Lehren und Lernen über NoS und NoSI

Lehren und Lernen über Nature of Science (NOS) und Nature of Scientific Inquiry (NOSI). Eine vergleichende Untersuchung über die Wirkungen Historischer Fallstudien und Forschenden Lernens

Hintergrund
Physikunterricht sollte im
Sinne naturwissenschaftlicher
Grundbildung mit dem Ziel einer „scientific literacy“ der
Schülerinnen und Schüler neben der Vermittlung von
Fachwissen mindestens ebenso
starken Wert legen auf das Erzeugen eines realistischen und belastbaren
Verständnisses der Methoden, Arbeitsweisen und
Rahmenbedingungen
professioneller Naturwissenschaft und ihrer Prozesse der
Wissenskonstruktion.
Es hat sich herausgestellt, dass dieses Lernen ÜBER
Naturwissenschaften auch in
forschungsähnlichen Unterrichtskonzeptionen (Forschendes
Lernen / Inquiry Based
Learning (IBL)) oder in Konzeptionen die reale Forschung als
bedeutsamen
Kontext einsetzen (historisch-wissenschaftstheoretisch orientierter
Physikunterricht / History and Philosophy of Science in Science
Teaching
(HPSST)) nur in unbedeutendem Maße stattfindet.
Erfahrungsgemäß sehen
Schülerinnen und Schüler ihre Aktivitäten im
Physikunterricht nicht im Bezug zu
Aktivitäten professioneller Wissenschaft. Auch der
Großteil der Physiklehrer
stellt solche Bezüge nicht her. Stattdessen vermittelt der
aktuelle
Physikunterricht durch fehlende Kontexte, verifikationistisches
Vorgehen beim
Experimentieren und starke Lehrerzentrierung auf implizitem Weg ein
Zerrbild
von Naturwissenschaften als statisch, autoritär und
hyperrational. Eine
stärkere Lernerorientierung,
diskursiv-unterstützender Unterrichtsstil und eine
Offnung des Unterrichts auch in Bezug auf Experimentalphasen
sind ein Pfeiler
für die Vermittlung eines angemessenen Verständnisses
der Natur der Naturwissenschaften
(NdN / Nature of Science (NoS)). Zudem sollte der Unterricht durch
geschickte
Wahl von Inhalt, Methode und Sozialform Ressourcen bereitstellen,
anhand derer
Methoden, Arbeitsweisen und Rahmenbedingungen professioneller
Naturwissenschaft
und Prozesse ihrer Wissenskonstruktion in den Blick genommen werden
können.
Hier bieten sich die o.g. forschungsähnlichen
Unterrichtskonzeptionen IBL und
HPSST an. Die Bezugnahme zwischen
Schülerhandlungen/Unterrichtsinhalten und dem
Lernbereich „Natur der Naturwissenschaften“ sollte durch Phasen
angeleiteter expliziter Reflexion erfolgen. Hier werden die
Schülerinnen und
Schüler durch Fragen oder Arbeitsaufträge dazu
angeregt, exemplarische Elemente
ihres erlebten Physikunterrichts mit „realen“ Naturwissenschaften in
Bezug zu setzen und kritisch zu reflektieren. Es sollte also ein Bezug
hergestellt werden zwischen dem implizitem NdN-Gehalt des
Physikunterrichts und
expliziten Lernbereichen der NdN, sowie zwischen den proximalen
Erfahrungen der
Schüler über wissenschaftliches Arbeiten im
Physikunterricht und den
zugehörigen distalen Aspekten professioneller Wissenschaft. In
diesem
Zusammenhang eröffnen sich mehrere Fragekomplexe:
  • Welche Ressourcen bieten
    die einzelnen Konzeptionen (IBL/HPSST) zum Lernen über die
    Natur der
    Naturwissenschaften?
  • Welches Wissen
    über die Natur der Naturwissenschaften –
    vergleichbare Realisierungen vorausgesetzt – kann in den beiden
    Konzeptionen
    erworben werden?
  • Wie hängt der
    NdN-Wissenserwerb mit den Eigenarten der zu
    Grunde liegenden Lerngelegenheiten zusammen (implizit/explizit;
    proximal/distal)?
  • Wie hängt der
    NdN-Wissenserwerb von den Eigenschaften der
    Schülerinnen und Schüler ab – im speziellen von ihrem
    Fachbezogenen
    Selbstkonzept und ihrem Interesse?
Diesen Fragen soll in einem
Forschungsprojekt nachgegangen werden.
Diese
Studie
Dazu werden zwei (1xIBL;
1xHPSST) in
ihren fachlichen und NdN-Lernzielen und Lerngelegenheiten
möglichst
vergleichbare Lerneinheiten konzipiert. Die historisch-orientierte
Lerneinheit
zeichnet sich durch Phasen historischer Kontexualisierung und
Information,
sowie den Einsatz von originalgetreuen Replikaten historischer
Instrumente aus.
Die inquiry-orientierte Lerneinheit zeichnet sich durch strukturierte,
moderat
unterstütze, selbstverantwortliche
Forschungsaktivitäten der Schülerinenn und
Schüler aus. Beide Lerneinheiten enthalten offene und gelenkte
Phasen der
expliziten Reflektion auf die Natur der Naturwissenschaften. Beide
Lerneinheiten bewegen sich im Inhaltsbereich „Qualitative
Elektrostatik“ Methodik: Das Forschungsdesign ist angelegt als
vergleichende Prä-Post-Interventionsstudie ohne
Kontrollgruppe. Die
Interventionen werden jeweils einmal von ein- und demselben Lehrer
durchgeführt. Vor und nach der jeder Intervention wird mit
geschlossenen
Instrumenten das Fachbezogene Selbstkonzept Physik und das Interesse an
Physik
als Schulfach erhoben. In offenem Format äußern sich
die Schülerinnen und
Schüler zu Fragen zu bestimmten Aspekten der Natur der
Naturwissenschaften.
Zusätzlich enthält der Fragebogen eine
Zeichenaufgabe, in der die Schülerinnen
und Schüler den „Weg der Naturwissenschaften“ zeichnen und
erläutern
sollen, sowie eine Frage zum Verhältnis von Schulphysik zu
Physik als
Wissenschaft. Der offene Teil des Fragebogens wird durch ein
Nachinterview mit
explizierenden und fokussierenden Fragen ergänzt. Um Aussagen
zu den
Lerngelegenheiten treffen zu können und die Qualität
der Umsetzung der
Intervention zu überprüfen, werden die einzelnen
Unterrichtsstunden begleitend
beobachtet und videografiert. Zudem füllen die
Schülerinnen und Schüler für
jede Unterrichtsstunde einen Kurzfragebogen zu verschiedenen Facetten
der
Unterrichtsbezogenen Motivation aus.

