Physikdidaktik
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Projekte des IDN - Abt. Physikdidaktik

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Lehren und Lernen über NoS und NoSI

Lehren und Lernen über Nature of Science (NOS) und Nature of Scientific Inquiry (NOSI). Eine vergleichende Untersuchung über die Wirkungen Historischer Fallstudien und Forschenden Lernens

Zeitraum: 01.08.2008 - 01.04.2017
Leitung: Dr. Andreas Henke
Finanzierung:
Kooperationspartner:
Mitarbeiter: Dr. Andreas Henke

Hintergrund
Physikunterricht sollte im Sinne naturwissenschaftlicher Grundbildung mit dem Ziel einer "scientific literacy" der Schülerinnen und Schüler neben der Vermittlung von Fachwissen mindestens ebenso starken Wert legen auf das Erzeugen eines realistischen und belastbaren Verständnisses der Methoden, Arbeitsweisen und Rahmenbedingungen professioneller Naturwissenschaft und ihrer Prozesse der Wissenskonstruktion. Es hat sich herausgestellt, dass dieses Lernen ÜBER Naturwissenschaften auch in forschungsähnlichen Unterrichtskonzeptionen (Forschendes Lernen / Inquiry Based Learning (IBL)) oder in Konzeptionen die reale Forschung als bedeutsamen Kontext einsetzen (historisch-wissenschaftstheoretisch orientierter Physikunterricht / History and Philosophy of Science in Science Teaching (HPSST)) nur in unbedeutendem Maße stattfindet. Erfahrungsgemäß sehen Schülerinnen und Schüler ihre Aktivitäten im Physikunterricht nicht im Bezug zu Aktivitäten professioneller Wissenschaft. Auch der Großteil der Physiklehrer stellt solche Bezüge nicht her. Stattdessen vermittelt der aktuelle Physikunterricht durch fehlende Kontexte, verifikationistisches Vorgehen beim Experimentieren und starke Lehrerzentrierung auf implizitem Weg ein Zerrbild von Naturwissenschaften als statisch, autoritär und hyperrational. Eine stärkere Lernerorientierung, diskursiv-unterstützender Unterrichtsstil und eine Öffnung des Unterrichts auch in Bezug auf Experimentalphasen sind ein Pfeiler für die Vermittlung eines angemessenen Verständnisses der Natur der Naturwissenschaften (NdN / Nature of Science (NoS)). Zudem sollte der Unterricht durch geschickte Wahl von Inhalt, Methode und Sozialform Ressourcen bereitstellen, anhand derer Methoden, Arbeitsweisen und Rahmenbedingungen professioneller Naturwissenschaft und Prozesse ihrer Wissenskonstruktion in den Blick genommen werden können. Hier bieten sich die o.g. forschungsähnlichen Unterrichtskonzeptionen IBL und HPSST an. Die Bezugnahme zwischen Schülerhandlungen/Unterrichtsinhalten und dem Lernbereich "Natur der Naturwissenschaften" sollte durch Phasen angeleiteter expliziter Reflexion erfolgen. Hier werden die Schülerinnen und Schüler durch Fragen oder Arbeitsaufträge dazu angeregt, exemplarische Elemente ihres erlebten Physikunterrichts mit "realen" Naturwissenschaften in Bezug zu setzen und kritisch zu reflektieren. Es sollte also ein Bezug hergestellt werden zwischen dem implizitem NdN-Gehalt des Physikunterrichts und expliziten Lernbereichen der NdN, sowie zwischen den proximalen Erfahrungen der Schüler über wissenschaftliches Arbeiten im Physikunterricht und den zugehörigen distalen Aspekten professioneller Wissenschaft. In diesem Zusammenhang eröffnen sich mehrere Fragekomplexe:
