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Naturwissenschaftliche Bildung für alle! – Eine Antwort auf die wachsende Diversität der Schülerschaft ist der inklusive Naturwissenschaftsunterricht. Empfehlungen zur Verknüpfung inklusiver und naturwissenschaftlicher Prinzipien sind bisweilen mehr normativ als praxisorientiert. Im SchülerInnenlabor der PH Ludwigsburg werden inklusive Lernumgebungen entwickelt und umgesetzte, die allen Lernenden eine aktive Teilhabe und das Forschende Lernen ermöglichen. Diese werden von Lerngruppen bewertet. Es werden Evaluationsergebnisse aus zwei Perspektiven hinsichtlich des Gelingens der aktiven Teilhabe aller Lernenden und des Forschenden Lernens vorgestellt, die andeuten, dass kontextorientierte und Lernhilfen-gestützte Lernumgebungen sowie das Arbeiten in kooperativen Teams und mit Tablets sich beim Experimentieren im SchülerInnenlabor positiv auf das Gelingen und das situative Interesse der Lernenden auswirken.
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.
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.
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."
Hintergrund
Funktionales Denken wird als spezifisches Denken in Zusammenhängen, Abhängigkeiten und Veränderungen charakterisiert. Daher ist es über die Mathematik hinaus auch für andere (MINT-)Fächer sowie für Alltagssituationen von entscheidender Bedeutung. Insbesondere der Umgang mit unterschiedlichen Funktionsdarstellungen und der Wechsel zwischen ihnen sind funktionsbezogene Kernkompetenzen, die für die Bildung angemessener Konzepte und die flexible Problemlösung in unterschiedlichen Situationen entsprechend benötigt werden. Daher untersuchte diese Studie Studenten ( N = 856) Kompetenzen im Zusammenhang mit repräsentationalen Veränderungen elementarer Funktionen und insbesondere eingeschätzt, welche Veränderungen den Studierenden besonders leicht oder schwer fallen. Darüber hinaus wurden mögliche Schullaufbahn- und Geschlechtsunterschiede durch die Durchführung von DIF-Analysen im Rahmen der Rasch-Modellierung untersucht. Die Datenerhebung erfolgte mittels eines Papier-Bleistift-Tests, der durchgeführt wurde, nachdem die Studierenden die Unterrichtseinheit zu linearen Funktionen im Mathematikunterricht absolviert hatten.
Ergebnisse
Insgesamt wurde festgestellt, dass die Schüler über begrenzte Kompetenzen in Bezug auf repräsentative Veränderungen elementarer Funktionen verfügen. Es gab kein klares Muster hinsichtlich der Arten von Repräsentationsänderungen, die ihnen schwer oder leicht fielen. Darüber hinaus schnitten Mädchen bei rein mathematischen Aufgaben besser ab, während Jungen bei einer komplexen Modellierungs- und Problemlösungsaufgabe besser abschnitten. Klassen aus dem akademischen Track erzielten bessere Ergebnisse bei Aufgaben mit situativem Kontext als ihre Klassenkameraden aus dem nicht-akademischen Track, die bei rein mathematischen Aufgaben relativ gut abschnitten.
Schlussfolgerungen
Diese Ergebnisse implizieren, dass verschiedene Repräsentationen und Repräsentationsänderungen in den Funktionsunterricht aufgenommen werden sollten, um die Schüler beim Aufbau eines reichhaltigen Funktionskonzepts und flexibler Problemlösungsfähigkeiten zu unterstützen und so die curricularen Anforderungen zu erfüllen und didaktischen Überlegungen Rechnung zu tragen. Insbesondere die Vermittlung von Funktionen sollte durch Mischaufgaben mit und ohne situativen Kontext und den entsprechenden Darstellungswechseln ausgewogener gestaltet werden. Diese Erkenntnisse sollten Lehrende, insbesondere Lehrende in nicht-akademischen Bildungsgängen, dazu motivieren, situativen Kontexten im Funktionsunterricht eine stärkere Rolle zu geben, um das Lernen ihrer Schülerinnen und Schüler zu fördern und eine Brücke zwischen Mathematik und realen Situationen zu schlagen.
