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Course Success in the Undergraduate General Chemistry Lab
Stetig hohe Studienabbruchquoten in den MINT-Fächern an deutschen Hochschulen, welche auch aus geringem Kurserfolg in einführenden Laborpraktika resultieren könnten, und die wachsende Kritik an der Qualität und Wirksamkeit ebendieser machen eine eingehende Betrachtung von Laborpraktika notwendig. Diese Studie untersuchte die Lernziele des Laborpraktikums Allgemeine Chemie für Lehramtsstudierende im ersten Semester sowie Faktoren für den Kurserfolg, um daraus Aussagen über den Stellenwert von Laborpraktika in der universitären Bildung, insbesondere für langfristigen Studienerfolg, abzuleiten. Dazu wurde ein theoretisches Modell zu Grunde gelegt, welches das Vorwissen der Studierenden...
Can We Make Them Use These Strategies?
Um erfolgreich forschend lernen zu können, müssen Schülerinnen und Schüler bestimmte Handlungsweisen erlernen und einüben. In einer Prä-Post-Studie zum Strategielernen wurden das hypothesengeleitete Experimentieren und die Control-of-Variables-Strategie zunächst vermittelt. Danach sollten diese Strategien in zwei Experimentierumgebungen, unterstützt durch z.B. Prompts, angewandt werden. Da sowohl reale Experimente als auch Computersimulationen zum Strategielernen eingesetzt werden können, wurden vier Treatmentgruppen (real-real, real-virtuell, virtuell-real, virtuell-virtuell) miteinander verglichen. Neben Kontrollvariablen wie kognitive Fähigkeiten und Motivation wurden prä-post ...
Untersuchung zur Effektivität von Strukturierung und Binnendifferenzierung im Chemieunterricht der Sekundarstufe I
Im Rahmen des Projekts "Ganz In. Mit Ganztag mehr Zukunft. Das neue Ganztagsgymnasium NRW" wurden in enger Zusammenarbeit mit den beteiligten Lehrkräften Materialien für den regulären Chemieunterricht entwickelt, bei denen die beiden Unterrichtsqualitätsmerkmale Strukturierung und Binnendifferenzierung im Mittelpunkt stehen, um durch strukturierten Unterricht vernetztes Lernen zu fördern und mit differenzierten Materialien den verschiedenen Leistungsansprüchen der Schülerinnen und Schüler gerecht zu werden. Um die beiden Merkmale Strukturierung und Binnendifferenzierung zu koppeln, wurde die Methode Lernleiter genutzt, bei der Inhalts- und Prozessstrukturierung mit binnendifferenzier...
Entwicklung und Evaluation eines Seminarkonzepts zur F"orderung der experimentellen Planungskompetenz von Lehramtsstudierenden im Fach Chemie
Die experimentelle Planungskompetenz stellt insbesondere im Lichte des Kompetenzbereichs Erkenntnisgewinnung der Nationalen Bildungsstandards eine wichtige Kernkompetenz künftiger Chemie-Lehrkräfte in Deutschland dar. Unter dem Konstrukt können diejenigen Kompetenzen von Lehrkräften verstanden werden, welche für eine lernwirksame Gestaltung von Experimentierprozessen nötig sind. Dabei stellen die ziel- und kompetenzorientierte Öffnung des Experimentierprozesses, die Verwendung adäquater Unterstützungsmaßnahmen, die Berücksichtigung von Lernvoraussetzungen der Schülerinnen und Schüler sowie die Passung zwischen den verschiedenen Planungsentscheidungen wichtige Planungskriterien d...
Diagnose experimenteller Kompetenzen in der laborpraktischen Chemielehrer*innenbildung
Experimentieren im Rahmen von Laborpraktika ist ein wesentliches Charakteristikum eines Chemiestudiums. Inwiefern Chemielehramtsstudierende dabei notwendige experimentelle Kompetenzen als Grundlage ihrer späteren Tätigkeit als Lehrkraft erwerben, ist bisher allerdings wenig erforscht. In diesem Forschungsprojekt wurden dazu ein Modell experimenteller Kompetenzen und ein Verfahren zur Erhebung experimenteller Performanz entwickelt, bei dem Studierende zu einem Alltagsgegenstand eine Fragestellung und Hypothesen entwickeln, ein Experiment planen, durchführen und auswerten. Beides wurde anhand von Videographien, Laborprotokollen und Selbsteinschätzungen von N = 20 Studierenden mittels quali...
