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Research has identified 10 high-leverage teaching practices (HLTPs) that can impact student learning of a foreign language. While acknowledging the importance of this work, more research is needed to inform the preparation of novice teachers to enact these practices. In response, the researchers conducted a case study involving two foreign language teacher preparation programs in the United States and Germany, to better understand how the two very different programs prepare their candidates to implement HLTPs, which HLTPs are emphasized, and how successful they are at preparing their aspiring teachers to implement one practice that has been identified in the research as particularly important (facilitating target language comprehensibility). Survey, teaching observation, and interview data collected from teacher candidates and their instructors suggested the critical nature of select HLTPs, that some of the subcomponents of one of these practices may be more challenging for novice teachers to master than others, and that there may be multiple approaches to preparing foreign language teachers to implement HLTPs.
This volume is largely about nontraditional data; this paper is about a nontraditional visualization: classification trees. Using trees with data will be new to many students, so rather than beginning with a computer algorithm that produces optimal trees, we suggest that students first construct their own trees, one node at a time, to explore how they work, and how well. This build-it-yourself process is more transparent than using algorithms such as CART; we believe it will help students not only understand the fundamentals of trees, but also better understand tree-building algorithms when they do encounter them. And because classification is an important task in machine learning, a good foundation in trees can prepare students to better understand that emerging and important field. We also describe a free online tool—Arbor—that students can use to do this, and note some implications for instruction.
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.
The notion of “bounded rationality” was introduced by Simon as an appropriate framework for explaining how agents reason and make decisions in accordance with their computational limitations and the characteristics of the environments in which they exist (seen metaphorically as two complementary scissor blades).We elaborate on how bounded rationality is usually conceived in psychology and on its relationship with logic. We focus on the relationship between heuristics and some non-monotonic logical systems. These two categories of cognitive tools share fundamental features. As a step further, we show that in some cases heuristics themselves can be formalized from this logic perspective. We have therefore two main aims: on the one hand, to demonstrate the relationship between the bounded rationality programme and logic, understood in a broad sense; on the other hand, to provide logical tools of analysis of already known heuristics. This may lead to results such as the characterization of fast and frugal binary trees in terms of their associated logic program here provided.
Since students’ knowledge of scientific language can be one of the main difficulties when learning science, teachers must have adequate knowledge of scientific language as well as the teaching and learning of it. Currently, little is known about teachers’ practices and, thus, teachers’ knowledge of scientific language, in general, and the teaching and learning of it (Pedagogical Scientific Language Knowledge, PSLK) in particular. For this reason, with this systematic review, we seek to identify elements of pre- and in-service primary and secondary science teachers’ PSLK. The search was conducted on the database Education Resources Information Center (ERIC) and resulted in 35 articles with empirical evidence after the selection process. The results have been deductively and inductively categorized following the framework of the Refined Consensus Model of Pedagogical Content Knowledge, elaborating elements of different knowledge categories that shape PSLK, as well as PSLK itself (e.g., knowledge of (i) scientific language role models, (ii) making scientific terms and language explicit, (iii) providing a discursive classroom, and (iv) providing multiple representations and resources). We can conclude that more research on PSLK is needed as analyzed articles are mainly based on case studies. Additionally, this paper shows a need for a stronger focus on scientific language in teacher education programs. Implications for further research and teacher education are discussed.
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.
We investigated retrieval-induced forgetting of motor sequences in samples of Chinese participants. Retrieval-induced forgetting occurs when selective retrieval of a subset of information stored in memory causes forgetting for the non-retrieved rest. This phenomenon critically depends on the organised storage of separate categories of memory representations. In studies with participants from a Western culture (Germany), a categorization in left- and right-hand movements previously had been supported by letter stimuli based on a spatial mental representation of the Roman alphabet. The same assignment of letters from the beginning or end of the alphabet to motor sequences performed either with the left- or the right-hand did not entail retrieval-induced forgetting in the present study, however (Experiment 1). In Experiment 2, visual features of displaying to-be-learned sequences additionally supported a distinction into left and right. In Experiment 3, learning trials provided verbal category labels. The occurrence of retrieval-induced forgetting in the latter two experiments suggests language-dependent organisation of non-verbal items in memory.
We investigated whether retrieval-based learning can facilitate the acquisition of cognitive skills, focusing on the control-of-variables strategy. This core scientific experimentation skill is regularly taught in science education classes because understanding it is essential for understanding experimental investigations in science. In the present study, participants initially read a text explaining the control-of-variables strategy. We compared the effects of subsequent retrieval practice and restudy of the text in performing a transfer test requiring the application of the control-of-variables strategy by judging the validity of a number of experimental designs. In addition, recall of the initially studied text was assessed as well. Repeated retrieval practice in combination with restudy opportunities resulted in better performance in both the transfer test and the recall test as compared to mere restudy or a single study opportunity. These findings demonstrate that retrieval practice is a useful tool for promoting deep conceptual learning.
The effect of direct instruction and web quest on learning outcome in computer science education.
(2018)
Answers to the questions of which instructional methods are suitable for school and should be applied in teaching individual subjects and also how instructional methods support the act of learning represent challenges to general education and education in individual subjects. This study focuses on the empirical examination of learning outcome with respect to two instructional methods: direct instruction and web quest. An SPF-2 × 2•2 design is used to control instructional method, time and class context. Learning outcome on QR code is assessed with reference to multiple-choice test items. The empirical findings show that learning with direct instruction performs better than web quest.
cpm.4.CSE/IRT (compact process model for Competence Science Education based on IRT models) is a process model for competence measurement based on IRT models. It allows the efficient development of measuring instruments for computer science education. Cpm.4.CSE/IRT consists of four sub processes: B1 determine items, B2 test items, B3 analyze items according to Rasch model, and B4 interpret items by criteria. Cpm.4.CSE/IRT is modeled in IDEF0, a process modeling language that is standardized and widely used. It is implemented in R, an open-source software optimized for statistical calculations and graphics that allows users to interact using the web application framework Shiny. Through coordinated processes, cpm.4.CSE/IRT ensures the quality and comparability of test instruments in competence measurement. Cpm.4.CSE/IRT is demonstrated using an example from the competence area of Modeling.
Gamification and game-based learning have been established as powerful tools in education. Location-based games (geogames) have been established following mainly a ‘seek-and-find’ game-mechanic, challenging mechanics like simulations are rarely used. We describe an approach for creating an educational location-based game (geogame). The central design problem consists in integrating an ecological simulation into the location-based game flow. We show how to combine these two game mechanics by simplifying complex simulations while maintaining their validity. In an empirical study we evaluate our geogame with secondary school students (N = 329). Our quasi-experimental pre-post-test design focuses on the game-related enjoyment provided by a simplified simulation task within a geogame compared to a more complex desktop simulation and to a geogame without simulation. The results show that the players of the Geogame spend much less time on interacting with the simulation than on other tasks. Nevertheless, the simulation within the geogame contributes positively to the game playing experience. Player enjoyment is even found to be slightly higher in the simulation geogame than in the indoor simulation. A critical threshold of time for using simulations within location-based game mechanics is discussed and related design-pattern for geogames are presented to support educators and game developers in the co-design of challenging location-based games. This study contributes to locate ecological simulations in areas where they actually take place. Complex topics and competencies in education become “real” for players in an outdoor experience.