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Projekt Vertikale Vernetzung (Fortsetzung)
<b>Didaktik der Physik <br> <br></b>
Didaktik der Physik

Antragssteller  
Prof. Dr. Hans E. Fischer      
Prof. Dr. Elke Sumfleth  
 
Projektmitarbeiter  
Dr. Knut Neumann  
Anna Lau  
 
Projektdauer:      
10.2006-9.2009  
   
       
 
Förderkennziffer: FI477/17-3
Forschungsanliegen
Vertikale Vernetzung und kumulatives Lernen im naturwissenschaftlichen Unterricht  
 

In der ersten Projektphase wurde ein Modell für vertikale Vernetzung entwickelt. Darauf basierend wurden die von Lehrern und Schülern im Unterricht erbrachten Vernetzungsleistungen mittels Videoanalyse erfasst und durch Concept-Maps in Beziehung zu kumulativem Lernen gesetzt. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass neben der Vernetzungsleistung des Lehrers auch die Passung zwischen dem Vernetzungsniveau des Lehrerangebots und dem Vernetzungsniveau der darauf folgenden Schülerleistung ein entscheidendes Kriterium für kumulatives Lernen ist. Dabei kommt Aufgaben als wesentlichem Bestandteil des naturwissenschaftlichen Unterrichts eine besondere Funktion zu – einerseits im Hinblick auf die Passung zwischen dem Vernetzungsniveau, das zur Bewältigung einer Aufgabe erforderlich ist, und dem Vernetzungsniveau, das die Schüler bei der Bearbeitung erreichen und andererseits bezüglich einer systematischen Steigerung des zur erfolgreichen Bearbeitung einer Aufgabe erforderlichen Vernetzungsniveaus über mehrere Aufgaben hinweg. Durch eine Reanalyse der vorliegenden Videodaten soll die Passung zwischen dem Vernetzungsniveau der gestellten Aufgaben und den von den Schülern bei der Bearbeitung erreichten Vernetzungsniveaus und die Passung zwischen den Vernetzungsniveaus aufeinander folgender Aufgaben untersucht werden. Dabei werden aufgrund der Ergebnisse der ersten Projektphase fachspezifische Unterschiede erwartet.

Methoden und Auswertungen

Methodisch wird im Wesentlichen auf Verfahren zurückgegriffen, die im Rahmen der ersten Projektphase zum Einsatz gekommen sind und sich dort bewährt haben. Zur Validierung der abgeschätzten Schülerbeteilung wird außerdem das Münchener Aufmerksamkeitsinventar (Helmke & Renkl, 1992) eingesetzt.  
 
Videoanalyse  
Das Kategoriensystem und das Kodierverfahren für die Analyse der vertikalen Vernetzung wurden in der ersten Projektphase entwickelt; entsprechend den üblichen Kriterien weisen beide eine zufriedenstellende Güte auf (vergleiche Arbeitsbericht zur ersten Projektphase). Für die geplante Reanalyse werden Teile des vorliegenden Kategoriensystems verwendet und durch Kategorien aus dem Kategoriensystem zur Beschreibung von Aufgaben im naturwissenschaftlichen Unterricht (siehe Arbeitsbericht zum Forschergruppenprojekt „Aufgaben im naturwissenschaftlichen Unterricht“) ergänzt.  
 
Sachstrukturanalyse  
Die Sachstrukturanalyse zielt auf die Beschreibung der Schwierigkeitsentwicklung von Aufgabensequenzen in Unterrichtsstunden. Ein Verfahren zur Erfassung und Analyse solcher Aufgabensequenzen wird im Moment entwickelt. Erste Ergebnisse zeigen, dass eine Sachstrukturanalyse von Unterricht und Unterrichtsaufgaben grundsätzlich möglich ist.

Datenlage und Ergebnisse
Vertikale Vernetzung und kumulatives Lernen im naturwissenschaftlichen Unterricht  
 
Antragssteller: Prof. Dr. Hans E. Fischer, Prof. Dr. Elke Sumfleth    
Projektmitarbeiter: Dr. Knut Neumann, Anna Lau  
Projektdauer: 10.2006-9.2009      

