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Humboldt-Universität zu Berlin - Humboldt-ProMINT-Kolleg

Promotionen 1. Förderphase

Aufgaben zur Identifikation mathematischer Begabung

Christine Günther, AG Grundschulpädagogik Lernbereich Mathematik

Das Vorhaben Problemlöseprozesse mathematisch begabter Mädchen und Jungen qualitativ zu untersuchen setzt an verschiedenen Schnittstellen der MINT-Lehrerbildung an. Am universitären Förderkurs „Mathetreff“ nehmen mathematisch interessierte Dritt- und Viertklässler sowie Studierende der Grundschulpädagogik teil. Neben der Akquise der Teilnehmer der Untersuchung und der Förderung von mathematisch begabten Mädchen im „Mathetreff“ in einer gesonderten Mädchengruppe und in einer gemischten Gruppe ergibt sich ein direkter Einfluss auf die Lehrerbildung, denn Studierende erhalten die Möglichkeit, wichtige Kompetenzen der prozessbegleitenden Diagnostik in diesem Seminar weiterentwickeln. Sie gewinnen außerdem Einblicke in die aktuelle Begabungsforschung. Zum anderen entstehen Lernumgebungen mit diagnostischem Potential für mathematische Begabung im Grundschulalter, die Mädchen besonders ansprechen.

Aspekte funktionalen Denkens im Hinblick auf die Einführung der Infinitesimalrechnung.

André Henning, AG Mathematik und ihre Didaktik

Aspekte funktionalen Denkens und die Einführung der Differentialrechnung stehen im Mittelpunkt dieses Promotionsvorhabens. Dabei rücken vor allem Aspekte des Computereinsatzes und hier insbesondere DGS-basierte Ansätze in das Zentrum der Forschung. Es entstand eine detaillierte Ideensammlung, um geeignete Anknüpfungspunkte an die vorhandenen Curricula der Sekundarstufe des Fachs Mathematik zu identifizieren. Besondere Beachtung finden dabei der Differenzenquotient zur Beschreibung von Änderungsverhalten und der Grenzwertbegriff. In Zusammenarbeit mit einer Mitarbeiterin des Lehrstuhls Mathematik und ihre Didaktik, entstand aus einem der Anknüpfungspunkte (Differentialquotient als stetige Fortsetzung des Differenzenquotienten) eine computerbasierte Lernumgebung, die in einem Mathematik-Leistungskurs erprobt wurde.

Wie experimentieren Studierende des Lehramts Biologie? Fachspezifische und fachübergreifende Aspekte

Meta Kambach, AG Biologie

Der Prozess naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung ist national und international ausgewiesenes Bildungsziel naturwissenschaftlichen Unterrichts. Von zentraler Bedeutung im naturwissenschaftlichen Unterricht ist das Verständnis, die Naturwissenschaften als einen möglichen Weg der Erkenntnisgewinnung zu verstehen und anzusehen. Schulleistungsstudien belegen jedoch Probleme deutscher Schülerinnen und Schüler in Prozessen naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung, wie z.B. beim Experimentieren.

Experimente sind eine wesentliche Arbeitsweise in den Naturwissenschaften und nehmen entsprechend auch eine zentrale Stellung im naturwissenschaftlichen Unterricht ein. Die Ausbildung eines adäquaten Methodenverständnisses und entsprechender Vorstellungen zum Experimentieren sind damit wichtige Ziele des naturwissenschaftlichen Unterrichts.

Nationale wie internationale Studien zeigen jedoch, dass sowohl auf der Schülerebene als auch auf Lehrerebene ein geringes wissenschafts- und erkenntnistheoretisches Verständnis bezüglich des Experimentierens besteht. Ähnliche Ergebnisse liegen auch zu Lehramtsstudierenden vor. Eine Erklärung für das wenig elaborierte Wissenschaftsverständnis ist in der Lehrerausbildung begründet. Besonders in der ersten Ausbildungsphase werden die Aspekte wissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung kaum berücksichtigt.

Ziel dieser Studie war es, die Kompetenzen Lehramtsstudierender der Biologie bezüglich des Experimentierens zu erfassen und zu beschreiben. Vor diesem Hintergrund sollten individuelle Entwicklungsverläufe über den Verlauf des Studiums hinweg und unter Berücksichtigung des Zweitfaches (eine vs. zwei naturwissenschaftliche Fächer) aufgezeigt werden.

Untersuchung des Einflusses von Unterrichtsmethoden auf den Interessensstand von Schülerinnen und Schülern im Fach Naturwissenschaften. Eine quantitative Studie im Primarbereich unterschiedlicher Schulformen

Harald Musold, AG Physik

Der Rückgang des Interesses beim Übergang von der Primarstufe zur Sekundarstufe I in den naturwissenschaftlichen Fächern wurde u. a. durch die IPN Interessenstudie von Hoffmann et al. (1998) deutlich. Die Ergebnisse zahlreicher Studien weisen darauf hin, dass ein starker Zusammenhang zwischen dem Interesse der Schülerinnen und Schüler und den fachlichen Inhalten existiert. Es ist jedoch anzunehmen - wie auch in der Auswertung der Pisa Studie (2007) erwähnt wird - dass weitere Faktoren existieren, die einen Einfluss auf das Interesse von Schülerinnen und Schülern haben.

