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Heuristische Analogien und Post-festum-Analogien. Analogiebasierte Lernprozesse im Bereich des deterministischen Chaos
No full textAnalogien werden gemeinhin als wirksames Mittel zur Unterstützung von Lernprozessen gesehen (Vosniadou & Ortony, 1989). Dennoch zeigen verschiedene Studien, dass Analogien immer wieder auch zu Problemen im Lernprozess führen (Glynn, Duit, & Thiele, 1996). Die Studie, von der hier berichtet wird, ist Teil eines Rahmenprojektes zur didaktischen Rekonstruktion der Chaostheorie (Duit, Komorek, & Wilbers, 1997). Eine Abfolge von Lernprozessstudien mit Gymnasialschülern der Jahrgangsstufe 10 zeigen deutlich die Möglichkeiten, die durch die Nutzung von Analogien bei der Vermittlung der eingeschränkten Vorhersagbarkeit chaotischer Systeme eröffnet werden. Sie legen allerdings auch eine Reihe von Schwierigkeiten bei der Nutzung von Analogien offen. Der vorliegende Artikel nimmt Bezug auf Ergebnisse dieser Studie, die auf der Mikroanalyse analogiebasierter Lernprozesse basiert. (DIPF/Orig.)Analogies are commonly considered a powerful means of enhancing conceptual change, i.e. to guide Students from their pre-instructional conceptions to Science concepts (Vosniadou & Ortony, 1989). However, many studies have shown that analogies may also deeply mislead Students’ learning processes (Glynn, Duit, & Thiele, 1996). The study presented here is part of a larger project on investigating Students’ learning processes in the domain of limited predictability of chaotic Systems (Duit, Komorek, & Wilbers, 1997b). Preceding studies on teaching this issue to grade 10 students clearly exhibited the potential power of the analogies used in the instructional module underlying our studies. They fostered construction of understanding during instruction and reconstruction of understanding in Interviews carried out some 10 months after instruction (Duit & Komorek, 1997). A closer examination however revealed some pitfalls of analogy use. In a micro-analysis it became apparent that students had severe difficulties in making use of presented analogies in order to understand the chaotic behaviour of a magnetic pendulum. The study presented here draws on these findings. The focus is on investigating the microstructure of analogical reasoning in open inquiry settings. (DIPF/Orig.
Konstruktivistische Lehr-Lern-Sequenzen und die Praxis des Physikunterrichts
No full textIn diesem Beitrag ist eine Studie publiziert, in der auf Video aufgezeichnete Physikunterrichtsstunden mit einem Kodiersystem KONU (Konstruktivistisch Orientierter Naturwissenschaftlicher Unterricht) analysiert wurden (Widodo & Duit, 2004). Dabei ging es u.a. darum, ob und wie an vorunterrichtliche Schülervorstellungen angeknüpft wird, ob affektive Aspekte beim Lernen berücksichtigt werden, kurz ob und wie lernförderliche Kontexte bereitgestellt werden, um die eigenständige Konstruktion des Wissens durch die Schülerinnen und Schüler nachhaltig zu unterstützen. Ergänzend wird mit einem zusätzlichen Kodiersystem die Entwicklung des naturwissenschaftlichen Wissens ausgehend von den vorunterrichtlichen Vorstellungen unter die Lupe genommen. Dabei wird die Sequenzierung des Unterrichts aus der Perspektive von konstruktivistischen Lehr-Lern-Sequenzen, die in der Literatur zum Konzeptwechsel (conceptual change) eine wichtige Rolle spielen, untersucht. Es wird damit möglich, im Detail zu verfolgen, welche Lehr-Lern-Sequenzen im Unterricht zur Erarbeitung der physikalischen Sicht ablaufen. Die Untersuchungen führen zum Ergebnis, dass sich die in der Literatur zu konstruktivistischen Konzeptwechselansätzen vorgeschlagenen Lehr-Lern-Sequenzen in der Praxis der von uns aufgezeichneten Unterrichtsstunden nur in eingeschränktem Maße beobachten lassen. (DIPF/Orig.)In the present journal we published an analysis of physics lessons documented on video by using a coding system COSC (Constructivist Oriented Science Classrooms). This instrument investigates constructivist characteristics in actual practice. Major characteristics are the way teachers address students’ conceptions when developing physics concepts, whether students’ interests, attitudes and needs are explicitly taken into account, in short whether a learning environment is provided that persistently supports students’ construction processes. In order to allow a more fine-graded investigation of teachers’ attempts to guide students from their pre-instructional conceptions to the physics concepts we have developed an additional coding system. The sequencing of instruction observed is analysed from the perspective of constructivist teaching and learning sequences which have played a significant role in conceptual change approaches. Employing this system reveals that actual practice of the video documented lessons meets the steps as proposed by the constructivist sequences in the literature only to a certain extent. (DIPF/Orig.
