Forschungsschwerpunkte

Entwicklung eines videobasierten Messinstruments zur Erfassung der professionellen Unterrichtswahrnehmung im Fach Chemie

Um Lernende in ihrem Lernprozess zu unterstützen, ist es wichtig, dass eine Lehrkraft Lernschwierigkeiten oder Situationen, welche zu solchen führen k?nnen, erkennt, diese theoriebasiert interpretiert und anschlie?end lernunterstützend handelt. Im Rahmen des Projekts wird ein videobasiertes Messinstrument entwickelt, um die Kompetenzen von Chemielehrkr?ften im Bereich der professionellen Unterrichtswahrnehmung zu erfassen. In Videovignetten werden Unterrichtssituationen dargestellt, in denen Lernschwierigkeiten und m?gliche Unterstützungsversuche zu den Themen ?Atombau“ und ?Chemische Reaktion“ identifiziert und interpretiert werden sollen. Mit Hilfe von Fachwissenstests wurden Zusammenh?nge von Fachwissen und Unterrichtswahrnehmung untersucht.

F?rderung experimenteller Kompetenz von Lehrkr?ften im Fach Chemie

Ziel dieses im Rahmen der Qualit?tsoffensive Lehrerbildung eingeworbenen Projekts ist die Entwicklung und Evaluation einer Lehrerfortbildung zur Steigerung der experimentellen Kompetenz von Lehrkr?ften. Darüber hinaus sollen das fachwissenschaftliche und fachdidaktische Wissen in Bezug auf das Experimentieren im Schulunterricht verbessert werden. Dazu werden in Kooperation mit der Anorganischen Chemie semesterweise Lehrerfortbildungen angeboten, die aus jeweils drei ganzt?gigen Einzelterminen bestehen. Die teilnehmenden Lehrkr?fte werden in aktuelle Themen und Experimente, die diese Themen für den Schulunterricht zug?nglich machen, eingearbeitet. Solche Themen sind z. B. ionische Flüssigkeiten, magnetische Flüssigkeiten (Nanopartikel) und neue analytische Methoden wie z. B. die Rasterkraftmikroskopie. Erg?nzend werden g?ngige Schulexperimente angeboten, die zur Auffrischung bereits früher erlernter Arbeitstechniken dienen. Erg?nzend zum Wissenserwerb werden die Einsch?tzung des subjektiven Lernerfolgs und die aktuelle Motivation per Fragebogen gemessen. Die experimentelle Kompetenz wird anhand von Videos bzw. mittels eines Kodiermanuals erfasst. N?here Informationen siehe: /koleg/teilprojekte/foerderung-experimenteller-kompetenz-chemie-/index.html.

Fachspezifische Lehrerkompetenzen im Erkl?ren (FALKE)

Das gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus zehn Fachdidaktiken im Rahmen der Qualit?tsoffensive Lehrerbildung eingeworbene Projekt zielt auf die Erforschung fachspezifischer Lehrerkompetenzen im Erkl?ren. ?ber neue Lehrangebote, in denen Studierende Aspekte des ?guten Erkl?rens“ im eigenen Fach erproben, sollen gleichzeitig idealtypische Muster des Erkl?rens im Fach analysiert und reflektiert werden. Zudem werden die Studierenden mit Erkl?rungskulturen in F?chern konfrontiert, die sie nicht studieren, um auf diese Weise Spezifika der eigenen F?cher bewusster wahrnehmen und umsetzen zu k?nnen. Dabei sollen auch Unterschiede und Gemeinsamkeiten ?guten Erkl?rens“ zwischen den beteiligten Unterrichtsf?chern herausgearbeitet werden. Im Laufe des Projekts sollen so valide Kriterienraster entwickelt werden, anhand derer sich Erkl?rkompetenz je Fach beschreiben, vergleichen und bewerten l?sst.?N?here Informationen siehe /koleg/teilprojekte/01-falke/index.html.