Publikationen

Buchartikel

Henke, A. & Höttecke, D. (2013). Students' beliefs about the diachronic nature of science: a metaphor-based analysis of 8th-graders' drawings of "The Way of Science". In Aprendendo ciência e sobre sua natureza: abordagens históricas e filosóficas [Learning about science and nature: historical and philosophical approaches] (S. 327–356). São Carlos.@inbook{hoetteckehenke2013c, title={Students' beliefs about the diachronic nature of science: a metaphor-based analysis of 8th-graders' drawings of "The Way of Science"}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke}, year={2013}, booktitle={Aprendendo ciência e sobre sua natureza: abordagens históricas e filosóficas [Learning about science and nature: historical and philosophical approaches]}, location={São Carlos}, pages={327--356}, url={https://physikdidaktik.uni-bremen.de/pubs/Henke_Hoettecke_2013_Students_beliefs_about_the_diachronic_nature_of_science.pdf} }

Zeitschriftenartikel

Henke, A. (2016). Lernen über die Natur der Naturwissenschaften - Forschender und historisch orientierter Physikunterricht im Vergleich. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, (22), 123–145.@article{henke2016, title={Lernen über die Natur der Naturwissenschaften - Forschender und historisch orientierter Physikunterricht im Vergleich}, author={Andreas Henke}, year={2016}, journal={Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften}, number={22}, pages={123--145}, doi={10.1007/s40573-016-0046-z} }

Henke, A. & Höttecke, D. (2014). Physics Teachers' Challenges in Using History and Philosophy of Science in Teaching.. Science & Education, 1–37.@article{hoetteckehenke2014, title={Physics Teachers' Challenges in Using History and Philosophy of Science in Teaching.}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke}, year={2014}, journal={Science & Education}, pages={1--37}, doi={10.1007/s11191-014-9737-3} }

