Im Rahmen dieser Arbeit werden die Vorstellungen und das Fachwissen zukünftiger Biologie- und Physiklehrkräfte fokussiert. Um die Lehrerbildung adäquat weiterzuentwickeln, ist es Ziel dieser Studie, explorativ zu untersuchen, welche Vorstellungen und welches Fachwissen zukünftige Biologie- und Physiklehrkräfte besitzen.
Der Autor hat für die Arbeit eine quantitative Fragebogenstudie erhoben. Die Studie zeigt, dass nur ein geringer Teil zukünftiger Biologie- und Physiklehrkräfte über ein fundiertes Fachwissen zum Aufbau der Materie verfügt. Bei den Ergebnissen fällt vor allem eine Vermischung der submikroskopischen und makroskopischen Ebene auf. Ein weiterer Aspekt sind die submikroskopischen Vorgänge und Wechselwirkungen, bei denen es vor allem zukünftigen Biologielehrkräften an differenziertem Fachwissen fehlt, um Vorgänge auf submikroskopischer Ebene miteinander in Bezug zu setzen. Ferner kann festgestellt werden, dass die Länge des Chemieunterrichts und vor allem der Besuch eines Leistungskurses im Fach Chemie einen positiven Einfluss auf das Fachwissen zukünftiger Biologie- und Physiklehrkräfte zum Aufbau der Materie hat.
Bundesweit mangelt es zunehmend an Naturwissenschaftslehrkräften, vor allem an Fachkräften in den Fächern Chemie und Physik. Um diesen Bedarf zu decken, werden neben Quereinsteigern vermehrt fachfremde Lehrkräfte für den entsprechenden Unterricht eingesetzt. Für einen erfolgreichen und kognitiv anregenden Unterricht ist es maßgeblich, dass die Lehrkraft ein fundiertes Professionswissen vorweist. Dabei ist das fachdidaktische Wissen, aber vor allem auch ein fundiertes Fachwissen maßgeblich, um die curricularen Inhalte adäquat zu vermitteln. Ein essentieller Fachinhalt des Faches Chemie stellt der Aufbau der Materie dar, der spiralcurricular in der gesamten Sekundarstufe I Anknüpfungspunkte findet. Doch auch in den Fächern Biologie und Physik finden sich curriculare Inhalte zu diesem.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Fachfremd unterrichten
3 Professionswissen von Lehrkräften zum Aufbau der Materie
3.1 Professionswissen im Allgemeinen
3.2 Professionswissen zum Aufbau der Materie
3.2.1 Dimension Fachwissen
3.2.1.1 Atomarer Aufbau der Materie
3.2.1.2 Aggregatzustände
3.2.1.3 Die Gasphase
3.2.1.4 Die flüssige Phase
3.2.1.5 Die feste Phase
3.2.2 Dimension Fachdidaktisches Wissen
3.2.2.1 Lernen am Modell
3.2.2.2 Modellvorstellungen zum Aufbau der Materie
3.2.2.3 Schülervorstellungen zum Aufbau der Materie
4 Kerncurriculare Begründung des Fachinhaltes
4.1 Kerncurriculum der Naturwissenschaften Sekundarstufe I
4.1.1 Chemie
4.1.2 Physik
4.1.3 Biologie
4.2 Kerncurriculum der Sekundarstufe II (Chemie, Biologie, Physik)
5 Forschungsstand
6 Forschungsfragen
7 Beschreibung der Methode
7.1 Wahl der Methode
7.2 Entwicklung und Aufbau des Fragebogens
7.3 Gütekriterien
8 Datenerhebung
8.1 Durchführung der Erhebung
8.2 Beschreibung der Stichprobe
8.3 Auswertungsverfahren
8.3.1 Reliabilitätsanalyse
8.3.2 Faktorenanalyse der Likert-Skalen
9 Ergebnisse
9.1 Beschreibung der Ergebnisse
9.1.1 Themenblock I: Vorwissen zum Aufbau der Materie
9.1.2 Themenblock II: Vorstellungen zum Aufbau der Materie
9.1.3 Themenblock III: Vorstellungen zu den Aggregatzuständen
9.1.4 Themenblock IV: Vorstellungen zu konkreten Sachverhalten auf submikroskopischer Ebene
9.2 Diskussion der Ergebnisse
10 Fazit & Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit besteht darin, explorativ das Professionswissen – insbesondere das Fachwissen – zukünftiger Biologie- und Physiklehrkräfte hinsichtlich des Aufbaus der Materie zu untersuchen. Da aufgrund des Fachkräftemangels davon auszugehen ist, dass diese Lehrkräfte häufig fachfremd Chemie unterrichten müssen, erforscht die Arbeit, ob ein fundiertes Verständnis dieser zentralen Thematik vorhanden ist oder ob Fehlvorstellungen, ähnlich denen von Schülerinnen und Schülern, bestehen.
