---
_id: '59176'
abstract:
- lang: ger
text: Das fachdidaktische Wissen (FDW) stellt eine wichtige Komponente des Professionswissens
von (angehenden) Lehrkräften dar. Es liegen bereits empirische Forschungsergebnisse
zu Einflussfaktoren und zur Entwicklung des FDW sowie zur Bedeutung des FDW als
Ganzem für Professionswissen und Qualität professioneller Handlungen vor. Für
eine detailliertere Forschung zur Zusammenhangsstruktur zwischen FDW und der Performanz
in prototypischen Handlungssituationen sind darüber hinaus differenziertere empirisch
begründete Beschreibungen der inneren Struktur des FDW notwendig. Bisher sind
entsprechende Ansätze allerdings zumeist primär theoretisch-normativ begründet
oder auf hierarchische Betrachtungen beschränkt. Im vorliegenden Beitrag wird
daher ein Ansatz zur nicht-hierarchischen datenbasierten Beschreibung latenter
Kompetenzprofile des FDW orientiert an der Computational Grounded Theory vorgestellt.
Dabei wird zunächst mithilfe eines Datensatzes von 846 Bearbeitungen des Physik-FDW-Testinstruments
in überwiegend offenem Antwortformat aus dem Projekt ProfiLe-P+ eine latente Profilanalyse
zur Untersuchung latenter FDW-Profile unter Fokus auf kognitive Anforderungen
als empirisch trennbare Subskalen des FDW durchgeführt. Mithilfe von Topic Modeling
werden anschließend Tendenzen in der Sprachnutzung der FDW-Profile untersucht.
Um die Ergebnisse im Sinne der Computational Grounded Theory durch den Nachweis
latenter Zusammenhänge zwischen den Testantworten der Proband:innen und der FDW-Profil-Zuordnung
zu bestätigen, wird im Anschluss ein Machine-Learning-basiertes System zur automatisierten
Zuordnung von Testbearbeitungen zu den FDW-Profilen erstellt. Es zeigen sich vier
latente Kompetenzprofile mit nicht-hierarchischem Charakter. In einer längsschnittlichen
Betrachtung wird abschließend die Entwicklung von Proband:innen im Kontext dieser
FDW-Profile dargestellt. Die Ergebnisse bieten Ansatzmöglichkeiten zukünftig Untersuchungen
der Zusammenhänge einzelner FDW-Komponenten und beispielsweise gezeigter Handlungsqualität
auf Detailebene zu untersuchen.
article_number: '5'
article_type: original
author:
- first_name: Jannis
full_name: Zeller, Jannis
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last_name: Zeller
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- first_name: Josef
full_name: Riese, Josef
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last_name: Riese
orcid: 0000-0003-2927-2619
citation:
ama: Zeller J, Riese J. Machine-Learning basierte Analyse von latenten Profilen
des physikdidaktischen Wissens Machine-Learning-Based Analysis of Latent Profiles
in Physics PCK. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften. 2025;31.
doi:10.1007/s40573-025-00181-y
apa: Zeller, J., & Riese, J. (2025). Machine-Learning basierte Analyse von latenten
Profilen des physikdidaktischen Wissens Machine-Learning-Based Analysis of Latent
Profiles in Physics PCK. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften,
31, Article 5. https://doi.org/10.1007/s40573-025-00181-y
bibtex: '@article{Zeller_Riese_2025, title={Machine-Learning basierte Analyse von
latenten Profilen des physikdidaktischen Wissens Machine-Learning-Based Analysis
of Latent Profiles in Physics PCK}, volume={31}, DOI={10.1007/s40573-025-00181-y},
number={5}, journal={Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften}, publisher={Springer
Science and Business Media LLC}, author={Zeller, Jannis and Riese, Josef}, year={2025}
}'
chicago: Zeller, Jannis, and Josef Riese. “Machine-Learning basierte Analyse von
latenten Profilen des physikdidaktischen Wissens Machine-Learning-Based Analysis
of Latent Profiles in Physics PCK.” Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
31 (2025). https://doi.org/10.1007/s40573-025-00181-y.
ieee: 'J. Zeller and J. Riese, “Machine-Learning basierte Analyse von latenten Profilen
des physikdidaktischen Wissens Machine-Learning-Based Analysis of Latent Profiles
in Physics PCK,” Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, vol.