Das Modell der Partizipativen Aktionsforschung zeigte Erfolge in der Entwicklung von Unterrichtsmaterialien und in der Professionalisierung von Lehrkräften. Ausgehend von den Anforderungen der Chemielehramtsausbildung mit den Fokussen auf Heterogenität, Diversität, Diagnostik und Förderung im Chemieunterricht wurde das Modell der Partizipativen Fachdidaktischen Aktionsforschung adaptiert und für die universitäre Ebene weiterentwickelt. Bei dem adaptierten Modell steht die Bildung eines Einwicklungsteams im Fokus, das in einem kommunikativen Austausch eine universitäre Lehrveranstaltung der Chemiedidaktik weiterentwickelt. In diesem Artikel wird das weiterentwickelte Modell vorgestellt und an einem Beispiel beschrieben.
Es werden verschiedene analytische Verfahren zur qualitativen und quantitativen Analyse des Arzneimittels Lidocainhydrochlorid vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf elektrochemischen Verfahren. Die Experimente können in einem Hochschulpraktikum, teilweise auch im Chemieunterricht durchgeführt werden.
Kompetenzmessungen im Bereich der statistischen Grundbildung haben gezeigt, dass Lernerfolge durch hierarchische Modelle beschrieben werden können. Empirische Studien, die sich auf mögliche Einflussfaktoren konzentrieren, sind jedoch rar. In dieser Arbeit analysieren wir die Leistungen der Schülerinnen und Schüler in Bezug auf die Kompetenz unter Verwendung von Modellen und Darstellungen in statistischen Kontexten, ein Kernelement statistischer Grundbildung. Wir untersuchen weiter, inwieweit mehrere Lernervariablen wie Leseverständnis und allgemeine kognitive Fähigkeiten mit dieser Kompetenz zusammenhängen. Dazu wurden 503 deutsche Achtklässler mit einem entsprechenden Kompetenzmaß und standardisierten psychometrischen Tests zum Leseverständnis und zu allgemeinen kognitiven Fähigkeiten untersucht. In die Analyse flossen zusätzliche Informationen über Noten in Mathematik und den sozioökonomischen Status ein. Die Ergebnisse weisen auf die Kompetenz der Studierenden hin, Modelle und Repräsentationen in statistischen Kontexten zu verwendenist innerhalb unserer Stichprobe relativ homogen und zeigt hohe Lösungsquoten bei grundlegenden Aufgaben und wenig Erfolg bei den schwierigsten Aufgaben. Multilevel-Regressionen deuten darauf hin, dass diese Kompetenz eher mit allgemeinen kognitiven Fähigkeiten, aber weniger mit dem Leseverständnis zusammenhängt. Implikationen werden im Hinblick auf die theoretische und praktische Ebene diskutiert.
Demokratie lebt von Argumenten, die auf nachweisbaren Fakten basieren. Lebendige Demokratien brauchen gut informierte Bürger, die relevante gesellschaftliche Fragen verstehen, diskutieren und sich in öffentliche Entscheidungsprozesse einbringen können. Dieser Aufsatz stellt in Erweiterung von Statistical Literacy eine Teildisziplin vor, die wir Zivilstatistik nennen. Zivilstatistik konzentriert sich auf das Verstehen statistischer Informationen über die Gesellschaft, wie sie von den Medien, Statistikämtern und anderen Statistikanbietern bereitgestellt werden. Die Herausforderung, Menschen zu befähigen, Sinn aus diesen Daten zu erschließen, richtet sich gleichermaßen an Bildungseinrichtungen (Schulen und Hochschulen) wie auch an Medien und Statistikanbieter. Im vorliegenden Aufsatz beschreiben wir die spezifischen Charakteristika von Zivilstatistik und begründen die Notwendigkeit dieser Teildisziplin, die im Schnittfeld von Statistik, Gesellschaftswissenschaften und – wegen ihres Bildungsauftrages – Erziehungswissenschaften liegt. Wir beschreiben ein Rahmenkonzept für Kompetenzen im Bereich Zivilstatistik und weisen auf reichhaltiges, frei verfügbares Lehr- und Lernmaterial hin, das im Rahmen einer europäischen Zusammenarbeit von sechs Hochschulen im Projekt ProCivicStat erarbeitet wurde. Aus unseren Analysen ergeben sich curriculare und bildungspolitische Empfehlungen, die diesen Aufsatz abschließen.
