Inhaltsverzeichnis. Leitfragen Einführung in die Naturwissenschaftsdidaktik anhand von fünf

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1 XI Inhaltsverzeichnis 1 Einführung in die Naturwissenschaftsdidaktik anhand von fünf Leitfragen Was versteht man unter Naturwissenschaften und wie kommen Naturwissenschaftler zu ihren Erkenntnissen? Was versteht man unter naturwissenschaftlicher Grundbildung und welchen Sinn hat naturwissenschaftlicher Unterricht?...2 Hierarchisches Modell naturwissenschaftlicher Bildung Was ist guter naturwissenschaftlicher Unterricht und welche Rahmenbedingungen gibt es? Was versteht man unter Naturwissenschaftsdidaktik und welche Aufgaben hat Naturwissenschaftsdidaktik im Unterricht? Fragestellungen der Naturwissenschaftsdidaktik Aufgaben der Naturwissenschaftsdidaktik Was zeichnet einen guten naturwissenschaftlichen Lehrer aus?...9 Professionelle Kompetenzen von Lehrkräften (Baumert und Kunter 2011; Tepner et al. 2012) Literatur Naturwissenschaftliche Kompetenzen und Bildungsstandards Scientific Literacy naturwissenschaftliche Grundbildung Kompetenzen als Bildungsziele für den naturwissenschaftlichen Unterricht Bildungsstandards für die naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächer Biologie, Chemie und Physik Die Struktur der Bildungsstandards im Detail Beitrag der naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächer zur Bildung Kompetenzbereiche der naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächer Anforderungsbereiche der Bildungsstandards Aufgabenbeispiele in den Bildungsstandards Kompetenzorientierte Aufgaben erstellen Übungsaufgaben zum Kap Literatur Ziele und Inhalte des naturwissenschaftlichen Unterrichts Aufbau und Ebenen der Lehrpläne Begriffliche Klärungen Ohne Ziele kein (Lern-)Weg Lernzieltaxonomie Operationalisierung von Lernzielen für die Unterrichtsplanung Strukturierung fachlicher Inhalte durch Lehrpläne oder fächerübergreifende Konzeptionen... 46

2 XII Inhaltsverzeichnis Inhalte und Themengebiete für den Chemieunterricht Inhalte und Themengebiete für den Biologieunterricht Unterrichtsprinzipien Lehrpläne und Lernziele vs. Bildungsstandards und Kompetenzen im Überblick Übungsaufgaben zum Kap Literatur Überprüfung von Kompetenzen und Lernzielen im naturwissenschaftlichen Unterricht Funktion von Lernerfolgskontrollen Formen der Lernerfolgskontrollen Antwortformate von schriftlichen Aufgaben Bewertung von Lernerfolgskontrollen Bezugsnormen bei der Leistungsbeurteilung in Lernerfolgskontrollen Bewertung von Prüfungsleistungen im Abitur Schriftliche Abiturprüfung Mündliche Abiturprüfung Gütekriterien von Leistungsmessungen Objektivität Reliabilität (Zuverlässigkeit) Validität (Gültigkeit) Übungsaufgaben zum Kap Literatur Didaktische Rekonstruktion für den naturwissenschaftlichen Unterricht Wie kann ein Thema sinnvoll und fruchtbar unterrichtet werden? Leitfragen der Didaktischen Rekonstruktion Fachliche Klärung Beachten von Schülervorstellungen Didaktische Strukturierung/Unterrichtsgestaltung Beispiele für die Didaktische Rekonstruktion Beispiel Biologie: Der Blutkreislauf des Menschen Beispiel Chemie: Verbrennungen Komplexität von Lerninhalten erfassen und vereinfachen: Didaktische Reduktion Typen der Didaktischen Reduktion Übungsaufgaben zum Kap Literatur Unterrichtsmethoden im naturwissenschaftlichen Unterricht Begriffsbestimmungen Drei-Ebenen-Modell der Mirko-, Meso- und Makromethodik Methodische Großformen Dimensionen des methodischen Handelns