Höttecke, D., Henke, A. & Rieß, F. (2012). Implementing History and Philosophy in Science Teaching - Strategies, Methods, Results and Experiences from the European HIPST Project. Science & Education, 21(9), 1233–1261.@article{hoetteckehenke2012, title={Implementing History and Philosophy in Science Teaching - Strategies, Methods, Results and Experiences from the European HIPST Project}, author={Dietmar Höttecke and Andreas Henke and Falk Rieß}, year={2012}, publisher={Springer}, journal={Science & Education}, volume={21}, number={9}, pages={1233--1261} }

Höttecke, D. & Henke, A. (2012). Magnetische und elektrische Anziehungskräfte auf dem Prüfstand - die Fallstudie "William Gilbert". Naturwissenschaften im Unterricht - Physik, 22 (Heft 127), 18–23.@article{hoetteckehenke2012a, title={Magnetische und elektrische Anziehungskräfte auf dem Prüfstand - die Fallstudie "William Gilbert"}, author={Dietmar Höttecke and Andreas Henke}, year={2012}, location={Münster}, publisher={Lit-Verlag}, journal={Naturwissenschaften im Unterricht - Physik, 22 (Heft 127)}, pages={18--23} }

Henke, A. & Höttecke, D. (2011). Beschreiben und Erklären elektrischer Vorgänge - die Fallstudie "Charles du Fay". Naturwissenschaften im Unterricht - Physik, 22 (Heft 126), 20–24.@article{hoetteckehenke2011, title={Beschreiben und Erklären elektrischer Vorgänge - die Fallstudie "Charles du Fay"}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke}, year={2011}, journal={Naturwissenschaften im Unterricht - Physik, 22 (Heft 126)}, pages={20--24} }

Höttecke, D., Henke, A. & Rieß, F. (2011). Was ist Bewegung? Eine historische Fallstudie zum Trägheitskonzept und zum Lernen über die Natur der Naturwissenschaften. Naturwissenschaften im Unterricht - Physik, 22 (Heft 126), 25–31.@article{hoetteckehenke2011a, title={Was ist Bewegung? Eine historische Fallstudie zum Trägheitskonzept und zum Lernen über die Natur der Naturwissenschaften}, author={Dietmar Höttecke and Andreas Henke and Falk Rieß}, year={2011}, location={Münster}, publisher={Lit-Verlag}, journal={Naturwissenschaften im Unterricht - Physik, 22 (Heft 126)}, pages={25--31} }

Artikel in Tagungsbänden

Henke, A., Höttecke, D. & Krüger, J. (2015). Schülervorstellungen zur zeitlichen Entwicklung der Naturwissenschaften - Schüler/-innen zeichnen den Weg der Wissenschaft. In S. Bernholt: Heterogenität und Diversität - Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht (S. 313–315). Kiel: IPN.@inproceedings{hoetteckehenke2015, title={Schülervorstellungen zur zeitlichen Entwicklung der Naturwissenschaften - Schüler/-innen zeichnen den Weg der Wissenschaft}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke and Janne Krüger}, year={2015}, editor={Sascha Bernholt}, booktitle={Heterogenität und Diversität - Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht}, location={Kiel}, publisher={IPN}, pages={313--315}, url={http://www.gdcp.de/images/tagungsbaende/GDCP_Band35.pdf#page=337} }

Höttecke, D., Henke, A. & Krüger, J. (2015). Naturwissenschaften im Wandel der Zeit - Konzepte der Wissenschaftsforschung. In S. Bernholt: Heterogenität und Diversität - Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht (S. 310–312). Kiel: IPN.@inproceedings{hoetteckehenke2015a, title={Naturwissenschaften im Wandel der Zeit - Konzepte der Wissenschaftsforschung}, author={Dietmar Höttecke and Andreas Henke and Janne Krüger}, year={2015}, editor={Sascha Bernholt}, booktitle={Heterogenität und Diversität - Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht}, location={Kiel}, publisher={IPN}, pages={310--312}, url={http://www.gdcp.de/images/tagungsbaende/GDCP_Band35.pdf#page=334} }