Berufsorientierung zu chemischen Berufen: Ein vernachlässigter Bereich der Bildung von Lehrer:innen
(2021)
Berufsorientierung ist eine zentrale Aufgabe von Schulen und soll auch im Rahmen des Chemieunterrichts erfolgen. Dies ist eine Herausforderung aufgrund der Stereotype bezüglich Gender, sozialer Schicht und Ethnizität in Chemie und den Naturwissenschaften. Diese Studie untersucht, (i) inwieweit angehende Lehrer:innen für Berufsorientierung professionalisiert sind und (ii) wie sich die Mitarbeit der Lehramtsstudierenden in einem Projekt zur Berufsorientierung in Chemie für Mädchen mit Migrationshintergrund (DiSenSu) auf die Professionalisierung der Studierenden auswirkt. Die qualitative Analyse einer Gruppendiskussion zwischen drei Lehramtsstudierenden zeigt, dass das naturwissenschaftliche Lehramtsstudium unzureichend auf die Berufsorientierung vorbereitet. Durch die Mitarbeit im Projekt DiSenSu konnte hingegen eine Professionalisierung erwirkt werden. Die Studie legt den Bedarf an evidenzbasierter Ausbildung für Berufsorientierung in Chemie offen. Die Erkenntnisse und Materialien aus dem Projekt DiSenSu können als Grundlage zur Verbesserung der Ausbildung dienen.
Der Artikel stellt nicht nur eine praktische Idee für ein gegenständliches, dreidimensionales Teilchenmodell (hier am Beispiel der Luft) dar, sondern nennt auch grundlegende Aspekte in Bezug auf das Zusammenspiel von naturwissenschaftlichem Unterricht und Teilchenmodellen. Ferner wird im Artikel die didaktische Einbettung in den naturwissenschaftlichen Sachunterricht sowie die Erfahrung des Autors aus der Unterrichtspraxis betrachtet. Das Modell wurde in erster Linie für die Anwendung im Primarbereich entwickelt und eignet sich zudem auch für den naturwissenschaftlichen Unterricht zu Beginn der Sekundarstufe I.
Durch das einfache Teilchenmodell, das auf chemisch-physikalischen Grundlagen basiert, werden die Schüler*innen schon frühzeitig an die interessante Welt der Naturwissenschaften herangeführt, was die Durchführung des Autors erahnen ließ. Das entwickelte Modell stellt eine anregende Idee für Lehrer*innen, Student*innen und Referendar*innen dar, da es einen nachhaltigen Lernerfolg vermuten lässt.
Berufsorientierung stellt ChemielehrerInnen vor eine besondere Herausforderung, da vor allem Mädchen und junge Frauen geringere naturwissenschaftliche Karriereaspirationen zeigen. Derzeit mangelt es an wissenschaftlich fundierten Ansätzen, eine naturwissenschaftliche Identitätsbildung in der Berufsorientierung im Unterricht bei Mädchen und jungen Frauen aktiv zu unterstützen. Die vorliegende Studie untersucht nach dem Science-Capital-Ansatz, welche Gesprächsstrategien in der Berufsorientierung die naturwissenschaftliche Identitätsbildung von Mädchen und jungen Frauen fördern können. Im Rahmen des DiSenSU-Projekts zur Berufsorientierung in den Naturwissenschaften nahmen Mädchen und junge Frauen an einem Coachinggespräch über naturwissenschaftliche Identitäten und Karriereaspirationen teil. Für die vorliegende Studie wurden quantitative Daten zu Selbstkonzept und Karriereaspirationen sowie qualitative Daten aus den Coachinggesprächen analysiert. Untersucht wurde: (1) Welche Voraussetzungen bezüglich Selbstkonzept und Karriereaspirationen zeigen Mädchen und junge Frauen in der Reflexion über naturwissenschaftliche Berufe? (2) Welche Strategien der Gesprächsführung eignen sich, Science Capital zu fördern? Die Studie zeigt, wie Selbstkonzept und Karriereaspirationen als Anknüpfungspunkte im Coachinggespräch genutzt werden können und welche Gesprächsstrategien sich eignen, die naturwissenschaftliche Identitätsbildung bei Mädchen und jungen Frauen zu förden
Die zweidimensionale Spektroelektrochemie von elektrochromen und elektrolumineszierenden Substanzen zeigt eine direkte Korrelation auf zwischen den Elektrodenreaktionen und Änderungen der Absorption oder Lumineszenz. Dies wird anhand der beiden Substanzen N,N,N’,N’-Tetramethyl-p-phenylendiamin (Wurster's Blau) und Tris(2,2’-bipyridyl)rutheniumchlorid [Ru(bpy)3]Cl2 demonstriert. In diesem Artikel werden vornehmlich Hochschulexperimente vorgestellt. Zusätzlich wird an zwei Beispielen aufgezeigt, dass auch mit einfacheren schulischen Mitteln das Prinzip der Spektroelektrochemie experimentell erfasst werden kann.