- Analyse des Einflusses von fachfremdem Unterricht auf die Lehrqualität.
- Untersuchung des fachspezifischen Wissens zu Atommodellen und Aggregatzuständen.
- Erhebung von Vorstellungen und Fehlkonzepten auf submikroskopischer Ebene.
- Evaluierung der Auswirkungen von Studienvoraussetzungen (Chemie-Grundvorlesung, Länge des Chemieunterrichts) auf das Fachwissen.
- Ableitung von Empfehlungen für die Lehrerbildung zur Förderung fächerübergreifender Kompetenzen.
Auszug aus dem Buch
3.2.1.2 Aggregatzustände
Materie kann in drei verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen: fest, flüssig und gasförmig. Dabei zeichnen sich feste Stoffe durch eine stabile äußere Form und ein definiertes Volumen aus. Flüssige Stoffe besitzen ebenfalls ein definiertes Volumen, aber keine stabile Form. Gasförmige Stoffe besitzen hingegen weder eine stabile Form noch ein definiertes Volumen, sie füllen jeden zur Verfügung stehenden Raum vollständig aus (Mortimer & Müller, 2010, S. 7). In welchen Aggregatzustand (thermodynamisch auch Phase genannt) ein Stoff vorliegt ist von der Temperatur und dem Druck abhängig und wird anhand eines Phasendiagramms visualisiert (Riedel & Meyer, 2013, S. 145).
Die Dampfdruckkurve stellt die Wertepaare da, bei der die flüssige Phase mit der Gasphase um Gleichgewicht stehen. Die Schmelzkurve entspricht den Wertepaaren, bei Gleichgewichtsbedingungen, zwischen fester und flüssiger Phase und die Sublimationskurve visualisiert die Wertepaare, bei der festes Kohlenstoffdioxid mit gasförmigen Kohlenstoffdioxid im Gleichgewicht steht (Riedel & Meyer, 2013, S. 145 ff.).
Liegt der Punkt eines Wertepaares nicht auf einer der zuvor genannten Kurven, sondern beispielsweise im Bereich der festen Phase, liegt nur die entsprechende Phase vor. Am Triplepunkt fallen die Dampfdruck-, Schmelz- und Sublimationskurve zusammen. Dort liegen alle drei Phasen miteinander im Gleichgewicht vor (Mortimer & Müller, 2010, S. 181). Aus thermodynamischer Sicht existiert eine vierte homogene Phase oberhalb des kritischen Punktes, das überkritische Fluid, bei der die Grenzflächen zwischen den Phasen nichtmehr existieren (Atkins & de Paula 2006, S. 127). Diese Phase wird im Folgendem jedoch außer Acht gelassen, da es für die geplante Studie nicht relevant ist.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Arbeit problematisiert den Fachkräftemangel und den resultierenden fachfremden Unterricht in den Naturwissenschaften und stellt die Forschungsabsicht dar, das Fachwissen zukünftiger Lehrkräfte explorativ zu erfassen.
2 Fachfremd unterrichten: Dieses Kapitel beleuchtet das Ausmaß und die Gründe des fachfremden Unterrichts in Deutschland und verdeutlicht die Relevanz einer fundierten Lehrerbildung für alle Naturwissenschaften.
3 Professionswissen von Lehrkräften zum Aufbau der Materie: Es erfolgt eine theoretische Herleitung der Dimensionen Fachwissen und fachdidaktisches Wissen, ergänzt um eine physikalisch-chemische Beschreibung von Atommodellen und Aggregatzuständen.
4 Kerncurriculare Begründung des Fachinhaltes: Dieses Kapitel analysiert die Verankerung des Aufbaus der Materie in den Kerncurricula für Gymnasium-Lehrkräfte und unterstreicht die fachliche Bedeutung für die gesamte Sekundarstufe.
5 Forschungsstand: Hier wird der aktuelle Stand der Forschung zu Lehrerkompetenzen und existierenden Fehlvorstellungen bei Lehrkräften und Studierenden zusammengefasst.
