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Projekt Experimentieren
TP1: Förderung experimenteller Arbeitsweisen im naturwissenschaftlichen Unterricht

 
In dem Projekt werden die Ergebnisse aus zwei Vorgängerprojekten zur Förderung experimenteller Arbeitsweisen im naturwissenschaftlichen Unterricht zusammengeführt. In einer experimentellen Studie wird zunächst untersucht, wie computersimulierte Förderansätze mit Trainings in realen Experimentiersettings (Interaktionsboxen) optimal kombiniert werden können, um experimentelles Arbeiten von Schülerinnen und Schülern zu fördern. Dabei werden die Lernprozesse von Schülerpaaren sowohl per logfiles als auch per Video aufgezeichnet. Auf dieser Studie bauen dann zwei Teilprojekte auf. Teilprojekt A analysiert aus chemiedidaktischer Perspektive die Videos und logfiles hinsichtlich der Effekte, die die unterschiedlichen Instruktionen auf Strategien und Arbeitsweisen der Schülerinnen und Schüler haben. Teilprojekt B untersucht die Möglichkeiten, die Kombination, die sich in der experimentellen Studie als die lernförderlichste erwiesen hat, auf der Basis von Lehrerfortbildungen in den realen naturwissenschaftlichen Unterricht zu implementieren. Dafür werden 50 Lehrerinnen und Lehrer der Chemie oder Physik mit zwei Parallelklassen untersucht. Diese unterrichten zunächst experimentelles Arbeiten in einer der beiden Klassen. Nach der Lehrerfortbildung implementieren sie deren Inhalte mit demselben Lehrziel in den Unterricht der zweiten Klasse.  
 
Ausführliche Projektbeschreibung

Projekt Visualisieren
TP 2: Visualisieren im naturwissenschaftlichen Unterricht - Evaluation anhand biologischer Sachverhalte

 
In diesem Projekt wird die Generalisierbarkeit der Befunde der vorherigen Förderphasen zum selbstregulierten Lernen mit chemischen Sachtexten anhand biologischer Sachtexte überprüft. Dazu wird zunächst in zwei experimentellen Studien, sowohl mit papierbasiertem Lernmaterial als auch mit einem modifizierten computergestützten Visualisierungswerkzeug, die Wirksamkeit des Lernens mit dargebotenen sowie selbst konstruierten Visualisierungen überprüft. Ergebnisse der zweiten Förderphase zeigen, dass Lernende beim computergestützten konstruktiven Visualisieren durch simultanes Darbieten von Text und Konstruktionsaufforderung ihre Aufmerksamkeit stärker auf das Verarbeiten piktorialer und weniger auf das Verarbeiten verbaler Informationen richten. Daher wird hier in einer dritten experimentellen Studie untersucht, inwieweit das computergestützte Konstruieren von Visualisierungen durch einesequentielle Darbietung des Textes mit anschließender Konstruktionsinstruktion verbessert werden kann. Um zu überprüfen, inwieweit die kognitive Belastung der Lernenden lernförderlich optimiert werden kann, wird in allen drei Studien der Cognitive Load (Sweller, van Merriënboer & Paas, 1998) sowohl während des Lernens als auch danach erhoben. Aus theoretischer Sicht wird die Generalisierbarkeit der bisherigen Erkenntnisse zum konstruktiven Visualisieren überprüft. Aus praktischer Sicht werden konkrete Hilfestellungen für die medien- und inhaltsspezifische Förderung des konstruktiven Visualisierens gewonnen.

 
 
Ausführliche Projektbeschreibung
Projekt Physikkompetenz S II
TP 4: Physikkompetenz in der Sekundarstufe II

