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eChemBook

Ziel des Projektes

Das von der DFG geförderte Projekt "eChemBook" verfolgt das Ziel, in enger Verzahnung zwischen Fachdidaktik (Prof. Dr. Sascha Schanze und Nina Ulrich, IDN), Lehr-/Lernpsychologie (Prof. Dr. Katharina Scheiter und Juliane Richter, Leibniz-Institut für Wissensmedien in Tübingen) und den Praxispartnern Schroedel Westermann und SMART Technologies ein evidenzbasiertes Unterrichtskonzept für den Einsatz digitaler Medien im Chemieunterricht zu entwickeln und zu überprüfen, um letztlich die Nutzung und den Nutzen digitaler Medien in der pädagogischen Praxis zu optimieren.

DFG-Förderkennziffer: SCHA1025/5-1 - Entwicklung, Evaluation und Optimierung eines Prototyps zur Gestaltung und zum Einsatz digitaler Medien im Chemieunterricht.

Die Studien

Für die anwenderorientierte Entwicklung des Prototyps wird eine Ist- und Bedarfszustandsanalyse durchgeführt. In dieser Studie werden deutschlandweit naturwissenschaftliche Lehrkräfte zu ihrer Mediennutzung im Unterricht sowie zu ihren Anforderungen und Wünschen an ein digitales Chemiebuch befragt. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird ein fachdidaktisch und lehr-/lernpsychologisch fundiertes digitales Unterrichtskonzept (E-Book-Prototyp mit interaktiven Lernaufgaben) in Zusammenarbeit mit Medienentwicklern des Schroedel-Westermann-Verlags und Smart-Technologies erarbeitet. Die Evaluation der Lernwirksamkeit des E-Book-Prototyps und der interaktiven Lernaufgaben geht mit empirischen Optimierungsstudien einher, die in den Arbeitsgruppen Schanze (IDN) und Scheiter (IWM) durchgeführt werden.

Am IDN soll hierfür untersucht werden, inwieweit die Einbindung interaktiver 3D-Elemente im Vergleich zu statischem Bildmaterial den Lernerfolg fördert. Insbesondere wird dieser Einfluss in Kombination mit interaktiven Lernaufgaben erprobt, die abgestimmt auf Visualisierung eine bessere Implementierung bedeuten könnten.

In einer weiteren Teilstudie soll der Auswirkung von Externalisierungen des vorwissenschaftlichen Verständnisses zum Aufbau von Stoffen auf das Konzeptverständnis im Lernprozess erforscht werden. Hierbei wird erwartet, dass durch die Externalisierung von Präkonzepten in Form von Zeichnungen und Concept Maps der Aufbau eines kohärenten Denkmodells unterstützt wird. Durch wiederholte Reflexion der Externalisierungen können die Schülerinnen und Schüler selbstkritisch ihr Vorstellungen analysieren.

Nachhaltigkeit des Projekts

Für die Nachhaltigkeit des Forschungsprojektes dienen die Handlungsempfehlungen für Anwender und Entwickler. In den Handlungsempfehlungen für die Entwickler werden die wesentlichen Merkmale des Designs mit den fachdidaktischen und lehr-/lernpsychologischen Entscheidungen dokumentiert, die die Grundlage für weitere digitale, interaktive Unterrichtseinheiten bilden sollen. Zur Evaluation der Handlungsempfehlungen wird von den Praxispartnern Schroedel und Smart eine weitere Unterrichtseinheit entwickelt und von den Arbeitskreisen Schanze und Scheiter erprobt.

Die Handlungsempfehlungen für die Lehrkräfte enthalten fachdidaktische und lehr-lernpsychologische Begründungen und dienen dem Aufbau eines technologisch-pädagogischen Wissens. Durch dieses Wissen wird eine höhere Akzeptanz und eine bessere Implementierung in den Unterricht erwartet. Hierbei soll auch untersucht werden, ob die Handlungsempfehlungen einer Unterrichtseinheit auch auf andere Unterrichtseinheiten übertragen werden können.

Forschungsfragen des Projektes

  • Führt der Einsatz eines digitalen Chemieschulbuchs im Vergleich zu einem analogen Schulbuch zu einem besseren Konzeptverständnis?
  • Wie werden derzeit IuK-Technologien im Unterricht eingesetzt?
  • Welche Einstellungen, Erwartungen und Bedürfnisse haben naturwissenschaftliche Lehrkräfte gegenüber dem Einsatz von digitalen Medien?
  • Führt der Einsatz von interaktiven 3D-Elementen zu einem besseren Konzeptverständnis?
  • Welchen Einfluss hat die Ergänzung der Visualisierung durch interaktive Lernaufgaben?
  • Führt eine stärker instruktionale Anleitung der Nutzung der Simulationen zu einer Steigerung des Lernerfolgs?
  • Welchen Einfluss haben Externalisierungen des vorwissenschaftlichen Verständnisses zum Aufbau von Stoffen auf das Konzeptverständnis im Lernprozess?
  • Welche wesentlichen Merkmale des Prototyps können die Anwendung auf nachfolgende Problemstellungen erleichtern?