F?rderung des experimentellen Wissens von Chemie-Lehramtsstudierenden

Die Entwicklung des Professionswissens von angehenden Lehrkr?ften ist insbesondere in Bezug auf den Einsatz von Experimenten bisher wenig erforscht. Um diese Forschungslücke zu schlie?en wurde ein studentisches Seminar zum schülerzentrierten Einsatz von Experimenten im Chemieunterricht entwickelt und evaluiert. Je zwei Studierende (?Tandems“) führten ihr eigens entworfenes Unterrichtskonzept an drei über das Semester verteilten Schülertagen im Lehr-Lern-Labor der Chemiedidaktik Regensburg mit drei achten Klassen eines Gymnasiums durch. Die Studierenden reflektierten ihren Unterricht anhand von Videoaufzeichnungen. Ferner erhalten sie die Auswertung der Unterrichtsbeobachtungsb?gen der anderen Seminarteilnehmer zu ihrer Unterrichtsstunde. Im Wintersemester 2013/14 wurde das Seminar pilotiert und die zwei Hauptstudien sind im Januar 2015 abgeschlossen worden. Das experimentell-fachdidaktische Wissen wurde mittels eines Paper-Pencil-Tests (NItems = 19; α = .80) vor und nach dem Seminar erhoben. Erste Ergebnisse weisen auf einen hochsignifikanten Wissenszuwachs der Studierenden hin. Die parallel zum Seminar durchgeführte Interviewstudie und die Stundenreflexionen deuten erg?nzend darauf hin, dass das experimentell-fachdidaktische Wissen im Laufe des Seminars zunimmt und mit einer offeneren Gestaltung von Schülerexperimenten verbunden ist. Auch die Schülerinnen und Schüler lernen an den Schülertagen h?chstsignifikant dazu. Das dargestellte Projekt wird im Rahmen von zwei Dissertationen an der Universit?t Regensburg bearbeitet.

Professionswissen in den Naturwissenschaften (ProwiN und ProwiN-Video)

Ziel dieses Teils des BMBF-Projekts ist, das Professionswissen von Chemielehrerinnen und -lehrern zu untersuchen. In Kooperation mit den Universit?ten Duisburg-Essen (Chemie, Physik und Psychologie) und Potsdam (Physik), der LMU München (Biologie) und der Ruhruniversit?t Bochum (Psychologie) werden seit Juli 2008 ein valides Modell für die drei Dimensionen des Professionswissens (Fachwissen, fachdidaktisches und p?dagogisches Wissen) von Lehrpersonen der naturwissenschaftlichen F?cher und entsprechende Testinstrumente konzipiert und evaluiert. Das eng an die COACTIV-Studie angelehnte Modell und die entwickelten Testinstrumente werden aktuell im Rahmen einer Videostudie genutzt, um Zusammenh?nge zwischen den verschiedenen Dimensionen des Professionswissens und dem Lehrerhandeln im Unterricht zu untersuchen sowie differenzierte Vorhersagen über die Wirkung des Professionswissens auf den Lernzuwachs und die aktuelle Motivation von Schülerinnen und Schülern ableiten zu k?nnen. Die Ergebnisse des entwickelten Multiple-Choice-Professionswissenstests deuten darauf hin, dass das für das Fach Chemie konzipierte Messinstrument valide und reliabel ist und dass Fachwissen und fachdidaktisches Wissen voneinander getrennte Konstrukte darstellen. Im Rahmen der zweiten dreij?hrigen Projektphase, die Mitte 2012 begonnen hat, werden zwei Dissertationen im Fach Chemie angefertigt. Mit der ersten Dissertation von Martina Strübe werden prim?r die Sachstruktur und der Umgang mit Experimenten/Modellen in den Bereichen Erkenntnisgewinnung & Fachwissen untersucht. Die zweite Dissertation von Holger Tr?ger befasst sich mit der Erforschung von Fachsprache und Schülerfehlern im Bereich Kommunikation. N?here Informationen siehe https://www.uni-due.de/prowin/.

