hands-on Experimentieraufgaben zur chemischen Kontexten

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1 hands-on Experimentieraufgaben zur chemischen Kontexten Pitt Hild, PH Zürich Zentrum für Didaktik der Naturwissenschaften (ZDN) 68. Fortbildungswoche Fakultät für Physik der Universität Wien Ernst-Mach-Hörsaal, Boltzmanngasse 5, 2-Stock (Raum 3248), 1090 Wien

2 Inhaltsverzeichnis Ø Input (10 ): Möglichkeiten der Differenzierung Ø hands-on Experimentieraufgaben zu chemischen Kontexten (95 ) Ø Durchführung Ø Auswertung Ø Diskussion Ø Entwicklung eines eigenen Experimentiertests (40 ) Ø Abschluss (5 ) Literatur

3 Welche Möglichkeiten der Differenzierung gibt es? 1. nach Teilprozessen 2. nach Aufgabenschwierigkeiten 3. durch Öffnen oder Schliessen 4. nach Aufgabentypen 3

4 1. Differenzierung nach Teilprozessen - Teilkompetenzen (Nawrath, 2011)

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6 2. Differenzierung nach Aufgabenschwierigkeiten

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8 3. Differenzierung durch Öffnen/Schliessen von Experimenten (Priemer, 2012)

9 Projekt ExKoNawi 4. Differenzierung nach Aufgabentypen Biologie kategoriengeleitetes Beobachten effektbasiertes Vergleichen fragengeleitetes Untersuchen skalenbasiertes Messen... Physik Chemie 9

10 Projekt ExKoNawi 4. Differenzierung nach Aufgabentypen (2) kategoriengeleitetes Beobachten Phänomene anhand gegebener Kategorien beschreiben und vergleichen Aufgabentypen skalenbasiertes Messen fragengeleitetes Untersuchen effektbasiertes Vergleichen quantitative Grössen mit gegebenen Messinstrumenten genau messen korrelative Zusammenhänge zwischen gegebenen Variablen untersuchen Objekte anhand einer gegebenen Eigenschaft experimentell (ohne Messinstrument) vergleichen (Gut, 2012; Gut & al., 2014; Metzger & al., 2014) 10

11 hands-on Experimentieraufgaben zu chemischen Kontexten Partnerarbeit: (95 ) A. Schauen Sie sich alle 4 hands-on Experimentiertests an (50 ). B. Versuchen Sie mit Hilfe der Kodierschemata die Schülertestbögen auszuwerten (20 ). C. Diskussion (25 ). 1) Sind diese Experimentieraufgaben unterrichtstauglich? 2) Sind die Kodierschemata geeignet als Diagnosetool? 3) Kritik und weitere Fragen. 11

12 Projekt ExKoNawi kategoriengeleitetes BEOBACHTEN Messinstrument IV Problemkomplexität (Offenheit) Vergleich von Beobachtungen Grundproblem (1Beobachtung) korrekt und vollständig beobachten Unterschiede identifizieren Gemeinsamkeiten identifizieren Instrumente adäquat auswählen III II I NIVEAU Prozessqualität (Qualitätsstandards QS) 12

13 Projekt ExKoNawi skalenbasiertes MESSEN Problemkomplexität (Offenheit) Fehlerquellen Messwiederholung Messinstrument Grundproblem (1 Messung) korrekt & präzise messen Messung darstellen Messinstrument begründen Messung wiederholen Fehlerquellen begründen V IV III II I NIVEAU Prozessqualität (Qualitätsstandards QS) 13

14 Projekt ExKoNawi fragengeleitetes UNTERSUCHEN Problemkomplexität (Offenheit) Kontrollansatz Zusammenhang II Grundproblem (Zusammenhang I) Zusammenhang untersuchen Daten auswerten einen weiteren Zusammenhang untersuchen Kontrollansatz verstehen und anwenden IV III II I NIVEAU Prozessqualität (Qualitätsstandards QS) 14

