Fakultät für Kultur- und Naturwissenschaften
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Schüler*innen bearbeiten bereits ab der ersten Klasse eine Vielzahl an unterschiedlichen Aufgaben, die täglich an sie gestellt werden. Doch was geschieht während der Aufgabenbearbeitung? Wie gehen Schüler*innen mit Lese- und Schreibaufgaben um und welche Eigenlogiken bringen sie im Bearbeitungsprozess hervor, die jenseits der fachdidaktischen Intention der Lehrperson liegen können?
Die vorliegende Studie untersucht mittels eines rekonstruktiven und interpretativen Forschungsansatzes, wie Schüler*innen im sprachlichen Anfangsunterricht kooperativ Lese- und Schreibaufgaben bearbeiten. Ganz im Sinne der Interpretativen Unterrichtsforschung sind dazu die Situierung der Aufgabenkontexte und die Interaktionsformen bei der Bearbeitung von Bedeutung. Vor diesem Hintergrund wird die Aufgabenbearbeitung als komplexe Ko-Konstruktion verstanden, die sich im Zusammenspiel von Aufgabenformat, Materialität der Aufgabe, Lehrer*innenhandeln und Schüler*inneninteraktion vollzieht. Da inbesondere praxistheoretische Untersuchungen darauf hinweisen, dass sich Schüler*innen im Unterricht eigene Aufgaben stellen, die Aufgaben der Lehrkräfte umdeuten, anderes tun, als ursprünglich intendiert war und eigene Deutungen in der Interaktion verhandeln, untersucht die vorliegende Arbeit die Interaktion während der Aufgabenbearbeitung hinsichtlich der sozialen, der arbeitsorganisatorischen und der fachlich-inhaltlichen Ebene.
Das Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es, die prozesshaften Vollzüge der Aufgabenbearbeitung zu rekonstruieren. Das Gesamtkorpus von 25 Videoaufnahmen wurde zu einem Analysekorpus von 14 Videoaufnahmen reduziert. Mittels des interaktionsanalytischen Vorgehens im Forschungsprozess legt die Arbeit Ergebnisse bezogen auf zwei Gesichtspunkte vor: Zum einen werden Einzelfälle der Bearbeitung hinsichtlich der Präsenz der jeweiligen Interaktionsebene kontrastiert. Zum anderen werden aufgabenspezifische Muster der Bearbeitung von Lese- und Schreibaufgaben rekonstruiert. Die Ergebnisse weisen Prozessmerkmale sowie aufgaben- und schriftbezogene Handlungen von Erstklässler*innen aus.
Die Prozessbeschreibungen ermöglichen eine Annäherung an die Komplexität und Vielschichtigkeit von Aufgabenbearbeitungen und bieten Anknüpfungsmöglichkeiten für die Gestaltung von Lese- und Schreibaufgaben im sprachlichen Anfangsunterricht.
Persönliche Empfehlungen und Mund-zu-Mund-Kommunikation sind zentral in der Informationsbeschaffung und im Entscheidungsprozess für den Besuch einer Kultureinrichtung. Immer mehr öffentlich getragene Theater möchten diese Ressource ihres bestehenden Publikums effektiver nutzen und rufen Projekte ins Leben, bei denen begeisterte und engagierte Theatergänger*innen in ihrem sozialen Umfeld Interesse, Vertrauen und Lust für Theater aufbauen sollen. Angesichts eines schrumpfenden, alternden und überwiegend homogenen Publikums von Theatern erhoffen sie sich damit bisherige Nichtbesucher*innen zu gewinnen, strukturelle Zugangsbarrieren abzubauen und konstruktives Feedback zum Theater von den Teilnehmenden zu erhalten. Johannes Maria Gerlitz geht der Frage nach, inwiefern die Theaterbetriebe dieses Audience Development-Instrument der sogenannten Theatermittler*innen in der Praxis wirklich strategisch einsetzen und ob es ihnen damit gelingt, Besucher*innen zu gewinnen und zu binden. Mit der Evaluationsmethode des CIPP-Modells zeigt er die Rahmenbedingungen, strategischen Herangehensweisen, Durchführungspraktiken und Wirkungen bei vier projektdurchführenden Theatern auf, die er in der Spielzeit 2020/21 begleitet hat. Zudem ermittelt er erforderliche Kompetenzen der Mittler*innen sowie Gelingensbedingungen der kommunikativen Interaktion zwischen Mittler*innen und anvisierten neuen Besucher*innen.
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.
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.
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.