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Welche Rolle spielt die Repräsentationsform von Messdaten für die Qualität der Lernergebnisse von Schüler:innen?
No full textRepräsentationen sind ein essenzieller Bestandteil des Physikunterrichts. Allgemein können sie, bei geeigneter Gestaltung, Schüler:innen in Lernprozessen unterstützen und ihre Ergebnisse beim Lösen von Aufgaben verbessern. Studien der Physikdidaktik zu Repräsentationen beschäftigen sich hauptsächlich mit dem Wissenserwerb oder der Wissensabfrage. Sie lassen keinen klaren Schluss zu, zeigen aber Unterschiede zwischen Lernenden auf, die mit jeweils verschiedenen Repräsentationen gearbeitet haben. Daher untersucht diese Arbeit, ob solche Unterschiede und speziell positive Effekte von Repräsentationen auch beim Auswerten von Messdaten auftreten. Darüber hinaus stellt sich die Frage, ob geeignete Repräsentationen zur Unterstützung der Auswertung existieren, da es hier vielfältige Schwierigkeiten gibt. Um dies zu überprüfen, wurde eine Studie mit 571 Schüler:innen durchgeführt. Dabei wurden Daten mit unterschiedlichen Repräsentationen ausgewertet. Die Ergebnisse wurden qualitativ mittels Kategoriensystemen bewertet und dann quantitativ mit ordinalen logistischen Regressionen untersucht. Die Resultate zeigen keinen Effekt der Repräsentationsform auf die Ergebnisse der Schüler:innen im Auswerten von Messdaten. Zudem moderiert der Cognitive Load den Effekt der Repräsentationsform nicht. Der Load beeinflusst die Auswertung aber direkt mit kleinen und mittleren Effektstärken. Den größten Einfluss haben die Kompetenzen der Schüler:innen im Auswerten von Messdaten. Denn die Ergebnisse für die Konstrukte Datenaufbereitung und Schlüsse ziehen deuten mittlere bis starke Effekte an. Da die Studie keine Effekte von Repräsentationen zeigen konnte, sollten die Gründe für das Eintreten und Ausbleiben positiver Einflüsse von Repräsentationen näher untersucht werden. Dennoch impliziert die Studie, dass Repräsentationen beim Auswerten von Messdaten genutzt werden können, um Barrieren zu reduzieren und so die Teilhabe aller Schüler:innen an Erkenntnisgewinnungsprozessen zu erleichtern.This research aims to explore whether the positive effects of representations also manifest when students are evaluated on their ability to analyse measurement data. Additionally, the study seeks to identify the most suitable representations for supporting this type of evaluation, as students often struggle in this area. To investigate this, a study was conducted with 571 students, in which they evaluated measurement data using different representations. The results were qualitatively assessed using category systems and then quantitatively analysed using ordinal logistic regression models. The results revealed that the form of representation did not significantly influence students' success in evaluating measurement data. Furthermore, there was no evidence that cognitive load moderated the effect of representation form on data evaluation. However, cognitive load does directly impact students' results, with small to medium effect sizes. The most significant factor affecting data evaluation is students' competency in this area. The results for competencies in data organisation and drawing conclusions indicate moderate to strong effects. As the study could not demonstrate positive or negative effects of representations on data evaluation, further research is required to understand why these influences are present or absent in physics education. Nevertheless, the study suggests that representations can reduce barriers and facilitate participation in knowledge acquisition processes by all students
Digitale Medien in der naturwissenschaftlichen Lehrkräftebildung: Integriert statt zusätzlich
Full text linkEine erfolgreiche Implementation digitaler Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht kann nur gelingen, wenn geeignete universitäre und berufsbegleitende Qualifizierungsangebote entwickelt werden, in denen (zukünftigen) Lehrkräften der sinnvolle Einsatz digitaler Medien im Fachunterricht vermittelt wird. Eine besondere Rolle fällt dabei den Fachdidaktiken zu, da sowohl das Angebot an als auch die Einsatzmöglichkeiten von digitalen Medien je nach Unterrichtsfach stark variieren. Im Rahmen des Projektes ‚FoLe – Digital‘ wird eine systematische Verankerung digitaler Medien in die naturwissenschaftliche Lehrkräftebildung an der Leuphana Universität Lüneburg angestrebt. Hierzu werden digitale Medien nicht als zusätzliches Themenfeld ergänzt, sondern entlang naturwissenschaftsdidaktischer Schwerpunkte in die existierenden Module des 4. und 5. Semesters integriert. Begleitend werden die TPACK-Wissensdomänen sowie Verhaltensabsichten bzgl. des Einsatzes digitaler Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht erhoben. Die erste Kohorte besteht aus 58 Studierenden, 21 davon nahmen an der freiwilligen Begleitstudie teil. Die Erhebung ergab, dass im Laufe des Projektes eine positive Entwicklung der Verhaltensabsichten sowie eine (hoch) signifikante Zunahme der TPACK-Wissensdomänen stattfand. Zudem unterstützen die bisherigen Daten ein transformatives Verständnis des TPACK-Modells
Simulations in Science Education – Status Quo
