Naturwissenschaftlich-experimentelles Arbeiten

Koenen, Jenna; Emden, Markus; Sumfleth, Elke

doi:10.1007/s40573-017-0056-5

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“…Regarding the content of WE, algorithmic and heuristic WE, as well as single-content and double-content WE, can be distinguished (Reiss et al, 2008;Koenen et al, 2017;Renkl, 2017). Algorithmic WE are traditionally used in the very structured mathematical-physical field.…”

Section: Content and Context Of Worked Examplesmentioning

confidence: 99%

“…Here, an algorithm with very specific solution steps is to learn, for example, in probability calculation (Koenen et al, 2017). In this study, however, we focus on heuristic double-content WE.…”

Section: Content and Context Of Worked Examplesmentioning

confidence: 99%

“…In this study, however, we focus on heuristic double-content WE. Heuristic WE in science education comprise fundamental scientific working methods, e.g., conducting experiments (Koenen et al, 2017). Furthermore, doublecontent WE contain two learning domains that are relevant for the learning process: (1) the learning domain describes the primarily to be learned abstract process or concept, e.g., scientific methodologies like observation (see section 2.2), while (2) the exemplifying domain consists of the content that is necessary to teach this process or concept, e.g., mapping of river structure (Renkl et al, 2009).…”

Section: Content and Context Of Worked Examplesmentioning

confidence: 99%

“…With growing knowledge, fading WE can lead from example-based learning to independent problemsolving (Renkl et al, 2002). Preliminary work has shown the advantage of WE in specific STEM domains like mathematics (Booth et al, 2015;Barbieri et al, 2021), but less studies have investigated their impact on the acquisition of basic scientific competencies that involve heuristic problem-solving processes (scientific argumentation, Schworm and Renkl, 2007;Hefter et al, 2014;Koenen et al, 2017). In the realm of natural sciences, various basic scientific methodologies are employed to acquire knowledge, such as experimentation or scientific observation (Wellnitz and Mayer, 2013).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Learning scientific observation with worked examples in a digital learning environment

Lechner,

Moser,

Pander

et al. 2024

Front. Educ.

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Science education often aims to increase learners’ acquisition of fundamental principles, such as learning the basic steps of scientific methods. Worked examples (WE) have proven particularly useful for supporting the development of such cognitive schemas and successive actions in order to avoid using up more cognitive resources than are necessary. Therefore, we investigated the extent to which heuristic WE are beneficial for supporting the acquisition of a basic scientific methodological skill—conducting scientific observation. The current study has a one-factorial, quasi-experimental, comparative research design and was conducted as a field experiment. Sixty two students of a German University learned about scientific observation steps during a course on applying a fluvial audit, in which several sections of a river were classified based on specific morphological characteristics. In the two experimental groups scientific observation was supported either via faded WE or via non-faded WE both presented as short videos. The control group did not receive support via WE. We assessed factual and applied knowledge acquisition regarding scientific observation, motivational aspects and cognitive load. The results suggest that WE promoted knowledge application: Learners from both experimental groups were able to perform the individual steps of scientific observation more accurately. Fading of WE did not show any additional advantage compared to the non-faded version in this regard. Furthermore, the descriptive results reveal higher motivation and reduced extraneous cognitive load within the experimental groups, but none of these differences were statistically significant. Our findings add to existing evidence that WE may be useful to establish scientific competences.

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Section: Content and Context Of Worked Examplesmentioning

confidence: 99%

Section: Content and Context Of Worked Examplesmentioning

confidence: 99%

Section: Content and Context Of Worked Examplesmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Learning scientific observation with worked examples in a digital learning environment

Lechner,

Moser,

Pander

et al. 2024

Front. Educ.

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“…Diese Annahme gilt auch für den Einsatz von Schülerexperimenten im Chemieunterricht. Experimentelles Arbeiten ist eine komplexe Problemlösestrategie (Koenen, Emden & Sumfleth, 2017), die für die Schülerinnen und Schüler keineswegs trivial ist (Sumfleth, 2016). Die Vielzahl an beobachtbaren Schwierigkeiten beim Experimentieren, wie sie im vorangegangenen Kapitel beschrieben wurden, macht diese Komplexität deutlich.…”

Section: Lerngruppeunclassified

Entwicklung und Evaluation eines Seminarkonzepts zur Förderung der experimentellen Planungskompetenz von Lehramtsstudierenden im Fach Chemie

Seiler¹

2021

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Dimensionen und Ausprägungen fachinhaltlicher Kompetenz in den Naturwissenschaften – ein Systematisierungsversuch

Vorholzer

Aufschnaiter

2020

ZfDN

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Zusammenfassung In den letzten ca. 15 Jahren haben die Modellierung und die Erfassung von Kompetenz im deutschen Sprachraum eine wichtige Rolle gespielt. Es wurde eine große Vielfalt von Kompetenzmodellen entwickelt, die auch dann unterschiedliche Dimensionen und Ausprägungen beschreiben, wenn sie auf den gleichen Kompetenzbereich Bezug nehmen. Ein zentrales Anliegen des Beitrages ist es, exemplarisch an einem kleinen Ausschnitt aus dem Forschungsfeld-der Modellierung fachinhaltlicher Kompetenz von Schüler*innen in den Naturwissenschaften-vorliegende Modelle (überwiegend aus dem deutschsprachigen Raum) aufeinander zu beziehen und dabei insbesondere die Varianz in den Dimensionierungen der Modelle herauszuarbeiten. Mithilfe induktiver Kategorienbildung wurden aus der Analyse bestehender Modelle sieben verschiedene Hauptdimensionen rekonstruiert, die im Beitrag erläutert werden: (1) Inhalt, (2) Kontext, (3) Vernetzung, (4) Denkprozess, (5) Abstraktion, (6) Angemessenheit und (7) Eigenständigkeit. Es wird diskutiert, welche Erträge diese systematische Perspektive für die Einordnung von Forschungsarbeiten im Bereich der Modellierung und Messung fachinhaltlicher Kompetenz hat und welche Herausforderungen und Fragestellungen sich aus dieser Perspektive für zukünftige Forschungsarbeiten ergeben. Dabei wird u. a. in den Blick genommen, inwiefern sich sowohl das methodische Vorgehen als auch die von uns rekonstruierten Dimensionen auf andere Bereiche naturwissenschaftlicher Kompetenz (z. B. Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung) und andere Zielgruppen (z. B. Studierende) übertragen lassen.

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Naturwissenschaftlich-experimentelles Arbeiten

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Learning scientific observation with worked examples in a digital learning environment

Learning scientific observation with worked examples in a digital learning environment

Entwicklung und Evaluation eines Seminarkonzepts zur Förderung der experimentellen Planungskompetenz von Lehramtsstudierenden im Fach Chemie

Dimensionen und Ausprägungen fachinhaltlicher Kompetenz in den Naturwissenschaften – ein Systematisierungsversuch

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