Aktualisiert: 2023-05-19
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Fachdidaktik Biologie
Schlüsselwort: Didaktische Rekonstruktion
Fachdidaktik Biologie
Biologie verstehen: Wie Lerner mikrobiell induzierte Phänomene erklären
Durch Mikroorganismen ausgelöste Phänomene, wie das Schlechtwerden von Milch, unangenehme Körpergerüche, Beläge auf den Zähnen, alkoholische Getränke oder fermentierte Speisen prägen unser alltägliches Leben. Noch vor 200 Jahren wusste kein Mensch um die Existenz der Lebewesen deren Lebenstätigkeiten als wissenschaftliche Erklärungen dienen. Die Ergebnisse unzähliger Forschungsarbeiten waren nötig, um eine solide Theorie über diese Lebensweise einzelliger Organismen zu bilden. Die im 19. Jahrhundert durch die Forschungen von Wissenschaftlern wie z.B. Louis Pasteur entwickelte Keimtheorie war der Beginn der Mikrobiologie als Wissenschaft.
Auf Grund der unzähligen alltagsweltlichen Phänomene, die durch Mikroben verursacht werden, ergibt sich eine besondere Relevanz des Themas für den Biologieunterricht.
Im Rahmen der Didaktischen Rekonstruktion werden Vorstellungen der Wissenschaftler wechselseitig mit den Lernpotentialen von Lernern verglichen. Dafür werden zunächst in einer Literaturstudie aktuelle Lehrwerke auf die Vorstellungen von Wissenschaftlern untersucht und im Zuge dessen fachlich geklärte Vorstellungen entwickelt. Für die Analyse von Lernervorstellungen werden in einer Interviewstudie Lerner zu ihren Vorstellungen befragt. Dabei werden sechs Erklärungsmuster von Lernern herausgearbeitet. Die auf der Analyse aufbauenden, theoriegeleitet entwickelten Interventionen werden in Vermittlungsversuchen getestet. Bei der Arbeit mit didaktisch rekonstruierten Lernangeboten zeigt sich eine positive Entwicklung der Erklärungen der Lerner in Bezug auf ihre fachwissenschaftliche Angemessenheit.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Das Zusammenspiel von Zufall und Gesetzmäßigkeiten in der nichtlinearen Dynamik
Das Zusammenspiel von Zufall und Gesetzmäßigkeiten bildet einen zentralen Aspekt der Dynamik von nichtlinearen Systemen. Es ist kennzeichnend für die Langzeitentwicklung deterministisch chaotischer Systeme sowie für die Bildung von Strukturen, die sich aus Selbstorganisationsprozessen ergeben oder eine fraktale Gestalt aufzeigen. Aus didaktischer Sicht ist die Auseinandersetzung mit nichtlinearen Systemen unter dem Aspekt des Zusammenspiels von Zufall und Gesetzmäßigkeiten für die Entwicklung eines angemessenen naturwissenschaftlichen Weltbilds und naturwissenschaftlicher Denkweisen von besonderer Bedeutung. Im Rahmen des Modells der didaktischen Rekonstruktion wird der Bildungswert des Zusammenspiels von Zufall und Gesetzmäßigkeiten in der nichtlinearen Dynamik untersucht, die Grundideen werden unter didaktischer Perspektive herausgearbeitet, und es wird empirisch erkundet, inwieweit Schüler der 11. Gymnasialklasse ein wissenschaftliches Verständnis des Zusammenspiels entwickeln können. Bei der empirischen Studie handelt es sich um eine qualitative Lernprozessstudie, in der die Methode des sogenannten teaching experiment (Lehr-Lern-Interviews) im Kleingruppen-design verwendet wird. Es wird eine Unterrichtssequenz entwickelt, bei der drei Experimente, die zentrale Merkmale der Dynamik von nichtlinearen Systemen erkennen lassen (deterministisches Chaos, Selbstorganisation und Fraktale), und ein lineares Beispielsystem als Vergleichsexperiment zum Einsatz kommen. Die Auswertung zeigt, dass die meisten Schüler zum angestrebten Verständnis des Zusammenspiels von Zufall und Gesetzmäßigkeiten in der nichtlinearen Dynamik geführt werden können. Die Lernprozesse werden im Wesentlichen von den Schülervorstellungen zu Zufall und Gesetzmäßigkeiten, von den Merkmalen der einzelnen Experimente sowie von affektiven Faktoren beeinflusst. Die Ergebnisse lassen ebenfalls auf eine Ausdifferenzierung bzw. Revision der Schülervorstellungen zu Zufall und Gesetzmäßigkeiten sowie zur Physik schließen.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Biologie verstehen: Energie in anthropogenen Ökosystemen
Die Sicherstellung der Ernährung der Menschheit stellt eine globale Herausforderung dar. Nach wie vor ist Unterernährung ein Problem vieler Entwicklungsländer. In Industrienationen ist die Ernährungsweise wiederum nicht nachhaltig ausgerichtet. Dort beruht die Nahrungsmittelproduktion auf dem Einsatz begrenzter fossiler Ressourcen. Ohne Fleischerzeugung würden die Ackerflächen jedoch für die Welternährung reichen: Energetische Analysen von Lebensmittelketten belegen die Ineffizienz von Fleischproduktion. Eine vermehrt vegetarisch ausgerichtete Nahrungsmittelproduktion könnte daher eine ausreichende und nachhaltige Ernährung der Menschheit gewährleisten.
