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empirische Studien: Lernmedien und Lernerfolg reale und virtuelle Materialien im Physikunterricht

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empirische Studien: Lernmedien und Lernerfolg reale und virtuelle Materialien im Physikunterricht - PowerPoint PPT Presentation


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Start: Ende 2002 geplanter Abschluss: Ende 2006 aktuell: Voruntersuchungen. Kooperation Universität Bremen (Horst Schecker) Universität Dortmund (Heike Theyßen) Universität Düsseldorf (Dieter Schumacher). Bearbeitung: Claus Brell. empirische Studien:

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Start: Ende 2002

geplanter Abschluss: Ende 2006

aktuell: Voruntersuchungen

Kooperation

Universität Bremen (Horst Schecker)

Universität Dortmund (Heike Theyßen)

Universität Düsseldorf (Dieter Schumacher)

Bearbeitung: Claus Brell

empirische Studien:

Lernmedien und Lernerfolg

reale und virtuelle Materialien im Physikunterricht

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Einsatz Neuer Medienin der Schule istpositiv besetzt

Experimente sindwichtiger Bestandteildes Physikunterrichtes

Forschungsergebnissezur Lernwirksamkeit derneuen Medien uneinheitlich

Empirischer Vergleich der Lernwirksamkeit verschiedener Lernumgebungen- mit realen und computerbasierten Materialien - mit gleichen Rahmenbedingungen- unter Berücksichtigung der Lernervoraussetzungen

Ziel

Stand heute

Ziel

forschungsstand
Forschungsstand

Befunde und Hinweise

Einfluss der Art der Lernumgebung auf den Lernzuwachs ist von personenbezogene Aspekten abhängig(Blömeke 2003, Kummer 2000)

Einsatz des Computers fördert den Gebrauch einer physikbezogenen Sprache(Hucke 2000, Buty 2002)

Es wird unterstellt: Vorwissen und kognitive Fähigkeiten haben einen positiven Einfluss auf den Lernerfolg.(Nerdel 2002)

fragestellung

Optik des Auges

Untersuchungen mit Schülern der achten Klasse an Gymnasien

Fragestellung

Bewirken virtuelle Experimente und Computeranimation vergleichbaren Lernzuwachs wie Realexperimente und grafische Modelle?

Themaund

Pbn

Laborstudie: herausgelöst aus Schulalltag

differenzierung nach welten

Welt der mathematischen Modelle

Welt der Phänomene

Verknüpfung

„Kennen“ und „Können“

Differenzierung nach Welten

Welten: Schoster 1998, Buty 2002

Lernzuwachs

medien ph nomene
Medien (Phänomene)

ExperimentundIBE

Das IBE zeigt Phänomene!

[Demo]

medien und welten
Medien und Welten

Medien

IBE„Augenmodell“

Animation Strahlengang

virtuell„zum Anschauen“

Realexperiment„Augenmodell“

Strahlengang-Konstruktion mitStift und Papier

real„zum Anfasssen“

Welten

Welt dermath. Modelle

Welt derPhänomene

fragestellung konkretisierung
Fragestellung –Konkretisierung

Forschungs-Frage

Bewirken virtuelle Experimente und Computeranimationen vergleichbaren Lernzuwachs wie Realexperimente und grafische Modelle?

konkret

Unterschiede im Lernzuwachs bei den 4 verschiedenen Szenarien?

Unterschiede im Lernzuwachs in den Welten (Phänomene, math. Modelle) bzw. Verknüpfung der Welten?

Wie hängt der Lernzuwachs bei den Szenarien differenziert nach Welten von den Lernervoraussetzungen ab?- physikbezogenes Selbstkonzept

- für Physiklernen relevante kognitive Fähigkeiten

- Computerkenntnisse- Vorwissen in geometrischer Optik

Welche Unterschiede im Lernverhalten lassen sich in den verschiedenen Szenarien beobachten?

hypothesen formal beispielhaft

Nullhypothese H0:

Der Lernzuwachs ist in den vier Szenarien gleich

Alternativhypothese H1:

Der Lernzuwachs ist in den computergestützten Szenarienmit 95% Sicherheit (Signifikanzniveau 0,05)um 20 % verschieden von den nicht computergestützten.

