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In schulbuchgemäßen Unterrichtsgängen zur Linsenabbildung und Spektroskopie werden optische Phänomene und das Strahlenmodell nur unzureichend aufeinander bezogen. Zudem trennen viele Lernende kaum zwischen dem Modell des Lichtstrahls und dem Phänomen des Lichtbündels. In modellorientiertem Unterricht zu Linsen, Prismen und Gittern wird das Strahlenmodell axiomatisch eingeführt. Nichtsdestotrotz wird das Strahlenmodell anhand des Phänomens eines Lichtbündels veranschaulicht. Die eigentlichen Phänomene (nämlich optische Bilder) kommen dabei oft zu kurz. Zudem wird das Strahlenmodell zu stark vom Wellenmodell abgegrenzt. In phänomenbasiertem Unterricht werden die optischen Bilder ausgiebig beobachtet. Hierbei werden meist einzelne Bildpunkte betrachtet. Dies entspricht jedoch nicht der ganzheitlichen Sicht der Lernenden. Zudem wird das Strahlenmodell weitestgehend gemieden. Vor diesem Hintergrund wird ein bildbasierter Zugang zur Linsenabbildung und Spektroskopie vorgestellt. Ausgehend von ganzen Bildern führt dieser Zugang zum Strahlenmodell und darüber hinaus zum Wellenmodell. Der bildbasierte Zugang wird gemäß dem Modell der Didaktischen Rekonstruktion auf die Sicht der Forschenden und die Sicht der Lernenden abgestimmt. Für die fachliche Klärung werden Texte von Johannes Kepler und Vaibhav Vaish, von Isaac Newton und Matthias Rang, von Joseph Fraunhofer und José Lunazzi sowie von Albrecht Dürer analysiert. Für die Erfassung der Lernerperspektive werden bisherige Studien zusammengetragen und eigene Vermittlungsexperimente (Teaching experiments) durchgeführt. Für die didaktische Strukturierung werden die phänomenologische Methode und die Modellmethode zu einer phänomenbasierten Modellmethode zusammengeführt. Dadurch wird ein schrittweiser Übergang von der Phänomenwelt zur Modellwelt ermöglicht. Der bildbasierte Zugang erfolgt in sechs Schritten: 1. Alltagsnahe Phänomene der Linsenabbildung und Spektroskopie beobachten. 2. Innerhalb des Linsenbildes und Spektrums ganze Einzelbilder offenbaren. 3. Linsenabbildung und Spektroskopie als Überlagerung von Einzelbildern betrachten. 4. Die räumliche Verteilung der Einzelbilder anhand von Verbindungslinien übersichtlich darstellen. 5. Die Verbindungslinien anwenden, um die Überlagerung der Einzelbilder zum Gesamtbild vorherzusagen. 6. Das Modellhafte dieser so genannten Strahlen besprechen. Auf diese Weise werden Phänomenwelt und Modellwelt klar voneinander getrennt. Gleichzeitig werden die beobachtbaren Bilder und die hinzugedachten Strahlen klar aufeinander bezogen. In Vermittlungsexperimenten mit Siebtklässlern und Studierenden konnte der bildbasierte Zugang genutzt werden, um die Lernenden von ihrem holistischen Standpunkt zum analytischen Standpunkt der Forschenden zu begleiten. Darüber hinaus hat der bildbasierte Zugang zu fachwissenschaftlichen Erkenntnissen geführt. Diese werden ebenso dargestellt. Für die Linsenabbildung wird eine bildbasierte Konstruktionsmethode entwickelt. Sie enthält die herkömmliche Konstruktionsmethode als Spezialfall. Im Bereich der Spektroskopie wird ein einfaches Verfahren zur Spektralsynthese beschrieben (Superposition of Newtonian Spectra, SNS) und spektral kodierte Bildprojektion vorgestellt (Projected-Image Circumlineascopy, PICS). Analog dazu wird Newtons experimentum crucis umgedeutet. Zudem wird die abbildungsoptische Beschreibung des Spektroskops erweitert und eine hyperspektrale Bildgebungstechnik namens spatiospectral scanning eingeführt. An diesen Beispielen wird gezeigt, wie Didaktische Rekonstruktion zur wissenschaftlichen Konstruktion beitragen kann.