Das gesellschaftlich relevante Thema ist auch für den Biologieunterricht interessant. Dazu ist es notwendig, den Energiebegriff für ökologische Kontexte neu zu denken: Energie ist als mengenartige Bilanzierungsgröße zu verstehen, mithilfe derer Prozesse in Systemen quantitativ betrachtet und auf Effizienz untersucht werden können.
Im Rahmen der Didaktischen Rekonstruktion wurden Wissenschaftler- und Lernervorstellungen über Energie in Nahrungsketten analysiert, um daraus resultierend Lernangebote zu entwickeln. Flussdiagramme bieten die Möglichkeit, Energie als Bilanzierungsgröße zu repräsentieren. Die entwickelten Lernangebote werden auf ihre Lernförderlichkeit in Vermittlungsversuchen empirisch geprüft. Dabei zeigt sich eine typische Progression im Energieverständnis der Probanden: Die Flussdiagramme fördern die Konstruktion eines quantitativ strukturierten Energiebegriffes, auf Basis dessen Schüler den globalen Nutzen einer weniger fleischbasierten Ernährungsweise erläutern können.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Didaktisch rekonstruierte Materialwissenschaft
Die Aufbereitung fachwissenschaftlicher Inhalte zu Lerngelegenheiten für Schülerinnen und Schüler bildet eine zentrale Aufgabe der Fachdidaktik. Diesen Weg von der komplexen Wissenschaft zum Lerninhalt unterstützt das Konzept der "didaktischen Rekonstruktion". Eine Modifikation verschiedener Elementarisierungs- und Rekonstruktionsmodelle bildet die Grundlage dieser Arbeit: der Aufbau eines Schülerlabors für den materialwissenschaftlichen Exzellenzcluster Engineering of Advanced Materials (EAM). Diese Exzellenzforschung entwickelt interdisziplinär Hochleistungsmaterialien und Methoden, um die funktionalen Eigenschaften dieser Materialien gezielt zu formen. Ergebnisse und Arbeitsweise des "EAM" sollen für Schulklassen im Lernort Schülerlabor zugänglich gemacht werden. Um die Schülerperspektive im Rekonstruktionsprozess berücksichtigen zu können, müssen vorab Interessen, motivationale Einstellungen und Lernschwierigkeiten der Schülerinnen und Schüler ermittelt werden.