31, Art. no. 5, 2025, doi: 10.1007/s40573-025-00181-y.'
mla: Zeller, Jannis, and Josef Riese. “Machine-Learning basierte Analyse von latenten
Profilen des physikdidaktischen Wissens Machine-Learning-Based Analysis of Latent
Profiles in Physics PCK.” Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften,
vol. 31, 5, Springer Science and Business Media LLC, 2025, doi:10.1007/s40573-025-00181-y.
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(2025).
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- _id: '299'
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- iso: ger
publication: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
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issn:
- 0949-1147
- 2197-988X
publication_status: published
publisher: Springer Science and Business Media LLC
status: public
title: Machine-Learning basierte Analyse von latenten Profilen des physikdidaktischen
Wissens Machine-Learning-Based Analysis of Latent Profiles in Physics PCK
type: journal_article
user_id: '99022'
volume: 31
year: '2025'
...
---
_id: '35525'
abstract:
- lang: eng
text: 'ZusammenfassungEine zentrale Aufgabe fachdidaktischer
Forschung stellt die Verbesserung schulischen Unterrichts dar. Die freie Bereitstellung
wirksamer Unterrichtskonzeptionen zur Unterstützung des Selbststudiums von Lehrkräften
bildet eine Strategie für eine flächendeckende Implementierung fachdidaktischer
Innovationen. Allerdings etablieren sich zahlreiche, empirisch erfolgreich evaluierte
Unterrichtskonzeptionen nicht nachhaltig an Schulen. Daher untersucht das vorliegende
Forschungsvorhaben den Implementationsprozess solcher Materialien unter authentischen
Bedingungen. Dazu wurde kriteriengeleitet eine evidenzbasierte, fachdidaktisch
innovative Unterrichtskonzeption ausgewählt: das Münchener Unterrichtskonzept
zur Quantenmechanik (MILQ). Diese wurde den teilnehmenden Lehrkräften fakultativ
zur Verfügung gestellt. Mittels Fallstudien wurde die Implementierung von MILQ
von elf Lehrkräften durch halbstandardisierte Interviews zu Beginn und am Ende
einer Unterrichtsreihe zur Quantenmechanik sowie zwei Unterrichtsbeobachtungen
mit je einem anschließenden stimulated recall explorativ
erfasst. Die Probanden setzten sich überwiegend heuristisch mit MILQ auseinander
und implementierten vor allem Elemente auf Sichtstrukturebene im Unterricht, die
konform zu ihren bisherigen Vorstellungen waren. Dadurch wurde das fachdidaktische
Innovationspotential nicht ausgeschöpft. Bezeichnend ist, dass der empirische
Wirksamkeitsnachweis von MILQ für die Beurteilung der Lehrkräfte nicht relevant
war, was aus theoretischer Sicht bislang als ein zentrales Argument der Bereitstellungsstrategie
zur Implementierung fachdidaktischer Innovation angenommen wurde.'
article_number: '1'
author:
- first_name: Judith
full_name: Breuer, Judith
last_name: Breuer
- first_name: Christoph
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- first_name: Peter
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last_name: Reinhold
citation:
ama: Breuer J, Vogelsang C, Reinhold P. Nutzungsverhalten von Lehrkräften bei der
Implementierung einer physikdidaktisch innovativen Unterrichtskonzeption. Zeitschrift
für Didaktik der Naturwissenschaften. 2022;28(1). doi:10.1007/s40573-022-00138-5
apa: Breuer, J., Vogelsang, C., & Reinhold, P. (2022). Nutzungsverhalten von
Lehrkräften bei der Implementierung einer physikdidaktisch innovativen Unterrichtskonzeption.
Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 28(1), Article
1. https://doi.org/10.1007/s40573-022-00138-5
bibtex: '@article{Breuer_Vogelsang_Reinhold_2022, title={Nutzungsverhalten von Lehrkräften
bei der Implementierung einer physikdidaktisch innovativen Unterrichtskonzeption},
volume={28}, DOI={10.1007/s40573-022-00138-5},
number={11}, journal={Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften}, publisher={Springer
Science and Business Media LLC}, author={Breuer, Judith and Vogelsang, Christoph
and Reinhold, Peter}, year={2022} }'
chicago: Breuer, Judith, Christoph Vogelsang, and Peter Reinhold. “Nutzungsverhalten
von Lehrkräften bei der Implementierung einer physikdidaktisch innovativen Unterrichtskonzeption.”
Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften 28, no. 1 (2022). https://doi.org/10.1007/s40573-022-00138-5.
ieee: 'J. Breuer, C. Vogelsang, and P. Reinhold, “Nutzungsverhalten von Lehrkräften
bei der Implementierung einer physikdidaktisch innovativen Unterrichtskonzeption,”
Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, vol. 28, no. 1, Art.
no. 1, 2022, doi: 10.1007/s40573-022-00138-5.'
mla: Breuer, Judith, et al. “Nutzungsverhalten von Lehrkräften bei der Implementierung
einer physikdidaktisch innovativen Unterrichtskonzeption.” Zeitschrift für
Didaktik der Naturwissenschaften, vol. 28, no. 1, 1, Springer Science and
Business Media LLC, 2022, doi:10.1007/s40573-022-00138-5.
short: J. Breuer, C. Vogelsang, P. Reinhold, Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
28 (2022).
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- _id: '33'
doi: 10.1007/s40573-022-00138-5
intvolume: ' 28'
issue: '1'
keyword:
- General Medicine
language:
- iso: ger
publication: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
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issn:
- 0949-1147
- 2197-988X
publication_status: published
publisher: Springer Science and Business Media LLC
quality_controlled: '1'
status: public
title: Nutzungsverhalten von Lehrkräften bei der Implementierung einer physikdidaktisch
innovativen Unterrichtskonzeption
type: journal_article
user_id: '4245'
volume: 28
year: '2022'
...
---
_id: '45178'
abstract:
- lang: eng
text: ZusammenfassungDie Unterrichtsplanung stellt
eine zentrale berufliche Anforderung an (Physik‑)Lehrkräfte dar. Bereits im Lehramtsstudium
sollen grundlegende Fähigkeiten zur Unterrichtsplanung erworben und im Rahmen
von schulpraktischen Phasen erprobt bzw. erweitert werden. Unklar ist jedoch,
inwieweit das professionelle Wissen, das Lehramtsstudierende in ihren fachlichen,
fachdidaktischen und erziehungswissenschaftlichen Studienteilen erwerben, tatsächlich
bei der Planung von Fachunterricht genutzt wird. Ebenso gibt es nur punktuelle
Erkenntnisse über die Entwicklung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im Lehramtsstudium.
Um diese Fragen zu klären, sind Messverfahren erforderlich, die die Fähigkeiten
zur Unterrichtsplanung valide erfassen können und die gleichzeitig ökonomisch
auswertbar sind, um Fallzahlen realisieren zu können, die auch kleine Effekte
auflösen. Bisherige Ansätze, die reale Handlungsproben der Unterrichtsplanung
(z. B. schriftliche Unterrichtsentwürfe) untersuchen, stehen vor der methodischen
Herausforderung, dass die Generierung eines Fähigkeitsmaßes höchst anspruchsvoll
ist, da reale Planungen individuell sehr unterschiedlich angelegt sind und vielen
Randbedingungen unterliegen, die statistisch kaum kontrollierbar sind. In diesem
Beitrag wird daher ein sogenannter Performanztest zur Erfassung der Fähigkeit
zur Unterrichtsplanung vorgestellt und diskutiert. Ein Performanztest ist ein
Verfahren, in dem in einem realitätsnahen Setting Handlungen unter standardisierten
Rahmenbedingungen simuliert werden. Neben der theoriegeleiteten Entwicklung des
Instruments und Vorstudien zur Sammlung von Validitätsargumenten werden auch erste
Ergebnisse dargestellt, die aus Erhebungen vor und nach einem Praxissemester an
vier Universitäten in drei Bundesländern resultieren (N = 174
Unterrichtsplanungen). Dabei stellt sich das Testverfahren als ausreichend sensitiv
heraus, um für N = 68 Testpersonen (ca. 20 % Dropout)
erwartungstreu eine signifikante Zunahme des Testscores während des Praxissemesters,
welches als Lerngelegenheit angenommen werden kann, zu messen.
author:
- first_name: Jan
full_name: Schröder, Jan
last_name: Schröder
- first_name: Josef
full_name: Riese, Josef
id: '429'
last_name: Riese
orcid: 0000-0003-2927-2619
- first_name: Christoph
full_name: Vogelsang, Christoph
id: '4245'
last_name: Vogelsang
orcid: 0000-0002-5804-1855
- first_name: Andreas
full_name: Borowski, Andreas
last_name: Borowski
- first_name: David
full_name: Buschhüter, David
last_name: Buschhüter
- first_name: Patrick
full_name: Enkrott, Patrick
last_name: Enkrott
- first_name: Maren
full_name: Kempin, Maren
last_name: Kempin
- first_name: Christoph
full_name: Kulgemeyer, Christoph
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last_name: Kulgemeyer
- first_name: Peter
full_name: Reinhold, Peter
id: '416'
last_name: Reinhold
- first_name: Horst
full_name: Schecker, Horst
last_name: Schecker
citation:
ama: Schröder J, Riese J, Vogelsang C, et al. Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung
im Fach Physik mit Hilfe eines standardisierten Performanztests. Zeitschrift
für Didaktik der Naturwissenschaften. 2020;26(1):103-122. doi:10.1007/s40573-020-00115-w
apa: Schröder, J., Riese, J., Vogelsang, C., Borowski, A., Buschhüter, D., Enkrott,
P., Kempin, M., Kulgemeyer, C., Reinhold, P., & Schecker, H. (2020). Die Messung
der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im Fach Physik mit Hilfe eines standardisierten
Performanztests. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 26(1),
103–122. https://doi.org/10.1007/s40573-020-00115-w
bibtex: '@article{Schröder_Riese_Vogelsang_Borowski_Buschhüter_Enkrott_Kempin_Kulgemeyer_Reinhold_Schecker_2020,
title={Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im Fach Physik mit Hilfe
eines standardisierten Performanztests}, volume={26}, DOI={10.1007/s40573-020-00115-w},
number={1}, journal={Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften}, publisher={Springer
Science and Business Media LLC}, author={Schröder, Jan and Riese, Josef and Vogelsang,
Christoph and Borowski, Andreas and Buschhüter, David and Enkrott, Patrick and
Kempin, Maren and Kulgemeyer, Christoph and Reinhold, Peter and Schecker, Horst},
year={2020}, pages={103–122} }'
chicago: 'Schröder, Jan, Josef Riese, Christoph Vogelsang, Andreas Borowski, David
Buschhüter, Patrick Enkrott, Maren Kempin, Christoph Kulgemeyer, Peter Reinhold,
and Horst Schecker. “Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im Fach
Physik mit Hilfe eines standardisierten Performanztests.” Zeitschrift für Didaktik
der Naturwissenschaften 26, no. 1 (2020): 103–22. https://doi.org/10.1007/s40573-020-00115-w.'
ieee: 'J. Schröder et al., “Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung
im Fach Physik mit Hilfe eines standardisierten Performanztests,” Zeitschrift
für Didaktik der Naturwissenschaften, vol. 26, no. 1, pp. 103–122, 2020, doi:
10.1007/s40573-020-00115-w.'
mla: Schröder, Jan, et al. “Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im
Fach Physik mit Hilfe eines standardisierten Performanztests.” Zeitschrift
für Didaktik der Naturwissenschaften, vol. 26, no. 1, Springer Science and
Business Media LLC, 2020, pp. 103–22, doi:10.1007/s40573-020-00115-w.
short: J. Schröder, J. Riese, C. Vogelsang, A. Borowski, D. Buschhüter, P. Enkrott,
M. Kempin, C. Kulgemeyer, P. Reinhold, H. Schecker, Zeitschrift für Didaktik der
Naturwissenschaften 26 (2020) 103–122.
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- _id: '33'
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page: 103-122
publication: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
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issn:
- 0949-1147
- 2197-988X
publication_status: published
publisher: Springer Science and Business Media LLC
quality_controlled: '1'
status: public
title: Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im Fach Physik mit Hilfe eines
standardisierten Performanztests
type: journal_article
user_id: '4245'
volume: 26
year: '2020'
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_id: '23742'
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text: ZusammenfassungDie Unterrichtsplanung stellt
eine zentrale berufliche Anforderung an (Physik‑)Lehrkräfte dar. Bereits im Lehramtsstudium
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Um diese Fragen zu klären, sind Messverfahren erforderlich, die die Fähigkeiten
zur Unterrichtsplanung valide erfassen können und die gleichzeitig ökonomisch
auswertbar sind, um Fallzahlen realisieren zu können, die auch kleine Effekte
auflösen. Bisherige Ansätze, die reale Handlungsproben der Unterrichtsplanung
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Herausforderung, dass die Generierung eines Fähigkeitsmaßes höchst anspruchsvoll
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Randbedingungen unterliegen, die statistisch kaum kontrollierbar sind. In diesem
Beitrag wird daher ein sogenannter Performanztest zur Erfassung der Fähigkeit
zur Unterrichtsplanung vorgestellt und diskutiert. Ein Performanztest ist ein
Verfahren, in dem in einem realitätsnahen Setting Handlungen unter standardisierten
Rahmenbedingungen simuliert werden. Neben der theoriegeleiteten Entwicklung des
Instruments und Vorstudien zur Sammlung von Validitätsargumenten werden auch erste
Ergebnisse dargestellt, die aus Erhebungen vor und nach einem Praxissemester an
vier Universitäten in drei Bundesländern resultieren (N = 174
Unterrichtsplanungen). Dabei stellt sich das Testverfahren als ausreichend sensitiv
heraus, um für N = 68 Testpersonen (ca. 20 % Dropout)
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- first_name: Jan
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ama: Schröder J, Riese J, Vogelsang C, et al. Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung
im Fach Physik mit Hilfe eines standardisierten Performanztests. Zeitschrift
für Didaktik der Naturwissenschaften. Published online 2020:103-122. doi:10.1007/s40573-020-00115-w
apa: Schröder, J., Riese, J., Vogelsang, C., Borowski, A., Buschhüter, D., Enkrott,
P., Kempin, M., Kulgemeyer, C., Reinhold, P., & Schecker, H. (2020). Die Messung
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title={Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im Fach Physik mit Hilfe
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chicago: Schröder, Jan, Josef Riese, Christoph Vogelsang, Andreas Borowski, David
Buschhüter, Patrick Enkrott, Maren Kempin, Christoph Kulgemeyer, Peter Reinhold,
and Horst Schecker. “Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im Fach
Physik mit Hilfe eines standardisierten Performanztests.” Zeitschrift für Didaktik
der Naturwissenschaften, 2020, 103–22. https://doi.org/10.1007/s40573-020-00115-w.
