Chemiebezogene Kompetenzen werden bereits im Sachunterricht der Grundschule entwickelt und sollen im Chemieunterricht der Sekundarstufe I aufgegriffen und weiterentwickelt werden. Ziel dieser Studie war es, die chemiebezogenen Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler in der Übergangsphase zwischen Sachunterricht und Chemieunterricht zu analysieren. In einer Ergänzungsstudie wurden zusätzlich sowohl die Auswirkungen der Schulschließungen aufgrund der SARS-CoV-II Pandemie auf die Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler als auch der Einfluss einer veränderten Testadministration untersucht.
Insgesamt wurden die Kompetenzen von 2262 Lernenden der Jahrgangsstufen 5 bis 9 zu drei Messzeitpunkten analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die chemiebezogenen Kompetenzen sowohl zum Ende der Grundschulzeit als auch zu Beginn des Chemieunterrichts über alle Kompetenzbereiche hinweg sehr heterogen ausfallen. Dennoch sind sie zu Beginn des Chemieunterrichts in einigen Kompetenzbereichen höher ausgeprägt als zum Ende der Grundschulzeit. Nach den pandemiebedingten Schulschließungen waren die Kompetenzen ähnlich ausgeprägt wie in den gleichen Jahrgangsstufen vor den Schulschließungen. Eine während der Schulschließungen notwendige Bearbeitung der Testhefte von zu Hause aus führte vor allem bei den jüngeren Schülerinnen und Schülern zu besseren Testergebnissen als die Bearbeitung in der Schule. Um die Entwicklung chemiebezogener Kompetenzen in der Übergangsphase zu optimieren, sollte der Erwerb dieser Kompetenzen bereits im Sachunterricht einheitlicher gestaltet werden.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Chemiebezogene Kompetenzen werden bereits im Sachunterricht der Grundschule entwickelt und sollen im Chemieunterricht der Sekundarstufe I aufgegriffen und weiterentwickelt werden. Ziel dieser Studie war es, die chemiebezogenen Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler in der Übergangsphase zwischen Sachunterricht und Chemieunterricht zu analysieren. In einer Ergänzungsstudie wurden zusätzlich sowohl die Auswirkungen der Schulschließungen aufgrund der SARS-CoV-II Pandemie auf die Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler als auch der Einfluss einer veränderten Testadministration untersucht.
Insgesamt wurden die Kompetenzen von 2262 Lernenden der Jahrgangsstufen 5 bis 9 zu drei Messzeitpunkten analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die chemiebezogenen Kompetenzen sowohl zum Ende der Grundschulzeit als auch zu Beginn des Chemieunterrichts über alle Kompetenzbereiche hinweg sehr heterogen ausfallen. Dennoch sind sie zu Beginn des Chemieunterrichts in einigen Kompetenzbereichen höher ausgeprägt als zum Ende der Grundschulzeit. Nach den pandemiebedingten Schulschließungen waren die Kompetenzen ähnlich ausgeprägt wie in den gleichen Jahrgangsstufen vor den Schulschließungen. Eine während der Schulschließungen notwendige Bearbeitung der Testhefte von zu Hause aus führte vor allem bei den jüngeren Schülerinnen und Schülern zu besseren Testergebnissen als die Bearbeitung in der Schule. Um die Entwicklung chemiebezogener Kompetenzen in der Übergangsphase zu optimieren, sollte der Erwerb dieser Kompetenzen bereits im Sachunterricht einheitlicher gestaltet werden.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Frage, ob und in welcher Weise die inhaltliche Gestaltung eines Curriculums für den Physikunterricht dazu beitragen kann, langfristige Lernfortschritte zu fördern und für die Schüler erfahrbar zu machen. Es wird über eine quasiexperimentelle Felduntersuchung in zwei Unterrichtsgängen zur geometrischen Optik berichtet, welche in unterschiedlichem Maße durch Bezüge zwischen aufeinanderfolgenden Lerninhalten geprägt sind. Die erhobenen Daten liefern wertvolle Einsichten in den langfristigen Wissensaufbau und das subjektive Erleben von Lernfortschritten bei Schülern aus beiden Unterrichtsgängen.