Improving the Quality of Instruction for Egyptian Science Classes: Developing and Evaluating a Teaching Program for Middle School Students
No full textPädagogen und Bildungspolitiker des ägyptischen Bildungssystems wünschen sich eine zukünftige Ausrichtung des schulischen Lernens auf das Konzept der Scientific Inquiry und die Vermittlung von Fähigkeiten zur Problemlösung. Das Hauptziel der vorliegenden Studie ist die Entwicklung und Evaluation eines naturwissenschaftlichen Lehrkonzepts für die siebte Klasse der ägyptischen Mittelschule. Es zielt auf die Förderung problemlösender Fähigkeiten, experimentellen Strategiewissens und die Steigerung des Lernzuwachses. Zusätzlich soll es bei Schülerinnen und Schülern zu einer Sensibilisierung für die Wahrnehmung der Qualität naturwissenschaftlicher Unterrichtsstunden beitragen und ihre Motivation in den naturwissenschaftlichen Fächern steigern.
Ausgehend von zwei bewährten Modellen der Problemlösung (Klahr & Dunbar, 1988; Oser & Baeriswyl, 2001) wurde als Grundlage für ein Lehrkonzept ein Modell für Problemlöseprozesse im Physikunterricht entwickelt. Das Lehrkonzept besteht aus fünf Doppelstunden zum Thema „Dichte und Auftrieb“. Es wurden sechs Testinstrumente eingesetzt, um problemlösende Fähigkeiten, das experimentelle Strategiewissen, die Steigerung des Lernzuwachses, die Wahrnehmung der Qualität naturwissenschaftlicher Unterrichtsstunden, die Motivation der Schülerinnen und Schüler im Physikunterricht und die Qualität des Unterrichts zu erfassen. Die Instrumente wurden teilweise selbst entwickelt und teilweise adaptiert (zum Teil deutsche Versionen von PISA & TIMSS). Dabei wurde eine Anpassung einzelner Testinstrumente an die Rahmenbedingungen im ägyptischen Schulsystem vorgenommen.
Alle Testinstrumente wurden vom Englischen bzw. Deutschen ins Arabische übersetzt; dabei wurde die Qualität der Übersetzungsprozesse kontrolliert. Im Zeitraum von September bis Oktober 2011 wurde eine Interventionsstudie unter Nutzung eines quasi-experimentellen Designs mit einer Pre-Post Testung durchgeführt (e.g. Shadish, Memphis, Dood & Evanston, 2002). Die Stichprobe umfasst N=147 SchülerInnen der Klasse 7 des Schuljahres 2011-2012 einer allgemeinen Mittelschule in Assuan. Die Interventionsgruppe besteht aus N=74 SchülerInnen (50% männlich), die Kontrollgruppe aus N=73 SchülerInnen (49,5% männlich). Beide Gruppen zeigen keinen signifikanten Unterschied bzgl. des Alters, der kognitiven Fähigkeiten, dem Hintergrund, dem Vorwissen und der Lehrqualität des Lehrers.