Henke, A. & Höttecke, D. (2013). Entwicklung von Schülervorstellungen zur Natur der Naturwissenschaften im Rahmen forschenden Lernens und historischer Fallstudien. In S. Bernholt: Inquiry Based Learning. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in Hannover 2012 (S. 398–400). Münster: Lit Verlag.@inproceedings{hoetteckehenke2013, title={Entwicklung von Schülervorstellungen zur Natur der Naturwissenschaften im Rahmen forschenden Lernens und historischer Fallstudien}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke}, year={2013}, editor={Sascha Bernholt}, booktitle={Inquiry Based Learning. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in Hannover 2012}, location={Münster}, publisher={Lit Verlag}, pages={398--400}, url={http://www.gdcp.de/images/tagungsbaende/GDCP_Band33.pdf} }

Henke, A. & Höttecke, D. (2012). Students' beliefs about the diachronic nature of science: A metaphor-based analysis of 8th-graders' drawings of "The Way of Science". In Proceedings of the 1st Latin American Conference of the International History, Philosophy, and Science Teaching Group (IHPST-LA), 19.-21.08.2010 Maresias, Sao Paulo: University of Sao Paulo.@inproceedings{henkehoettecke2012, title={Students' beliefs about the diachronic nature of science: A metaphor-based analysis of 8th-graders' drawings of "The Way of Science"}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke}, year={2012}, booktitle={Proceedings of the 1st Latin American Conference of the International History, Philosophy, and Science Teaching Group (IHPST-LA), 19.-21.08.2010}, location={Maresias, Sao Paulo}, publisher={University of Sao Paulo}, url={https://physikdidaktik.uni-bremen.de/pubs/henke_ihpst_la_revised.pdf} }

Henke, A. & Höttecke, D. (2012). Lernen über die Natur der Naturwissenschaften. Forschendes Lernen und historische Fallstudien im Vergleich. In S. Bernholt: Konzepte fachdidaktischer Stukturierung für den Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in Oldenburg 2011 (S. 592–595). Münster: Lit Verlag.@inproceedings{hoetteckehenke2012b, title={Lernen über die Natur der Naturwissenschaften. Forschendes Lernen und historische Fallstudien im Vergleich}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke}, year={2012}, editor={Sascha Bernholt}, booktitle={Konzepte fachdidaktischer Stukturierung für den Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in Oldenburg 2011}, location={Münster}, publisher={Lit Verlag}, pages={592--595} }

Höttecke, D. & Henke, A. (2011). Constructing HPS-Based Case Studies for Teaching and Learning Science: Stephen Gray and Electric Conduction on the Wrong Track. In Proceedings of the 2011 IHPST Conference (Thessaloniki) Thessaloniki, Greece.@inproceedings{hoetteckehenke2011d, title={Constructing HPS-Based Case Studies for Teaching and Learning Science: Stephen Gray and Electric Conduction on the Wrong Track}, author={Dietmar Höttecke and Andreas Henke}, year={2011}, booktitle={Proceedings of the 2011 IHPST Conference (Thessaloniki)}, location={Thessaloniki, Greece}, url={http://ihpst.net/?p=1148} }

Henke, A. & Höttecke, D. (2010). Lernen über die Natur der Naturwissenschaften - Vergleichende Untersuchung der Wirkung expliziter Reflektion in historischen Fallstudien & forschendem Lernen. In Entwicklung naturwissenschaftlichen Denkens zwischen Phänomen und Systematik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in Dresden 2009 Münster: Lit Verlag.@inproceedings{hoetteckehenke2010d, title={Lernen über die Natur der Naturwissenschaften - Vergleichende Untersuchung der Wirkung expliziter Reflektion in historischen Fallstudien & forschendem Lernen}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke}, year={2010}, booktitle={Entwicklung naturwissenschaftlichen Denkens zwischen Phänomen und Systematik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in Dresden 2009}, location={Münster}, publisher={Lit Verlag} }

Henke, A., Höttecke, D. & Rieß, F. (2009). Case Studies for Teaching and Learning with History and Philosophy of Science - Exemplary Results of the HIPST Project in Germany. In Online Proceedings of the Tenth International History, Philosophy, and Science Teaching Conference, University of Notre Dame, June 24-28 South Bend, USA: University of Notre Dame.@inproceedings{hoetteckehenke2009a, title={Case Studies for Teaching and Learning with History and Philosophy of Science - Exemplary Results of the HIPST Project in Germany}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke and Falk Rieß}, year={2009}, booktitle={Online Proceedings of the Tenth International History, Philosophy, and Science Teaching Conference, University of Notre Dame, June 24-28}, location={South Bend, USA}, publisher={University of Notre Dame}, number={2009}, url={http://www.nd.edu/~ihpst09/papers/Henke_MS.pdf} }

