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This international curricular review provides a structured overview of the particle physics content in 27 state, national, and international high-school physics curricula. The review was based on a coding manual that included 60 concepts that were identified as relevant for high-school particle physics education.
Two types of curricula were reviewed, namely curricula with a dedicated particle physics chapter and curricula without a dedicated particle physics chapter.
The results of the curricular review show that particle physics concepts are explicitly or implicitly present in all reviewed curricula.
However, the number of particle physics concepts that are featured in a curriculum varies greatly across the reviewed curricula. We identified core particle physics concepts that can be found in most curricula. Here, elementary particles, fundamental interactions, and charges were identified as explicit particle physics concepts that are featured in more than half of the reviewed curricula either as content or context. Indeed, theoretical particle physics concepts are more prominent in high-school physics curricula than experimental particle physics concepts.
Overall, this international curricular review provides the basis for future curricular development with respect to particle physics and suggests an increased inclusion of experimental particle physics concepts in high-school physics curricula.
Vorwort
(2018)
Computer-based analysis of preservice teachers' written reflections could enable educational scholars to design personalized and scalable intervention measures to support reflective writing. Algorithms and technologies in the domain of research related to artificial intelligence have been found to be useful in many tasks related to reflective writing analytics such as classification of text segments. However, mostly shallow learning algorithms have been employed so far. This study explores to what extent deep learning approaches can improve classification performance for segments of written reflections. To do so, a pretrained language model (BERT) was utilized to classify segments of preservice physics teachers' written reflections according to elements in a reflection-supporting model. Since BERT has been found to advance performance in many tasks, it was hypothesized to enhance classification performance for written reflections as well. We also compared the performance of BERT with other deep learning architectures and examined conditions for best performance. We found that BERT outperformed the other deep learning architectures and previously reported performances with shallow learning algorithms for classification of segments of reflective writing. BERT starts to outperform the other models when trained on about 20 to 30% of the training data. Furthermore, attribution analyses for inputs yielded insights into important features for BERT's classification decisions. Our study indicates that pretrained language models such as BERT can boost performance for language-related tasks in educational contexts such as classification.
Schulpraktische Phasen stellen eine bedeutende praxisnahe Lerngelegenheit im Lehramtsstudium dar, da sie Raum für umfangreiche Reflexionen der eigenen Lernerfahrung bieten. Das im Studium erworbene theoretisch-formale Wissen steht hierbei dem praktischen Wissen und Können gegenüber. Mit der professionellen Entwicklung im Referendariat, besonders im Kompetenzbereich des Unterrichtens, kann geschlussfolgert werden, dass sich eine Reflexion über eher fachliche Aspekte unter den Studierenden im Referendariat auf eine Reflexion über eher überfachliche und pädagogische Aspekte weitet. Infolge der Analyse von N = 55 schriftlichen Fremdreflexionen von angehenden Physiklehrkräften aus Studium und Referendariat konnte diese Hypothese für den Bereich der Unterrichtsanalyse und -reflexion unterstützt werden. Weiter wurde aus der Videovignette ein Workshopangebot für Lehrkräfte der zweiten und dritten Phase der Lehrkräftebildung entwickelt, erprobt und evaluiert.
Testing the Consensus Model
(2018)
The structure and definition of professional knowledge is a continuing focus of science education research. In 2012, a pedagogical content knowledge (PCK) summit was held and it suggested a model of professional knowledge and skill including PCK, which was later often called the Consensus Model (Gess-Newsome, 2015. A model of teacher professional knowledge and skill including PCK: Results of the thinking from the PCK summit. In A. Berry, P. J. Friedrichsen, & J. Loughran (Eds.), Teaching and learning in science series. Re-examining pedagogical content knowledge in science education (1st ed., pp. 28–42). New York, NY: Routledge). The Consensus Model proposes a potential powerful framework for the relations among teachers’ different professional knowledge bases, but to date it has neither been investigated empirically nor systematically. In this study, we investigated the relationships suggested by the Consensus Model among different aspects of teachers’ knowledge and skill. A sample of 35 physics teachers and their classes participated in the investigation; both teachers and their students in these classes took paper-and-pencil tests. Furthermore, a lesson taught by each of the teachers was videotaped and analysed. The video analysis focused on the interconnectedness of the content structure of the lesson as representation of the in-class actions of the teachers. The interconnectedness is understood as a direct result of the application of professional knowledge of the teachers to their teaching. The teachers’ knowledge showed no significant influence on the interconnectedness of the lesson content structure. However, the results confirmed the influence of interconnectedness and certain aspects of professional knowledge on students’ outcomes. Therefore, interconnectedness of content structure could be verified as one indicator of teachers’ instructional quality.