Die Arbeit wendet sich an Studierende und Lehrer des Faches Physik in der Sekundarstufe I und verfolgt didaktische und methodische Ziele. Ein didaktisches Ziel ist es, die Genese physikalischer Begriffe sichtbar werden zu lassen. So wird an ausgewählten Beispielen gezeigt, wie man auch ohne die Kenntnis einer Maßeinheit und eines ausgereiften Messverfahrens zu quantitativen Aussagen gelangen kann. Die Frage nach der Rechtfertigung dieser Vorgehensweise führt zu der Einsicht, dass die Erarbeitung naturwissenschaftlichen Wissens ein steiniger Weg ist und dass die erworbenen Kenntnisse nie endgültig sind, sondern immer nur vorläufig sein können. Neue experimentelle Ergebnisse können stark veränderte Vorstellungen erfordern - wie Quantentheorie und Relativitätstheorie eindrucksvoll belegen. Ein weiteres didaktisches Problem stellt im Unterricht der Gebrauch der Sprache dar; sie ist ein höchst einflussreiches Medium, und viele Lernschwierigkeiten sind darauf zurück zu führen, dass ein und dieselbe Vokabel in der Alltagssprache und in der Fachsprache des Physiklehrers jeweils eine ganz unterschiedliche Bedeutung besitzt. Dies kann eine präzise Begriffsbildung erschweren oder sogar blockieren, lässt sich aber bei Kenntnis dieser Probleme durchaus vermeiden. Auf methodischem Gebiet wird ein Einstieg in die Elektrik über den historischen Weg - also über den Begriff der elektrischen Ladung - vorgestellt. Diese Entscheidung geht von der Überzeugung aus, dass es für Lerner der Sekundarstufe I leichter ist, den Zugang zur Elektrik nur über einen einzigen Begriff - den einer bestimmten "Menge an Elektrizität" - zu gehen als über den Begriff der Stromstärke, welcher die gleichzeitige Erfassung und die mathematische Verknüpfung von zwei Begriffen - den der elektrischen Ladung und den der Zeit - erfordert. Bei einem weiteren Problem - nämlich der Deutung der Übertragungsgeschwindigkeit der elektrischen Energie von der Quelle zum angeschlossenen Elektrogerät - wird eine Modellvorstellung entwickelt, welche bewusst auf den Begriff der elektrischen Feldstärke verzichtet und dennoch das bestehende Phänomen zutreffend beschreibt. Im Anhang wird durch eine vergleichende Betrachtung von elektrischen und magnetischen Feldern einerseits und dem Gravitationsfeld andererseits gezeigt, wie durch einen Analogieschluss ein schwieriges Problem in übersichtlicher Weise gelöst werden kann.

Während seine Zeichnungen zu Michael Endes "Jim Knopf"-Romanen und Otfried Preußlers "Hotzenplotz"-Trilogie weithin bekannt sind, wurde deren Urheber Franz Josef Tripp (1915–1978) bislang in Rezeption und Forschung kaum wahrgenommen. Dabei prägte Tripp nicht nur mit diesen Werken, sondern auch als Illustrator von mehr als 200 weiteren Büchern den deutschen Kinderbuchmarkt der 50er- bis 70er-Jahre entscheidend mit und war daneben als Autor, Journalist und Werbegrafiker tätig. Die vorliegende Studie befasst sich mit Tripps kinderliterarischem Werk. Behandelt werden die genannten modernen Kinderklassiker mit Texten Endes und Preußlers sowie Tripps eigenes Kinderbuch "Marco und der Hai" aus dem Jahr 1956. Dafür wird mit der paratextorientierten Werkanalyse, die sich auf Genettes Konzept des Paratextes bezieht, ein Verfahren entwickelt, das die unterschiedlichen Werkanteile und Rollen der verschiedenen Beteiligten in Produktion und Rezeption fokussiert. Die Analyse der Kinderbücher wird durch einen Überblick zu Tripps Biografie und Gesamtwerk kontextualisiert und um ein erstes ausführliches Werkverzeichnis ergänzt.

Der vorliegende technische Bericht zeigt Möglichkeiten auf, wie digitale Bildungsangebote durch einen User-centered Designprozess entwickelt werden können. Unterschiedliche Prozessmodelle und Methoden eines Usability Engineerings werden vorgestellt um einen Überblick zu geben. Als geeignetes Modell zur Entwicklung digitaler Bildungsangebote und Lernsysteme wird das erweiterte ISO 9241-210-Prozessmodell von Fraunhofer FIT vorgeschlagen und detailliert vorgestellt. Ergänzt wird dies durch die Vorstellung eines Vorgehensmodells zur Entwicklung gebrauchstauglicher Produkte. Damit kann ein guter Überblick über User-centred Design und Usability Engineering als zentrale Design- und Entwicklungsmethode gegeben werden, die sich im Wesentlichen an der internationalen Normenreihe ISO 9241 und dem Leitfaden ‚Usability‘ der DAkkS orientiert. Die Vorstellung verschiedener Modelle mit ihren unterschiedlichen Ausprägungen helfen dabei, ein grundsätzliches Verständnis für Usability und Usability Engineering und deren Bedeutung zu stärken.