Hypothesen ( formal, beispielhaft)

...weitere Ausdifferenzierung erforderlich

untersuchungsdesign ablauf

Begleittests(Lernervoraussetzungen, Lesekompetenz)

Arbeitsblätter (Strahlengangkonstruktion, sphärische Grenzfläche)

Vorwissen, Vortest

Unterricht

vier Gruppen je Schulklasse

Treatment

Nachtest

Untersuchungsdesign (Ablauf)

Schule

Uni

Videos

begleittests

Auszug aus KFT: Q2, N2, N3, geplant V3

Reduzierte Itemzahl, Bearbeitungszeit 4 Min je Subtest

Selbsteinschätzung

Selbsteinschätzung

Aufgabe analog Pisa, ggf. obsolet mit KFT V3

Begleittests

Kognitive Fähigkeiten, Selbstkonzept, Computerkenntnisse, Lesekompetenz

Zeitaufwand maximal 45 Min. „brutto“

KognitiveFähigkeiten

Selbstkonzept

Computerk.

Lese-kompetenz

motivationale aspekte interessantheit

Jetzt im Moment finde ich den Unterricht..

1 * während der Begleittests

Referenz

2 * jeweils bei der Bearbeitung eines Arbeitsblattes

3 * während des Treatments

motivationale Aspekte / Interessantheit

MessungderInter-essantheit

Interessantheit: Person – Gegenstand – Relationhier: Schüler – Unterricht - Relation

Messung: Selbstauskunft des Schülers über sein momentanes Befinden.

Messung

vorwissen vor und nachtest

Vignetten-Technik

Situationsbeschreibung

Fragestellung

( ) Distraktor.....

( ) richtige Antwort.....( ) Distraktor

Vorwissen, Vor- und Nachtest

Aufbau

Vorwissen: etwa 10 Items, 7 Min. Zeit

Vor- und Nachtest: gleich, 22 Items, 15 Min. Zeit

Items: Multiple Choice, eine richtige Antwort

Items differenziert nach Welten und Lösungsmöglichkeiten:einschrittige , mehrschrittige, Kombinations-Lösungen.

?

itemkonstruktion

4 Distraktoren,Ratezwang, Angabe der Antwortsicherheit

Nur attraktive Distraktoren,Ausweichmöglichkeit

Feste Anzahl :4 Distraktoren „Ratezwang“

Situationsbeschreibung

Fragestellung

( ) Distraktor

( ) Distraktor

.....( ) richtige Antwort[ ] Ausweichantwort

Situationsbeschreibung

Fragestellung

( ) Distraktor

( ) Distraktor

( ) Distraktor ( ) richtige Antwort( ) Distraktor

Situationsbeschreibung

Fragestellung

( ) Distraktor

( ) Distraktor

( ) Distraktor ( ) richtige Antwort( ) Distraktor Sicher?[ ] ja [ ] nein

Itemkonstruktion

Möglichkeiten

Alternative Gestaltung der Antwortmöglichkeiten:

so etwas soll herauskommen

Verknüpfungder Welten

Welt dermath. Modelle

Welt der Phänomene

Szenariomultimedial1Realexp.+Animation

Szenariomultimedial2IBE+Stift / Papier

Szenariovirtuellnur Computer

Szenarioklassischnur Real

...so etwas soll herauskommen...

Lernzuwachs

erste befunde

Computerkenntnisse

kognitive Fähigkeiten

20 Pbn, α = 0,80

20 Pbn, α = 0,89

Korrelationen

Korrelation Selbstkonzept und kognitiven Fähigkeiten: r=0,29 (20 Pbn)

Korrelation zwischen Selbstkonzept und Interessantheit: r=0,15 (20 Pbn)

Erste Befunde

… aus Begleittests

Häufigkeitsverteilungen

physik. Selbstkonzept

41 Pbn; α=0,93

erste befunde1

Korrelation Vorwissen / Lernzwachs: r=0,5*

Korrelation Selbstkonzept /Lernzuwachs:: r=0,4

Korrelation KFT /Lernzuwachs:: r=0,27

Erste Befunde

… aus Vor- und Nachtest, 1. Vorstudie mit 20 Pbn

Vor- und Nachtest noch in der Entwicklung!

Bearbeitungsdauer Nachtest: 23 Items, zwischen 6 und 15 Minuten

Nutzung der „Ausweichantwort“: Vortest: 22 % Nachtest: 5 %

… aus Vor- und Nachtest, 2. Vorstudie mit 22 Pbn

Angabe „ziemlich Sicher“ = ja Vortest: 10 %, α = 0,66 Nachtest: 50 %, α= 0,9

zeitplan
Zeitplan

Entwicklung der Fragestellung

Entwicklung der Begleittests

Entwicklung der Unterrichtsszenarien

Ende 2002 bis Ende 2006

Entwicklung der Leistungstests

Voruntersuchungen

Hauptuntersuchung

Zusammenfassung der Ergebnisse

diskussion
Diskussion

!

Herzlichen Dank für die Aufmerksamkeit

Aktuelle Informationen:www.L-Forschung.de

?

!

Workshopangebot:

Expertenrating:

Itemschwierigkeit und Einordnung in Welten

ad