Im Rahmen dieser Phase des Projekts „Vertikale Vernetzung“ wurde die Passung von Aufgaben und Antworten im Unterricht in Bezug auf die Schwierigkeit der Aufgaben und der Fähigkeit der Antworten analysiert. Als Maß für die Schwierigkeit bzw. Fähigkeit wurde, basierend auf dem in der ersten Projektphase entwickelten Modell Vertikaler Vernetzung (vgl. Kauertz, 2008), das Vernetzungsniveau der Aufgaben bzw. Antworten herangezogen. Angenommen wurde, dass erst gute Passung zwischen dem Vernetzungsniveau von Aufgaben und dem Vernetzungsniveau von Antworten (P1) zu einem Zusammenhang zwischen dem mittleren Vernetzungsniveau von Lehreraufgaben und der mittleren Schülerleistung in einem Fachtest führt. Weiterhin sollte bei gegebener guter Passung P1 ein adäquates Ansteigen des Vernetzungsniveaus innerhalb von Aufgabensequenzen (P2) im Unterricht zu einer besseren Schülerleistung führen. Darüber hinaus wurde angenommen, dass ein Zusammenhang zwischen Passung und den Aspekten der Unterrichtsqualität wie Pacing, Klarheit und Strukturiertheit oder Schülerorientierung besteht.  
Die Analyse der Passung von Aufgaben und Aufgabenfolgen erfolgte für N=33 Unterrichtsstunden in Chemie und N=28 Unterrichtsstunden in Physik in der 10. Jahrgangstufe an Gymnasien in NRW. Zur Hypothesentestung lagen weiterhin aus der ersten Projektphase Leistungstestdaten für Chemie (Glemnitz, 2007) und Physik (Kauertz, 2008) aller Schüler, sowie Daten zur Unterrichtsqualität (Clausen, 2002) für alle Unterrichtstunden vor.  
Die Hypothese über einen bestehenden Zusammenhang zwischen dem mittleren Vernetzungsniveau von Aufgaben und der mittleren Leistung der Schüler in einem Test in Klassen mit guter Passung P1+ konnte zunächst nur für die Chemieklassen bestätigt werden. Betrachtet man jedoch nur die Aufgaben, die von den Schülern im Unterricht auch beantwortet worden sind, so zeigt sich sowohl in Chemie, als auch in Physik ein Zusammen¬hang zwischen dem Vernetzungsniveau und der mittleren Schülerleistung in den Klassen, in denen eine gute Passung P1+ vorliegt. Hinsichtlich des Einflusses von Steigern und Senken des Vernetzungsniveaus von Aufgabenfolgen und der Schülerleistung, zeigt sich nur für die Physikklassen der erwartete Zusammenhang. In den Chemieklassen hingegen sind keine Unterschiede zwischen Klassen, die das Vernetzungsniveau steigern beziehungs¬weise senken, zu erkennen. Hier lag allerdings auch ein sehr kleines N für Klassen vor, die sowohl eine gute Passung P1, als auch P2+ zeigten.  
Darüber hinaus zeigte sich in den Chemieklassen ein signifikanter Unterschied zwischen Klassen mit guter und schlechter Passung P1 hinsichtlich der Klarheit und Strukturiertheit als Merkmal der Unterrichtsqualität zugunsten der Klassen mit guter Passung. In den Physikklassen schneiden überraschender Weise Klassen mit schlechter Passung P1 besser hinsichtlich der Schülerorientierung, der Kognitiven Aktivierung ab, als Klassen mit guter Passung P1. Eine weitergehende Analyse der Aufgaben in den Klassen mit schlechter Passung P1 ergab, dass hier signifikant häufiger Aufgaben gestellt werden, die nicht von den Schülern beantwortet wurden. Gleichzeitig konnte in den Physikklassen häufiger eine Variation und Umformulierung der Aufgaben durch den Lehrer beobachtet werden, falls Schüler auf Aufgaben nicht sofort antworteten. Da jede Variation der Aufgabe zum einen dem Schüler mehr Zeit gibt, über diese nachzudenken, zum anderen auch immer einen zusätzlichen Informationswert besitzt, der die Lösungswahrscheinlichkeit, der Aufgabe erleichtern kann, wird hier der Einfluss von Scaffolding vermutet. Eine weiterführende inhaltliche Analyse der Aufgaben in den Physikklassen mit schlechter Passung soll Aufschluss darüber geben, ob es sich hier eventuell um einen Scaffolding-Effekt handeln könnte.  

 
Veröffentlichungen aus diesem Projekt
Veröffentlichungen aus diesem Projekt
Dissertationen  
 
•   Glemnitz, I. (2007). Vertikale Vernetzung im Chemieunterricht. Ein Vergleich von traditionellem Unterricht mit Unterricht nach Chemie im Kontext. In: Studien zum Physik- und Chemielernen. Band 62. Berlin: Logos.  
•   Kauertz, A. (2008). Schwierigkeitserzeugende Merkmale physikalischer Leistungstestaufgaben. In: Studien zum Physik- und Chemielernen. Band 79. Berlin: Logos.  
 
 
Artikel  
 
•   Fischer, H. E., Glemnitz, I., Kauertz, A., & Sumfleth, E. (2006). Auf Wissen aufbauen – kumulatives Lernen in Chemie und Physik. In: Kircher, Girwitz & Häußler (Hrsg.), Physikdidaktik, Theorie und Praxis, Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 657-678.  
•   Glemnitz, I., & Sumfleth, E. (2007). Concept Maps als Wissensdiagnoseinstrument im Chemieunterricht. In D. Höttecke (Hrsg.), Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik: Naturwissenschaftlicher Unterricht im internationalen Vergleich. (S. 236-238). Berlin: Lit.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2007). Passung und vertikale Vernetzung im Chemie- und Physikunterricht. In D. Höttecke (Hrsg.): Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik: Naturwissenschaftlicher Unterricht im internationalen Vergleich. (S. 569-571). Münster: Lit.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2008). Der Einfluss von Passung vertikaler Vernetzung auf Schülerleistung im Chemie- und Physikunterricht. In D. Höttecke (Hrsg.): Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik: Kompetenzen, Kompetenzmodelle, Kompetenzentwicklung. (S. 401-403). Münster: Lit.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (im Druck). Einfluss von Passung von Aufgaben und Antworten auf Schülerleistung. In D. Höttecke (Hrsg.): Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik: Chemie- und Physikdidaktik für die Lehramtsausbildung. Münster: Lit.  
•   Neumann, K., Fischer, H.E., & Sumfleth, E. (2008). Vertikale Vernetzung und kumulatives Lernen im Chemie- und Physikunterricht. In E.-M. Lankes (Hrsg.), Pädagogische Professionalität als Gegenstand empirischer Forschung. Münster: Waxmann.  
 