Ziel des Promotionsvorhabens ist es, den Einfluss von „Unterrichtsmethoden“ auf das Interesse von Schülerinnen und Schülern im naturwissenschaftlichen Unterricht zu untersuchen. Außerdem wurde der Einsatz von „Unterrichtsmethoden“ in Grund- und Oberschulen miteinander verglichen. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen konnten so Rückschlüsse auf die Lehrerausbildung gezogen werden.

Fachliche und überfachliche Aspekte wissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung in der Chemieausbildung im Hochschulbereich

Kerstin Patzwaldt, AG Chemie

Durch die Einführung von Bildungsstandards haben sich national wie international die Schwerpunkte des naturwissenschaftlichen Unterrichts verändert. Neben der Vermittlung von Fachwissen ist nun auch der Prozess naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung (Scientific Inquiry) ein wichtiges Bildungsziel. Wissenschaftliche Untersuchungen lassen vermuten, dass Aspekte wissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung in der universitären Lehrerausbildung kaum berücksichtigt werden. Doch inwiefern beeinflusst die universitäre Ausbildung entsprechende Fähigkeiten und Fertigkeiten? Ziel dieser Studie ist somit das Aufzeigen von Wirkungszusammenhängen bezüglich der Entwicklung experimenteller Kompetenzen bei Chemie-Lehramtsstudierenden.

Rekonstruktion von SchülerInnendeutungen zu elektrischem Strom und elektrischer Energiegewinnung – Entwicklung einer Materialumgebung zu elektrischem Strom und elektrischer Energiegewinnung aus der Perspektive von Bildung für nachhaltige Entwicklung

Florian Schütte, AG Grundschulpädagogik Lernbereich Sachunterricht

Im Rahmen dieses Promotionsvorhabens wurde zum einen unter Rückgriff auf aktuelle sachunterrichtsdidaktische Diskurse (u.a. Köster 2006, Kahlert 2005, Möller 2001) unter Einbezug des ethischen und normativen Bildungskonzeptes von Bildung für nachhaltige Entwicklung (de Haan 2008), sowie den erkenntnistheoretischen Annahmen des Konstruktivismus (von Glaserfeld 1996) theoriegeleitet eine Materialumgebung zum Thema elektrischer Strom und elektrische Energiegewinnung entwickelt (Ziel 1). Zum anderen wurde in einem qualitativen Verfahren Deutungen von Kindern zu elektrischem Strom und elektrischer Energiegewinnung im handelnden Umgang mit dem Material unter Rückgriff auf die dokumentarische Methode (Bohnsack 2009) rekonstruiert (Ziel 2). Dabei wurde der Versuch unternommen, handlungsleitendes Wissen zu rekonstruieren.

„Scientific Inquiry“ im internationalen Vergleich. Eine Videostudie im Chemieunterricht in Deutschland und Schweden

Jaana Stiller, AG Chemie

Das Konzept „Scientific Inquiry“ beschreibt den Prozess des wissenschaftlichen Denkens und setzt sich aus drei elementaren Schritten zusammen:

  1. Formulierung naturwissenschaftlicher Fragestellungen und Hypothesen;
  2. Planung und Durchführung einer Untersuchung;
  3. Auswertung und Reflektion der Untersuchungsdaten.

Trotz der Tatsache, dass diese Abfolge eine zentrale Rolle innerhalb der naturwissenschaftlichen Fachdidaktik einnimmt, findet sich der Prozess des naturwissenschaftlichen Denkens selten in der Unterrichtspraxis wieder. Dies ist vermutlich auf ein „naives“ Wissenschaftsverständnis („Nature of Science“) der Lehrkräfte zurückzuführen. Das (un)wissenschaftliche Bewusstsein und Wissen über „Nature of Science“ hat demnach einen Einfluss auf die Gestaltung von Erkenntnisprozessen im naturwissenschaftlichen Unterricht.

Das zentrale Ziel des Promotionsvorhabens bestand in der Analyse der Gestaltung von „Scientific Inquiry“ im Chemieunterricht im Übergang von der Sekundarstufe I zur Sekundarstufe II in Deutschland und dem Vergleich hinsichtlich der Gestaltung von „Scientific Inquiry“ im schwedischen Chemieunterricht.

Folgenden Fragen standen im Zentrum des Forschungsvorhabens:

  1. Wie unterscheidet sich die Gestaltung von „Scientific Inquiry” im Chemieunterricht in Deutschland und Schweden?
  2. Wie unterscheidet sich die Gestaltung von „Scientific Inquiry” im Chemieunterricht im Übergang von der Sekundarstufe I und Sekundarstufe II?
  3. Inwiefern beeinflussen die Lehrervorstellungen zu „Nature of Science” und „Scientific Inquiry” die Gestaltung des Chemieunterrichts?
  4. Inwiefern beeinflusst die Gestaltung von „Scientific Inquiry” im Chemieunterricht die Schülervorstellungen zu „Nature of Science” und „Scientific Inquiry” und die Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler im Bereich „Erkenntnisgewinnung”?