  • Welche Ressourcen bieten die einzelnen Konzeptionen (IBL/HPSST) zum Lernen über die Natur der Naturwissenschaften?
  • Welches Wissen über die Natur der Naturwissenschaften - vergleichbare Realisierungen vorausgesetzt - kann in den beiden Konzeptionen erworben werden?
  • Wie hängt der NdN-Wissenserwerb mit den Eigenarten der zu Grunde liegenden Lerngelegenheiten zusammen (implizit/explizit; proximal/distal)?
  • Wie hängt der NdN-Wissenserwerb von den Eigenschaften der Schülerinnen und Schüler ab - im speziellen von ihrem Fachbezogenen Selbstkonzept und ihrem Interesse?
Diesen Fragen soll in einem Forschungsprojekt nachgegangen werden. 
Diese Studie
Dazu werden zwei (1xIBL; 1xHPSST) in ihren fachlichen und NdN-Lernzielen und Lerngelegenheiten möglichst vergleichbare Lerneinheiten konzipiert. Die historisch-orientierte Lerneinheit zeichnet sich durch Phasen historischer Kontexualisierung und Information, sowie den Einsatz von originalgetreuen Replikaten historischer Instrumente aus. Die inquiry-orientierte Lerneinheit zeichnet sich durch strukturierte, moderat unterstütze, selbstverantwortliche Forschungsaktivitäten der Schülerinenn und Schüler aus. Beide Lerneinheiten enthalten offene und gelenkte Phasen der expliziten Reflektion auf die Natur der Naturwissenschaften. Beide Lerneinheiten bewegen sich im Inhaltsbereich "Qualitative Elektrostatik" Methodik: Das Forschungsdesign ist angelegt als vergleichende Prä-Post-Interventionsstudie ohne Kontrollgruppe. Die Interventionen werden jeweils einmal von ein- und demselben Lehrer durchgeführt. Vor und nach der jeder Intervention wird mit geschlossenen Instrumenten das Fachbezogene Selbstkonzept Physik und das Interesse an Physik als Schulfach erhoben. In offenem Format äußern sich die Schülerinnen und Schüler zu Fragen zu bestimmten Aspekten der Natur der Naturwissenschaften. Zusätzlich enthält der Fragebogen eine Zeichenaufgabe, in der die Schülerinnen und Schüler den "Weg der Naturwissenschaften" zeichnen und erläutern sollen, sowie eine Frage zum Verhältnis von Schulphysik zu Physik als Wissenschaft. Der offene Teil des Fragebogens wird durch ein Nachinterview mit explizierenden und fokussierenden Fragen ergänzt. Um Aussagen zu den Lerngelegenheiten treffen zu können und die Qualität der Umsetzung der Intervention zu überprüfen, werden die einzelnen Unterrichtsstunden begleitend beobachtet und videografiert. Zudem füllen die Schülerinnen und Schüler für jede Unterrichtsstunde einen Kurzfragebogen zu verschiedenen Facetten der Unterrichtsbezogenen Motivation aus.


