EduChallenge: ModellBildung

Herzlich willkommen auf der Informationsseite des didaktischen Forschungsprojekts EduChallenge:ModellBildung!

Unsere Vision: Die EduChallenge liefert einen Baustein, um junge Menschen zur Gestaltung der Herausforderungen des 21. Jahrhunderts zu befähigen.

Naturwissenschaftliche Erkenntnisse sind Grundlage zentraler gesellschaftlicher Probleme unserer Zeit, wie dem Klimawandel, erneuerbare Energiequellen oder Impfstrategien. Ein Verständnis naturwissenschaftlicher Forschungsprozesse ist daher grundlegend für eine differenzierte Meinungsbildung zu solchen Schlüsselprobemen und ein wichtiger Baustein, um junge Menschen zu befähigen die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts zu gestalten.

Unser Ziel konkreter: naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung verstehen, reflektieren, selber anwenden

Mit dem Lernarrangement der EduChallenge: ModellBildung entwickeln wir eine innovative Unterrichtseinheit, in der Jugendliche der Einführungsphase der Oberstufe durch das kreative Lösen einer Challenge zentrale Schlüsselkonzepte aktueller naturwissenschaftlicher Forschung (Modellierung, Simulation, Peer Review) kennenlernen, in einem eigenen kleinen Forschungsprojekt anwenden und reflektieren. Das Lernarrangement fördert damit das Verständnis aktueller naturwissenschaftlicher Forschungsabläuft und ihrer Ergebnisse, den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung sowie kreative und kritische Problemlösefähigkeit.

Ablauf der EduChallenge: ModellBildung

In der EduChallenge:ModellBildung modellieren die Lernenden eine Wurfbewegung (Inhaltsfeld Mechanik) einer Sportart ihrer Wahl zunächst durch eine Überlagerung von gleichförmiger und gleichmäßig beschleunigter Bewegung, simulieren dieses Bewegungsmodell numerisch in einer vorbereiteten Programmierumgebung (App für iPad) und vergleichen das Ergebnis mit der Videoaufnahme eines entsprechenden selbst durchgeführten Realexperiments (Überlagerung der beiden Videos). Anschließend kann das Modell iterativ verbesser werden (z.B. Berücksichtigung von Luftreibung). Der Forschungsprozess wird durch einen wissenschaftlichen Artikel dokumentiert, der ein Peer Review Prozess im Kurs durchläuft. Abschließend werden die Forschungsartikel bei entsprechenden Gutachten der Peers in einem Online-Journal veröffentlicht.

Die EduChallenge: ModellBildung ist lehrplankonform: sie bietet einen innovativen Weg insb. (aber nicht nur) den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung der KMK-Bildungsstandards zu fördern

Durch diese Gestaltung ermöglicht die EduChallenge: ModellBildung eine explizite Förderung des Kompetenzbereichs Erkenntnisgewinnung der Bildungsstandards der Kultusministerkonferenz. Durch den Beispielkontext der Wurfbewegung (gleichf./gleichm.beschl. Bewegung), an dem das Forschungsprojekt der Lernenden ansetzt, gliedert sich das Projekt in dem Inhaltsfeld der Mechanik entsprechend den Vorgaben des Kernlehrplans für das Fach Physik in der EF ein.

Projektübersicht

Im Sinne eines Design-Based Research-Projekts entwickeln wir ein innovatives Lernarrangement durch mehrere aufeinander aufbauende Entwicklungs- und Erprobungszyklen.

Nach der anfänglichen Entwicklungsphase ab Frühjahr 2021 hat ein erster Erprobungszyklus Ende 2021 an zwei Schulen in NRW stattgefunden. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wurde das Unterrichtskonzept weiter verbessert und Ende 2022 in 10 Kursen an 8 Schulen in NRW erprobt. Aktuell werden die Ergebnisse dieser Erprobung ausgewertet.

Materialien & Links

Die vollständigen Materialien des zweiten Zyklus können hier kostenlos heruntergeladen werden. Zur Willkommensseite der Infobasis der ECMB geht es hier. Dort sind auch alle Unterseiten verlinkt. Direkt zu den Unterseiten mit den Erklärvideos zu Modellen (Einführung / Vertiefung), Simulation, Peer Review kommt man über die hinter den Wörtern hinterlegten Links. Das Online-Journal mit den wissenschaftlichen Artikeln zu den Projekten der ECMB findet sich hier.

Teilnahmemöglichkeiten

Auf der aktuellen Auswertung aufbauend wird es für das kommende Schuljahr 23/24 noch eine finale Überarbeitung des Materials geben. Mit dieser finalen Version der EduChallenge: ModellBildung wird es noch eine letzte niederschwellige Studie geben. Als Schule, Physiklehrkraft oder Physikkurs sind Sie herzlich eingeladen daran teilzunehmen. Bei Interesse können Sie sich bereits jetzt melden (s. Kontakt).

Kooperation

Das exemplarische Lernarrangement der EduChallenge: ModellBildung wird von der Fachdidaktik Physik der Universität Bonn angeboten und entwickelt. Dies ist Teil des Projekts EduChallenge, das das auf der Lerntheorie des Deeper Learning aufbauende allgemeine Konzept einer EduChallenge als Unterrichtsformat entwickelt. Dieses Projekt wird im Rahmen einer Kooperation der Universitäten Heidelberg und Bonn entwickelt und von der Deutsche Telekom Stiftung unterstützt. Hierdurch entstehen für teilnehmende Schulen keine Kosten im Rahmen der Kooperation.

Logos Kooperationspartner des Projekts EduChallenge. Weitere Kooperationspartner sind die teilnehmenden Schulen.

Kontakt

Ansprechpersonen zur EduChallenge: ModellBildung an der Universität Bonn ist:

Jan Heysel

educhallenge [ät ] physik.uni-bonn.de

Physikalisches Institut der Universität Bonn, Fachdidaktik Physik

Nussallee 12, 53115 Bonn

Arbeiten & Zwischenergebnisse

Im Rahmen des ersten Evaluationszyklus der EduChallenge wurden drei Masterarbeiten erarbeitet. Das Konzept und formative Evaluationsergebnisse des ersten Erprobungszyklus Ende 2021 wurden auf der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (Sektion Fachdidaktik) präsentiert und im zugehörigen Tagungsband veröffentlicht. Im zweiten Evaluationszyklus wurde eine Masterarbeit verfasst. Hier finden Sie diese Arbeiten und die Publikation:

Name(n) Autor:innen und Jahr der ArbeitTitel der ArbeitMasterarbeit / VeröffentlichungPoster (DPG22)
Johanna Rätz (2022)Modellierung und Simulation als naturwissenschaftliche Arbeitsweisen der Erkenntnisgewinnung im UnterrichtLink MasterarbeitLink
Vera Munz (2022)Die soziologische Perspektive auf die Natur der Naturwissenschaften. Der Schulgarten als Analogie zu dem System Wissenschaft.Link MasterarbeitLink
Inga Woeste (2022)Das Peer-Review-Verfahren als wissenschaftliche Qualitätssicherung im UnterrichtLink MasterarbeitLink
Jan Heysel, Johanna Rätz, Vera Munz, Inga Woeste, Janina Beigel, Frank Bertoldi (2022)EduChallenge: Perspektiven auf Naturwissenschaften. Entwicklung eines innovativen Unterrichtskonzepts zum Bereich Nature of Science.Link DPG-Beitrag (externer Link zum Online-Journal PhyDid B) Link
Kai Gerschlauer (2023)Vergleich der Lernwirksamkeit eines Lernvideos und eines Texts in einem hybriden LernarrangementLink Masterarbeit