 
Laut Klieme et al. (2003) müssen zur Entwicklung von Standards Kompetenzmodelle für unterschiedliche Schulstufen anschlussfähig konzipiert werden. Die Erarbeitung fachbezogener Kompetenzstrukturmodelle ist nach Schecker & Parchmann (2006) Voraussetzung für eine Messung der entsprechenden Kompetenzen bei Schülerinnen und Schülern. In diesem Vorhaben soll ein Kompetenzstrukturmodell für das Fach Physik in der gymnasiale Oberstufe entwickelt und validiert werden. Zur Wahrung der Anschlussfähigkeit dient das in der empirischen Prüfung stehende Kompetenzmodell für den Mittleren Schulabschluss (Walpuski, Kampa, Kauertz & Wellnitz 2008) als Grundlage. Die Weiterentwicklung dieses Modells für die Oberstufe erfolgt unter der Berücksichtigung nationaler Vorgaben (z.B. EPA), internationaler und nationaler Standards und Normen (z. B. AAAS, 1993; Schecker, Fischer, & Wiesner, 2004) und des aktuellen Unterrichts (Inhaltsanalysen von Klausuren und Schulbüchern). Das neue Kompetenzstrukturmodell soll vorhandene Physikkompetenzen der Oberstufenschülerinnen und -schüler valide beschreiben und dadurch Hinweise für die Gestaltung von Unterrichtsmaterial und Abituraufgaben sowie zur Entwicklung von Standards und deren Normierung geben können. Die Überprüfung des Modells erfolgt in zwei Schritten: Zuerst wird die postulierte Struktur physikalischer Kompetenz als Binnenaspekt der Konstruktvalidität (interne Konsistenz und Validität, Unabhängigkeit der Dimensionen, IRT-Skalierbarkeit) und im Anschluss daran die Konstruktvalidität im Hinblick auf Außenaspekte (konvergente und diskriminante Validierung) geprüft.

 
 
Ausführliche Projektbeschreibung
Projekt Abituraufgaben
TP 5: Bedingungen und Aufgaben dezentraler und zentraler Abschlussprüfungen im naturwissenschaftlichen Unterricht

 
Im Rekurs auf die Educational Governance-Theorie sowie im Anschluss an das Schulkultur-Projekt der 1. Förderphase ist davon auszugehen, dass bildungspolitische Steuerungsintentionen und -maßnahmen durch die Akteure am jeweiligen Schulstandort auf unterschiedliche Handlungsbedingungen hin adaptiert sowie innerhalb ihrer Fachkulturen gedeutet werden. Im Hinblick auf Zentralprüfungen ist anzunehmen, dass die existierenden vielfältigen organisatorischen Ausdifferenzierungen im Kontext unterschiedlicher Governance-Ansätze differenzielle Wirkungen entfalten. Insbesondere für hochstandardisierte Prüfungsverfahren wird der Anspruch proklamiert, Qualitätsstandards und Vergleichbarkeit der Abschlüsse sowie des vorgelagerten Unterrichts sichern zu können. Im auf Deutschland bezogenen Teilprojekt der 1. Projektphase zeigte sich die lediglich geringe bis mittlere Standardisierung der Prüfungen. Vor diesem Hintergrund soll der Blick auf internationale Referenzländer mit hochstandardisierten Prüfungsverfahren ausgeweitet werden, um die Befunde für Deutschland international verorten zu können. Schwerpunkt der Mehrebenenanalyse sind die angenommenen Effekte auf schulische und unterrichtliche Prozesse in der Wahrnehmung der beteiligten Akteure sowie die Herausarbeitung der für diese Wirkzusammenhänge relevanten Variablen einschließlich fachimmanenter Prozesse in den naturwissenschaftlichen Fächern, u.a. über Analysen von Aufgaben aus zentralen Prüfungen. Ziel ist die empirische Untersuchung der in der Literatur getroffenen und nicht ausreichend belegten Annahmen zu den differenziellen, fachspezifischen Wirkungen unterschiedlicher zentraler Abschlussprüfungsverfahren auf verschiedenen Ebenen von Schule im Kontext von Qualitätsentwicklungsprozessen.  

 
Ausführliche Projektbeschreibung
Projekt Längsschnitt-PLUS
TP 6: Entwicklung der Wahrnehmung naturwissenschaftlichen Unterrichts durch Schülerinnen und Schüler in der Übergangsphase von der Primar- in die Sekundarstufe und Zusammenhänge mit der Entwicklung motivationaler und selbstbezogener Zielbereiche (Längsschnitt PLUS)