Bei der Kontroll- und Interventionsgruppe wurden zwei Verfahren angewandt: Die Interventionsgruppe wurde mit dem neu entwickelten Lehrkonzepts unterrichtet, während die Kontrollgruppe mit konventionellen Lehrmethoden unterrichtet wurde. Beide Gruppen wurden durch den Autor dieser Arbeit unterrichtet, der ausgebildeter Naturwissenschaftslehrer ist. Zur Sicherstellung der Vergleichbarkeit und der Qualität des Unterrichts in beiden Gruppen, wurde zusätzlich ein Beobachtungsbogen durch einen zweiten Naturwissenschaftslehrer ausgefüllt (Clausen, 2002).
Die Studie wurde während einer sechswöchigen Einheit durchgeführt. Interventions- und Kontrollgruppe wurden im Hinblick auf den Lernzuwachs und die Motivation verglichen. Zur Datenanalyse wurde das Rasch-Modell und die klassische Testtheorie angewandt.
Bezüglich der genutzten abhängigen Variablen schneiden die SchülerInnen der Interventionsgruppe signifikant besser ab. Dabei zeigen sich kleine bis mittlere Effektstärken
(.1<r<.5 & .1<d<.8). Vor dem Hintergrund der kleinen Stichprobe ist die Generalisierbarkeit der Ergebnisse eingeschränkt. Trotzdem liefert diese Studie Hinweise auf ein effektives Lehrkonzept, dem in weiteren Forschungsarbeiten weiter nachgegangen werden sollte.Educators and policymakers envision the future of education in Egypt as enabling learners to acquire scientific inquiry and problem solving abilities. The main aim of this study is to develop and evaluate a science teaching program for Egyptian lower secondary school students to foster students’ problem solving abilities, experimental strategy knowledge, achievement, perceptions on the quality of science lessons, and motivation towards science.
The lesson plans of the teaching program were constructed based on an established model for problem solving, combining two models of problem solving (Klahr & Dunbar, 1988; Oser & Baeriswyl, 2001). The program itself consisted of five double lessons on the topic, “density and buoyancy”. Six instruments were applied to assess students’ problem solving abilities, experimental strategy knowledge, science achievement, perceptions on the quality of science lessons, motivation towards science and, finally, teachers’ quality of instruction. The instruments were partly self-developed and partly adapted to the school conditions in Egypt from newly performed studies on strategy knowledge and problem solving in Germany, and PISA and TIMSS tests.
All instruments had to be translated into Arabic from German or English; the translation process and the quality control were closely screened. From September to October 2011, an intervention study was conducted in a quasi-experimental design with pre- and post-testing (e.g. Shadish, Memphis, Dood & Evanston, 2002). The sample included n=147 seventh grade students in a general middle school in the city of Aswan, Egypt during the 2011-2012 school year. The intervention group consisted of 74 students (50% males), while the control group contained 73 students (49.5% males). Both groups showed no significant differences in age, cognitive abilities, social background, academic pre-knowledge and teachers’ quality of instruction.
Two treatments were used with the control and intervention group: the newly developed teaching program was used to teach the intervention group while the control group was taught according to regular teaching methods. Both groups were taught by the same teacher (the author, who is a qualified science teacher). To ensure the comparability and quality of teaching in both groups, a second science teacher filled in observer sheets (Clausen, 2002).
The study was conducted during a six week-long unit at a middle school in Egypt. Intervention and control group students were compared to determine differences in learning outcomes and motivation. The data were appropriately analyzed according to the Rasch model and classical test theory.
The results revealed that students in the intervention group performed significantly better with a small and medium effect size (.1<r<.5 & .1<d<.8) in the aforementioned dependent variables. Regarding the small sample size, the generalizability of results is limited. Nevertheless, the presented study provides evidence that this teaching program can be effective and encourages further research to confirm the presented results on a larger sample
Handlungsmotivation und Unterrichtsqualität: Erfassung affektiv-motivationaler Prädiktoren desUnterrichtshandelns von Lehrkräften
No full textAusgehend von Befunden und Ansätzen der Lehrer- und der Unterrichtsforschung wird untersucht, inwiefern sich handlungsbezogene motivational-affektive Variablen zur Erklärung des Unterrichtshandelns von Lehrkräften erfassen lassen.