Dem unterstützenden Lehrerhandeln wird hinsichtlich der Kompetenzsteigerung von Lernenden ein hoher Bedeutungsgehalt zugeteilt (Krammer, 2009). Es gilt als wichtige Komponente des Mediationsprozesses zwischen Lernangebot und Nutzung durch die Schüler (Bolhuis 2003; Helmke 2006). In der vorliegenden Dissertation wird der Fragestellung nachgegangen, wie sich die Qualität der Lernunterstützung von Lehrkräften in einer experimentell-entdeckenden naturwissenschaftlichen Lernumgebung beschreiben lässt und ob sich in diesem Kontext bestimmte Lernunterstützungsmuster identifizieren lassen. Bisherige Befunde deuten darauf hin, dass die Qualität der Lernunterstützung davon abhängt, inwieweit sie kognitiv aktivierend, strukturierend und adaptiv gestaltet wird (Krammer 2009, Kobarg & Seidel 2007). Für den Physikunterricht konnten Kobarg und Seidel zeigen, dass die Unterstützung durch die Lehrkraft eher wenige kognitiv aktivierende Impulse beinhaltet (Kobarg & Seidel 2007). Entlang der Tiefenstruktur naturwissenschaftlichen Problemlösens (Oser & Baeriswyl, 2001) wird kognitive Aktivierung in der vorliegenden Arbeit als eine Facette des Unterstützungshandelns von Lehrpersonen erfasst. Neben der empirischen Überprüfung aktueller Forschungsbefunde, soll die Analyse von Lernunterstützungsmustern weiterhin Aufschlüsse über die Differenziertheit des Unterstützungshandelns von Lehrpersonen geben. Als Ausgangspunkt für die Untersuchung des lernunterstützenden Lehrerhandelns dienen 65 Lehrervideos die im Rahmen einer standardisierten naturwissenschaftlichen Lernumgebung aufgenommen wurden, in der Schülerinnen und Schüler der 3. Und 4. Klasse eigenständig experimentelle Lernaufgaben zum Thema Fliegen bearbeiten (Projekt „Innovation naturwissenschaftlich technischer Bildung – INTeB“). Ausgehend von der Entwicklung eines allgemein- und fachdidaktischen Kategoriensystems zur multikriterialen Erfassung des Lehrpersonenhandelns, wurden die Videodaten in einem ersten Analyseschritt quantitativ nach Häufigkeiten und Verteilungen ausgewertet. In weiteren Analyseschritten wurde für jede der 65 Lehrkräfte ein Lernunterstützungsprofil erstellt, welches als Basis zur Identifikation von Mustern mittels des probabilistischen Verfahrens der latenten Klassenanalyse (LCA) herangezogen wurde. Anschließende Fallanalysen dienten der Konkretisierung von Musterbeschreibungen. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass sich Lehrkräfte in Ihrem Handeln unterscheiden. Es konnten drei Muster von unterstützendem Lehrerhandeln identifiziert werden, deren Differenzierung insbesondere auf die Häufigkeit von organisations-, lernprozess- und aufgabenorientierten Handlungsweisen von Lehrkräften zurückzuführen ist. Erwartungsgemäss zeigte sich, dass dem lernprozessorientierten Handlungsmuster, welches sich insbesondere durch hohe Ausprägungen im Bereich der kognitiven Aktivierung auszeichnet, die wenigsten Lehrpersonen zugeordnet wurden. Der Großteil der Lehrkräfte wurde demjenigen Muster zugeordnet, das sich durch vergleichsweise hohe Werte im Bereich der Strukturierung und Transmission von Lernprozessen charakterisiert. Die Identifikation von Mustern stellt einen grundlegenden Schritt zur Verständniserweiterung von lernunterstützendem Lehrerhandeln dar und kann als Grundlage für die Analyse von Einflussfaktoren auf die Gestaltung von Unterricht herangezogen werden. Die Ergebnisse der Studie könnten Hinweise darauf geben, wo mögliche Ansatzpunkte zur Kompetenzförderung von Lehrpersonen liegen, um Lernprozesse der Schülerinnen und Schüler entlang ihrer Tiefenstruktur zu unterstützen.