 
Im vorangegangenen Antragszeitraum wurden in einem querschnittlichen Teil der Studie Unterschiede im Professionswissen von Lehrkräften und im naturwissenschaftlichen Unterricht in Klasse 4 und 6 sowie Zusammenhänge des Professionswissens und des naturwissenschaftlichen Unterrichts mit der multi¬kriterialen Zielerreichung seitens der Schülerinnen und Schüler in den beiden Schulstufen untersucht. Im beantragten Zeitraum wird der Frage nach der Bedeutung von Schülerwahrnehmungen des naturwissenschaftlichen Unterrichts für die Entwicklung von Interessen und selbstbezogenen Variablen in der Übergangsphase bis in die 7. Klasse nachgegangen. Es wird erwartet, dass sich diese Unterrichtswahrnehmungen in der Übergangsphase wegen der sich abzeichnenden Unterschiede im naturwissenschaftlichen Unterricht der Primar und der Sekundarstufe (Videoanalyse) verändern. Erwartet werden des Weiteren Zusammenhänge zwischen der geänderten Unterrichtswahrnehmung und der Entwicklung von Interessen (Fach- und Sachinteresse) sowie von Fähigkeitsselbsteinschätzungen. Die Variablen werden in einem längsschnittlichen Design mit jährlichen Erhebungen von Klasse 4 bis 7 erfasst. Die im Rahmen der Querschnittsstudie bereits erfolgten Erhebungen in Klasse 4 werden dabei als erster Messzeitpunkt genutzt. Die Erhebungen des zweiten Messzeitpunktes (Klasse 5) erfolgen ebenfalls bereits im ersten Antragszeitraum.

 
 
Ausführliche Projektbeschreibung
Projekt Kontexteffekte
TP 7: Systematisch variierte Kontexte und ihr Einfluss auf das Lernen biologischer und chemischer Konzepte

 
Ausgehend von den differierenden Ergebnissen zur Lernwirksamkeit von Kontexten im vorangegangenen Forschergruppenprojekt (SA 1712/ 1-1,2 und SU 187/ 7-1,2) ist es Ziel des beantragten Projektes, im Rahmen einer Instruktionsstudie den Einfluss von Kontexten auf das Lernen biologischer und chemischer Konzepte anhand von Beispielaufgaben zu untersuchen. Zu jeweils zwei fachlichen Konzepten der Biologie und der Chemie werden kurze Beispielaufgabensequenzen konstruiert, die sich hinsichtlich ihrer Einbettung in einen lebensweltlichen bzw. nicht-lebensweltlichen Kontext unterscheiden. Die Lernwirksamkeit der Kontexte wird in Form einer Laborstudie im Prä-Post-Testdesign in beiden Fächern mit Hilfe fachspezifischer Leistungstests und Schülerfragebögen zum situationalen Interesse geprüft. Darüber hinaus wird untersucht, ob das Unterrichtsfach an sich, also ob die Bearbeitung der Beispielaufgaben im Biologie- oder im Chemieunterricht, bereits den Lernerfolg beeinflusst. Im Ergebnis des Projektes werden differenzierte Erkenntnisse zu fachbezogenen und fachübergreifenden Bedingungsfaktoren lernwirksamer Kontexte im naturwissenschaftlichen Unterricht erwartet.  

Projekt Chemiehausaufgaben
TP 8: Hausaufgabenpraxis im Chemieunterricht

 
Die erste Projektphase hat gezeigt, dass Hausaufgaben auch im Chemieunterricht eine bedeutende Rolle spielen, zumindest nach Einschätzung der Lehrkräfte. In zwei Fallstudien wurde außerdem gezeigt, dass sich die erhöhte Lernzeit als lernwirksam erweist. In Abänderung des ursprünglichen Antrags wird der Schwerpunkt der Untersuchung nun auf die Qualität der Hausaufgaben gelegt. Auf der Basis der Beurteilung von einzelnen Hausaufgaben durch Schülerinnen und Schüler hinsichtlich der motivationalen Komponenten Wert und Erwartung wird eine Interventionsstudie im Kontrollgruppendesign durchgeführt, um den Einfluss der Hausaufgabenqualität auf die Leistung der Schülerinnen und Schüler zu untersuchen. Dabei wird das Anforderungsniveau der Aufgaben kontrolliert, die Hausaufgabenauswahl unter motivationalen Gesichtspunkten variiert und die Anstrengungsbereitschaft mit erhoben. Außerdem wird durch eine vergleichende Fragebogenerhebung mit hausaufgabenrelevanten Skalen (Trautwein & Lüdtke, 2007) eine Einordnung der Hausaufgaben im Fach Chemie im Vergleich zu denjenigen in den Fächern Physik, Mathematik und Englisch vorgenommen.  