Viele Studien beschäftigen sich mit der Frage über welche Kompetenzen Lehrkräfte verfügen müssen, um einen Unterricht gestalten zu können, der den Schülerinnen und Schülern optimale Lerngelegenheiten bietet. Im Zentrum dieser Forschung stehen Arbeiten zur Qualität des Professionswissens (Fachwissen und fachspezifisches pädagogisches Wissen) von Lehrkräften und deren Überzeugungen vom Lehren und Lernen. Seltener werden motivationale Orientierungen von Lehrkräften zur Erklärung der Unterrichtsqualität herangezogen. Allen bisher in der Lehrerforschung berücksichtigen Prädiktoren des Unterrichtshandelns von Lehrkräften ist gemein, dass sie sich in der Regel auf allgemeine Aspekte der Professionsausübung beziehen. Die unterrichtsbezogene Handlungsmotivation findet jedoch keine Berücksichtigung. Dabei gilt es genau diese zu erklären, wenn Möglichkeiten zur Verbesserung der Unterrichtsqualität aufgezeigt werden sollen.
In der vorliegenden Arbeit wurde ein Instrument entwickelt, um die Handlungsmotivation von Lehrkräften im Rahmen eines Erwartung-Wert-Modells der Motivation zu erfassen. Dabei wurden die Selbstwirksamkeitserwartung und der Wert, den Lehrkräften der Umsetzung bestimmter, aus der Unterrichtsforschung bekannter Merkmale der Un¬terrichtsqualität beimessen, erhoben. Erste Ansätze einer Validierung dieses Instruments zeigen, dass Lehrkräfte durchaus zwischen der subjektiven Bedeutsamkeit bestimmter Unterrichtsmerkmale und der Einschätzung ihrer eigenen Fähigkeit zur Umsetzung dieser Merkmale differenzieren (Studie 1). Anhand weiterführender inhaltlicher Analysen (Studie 2) konnten Hinweise dafür gewonnen werden, dass sich die Ausprägung dieser beiden Indikatoren der Handlungsmotivation zwischen den untersuchten Unterrichtsmerkmalen unterscheidet und diese sich teilweise über das Geschlecht der Lehrkräfte, ihre Berufserfahrung und ihr Belastungserleben erklären lassen. Keine signifikanten Unterschiede in der Ausprägung der Handlungsmotivation zeigen sich in der untersuchten Stichprobe für Lehrkräfte verschiedener Schulformen. Auf Grund einer geringen Stichprobengröße in der letzen Studie 3, lassen sich keine gesicherten Aussagen darüber machen, inwiefern die beiden Indikatoren der Handlungsmotivation das aus Schülersicht erfasste Unterrichtshandeln der Lehrkräfte erklären können. Die Arbeit schließt mit der inhaltlichen und methodischen Diskussion der Befunde und Überlegungen zu weiterführenden Forschungsfragen
Towards Modular Compilation Using Higher-Order Effects
No full textCompilers transform a human readable source language into machine readable target language. Nanopass compilers simplify this approach by breaking up this transformation into small steps that are more understandable, maintainable, and extensible. We propose a semantics-driven variant of the nanopass compiler architecture exploring the use a effects and handlers to model the intermediate languages and the transformation passes, respectively. Our approach is fully typed and ensures that all cases in the compiler are covered. Additionally, by using an effect system we abstract over the control flow of the intermediate language making the compiler even more flexible. We apply this approach to a minimal compiler from a language with arithmetic and let-bound variables to a string of pretty printed X86 instructions. In the future, we hope to extend this work to compile a larger and more complicated language and we envision a formal verification framework from compilers written in this style
Book Reviews: Defining an Identity - The Evolutionof Science Education as a Field of Research
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