15 Projekt ExKoNawi effektbasiertes VERGLEICHEN Problemkomplexität (Offenheit) Quantitativer Vergleich Fairness 3 Objekte II Grundproblem (2 Objekte) I IV III Qualitativer Vergleich von 2 Objekten Reihenfolge von drei Objekten aufstellen sinnvolle Rahmenbedingungen nennen ähnliche Objekte erkennen Prozessqualität (Qualitätsstandards QS) NIVEAU 15

16 Entwicklung eines eigenen Experimentiertests Einzelarbeit: ( ) Entwickeln Sie zu einem Aufgabentypen einen kleinen Experimentiertest wo 1-3 Qualitätsstandards gefördert werden sollen. Überlegen Sie sich auch wie ein Kodierschema (Bewertungsraster) aussehen könnte. Kurze Vorstellungsrunde am Schluss (im Plenum) 16

17 Abschluss Der Austausch von Lernaufgaben kann wesentlich zur Unterrichtsentwicklung und Unterrichtsqualität beitragen, weil damit eine Diskussion über Unterricht ausgelöst wird. Ein Pool an Lernaufgaben und der kollegiale Austausch ist darüber hinaus unerlässlich, um den naturwissenschaftlichen Lernaufgaben verbundenen Aufwand zu minimieren. (Heitzmann, 2012)

18 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Foto: Mike Krishnatreya

19 - Gut, C. (2012). Modellierung und Messung experimenteller Kompetenz - Analyse eines large-scale Experimentiertests. Berlin: Logos. - Gut, C., Hild, P., Metzger, S., & Tardent, J. (angenommen). Projekt ExKoNawi: Modell für hands-on assessments experimenteller Kompetenzen. In S. Bernholt (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung zwischen Science- und Fachunterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in München 2013, Münster: LIT. - Heitzmann, A. (2012). Lernaufgaben im naturwissenschaftlich-technischen Unterricht. In S. Keller & U. Bender (Hrsg.), Aufgabenkulturen Fachliche Lernprozesse herausfordern, begleiten, reflektieren (S ). Klett Verlag. - Millar, R., Gott, R., Lubben, F., & Duggan, S. (1996). Childern s performance of investigative tasks in science: a framework for considering progression. In M. Hughes (Hsg.), Progression in learning (S ). Clevedon: Multilingual Matters. - Metzger, S., Hild, P., Gut, C., & Tardent, J. (angenommen). Projekt ExKoNawi: Aufgaben und erste Ergebnisse der hands-on Assessments. In S. Bernholt (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung zwischen Science- und Fachunterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in München 2013, Münster: LIT. - Nawrath, D., Maiseyenka, V., Schecker, H. (2011). Experimentelle Kompetenz. Ein Modell für die Unterrichtspraxis, Praxis der Naturwissenschaften Physik, 60(6), Priemer, B. (2012). Was ist das Offene beim offenen Experimentieren?, Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, Ruiz-Primo, M. A., & Shavelson, R. J. (1996). Rhetoric and reality in science performance assessments: An update. Journal of Research in Science Teaching, 33(10),

20 Abstract Im Rahmen der Modellvalidierung entstanden im Projekt ExKoNawi 12 hands-on Experimentieraufgaben, die jeweils von 150 Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufe I (im Kanton Zürich) durchgeführt wurden. Die Aufgaben stammen aus den Bereichen der Biologie, Chemie oder Physik und befassen sich jeweils mit einem der vier, bis dato untersuchten, Problemtypen (siehe Vortrag). Im Workshop werden die folgenden 4 hands-on Experimentiertests zu chemischen Kontexten und die dazugehörigen Bewertungsraster vorgestellt: (1) Beobachtung der ph-abhängigkeit von Königsblau, (2) Messung der Temperaturänderung beim Lösen von Ammoniumchlorid oder Natriumcarbonat in Wasser, (3) Untersuchung der Auflösegeschwindigkeit von Tabletten in Wasser, (4) Vergleich dreier Hautcremes. Anhand der Ergebnisse wird aufgezeigt, wie Schülerinnen und Schüler experimentelle Kompetenzen entwickeln können. Die Teilnehmenden werden am Ende des Workshops dazu eingeladen, Fragestellungen für eigene experimentelle Lernaufgaben zu erstellen.