Ausgangspunkt der Arbeit ist ein Curriculum für den Optikunterricht, in dessen Mittelpunkt das Fermat-Prinzip steht. Die ausführliche Darstellung dieses Unterrichtsganges im zweiten Teil des Bandes soll nicht nur eine wichtige Grundlage der empirischen Untersuchung dokumentieren, sondern auch interessierten Lehrerinnen und Lehrern konkrete und erprobte Anregungen für die Gestaltung einer eigenen Unterrichtssequenz zur Mittelstufenoptik unter dem Blickwinkel des Fermat-Prinzips geben.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Das schlechte Abschneiden deutscher Schülerinnen und Schüler bei internationalen Vergleichsstudien wird u. a. auf das Fehlen von vertikaler Vernetzung und kumulativem Lernen im Unterricht zurückgeführt. Unter dem Begriff der glq vertikalen Vernetzung grq wird dabei einerseits der Mangel an inhaltlichen Vernetzungen in curricularen Vorgaben und andererseits das Fehlen aktiver Verknüpfungen von Inhalten im Unterrichtsprozess zusammengefasst. Bisher existieren jedoch kaum gesicherte empirische Befunde, insbesondere keine im Fach Chemie, die einen Zusammenhang zwischen glq vertikaler Vernetzung grq und glq kumulativem Lernen grq im Unterricht mit Schülerleistungen belegen. Kontextbasierte Unterrichtskonzepte greifen diese Probleme auf.
In der vorliegenden Arbeit wird als theoretische Grundlage ein umfassendes Modell zur vertikalen Vernetzung und zum kumulativen Lernen vorgestellt. Auf dieser Basis wird die Frage, wie vertikale Vernetzung im Unterricht und kumulatives Lernen auf Schülerseite zusammenhängen, empirisch analysiert. Zudem wird in verschiedenen Stichproben in einer quasiexperimentellen Vergleichsstudie die Frage untersucht, ob die deutsche Konzeption Chemie im Kontext vertikale Vernetzung im Unterricht effektiver fördert als traditioneller Unterricht und sich die Leistungen der Schüler dadurch verbessern. Zur Klärung dieser Forschungsfragen werden videobasierte Methoden der Unterrichtsbeobachtung sowie Instrumente zur Wissensdiagnose herangezogen.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Zur Unterstützung von kumulativem Lehren und Lernen wurde in dieser Studie in enger Zusammenarbeit mit der Schulpraxis eine Learning Progression zu den drei Basiskonzepten "Struktur der Materie", "Chemische Reaktion" und "Energie" für die ersten beiden Lernjahre im Fach Chemie entwickelt. Im Mittelpunkt stehen Kernideen, d. ,h. grundlegende inhaltliche Aussagen, die in einer Strand Map logisch miteinander vernetzt wurden. Ziel der Studie war es, die Abhängigkeit des Verständnisses einer Kernidee von dem einer anderen zu untersuchen, um mögliche Lernwege empirisch zu bestätigen.
Dazu wurden zu jeder Kernidee Fachwissensaufgaben entwickelt, pilotiert und in einer Quasi-Längsschnittstudie kombiniert mit einer echten Längsschnittstudie Schülerinnen und Schülern der ersten drei Lernjahre der Sekundarstufe I vorgelegt.
Die Qualität des Fachwissenstests wurde mit Hilfe von IRT-Modellen bestimmt. Anhand des McNemar-Tests konnte ein Großteil der angenommenen Abhängigkeiten bestätigt werden, während sich gleichzeitig ein geringes Wissen der Schülerinnen und Schüler zeigte. Mit Hilfe Bayes'scher Netze konnte die Qualität der Strand Map insgesamt untersucht und weitestgehend gestützt werden. Beispielsweise konnte hierdurch gezeigt werden, dass die Wahrscheinlichkeit Aufgaben zur Kernidee "Stoffe können aufgrund messbarer Eigenschaften unterschieden und identifiziert werden" richtig zu bearbeiten steigt, wenn auch solche zur Kernidee "Stoffe besitzen charakteristische Eigenschaften" richtig bearbeitet wurden, die Kernidee also verstanden wurde.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Physikalische Fachveranstaltungen bereiten Lehramtsstudierende nicht immer gezielt auf die spezifischen Anforderungen des Schulunterrichts vor. Deshalb wurde im hier vorgestellten Forschungsprojekt ein Lehrkonzept entwickelt, das professionsorientiertes Physiklernen unterstützen soll. Gemäß den Merkmalen des kumulativen Lernens werden schulrelevante Grundkonzepte (z. ,B. das Kraftkonzept) wiederholt aufgegriffen, während die konkreten Inhalte an Komplexität zunehmen. Das Lehrkonzept wurde als Intervention in zwei Vorlesungen zu den Themenfeldern Mechanik und Elektrodynamik sowie einem physikalischen Praktikum umgesetzt; N ,= ,22 Studierende (Haupt- und Realschullehramt Physik) nahmen teil.