Regenerative Energiesysteme bilden mit Photovoltaik, chemischen Energiespeichern und Windenergiekonversion den thematischen Rahmen der einzelnen Experimente. Die vorliegende Arbeit beschreibt den Rekonstruktionsprozess von der Materialwissenschaft zum Schülerlabor und stellt die einzelnen Experimentierstationen mit ihren curricularen Verbindungen, notwendigem Vorwissen und deren Bezug zu moderner Forschung vor.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Physik der Küste für außerschulische Lernorte
Die in den vergangenen Jahren zahlreich entstandenen außerschulischen Lernorte an der deutschen Wattenmeerküste sind Ausdruck einer Differenzierung der dortigen Bildungslandschaft, in der schulisches durch non-formales Lernen im regionalen Kontext ergänzt wird. Die außerschulischen Lernorte zeichnet aus, dass sie ihren Besucherinnen und Besuchern Primärerfahrungen bieten, um die außergewöhnliche Dynamik und Sensitivität des Wattenmeeres zu verdeutlichen. Allerdings schöpfen die Lernorte ihr Potenzial für das außerschulische Physiklernen nicht aus, denn obwohl insbesondere Strömungen und Strukturbildungen (z. B. Rippel, Dünen und Priele) das Erscheinungsbild des Wattenmeers prägen und dessen Dynamik repräsentieren, werden in den Bildungsangeboten bisher fast ausschließlich biologische Inhalte behandelt.
Deshalb ist physikdidaktische Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig, die durch eine Didaktische Rekonstruktion von Strömungen und Strukturbildungen geleistet wird. Hierzu gehört zunächst eine fachliche Klärung. Im Anschluss werden Lernendenvorstellungen untersucht, indem problemzentrierte Interviews entlang von Realexperimenten durchgeführt und einer qualitativen Inhaltsanalyse unterworfen werden. Auf Basis des Vergleichs zwischen fachlicher Sicht und Lernendensicht gilt es sodann, Bausteine für didaktische Strukturierungen zu entwickeln. Diese Bausteine werden schließlich eingesetzt, um gemeinsam mit den Lernortbetreibenden Bildungsangebote zu entwickeln, die auch physikalische Zusammenhänge zur Küstendynamik explizieren.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Fachdidaktik Biologie
Fachdidaktik Biologie
Schülervorstellungen zur visuellen Wahrnehmung
Lernen kann nur von den verfügbaren Vorstellungen der Schülerinnen und Schüler ausgehen. Doch die individuellen Vorstellungen sind divers. Obwohl Lehrende Schülervorstellungen bereits als wichtige Planungsgrundlage ansehen, wissen viele nicht, wie sie die Vorstellungen ihrer Schülerinnen und Schüler diagnostizieren können. Deshalb werden die individuellen Vorstellungen im Unterrichtsalltag selten genutzt, um Schülerinnen und Schüler angemessen zu fördern. In der vorliegenden Studie wird ein Diagnoseinstrument für Schülervorstellungen zur visuellen Wahrnehmung entwickelt und evaluiert. Es handelt sich um ein Computerprogramm mit geschlossenen Aufgabenformaten, mit dem die Vorstellungen in der Schulpraxis schnell erfasst werden können. Im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen werden sowohl wissenschaftsorientierte als auch alltägliche Vorstellungen ermittelt. Das hier entwickelte Vorgehen kann helfen, Diagnoseinstrumente für andere Themen zu gestalten.
Das Diagnoseinstrument wird nach einem mixed-methods-Ansatz evaluiert, der leitfadengestützte Einzelinterviews, Eyetracking-Untersuchungen und eine Interventionsstudie umfasst. Die Ergebnisse zeigen, dass es zuverlässig und valide gelingt, zentrale wissenschaftliche und alltägliche Schülervorstellungen zu erfassen. Die Interventionsstudie zeigt außerdem, dass die Berücksichtigung individueller Vorstellungen im Unterricht vor allem dann notwendig ist, wenn Metaphern oder Analogien zum Verstehen eines abstrakten Phänomens benötigt werden.
Aktualisiert: 2022-12-01
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Geometrische Denkweisen beim Lösen von PISA-Aufgaben
Die Ergebnisse der PISA-Studie zeigen immer wieder einen besonderen Förderbedarf im unteren Leistungsbereich, vor allem in der Geometrie.
Um neben den PISA-Ergebnissen auch individuelle Vorgehensweisen, Schwierigkeiten, Fehler und Vorstellungen geometrischer Begriffe in den Blick zu nehmen, führte Frauke Ulfig eine ergänzende qualitative Studie durch. Sie ließ Hauptschülerinnen und Hauptschüler ausgewählte Geometrieaufgaben der PISA-Studie 2003 bearbeiten und führte ein nachträgliches lautes Denken sowie leitfadengestützte Interviews durch. Aus den Ergebnissen werden im Forschungsrahmen der Didaktischen Rekonstruktion und mit Vorgehensweisen aus der Grounded Theory geometrische Denkweisen beim Bearbeiten von PISA-Aufgaben abgeleitet. Dieses Raster geometrischer Denkweisen bietet eine Orientierung zur Weiterentwicklung des Geometrieunterrichts mit besonderer Berücksichtigung der Schülerinnen und Schüler im unteren Leistungsbereich.
Aktualisiert: 2015-09-30
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Stolpersteine überwinden im Physikunterricht
Physik der Küste für außerschulische Lernorte
Die in den vergangenen Jahren zahlreich entstandenen außerschulischen Lernorte an der deutschen Wattenmeerküste sind Ausdruck einer Differenzierung der dortigen Bildungslandschaft, in der schulisches durch non-formales Lernen im regionalen Kontext ergänzt wird. Die außerschulischen Lernorte zeichnet aus, dass sie ihren Besucherinnen und Besuchern Primärerfahrungen bieten, um die außergewöhnliche Dynamik und Sensitivität des Wattenmeeres zu verdeutlichen. Allerdings schöpfen die Lernorte ihr Potenzial für das außerschulische Physiklernen nicht aus, denn obwohl insbesondere Strömungen und Strukturbildungen (z. B. Rippel, Dünen und Priele) das Erscheinungsbild des Wattenmeers prägen und dessen Dynamik repräsentieren, werden in den Bildungsangeboten bisher fast ausschließlich biologische Inhalte behandelt.
Deshalb ist physikdidaktische Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig, die durch eine Didaktische Rekonstruktion von Strömungen und Strukturbildungen geleistet wird. Hierzu gehört zunächst eine fachliche Klärung. Im Anschluss werden Lernendenvorstellungen untersucht, indem problemzentrierte Interviews entlang von Realexperimenten durchgeführt und einer qualitativen Inhaltsanalyse unterworfen werden. Auf Basis des Vergleichs zwischen fachlicher Sicht und Lernendensicht gilt es sodann, Bausteine für didaktische Strukturierungen zu entwickeln. Diese Bausteine werden schließlich eingesetzt, um gemeinsam mit den Lernortbetreibenden Bildungsangebote zu entwickeln, die auch physikalische Zusammenhänge zur Küstendynamik explizieren.
Aktualisiert: 2023-04-17
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„Wie ich mir das denke und vorstelle…“
Der Band geht der Kernfrage nach: Was denken Kinder (über die Welt und ihre Sachen)? Der vorliegende Band erörtert grundlegende Fragen der Bedeutung von Vorstellungen von Kindern für den Sachunterricht bzw. den Fachbereich Natur, Mensch, Gesellschaft.
Aktualisiert: 2023-03-17
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Geometrische Denkweisen beim Lösen von PISA-Aufgaben
Die Ergebnisse der PISA-Studien zeigen vor allem in der Geometrie einen besonderen Förderbedarf im unteren Leistungsbereich. Frauke Ulfig untersucht individuelle Vorgehensweisen und Vorstellungen geometrischer Begriffe von HauptschülerInnen. Sie lässt ausgewählte Geometrieaufgaben der PISA-Studie 2003 bearbeiten und führt Nachträgliches Lautes Denken und leitfadengestützte Interviews durch. Im Forschungsrahmen der Didaktischen Rekonstruktion und mit Vorgehensweisen aus der Grounded Theory leitet sie geometrische Denkweisen beim Bearbeiten der Aufgaben ab. Die Ergebnisse bieten eine Orientierung zur Weiterentwicklung des Geometrieunterrichts unter Berücksichtigung von SchülerInnen im unteren Leistungsbereich.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Wie denkst du Politik
Andreas Kegel entwickelt einen didaktischen Politikbegriff. Originär an diesem Begriff ist, dass konkrete Politikvorstellungen von Schülerinnen und Schülern mit fachwissenschaftlichen Politikvorstellungen verknüpft werden. Politik ist dadurch nicht mehr allein der Transformationsprozess von Partikularinteressen zu allgemeingültigen Entscheidungen. Vielmehr erweitert sich Politik um das regelungsbedürftige Verhältnis zwischen Individuum und Gesellschaft und konkretisiert sich durch die Konzepte ‚Mitbestimmung’, ‚Meinungsvielfalt’, ‚soziale Gerechtigkeit’ und ‚alltägliches Zusammenleben’.
