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchung werden genutzt, um Konsequenzen für Forschungsprojekte im Bereich Argumentation abzuleiten.
Schlüsselwörter: Argumentationen, Argument, Konzeptentwicklung, prozessbasierte Analyse

Abstract:
During the last couple of years, an increasing number of science education research projects have addressed student argumentation. Criteria with which argumentation is identified and its quality is assessed differ largely within these projects. Which kind of discussions can be identified as argumentation? What is the difference between argumentation and argument? How can an argumentation be distinguished from, for instance, an explanation? What criteria can be used to assess the quality of students' argumentation? In the paper, current research frameworks on argumentation are reviewed as well as how the quality of argumentation is typically assessed. Further on, the design of our own exploratory study on student argumentation is reported. The results are then used to infer possible implications on further research on argumentation as well as on the teaching of argumentation at school or university.
Keywords: argumentation, argument, process-based analysis

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften;181-200 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Lena von Kotzebue und Claudia Nerdel

Professionswissen von Biologielehrkräften zum Umgang mit Diagrammen
Biology teachers' professional knowledge on handling with diagrams

Artikel im pdf-Format (0,7 MB)

Zusammenfassung:
Der sach- und adressatengerechte Umgang mit naturwissenschaftlichen Diagrammen ist ein wichtiges Merkmal der fachspezifischen Unterrichtsqualität. Auf Basis der Literatur zur Diagrammkompetenz und Lehrerprofessionalität werden zu den Dimensionen des Professionswissens (pädagogisches Wissen, Fachwissen, fachdidaktisches Wissen) Fähigkeiten und Fertigkeiten herausgearbeitet, die (angehende) Biologielehrkräfte beherrschen sollten, um für Schüler Diagramme im Unterricht lernwirksam einsetzen zu können. Um diese Fähigkeiten und Fertigkeiten zu operationalisieren und damit messbar zu machen, wird in einer Studie ein fachspezifisches Testinstrument entwickelt und geprüft. Die Ergebnisse dieses Fachwissenstests, die sich in inhaltliches und methodisches Fachwissen untergliedern, werden berichtet und diskutiert.
Schlüsselwörter: Lernen mit Diagrammen, naturwissenschaftlicher Unterricht, Professionswissen

Abstract:
The appropriate and target group related analysis or construction of scientific graphs is a characteristic trait of the improvement of the subject-specific quality of teaching and learning. Based on the current literature on diagrammatic knowledge and teacher professionalism, graph-specific skills of the professional knowledge dimensions (pedagogical knowledge, content knowledge, pedagogical content knowledge) were identified. (Future) biology teachers should learn to use such graphs in their lessons more efficiently by having a sound knowledge of these rules for the construction and interpretation of diagrams mentioned above. In addition to the identification of these skills, we are developing and checking subject-specific tests to be able to measure and operationalize these abilities. The results of the test on the content knowledge, which is divided in expert knowledge and methodological knowledge will be presented and discussed.
Keywords: learning with graphs, science education, professional knowledge

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften;201-227 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Hildegard Urban-Woldron, Martin Hopf

Entwicklung eines Testinstruments zum Verständnis in der Elektrizitätslehre
Development of a diagnostic instrument for testing student understanding of basic electricity concepts

Artikel im pdf-Format (1,1 MB)

Zusammenfassung:
Empirische Untersuchungen zu Schülervorstellungen zeigen, dass auch nach dem Unterricht auf verschiedenen Schulstufen Basiskonzepte zum elektrischen Strom nicht vorhanden sind. Aufbauend auf dem aktuellen Stand der fachdidaktischen Forschung zu Schülervorstellungen in der Elektrizitätslehre wird am AECC Physik der Universität Wien ein Testinstrument entwickelt, das eine rasche und effiziente Erfassung des Verständnisses der Schülerinnen und Schüler ermöglichen und Zusammenhänge zwischen verschiedenen unwissenschaftlichen Vorstellungen abbilden soll. In diesem Beitrag wird über erste Ergebnisse eines auf Basis schon bekannter Schülervorstellungen entwickelten Fragebogeninstrumentes mit zweistufigen Items zum Erfassen des detaillierten Verständnisses zu den Schülervorstellungen Stromverbrauch und Batterie als konstante Stromquelle berichtet. Die Testitems enthalten neben den Distraktoren für die Darstellung der einzelnen Lösungsmöglichkeiten auf einer zweiten Stufe weitere Distraktoren für mögliche Erklärungen. Ziel des übergeordneten Forschungsprogrammes ist, ein Fragebogeninstrument vorzulegen, das anstelle von Interviews auch für die formative und summative Evaluation von Elektrizitätslehre-Unterricht in der Schulpraxis eingesetzt werden kann, gleichzeitig aber psychometrisch so ausgereift ist, dass das Instrument auch für die empirische fachdidaktische Forschung verwendbar ist.
Schlüsselwörter: Schülervorstellungen, Elektrizitätslehre, Basiskonzepten, formative Evaluation, summative Evaluation

