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Die Autoren schreiben: " Insgesamt scheinen wir mit unserer Diskussion über die Rolle, die Daten und Statistiken in der COVID-19-Pandemie gespielt haben und weiterhin in anderen Krisen spielen, einen Nerv in der Statistik-Community getroffen zu haben. Wir versuchen nicht, alle in den Kommentaren erwähnten Punkte anzusprechen, sondern konzentrieren uns auf einige der Hauptthemen, die von mehreren Diskussionsteilnehmern angesprochen wurden."
Eine Pandemie stellt die Entscheidungsfindung vor besondere Herausforderungen, da Entscheidungen kontinuierlich an sich schnell ändernde Beweise und verfügbare Daten angepasst werden müssen. Welche Gegenmaßnahmen sind zum Beispiel in einem bestimmten Stadium der Pandemie angemessen? Wie lässt sich die Schwere der Pandemie messen? Wie wirkt sich die Impfung in der Bevölkerung aus und welche Gruppen sollten zuerst geimpft werden? Der Prozess der Entscheidungsfindung beginnt mit der Datenerhebung und -modellierung und setzt sich bis zur Verbreitung der Ergebnisse und den anschließend getroffenen Entscheidungen fort. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen Überblick über diesen Prozess zu geben und Empfehlungen für die verschiedenen Schritte aus statistischer Sicht zu geben. Insbesondere diskutieren wir eine Reihe von Modellierungstechniken, darunter mathematische, statistische und entscheidungsanalytische Modelle sowie deren Anwendungen im COVID-19-Kontext. Mit dieser Übersicht möchten wir das Verständnis für die Ziele dieser Modellierungsansätze und die spezifischen Datenanforderungen fördern, die für die Interpretation der Ergebnisse und für erfolgreiche interdisziplinäre Kooperationen unerlässlich sind. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Rolle, die Daten in diesen verschiedenen Modellen spielen, und wir beziehen in die Diskussion die Bedeutung statistischer Grundkenntnisse und einer effektiven Verbreitung und Kommunikation von Erkenntnissen ein.
Redoxreaktionen auf Goldsiebdruckelektroden (SPE) können elektrochemisch mit zyklischer Voltammetrie (Cyclovoltammetrie, CV) und spektroskopisch mit der optischen und der Ramanspektroskopie gemessen werden. Die Kombination aus CV und optischer oder Raman Spektroskopie, die sog. Absorpto- oder Ramanvoltammetrie, bietet neben elektrochemischen Informationen über Redoxreaktionen an Elektroden auch Informationen über die Änderung der optischen und Schwingungseigenschaften der beteiligten Stoffe. Der didaktische Hintergrund der Arbeit ist die Hypothese, dass die Kombination der beiden unterschiedlichen Gebiete der physikalischen Chemie dazu beitragen kann, Elektrodenreaktionen besser zu verstehen. Die Ramanspektroskopie ist eine leistungsfähige Technik zum Nachweis von sehr geringen Konzentrationen des Analyten auf Elektroden (im Bereich von Picomol), wenn diese durch elektrochemische Maßnahmen oder durch Verwendung von entsprechenden Nanoteilchen modifiziert werden. Eine einfache elektrochemische in-situ Modifikation führt zum oberflächenverstärkten Ramaneffekt (EC-SERS). Damit können chemische Reaktionen anhand der Änderung von Schwingungszuständen charakterisiert werden, ohne die manchmal langwierige Herstellung von Metall-Nanopartikeln als Substrat für SERS.
Redoxreaktionen auf Gold- und Silber-Siebdruckelektroden (SPE) können elektrochemisch mit zyklischer Voltammetrie (CV) und spektroskopisch mit elektrochemischer Chemilumineszenz (ECL) verfolgt werden. Neben konventioneller anionischer ECL wird auch kathionische ECL mit in-situ erzeugtem, fein dispergiertem Au als Co-Reagenz vorgestellt. Die Raman-Spektroskopie ist eine leistungsstarke Technik, die zum Nachweis ultraniedriger Konzentrationen eingesetzt werden kann, wenn sie durch eine Verstärkung des Streuprozesses gefördert wird. Eine einfache elektrochemische Modifikation der Elektrode in situ führt zu oberflächenverstärkten Raman-Intensitäten.
Frühkindliche religiöse Bildung in den Bildungsplänen. Curriculare Perspektiven in der Diskussion.