Professionswissen von Chemiereferendaren in Nordrhein-Westfalen (ProwiC-R)

Unter Verwendung der im Rahmen des ProwiN-Projektes konzipierten Tests wird die Entwicklung des Professionswissens von angehenden Lehrkr?ften im Fach Chemie untersucht. Ein wesentliches Ziel dieser repr?sentativen L?ngsschnittstudie ist der Vergleich von Referendarinnen und Referendaren, deren Ausbildung zwei Jahre dauert, mit der ab November 2011 beginnenden Kohorte, die ein 1,5-j?hriges Referendariat absolviert, um Informationen bezüglich der Auswirkungen der Verkürzung des Vorbereitungsdienstes in Nordrhein-Westfalen zu erhalten. Dazu werden das Fachwissen, das p?dagogische und das fachdidaktische Wissen der Lehramtsanw?rterinnen und -anw?rter über drei Messzeitpunkte anhand von Paper-Pencil-Tests erhoben. Die generierten Daten werden durch Interviews und Videographie einzelner Unterrichtsstunden einer Teilstichprobe erg?nzt, um dezidierte Aussagen zur Entwicklung des Professionswissens machen zu k?nnen. Die Ergebnisse werden in 2015 ver?ffentlicht.

Kommunikationsmuster im Chemieunterricht

Um Zusammenh?nge zwischen dem Professionswissen von Lehrkr?ften, verschiedenen Aspekten ihres unterrichtlichen Handelns und leistungs- und motivationsbezogenen Variablen auf Schülerseite zu untersuchen, werden die Kommunikationsmuster der Lehrenden und Lernenden als Teil unterrichtlicher Prozesse erforscht. Dazu werden Unterrichtsvideos im Fach Chemie im Hinblick auf Lehrer-Schüler-Interaktionen sowohl auf der Oberfl?chen- als auch Tiefenstrukturebene analysiert. Das dem entsprechenden Kodiermanual zugrundeliegende Kategoriensystem wird derzeit unter Bezugnahme auf das inhaltsanalytische Beobachtungsverfahren nach Bos & Tarnai entwickelt. Erste Analysen von Chemieunterricht der 7. und 10. Klasse an Hauptschulen und Gymnasien in Nordrhein-Westfalen deuten darauf hin, dass sich die Kommunikationsmuster in beiden Klassenstufen hinsichtlich der L?nge und Intention der Lehrenden (z.?B. im Einfordern von Erkl?rungen) unterscheiden.

Lehrerprofessionswissen, Lehrerhandeln und Schülerleistung – eine Vergleichsstudie zwischen Physik- und Chemieunterricht im Themenbereich Wasser und Aggregatzust?nde (PLUS-C)

