Kategorie: TB2020

Vergleich von Zugängen zur Mechanik in der Sekundarstufe I

Seiter, Marco, Krabbe, Heiko & Wilhelm, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Forschung zeigt, dass SchülerInnen nach dem Mechanikunterricht der Sek. I über kein angemessenes physikalisches Verständnis verfügen und weiterhin Fehlvorstellung aufweisen (Schecker et al., 2018).

Eine quantitative Vergleichsstudie soll die Bedeutung von Sachstruktur und Lernprozessorientierung für die Qualität des Mechanikunterrichts in der Sek. I untersuchen. Dem zweidimensionalen Mechanikkonzept mit Kraftstößen (Tobias, 2010) wird ein neuer eindimensionaler Lehrgang mit konstanten Kräften gegenübergestellt. Im ersten Teil der Hauptuntersuchung im Schuljahr 19/20 unterrichtet eine Gruppe von Lehrkräfte (N=15) nach dem zweidimensionalen und eine andere Gruppe (N=15) nach dem eindimensionalen Konzept, wobei die Lernprozessstruktur gleich gehalten wird. Im zweiten Teil (Schuljahr 20/21) unterrichten andere Lehrkräfte (jeweils N=15) nach beiden Mechaniklehrgängen, wobei die Lernprozessorientierung für beiden Gruppen in gleicher Weise verändert wird.

Auf dem Poster wird das Studiendesign und ein Vergleich der beiden Mechanikkonzepte inklusive der Lernprozessorientierung vorgestellt.

Referenz:

Seiter, Marco, Krabbe, Heiko & Wilhelm, Thomas (2020). Vergleich von Zugängen zur Mechanik in der Sekundarstufe I. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1051). Universität Duisburg-Essen

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Förderung internaler Modellbildung durch Augmented Reality

Keller, Sebastian, Rumann, Stefan & Habig, Sebastian

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Für das Erlernen chemischer Fachinhalte ist ein ausgeprägtes räumliches Vorstellungsvermögen essentiell. Die Konstruktion mentaler Modelle ist für viele Lernende jedoch schwierig, insbesondere bei der Verarbeitung dreidimensionaler Strukturen. Ein vielversprechender Ansatz zur Förderung der internalen Modellkonstruktion bietet das Einbinden von Augmented Reality (AR) in konventionelle Lernmaterialien. Damit ist es möglich, mittels mobiler Endgeräte virtuelle 3D-Objekte oder Animationen in realen Lernumgebungen abzubilden. So können zum Beispiel, Kugel-Stab-Modelle chemischer Moleküle oder auch komplexere Molekülorbitale visualisiert werden.

Bisher ist jedoch wenig über die Wirksamkeit AR unterstützter Lernsettings auf kognitive und affektive Lernervariablen bekannt. Dieser Beitrag stellt ein DFG-Forschungsprojekt vor, das an dieser Lücke ansetzt und u. a. die Lernwirksamkeit dieses Medieneinsatzes im Rahmen zweier experimenteller Studien untersucht. Neben der allgemeinen Projektübersicht werden Ergebnisse einer qualitativen Vorstudie zum Umgang mit der AR Lernumgebung präsentiert.

Referenz:

Keller, Sebastian, Rumann, Stefan & Habig, Sebastian (2020). Förderung internaler Modellbildung durch Augmented Reality. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 991). Universität Duisburg-Essen

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Fidelity of Implementation im Zuge fachdidaktischer Entwicklungsarbeit

Haagen-Schützenhöfer, Claudia, Schubatzky, Thomas , Burde, Jan-Philipp & Wilhelm, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Entwicklung evidenzbasierter Unterrichtskonzepte (eUk) ist seit Jahren fester Bestandteil fachdidaktischer Forschung. Ihre Evaluation findet meist in einem (quasi-)experimentellen Design statt. Werden derartige Studien in einem Feldsetting durchgeführt, bleiben dabei häufig Fragen offen, wie: Wurde das eUk so umgesetzt, wie ursprünglich von den Entwicklern angedacht? Welche Aspekte des eUk tragen besonders zur gewünschten Wirkung bei? Dies resultiert u.a. in einer verringerten Validität derartiger Projekte, da positive oder negative Effekte nicht direkt mit den entwickelten Materialien in Verbindung gebracht werden können. Um derartige Validitätsprobleme aufzugreifen, wird das Konzept von „Fidelity of Implementation für fachdidaktische Entwicklungsforschung“ vorgestellt, mit Hilfe dessen es gelingen soll, die Effektivität von Unterrichtskonzepten unter besonderer Berücksichtigung der Umsetzungstreue besser einzuschätzen. Auf dem Poster werden das entwickelte Rahmenkonzept sowie erste Entwicklungsergebnisse präsentiert.

