Autor: GDCP

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Einsatz und Evaluation eines Augmented Reality-Experiments zur Optik

Teichrew, Albert & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Modellieren von Phänomenen oder Simulieren komplexer Systeme ist aus Wissenschaft und Technik nicht mehr wegzudenken. Mit der Geometrie-Software GeoGebra erstellte dynamische Modelle eignen sich zum virtuellen Experimentieren und tragen zur Hypothesenbildung bei. Reale Experimente stellen zwar die reinste Form der wissenschaftlichen Auseinandersetzung mit Naturphänomenen dar, sie können jedoch mit digitalen Inhalten erweitert werden. Diese werden über das Kamerabild so eingeblendet, als ob sie sich tatsächlich im Raum befinden würden. Die virtuellen Bestandteile erweitern die realen Strukturen dort, wo nicht beobachtbare Elemente zum Verständnis des Experiments beitragen und den Vergleich von Modell und Realität erleichtern. In einem von der Joachim Herz Stiftung geförderten Lehrvorhaben wird in einem Praktikum zur Optik für Lehramtsstudierende eine digitale Lernumgebung zur Vorbereitung eingesetzt und ein AR-Experiment durchgeführt. Im Rahmen einer explorativen Studie wurde mithilfe von Bildschirmaufnahmen untersucht, wie das Lernen mit AR-Experimenten verläuft.

Referenz:

Teichrew, Albert & Erb, Roger (2020). Einsatz und Evaluation eines Augmented Reality-Experiments zur Optik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 987). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Entwicklung einer Fortbildung zum Medieneinsatz – Was ist wichtig?

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

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Von Lehrkräften wird gefordert, dass sie Medien im Unterricht sinnvoll einsetzen. Demgegenüber ist die tatsächliche Nutzung jedoch noch deutlich geringer. Neben organisationalen Merkmalen und den Kompetenzen der Lehrkräfte erweist sich das Vorhandensein von Promotoren als wichtiger Bedingungsfaktor für den Medieneinsatz (Prasse, 2012). Als solche können Lehrkräfte, die Aufgaben in der Beratung und Ausbildung übernehmen, fungieren. Gleichzeitig gibt es bisher kaum dokumentierte Vorschläge, wie Merkmale von Medieneinsatz Gegenstand in der Beratung und Unterrichtsentwicklung sein können. Am Beispiel für den Medieneinsatz im Mathematikunterricht wird deswegen die Entwicklung einer Fortbildung beschrieben, die Beratungskompetenzen mit Bezug zum Medieneinsatz und unter Berücksichtigung der aktuellen Forschungslage vermitteln soll. Dabei sollen in einem Design-Research-Ansatz durch eine schrittweise Entwicklung und Evaluation Gestaltungsprinzipien einer solchen Fortbildung konkretisiert werden. Auf dem Poster wird die Entwicklung der Fortbildung vorgestellt.

Referenz:

Ostermann, Anje, Härtig, Hendrik, Kampschulte, Lorenz, Ropohl, Mathias, Schwanewedel, Julia & Lindmeier, Anke (2020). Entwicklung einer Fortbildung zum Medieneinsatz – Was ist wichtig?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 983). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Lehren mit Multimedia, Fernlaboren und 3D-Druck im Physikunterricht

Hoyer, Christoph, Thoms, Lars-Jochen & Girwidz, Raimund

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Lehrvorhaben „Mit digitalen Medien experimentelle Kompetenzen und komplexe Datenauswertungen schulen“ behandelt den Einsatz digitaler Medien im Physikunterricht anhand von konkreten Unterrichtsinhalten. Das Projekt wird von der Joachim Herz Stiftung gefördert.

Als besondere Schwerpunkte sind dabei zu nennen: ein didaktisch fundierter Einsatz von digitaler Messwerterfassung (wobei mit Produkten der Lehrmittelhersteller, aber auch mit dem Arduino als kostengünstige Alternative gearbeitet wird); Unterrichten mit ferngesteuerten und virtuellen Experimenten; optimierte und multiple Darstellungen von Messwerten. Zu allen Bereichen werden multimediatheoretische Aspekte aufgezeigt.

Neben der Auswertung von Messdaten mit Tabellenkalkulationsprogrammen lernen Studierende auch, mit einem 3D-Drucker multimodale Darstellungen anzufertigen.

Am Ende des Semesters erarbeiten die Studierenden interaktive Arbeitsmaterialien für schülerzentriertes Experimentieren im Fernlabor. Daraus wird ersichtlich, inwieweit die Ziele der Lehrveranstaltung erreicht wurden. Am Poster wird das Projekt vorgestellt.

Referenz:

Hoyer, Christoph, Thoms, Lars-Jochen & Girwidz, Raimund (2020). Lehren mit Multimedia, Fernlaboren und 3D-Druck im Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 979). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

digiPro – Aufgabenbasiertes E-Learning im Chemiestudium

Zehler, Dennis & Schanze, Sascha

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

digiPro stellt Studierenden und Dozierenden chemiespezifischer Studiengänge im Learning Management System ILIAS eine aufgabenbasierte digitale Lernumgebung zur Verfügung.

Ein übergeordnetes Ziel des Projektes ist es, in Grundlagenvorlesungen der Chemie durch spezielle Aufgaben Lehren, Lernen und Diagnose stärker aufeinander zu beziehen. Dabei stehen neben der Vermittlung bzw. Diagnose relevanter Fachkonzepte die Förderung chemiespezifischer Problemlöse- und Repräsentationskompetenz im Fokus.