Um Menschen auf den Umgang mit Gefahren, Krankheiten und Katastrophen vorzubereiten, muss ihnen Statistik vermittelt werden, und zwar idealerweise durch gute Darstellungsformate dynamisch. Diese Dynamiken in einfache Kommunikation zu übersetzen, ist das, was Regierungen von Wissenschaftlern brauchen.
Die Publikation erhellt ein bemerkenswertes Forschungsprojekt, das in zahlreichen Facetten informelle und interkulturelle Bildungsprozesse einfängt und rekonstruiert. Die Beiträge analysieren und exemplifizieren eindrücklich, wie Kinder Begegnungssituationen und Herausforderungen meistern, unterschiedliche Strategien und Wege nutzen, um Sprachbarrieren zu umgehen. Die videoethnographische Studie überzeugt in besonderem Maße durch die Ergebnisse und ermutigt zu grenzüberschreitenden Austauschen – auch oder gerade in Grundschulen, die nicht die erlernte Fremdsprache der Kooperationsschule sprechen. Ein äußerst gelungener Sammelband, der weit über die Austauschthematik hinaus, Antworten auf pädagogische Fragestellungen liefert, die im Kontext von Interkulturalität stehen. Die Ergebnisse ermutigen, die unterschiedlichen „Sprachen“ der Kinder, im Sinne von nicht sprachlicher Verständigungskompetenz, Ausdrucksmöglichkeiten und Kommunikationskreativität, zu berücksichtigen, sie konstruktiv zu nutzen, nicht nur in informellen Settings, sie vielmehr konsequent für Schule und Unterricht mitzudenken.
Obschon die Klassenführung von sportunterrichtenden Lehrkräften ein bedeutsamer Faktor eines guten Sportunterrichts darstellt, liegen keine Beobachtungsinstrumente vor, um die Qualität der klassenführungsbezogenen Performanzen bei sportunterrichtenden Lehrkräften valide, reliabel und objektiv erheben zu können. Derartige Instrumente erscheinen jedoch als wünschenswert, weil damit die Qualität der Klassenführung von sportunterrichtenden Lehrkräften ökologisch valide, situiert und verhaltensnah erfasst werden kann. In vorliegender Studie wurde dementsprechend die Fragestellung bearbeitet, durch welche Qualitätskriterien sich die klassenführungsbezogenen Performanzen bei sportunterrichtenden Lehrkräften erfassen lassen. In einem ersten Schritt wurde dazu eine Literaturanalyse realisiert und ein provisorisches Beobachtungsinstrument entwickelt. In einem zweiten Schritt wurde das Instrument im Rahmen einer Delphi-Runde und im Sinne einer inhaltlichen Validierung Sportdidaktikerinnen und Sportdidaktikern (n = 8) vorgelegt. Latente und manifeste Variablen wurden dabei verändert, ausgeschlossen und neue Variablen generiert. Zur empirischen Validierung wurde in einem dritten Schritt ein Beurteilungsverfahren durchgeführt. Raterinnen und Rater (n = 6) absolvierten dazu ein Training. Im Anschluss wurde die Qualität der klassenführungsbezogenen Performanzen anhand von 166 Unterrichtsstunden bei angehenden und tätigen sportunterrichtenden Lehrkräften beurteilt. Zur Überprüfung der Güte des Instruments wurden Faktorenanalysen durchgeführt und die Interraterreliabilität berechnet. Aus der empirischen Überprüfung geht ein 9‑faktorielles Modell hervor, welches aus 27 manifesten Variablen besteht. Die empirische Lösung weist auf einen ausreichenden bis guten Modell-Fit, die Interraterreliabilität zeigt gute bis exzellente Kennwerte. Mit der Studie wurde ein multidimensionales Beobachtungsinstrument entwickelt, mit dem die klassenführungsbezogenen Performanzen von sportunterrichtenden Lehrkräften valide, reliabel und objektiv erfasst werden können.