6 Forschungsfragen: Die Arbeit formuliert die übergeordnete Fragestellung und vier spezifische Leitfragen, die den Fokus der quantitativen Untersuchung setzen.
7 Beschreibung der Methode: Das Kapitel begründet die Wahl des Fragebogens als Instrument und erläutert Aufbau, Konstruktion und die verwendeten Gütekriterien.
8 Datenerhebung: Es wird die Durchführung der analogen Befragung sowie die Beschreibung der Stichprobe von 118 Lehramtsstudierenden dargelegt.
9 Ergebnisse: Dieses Kapitel präsentiert die deskriptive und interferenzstatistische Auswertung der Fragebogendaten in verschiedenen Themenblöcken und diskutiert die Resultate vor dem Hintergrund der Fragestellung.
10 Fazit & Ausblick: Abschließend werden die Ergebnisse zusammengeführt und Handlungsempfehlungen für eine Weiterentwicklung der universitären Lehrerbildung gegeben.
Schlüsselwörter
Professionswissen, Fachwissen, Atommodell, Aggregatzustände, Fachfremder Unterricht, Lehrerbildung, Schülervorstellungen, Naturwissenschaftsunterricht, Chemieunterricht, Modellbildung, Kompetenzmessung, Submikroskopische Ebene, Materieaufbau, Lehramtsstudium, Fehlerkonzepte.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Die Masterarbeit untersucht das professionsbezogene Fachwissen von Lehramtsstudierenden der Biologie und Physik im Hinblick auf ein zentrales Thema der Chemie: den Aufbau der Materie.
Welche Themenfelder stehen im Zentrum?
Die Arbeit behandelt Atommodelle (Dalton, Rutherford, Bohr), Aggregatzustände, Phasendiagramme sowie die Fähigkeit, zwischen makroskopischer und submikroskopischer Betrachtungsebene zu unterscheiden.
Was ist die primäre Forschungsfrage?
Die zentrale Frage ist, welches Fachwissen und welche Vorstellungen zukünftige Biologie- und Physiklehrkräfte über den Aufbau der Materie besitzen, insbesondere vor dem Hintergrund, dass sie dieses Fach später fachfremd unterrichten könnten.
Welche Methode kommt zum Einsatz?
Es wurde eine quantitative Fragebogenstudie (Leistungstest) mit 118 Lehramtsstudierenden an der Universität Oldenburg durchgeführt, wobei die Daten anschließend deskriptiv und interferenzstatistisch ausgewertet wurden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine theoretische Fundierung über Professionswissen und Lehrplanvorgaben, eine methodische Beschreibung sowie eine detaillierte Ergebnisanalyse der verschiedenen Themenblöcke des Fragebogens.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Fachfremder Unterricht, Professionswissen, Atommodelle, Aggregatzustände sowie die Trennung von makroskopischer und submikroskopischer Ebene.
Gibt es einen Einfluss der universitären Ausbildung?
Ja, die Arbeit stellt fest, dass der Besuch einer chemischen Grundvorlesung sowie die Belegung eines Leistungskurses Chemie in der Schule positive Effekte auf das fachspezifische Wissen der angehenden Lehrkräfte haben.
Wie unterscheiden sich Biologie- und Physikstudierende?
Die Ergebnisse zeigen, dass angehende Physiklehrkräfte in Teilbereichen, wie etwa bei submikroskopischen Vorgängen und der Modellkompetenz (z.B. Bohr-Modell), tendenziell über ein differenzierteres Fachwissen verfügen als Biologiestudierende.
Welche Rolle spielen Fehlkonzepte?
Wie bei Schülern finden sich auch bei den befragten Studierenden häufig Defizite in der Trennung von Stoff- und Teilchenebene, was darauf hindeutet, dass das Verständnis der Lehrkräfte stark durch Alltagsvorstellungen geprägt ist.
Welche Konsequenz zieht die Autorin für die Lehrerbildung?
Die Autorin plädiert dafür, das fächerübergreifende Professionswissen bereits im Studium stärker zu fördern und Konzepte zu entwickeln, die den Aufbau der Materie synergetisch über alle Naturwissenschaften hinweg thematisieren.
- Quote paper
- Monique Lohmann (Author), 2019, Was wissen zukünftige Biologie- und Physiklehrer über den Aufbau der Materie?, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/508906