Eigendrucke, Polykopien

Henke, A. (2011). Historisch forschen im Physikunterricht - Lernen über die Natur der Naturwissenschaften zwischen Simulation und Nachvollzug. Vortrag im Flensburger Kolloquium zur Geschichte und Didaktik der Physik und Chemie. Universität Flensburg.@booklet{henke2011, title={Historisch forschen im Physikunterricht - Lernen über die Natur der Naturwissenschaften zwischen Simulation und Nachvollzug. Vortrag im Flensburger Kolloquium zur Geschichte und Didaktik der Physik und Chemie}, author={Andreas Henke}, year={2011}, location={Universität Flensburg}, url={https://physikdidaktik.uni-bremen.de/pubs/henke_flensburg_2011_historisch_forschen.pdf} }

Henke, A. & Höttecke, D. (2011). Lernen über die Natur der Naturwissenschaften: Wirkungen expliziter Reflexion im Rahmen historischer Fallstudien. Poster präsentiert auf der Jahrestagung der gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik 2011 in Oldenburg. Oldenburg.@booklet{hoetteckehenke2011b, title={Lernen über die Natur der Naturwissenschaften: Wirkungen expliziter Reflexion im Rahmen historischer Fallstudien. Poster präsentiert auf der Jahrestagung der gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik 2011 in Oldenburg}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke}, year={2011}, location={Oldenburg}, url={https://physikdidaktik.uni-bremen.de/pubs/henke_gdcp_11.pdf} }

Henke, A. (2010). Historisch orientierter Physikunterricht. Vortrag auf der schulinternen Lehrerfortbildung des Max-Planck-Gymnasiums Delmenhorst. Delmenhorst.@booklet{henke2010, title={Historisch orientierter Physikunterricht. Vortrag auf der schulinternen Lehrerfortbildung des Max-Planck-Gymnasiums Delmenhorst}, author={Andreas Henke}, year={2010}, location={Delmenhorst}, url={https://physikdidaktik.uni-bremen.de/pubs/henke_schilf_10.pdf} }

Henke, A., Höttecke, D. & Rieß, F. (2009). Case Studies for HPSST. Votrag auf dem Nordic Symposium on Philosophy and History of Science in Science Education, Department of Physics, University of Helsinki. Helsinki.@booklet{hoetteckehenke2009b, title={Case Studies for HPSST. Votrag auf dem Nordic Symposium on Philosophy and History of Science in Science Education, Department of Physics, University of Helsinki}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke and Falk Rieß}, year={2009}, location={Helsinki}, url={https://physikdidaktik.uni-bremen.de/pubs/henke_nordic_09.pdf} }

Henke, A. (2009). Lernen über die Natur der Naturwissenschaften - Vergleichende Untersuchung der Wirkung expliziter Reflektion in historischen Fallstudien & forschendem Lernen. Vortrag auf der Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik 2009 in Dresden. Dresden.@booklet{henke2009a, title={Lernen über die Natur der Naturwissenschaften - Vergleichende Untersuchung der Wirkung expliziter Reflektion in historischen Fallstudien & forschendem Lernen. Vortrag auf der Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik 2009 in Dresden}, author={Andreas Henke}, year={2009}, location={Dresden}, url={https://physikdidaktik.uni-bremen.de/pubs/henke_gdcp_09.pdf} }

Henke, A., Höttecke, D., Rieß, F. & Engels, W. (2008). HIPST - Forschendes Lernen mit Geschichte und Philosophie. Poster für die GDCP Jahrestagung in Schwäbisch Gmünd 2008, Universität Bremen.@booklet{henkehoettecke2008, title={HIPST - Forschendes Lernen mit Geschichte und Philosophie}, author={Andreas Henke and Dietmar Höttecke and Falk Rieß and Engels, W.}, year={2008}, location={Poster für die GDCP Jahrestagung in Schwäbisch Gmünd 2008, Universität Bremen}, url={https://physikdidaktik.uni-bremen.de/pubs/henke_gdcp_08.pdf} }