Autor: GDCP

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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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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Finde die Fehler!
Experimentelle Testaufgaben zur Evaluation eines Experimentalpraktikums

Geller, Cornelia, Schneider, Jonas & Theyßen, Heike

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Bei den verstärkten Bemühungen der letzten Jahre, die Entwicklung professioneller Handlungs-kompetenzen im Lehramtsstudium zu erfassen, sind Aspekte experimenteller Kompetenz wenig betrachtet worden. Diese sollen Studierende typischerweise in Experimentalpraktika erwerben, die gleichzeitig der Vertiefung fachlicher oder fachdidaktischer Inhalte dienen.

Dagegen soll das hier untersuchte Praktikum schwerpunktmäßig den eigenständigen Aufbau von schulnahen Experimenten sowie den Einsatz analoger und digitaler Messinstrumente fördern. Im Rahmen der Evaluation wurden die Lehramtsstudierenden sowohl hinsichtlich ihrer Selbstwirksamkeitserwartung als auch ihres selbst eingeschätzten Lernzuwachses befragt. Zusätzlich wurden experimentelle Fähigkeiten mit einem neu entwickelten Aufgabenformat erhoben, das die Identifikation und Behebung von Fehlern an Realexperimenten erfordert.

Inwieweit die Untersuchungsergebnisse die Wirkung des Praktikums belegen und die „Fehlersuchaufgaben“ einen Beitrag zur Diagnose experimenteller Fähigkeiten leisten können, soll am Poster diskutiert werden.

Referenz:

Geller, Cornelia, Schneider, Jonas & Theyßen, Heike (2020). Finde die Fehler!
Experimentelle Testaufgaben zur Evaluation eines Experimentalpraktikums. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 900). Universität Duisburg-Essen

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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

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Entwicklung eines Fachpraktikums im Techniklehramt

Ermel, Dorothee & Riese, Josef

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die gesellschaftliche Relevanz technischer Anwendungen bzw. der Einfluss von Technik auf unseren Alltag wird immer größer. Folgerichtig ist das Fach Technik in allgemeinbildenden Schulen mittlerweile in jedem Bundesland Deutschlands vertreten, so dass aktuell der Bedarf mit regulär qualifizierten Techniklehrkräften kaum gedeckt werden kann. Vor diesem Hintergrund wurde an der RWTH Aachen unter Federführung der Physikdidaktik ein neuer Lehramtsstudiengang Technik konzipiert. Im vorgestellten Projekt wird hierfür ein Fachpraktikum nach dem Design-Based-Research Ansatz entwickelt, in dem die Studierenden praktische Kompetenzen zum Einsatz von Werkzeugen, Materialien und Vorrichtungen im Unterricht allgemeinbildender Schulen erwerben sollen. Um die Studierenden bestmöglich auf die späteren beruflichen Anforderungen vorzubereiten, wird zunächst eine Bedarfsanalyse unter Nutzung von Interviews mit SchulpraktikerInnen und Fachleitungen vorgenommen. Auf dem Poster werden u.a. das Forschungsdesign sowie der erste Entwicklungszyklus vorgestellt.

Referenz:

Ermel, Dorothee & Riese, Josef (2020). Entwicklung eines Fachpraktikums im Techniklehramt. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 916). Universität Duisburg-Essen

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Theoriebezüge in Diagnoseprozessen von Physiklehramtsstudierenden

Münster, Christoph & Aufschnaiter, Claudia von

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Rahmen von Diagnoseprozessen sollen Lehrkräfte die Kompetenzen und Lernprozesse von Schüler*innen erfassen sowie die Kompetenzanforderungen von Aufgaben analysieren, um daran anschließend Förderangebote abzuleiten. Für eine differenzierte Diagnostik können Theorien und empirische Befunde (Theoriebezüge) als zentrale Orientierungspunkte dienen. So helfen z. B. Learning Progressions (LP), das Verständnis von Schüler*innen differenziert zu deuten, anstatt dichotom zu werten. Im Projekt wird analysiert, wie Physiklehramtsstudierende ihren Diagnoseprozess strukturieren und wie sie Theoriebezüge, insbesondere LP, dabei nutzen. 18 Studierende wurden bei der Auseinandersetzung mit LP und diagnostischen Aufgaben in einem physikdidaktischen Seminar 12 Stunden videografiert. Die Videodaten und schriftlichen Arbeitsprodukte der Studierenden werden kategorienbasiert ausgewertet. Auf dem Poster werden das Setting, das entwickelte Kategoriensystem sowie erste Ergebnisse vorgestellt.