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mla: Schröder, Jan, et al. “Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im
Fach Physik mit Hilfe eines standardisierten Performanztests.” Zeitschrift
für Didaktik der Naturwissenschaften, 2020, pp. 103–22, doi:10.1007/s40573-020-00115-w.
short: J. Schröder, J. Riese, C. Vogelsang, A. Borowski, D. Buschhüter, P. Enkrott,
M. Kempin, C. Kulgemeyer, P. Reinhold, H. Schecker, Zeitschrift für Didaktik der
Naturwissenschaften (2020) 103–122.
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publication: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
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- 0949-1147
- 2197-988X
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title: Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im Fach Physik mit Hilfe eines
standardisierten Performanztests
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- first_name: Christoph
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last_name: Vogelsang
- first_name: Alexander
full_name: Finger, Alexander
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- first_name: Daniel
full_name: Laumann, Daniel
last_name: Laumann
- first_name: Christoph
full_name: Thyssen, Christoph
last_name: Thyssen
citation:
ama: Vogelsang C, Finger A, Laumann D, Thyssen C. Vorerfahrungen, Einstellungen
und motivationale Orientierungen als mögliche Einflussfaktoren auf den Einsatz
digitaler Werkzeuge im naturwissenschaftlichen Unterricht. Zeitschrift für
Didaktik der Naturwissenschaften. Published online 2019:115-129. doi:10.1007/s40573-019-00095-6
apa: Vogelsang, C., Finger, A., Laumann, D., & Thyssen, C. (2019). Vorerfahrungen,
Einstellungen und motivationale Orientierungen als mögliche Einflussfaktoren auf
den Einsatz digitaler Werkzeuge im naturwissenschaftlichen Unterricht. Zeitschrift
für Didaktik der Naturwissenschaften, 115–129. https://doi.org/10.1007/s40573-019-00095-6
bibtex: '@article{Vogelsang_Finger_Laumann_Thyssen_2019, title={Vorerfahrungen,
Einstellungen und motivationale Orientierungen als mögliche Einflussfaktoren auf
den Einsatz digitaler Werkzeuge im naturwissenschaftlichen Unterricht}, DOI={10.1007/s40573-019-00095-6},
journal={Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften}, publisher={Springer},
author={Vogelsang, Christoph and Finger, Alexander and Laumann, Daniel and Thyssen,
Christoph}, year={2019}, pages={115–129} }'
chicago: Vogelsang, Christoph, Alexander Finger, Daniel Laumann, and Christoph Thyssen.
“Vorerfahrungen, Einstellungen und motivationale Orientierungen als mögliche Einflussfaktoren
auf den Einsatz digitaler Werkzeuge im naturwissenschaftlichen Unterricht.” Zeitschrift
für Didaktik der Naturwissenschaften, 2019, 115–29. https://doi.org/10.1007/s40573-019-00095-6.
ieee: 'C. Vogelsang, A. Finger, D. Laumann, and C. Thyssen, “Vorerfahrungen, Einstellungen
und motivationale Orientierungen als mögliche Einflussfaktoren auf den Einsatz
digitaler Werkzeuge im naturwissenschaftlichen Unterricht,” Zeitschrift für
Didaktik der Naturwissenschaften, pp. 115–129, 2019, doi: 10.1007/s40573-019-00095-6.'
mla: Vogelsang, Christoph, et al. “Vorerfahrungen, Einstellungen und motivationale
Orientierungen als mögliche Einflussfaktoren auf den Einsatz digitaler Werkzeuge
im naturwissenschaftlichen Unterricht.” Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften,
Springer, 2019, pp. 115–29, doi:10.1007/s40573-019-00095-6.
short: C. Vogelsang, A. Finger, D. Laumann, C. Thyssen, Zeitschrift für Didaktik
der Naturwissenschaften (2019) 115–129.
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language:
- iso: ger
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publication: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
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Heiko Krabbe, and Elke Sumfleth. “Charakterisierung und Strukturierung von Kontexten
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“Charakterisierung und Strukturierung von Kontexten im naturwissenschaftlichen
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