(2022)
Frühkindliche religiöse Bildung wird unter vielfältigen Perspektiven diskutiert und von unterschiedlichen Interessengruppen geprägt. Dabei befindet sich religiöse Bildung in einer dynamischen Gemengelage, die unterschiedliche Verständnisgrundlagen sowie Herausforderungen durch gesellschaftliche Transformationen beinhaltet. Eine Analyse der Bildungspläne der Länder untersucht Darstellung, Verortung, zugrunde liegende Religionsbegriffe und Zielvorstellungen religiöser Bildung, um Gemeinsamkeiten und Unterschiede identifizieren und Tendenzen erkennen zu können.
Die Kultusministerkonferenz, Hochschullehrende und Studierende fordern den Einsatz digitaler Medien in der Hochschulbildung. Die vielfältigen Potentiale digitaler Technologien sollen genutzt werden, um die Lehre weiterzuentwickeln sowie den aktuellen und zukünftigen Herausforderungen von Hochschulen entgegenzuwirken. Beschleunigt durch die Covid-19-Pandemie ist der Einsatz digitaler Technologien in Bildungsinstitutionen in Deutschland eines der aktuell bedeutendsten Themen der Hochschul- und Schulentwicklung. In Bezug auf die Ausbildung von Lehramtsstudierenden fordert die Kultusministerkonferenz (KMK) (2017) eine systematische Herangehensweise, damit zukünftige LehrerInnen relevante digitale Kompetenzen erlangen, um erfolgreich digitale Technologien in der Schule einsetzen zu können.
Studien zeigen jedoch, dass die Möglichkeiten der Digitalisierung bisher nur unzureichend in der Lehre an den Hochschulen in Deutschland (Dittler & Kreidl, 2018; Gilch et al., 2019; Schmid et al., 2017) und speziell in der Lehramtsausbildung (Maxton-Küchenmeister & Meßinger-Koppelt, 2020) realisiert wurden. Dies überrascht, da die Forschung Konzepten und Lernmedien mit digitalen Technologien großes Potential einräumt (z. B. Hillmayr et al., 2017; Ma et al., 2014). Konzepte wie das flipped classroom (Al-Samarraie et al., 2019) oder die Interaktivität (Sosa et al., 2011) können großen Einfluss auf den Lernerfolg von Studierenden haben. Insgesamt kann die Nutzung von digitalen Technologien die Hochschullehre individualisierter, attraktiver, effektiver und flexibler machen (Arnold et al., 2015; Dittler & Kreidl, 2018; Issing & Klimsa, 2009; Popp & Ciolau, 2017; Wachter et al., 2016; Xu & Xu, 2019).
Basierend auf diesen Forderungen und Forschungsergebnissen ist das zentrale Ziel dieser Dissertation die nötige Weiterentwicklung der Hochschullehre von Lehramtsstudierenden der Naturwissenschaften durch die Nutzung digitaler Technologien, um die digitalen Kompetenzen der Lehramtsstudierenden zu stärken. Diese Weiterentwicklung ist in diesem Projekt durch das Modell der Partizipativen Aktionsforschung für die Hochschullehre organisiert (Tolsdorf & Markic, 2018). Mit dem Modell werden neue Lehrkonzepte und digitale Medien in zyklischen Prozessen entwickelt, erprobt, evaluiert und verbessert. Damit die geplanten Neuentwicklungen jedoch lernförderlich für die Studierenden sein können, werden als Teil der Diagnostik, die Lehramtsstudierenden der Naturwissenschaften im Hinblick auf ihr Wissen, ihren Einstellungen und Lernausgangsbedingungen bezüglich digitaler Technologien, beforscht. Konkret werden die Student Readiness for Online Learning (Martin et al., 2020a), das Technological Pedagogical and Content Knowledge (TPACK) (Koehler & Mishra, 2008) und die Überzeugungen von Lehramtsstudierenden bezüglich digitaler Technologien (Admiraal et al., 2017) untersucht, da diese das Lernen und auch das zukünftige Unterrichten von Studierenden mit digitalen Medien beeinflussen (Ertmer & Ottenbreit-Leftwich, 2010; Guzey & Roehrig, 2009). Diese Erkenntnisse werden im Rahmen dieser Arbeit für die Weiterentwicklung der Lehrkonzepte und der digitalen Medien genutzt, sie sind jedoch auch von allgemeinem Forschungsinteresse. Resultierend aus diesen Zielvorgaben, konstituiert sich dieses Dissertationsprojekt in einen Forschungs- und einen Entwicklungsteil.