Full text linkStinken-Rösner L. Simulations in Science Education – Status Quo. Progress in Science Education (PriSE). 2020;3(1):26-34.During the last decades digitalization has proceeded rapidly and various digital teaching and learning tools are available nowadays. One for science education typical and theoretically well described application are simulations. While previous research focused on design features and/or learning effects of the use of simulations, up to now little is known about the extent to which simulations are actually used in science classes. In this study the use of simulations in science education is analyzed as well as (design) features which are important for teachers when choosing a simulation. 76 teachers were surveyed through a (online) questionnaire. 61% of the asked teachers use simulations in their lessons, independent of their age, teaching experience and number of science lessons per week. Significant differences occurred depending on the sex of the teachers, school type and subject. When choosing simulations, teachers use a limited number of known online providers. The most important (design) features are scientific correctness, use of scientific language, free availability, clear visual design which is similar to everyday-life, and matching technical resources. Of minor importance are features which consider the diversity of the learning group
Vom Luftballon zum Van-de-Graaff-Generator - Experimente zur Elektrostatik mit Augmented-Reality-Erweiterung
No full textStinken-Rösner L. Vom Luftballon zum Van-de-Graaff-Generator - Experimente zur Elektrostatik mit Augmented-Reality-Erweiterung. Naturwissenschaften im Unterricht Physik. 2019;(171/172):25-29
Re-Thinking Tasks in Inclusive Science Education : New Approaches to Enable Participation
Full text linkBackground: Tasks constitute a crucial element of learning environments as they prompt students to engage with the learning content. Among others, doing science, particularly conducting experiments, includes very specific task formats and activities which focus strongly on writing, reading, mathematical, and fine-motoric skills. In order to enable all students to participate in science education, these task formats need to be re-designed, since they present barriers for many learners or even exclude some completely (Stinken-Rösner & Abels, 2021).
Purpose: The purpose of this paper is to demonstrate different approaches to design ‘inclusive’ tasks that allow all students to participate in investigating the ‘Flaschentuten’ phenomenon. Acoustics is an essential part of physics education, which is not only challenging for hearing-impaired students. Due to its complexity and high level of abstraction, acoustics is a barrier-loaden topic for many learners. We show how students can engage with the same context on different levels of abstraction, depending on their individual previous experiences and needs and how various scaffolding offers can support individual and mutual learning.
Sample/Setting: The ‘Flaschentuten’ context is used in the course of an introductory seminar on inquiry-based learning. Over the last three years, more than 100 pre-service teachers investigated the ‘Flaschentuten’ phenomenon. None of the participants were enrolled in physics study programs at university level. Some already had experience with the context, but none was able to explain the phenomenon scientifically.
Design and Methods: In order to enable participation for all learners, typical tasks connected to doing science were re-designed following the Framework for Inclusive Science Education (Brauns & Abels, 2021). We chose the context “Flaschentuten”, since learners can engage practically with this phenomenon even with no to little knowledge about the underlying scientific content. Additionally, various scaffolding offers (e.g., material, linguistic, cognitive, and communicational) as well as different types of digital media were implemented. Following the design-based research approach, the learning environment was continuously further developed and tasks re-designed in accordance to our observations (and to allow distance learning during COVID-19).
Results: The observations on how learners engage with the context ‘Flaschentuten’ and the inclusively designed tasks are based on three years of experiences. The context ‘Flaschentuten’ proved to foster students’ situational interest. Typically occurring research questions relate to the characteristics of the bottle, the filling level, the filling material and to the way the bottle is 'played'. The complexity of the corresponding experimental setup and the acquisition of measurements varied depending on students’ previous experiences, knowledge and skills. Also, students made use of the re-designed tasks which allowed for new approaches. In particular, the digital media offers (measurement app and digital documentation in form of audios/pictures/videos) were very popular among learners.
Conclusions: In conclusion, the experiences made with the context ‘Flaschentuten’ show that re-thinking tasks from the perspective of inclusive science education can result in learning environments that enable participation for all learners. Applying frameworks, such as the Framework for Inclusive Science Education (Brauns & Abels, 2021), can help teachers to identify potential barriers of contexts, tasks and materials as well as to provide alternative approaches that are compatible with the requirements of inclusive science education.
Keywords: Inclusion, Inclusive Science Education, Participation, Task Design, Digital Medi
Von der Industrie in die Schule – Virtual Reality im Physikunterricht: Anregungen zum Einsatz virtueller Videoexperimente und Exkursionen
No full textStinken-Rösner L. Von der Industrie in die Schule – Virtual Reality im Physikunterricht: Anregungen zum Einsatz virtueller Videoexperimente und Exkursionen. Naturwissenschaften im Unterricht Physik . 2022;(189/190):44-48
Fehler beim Schätzen. (Un)Realistische Ergebnisse anhand von Größenvorstellungen erkennen
No full textStinken-Rösner L. Fehler beim Schätzen. (Un)Realistische Ergebnisse anhand von Größenvorstellungen erkennen. Naturwissenschaften im Unterricht Physik . 2020;(177/178):64-67
Pairs Well with Curiosity — A Review of Uncorking the Physics of Wine
No full textStinken-Rösner L. Pairs Well with Curiosity — A Review of Uncorking the Physics of Wine . The Physics Educator. 2025;07: 2580001
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