Weiterhin fördert die Unterstützung des Lernens in Kleingruppen durch peer-Tutoren geleitete Mechanismen zur Lerngruppenfindung. Besonders in der Studieneingangsphase werden somit durch flexibler zu gestaltende Lernphasen heterogene leistungs- und bildungsbiografische Voraussetzungen und individuelle Studiensituationen besser berücksichtigt.

Die digitale Lernumgebung unterstützt die Gestaltung der Vorlesungsmodule als blended-learning-Kurse. Sie wird im Rahmen des Projektes für mindestens zwei Module des Studiengangs realisiert und kann ggf. auf weitere übertragen werden.

Referenz:

Zehler, Dennis & Schanze, Sascha (2020). digiPro – Aufgabenbasiertes E-Learning im Chemiestudium. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 975). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

LEHRE:digital– Online-Plattform zum Erwerb digitaler Lehrkompetenz

Schmoll, Isabel, Thyssen, Christoph, Vogelsang, Christoph & Huwer, Johannes

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Vorgestellt wird eine Lernplattform, die im Zuge des Kolleg Didaktik:Digitals entstanden ist. Diese Lernplattform ist eine Modulare Kursumgebung für angehende Lehrkräfte, welche in gestufter Form Grundlagenkompetenzen zum Umgang mit digitalen Medien (KMK-Standards, TPACK) mit Schwerpunkt im Kontext des Naturwissenschaftsunterrichts der Klassenstufe 5/6 adressiert. Diese Module erlauben es angehenden Lehrkräften, den Umgang mit digitalen Medien fokussiert auf und für den NW-Unterricht zu erlernen bzw. einzuüben. Die modularen Kurse sind sowohl in direkten Kontaktlehrveranstaltungen mit direkter Unterstützung an allen drei Standorten, als auch überregional als webbasierte Variante für das Selbststudium einsetzbar sein (entweder als in LV integrierte Einzelpakete zu einzelnen digitalen Medien bzw. Nutzungsformen oder als blended learning-Szenario). Ferner ist die Lernplattform auch in Lehrerfortbildungen einsetzbar. Die jeweiligen Kursmodule sind „integrativ“ (Nawi Klasse 5/6) auf ein unterrichtliches Szenario bezogen und adressieren im fachdidaktischen Kontext Übungen zur Nutzung digitaler Medien

Referenz:

Schmoll, Isabel, Thyssen, Christoph, Vogelsang, Christoph & Huwer, Johannes (2020). LEHRE:digital– Online-Plattform zum Erwerb digitaler Lehrkompetenz. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 971). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Augmented Reality in der Lehramtsausbildung

Stolzenberger, Christoph, Wolf, Nicole, Kreikenbohm, Annika & Trefzger, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In diesem Beitrag sollen die Ergebnisse eines Universitäts-Seminars vorgestellt werden, in dem Studierende Apps entwickelten, die „Augmented Reality“ zur didaktischen Erweiterung eines Realexperiments oder eines Schulbuches verwendeten.

Im ersten Beispiel wird gezeigt, wie im Realexperiment mit Schirm, Kerze und Linse mit Hilfe der Augmentierung das physikalische Strahlenmodell von Licht anschaulicher dargestellt und das Verständnis des Sehvorganges im menschlichen Auge verbessert werden kann. Dabei wird die reale Lernumgebung von den Schülern und Schülerinnen weiterhin wahrgenommen, jedoch gezielt mit computergenerierten Informationen überblendet, um die physikalische Modellbildung zu verbessern.

In einem zweiten Beispiel werden im Themenkomplex „Sonnensystem und Mondphasen“ durch die Augmentierung eines Schulbuches die Inhalte durch interaktive Animationen erweitert und veranschaulicht. So kann der Mond in seiner jeweiligen Phase nicht nur von der Erde aus, sondern auch aus anderen Perspektiven betrachtet werden.

Referenz:

Stolzenberger, Christoph, Wolf, Nicole, Kreikenbohm, Annika & Trefzger, Thomas (2020). Augmented Reality in der Lehramtsausbildung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 967). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Innovative Experimentierboxen für den Chemie- und Physikunterricht

Fleischer, Timo, Maier, Simone, Deibl, Ines, Moser, Stephanie, Strahl, Alexander & Zumbach, Jörg

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Wirksamkeit des Einsatzes digitaler Medien auf den Wissens- und Kompetenzerwerb von SchülerInnen ist noch nicht ausreichend beforscht. Befunde sind heterogen und erfassen oftmals nicht Effekte des Unterrichtskonzepts selbst, sondern werden durch etwaige Nebeneffekte des Mediums beeinflusst (z.B. Neuigkeitseffekt). Im Rahmen des Projektes EXBOX-Digital soll die Wirksamkeit digitaler Medien anhand für den Chemie- und Physikunterricht erstellter digitaler Experimentierboxen (EXBOX) überprüft werden. Diese EXBOXen sind im Sinne eines moderat konstruktivistischen Ansatzes konzipiert (Diut, 1995; Mandl et al., 2002) und beinhalten reale SchülerInnenexperimente, adaptive Web-Based-Trainings sowie gestufte Lernhilfen (z.B. AR, Lernvideos). Die digitalen Lernhilfen sowie die (meta-)kognitiven Unterstützungshilfen sollen eine Überforderung der SchülerInnen vermeiden (Stäudel & Wodzinski, 2010). Das Poster stellt erste Ergebnisse der Usability-Studie vor, in der u.a. die Benutzerfreundlichkeit des WBT sowie der adaptiven Hilfen mittels Eye-Tracking und lautem Denken untersucht wird.

Referenz:

Fleischer, Timo, Maier, Simone, Deibl, Ines, Moser, Stephanie, Strahl, Alexander & Zumbach, Jörg (2020). Innovative Experimentierboxen für den Chemie- und Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 963). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen