Dietmar Höttecke

How and What Can We Learn from Replicating Historical Experiments? A Case Study.

This article focusses on the topic of replicating historical experiments as learning and teaching devices. It will be argued that historical experiments replicated as close as possible to the original enable experiences that are intellectual as well as sensual in kind. It will be demonstrated that learning by replicating makes it possible to learn on different levels of human activity related to the mind and the body. It will be discussed what the notion of replication means and what one can learn by replicating. Furthermore, a case study will be introduced, the replication of a rotation apparatus (a kind of electric motor) which was developed by Michael Faraday in 1821. The case study reveals that reconstructing and redoing historical experimental situations disclose laboratory dimensions of natural sciences. I will give an account of the process of replicating this experiment and its relation to the historical background. At the end, the experiment will be placed in a broad historical context of electricity and motion in order to demonstrate that the case study is related to a history of experiments by which mechanical motion is produced through electrical means.This article focusses on the topic of replicating historical experiments as learning and teaching devices. It will be argued that historical experiments replicated as close as possible to the original enable experiences that are intellectual as well as sensual in kind. It will be demonstrated that learning by replicating makes it possible to learn on different levels of human activity related to the mind and the body. It will be discussed what the notion of replication means and what one can learn by replicating. Furthermore, a case study will be introduced, the replication of a rotation apparatus (a kind of electric motor) which was developed by Michael Faraday in 1821. The case study reveals that reconstructing and redoing historical experimental situations disclose laboratory dimensions of natural sciences. I will give an account of the process of replicating this experiment and its relation to the historical background. At the end, the experiment will be placed in a broad historical context of electricity and motion in order to demonstrate that the case study is related to a history of experiments by which mechanical motion is produced through electrical means.

Historical-Investigative Approaches in Science Teaching

This chapter presents the historical-investigative approach used in science teaching. Both history and philosophy of science have come to a sophisticated understanding of the role that experiments play in the generation and establishment of scientific knowledge. This recent development, called the “experimental turn,” is discussed first. Next, this chapter analyzes how practical work has been discussed among science educators in recent decades. Based on such a broad perspective, the historical-investigative approach is linked to recent advancements in history and philosophy of science and in science education. Several modifications of the historical-investigative approach are outlined in order to illustrate their particular objectives, potential, and richness.

Die politische Dimension der Naturwissenschaft im Unterricht – Bewerten, Urteilen und Entscheiden

Naturwissenschaften und Technik bestimmen unser Leben nicht nur in erheblichem Mase, sondern pragen auch unsere kulturelle Identitat. Dabei liegen Fluch und Segen naturwissenschaftlich-technischer Innovationen oft nah beieinander. Die Erfindung und standige Weiterentwicklung des Autos hat zu einem Mehr an Mobilitat und wirtschaftlichem Wachstum gefuhrt, zugleich leiden Menschen heute nicht nur unter Verkehrslarm, sondern das standig wachsende Verkehrsaufkommen tragt zu einem grosen Teil zum anthropogenen Treibhauseffekt bei.

Naturwissenschaft und Bildung

Die Naturwissenschaften sind faszinierend und sie beruhren viele zentrale Themen des modernen menschlichen Lebens. Naturwissenschaftliche Erkenntnisse und Forschungen haben unsere Welt- und Menschenbilder ganz wesentlich beeinflusst und verandert, vom kopernikanischen Weltbild uber die darwinsche Evolutionstheorie bis zur modernen Molekulargenetik und Neurobiologie. Es ist ein Unterschied, ob sich der Mensch als Mittelpunkt der Welt wahnt oder nicht, ob er das Ergebnis eines zufalligen Evolutionsprozesses oder Gottes Geschopf ist, ob das aufgeklarte, autonome Subjekt eine neurobiologisch zu erklarende Illusion bzw. sein freier Wille nur eine nachtragliche Interpretation ist.

