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Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde untersucht, ob das pädagogisch-psychologische Wissen von Lehrkräften die prozessuale Qualität des Physikunterrichts mit Blick auf die Klassenführung und den Lernzuwachs der Schülerinnen und Schüler beeinflusst. Das pädagogisch-psychologische Professionswissen, konzeptualisiert als ein fächerübergreifendes, handlungsleitendes Wissen über Strategien und Mittel zur Unterrichtsgestaltung, wurde über einen Paper-Pencil-Test, bestehend aus einer Skala zum deklarativen und einer Skala zum konditional-prozeduralen Wissen erhoben (Lenske et al. 2015). Als ein grundlegendes Merkmal prozessualer Unterrichtsqualität wurde die Klassenführung anhand von Videoratings zu zwei Messzeitpunkten (zwei Unterrichtsstunden) erfasst. Der Lernzuwachs der Schülerinnen und Schüler wurde über standardisierte Fachwissenstests im Prä-Post-Testdesign gemessen. Die Stichprobe umfasst 34 Gymnasiallehrkräfte und deren Schülerinnen und Schüler (N = 993). Auf Basis eines Complex-Bootstrap-Mediations-Modells zeigte sich, dass das pädagogisch-psychologische Professionswissen über die Klassenführung vermittelt den Lernzuwachs der Schüler und Schülerinnen positiv beeinflusst.
In the present study it was investigated whether the pedagogical knowledge of teachers has an influence on the process quality of physics instruction and on the learning achievement of students as well. Pedagogical knowledge, conceptualized as knowledge about strategies in classroom instruction that is domain-general and relevant for teaching behaviors, was measured using a paper-and-pencil test with two scales: one scale on declarative knowledge, the other on conditional-procedural knowledge (Lenske et al. 2015). As a basic aspect of the process quality of classroom instruction, classroom management was assessed using video ratings of two lessons from each participating teacher. Students’ learning achievement was assessed using standardized domain-specific knowledge tests in a pretest-posttest design. The sample included 34 teachers from higher-track secondary schools and their students (N = 993). A complex bootstrapping mediation model shows that teachers’ pedagogical knowledge, mediated by their classroom management, has a positive effect on their students’ learning achievement.
In der vorliegenden Arbeit wird die planetare Grenzschicht in Ny-Ålesund, Spitzbergen, sowohl bezüglich kleinskaliger („mikrometeorologischer“) Effekte als auch in ihrer Kopplung mit der Synoptik untersucht. Dazu werden verschiedene Beobachtungsdaten aus der Säule und in Bodennähe zusammengezogen und bewertet. Die so gewonnenen Datensätze werden dann zur Validierung eines nicht-hydrostatischen, regionalen Klimamodells genutzt. Weiterhin werden orographisch bedingte Einflüsse, die Untergrundbeschaffenheit und die lokale Heterogenität der Unterlage untersucht. Hierzu werden meteorologische Größen, wie die Variabilität der Temperatur und insbesondere die jährliche Windverteilung in Bodennähe untersucht und es erfolgt ein Vergleich von in-situ gemessenen turbulenten Flüssen von den Eddy-Kovarianz-Messkomplexen bei Ny-Ålesund und im Bayelva-Tal unter demselben Aspekt. Es zeigt sich, dass der Eddy-Kovarianz-Messkomplex im Bayelva-Tal sehr stark durch eine orographisch bedingte Kanalisierung der Strömung beeinflusst ist und sich nicht für Vergleiche mit regionalen Klimamodellen mit horizontalen Auflösungen von <1km eignet. Die hohe Bodenfeuchte im Bayelva-Tal führt zudem zu einem deutlich kleineren Bowen-Verhältnis, als es für diese Region zu erwarten ist. Der Eddy-Kovarianz-Messkomplex bei Ny-Ålesund erweist sich hingegen als geeigneter für solche Modellvergleiche, aufgrund der typischen, küstennahen Windverteilung und des repräsentativen Footprints. Letzteres wird durch die Bestimmung der Footprint-Klimatologie des Jahres 2013 mit einem aktuellen Footprint-Modell erarbeitet.
Weiterhin wird die Auswirkung von (Anti-) Zyklonen über den Archipel auf die zeitliche Variabilität der lokalen Grenzschichteigenschaften untersucht und bewertet. Dazu wird ein Zyklonen-Detektions-Algorithmus auf ERA-Interim-Reanalysedatensätze angewendet, wodurch die Häufigkeit von nahezu ideal konzentrischen Hoch- und die Tiefdruckgebieten für drei Jahre bestimmt wird. Aus dieser Verteilung werden insgesamt drei interessante Zeiträume zu verschiedenen Jahreszeiten ausgewählt und im Rahmen von Prozessstudien die lokalen bodennahen meteorologischen Messungen, der turbulente Austausch an der Oberfläche und die Grenzschichtdynamik in der Säule untersucht. Die zeitliche Variabilität der dynamischen Grenzschichtstabilität in der Säule wird anhand von zeitlich hoch aufgelösten vertikalen Profilen der Bulk-Richardson-Zahl aus Kompositprofilen aus Fernerkundungsinstrumenten (Radiometer, Wind-LIDAR) sowie Mastdaten (BSRN-Mast) untersucht und die Grenzschichthöhe ermittelt. Aus diesen Analysen ergibt sich eine deutliche Abhängigkeit der thermischen Stabilität beim Durchzug von Fronten, eine damit einhergehende erhebliche Abhängigkeit der Grenzschichtdynamik und der Grenzschichthöhe sowie des turbulenten Austauschs von der zeitlichen Variabilität der Windgeschwindigkeit in der Säule.
Auf Grundlage der Standortanalysen und Prozessstudien erfolgt ein Vergleich der bodennahen Messungen und den Beobachtungen aus der Säule, sowohl von den genannten Fernerkundungsinstrumenten als auch von In-situ-Messungen (Radiosonden) für den Zeitraum einer Radiosondierungskampagne mit dem nicht-hydrostatischen, regionalen Klimamodel WRF (ARW). Auf Grundlage der Fragestellung, inwieweit aktuelle Schemata die Grenzschichtcharakteristika in orographisch stark gegliedertem Gelände in der Arktis reproduzieren können, werden zwei Grenzschichtparametrisierungsschemata mit verschiedenen Ordnungen der Schließung validiert. Hierzu wird die zeitliche Variabilität der Temperatur, der Feuchte und des Windfeldes in der Säule bis 2000m in den Simulationen mit den Beobachtungsdaten vergleichen. Es wird gezeigt, dass durch Modifikation der Initialwertfelder eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den Simulationen und den Beobachtungen bereits bei einer horizontalen Auflösung von 1km erreicht werden kann und die Wahl des Grenzschichtschemas nur untergeordneten Einfluss hat. Hieraus werden Ansätze der Weiterentwicklung der Parametrisierungen, aber auch Empfehlungen bezüglich der Initialwertfelder, wie der Landmaske und der Orographie, vorgeschlagen.