Abstract:
Results from physics education research on student conceptions indicate that there is often little change in conceptual understanding before and after formal instruction. Based on findings from physics education research the authors aim to develop a valid and reliable diagnostic instrument, to quickly and efficiently detect students' alternative comprehension concerning basic concepts of electricity. Additionally, the research program focuses on figuring out specific relationships between different misconceptions and making the test instrument applicable both for physics education research and the teachers in the measure of students' qualitative classrooms. The paper reports on preliminary findings based on two-tier test items to measure student understanding of 'current consumption' and 'battery as a source of constant current'. On the one hand, the final test instrument should aid teachers in formative and summative evaluation of their teaching. On the other hand, the instrument should be an applicable resource for physics education research as well. Some quantitative techniques such as confirmatory factor analysis and structuring equation modeling revealed that the test scores could be a valid and reliable understanding and the correlation according to different misconceptions.
Keywords: student conceptions, electricity, basic concepts, formative evaluation, summative evaluation

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften;229-259 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Patrícia Jelemenská

Lehrervorstellungen zum Lehren und Lernen von Evolution - eine Fallstudie zum fachdidaktischen Coaching
Teacher's Conceptions of Teaching and Learning Evolution - a Case Study of Content-Focused Coaching

Artikel im pdf-Format (1,0 MB)

Zusammenfassung:
Das Wissen über die Schülervorstellungen und Verständnisschwierigkeiten der Schülerinnen und Schüler und vor allem die Fähigkeit, dieses für die Gestaltung der Lernumgebungen konstruktiv zu nutzen, ist der wichtigste Faktor im Lehrerwissen. In der Unterrichtspraxis in der Schule werden die Schülervorstellungen von den Lehrpersonen selten berücksichtigt. Da die Lehrervorstellungen über Lehren und Lernen als relativ stabil und schwer veränderbar gelten, kann die Bedeutung der Schülervorstellungen für die lernförderliche Umgebungsgestaltung direkt in der Schulpraxis am besten thematisiert werden. Anhand einer Fallstudie werden in dem vorliegenden Beitrag die Vorstellungen einer Biologielehrerin vom Lehren und Lernen von Themen aus dem Bereich Evolution sowie die Entwicklung der Lehrervorstellungen während des "Fachdidaktischen CoachingsDidaktische Rekonstruktion" erfasst. Die Studie zeigt, wie die Lehrerperson durch das Coaching darin unterstützt werden kann, über die Gestaltung der Lernumgebungen aus der Perspektive der Schülervorstellungen nachzudenken.
Schlüsselwörter: Entwicklung von Lehrervorstellungen, Fachdidaktisches Coaching, Didaktische Rekonstruktion, Schülervorstellungen, Evolution

Abstract:
The knowledge of difficulties in students' understanding and even more the ability to overcome those difficulties are the most important factors in teacher's knowledge. Furthermore instructional practice is usually far away from a practice that is led by conceptual change perspectives. Taking into account teachers' conceptions are relative stable and difficult to change, the question arises as to how a learning approach in biology lessons can be implemented that focuses on student conceptions. The focus of the study reported here is on teacher's conceptions of teaching and learning and their development during "Content-Focused Coaching - Educational Reconstruction". This will be demonstrated by a case study of a biology teacher. This study illustrates how coaching can encourage teachers to think about the design of learning environments in biology lessons from the perspective of students' understanding.
Keywords: Development of Teacher Conceptions, Content-Focused Coaching, Educational Reconstruction, Student Conceptions, Evolution

