Kategorie: TB2019

Virtual und Augmented Reality in der MINT Lehrerbildung

Böhm, Denise, Stolzenberger, Christoph & Trefzger, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2018

Die Technologie Virtual und Augmented Reality (VR/AR) kann einen positiven Effekt auf den Lernerfolg von Schülerinnen und Schülern haben (Bacca et al., 2014). Um einen gewinnbringenden Einsatz der Technologie im Schulalltag zu ermöglichen muss zunächst auf die besonderen Herausforderungen, die die Technologie an das Professionswissen von Lehrkräften stellt eingegangen werden. In einem VR/AR-Seminar für Lehramtsstudierende wird eine qualitative Studie durchgeführt. Dabei wird das Professionswissen angehender MINT-Lehrkräfte mittels des TPACK-Modells (Mishra & Koehler, 2006) deduktiv analysiert sowie die Verhaltensabsicht zur Nutzung der VR/AR-Technologie im späteren Schulalltag basierend auf dem TAM Modell (Davis et al., 1989) untersucht. Der Posterbeitrag beschreibt die theoretischen Grundlagen, das Forschungsvorhaben sowie erste Ergebnisse aus der Vorstudie.

Referenz:

Böhm, Denise, Stolzenberger, Christoph & Trefzger, Thomas (2019). Virtual und Augmented Reality in der MINT Lehrerbildung. In: C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018. (S. 906). Universität Regensburg

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Smartphone-Experimente für MINT-Fächer mithilfe von externen Sensoren

Dorsel, Dominik, Staacks, Sebastian, Hütz, Simon, Heinke, Heidrun & Stampfer, Christoph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2018

Mittlerweile wurden zahlreiche Anwendungen von Smartphone-Experimenten in der Lehre vorgeschlagen. Die gängigsten in Smartphones verbauten Sensoren wie Beschleunigungssensoren oder ein Gyroskop eignen sich besonders für Experimente aus der Physik. Damit Smartphone-Experimente auch in anderen MINT Fächern genutzt werden können, sind neue Sensortypen wie zum Beispiel ein Temperatur- oder pH-Wert-Sensor nötig.

Deshalb wird die App phyphox um eine Bluetooth Low Energy Schnittstelle erweitert. Sie ermöglicht zum einen das Einbinden von fertigen Messgeräten oder Sensorboxen, zum anderen die Integration selbst entwickelter Messgeräte auf Basis von Mikrocontrollern wie des Arduinos.

Solche Eigenentwicklungen bieten den Vorteil, dass die Sensoren hinsichtlich des Messbereich und der Genauigkeit genau auf das Experiment abgestimmt werden können. Zudem sind Sie oft wesentlich günstiger als Messgeräte der verschiedenen Lehrmittelhersteller. Die erweiterten Einsatzmöglichkeiten solcher Smartphone-Experimente werden exemplarisch illustriert.

Referenz:

Dorsel, Dominik, Staacks, Sebastian, Hütz, Simon, Heinke, Heidrun & Stampfer, Christoph (2019). Smartphone-Experimente für MINT-Fächer mithilfe von externen Sensoren. In: C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018. (S. 910). Universität Regensburg

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ADAM – Eine digitale Lernumgebung für Scientific Reasoning

Würfl, Katja Dorothée & Tiemann, Rüdiger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2018

Digitale Medien haben vielfältige Potentiale und werden darum in der Schul- und Hochschulehre verstärkt genutzt. Das Ziel des Promotionsprojektes ist es zu ermitteln, welche Auswirkungen digitale Interventionen auf die fachliche Kompetenz der SchülerInnen haben und in welchem Maße personenbezogene Variablen die Vorgehensweise der SchülerInnen während des Experimentierprozesses beeinflussen. Der hypothetisch-deduktive Experimentierprozess wurde durch das Modell zur Beschreibung von Experimentierprozessen (Kambach, 2018) und dem Problemlösemodell (Tiemann & Koppelt, 2010) theoretisch erfasst. Es konnte gezeigt werden, dass Probanden während des Experimentierprozesses unterschiedliche Vorgehensweisen durchführen (Arndt, 2016). Im Rahmen einer ersten Teilstudie wurde ein Programm erstellt, welches Probanden adaptiv durch den Experimentierprozess leitet und mit SchülerInnen der Doppeljahrgangsstufe 8/9 erprobt. Die Ergebnisse werden auf einem Poster präsentiert.

Referenz:

Würfl, Katja Dorothée & Tiemann, Rüdiger (2019). ADAM – Eine digitale Lernumgebung für Scientific Reasoning. In: C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018. (S. 914). Universität Regensburg

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MINTFIT Hamburg: Onlineangebote zur Vorbereitung auf ein MINT-Studium

Müller, Ute Carina , Sitzmann, Daniel , Zimmermann, Stefan & Hieke, Florian

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2018

In den Themenbereichen Mathematik und Physik bietet das Verbundprojekt MINTFIT Hamburg kostenlos nutzbare, webbasierte E-Learning-Angebote für Schüler/innen und Studieninteressierte an. Orientierungstests zur Selbsteinschätzung des eigenen Kenntnisstands liefern individuelle Lernempfehlungen für die effektive Nutzung der zugehörigen Onlinekurse zum Auffrischen und Festigen von Schulwissen. Damit können orts- und zeitunabhängig Hürden vor Beginn eines MINT-Studiums abgebaut und Heterogenitäten ausgeglichen werden.

2018 geht MINTFIT in die dritte Projektphase, in der das Test- und Kurs-Angebot analog um die Themengebiete Informatik und Chemie erweitert wird. Zudem werden neue Teststrategien wie ein Computergestützter Adaptiver Test, dessen Fragenauswahl auf statistischer Schwierigkeitsgradbestimmung mittels Item-Response-Analyse basiert, entwickelt und erforscht.

Evaluationsergebnisse sowie die Auswertung der Falschantworten ermöglichen eine kontinuierliche Anpassung und Weiterentwicklung des bestehenden Angebots.

Das Konzept wird exemplarisch für das Fach Physik dargestellt.

Referenz:

Müller, Ute Carina , Sitzmann, Daniel , Zimmermann, Stefan & Hieke, Florian (2019). MINTFIT Hamburg: Onlineangebote zur Vorbereitung auf ein MINT-Studium. In: C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018. (S. 918). Universität Regensburg

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Mit Tablets Fachwissen im Sachunterricht fördern

Kasten, Verena, Fricke, Katharina, Todorova, Maria & Windt, Anna

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2018

Die computer- und informationsbezogene Kompetenz (CIK) von SuS ist als integrativer Teil aller Fachcurricula ohne zusätzliche Unterrichtszeit zu fördern (KMK 2016). Einerseits bieten digitale Medien neue didaktische Möglichkeiten, um Fachwissen zu fördern (Heinen & Kerres 2015), andererseits besteht die Gefahr eines Cognitive Overloads (Irion 2010). Bislang fehlen empirisch evaluierte Konzepte für den naturwissenschaftlichen SU, die mithilfe von Tablets Fachwissen sowie CIK erfolgreich fördern. Diese Lücke versucht das vorgestellte Projekt zu schließen, indem zwei tabletbasierte Unterrichtsreihen zum Thema Verdunsten und Kondensieren für die 4. Klasse entwickelt und in einer quasi-experimentellen Interventionsstudie im Prä-Post-Kontrollgruppen-Design evaluiert werden. Bei den Interventionen wird die Unterrichtszeit variiert: IG 1 ist integrativ gestaltet, IG 2 und KG erhalten eine zusätzliche Doppelstunde. Zur Erfassung des Wissens der SuS wird ein Paper-Pencil-Test (Pollmeier 2015) eingesetzt. Hier stellen wir erste Pilotierungsergebnisse bzgl. der Förderung des Fachwissens vor.

Referenz:

Kasten, Verena, Fricke, Katharina, Todorova, Maria & Windt, Anna (2019). Mit Tablets Fachwissen im Sachunterricht fördern . In: C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018. (S. 922). Universität Regensburg

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Inquiry-based Science Learning mit dem digitalen ‚InScience-Book’

Straube, Philipp, Köster, Hilde & Nordmeier, Volkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2018

Für eine optimale Kompetenzförderung sollte Unterricht auf die individuellen Bedürfnisse der Schüler*innen zugeschnitten sein. In der Praxis zeigt ein solch hochgradig individualisierter Unterricht bislang aber nur geringe Verbreitung.

Ein Ansatz zur Umsetzung dieser Forderung stellt das forschende Lernen unter Einsatz eines digitalen, adaptiven Lerntagebuchs dar. Insbesondere aufgrund der Adaptivität gehen wir von einem Vorteil eines solchen digitalen ‘Forschungsbuchs’ im Vergleich zu einer analogen Variante aus.

An der Freien Universität Berlin soll ein digitales Forschungsbuch entwickelt und evaluiert werden. Über den aktuellen Stand des Vorhabens wird berichtet.

Referenz:

Straube, Philipp, Köster, Hilde & Nordmeier, Volkhard (2019). Inquiry-based Science Learning mit dem digitalen ‚InScience-Book’. In: C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018. (S. 926). Universität Regensburg

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Transfer virtueller Labore in den schulischen Unterricht

Neff, Sascha, Engl, Alexander, Kauertz, Alexander & Risch, Björn

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2018

Eine aktuelle Forderung an das Bildungssystem besteht darin, allen Schüler*innen Zugang zu digitalen Lernumgebungen zu bieten (Koalitionsvertrag 2018). Im Projekt Open MINT Labs werden virtuelle Labore entwickelt, welche Lehrpersonen die digitale Ausgestaltung von Schülerexperimentierphasen im MINT-Unterricht ermöglichen.

Das auf Hochschulebene erprobte Konzept (Roth et al., 2015) soll durch Identifikation transferförderlicher Kriterien gewinnbringend in den Schulunterricht implementiert werden. Zu diesem Zweck werden in einem mehrstufigen, systematischen Verfahren mit Rückkopplung – einer Art Delphi-Studie – Lehrkräfte zu Nutzung und Eignung der virtuellen Labore befragt. In einer Online-Umfrage werden demographische Daten, Grad der Betroffenheit, Einstellung und Selbstkonzept im Zusammenhang mit digitalen Medien erhoben. Eine Validierung der Ergebnisse erfolgt durch Interviews.

Die erzielten Ergebnisse dienen in einer zweiten Phase als Basis für die passgenaue, praxisnahe Entwicklung didaktischer Konzepte zur Schulimplementation.

Referenz:

Neff, Sascha, Engl, Alexander, Kauertz, Alexander & Risch, Björn (2019). Transfer virtueller Labore in den schulischen Unterricht. In: C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018. (S. 930). Universität Regensburg

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Digitale Unterstützung des Lehrens und Lernens in Uni, Schule und Beruf: das Qualifizierungsprogramm digitaLe

Feil, Sylvia & Roux, Yvonne von

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2018

Die Digitalisierung von Lebensbereichen innerhalb und außerhalb von Bildungsinstitutionen erfordert eine umfängliche Qualifizierung der beteiligten Akteure, insbesondere der Lehramtsstudierenden. Das Projekt digitaLe – digitales Lehren und Lernen der Leibniz Universität Hannover ist ein Qualifizierungsprogramm und führt an Planung, Einsatz und Produktion von digitalen Unterrichtsmethoden in Studium und Beruf heran.
Modular werden im Handlungsfeld Werkzeuge Lehr-Lernszenarien unter Einsatz von Tablet-PCs, Graphik- und Videobearbeitung und interaktiven Whiteboards umgesetzt; im Bereich Methoden sind Webinare und Storytelling. Themen im Selbstlernmodul sind mediendidaktische und -kritische Aspekte sowie der rechtssichere Umgang mit Daten und Urheberrecht. Die Teilnahme kann in Form von Leistungspunkten im Bereich Schlüsselkompetenzen anerkannt werden.
Der Fokus der begleitenden Evaluation liegt auf der Digitalkompetenz und erfasst Inhalte und die Transferierbarkeit in die Handlungsfelder der späteren Tätigkeiten im Bildungsbereich.

Referenz:

Feil, Sylvia & Roux, Yvonne von (2019). Digitale Unterstützung des Lehrens und Lernens in Uni, Schule und Beruf: das Qualifizierungsprogramm digitaLe. In: C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018. (S. 934). Universität Regensburg

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MINT²KA – Lehr-Lern-Labor „makeScience!“ im Fach Chemie

Syskowski, Sabrina & Ducci, Matthias

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2018

An der Pädagogischen Hochschule (PH) Karlsruhe und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) begann im Jahre 2016 die Umsetzung des gemeinsamen Projektes „MINT²KA – Lehr-Lern-Labore in den MINT-Fächern als Innovations- und Vernetzungsfeld in der Lehrerbildung am KIT und an der PH Karlsruhe“. Am Institut für Chemie der PH Karlsruhe werden im Rahmen des Projektes Kurse für das Lehr-Lern-Labor (LLL) „makeScience!“ entwickelt, die sich an Schülerinnen und Schüler der gymnasialen Oberstufe und der 10. Klasse richten. Die neuen Kurse beinhalten sowohl
lehrplankonforme als auch weiterführende und anwendungsorientierte Themen. Ein weiteres zentrales Anliegen dieses Projektes ist die Untersuchung der Professionalisierung der Lehrerbildung durch Implementierung eines LLLs im Studienverlauf. Der Schwerpunkt der Untersuchung liegt hier auf der Wahrnehmung der Lehr-Lern-Situationen.
Die Entwicklung des LLLs ist durch einen zyklischen Ansatz geprägt. Erste Ergebnisse des Großzyklus, die Konstruktion des LLL-Seminars sowie die Inhalte der neuen Laborkurse sollen auf dem Poster präsentiert werden.

Referenz:

Syskowski, Sabrina & Ducci, Matthias (2019). MINT²KA – Lehr-Lern-Labor „makeScience!“ im Fach Chemie. In: C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018. (S. 882). Universität Regensburg

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Entwicklung und Reflexion von Lehrperformanz zum Umgang mit Vorwissen und Schülervorstellungen im Lehr-Lern-Labor-Seminar

Rehfeldt, Daniel & Nordmeier, Volkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2018

In der Physikdidaktik ist das Erlernen des Umgangs mit Schülervorstellungen etablierter Bestandteil der Lehre (Müller, Wodzinski & Hopf, 2011).

Ziel unseres Lehr-Lern-Labor-Seminars (LLLS) ist daher die Verbesserung der Fähigkeiten der Studierenden im Umgang mit Schülervorstellungen.

Diesem Ziel wird sich mit der Erhebung zweier Konstruktbereiche genähert: (1) PRE-INTER-POST-Entwicklung der Lehrer*innen-SWE zum Umgang mit Schülervorstellungen (Meinhardt, Rabe & Krey, 2016) (2) schülervorstellungsbezogene Unterrichtsperformanz (PRE-POST; Vogelsang, 2014).

(1) Die Physiklehrer*innen-Selbstwirksamkeitserwartungen zum Umgang mit Schülervorstellungen (SWE-SV, N = 50) steigt im Verlauf des Seminars stark an (d = 1.22).

Die Performanz steigt im PRE-Post-Vergleich (N = 6) signifikant und mit großer Effektstärke an (g = 1.76).

Eine erste Interpretation der Ergebnisse lässt den Schluss zu, dass die Entwicklung zum Umgang mit Schülervorstellungen im Lehr-Lern-Labor-Seminar positiv verläuft.

Referenz:

Rehfeldt, Daniel & Nordmeier, Volkhard (2019). Entwicklung und Reflexion von Lehrperformanz zum Umgang mit Vorwissen und Schülervorstellungen im Lehr-Lern-Labor-Seminar. In: C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018. (S. 886). Universität Regensburg

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