Die Wirksamkeit der Intervention wurde mit einer Mixed-Methods Studie evaluiert. Eine Teilstudie mit quasi-experimentellem Design untersuchte den Fachwissenszuwachs. Eine zweite Teilstudie untersuchte mit qualitativen Interviews den von den Studierenden gewählten Lernzugang, d. ,h. ob sie eher oberflächlich auswendig lernen oder ein tiefes Verständnis anstreben. Die Ergebnisse zeigen, dass der schulnahe Fachwissenserwerb bei der Interventionsgruppe größer ist als bei der Kontrollgruppe (N ,= ,665 Lehramtsstudierende von verschiedenen Hochschulstandorten). Zudem konnte belegt werden, dass die Art des Lernzugangs mit der Höhe des Fachwissenserwerbs korreliert. Somit erweist sich das Lehrkonzept als wirksamer Ansatz für professionsorientiertes Physiklernen, sofern es gelingt bei den Studierenden einen vertieften Lernzugang zu induzieren.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Zur Unterstützung von kumulativem Lehren und Lernen wurde in dieser Studie in enger Zusammenarbeit mit der Schulpraxis eine Learning Progression zu den drei Basiskonzepten "Struktur der Materie", "Chemische Reaktion" und "Energie" für die ersten beiden Lernjahre im Fach Chemie entwickelt. Im Mittelpunkt stehen Kernideen, d. ,h. grundlegende inhaltliche Aussagen, die in einer Strand Map logisch miteinander vernetzt wurden. Ziel der Studie war es, die Abhängigkeit des Verständnisses einer Kernidee von dem einer anderen zu untersuchen, um mögliche Lernwege empirisch zu bestätigen.
Dazu wurden zu jeder Kernidee Fachwissensaufgaben entwickelt, pilotiert und in einer Quasi-Längsschnittstudie kombiniert mit einer echten Längsschnittstudie Schülerinnen und Schülern der ersten drei Lernjahre der Sekundarstufe I vorgelegt.
Die Qualität des Fachwissenstests wurde mit Hilfe von IRT-Modellen bestimmt. Anhand des McNemar-Tests konnte ein Großteil der angenommenen Abhängigkeiten bestätigt werden, während sich gleichzeitig ein geringes Wissen der Schülerinnen und Schüler zeigte. Mit Hilfe Bayes'scher Netze konnte die Qualität der Strand Map insgesamt untersucht und weitestgehend gestützt werden. Beispielsweise konnte hierdurch gezeigt werden, dass die Wahrscheinlichkeit Aufgaben zur Kernidee "Stoffe können aufgrund messbarer Eigenschaften unterschieden und identifiziert werden" richtig zu bearbeiten steigt, wenn auch solche zur Kernidee "Stoffe besitzen charakteristische Eigenschaften" richtig bearbeitet wurden, die Kernidee also verstanden wurde.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Chemiebezogene Kompetenzen werden bereits im Sachunterricht der Grundschule entwickelt und sollen im Chemieunterricht der Sekundarstufe I aufgegriffen und weiterentwickelt werden. Ziel dieser Studie war es, die chemiebezogenen Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler in der Übergangsphase zwischen Sachunterricht und Chemieunterricht zu analysieren. In einer Ergänzungsstudie wurden zusätzlich sowohl die Auswirkungen der Schulschließungen aufgrund der SARS-CoV-II Pandemie auf die Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler als auch der Einfluss einer veränderten Testadministration untersucht.
Insgesamt wurden die Kompetenzen von 2262 Lernenden der Jahrgangsstufen 5 bis 9 zu drei Messzeitpunkten analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die chemiebezogenen Kompetenzen sowohl zum Ende der Grundschulzeit als auch zu Beginn des Chemieunterrichts über alle Kompetenzbereiche hinweg sehr heterogen ausfallen. Dennoch sind sie zu Beginn des Chemieunterrichts in einigen Kompetenzbereichen höher ausgeprägt als zum Ende der Grundschulzeit. Nach den pandemiebedingten Schulschließungen waren die Kompetenzen ähnlich ausgeprägt wie in den gleichen Jahrgangsstufen vor den Schulschließungen. Eine während der Schulschließungen notwendige Bearbeitung der Testhefte von zu Hause aus führte vor allem bei den jüngeren Schülerinnen und Schülern zu besseren Testergebnissen als die Bearbeitung in der Schule. Um die Entwicklung chemiebezogener Kompetenzen in der Übergangsphase zu optimieren, sollte der Erwerb dieser Kompetenzen bereits im Sachunterricht einheitlicher gestaltet werden.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Physikalische Fachveranstaltungen bereiten Lehramtsstudierende nicht immer gezielt auf die spezifischen Anforderungen des Schulunterrichts vor. Deshalb wurde im hier vorgestellten Forschungsprojekt ein Lehrkonzept entwickelt, das professionsorientiertes Physiklernen unterstützen soll. Gemäß den Merkmalen des kumulativen Lernens werden schulrelevante Grundkonzepte (z. ,B. das Kraftkonzept) wiederholt aufgegriffen, während die konkreten Inhalte an Komplexität zunehmen. Das Lehrkonzept wurde als Intervention in zwei Vorlesungen zu den Themenfeldern Mechanik und Elektrodynamik sowie einem physikalischen Praktikum umgesetzt; N ,= ,22 Studierende (Haupt- und Realschullehramt Physik) nahmen teil.
