Autor: GDCP

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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Digital vs. Papier
Lernerfolg und kognitive Belastung im Vergleich

Koenen, Jenna, Mariot, Lars & Tiemann, Rüdiger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Digitalisierte Lehr-/Lernmethoden gewinnen zunehmend an Bedeutung. Diesen Methoden wird häufig ein großer Lernzugewinn zugesprochen. Dieser wird jedoch häufig nicht systematisch untersucht. Dieses Poster geht daher der Frage nach, inwieweit sich Lernen mit einem papierbasierten Praktikumsskript der Physikalischen Chemie vom Lernen mit einem digitalisierten Skript unterscheidet. Beide Skripte kommen in Kombination mit einem Glossar zum Einsatz, welches ebenfalls papierbasiert bzw. digital umgesetzt wurde. Betrachtet werden der Fachwissenszuwachs durch die Lernphase, die kognitive Belastung während der Lernphase sowie die Motivation vor Beginn der Lernphase. In Abhängigkeit von der Bekanntheit der Form des Lernmaterials zeigen sich bei den Studierenden zunächst Unterschiede in der Erfolgswahrscheinlichkeit sowie der Misserfolgsbefürchtung. Jedoch ergeben sich signifikante Lernzuwächse innerhalb der Gruppen, allerdings keine Unterschiede zwischen den Varianten. Für die kognitive Belastung während der Lernphase finden sich in den Gruppen jedoch unterschiedliche Trends.

Referenz:

Koenen, Jenna, Mariot, Lars & Tiemann, Rüdiger (2020). Digital vs. Papier
Lernerfolg und kognitive Belastung im Vergleich. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1035). Universität Duisburg-Essen

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energie.TRANSFER – Fokus Lehrkräfte
Implementation digitaler Unterrichtseinheiten

Steinmann, Tatjana, Fischer, Julian, Laumann, Daniel, Pfänder, Peter, Kerres, Michael, Neumann, Knut & Weßnigk, Susanne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Veränderungen im Bildungssektor (wie z.B. die Digitalisierung) sind zeitaufwendige Prozesse, die nicht linear ablaufen. Auch werden Erkenntnisse aus fachdidaktischer Forschung selten dauerhaft oder nur teils im Unterricht umgesetzt. Eine Voraussetzung für die Weiterentwicklung der Unterrichtspraxis ist die Akzeptanz der Lehrkräfte. Bisher ist es unklar, inwieweit Lehrkräfte digitale in sich geschlossene Unterrichtseinheiten akzeptieren und in ihren Unterricht implementieren.

Ziel des DFG-Transferprojekts „energie.TRANSFER“ ist die Entwicklung und Erprobung digitaler am Basiskonzept Energie orientierter Unterrichtseinheiten (CRUs), die in den jeweiligen individuellen Unterricht implementiert werden können. Zur Vorbereitung der Implementation werden die Lehrkräfte im Rahmen einer Fortbildung geschult.

Der vorliegende Beitrag beschreibt die auf theoretischer Grundlage basierende Entwicklung einer Fortbildung für die Implementation der CRUs bis zur geplanten Reflexion des Einsatzes. Im Fokus der Beforschung stehen Akzeptanz und Einstellungen der Lehrkräfte zu den CRUs (u.A. Stage of Concern).

Referenz:

Steinmann, Tatjana, Fischer, Julian, Laumann, Daniel, Pfänder, Peter, Kerres, Michael, Neumann, Knut & Weßnigk, Susanne (2020). energie.TRANSFER – Fokus Lehrkräfte
Implementation digitaler Unterrichtseinheiten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1015). 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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Visualisierungen bei Simulationen von einfachen Stromkreisen