Ausführliche Projektbeschreibung
Projekt Kontexte und Physikkompetenz
TP 9: Kontexte und Physikkompetenz

 
Kontexte sind Teil einer landläufigen Vorstellung von Kompetenz, sie werden deshalb häufig in Lernaufgaben und Testaufgaben berücksichtigt. Allerdings lässt die bislang unscharfe Definition von Kontext keine systematische Berücksichtigung im Rahmen von Kompetenzmodellen zu. Aus den Eigenschaften von Kontexten sollen im Rahmen dieses Projekts schwierigkeitserzeugende Merkmale abgeleitet werden, die eine Operationalisierung von Kontext im Rahmen von Large-Scale-Tests zur Kompetenzmessung ermöglichen. Diese Operationalisierung erlaubt die Erweiterung des von den Antragstellern bereits entwickelten und validierten Kompetenzmodells um die Dimension Kontext. Kontext wird dabei durch drei Merkmale variiert: Inhaltsbereich, Ähnlichkeit zwischen fachlicher und sprachlicher Struktur und Bekanntheit des Inhalts. Weitere Merkmale von Kontext werden kontrolliert, ebenso wie die Komplexität und die erforderlichen kognitive Prozesse der Aufgabenlösung. Es werden drei Erhebungen durchgeführt. In der ersten werden die personenbezogenen Merkmale der eingesetzten Kontexte erhoben, in der zweiten wird der Zusammenhang zwischen Kontext und Schwierigkeit untersucht. Dazu wird ein raschskalierter Leistungstest entwickelt, in dessen Aufgaben die Kontextmerkmale systematisch variiert sind. Die dritte Erhebung dient der Validierung des Leistungstests.  

Ausführliche Projektbeschreibung
Projekt Instruktionale Hilfen
TP 11: Inhaltliche und strategische Hilfen beim kooperativen Lernen mit biologischen Aufgaben

 
In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass Beispielaufgaben mit ausgearbeiteten Lösungsschritten das Lernen eines naturwissenschaftlichen Konzepts ermöglichen und Problemlösen fördern (u.a. Pirolli & Recker, 1995; Renkl, 2002; Mackensen-Friedrichs, 2004). Der Lernerfolg wird vor allem durch die Gestaltung der Aufgaben (u.a. Atkinson et al., 2000; Renkl, 2005) und die Selbsterklärungen der Lernenden beeinflusst (u.a. Chi et al., 1989; Renkl, 1999; Lind, Friege & Sandmann, 2005). Zudem wurde festgestellt, dass sich die Intensität und Qualität des Selbsterklärens von Lernenden mit hohem Vorwissen (Experten) und niedrigem Vorwissen (Novizen) unterscheiden (u.a. Kroß & Lind, 2001; Lind, Friege & Sandmann, 2005).  
Ziel des Projektes ist die Untersuchung des Einflusses von Beispielaufgaben mit vorwissensangepassten bzw. nicht vorwissensangepassten Lernhilfen auf den Lernerfolg beim individuellen Lernen und beim Lernen in Dyaden. Außerdem wird die sach- und fachbezogene Kommunikation in Dyaden untersucht, um mögliche Zusammenhänge zur Lernleistung aufklären zu können.  
Für die Intervention werden Schülerinnen und Schüler auf Grundlage eines Prä-Tests in Experten und Novizen aufgeteilt. Nachdem sie mit einer biologischen Beispielaufgabensequenz gelernt haben wird der Lernerfolg mithilfe eines Post-Tests erhoben. Zur Analyse der Kommunikation werden die Lernsitzungen audio- und videographiert.  
Als Projektertrag werden Erkenntnisse über den Einfluss vorwissensangepasster bzw. nicht vorwissensangepasster Lernhilfen in biologischen Beispielaufgaben in Abhängigkeit von Vorwissen und Sozialform auf den Lernerfolg und auf die sach– und fachbezogene Kommunikation erwartet. Auch sollen am Ende des Projekts Erkenntnisse zur Qualität der sach- und fachbezogenen Kommunikation und ihres Einflusses auf den Lernerfolg vorliegen. Die in der Intervention erprobten Beispielaufgaben können außerdem als Lernaufgaben für die Unterrichtspraxis eingesetzt werden.  