Die Wirksamkeit der Intervention wurde mit einer Mixed-Methods Studie evaluiert. Eine Teilstudie mit quasi-experimentellem Design untersuchte den Fachwissenszuwachs. Eine zweite Teilstudie untersuchte mit qualitativen Interviews den von den Studierenden gewählten Lernzugang, d. ,h. ob sie eher oberflächlich auswendig lernen oder ein tiefes Verständnis anstreben. Die Ergebnisse zeigen, dass der schulnahe Fachwissenserwerb bei der Interventionsgruppe größer ist als bei der Kontrollgruppe (N ,= ,665 Lehramtsstudierende von verschiedenen Hochschulstandorten). Zudem konnte belegt werden, dass die Art des Lernzugangs mit der Höhe des Fachwissenserwerbs korreliert. Somit erweist sich das Lehrkonzept als wirksamer Ansatz für professionsorientiertes Physiklernen, sofern es gelingt bei den Studierenden einen vertieften Lernzugang zu induzieren.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Frage, ob und in welcher Weise die inhaltliche Gestaltung eines Curriculums für den Physikunterricht dazu beitragen kann, langfristige Lernfortschritte zu fördern und für die Schüler erfahrbar zu machen. Es wird über eine quasiexperimentelle Felduntersuchung in zwei Unterrichtsgängen zur geometrischen Optik berichtet, welche in unterschiedlichem Maße durch Bezüge zwischen aufeinanderfolgenden Lerninhalten geprägt sind. Die erhobenen Daten liefern wertvolle Einsichten in den langfristigen Wissensaufbau und das subjektive Erleben von Lernfortschritten bei Schülern aus beiden Unterrichtsgängen.
Ausgangspunkt der Arbeit ist ein Curriculum für den Optikunterricht, in dessen Mittelpunkt das Fermat-Prinzip steht. Die ausführliche Darstellung dieses Unterrichtsganges im zweiten Teil des Bandes soll nicht nur eine wichtige Grundlage der empirischen Untersuchung dokumentieren, sondern auch interessierten Lehrerinnen und Lehrern konkrete und erprobte Anregungen für die Gestaltung einer eigenen Unterrichtssequenz zur Mittelstufenoptik unter dem Blickwinkel des Fermat-Prinzips geben.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Wie Unterrichtsentwicklung gelingt
SINUS - Fazit und Ausblick
Der Modellversuch zur Steigerung der Effizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts ist mittlerweile in den teilnehmenden Bundesländern abgeschlossen. Mit Von SINUS lernen liegt jetzt ein Abschlussbericht vor, der die konkreten Erfahrungen zusammenfasst und die Module von SINUS vorstellt.
Alle, die das SINUS-Modell für ihre Unterrichtsentwicklung nutzen möchten, erhalten einen Ausblick in die Zukunft und erfahren, wie es weitergehen kann.
Unverzichtbar für Lehrer der Mathematik und Naturwissenschaften, Schulleitungen, Fortbildungsinstitute und Bildungsadministrationen.
Aktualisiert: 2020-06-16
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Das schlechte Abschneiden deutscher Schülerinnen und Schüler bei internationalen Vergleichsstudien wird u. a. auf das Fehlen von vertikaler Vernetzung und kumulativem Lernen im Unterricht zurückgeführt. Unter dem Begriff der glq vertikalen Vernetzung grq wird dabei einerseits der Mangel an inhaltlichen Vernetzungen in curricularen Vorgaben und andererseits das Fehlen aktiver Verknüpfungen von Inhalten im Unterrichtsprozess zusammengefasst. Bisher existieren jedoch kaum gesicherte empirische Befunde, insbesondere keine im Fach Chemie, die einen Zusammenhang zwischen glq vertikaler Vernetzung grq und glq kumulativem Lernen grq im Unterricht mit Schülerleistungen belegen. Kontextbasierte Unterrichtskonzepte greifen diese Probleme auf.
In der vorliegenden Arbeit wird als theoretische Grundlage ein umfassendes Modell zur vertikalen Vernetzung und zum kumulativen Lernen vorgestellt. Auf dieser Basis wird die Frage, wie vertikale Vernetzung im Unterricht und kumulatives Lernen auf Schülerseite zusammenhängen, empirisch analysiert. Zudem wird in verschiedenen Stichproben in einer quasiexperimentellen Vergleichsstudie die Frage untersucht, ob die deutsche Konzeption Chemie im Kontext vertikale Vernetzung im Unterricht effektiver fördert als traditioneller Unterricht und sich die Leistungen der Schüler dadurch verbessern. Zur Klärung dieser Forschungsfragen werden videobasierte Methoden der Unterrichtsbeobachtung sowie Instrumente zur Wissensdiagnose herangezogen.
Aktualisiert: 2023-04-17
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