Testing the Consensus Model
(2018)
The structure and definition of professional knowledge is a continuing focus of science education research. In 2012, a pedagogical content knowledge (PCK) summit was held and it suggested a model of professional knowledge and skill including PCK, which was later often called the Consensus Model (Gess-Newsome, 2015. A model of teacher professional knowledge and skill including PCK: Results of the thinking from the PCK summit. In A. Berry, P. J. Friedrichsen, & J. Loughran (Eds.), Teaching and learning in science series. Re-examining pedagogical content knowledge in science education (1st ed., pp. 28–42). New York, NY: Routledge). The Consensus Model proposes a potential powerful framework for the relations among teachers’ different professional knowledge bases, but to date it has neither been investigated empirically nor systematically. In this study, we investigated the relationships suggested by the Consensus Model among different aspects of teachers’ knowledge and skill. A sample of 35 physics teachers and their classes participated in the investigation; both teachers and their students in these classes took paper-and-pencil tests. Furthermore, a lesson taught by each of the teachers was videotaped and analysed. The video analysis focused on the interconnectedness of the content structure of the lesson as representation of the in-class actions of the teachers. The interconnectedness is understood as a direct result of the application of professional knowledge of the teachers to their teaching. The teachers’ knowledge showed no significant influence on the interconnectedness of the lesson content structure. However, the results confirmed the influence of interconnectedness and certain aspects of professional knowledge on students’ outcomes. Therefore, interconnectedness of content structure could be verified as one indicator of teachers’ instructional quality.
Reflexion ist eine Schlüsselkategorie für die professionelle Entwicklung von Lehrkräften, welche als Ausbildungsziel in den Bildungsstandards für die Lehrkräftebildung verankert ist. Eine Verstetigung universitär geprägter Forschung und Modellierung in der praxisnahen Anwendung im schulischen Kontext bietet Potentiale nachhaltiger Professionalisierung. Die Stärkung reflexionsbezogener Kompetenzen durch Empirie und Anwendung scheint eine phasenübergreifende Herausforderung der Lehrkräftebildung zu sein, die es zu bewältigen gilt. Ziele des Tagungsbandes Reflexion in der Lehrkräftebildung sind eine theoretische Schärfung des Konzeptes „Reflexive Professionalisierung“ und der Austausch über Fragen der Einbettung wirksamer reflexionsbezogener Lerngelegenheiten in die Lehrkräftebildung. Forschende und Lehrende der‚ drei Phasen (Studium, Referendariat sowie Fort- und Weiterbildung) der Lehrkräftebildung stellen Lehrkonzepte und Forschungsprojekte zum Thema Reflexion in der Lehrkräftebildung vor und diskutieren diese. Gemeinsam mit Teilnehmenden aller Phasen und von verschiedenen Standorten der Lehrkräftebildung werden zukünftige Herausforderungen identifiziert und Lösungsansätze herausgearbeitet.
Der Beitrag beschreibt nach einer kurzen Klärung des Begriffs Reflexion und der Klärung der Bedeutung dieses Prozesses für das Lehrkrafthandeln eine spezielle Lerngelegenheit für diesen Prozess im Rahmen des Praxissemesters für Lehramtsstudierende. Um die Reflexionen der Studierenden theoriegeleitet analysieren zu können, wurde ein Modell des Reflexionsprozesses entwickelt, welches kurz vorgestellt wird. Der Schwerpunkt des Beitrags liegt in der Schilderung des (idealtypischen) Ablaufs der Lernsituation. Auf der Basis mehrerer Abläufe mit Lehramtsstudierenden werden am Ende Erfahrungen mit verschiedenen Ausprägungen des Reflexionsprozesses dargestellt. Eine Weiterentwicklung dieses Formats und sein über das Praxissemester hinausgehender Einsatz werden empfohlen.