Referenz:

Haagen-Schützenhöfer, Claudia, Schubatzky, Thomas , Burde, Jan-Philipp & Wilhelm, Thomas (2020). Fidelity of Implementation im Zuge fachdidaktischer Entwicklungsarbeit. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1055). Universität Duisburg-Essen

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Mediennutzung im naturwissenschaftlichen Unterricht

Härtig, Hendrik, Ropohl, Mathias, Schwanewedel, Julia, Kampschulte, Lorenz, Lindmeier, Anke & Ostermann, Anje

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Rahmen des Projekts „Medien im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht“ wurde eine deutschlandweite Befragung von Lehrkräften zur Mediennutzung im mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterricht durchgeführt. Es haben sich für die drei Naturwissenschaften ca. 200 Lehrkräfte beteiligt und Auskunft über analoge aber auch digitale Medien gegeben. Auf dem Poster werden zunächst die deskriptiven Befunde zur Verfügbarkeit und Nutzung verschiedener Medien in den drei Naturwissenschaften vorgestellt. Hierfür wurde untersucht, inwiefern die Nutzungszeit, Verfügbarkeit und Zufriedenheit getrennt für die Fächer miteinander zusammenhängen, aber auch Schulstufen-, Geschlechts- und Berufserfahrungseffekte in den Blick genommen. Darauf aufbauend werden die Fächer miteinander hinsichtlich der Mediennutzung, aber auch etwaiger Wirkzusammenhänge miteinander verglichen. Hierbei deuten sich interessante Befunde an, so sind zum Beispiel digitale Medien trotz aktueller Berichterstattungen offensichtlich bislang nur selten Teil des Regelunterrichts.

Referenz:

Härtig, Hendrik, Ropohl, Mathias, Schwanewedel, Julia, Kampschulte, Lorenz, Lindmeier, Anke & Ostermann, Anje (2020). Mediennutzung im naturwissenschaftlichen Unterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 995). Universität Duisburg-Essen

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Gelingensbedingungen von digitalem Biologieunterricht

Förtsch, Christian, Meuleners, Julia S. , Riggenmann, Tobias & Neuhaus, Birgit J.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Digitalisierung ist von hoher gesellschaftlicher Relevanz; so ist auch der schulische Einsatz digitaler Medien von zentraler Bedeutung. Unklar ist bisher, wie digitale Medien insbesondere in den naturwissenschaftlichen Unterricht effektiv eingebunden werden können, um den fachlichen Kompetenzzuwachs der Lernenden zu fördern. Eingebettet in das BMBF-geförderte Kooperationsprojekt DigitUS soll in der vorliegenden Interventionsstudie im Prä-Post-Design der effektive Einsatz digitaler Medien im Biologieunterricht untersucht werden. In einer Intervention werden Fortbildungen zur Bildung schulinterner Lerngemeinschaften zum Einsatz digitaler Medien etabliert. Dabei werden das Professionswissen der Lehrkräfte, die Unterrichtsgestaltung mit digitalen Medien und fachliche Kompetenzänderungen der Lernenden untersucht. Es soll der Effekt der Lerngemeinschaften auf das Professionswissen der Lehrkräfte und den Kompetenzzuwachs der Lernenden über die Unterrichtsgestaltung analysiert werden, um Gelingensbedingungen für die Digitalisierung von naturwissenschaftlichem Unterricht ableiten zu können.

Referenz:

Förtsch, Christian, Meuleners, Julia S. , Riggenmann, Tobias & Neuhaus, Birgit J. (2020). Gelingensbedingungen von digitalem Biologieunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 999). Universität Duisburg-Essen

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Augmented Reality (AR) als Werkzeug im naturwissenschaftlichen Unterricht

Peschel, Markus, M. Kay, Christopher W. , Lauer, Luisa, Seibert, Johann, Marquardt, Matthias & Lang, Vanessa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Referenz:

Peschel, Markus, M. Kay, Christopher W. , Lauer, Luisa, Seibert, Johann, Marquardt, Matthias & Lang, Vanessa (2020). Augmented Reality (AR) als Werkzeug im naturwissenschaftlichen Unterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 940). Universität Duisburg-Essen

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Augmented Reality (AR) in der Primarstufe –
Entwicklung einer AR-gestützten Lehr-Lerneinheit zum Thema Elektrik

Lauer, Luisa, Peschel, Markus, Marquardt, Matthias, Seibert, Johann, Lang, Vanessa & Kay, Christopher

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Obwohl Elektrik überall in unserem Alltag eine große Rolle spielt, verfügen die meisten Schülerinnen und Schüler kaum über anschlussfähige Vorstellungen zu Elektrizität und damit verbundenen Größen und Phänomenen. Bereits im Sachunterricht der Primarstufe sollen im Sinne eines propädeutischen Zugangs zum Thema Elektrik grundlegende Begrifflichkeiten und Konzepte vermittelt werden. Die digitale Technik Augmented Reality (kurz AR) bietet in diesem Zusammenhang das Potential, durch Anreicherung des Blickfeldes der Lernenden den Kompetenzerwerb in den Bereichen „Naturphänomene mit Modellvorstellungen beschreiben“ (Fachkompetenz), „Experimentieren“(Methodenkompetenz) und „Zeichnen von Schaltskizzen“ (Repräsentationskompetenz) zu fördern. Die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von AR werden aufgezeigt, kritisch diskutiert und hinsichtlich ihrer Praktikabilität für den unterrichtlichen Einsatz bewertet.

Referenz:

Lauer, Luisa, Peschel, Markus, Marquardt, Matthias, Seibert, Johann, Lang, Vanessa & Kay, Christopher (2020). Augmented Reality (AR) in der Primarstufe –
Entwicklung einer AR-gestützten Lehr-Lerneinheit zum Thema Elektrik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 944). Universität Duisburg-Essen

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Augmented Reality als Werkzeug zur Verknüpfung des Periodensystems der
Elemente mit dem Bohr’schen Atommodell

Marquardt, Matthias, Seibert, Johann, Lauer, Luisa, Lang, Vanessa, Peschel, Markus & M. Kay, Christopher W.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Strategiepapier der KMK (2017) „Bildung in der digitalen Welt“ und insbesondere die Position der GFD (2018) verlangt die Einbindung digitaler Medien in den Fachunterricht – vornehmlich aus einer fach- und nicht mediendidaktischen Argumentation. Eine neue Möglichkeit, digitale Medien im Unterricht zu nutzen, ist Augmented Reality (AR).

Bisherige AR-Apps nutzen AR, indem sie Objekte (z.B. Moleküle) „im Raum“ darstellen, nutzt aber weder die AR-Possibilitäten noch werden dabei didaktische oder fachliche Funktion fokussiert. Aus diesem Defizit ergibt sich die fachdidaktische Überlegung (vgl. GFD 2018): Wie kann man AR mit seinen Potentialen im NW-Unterricht nutzen? Welche Lerninhalte bieten sich für Augmentierungen an?

Es wurde eine AR-App zum Periodensystem mit entsprechender Augmentierung entwickelt, in der die SchülerInnen den Aufbau des PSE herleiten. Sie ermitteln aus angezeigten/aufgmentierten Größen die Systematik und können ihre Ergebnisse in der Augmentierung selbstständig und visuell überprüfen.

Im Beitrag wird die App mit der fachdidaktischen Intention vorgestellt.

Referenz:

Marquardt, Matthias, Seibert, Johann, Lauer, Luisa, Lang, Vanessa, Peschel, Markus & M. Kay, Christopher W. (2020). Augmented Reality als Werkzeug zur Verknüpfung des Periodensystems der
Elemente mit dem Bohr’schen Atommodell. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 948). Universität Duisburg-Essen

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AR-MEI-SE: Augmented Reality Multitouch Experiment Instruction in Science
Education

Seibert, Johann, Marquardt, Matthias, Lang, Vanessa, Lauer, Luisa, Peschel, Markus, Perels, Franziska, Huwer, Johannes & M. Kay, Christopher W.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Experiment als zentraler Bestandteil im Chemieunterricht und Schülerlabor kann mit einfachen Mitteln didaktisch reflektiert medial angereichert werden. Auf Grundlage dieser Aussage soll exemplarisch dargestellt werden, wie eine solche Anreicherung aussehen kann. Besonders die reine Versuchsanleitung ist dafür prädestiniert. Hierbei wird die analoge Experimentalanleitung als Trigger verwendet und mit interaktiven Overlays angereichert. Somit kann im Rahmen der individuellen Förderung und des selbstregulierten Lernens in beiden Richtungen unterstützt werden.

Referenz:

Seibert, Johann, Marquardt, Matthias, Lang, Vanessa, Lauer, Luisa, Peschel, Markus, Perels, Franziska, Huwer, Johannes & M. Kay, Christopher W. (2020). AR-MEI-SE: Augmented Reality Multitouch Experiment Instruction in Science
Education. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 952). Universität Duisburg-Essen

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Augmented Reality Lab License 2.0

Lang, Vanessa, Seibert, Johann, Marquardt, Matthias, Lauer, Luisa, Peschel, Markus, Perels, Franziska, M. Kay, Christopher W. & Huwer, Johannes

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Gerade im Anfangsunterricht ist das Kennenlernen der Laborumgebung unumgänglich. Aus diesem Grund wurde in einem Projekt ein AR-Laborführerschein entwickelt. In einer mit Augmented Reality angereicherten Lernumgebung sollen die SchülerInnen das Labor und seine Regeln erkunden und kennenlernen. Hierbei erhalten die Schüler über eine Augmented Reality zusätzliche Informationen über den getriggerten Symbolen im Labor. Neben den Hinweis-, Sicherheits- und Gefahrensymbolen erlernen die SchülerInnen den Umgang mit dem Bunsenbrenner, Brandbekämpfungs- und Erste-Hilfe-Maßnahmen. In diesem Lernszenario hat das Tablet die Funktion eines reinen Lernwerkzeugs zur Förderung kognitiver Prozesse in der aktuellen Unterrichtssituation. Im Zuge der Individualisierung wurden diese Materialien zusätzlich für den bilingualen Unterricht entwickelt, sodass gleichzeitig eine Sprachförderung im Experimentalunterricht stattfinden kann.

Referenz:

Lang, Vanessa, Seibert, Johann, Marquardt, Matthias, Lauer, Luisa, Peschel, Markus, Perels, Franziska, M. Kay, Christopher W. & Huwer, Johannes (2020). Augmented Reality Lab License 2.0. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 956). Universität Duisburg-Essen

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