Im Forschungsteil werden dementsprechend die Student Readiness for Online Learning, das TPACK und die Beliefs der Lehramtsstudierenden der Naturwissenschaften gegenüber digitalen Technologien in quantitativen Forschungsdesigns untersucht. Die Forschungsergebnisse bezüglich der Student Readiness for Online Learning zeigen, dass Lehramtsstudierenden der Naturwissenschaften grundsätzlich bereit sind mit digitalen Medien zu lernen. Sie schätzen die nötigen Fähigkeiten als generell wichtig für ihr eigenes Lernen ein, sind sich jedoch unsicher, ob sie diese Fähigkeiten erwerben können. Bei der Erforschung der Beliefs der Lehramtsstudierenden zeigt sich, dass sie digitale Medien als etwas bis relativ wichtig und unterstützend in ihrem Lernen und zukünftigem Unterrichten ansehen. Die Untersuchung des TPACKs zeigt, dass Studierende unentschieden sind, inwieweit sie das relevante Wissen zur Nutzung digitaler Medien in ihrem zukünftigen Unterricht haben. Durchgeführte Vergleichsstudien mit den USA dokumentieren, dass Lehramtsstudierende in Deutschland signifikant weniger bereit sind mit digitalen Medien zu lernen und diese als erheblich weniger wichtig und unterstützend für ihr Lernen und zukünftiges Unterrichten einschätzen. Außerdem sehen sich deutsche Lehramtsstudierende als signifikant weniger kompetent an, relevante Fähigkeiten zu erwerben und mit digitalen Technologien zu unterrichten.
Im Entwicklungsteil dieser Dissertation werden diese umfangreichen Erkenntnisse in der Entwicklung der Lehrkonzepte und Medien berücksichtigt. So konnten sowohl zwei erfolgreiche Lehrveranstaltungen, die das flipped classroom-Konzept gewinnbringend einsetzen, als auch interaktive Lernmedien entwickelt werden. Die Mixed-Methods-Begleitforschung zeigt, dass die interaktiven Lernmedien die Studierenden unterstützen und zu einem erfolgreichen Lehrkonzept mit digitalen Medien in der Hochschullehre beitragen können. Weiter konnte durch die entwickelten Lehrveranstaltungen das TPACK der Lehramtsstudierenden positiv beeinflusst werden. Die Beliefs der Lehramtsstudierenden der Naturwissenschaften verändern sich hingegen kaum, jedoch wurde eine selektive Veränderung der Beliefs in Bezug auf einzelne digitale Technologien durch die Covid-19-Pandemie nachgewiesen.
Auf Grundlage dieser Forschungs- und Evaluationsergebnisse wurde das Ziel der Weiterentwicklung der Hochschullehre mit digitalen Medien erfolgreich erreicht. Dabei erwies sich das Modell der Partizipativen Aktionsforschung für die Hochschullehre (Tolsdorf & Markic, 2018) basierend auf den wertvollen Resultaten und der Professionalisierung der Beteiligten, als geeignet für dieses Entwicklung- und Forschungsprojekt. Besonders die Zusammenarbeit mit den Lehramtsstudierenden war gewinnbringend für die Weiterentwicklung der Hochschullehre, da die Studierenden das Entwickelte vielfältig und tiefgehend bewerten und auf dieser Grundlage profunde Verbesserungen möglich waren. Die vielfach erprobten, evaluierten und somit abgesicherten Lehrkonzepte und Lernmedien können als innovative Beispiele von Hochschullehrenden der Fachdidaktik der Naturwissenschaften oder auch darüber hinaus genutzt werden. Dadurch könnte die Weiterentwicklung der Lehre von Hochschullehrenden vereinfacht werden. Die gewonnenen vielfältigen Erkenntnisse der Studien des Forschungsteils können auch außerhalb dieser Dissertation als wertvoll für die fachdidaktische Forschung der Naturwissenschaften angesehen werden. Die erlangten Ergebnisse geben wichtige Hinweise in Bezug auf Lehramtsstudierende und ihre potentielle Nutzung von digitalen Medien in ihrem zukünftigen Unterricht. Die entwickelten Lehrkonzepte und besonders die Lernmedien sind als Open Educational Ressource (OER) im Sinne der Nachhaltigkeit auf der selbst entwickelten Plattform nw-didaktik-digital.de bereitgestellt. Auf diese Weise kann das Entwickelte von Hochschullehrenden der Naturwissenschaften in der Lehramtsausbildung für die Innovation der Lehre einen relevanten Beitrag leisten.