Weatherby, Thomas, Wilhelm, Thomas, Burde, Jan-Philipp, Beil, Fabian, Kapp, Sebastian, Kuhn, Jochen & Thees, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Visualisierungen sind für Physiklehrende und -lernende unentbehrliche Werkzeuge, insbesondere bei unsichtbaren Größen wie Stromstärke oder Spannung. Deren wichtige Rolle für naturwissenschaftliches Denken und Lernen ist gut belegt. Erwünscht sind Darstellungen, die keine physikalisch-falschen Vorstellungen erzeugen. Zudem sollen sie vorhandene Schülervorstellungen nicht weiter manifestieren, sondern diese idealerweise in Frage stellen. Weiterhin sollen sie leicht erkennbar und verständlich sein, um unerwünschte kognitive Belastungen zu minimieren und damit den Lernenden ermöglichen, an bereits vorhandene Wissensstrukturen anzuknüpfen. Gerade beim Lernen mit digitalen Medien ist die adäquate Verwendung von Visualisierungen und das Management kognitiver Ressourcen wichtig. Vorgestellt werden zwei unter den oben genannten Bedingungen entwickelte Visualisierungen zu den Gesetzen bei Reihen- und Parallelschaltung in der Elektrizitätslehre. Diese sollen als Simulation im Rahmen des Nebenfachpraktikums auf ihre Wirksamkeit empirisch überprüft werden.

Referenz:

Weatherby, Thomas, Wilhelm, Thomas, Burde, Jan-Philipp, Beil, Fabian, Kapp, Sebastian, Kuhn, Jochen & Thees, Michael (2020). Visualisierungen bei Simulationen von einfachen Stromkreisen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1007). Universität Duisburg-Essen

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Digitalisierung von Unterricht in der Schule (DigitUS)
Lerngemeinschaften als Instrument der medienbezogenen Schulentwicklung

Stegmann, Karsten, Nerdel, Claudia, Bannert, Maria, Fischer, Frank, Gräsel, Cornelia, Lindner, Martin, Neuhaus, Birgit, Oechslein, Karin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Feldstudien deuten darauf hin, dass neben der Computerausstattung weitere Gelingensbedingungen
mit dem erfolgreichen Einsatz digitaler Medien im Unterricht zusammenhängen. Diese Studien
beachteten ausgewählte Gelingensbedingungen (z.B. Schulleitungshandeln, Lehrerkompetenzen) und
liefern korrelative Evidenz. Kausal angelegte Studien aus der Lehr-Lernforschung können zwar
Wirkungen nachweisen, allerdings bleibt ihre ökologische Validität oft fragwürdig. Das Projekt verfolgt
daher folgende Ziele: (1) Es wird ein theoretisches Rahmenmodell von Gelingensbedingungen für den
erfolgreichen Einsatz digitaler Medien (hochwertige Lernaktivitäten, Kompetenzerwerb) entwickelt
und empirisch überprüft. Das Modell verknüpft Gelingensbedingungen auf verschiedenen Ebenen und
erlaubt die Analyse komplexer Beziehungen. Um das Modell zu prüfen, wird eine experimentelle
Feldstudie mit einer repräsentativen Stichprobe von bayerischen Sekundarschulen durchgeführt.
(2) Das Projekt untersucht am Beispiel der MINT-Fächer, wie der erfolgreiche Einsatz digitaler Medien
im Unterricht durch „Lerngemeinschaften“ unterstützt werden kann. Lerngemeinschaften sind
kooperative Netzwerke von Lehrerinnen und Lehrern sowie weiteren Akteuren, die intensiv
zusammenarbeiten. Im Rahmen des Projekts werden sowohl schulinterne Lerngemeinschaften als
auch schulübergreifende Lerngemeinschaften. Ziel des Projekts ist ein empirisch fundiertes, kausales
Modell zu den Gelingensbedingungen der Digitalisierung des Unterrichts.

Referenz:

Stegmann, Karsten, Nerdel, Claudia, Bannert, Maria, Fischer, Frank, Gräsel, Cornelia, Lindner, Martin, Neuhaus, Birgit, Oechslein, Karin (2020). Digitalisierung von Unterricht in der Schule (DigitUS)
Lerngemeinschaften als Instrument der medienbezogenen Schulentwicklung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1003). Universität Duisburg-Essen

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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

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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

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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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Lehren und Lernen mit digitalen Medien in Schule & Hochschule

Ropohl, Mathias & Meßinger-Koppelt, Jenny

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Referenz:

Ropohl, Mathias & Meßinger-Koppelt, Jenny (2020). Lehren und Lernen mit digitalen Medien in Schule & Hochschule. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 960). Universität Duisburg-Essen

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