3 Inhaltsverzeichnis XIII Inszenierungstechniken Überschneidungsbereiche Übungsaufgaben zum Kap Literatur Naturwissenschaftliches Arbeiten Überblick: naturwissenschaftliche Arbeitsweisen Grundformen des naturwissenschaftlichen Erkundens Varianten naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen Standards im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung Beobachten, Messen und Untersuchen Untersuchen Messen Mikroskopieren Experimentieren Induktives Vorgehen beim naturwissenschaftlichen Arbeiten Deduktives Vorgehen: naturwissenschaftliches Arbeiten als Hypothesentesten Typische Schwierigkeiten beim Experimentieren Zur Rolle des Experiments im naturwissenschaftlichen Unterricht Modellieren und Mathematisieren Drei Perspektiven auf Modelle (Fleige et al. 2012) Didaktische Umsetzung der Modellarbeit Mathematische Modelle in den Naturwissenschaften Weitere mathematische Modelle im naturwissenschaftlichen Unterricht Weitere Mathematisierungen im Unterricht nach Retzlaff-Fürst (2013) Methodische Umsetzungen für die Modellarbeit Vergleichen und Ordnen Klassifikationssysteme, Kriterien und Ausprägungen Methodentraining zum kriteriensteten Vergleichen Übungsaufgaben zum Kap Literatur Unterrichtskonzeptionen Begriffliche Klärung Bezug zu den Unterrichtsprinzipien und methodischen Großformen Unterrichtskonzeptionen mit Schwerpunkt auf den naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen und der Wissenschaftspropädeutik Das hypothetisch-deduktive Verfahren Das forschend-entwickelnde Unterrichtsverfahren Offenes Experimentieren Unterrichtskonzeptionen mit Orientierung an Alltag und Lebenswelt: Kontextorientierung Fächerübergreifender Unterricht Begründungen für den fächerübergreifenden Unterricht Organisation des fächerübergreifenden Unterrichts...156

4 XIV Inhaltsverzeichnis Methoden des fächerübergreifenden Unterrichts Fächerübergreifender Unterricht mit biologischem Schwerpunkt Übungsaufgaben zum Kap Literatur Fachsprache und fachbezogenes Kommunizieren im naturwissenschaftlichen Unterricht Holistische Betrachtung der naturwissenschaftlichen Fachsprache Externe Repräsentationen in der naturwissenschaftlichen Fachsprache Repräsentationen und im naturwissenschaftlichen Unterricht geforderte Übersetzungsleistungen Fachbezogene Kommunikation in den Bildungsstandards Fachbezogene Kommunikation Das integrierte Modell des Text-Bild-Verstehens Fachbegriffe im Biologie- und Chemieunterricht Begriff (häufig synonym Konzept) Aufbau eines Begriffs Bedeutung und Verwendung von Fachbegriffen Begriffsökonomie im naturwissenschaftlichen Unterricht Symbolische Repräsentationen im naturwissenschaftlichen Unterricht Symbole in der Chemie Wechsel zwischen textlichen und symbolischen Repräsentationen (Bewegte) Bilder im naturwissenschaftlichen Unterricht Lernen mit Text-Bild-Kombinationen Diagramme im naturwissenschaftlichen Unterricht Lernen mit Animationen und Simulationen Übungsaufgaben zum Kap Literatur Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht Zum Begriff Medium und Multimedia Definierende Kategorien von Multi-Media Primärerfahrungen im naturwissenschaftlichen Unterricht Modelle Modelldefinition und Eigenschaften Klassifikation von Modellen Tafel und interaktive Whiteboards Ausgewählte Funktionen von Tafel und (interaktiven) Whiteboards Interaktive Whiteboards Overheadfolien, Arbeitsblätter und Dokumentenkamera Overheadfolien und ihre Projektion Arbeitsblätter Klassische Schulbücher und E-Books Klassische Schulbücher E-Books für den unterrichtlichen Einsatz Digitale Medien...203

5 Inhaltsverzeichnis XV AV-Medien Computergestütztes Lernen Mobiles Lernen mit ipads und Tablets Übungsaufgaben zum Kap Literatur Planung von naturwissenschaftlichem Unterricht Unterricht aus der Sicht der Naturwissenschaftsdidaktik Merkmale eines guten naturwissenschaftlichen Unterrichts Didaktische Analyse eines Themenbereichs und Planung einer Unterrichtseinheit Kompetenzförderung gemäß der Bildungsstandards Inhaltliche und didaktische Strukturierung eines Themengebiets Gestaltung der Themenabfolge Planung von Unterrichtsstunden Beitrag geplanter Stunden zur Kompetenzförderung und Formulierung von Lernzielen Auswahl von Unterrichtsinhalten und Schwerpunktsetzung Didaktische Konstruktion Methodische Überlegungen Stundenverlaufsschema/Artikulationsschema Übungsaufgaben zum Kap Literatur Kapitelübergreifende Aufgaben für die Klausur- und Examensvorbereitung Beobachten im Biologieunterricht Fachsprache beim Thema Zellatmung Experimentieren im naturwissenschaftlichen Unterricht Repräsentationen von Seifen Modellexperimente Schulbuchanalyse zum Thema Alkohole Literatur Serviceteil Stichwortverzeichnis...254

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