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 261-291 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Nicole Wellnitz, Hans E. Fischer, Alexander Kauertz, Jürgen Mayer, Irene Neumann, Hans Anand Pant, Elke Sumfleth und Maik Walpuski

Evaluation der Bildungsstandards - eine fächerübergreifende Testkonzeption für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung
Evaluation of National Educational Standards - an interdisciplinary test design for the competence area acquirement of knowledge

Artikel im pdf-Format (0,7 MB)

Zusammenfassung:
Ab 2012 wird in Ländervergleichen das Erreichen der Bildungsstandards in den naturwissenschaftlichen Fächern mit dem Ziel der Weiterentwicklung von Unterricht regelmäßig überprüft. Grundlage des Vergleichs sind empirische Daten, die systematisch darüber Auskunft geben, über welche naturwissenschaftlichen Kompetenzen die Schülerinnen und Schüler zum Zeitpunkt der Erhebung verfügen. In diesem Beitrag wird die standardbezogene Kompetenzmodellierung im Rahmen des Projektes "Evaluation der Standards in den Naturwissenschaften für die Sekundarstufe I" für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung vorgestellt. Ausgehend von nationalen und internationalen Befunden wird ein übergreifendes Kompetenzmodell für die Fächer Biologie, Chemie und Physik abgeleitet, das aus den Dimensionen Kompetenzbereiche, kognitive Prozesse und Komplexität besteht. Neben der dreidimensionalen Struktur des Modells werden ausdifferenzierte Niveaumerkmale zur kriteriumsorientierten Leistungsinterpretation beschrieben. Abschließend werden die Kompetenzanforderungen durch Aufgabenbeispiele konkretisiert, das Design der Pilotierungsstudie zur Erprobung aller Items und erste Ergebnisse vorgestellt.
Schlüsselwörter: Bildungsstandards, Erkenntnisgewinnung, Kompetenzmodell, Naturwissenschaften, Pilotierung

Abstract:
Starting in 2012, the achievement of the National Standards for science education is assessed through a comparison between the federal states aiming at a continuous enhancement of education in schools. The comparison is based on empirical data that systematically informs about the competencies students possess at the time of the survey. This article presents the standard-based modelling of competencies within the project "Evaluation of the National Educational Standards for Natural Sciences at the Lower Secondary Level". The focus is on the competence area of acquirement of knowledge. Based on national and international results, an interdisciplinary competence model is derived for the science subjects Biology, Chemistry and Physics. The model consists of the dimensions areas of competence, cognitive processes and complexity. The paper details the three dimensions and describes level features of criterion-oriented assessment. Sample items illustrate which competencies are needed to solve the items. Finally, the design of the pilot study as well as first results are presented.
Keywords: Educational Standards, Acquirement of Knowledge, Competence Model, Science, Pilot Study

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften;293-315 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Thorid Rabe, Claudia Meinhardt, Olaf Krey

Entwicklung eines Instruments zur Erhebung von Selbstwirksamkeitserwartungen in physikdidaktischen Handlungsfeldern
Teachers' self efficacy beliefs for teaching physics: Development of a new instrument

Artikel im pdf-Format (0,8 MB)

Zusammenfassung:
In aktuellen Forschungsprojekten zur Lehrerprofessionalisierung wird vorwiegend die fachdidaktische Wissenskomponente professioneller Handlungskompetenz von Physiklehrkräften untersucht. Ziel dieses Beitrags ist es erstens, auf Basis des aktuellen Forschungsstandes zu begründen, dass Forschungsprojekte zu domänenspezifischen, d.h. physikdidaktischen Selbstwirksamkeitserwartungen (SWE) die vorhandenen Projekte sinnvoll ergänzen können und sollten. Das Konstrukt der SWE wird dazu im Sinne einer Kompetenzerwartung vorgestellt und Ergebnisse empirischer Studien zu Lehrer-SWE werden referiert. Anhand einer Pilotstudie mit Physiklehramtsstudierenden wird zweitens gezeigt, dass es mit Bezug auf die theoretische Fundierung möglich ist, SWE in physikdidaktischen Handlungsfeldern so zu operationalisieren, dass ein valides Instrument zur Erhebung des Konstrukts für umfassendere Studien zur Verfügung steht. Diese sollen zunächst auf die langfristige Entwicklung von SWE im Rahmen der Ausbildung von (zukünftigen) Physiklehrkräften unter besonderer Berücksichtigung von Praxiserfahrungen fokussieren.
Schlüsselwörter: Physikdidaktische Selbstwirksamkeitserwartungen, Lehrerprofessionalisierung, motivationale Orientierungen, Erhebungsinstrument, Validierungsstudie

