Unterrichtsmethoden für MINT-Fächer: Bausteine für die Verbesserung von Lernwirksamkeit und Unterrichtsqualität
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| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
[2018]
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Teil I MINT-Fächer und ihre Unterrichtsmethoden
1 MINT-Fächer: Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften
(Biologie, Chemie, Physik), Technik.................................... 3
Andreas Zendler
1.1 Einleitung......................................................... 3
1.1.1 Sicht der Lernenden.......................................... 3
1.1.2 Sicht der Lehrenden................... ................... 4
1.1.3 Unterrichtsmethoden: Handbücher für MINT-Fächer.............. 5
1.2 Fachübergreifender MINT-Unterricht.....*..................... 7
1.3 Fächerverbindender MINT-Unterricht............................... . 8
1.3.1 Themen aus der Perspektive eines einzelnen Faches............ 9
1.3.2 Themen aus der Lebenswelt der Schüler...................... 9
1.3.3 Themen mit interdisziplinärem Charakter..................... 10
1.3.4 Themen aus methodischer Perspektive ........................ 10
1.4 Die Rolle der Informatik im modernen MINT-Unterricht.............. 11
1.4.1 Zentrale Konzepte aus der Informatik für MINT-Fächer........ 12
1.4.2 Simulationsumgebungen für MINT-Fächer...................... 13
Literatur............................................................. 17
2 Unterrichtsmethoden: Steckbriefe, Prozessmodelle und Beispiele......... 21
Andreas Zendler
2.1 Einleitung.................................................... 21
2.2 Einteilung und Begriffsklärung.................................... 22
2.3 Unterrichtsmethoden.............................................. 23
2.3.1 Computersimulation........................................ 25
2.3.2 Concept-Mapping........................................... 27
2.3.3 Direkte Instruktion......................................... 29
2.3.4 Entdeckendes Lernen....................................... 31
XI
XII
Inhaltsverzeichnis
2.3.5 Experimentmethode............................................. 34
2.3.6 Fallstudie.................................................... 36
2.3.7 Gruppenpuzzle................................................. 38
2.3.8 Leitprogramm.................................................. 41
2.3.9 Leittextmethode............................................... 43
2.3.10 Lernen durch Lehren.......................................... 45
2.3.11 Lernaufgaben................................................. 47
2.3.12 Modellmethode................................................ 49
2.3.13 Planspiel.................................................... 52
2.3.14 Portfoliomethode............................................. 54
2.3.15 Problemorientierter Unterricht............................... 56
2.3.16 Projektmethode.............................................. 58
2.3.17 Referat...................................................... 60
2.3.18 Reziprokes Lehren............................................ 63
2.3.19 Stationenarbeit............................................ 65
2.3.20 WebQuest................................................... 67
Literatur............................................................... 69
Teil II Lernwirksamkeit ausgewählter Unterrichtsmethoden
3 Der Einfluss von Stationenarbeit und direkter Instruktion auf die
Lemwirksamkeit im Mathematikunterricht................................... 81
Tamara Häbe, Jürgen Joos und Andreas Zendler
3.1 Einleitung........................................................... 81
3.1.1 Mathematik als Unterrichtsfach................................ 82
3.1.2 Gedächtnisleistungen.......................................... 84
3.1.3 Geschlechterunterschiede...................................... 88
3.1.4 Unterrichtsmethoden........................................... 90
3.1.5 Unterrichtsinhalt: Kongruenz.................................. 96
3.1.6 Fragestellung................................................. 97
3.2 Forschungsmethode.................................................... 99
3.2.1 Versuchsdesign................................................ 99
3.2.2 Versuchsdurchführung......................................... 100
3.2.3 Vorgehen bei der Datenanalyse.................................103
3.3 Ergebnisse...........................................................105
3.3.1 Befunde zur Behaltensleistung.................................105
3.3.2 Statistische Auswertung. . ................................. 106
3.4 Diskussion.......................................................... 110
Literatur................................................................ 113
Inhaltsverzeichnis
XIII
4 Der Einfluss von direkter Instruktion und Gruppenpuzzle auf die
Lernwirksamkeit im Informatikunterricht................................ . 117
Michael Homy, Andreas Fest und Andreas Zendler
4.1 Einleitung......................................................... 117
4.1.1 Risiken des Internets....................................... 118
4.1.2 Unterrichtsinhalt: Risiken sozialer Netzwerke............... 125
4.1.3 Unterrichtsmethoden..........................................128
4.1.4 Fragestellung................................................129
4.2 Forschungsmethode.................................................. 130
4.2.1 Versuchsdesign. . ...........................................130
4.2.2 Versuchsdurchführung......................................... 131