Publikationen:


Buchartikel
Henke, Andreas; Höttecke, Dietmar: Students' beliefs about the diachronic nature of science: a metaphor-based analysis of 8th-graders' drawings of "The Way of Science". In: Aprendendo ciência e sobre sua natureza: abordagens históricas e filosóficas [Learning about science and nature: historical and philosophical approaches], São Carlos (2013), 327-356
Zeitschriftenartikel
Henke, Andreas: Lernen über die Natur der Naturwissenschaften - Forschender und historisch orientierter Physikunterricht im Vergleich. In: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 22 (2016), 123-145 Link
Henke, Andreas; Höttecke, Dietmar: Physics Teachers' Challenges in Using History and Philosophy of Science in Teaching.. In: Science & Education (2014), 1-37 Link
Höttecke, Dietmar; Henke, Andreas; Rieß, Falk: Implementing History and Philosophy in Science Teaching - Strategies, Methods, Results and Experiences from the European HIPST Project. In: Science & Education, 21(9), Springer (2012), 1233-1261
Höttecke, Dietmar; Henke, Andreas: Magnetische und elektrische Anziehungskräfte auf dem Prüfstand - die Fallstudie "William Gilbert". In: Naturwissenschaften im Unterricht - Physik, 22 (Heft 127), Münster / Lit-Verlag (2012), 18-23
Henke, Andreas; Höttecke, Dietmar: Beschreiben und Erklären elektrischer Vorgänge - die Fallstudie "Charles du Fay". In: Naturwissenschaften im Unterricht - Physik, 22 (Heft 126) (2011), 20-24
Höttecke, Dietmar; Henke, Andreas; Rieß, Falk: Was ist Bewegung? Eine historische Fallstudie zum Trägheitskonzept und zum Lernen über die Natur der Naturwissenschaften. In: Naturwissenschaften im Unterricht - Physik, 22 (Heft 126), Münster / Lit-Verlag (2011), 25-31
Artikel in Tagungsbänden
Höttecke, Dietmar; Henke, Andreas; Krüger, Janne: Naturwissenschaften im Wandel der Zeit - Konzepte der Wissenschaftsforschung. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität - Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht, Kiel:IPN (2015), 310-312 Link
Henke, Andreas; Höttecke, Dietmar; Krüger, Janne: Schülervorstellungen zur zeitlichen Entwicklung der Naturwissenschaften - Schüler/-innen zeichnen den Weg der Wissenschaft. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität - Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht, Kiel: IPN (2015), 313-315 Link
Henke, Andreas; Höttecke, Dietmar: Entwicklung von Schülervorstellungen zur Natur der Naturwissenschaften im Rahmen forschenden Lernens und historischer Fallstudien. In: S. Bernholt (Hg.), Inquiry Based Learning. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in Hannover 2012, Münster / Lit Verlag (2013), 398-400
Henke, Andreas; Höttecke, Dietmar: Lernen über die Natur der Naturwissenschaften. Forschendes Lernen und historische Fallstudien im Vergleich. In: S. Bernholt (Hg.), Konzepte fachdidaktischer Stukturierung für den Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in Oldenburg 2011, Münster / Lit Verlag (2012), 592-595
Henke, Andreas; Höttecke, Dietmar: Students' beliefs about the diachronic nature of science: A metaphor-based analysis of 8th-graders' drawings of "The Way of Science". In: Proceedings of the 1st Latin American Conference of the International History, Philosophy, and Science Teaching Group (IHPST-LA), 19.-21.08.2010, Maresias, Sao Paulo / University of Sao Paulo (2012)
Höttecke, Dietmar; Henke, Andreas: Constructing HPS-Based Case Studies for Teaching and Learning Science: Stephen Gray and Electric Conduction on the Wrong Track. In: Proceedings of the 2011 IHPST Conference (Thessaloniki), Thessaloniki, Greece (2011) Link
Henke, Andreas; Höttecke, Dietmar: Lernen über die Natur der Naturwissenschaften - Vergleichende Untersuchung der Wirkung expliziter Reflektion in historischen Fallstudien & forschendem Lernen. In: Entwicklung naturwissenschaftlichen Denkens zwischen Phänomen und Systematik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in Dresden 2009, Münster / Lit Verlag (2010)
Henke, Andreas; Höttecke, Dietmar; Rieß, Falk: Case Studies for Teaching and Learning with History and Philosophy of Science - Exemplary Results of the HIPST Project in Germany. In: Online Proceedings of the Tenth International History, Philosophy, and Science Teaching Conference, University of Notre Dame, June 24-28, 2009, South Bend, USA / University of Notre Dame (2009)
Eigendrucke, Polykopien
Henke, Andreas: Historisch forschen im Physikunterricht - Lernen über die Natur der Naturwissenschaften zwischen Simulation und Nachvollzug. Vortrag im Flensburger Kolloquium zur Geschichte und Didaktik der Physik und Chemie, Universität Flensburg (2011)
Henke, Andreas; Höttecke, Dietmar: Lernen über die Natur der Naturwissenschaften: Wirkungen expliziter Reflexion im Rahmen historischer Fallstudien. Poster präsentiert auf der Jahrestagung der gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik 2011 in Oldenburg, Oldenburg (2011)
Henke, Andreas: Historisch orientierter Physikunterricht. Vortrag auf der schulinternen Lehrerfortbildung des Max-Planck-Gymnasiums Delmenhorst, Delmenhorst (2010)
Henke, Andreas; Höttecke, Dietmar; Rieß, Falk: Case Studies for HPSST. Votrag auf dem Nordic Symposium on Philosophy and History of Science in Science Education, Department of Physics, University of Helsinki, Helsinki (2009)
Henke, Andreas: Lernen über die Natur der Naturwissenschaften - Vergleichende Untersuchung der Wirkung expliziter Reflektion in historischen Fallstudien & forschendem Lernen. Vortrag auf der Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik 2009 in Dresden, Dresden (2009)
Henke, A; Höttecke, D; Rieß, F.; Engels, W.: HIPST - Forschendes Lernen mit Geschichte und Philosophie, Poster für die GDCP Jahrestagung in Schwäbisch Gmünd 2008, Universität Bremen (2008)

Letzte Änderung: 12.11.2017 | Admin