Im Rahmen dieses abgeschlossenen DFG-Projektes wurde – in Anlehnung an die Forschergruppenstudie ?PLUS“ (Professionswissen von Lehrkr?ften, naturwissenschaftlicher Unterricht und Zielerreichung im ?bergang von der Primar- zur Sekundarstufe) – das Professionswissen von Chemielehrerinnen und -lehrern und dessen Auswirkungen auf das Unterrichtshandeln und die Schülerleistung erforscht. Im Mittelpunkt stand dabei der Vergleich zwischen der Situation im Fach Physik (6. Klasse) mit der im Fach Chemie (7. Klasse). Im L?ngsschnitt wurden 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 Aggregatzust?nde) untersucht. Die Leistung der betreffenden Gymnasialklassen wurde mit dem fachdidaktischen und fachlichen Wissen ihrer Chemielehrerinnen und -lehrer in Beziehung gesetzt. Mit der Verwendung der aus der Physikstudie adaptierten Testinstrumente wurde die seltene Chance wahrgenommen, mit relativ geringem Aufwand vergleichbare Daten für beide F?cher zu erhalten. Im Fachwissen der Chemie- und Physiklehrenden lassen sich keine Unterschiede berichten (t(35,126) = 1.007; p = .321). Auch bezüglich des fachdidaktischen Wissens lassen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen Chemie- und Physiklehrkr?ften im Themenfeld ?Wasser und Aggregatzust?nde“ finden. Die berechneten Mittelwerte und die Effektst?rke deuten allerdings darauf hin, dass der Unterschied im fachdidaktischen Wissen bei einer gr??eren Stichprobe m?glicherweise signifikant würde (t(36) = 1.574; p = .124; d = 0.53). Es zeigen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen Physik- und Chemiestunden bezüglich des Umgangs mit Schülervorstellungen (t < 1), der Ph?nomen- und Problemorientierung (t < 1) und der Strukturierung (t < 1). Es finden sich allerdings vorsichtige Hinweise, dass bei einer gr??eren Stichprobe Physiklehrkr?fte der Kommunikation und dem Aushandeln von Bedeutungen m?glicherweise einen gr??eren Stellenwert in ihrem Unterricht beimessen als Chemielehrkr?fte dies tun (t(29) = 1.783; p?

Effektivit?t von Aufgaben im Chemieunterricht der Sekundarstufe I

Im Rahmen des abgeschlossenen Dissertationsprojektes wurde mit Hilfe eines quasiexperimentellen Pre-/Post-Testdesigns der Frage nachgegangen, ob die Aufgabenverwendung die Lernleistung und die Einstellung der Lernenden im direkten Vergleich zu einer von der gleichen Lehrkraft auf herk?mmliche Weise unterrichteten Parallelklasse steigern kann. W?hrend in der Interventionsgruppe Aufgaben selbstst?ndig auf Arbeitsbl?ttern bearbeitet wurden, lernten die Schülerinnen und Schüler der Parallelklasse von ihrem Lehrer unterstützt im Plenum. Erg?nzend wurde nach dem sogenannten gekreuzten Parallelklassendesign vorgegangen, um eventuelle Unterschiede zwischen der jeweiligen Interventions- und Kontrollgruppe ausgleichen zu k?nnen. Dazu wurden zwei Unterrichtseinheiten nacheinander durchgeführt, sodass jeweils beide Parallelklassen abwechselnd Interventions- und Kontrollgruppe waren. An Vor- und Hauptuntersuchung nahmen 251 bzw. 351 Schülerinnen und Schüler der 9. Klasse an nordrhein-westf?lischen Gymnasien teil. Es konnte u. a. gezeigt werden, dass der Einsatz von Aufgaben zu einem signifikant h?heren Lernerfolg und positiveren Einstellungen führt als herk?mmlicher Unterricht.

Für weitere Informationen zu den einzelnen Forschungsprojekten folgen Sie bitte den Links.

Prof. Dr. Oliver Tepner

- Entwicklung eines videobasierten Messinstruments zur
? ?Erfassung der professionellen Unterrichtswahrnehmung
? ?im Fach Chemie???????

- F?rderung experimenteller Kompetenz von Lehrkr?ften
?? im Fach Chemie

- Fachspezifische Lehrerkompetenzen im Erkl?ren (FALKE)

- F?rderung des experimentellen Wissens von Chemie-
?? Lehramtsstudierenden

- Professionswissen von Chemiereferendaren in
?? Nordrhein-Westfalen (ProwiC-R)

- Kommunikationsmuster im Chemieunterricht

- Professionswissen in den Naturwissenschaften?
?? (ProwiN und ProwiN-Video)

- Lehrerprofessionswissen, Lehrerhandeln und Schüler-
?? leistung – eine Vergleichsstudie zwischen Physik- und
?? Chemieunterricht im Themenbereich Wasser und
?? Aggregatzust?nde (PLUS-C)

- Effektivit?t von Aufgaben im Chemieunterricht der
?? Sekundarstufe l