4.2.3 Vorgehen bei der Datenanalyse................................132
4.3 Ergebnisse........................................................ 134
4.3.1 Befunde zur Lemwirksamkeit................................. . 134
4.3.2 Statistische Auswertung......................................137
4.4 Diskussion......................................................... 139
Literatur............................................................. 141
5 Der Einfluss von direkter Instruktion und Stationenarbeit auf die
Lern Wirksamkeit im Biologieunterricht................................ 143
Verena Grösser, Steffen Schaal und Andreas Zendler
5.1 Einleitung...................................................... 143
5.1.1 Unterrichtsmethoden..........................................143
5.1.2 Unterrichtsinhalt: Die Mendelschen Regeln....................147
5.1.3 Fragestellung................................................ . 150
5.2 Forschungsmethode...................................................151
5.2.1 Versuchsdesign...............................................151
5.2.2 Versuchsdurchführung.........................................152
5.2.3 Vorgehen bei der Datenanalyse........................... 160
5.3 Ergebnisse...................................................... 161
5.3.1 Befunde zur Lemwirksamkeit...................................161
5.3.2 Statistische Auswertung......................................164
5.4 Diskussion........................................................ 166
Literatur........................................................... 168
6 Der Einfluss von Experiment und Computersimulation auf die
Lernwirksamkeit im Chemieunterricht.................................. 171
Hanna Greiner, Cornelia Seitz und Andreas Zendler
6.1 Einleitung..........................................................171
6.1.1 Einsatzmöglichkeiten des Computers im Chemieunterricht...... 171
6.1.2 Simulationssoftware Yenka.................................. 174
XIV
Inhaltsverzeichnis
6.1.3 Unterrichtsmethoden...........................................175
6.1.4 Unterrichtsinhalt: Eigenschaften von Metallen ................176
6.1.5 Fragestellung................................................ 178
6.2 Forschungsmethode...................................................179
6.2.1 Versuchsdesign............................................... 179
6.2.2 Versuchsdurchführung..........................................180
6.2.3 Vorgehen bei der Datenanalyse.................................181
6.3 Ergebnisse......................................................... 182
6.3.1 Befunde zur Lemwirksamkeit....................................182
6.3.2 Auswertung mit parametrischem Ansatz..........................184
6.4 Diskussion..........................................................187
Literatur................................................................188
7 Der Einfluss von Fallstudie und Planspiel auf die Lemwirksamkeit im
Physikunterricht.........................................................191
Meltem Öztürk, Dieter Klaudt und Andreas Zendler
7.1 Einleitung..........................................................191
7.1.1 Forschungsschwerpunkte der Physikdidaktik.....................191
7.1.2 Videostudien zu verwendeten Untemchtskonzepten................193
7.1.3 Unterrichtsmethoden für den Physikunterricht..................194
7.1.4 Unterrichtsinhalt: Erneuerbare Energien...................... 196
7.1.5 Fragestellung.................................................198
7.2 Forschungsmethode.................................................. 199
7.2.1 Versuchsdesign................................................199
7.2.2 Versuchsdurchführung..........................................201
7.2.3 Vorgehen bei der Datenanalyse.................................205
7.3 Ergebnisse..........................................................205
7.3.1 Befunde zur Lern Wirksamkeit..................................205
7.3.2 Statistische Auswertung.......................................209
7.4 Diskussion..........................................................211
Literatur................................................................212
8 Der Einfluss von direkter Instruktion und Computersimulation auf die
Lemwirksamkeit im Technikunterricht......................................215
Manuel Gohl und Andreas Zendler
8.1 Einleitung..........................................................215
8.1.1 Simulationssoftware Bridge Constmctor....................... 216
8.1.2 Unterrichtsmethoden.......................................... 217
8.1.3 Fragestellung.................................................217
8.2 Forschungsmethode.................................................. 219
8.2.1 Versuchsdesign.............................................. 219
8.2.2 Versuchsdurchführung..........................................220
8.2.3 Vorgehen bei der Datenanalyse.................................221
Inhaltsverzeichnis
XV
8.3 Ergebnisse.............................................................222
8.3.1 Befunde zur Lernwirksamkeit.....................................222
8.3.2 Statistische Auswertung.........................................223
8.4 Diskussion.............................................................225
Literatur................................................................. 226
9 Ausblick....................................................................229
Andreas Zendler
Literatur................................................................. 232
Stichwortverzeichnis
233
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