Modellierung sprachlicher Anforderungen in Testaufgaben verschiedener Unterrichtsfächer: Theoretische und empirische Grundlagen

Abstract Recent years have witnessed a growing interest in the relationship between academic language registers and school success in the German-speaking education system. However, we still know very little about the actual effects that academic language has on the academic performance of students, for instance, in how far the extent to which academic language is used in subject tasks actually makes these tasks more difficult. It is therefore highly vital that any operationalization of difficulty-inducing linguistic features of tasks is made on solid theoretical and empirical grounds. The purpose of this article is thus to present the linguistic foundation used in an interdisciplinary empirical study in which 1.346 7th and 8th graders solved a set of subject-oriented tasks from Maths, Physics, German, PE and Music, while the degree of linguistic demands in the tasks was systematically varied. First, the theoretical and empirical research on linguistic difficulty from a range of research discourses is discussed. The findings are merged into a model of linguistic demands. Its operationalization is then illustrated in three linguistically varied versions of the subject-specific tasks. Finally, an outlook on preliminary results of the empirical study is given, which indicate that the categories used in the model actually do produce differences in subject-task difficulty, even though there are a number of effects that need further investigation.

Do Linguistic Features Influence Item Difficulty in Physics Assessments

This paper addresses the question if and to which extent linguistic surface features of test items in a physics assessment affect item difficulty. In an experimental study, linguistic features of test items in physics were varied systematically on three levels based on a heuristic model of linguistic demands. The results show that item difficulty can be predicted by linguistic features, but only for a limited number of items and not in a consistent way.

Schülervorstellungen zur Natur der Naturwissenschaften

In Kapitel 13 geht es um Schulervorstellungen zur Natur der Naturwissenschaft (nature of science). Es werden die Quellen solcher Vorstellungen erlautert. Danach wird erlautert, wie sich Schulerinnen und Schuler die Person des Naturwissenschaftlers vorstellen und wie sie den epistemologischen Status naturwissenschaftlichen Wissens einschatzen. Danach werden Vorstellungen zum Experimentieren sowie zur Wissensproduktion in der Naturwissenschaft erlautert. Ubungen sowie Hinweise auf Unterrichtskonzeptionen, Testinstrumente und vertiefende Literatur runden das Kapitel ab.

Die Natur der Naturwissenschaft

Wissenschaft und v. a. die Naturwissenschaften sind auf unterschiedliche Weise im Alltag prasent. In der Werbung suggerieren vermeintliche Experten in weisen Kitteln die Vertrauenswurdigkeit und Wirksamkeit von Produkten. Eine Analyse der Werbung in der Italienischen Presse 2002-2003 (Pitrelli, Manzoli & Montolli, 2006) zeigt exemplarisch, dass Werbung fur pharmazeutische Produkte sich in 96 % aller untersuchten Falle auf Wissenschaft bezieht. Bei Korperpflegeprodukten sind es noch 55 % gefolgt von Nahrungsmitteln mit 19 %.

Pädagogik der Naturwissenschaften

Wir haben dieses Buch Padagogik der Naturwissenschaften genannt und lehnen uns damit an eines der Hauptwerke von Martin Wagenschein an: Die Padagogische Dimension der Physik (Wagenschein, 1965). Mit Martin Wagenschein besitzt der mathematisch-naturwissenschaftliche Unterricht seinen zumindest im deutschen Sprachraum einzigen grosen Padagogen (Kutschmann, 1999, S. 271). Wir erweitern Wagenscheins Physik-Perspektive auf die Naturwissenschaften und meinen im Kern, dass es dem naturwissenschaftlichen Unterricht nicht nur um gelingendes Lernen und erfolgreiche Kompetenzentwicklung, sondern auch um Bildung, Erziehung und Sozialisation und damit um die Gesamtheit aller padagogischen Perspektiven gehen soll.

Die Naturwissenschaften disziplinär oder integriert unterrichten

Vor dem Hintergrund der unterschiedlichen Organisationsformen des naturwissenschaftlichen Unterrichts unterscheidet Labudde (2014) im Anschluss an Huber (1994) zwei Perspektiven: Die „Ebene der Inhalte“ und die „Ebene der Stundentafel“. Auf der Ebene der Inhalte existieren grundsatzlich zwei verschiedene curriculare Organisationsformen des Unterrichts: Es gibt in Disziplinen getrennte Lehrplaninhalte fur die drei Domanen Biologie, Chemie, Physik auf der einen Seite und auf der anderen Seite existiert ein Lehrplan fur „Naturwissenschaft“ als ein einzelnes Schulfach. Auf der Ebene der Stundentafel existiert einerseits die disziplinare Form, in der die Schulerinnen und Schuler drei separate Schulfacher besuchen (Biologie, Chemie, Physik), andererseits gibt es die integrierte Form, bei der die Schulerinnen und Schuler in einem Fach Naturwissenschaften lernen.