Erforschung der pädagogischen wissenschaftlichen Sprachkenntnisse von angehenden Chemielehrern
(2022)
Chemisch als Wissenschaftssprache der Chemie ist für die Kommunikation und das Verständnis der Chemie unerlässlich. Gleichzeitig ist Chemish eine der größten Schwierigkeiten beim Lehren und Lernen von Chemie im Schulkontext. Obwohl in den letzten Jahren auf die Bedeutung der Sprache im Allgemeinen und der Wissenschaftssprache im Besonderen hingewiesen und viel zu diesen Themen geforscht wurde, ist weniger über die Kenntnisse der (angehenden) Chemielehrer/innen zum Lehren und Lernen der Wissenschaftssprache bekannt im Chemieunterricht. So die Forschung zur pädagogisch-wissenschaftlichen Spracherkenntnis(PSLK) fehlt. Da dieses Wissen für (zukünftige) Chemielehrer für den Chemieunterricht von entscheidender Bedeutung ist, möchten wir in unserer Umfrage den Umfang der PSLK von 41 angehenden Chemielehrern evaluieren. Die Antworten werden mittels qualitativer Inhaltsanalyse analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass das fachliche Wissen der angehenden Chemielehrkräfte dem Wissensstand der Sekundarstufe II entspricht. Ebenso mangelt es den angehenden Chemielehrern an prägnanten pädagogischen Inhaltskenntnissen: Obwohl sie Probleme innerhalb des Chemischen erkennen, gehen die angehenden Chemielehrer diese kaum an und gehen bei der Erläuterung naturwissenschaftlicher Begriffe nicht auf die Besonderheiten des Chemischen ein. Auf dieser Grundlage werden Implikationen für die weitere universitäre Chemielehrerausbildung und -forschung gezogen.
Heutzutage kombiniert diagnostisches Schließen allgemeines und spezialisiertes Wissen, Elemente der Mathematik, eine gewisse Leichtigkeit mit den Grundlagen der Wahrscheinlichkeitstheorie und nicht zuletzt die Leichtigkeit im Umgang mit KI-Tools. Wir stellen Verfahren und Werkzeuge zur Erstellung von Bäumen vor, die zu verständlichen, transparenten, einfachen und robusten Klassifikationen und Entscheidungen führen. Diese Werkzeuge sind heuristischer als optimale Modelle, inspiriert von der Perspektive der begrenzten Rationalität. Wir beschreiben, wie die Grundsätze der begrenzten Rationalität einen Rahmen für die Mensch-Maschine-Interaktion bieten, der sich dieser Artikel widmet. Wir behaupten, dass unsere vorgeschlagenen Tools aufgrund dieser Rationalität eine maschinengestützte Entscheidungsfindung erleichtern, die reibungslos, transparent und erfolgreich ist.
Wir präsentieren Argumente für einen interdisziplinären Ansatz im Mathematikunterricht. Als Beispiel sei kurz in Erinnerung gerufen, wie kognitive Neuropsychologen schon in jungen Jahren den intensiven Erwerb der Fingergnosis förderten, dh den Erwerb der Fähigkeit, die eigenen Finger mental zu repräsentieren. Mathematikpädagogen empfahlen durchaus die Entwicklung der Fingergnosis, prüften aber deren Grenzen. Sie präsentierten auch Argumente dafür, flexibles Kopfrechnen als Ziel des Rechenunterrichts in der Grundschule zu entwickeln. In diesem Zusammenhang beschreiben wir das Training von „Zahlenblick“ als eine Möglichkeit, flexibles Kopfrechnen zu fördern und verbinden es mit Konzepten aus der Metakognitionstheorie. Wir veranschaulichen, wie gerade dieser Zweig der Metakognition weitere interdisziplinäre Forschung erfordert. In unserer Analyse „Zahlenblick“ erstreckt sich auf den Blick für Proportionen, über die ganzen Zahlen hinaus. Wir veranschaulichen, wie nützlich es wäre, die neuronalen Untermauerungen besser zu verstehen, die für die Vorteile sogenannter natürlicher Häufigkeiten im Vergleich zu Prozentsätzen oder Wahrscheinlichkeiten und von Symbolarrays zu ihrer Darstellung verantwortlich sind. Solche Eigenfrequenzen sind adäquate Formate für die frühzeitige Auseinandersetzung mit Entscheidungen unter Risiko.