Abstract:
Present studies on science teachers' professional development focus on the (pedagogical content) knowledge component while widely neglecting the affective aspects of professional performance. Based on an overview on current research this paper (1) argues that research on domain specific self-efficacy should supplement current studies on physics teacher development. For this purpose the psychological construct of (teacher) self-efficacy is specified and results of empirical studies on teacher self-efficacy are reported. We conclude that so far self-efficacy in the domain of physics teaching is not addressed at an adequate level of specifity for the benefit of high predictivity and (2) offer first instruments to close this gap. In a pilot study self-efficacy concerning specific tasks in the field of physics teaching was operationalized based on theoretical assumptions. The constructed scales proved their potential to be valid psychometric instruments. After their revision research on the development of domain specific self-efficacy in teacher education can be approached.
Keywords: physics teachers' self efficacy, teachers' professional development, motivational orientation, psychometric instrument, validation study

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften;317-338 ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft

Jan Christoph Hadenfeldt und Knut Neumann

Die Erfassung des Verständnisses von Materie durch Ordered Multiple Choice Aufgaben
Assessing students' understanding of matter using ordered multiple choice items

Artikel im pdf-Format (0,8 MB)

Zusammenfassung:
Die Vermittlung des Verständnisses naturwissenschaftlicher Konzepte, wie z. B. dem Materiekonzept, setzt entsprechende Modelle der Verständnisentwicklung voraus. Zur Validierung dieser Modelle ist es notwendig, das Verständnis der jeweiligen Konzepte reliabel und valide erfassen zu können. Briggs, Alonzo, Schwab und Wilson (2006) schlagen in diesem Zusammenhang einen neuen Aufgabentyp vor, die sogenannten Ordered Multiple Choice (OMC) Aufgaben. Mit diesem Aufgabentyp können in einer Aufgabe unterschiedliche Niveaus des Verständnisses im Sinne unterscheidbarer, hierarchisch geordneter Ausprägungen einer latenten Fähigkeit erfasst werden. In der in diesem Beitrag vorgestellten Studie wurde untersucht, inwieweit OMC Aufgaben geeignet sind, das Verständnis von Materie zu erfassen. N = 294 Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 6 bis 12 eines Gymnasiums in Schleswig-Holstein wurden zehn OMC Aufgaben und entsprechende offene Aufgaben vorgelegt. Die Ergebnisse legen nahe, dass OMC Aufgaben unterschiedliche Niveaus im Verständnis von Materie über verschiedene Jahrgangsstufen hinweg erfassen können und damit zur Validierung eines Modells der Entwicklung des Verständnisses von Materie geeignet sind.
Schlüsselwörter: Physik, Chemie, Materie, Ordered Multiple Choice Aufgaben, Testinstrument, Kompetenzentwicklung

Abstract:
Fostering students' progression in understanding scientific concepts such as the concept of matter requires a validated model of the teaching and learning of the respective concepts. Validation of such models in turn requires instruments which can reliably and validly assess students' understanding of the concepts. In this context Briggs et al. (2006) recently suggested a new type of assessment item, the so called Ordered Multiple Choice (OMC) items. This type of item allows assessing different levels in students' understanding as distinct, hierarchically ordered magnitudes of a latent trait. This study investigates the extent to which OMC items may be utilized to assess students' understanding of matter. Ten OMC items and corresponding open-ended versions were administered to a sample of N = 294 students from grades 6 to 12 at a grammar-school in Schleswig-Holstein, Germany. The results suggest that OMC items are in fact suitable to assess different levels in students' understanding of the concept of matter across different grades, which in turn suggests, that OMC items can be utilized for validation of a respective model of the teaching and learning of matter from 6 to 12.
Keywords: physics, chemistry, matter, ordered multiple choice items, instrument development, learning progression.

 

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Biologie, Chemie, Physik

Stand: 12.03.2013
ZfDN-Redaktion