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 & Teilnahmemöglichkeiten

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

Nach der anfänglichen Entwicklungsphase hat ein erster Erprobungszyklus Ende 2021 an zwei Schulen in NRW stattgefunden. Die Ergebnisse der Evaluation dieser Erprobung leiten die aktuell laufende Weiterentwicklungsphase an.

Im Herbst 2022 findet eine zweite Durchführung der EduChallenge statt. Diese weiterentwickelte Version der EduChallenge möchten wir in Kooperation mit mehreren Schulen erproben und laden hierzu weitere Schulen zur Kooperation ein. Es wird zwei Teilnahmemöglichkeiten geben:

a) Durchführung als zweitägite „Masterclass“ an der Universtität Bonn: In der Woche nach den NRW-Herbstferien bieten wir Kooperationsschulen die Möglichkeit an, dass einzelne interessierte Schülerinnen oder Schüler an der EduChallenge: Modellbildung in Form einer zweitägigen Masterclass an der Universität Bonn teilnehmen können. Der genaue Termin hierzu wird noch festgelegt.

b) Durchführung im Regelunterricht in EF-Kursen Physik: Ab Anfang November bieten wir Kooperationsschulen die Möglichkeit an die EduChallenge: ModellBildung im Rahmen von EF-Physikkursen durchzuführen und so ein innovatives Unterrichtsformat an der eigenen Schule zu nutzen und den Lernenden eine gezielte Förderung im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung sowie zu den weiteren Zielen der EduChallenge zu ermöglichen. Alle Materialien hierzu werden von der Universität Bonn gestellt. Die Durchführung wird von dem Vorbereitungsteam unterstützt und zur Weiterentwicklung evaluiert.

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.

Teilnahme als Schule

Als Schule, die Physik in der Erprobungsstufe der Oberstufe anbietet, sind Sie herzlich eingeladen mit uns das Konzept der EduChallenge zu erproben!

Sie können im Rahmen einer oder beider der o.g. Teilnahmemöglichkeiten kooperieren. Mit diesen Schritten können Sie an der EduChallenge teilnehmen:

  1. Schreiben Sie uns eine Mail mit Ihrem unverbindlichen Interesse zu einer Teilnahme an educhallenge [ät] physik.uni-bonn.de (Leerzeichen löschen und „[ät]“ ersetzten). Schreiben Sie uns auch gerne, wenn Sie Fragen haben.
  2. Nach den NRW-Sommerferien erfolgen konkrete Planungsschritte zum zeitlichen Ablauf etc. in Absprache mit allen Schulen, die Interesse bekundet haben.
  3. Eine verbindliche Aussage zur Kooperation benötigen wir bis Anfang September 2022.

Kontakt

Ansprechpersonen zur EduChallenge: ModellBildung an der Universität Bonn sind Jan Heysel und Inga Woeste.

Am besten erreichen Sie uns per Mail unter

educhallenge [ät ] physik.uni-bonn.de

Verantwortlich für die Durchführung der EduChallenge: ModellBildung ist:

Jan Heysel

Physikalisches Institut der Universität Bonn, Fachdidaktik Physik

Nussallee 12, 53115 Bonn

Arbeiten & Zwischenergebnisse

Im Rahmen des ersten Evaluationszyklus der EduChallenge wurden drei Masterarbeiten erarbeitet und Konzept und formative Evaluationsergebnisse des ersten Erprobungszyklus Ende 2021 wurden auf der DPG-Frühjahrstagung (Sektion Fachdidaktik) präsentiert. Gerne stellen wir die Ergebnisse dieses ersten Entwicklungszyklus hier dar:

Name(n) Autor:innenTitel der ArbeitMasterarbeit / VeröffentlichungPoster (DPG22)
Johanna RätzModellierung und Simulation als naturwissenschaftliche Arbeitsweisen der Erkenntnisgewinnung im UnterrichtLink MasterarbeitLink
Vera MunzDie soziologische Perspektive auf die Natur der Naturwissenschaften. Der Schulgarten als Analogie zu dem System Wissenschaft.Link MasterarbeitLink
Inga WoesteDas Peer-Review-Verfahren als wissenschaftliche Qualitätssicherung im UnterrichtLink MasterarbeitLink
Jan Heysel, Johanna Rätz, Vera Munz, Inga Woeste, Janina Beigel, Frank BertoldiEduChallenge: Perspektiven auf Naturwissenschaften. Entwicklung eines innovativen Unterrichtskonzepts zum Bereich Nature of Science.Link DPG-Beitrag (Pre-Print des Manuskripts)Link