Ausführliche Projektbeschreibung
Projekt Testaufgaben Biologie
TP 12: Konkrete biologische Beispiele und ihr Einfluss auf die Schwierigkeit von Testaufgaben

 
Ergebnisse zu schwierigkeitsinduzierenden Merkmalen von biologischen Testaufgaben deuten darauf hin, dass die Auswahl des konkreten Beispiels, durch das ein Konzept präsentiert wird, einen Einfluss auf die Lösungswahrscheinlichkeit der Testaufgabe hat (Schmiemann, 2010). Ziel des Projektes ist es, den Einfluss biologischer Beispiele auf die Schwierigkeit von Testaufgaben näher zu untersuchen. Dazu wird ein bestehender Itempool dahingehend erweitert, dass tierische und pflanzliche Organismen sowie der Mensch systematisch als Beispiele in die Testitems integriert werden. Darüber hinaus werden zum Vergleich Testitems ohne konkretes Beispiel herangezogen, die lediglich das zu Grunde liegende Konzept testen. Die Items werden jeweils für die biologischen Konzepte Vererbung und Entwicklung zusammengestellt und in einer Stichprobe von Schülerinnern und Schülern der Sekundarstufe I getestet. Als Kontrollvariablen werden das Vorwissen und das Interesse in den Bereichen Zoologie, Botanik, Humanbiologie und allgemeine Biologie erhoben. Im Ergebnis des Projektes werden empirisch gesicherte Erkenntnisse zum Einfluss von Beispielen auf die Schwierigkeit von Testaufgaben in der Biologie sowie zu Zusammenhängen in Bezug auf mögliche erklärende Personenmerkmale erwartet.  

Ausführliche Projektbeschreibung
Projekt Regulationsprozesse
TP 13: Anregung metakognitiver und motivationaler Regulationsprozesse beim selbstregulierten Lernen durch Experimentieren

 
Die Selbstregulation des Lernens erfolgt sowohl auf metakognitiver als auch auf motivationaler Ebene (vgl. Boekaerts, 1997; Zimmerman, 2000). Während die Rolle der Metakognition und der Motivation im Lernprozess bereits umfassend untersucht worden ist (u.a. auch Thillmann, 2008), beschränkt sich die Forschung zur Regulation der Motivation bislang auf ihre Erfassung, wohingegen ihre Förderung vernachlässigt wurde (vgl. Wolters, 1998, 2003). In diesem Projekt soll die Wirkung motivationaler im Vergleich zu metakognitiven Regulationsprompts experimentell untersucht werden, von denen erwartet wird, dass sie die Selbstregulation des Lernens in einer computerbasierten Experimentierumgebung fördern: Metakognitive Regulationsprompts sollen dabei den Einsatz geeigneter Experimentierstrategien (Thillmann, 2008), und motivationale Regulationsprompts sollen den Einsatz geeigneter motivationaler Strategien anregen. Abhängige Variablen sind das Wissen und die Nutzung kognitiver Experimentierstrategien und motivationaler Strategien sowie das resultierende Wissen über den Lerninhalt der Experimentierumgebung. Aus theoretischer Sicht werden neue Erkenntnisse über die Rolle der Motivationsregulation im Lernprozess erwartet, aus praktischer Sicht ein Beitrag zur Evaluation alternativer Ansatzpunkte zur Förderung des selbstregulierten Lernens bei Schülerexperimenten.

 
Ausführliche Projektbeschreibung
Projekt PLUS-C
TP 14: Lehrerprofessionswissen,Lehrerhandeln und Schülerleistung  
- eine Vergleichsstudie zwischen Physik- und Chemieunterricht im Themenbereich Wasser und Aggregatzustände

 
Im Rahmen des DFG-Projektes wird – in Anlehnung an die Forschergruppenstudie „PLUS“ (Professionswissen von Lehrkräften, naturwissenschaftlicher Unterricht und Zielerreichung im Übergang von der Primar- zur Sekundarstufe) – das Professionswissen von Chemielehrerinnen und -lehrern und dessen Auswirkungen auf das Unterrichtshandeln und die Schülerleistung erforscht. Im Mittelpunkt steht dabei der Vergleich zwischen der Situation im Fach Physik (6. Klasse) mit der im Fach Chemie (7. Klasse). Im Längsschnitt werden dieselben Schülerinnen und Schüler, die im Schuljahr 2008/2009 die Physikstichprobe im PLUS-Projekt bildeten, im folgenden Jahr im Chemieunterricht zur gleichen Thematik (Wasser und Aggregatzustände) untersucht. Die Leistung der betreffenden Gymnasialklassen wird mit dem fachdidaktischen und fachlichen Wissen ihrer Chemielehrerinnen und -lehrer in Beziehung gesetzt. Mit der Verwendung der aus der Physikstudie adaptierten Testinstrumente wird die seltene Chance wahrgenommen, mit relativ geringem Aufwand vergleichbare Daten für beide Fächer zu erhalten.

Seite zuletzt bearbeitet am: 05.05.2011 Alle Inhalte © NWU Essen, soweit nicht anderweitig bezeichnet