Referenz:

Münster, Christoph & Aufschnaiter, Claudia von (2020). Theoriebezüge in Diagnoseprozessen von Physiklehramtsstudierenden. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 928). Universität Duisburg-Essen

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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

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Chemiestudierende im Profil – Ergebnisse einer Clusteranalyse

Janke, Salome, Habig, Sebastian, Walpuski, Maik & Sumfleth, Elke

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In den letzten Jahren wurden Bedingungsfaktoren für Studienerfolg in den MINT-Fächern zunehmend aus verschiedenen Perspektiven untersucht. Gerade für das Fach Chemie, das von einer hohen Studienabbruchquote von aktuell ca. 45 % geprägt ist, werden Kenntnisse über allgemeine, sowie fachspezifische Studienerfolgsprädiktoren immer relevanter (Heublein et al., 2018). Die Forschergruppe ALSTER konnte verschiedene affektive und kognitive Faktoren identifizieren, die den Studienerfolg für Chemiestudierende der ersten beiden Semester beeinflussen (Averbeck et al., 2017). Dieser Beitrag stellt ein Projekt vor, in dem u. a. die Fragestellung untersucht wird, ob sich Studierende hinsichtlich der Merkmalsausprägungen relevanter Studienerfolgsprädiktoren in erkenn- und interpretierbare Gruppen einteilen lassen. Als methodischer Zugang wird eine hierarchische Clusteranalyse gewählt. Die gewonnenen Erkenntnisse können dabei helfen, „Risikostudierende“ frühzeitig zu erkennen und sinnvolle Unterstützungsmaßnahmen zu entwickeln. Erste Ergebnisse sollen im Rahmen der Jahrestagung präsentiert werden.

Referenz:

Janke, Salome, Habig, Sebastian, Walpuski, Maik & Sumfleth, Elke (2020). Chemiestudierende im Profil – Ergebnisse einer Clusteranalyse. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 920). Universität Duisburg-Essen

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Studentische Vorgehensweisen bei der Bearbeitung von Rechenaufgaben

Pandikow, Nina & Aufschnaiter, Claudia von

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Rechenaufgaben (RA) der Mechanik stellen Lehramtsstudierende oft vor Herausforderungen, die sie zunächst nicht selbstständig bewältigen können. Es gibt jedoch nur wenige Untersuchungen, die im Detail erfassen, wie Studierende bei der Bearbeitung vorgehen, welche Bearbeitungsschritte typischerweise gut gelingen und wo sich Schwierigkeiten zeigen. Entsprechende Forschungsbefunde können Ansatzpunkte für eine gezielte Förderung liefern. Im Rahmen der vorgestellten Studie soll daher untersucht werden, wie sich die Bearbeitungsprozesse von Studierenden beim Lösen von RA vollziehen und ob, bzw. in welcher Weise, sich diese in drei Semestern verändern. Innerhalb einer ersten Pilotierung wurde bereits das Vorgehen von N=11 Lehramtsstudierenden bei der Lösung von RA in Kleingruppen auf Video aufgezeichnet und Ansätze zur Auswertung der Daten entwickelt. Am Poster werden diese methodischen Zugänge, erste Ergebnisse sowie der geplante Aufbau einer an die Pilotierung anschließenden Haupterhebung vorgestellt.

Referenz:

Pandikow, Nina & Aufschnaiter, Claudia von (2020). Studentische Vorgehensweisen bei der Bearbeitung von Rechenaufgaben. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 908). Universität Duisburg-Essen

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