 
Vorträge  
 
•   Lau, A., Glemnitz, I., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2007). Die Auswirkung von vertikaler Vernetzung auf kumulatives Lernen im Chemie- und Physikunterricht. Tagungsbeitrag zur 69. Tagung der Arbeitsgruppe für Empirische Pädagogische Forschung (AEPF), Wuppertal.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2007). A Video-Based Analysis of Fit Between Teachers’ Tasks and Students’ Responses in Physics and Chemistry Instruction and Its Influence on Students’ Achievement. Beitrag zum Videoworkshop Video Analyses – Classroom observations and analyses through video recordings – methodological, analytical and conceptual challenges, Oslo, Norwegen.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2007). Fit and Vertical Linkage in Chemistry and Physics Instruction. Posterbeitrag zur Sixth International ESERA Conference on, Malmö, Schweden.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2008). Content Linkage in Task-Sequences and its Influence on Students’ Performance in a Test and on Quality of Instruction. Posterbeitrag zum Workshop mit dem Finnischen Graduiertenkolleg, Helsinki, Finnland.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2008). Der Einfluss von Passung bei der Vernetzung von Fachinhalten auf Schülerleistung im Chemie- und Physikunterricht. 72. Jahrestagung der DPG in Berlin.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H.E., & Sumfleth, E. (2008). Einfluss von Passung vertikaler Vernetzung auf Schülerleistung. 21. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Erziehungswissenschaft (DGfE), Dresden.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2008). Der Einfluss von Passung der Vernetzung in Aufgaben und Antworten auf Schülerleistung und Unterrichtsqualität im Chemie- und Physikunterricht. Tagungsbeitrag zur 71. Tagung der Arbeitsgruppe für Empirische Pädagogische Forschung. AEPF, Kiel.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2008). Einfluss von Passung von Aufgaben und Antworten auf Schülerleistung. Tagungsbeitrag zur Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik 2008 (GDCP), Schwäbisch Gmünd.  
•   Neumann, K., Fischer, H.E., & Sumfleth, E. (2007). Vertikale Vernetzung und kumulatives Lernen. Tagungsbeitrag zur 70. Tagung der Arbeitsgruppe für Empirische Pädagogische Forschung (AEPF), Lüneburg.  
•   Neumann, K., Lau, A., Fischer, H.E., & Sumfleth, E. (2008). Vertical linkage and cumulative learning. Tagungsbeitrag zur Jahrestagung der National Association for Research in Science Teaching (NARST) 2008 in Baltimore.  
 
 
 
Poster  
 
•   Lau, A., Glemnitz, I., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2006). Vertikale Vernetzung und kumulatives Lernen im Chemie- und Physikunterricht. Posterbeitrag zur 68. Tagung der Arbeitsgruppe für Empirische Pädagogische Forschung (AEPF), München.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2006). Passung und vertikale Vernetzung im Chemie- und Physikunterricht .Posterbeitrag zur Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik (GDCP), Bern.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2007). Fit and Vertical Linkage in Chemistry and Physics Instruction. Posterbeitrag zur Sixth International ESERA Conference on, Malmö, Schweden.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2008). Content Linkage in Task-Sequences and its Influence on Students’ Performance in a Test and on Quality of Instruction. Posterbeitrag zum Workshop mit dem Finnischen Graduiertenkolleg, Helsinki, Finnland.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2008). Der Einfluss von Passung vertikaler Vernetzung auf Schülerleistung im Chemie- und Physikunterricht. Tagungsbandbeitrag zur Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik (GDCP) 2007, Essen.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2008). Match of Tasks and Answers in Chemistry and Physics Instruction. Posterbeitrag zu Scientist in Residence, Essen.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2008). Match of Tasks and Answers in Chemistry and Physics Instruction. Posterbeitrag zum Workshop mit dem finnischen und dem niederländischen Graduiertenkolleg, Velbert.  
•   Lau, A., Neumann, K., Fischer, H. E., & Sumfleth, E. (2008). Der Einfluss von Passung bei Fachinhaltsvernetzung auf Schülerleistung. Posterbeitrag zur Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik 2008 (GDCP), Schwäbisch Gmünd.
Seite zuletzt bearbeitet am: 07.01.2014 Alle Inhalte © NWU Essen, soweit nicht anderweitig bezeichnet