Entwicklung eines Lehrkonzepts für eine elementare Quantenmechanik
Geringe mathematische Grundkenntnisse angehender Physiklehrkräfte der Sekundarstufe I stellen eine Herausforderung bei der quantenphysikalischen Ausbildung dar. In der vorliegenden Arbeit wird ein Lehrkonzept für diese Zielgruppe entwickelt und erprobt. In einem ausführlichen Literaturreview werden dazu bisherige Konzepte dargestellt. Es zeigt sich, dass oft komplexe Mathematik verwendet wird, welche bei Studierenden aber nicht vorausgesetzt werden kann. Im neuen Lehrkonzept wird aus der Diskussion des Doppelspaltexperiments eine neue Symbolik für die klassische Physik entwickelt. Diese orientiert sich an der Dirac-Notation, welche die Abfolge von Experimenten grafisch beschreibt und zun...
Inklusiver Anfangsunterricht Chemie
Über die Umsetzung eines gemeinsamen Unterrichts wird seit der Ratifizierung der UN-Behindertenrechtskonvention diskutiert. Die erfolgreiche Umsetzung eines solchen Unterrichts nimmt dabei insbesondere die wachsende Diversität der Lernenden in den Blick. Für den Chemieunterricht gibt es aktuell jedoch nur wenige erprobte Konzepte für eine inklusive Unterrichtspraxis. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Unterrichtseinheit für den inklusiven Unterricht entwickelt und evaluiert, die auf Basis des Universal Design for Learning für möglichst jeden Lernenden einen Zugang zu Grundideen der chemischen Reaktion in Jahrgangsstufe 8 ermöglicht. Mit Hilfe der in diesem Modell bes...
Entwicklung eines Lehr-Lern-Labors zum Thema Radioaktivität
Das Lernen und Lehren von Radioaktivität ist bisher wenig erforscht. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die didaktische Rekonstruktion des Themas Radioaktivität für ein Lehr-Lern-Labor, in dem sowohl Schüler:innen als auch Studierende lernen. Mit Blick auf die Ausgangslage mussten zunächst die Vorstellungen der Studierenden zur Radioaktivität ermittelt werden. Dafür wurden teilstrukturierte, problemzentrierte Interviews mit Physiklehramtsstudierenden geführt (N=13) und qualitativ-inhaltsanalytisch ausgewertet. Anschließend wurden im Sinne der didaktischen Rekonstruktion Lernmaterialien für beide Zielgruppen entwickelt und mit N=154 Schüler:innen sowie N=29 Studierenden erprobt. Die Ergebnisse der Interviewstudie zeigen, dass die Studierenden Schwierigkeiten haben, zwischen radioaktiver Materie und ionisierender Strahlung zu unterscheiden, und die Prozesse der Kernspaltung und -zerfälle unzureichend differenzieren. Die Lernmaterialien werden in der Erprobung von Schüler:innen als anspruchsvoll wahrgenommen. Es zeigt sich auch in dieser Studie, dass Lehr-Lern-Labore attraktive Lernorte für Schüler:innen und Studierende sein können.
Problemlösestrategien von Schülerinnen und Schülern diagnostizieren
Das Experimentieren im Sinne der Erkenntnisgewinnung stellt ein entscheidendes Element des naturwissenschaftlichen Unterrichts dar und lässt sich als Problemlöseprozess modellieren (z.B. das SDDS-Modell). Um diesen Prozess bestmöglich unterstützen zu können, ist es notwendig, die von Lernenden angewendeten Vorgehensweisen zu kennen und diagnostizieren zu können. In der Literatur wurden bereits Vorgehensweisen und Strategien beschrieben, die allerdings nur selten auf einheitlichen Konstrukten fußen und daher häufig keine trennscharfen Beschreibungen darstellen. In dieser Arbeit werden von Schülerinnen und Schülern angewendete Strategien anhand konsistenter Kategorien beschrieben und...
Die Vorl"aufigkeit und soziokulturelle Eingebundenheit naturwissenschaftlicher Erkenntnisse
Öffentliche Diskussionen um die Glaubwürdigkeit von Erkenntnissen zeigen die große Bedeutung eines adäquaten Verständnisses der Vorläufigkeit und der soziokulturellen Eingebundenheit naturwissenschaftlicher Erkenntnisse. Studien weisen allerdings darauf hin, dass Lehramtsstudierende diesbezüglich vielfach über naive oder inkonsistente Ansichten verfügen und diese darüber hinaus resistent gegenüber Veränderungen sind. In der vorliegenden Arbeit werden zunächst Arbeitsdefinitionen für die Vorläufigkeit und die soziokulturelle Eingebundenheit für die Chemielehrer*innenbildung hergeleitet, indem beide Aspekte sowohl aus wissenschaftstheoretischer als auch aus naturwissenschaftsdi...