PSI-Potsdam
(2018)
In Brandenburg kommt der Universität Potsdam eine besondere Rolle zu: Sie ist die einzige, an der zukünftige Lehrerinnen und Lehrer die erste Phase ihres Werdegangs – das Lehramtsstudium – absolvieren können. Vor diesem Hintergrund wurde bereits kurz nach der Gründung im Jahr 1991 das „Potsdamer Modell der Lehrerbildung“ entwickelt. Dieses Modell strebt fortlaufend eine enge Verzahnung von Theorie und Praxis über das gesamte Studium hinweg an und bindet hierfür die schulpraktischen Studienanteile in besonderer Weise ein. Eine erneute Stärkung erfuhr die Lehrerbildung im Dezember 2014 mit der Gründung des Zentrums für Lehrerbildung und Bildungsforschung (ZeLB). Aus der koordinierenden Arbeit des Zentrums entstand das fakultätsübergreifende Projekt „Professionalisierung – Schulpraktische Studien – Inklusion“ (PSI-Potsdam) das im Rahmen der Qualitätsoffensive Lehrerbildung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung erfolgreich gefördert wurde (2015–2018) und dessen Verlängerung (2019–2023) bewilligt ist.
Der vorliegende Band vermittelt in den drei großen Kapiteln „Erhebungsinstrumente“, „Seminarkonzepte“ und „Vernetzungen“ einen Überblick über einige der praxisnahen Forschungszugänge, hochschuldidaktischen Ansätze und Strategien zur Vernetzung innerhalb der Lehrerbildung, die im Rahmen von PSI-Potsdam entwickelt und umgesetzt wurden. Die Beiträge wurden mit dem Ziel verfasst, Kolleginnen und Kollegen an Universitäten und Hochschulen, Akteur_innen des Vorbereitungsdiensts sowie der Fort- und Weiterbildung von Lehrkräften möglichst konkrete Einblicke zu gewähren.
Unter der Herausgeberschaft von Prof. Dr. Andreas Borowski (Fachdidaktik Physik), Prof. Dr. Antje Ehlert (Inklusionspädagogik mit dem Förderschwerpunkt Lernen) und Prof. Dr. Helmut Prechtl (Fachdidaktik Biologie) vereinen sich Autor_innen mit breit gestreuter fachdidaktischer und bildungswissenschaftlicher Expertise.
PSI-Potsdam
(2023)
An der Universität Potsdam wird seit 2015 im Rahmen der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ das Projekt „Professionalisierung – Schulpraktische Studien – Inklusion“ (PSI-Potsdam) durchgeführt und am Zentrum für Lehrerbildung und Bildungsforschung (ZeLB) koordiniert. Zur ersten Projektförderphase (2015-2018) erschien der Band „PSI-Potsdam – Ergebnisbericht zu den Aktivitäten im Rahmen der Qualitätsoffensive Lehrerbildung (2015-2018)“ zum Auftakt der Reihe „Potsdamer Beiträge zur Lehrerbildung und Bildungsforschung“.
Der vorliegende Band aus der gleichen Reihe gibt in den Kapiteln „Erhebungen“, „Lehrkonzepte“ und „Vernetzungen“ einen Überblick über alle Teilprojekte der zweiten Projektförderphase (2019-2023). Wissenschaftler:innen aus verschiedenen Fachdidaktiken, Fachwissenschaften sowie aus den Bildungswissenschaften und der Inklusionspädagogik haben im Rahmen des Projektes kooperiert. Sowohl praxisnahe Forschung als auch die Entwicklung neuer Lehrkonzepte sowie Strategien zur Vernetzung innerhalb der Lehrkräftebildung stehen im Fokus dieses Bandes. Die Praxisphasen, die im Rahmen des „Potsdamer Modells der Lehrerbildung“ eine zentrale Rolle spielen, wurden in einer großen Studie über alle Praxisphasen untersucht.
Der Band gibt interessante Einblicke in die Ergebnisse der Teilprojekte und Anregungen sowohl für die eigene Forschung als auch für Entwicklungsarbeit wie zum Beispiel die Entwicklung neuer Lehrkonzepte. Herausgegeben wird dieser Band von PD Dr. Jolanda Hermanns (Gesamtkoordinatorin PSI-Potsdam und Chemiedidaktikerin).