Aktualisiert: 2023-04-02
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Wir sind Master 2017
In diesem Sammelband werden fünf ausgewählte Masterarbeiten, die am Institut für Didaktik der Naturwissenschaften in der Abteilung Biologiedidaktik im Studienjahr 2016/17 entstanden sind, vorgestellt.
Ursula Gerdts kontrastiert in ihrem Beitrag „Evolution – ein Beitrag zur Didaktischen Rekonstruktion“ historische Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin mit modernen Vorstellungen der synthetischen Evolutionstheorie und Vorstellungen von Schülerinnen und Schülern eines 8. Jahrgangs. Eike Wendler entwickelt im Rahmen seiner Masterarbeit eine Unterrichtseinheit zur Förderung der Risikobewertungskompetenz von Schülerinnen und Schülern in Bezug auf Silbernanopartikel in Böden. Er stellt ein „Risikokompetenzcluster“ zur Ermittlung des Förderbedarfs von Schülerinnen und Schülern vor.
Paula Hermes analysiert das naturwissenschaftliche Interesse von Jugendlichen mittels einer Fragebogenerhebung. Ihr Ziel ist die Konzeption eines mehrjährigen naturwissenschaftlichen Wahlpflichtkurses, der sich an den Interessen der Schülerinnen und Schüler einer 5., 7. und 9. Jahrgangs orientiert. Sie stellt fest, dass über alle Jahrgangsstufen hinweg das Experimentieren der wichtigste Einflussfaktor für das Interesse ist.
Sven Verlaat beschäftigt sich in seiner Studie zum gentechnischen Modellverständnis Jugendlicher mit deren Denkstrukturen auf Makroebene, der erklärenden Submikroebene und der repräsentierenden Ebene.
Sophie Staffeldt untersucht in ihrer Masterarbeit die Entwicklung der Systemkompetenz Studierender der Biologie in einer interdisziplinären Lehrveranstaltung.
Aktualisiert: 2020-01-27
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Physikdidaktik
Physikdidaktik in der Praxis
Die Konzeption von hängt eng mit "Physikdidaktik - eine Einführung" zusammen. Es wird Wichtiges aus diesem Buch durch Beispiele illustriert, knappe Darstellungen werden ausführlicher beschrieben, Fehlendes ergänzt. Die Herausgeber haben Lehrerinnen und Lehrer, Physiker und Physikdidaktiker gewonnen, die sich durch Publikationen für die ausgewählten Themen ausgewiesen haben. Kapitel 1 und 2 geben einen Überblick über Lernvoraussetzungen, die in den vergangenen Jahrzehnten im Mittelpunkt physikdidaktischer Forschung standen: Alltagsvorstellungen, die das Physiklernen erschweren, sowie das geringe Interesse von Mädchen für den Physikunterricht. In Kapitel 3 werden Inhalte der modernen Physik elementarisiert dargestellt. Die Kapitel 4, 5 und 6 illustrieren wichtige und aktuelle Unterrichtsmethoden sowie moderne Medien an konkreten Beispielen. Schließlich werden in Kapitel 7 "Unterrichtsplanung" und "Unterrichtsanalyse" thematisiert.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Physikdidaktik
"Physikdidaktik" gibt eine Einführung in Theorie und Praxis des Physikunterrichts. In jedem der sieben Kapitel werden traditionelle Aspekte berücksichtigt wie Martin Wagenscheins physikdidaktische Auffassungen. Außerdem sind auch neuere Entwicklungen der Physikdidaktik dargestellt, wie zum Beispiel Computer und Internet im Physikunterricht oder wie man den "Lernerfolg" messen kann. Auswahlkriterium für diese Variablen des Physikunterrichts: sie müssen sich in der Schule und/ oder in der Lehrerbildung bewährt haben. Insgesamt werden in "Physikdidaktik" favorisiert: offener, schülerzentrierter Unterricht gegenüber lehrerzentriertem Unterricht, Gruppenunterricht und individualisierter Unterricht gegenüber Frontalunterricht.
Aktualisiert: 2023-03-14
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