Programm (Statisch) - 06.03.2024

Nachwuchsforum

Alex Langner, FGCU AG Wissenschaftlicher Nachwuchs

Wir laden herzlich ein zum Nachwuchsforum, welches einen lockeren und geschützten Raum für alle Nachwuchswissenschaftler:innen darstellt.

Begrüßung & Eröffnung der Tagung

AG DiCE, AG DiCE, GDCh FGCU

Niemals krank, rund um die Uhr erreichbar, verfügt über das gesamte Weltwissen – Ist ein KI-Chatbot die bessere Lehrkraft? - Über Potenziale und Risiken von KI-Anwendungen für Schule & Bildung

Prof. Dr. Sebastian Becker-Genschow, Universität Köln

Der Vortrag behandelt den Einsatz KI-basierter Technologien in Schule und Bildung. Dabei wird insbesondere aufgezeigt, welche Anwendungen für KI im Bildungsbereich möglich sind bzw. möglich sein werden und wie diese das Lehren und Lernen verändern könnten. Einen Schwerpunkt bildet dabei das generative KI-System ChatGPT. Neben den Potenzialen der Technologie werden aber auch Risiken diskutiert, die ein schulischer Einsatz mit sich bringt.

Prof. Dr. Sebastian Becker-Genschow leitet das Forschungsgebiet Digitale Bildung mit Schwerpunkt Künstliche Intelligenz am Department Didaktiken der Mathematik und der Naturwissenschaften an der Universität zu Köln. Er war zuvor mehrere Jahre Lehrer für Physik und Mathematik, bevor er zu technologieunterstütztem Physikunterricht an der Technischen Universität Kaiserslautern promovierte. Einer seiner Forschungsschwerpunkte ist die Unterstützung von Lehr-Lernprozessen durch KI-basierte Technologien in Schule und Universität sowie die digitalisierungsbezogene Professionsentwicklung von Lehrkräften.

Das Escape Game “Dr. Valences Labor” für den Einsatz im Chemieunterricht - Das Projekt Science4ExitSchool

Rebekka Hesser, PH Weingarten

Ziel des hier präsentierten Forschungsvorhabens ist es, Escape Games für den Chemieunterricht zu entwickeln, zu testen und zu evaluieren, um den Chemieunterricht attraktiver zu gestalten und Interesse bei Schülerinnen und Schülern zu wecken. Neben dem Lösen klassischer Rätsel sollen Ergebnisse chemischer Experimente genutzt werden, um die nächste Herausforderung zu meistern und schließlich das Ziel zu erreichen. Die Escape Games werden teilweise digital geführt (z.B. Actionbound, H5P) oder je nach Bedarf mit verschiedenen Technologien (Erklärvideos, AR, etc.) digital angereichert. Dabei werden speziell die Rahmenbedingungen (z. B. Zeit, Raum, Ausstattung) in der Schule berücksichtigt. Die Vorstellung eines Escape Games zur Thematik „Säuren und Laugen“ soll dies veranschaulichen. Die begleitende Forschung des Projekts bezieht sich auf die Akzeptanz der Lehrkräfte gegenüber dieser neuen Methode. Erste Erhebungen werden im Rahmen des Vortrags präsentiert.

Das Escape Game “Lost in Space” im Rahmen des Projekts Science4Exit

David Ditter, PH Weingarten

Escape Games repräsentieren eine innovative Entwicklung im Kontext von educational learning und game-based learning. Im Projekt „Science4Exit“ werden experimentelle Escape Games für den Sekundarstufenbereich mit digitalen Anreicherungen zum Einsatz im Lehr-Lern-Labor entwickelt, erprobt und evaluiert. Neben der Darstellung des Gesamtkonzepts werden in diesem Vortrag praktische Einblicke in das Escape Game „Lost in Space“ gegeben. DiesesGame verortet sich im Themenkomplex um die Energieversorgung und Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE). Hierbei erhalten Schüler:innen Einblicke in innovative Experimente zu dieser Thematik, mit welchen die Flucht von einem fremden Planeten gelingen soll. Anhand eines quantitativen Fragebogens werden individuelle Faktoren, welche die Lernprozesse beeinflussen können, erhoben. Erste Erkenntnisse aus diesem Projekt werden eingehend vorgestellt, um die Relevanz und den Beitrag von Escape Games im Bildungskontext zu verdeutlichen.

Chemie-Lehramtsstudierende im Fokus: Videografie im Lehr-Lern-Labor

David Weiser, PH Weingarten

In dem hier vorgestellten Forschungsvorhaben wird das Ziel verfolgt, durch die Integration der Betreuung von Schüler:innen im Lehr-Lern-Labor "Ex3-Lab" der PH Weingarten den Studierenden praxisnahe Erfahrungen bereits im Studium zu ermöglichen. Im komplexitätsreduzierten Rahmen des Lehr-Lern-Labors setzen Studierende ihre bereits erworbenen Fähigkeiten ein, während sie bei der Betreuung von Schüler:innen videografiert werden. Die entstandenen Videovignetten dienen als Grundlage für umfassende Reflexionen, wobei Aspekte wie Fachsprache oder experimentelle Kompetenzen fokussiert werden. Die Studierenden erhalten so nicht nur einen eigenen Einblick in ihr Lehrverhalten, sondern auch Peer-Feedback von Mitstudierenden und Rückmeldungen von Lehrenden. Der Vortrag präsentiert ausgewählte Ausschnitte aus den Videovignetten und erste Ergebnisse aus den Interviews, die nach der Durchführung des Seminars mit den Studierenden stattfinden.

OrChemSTAR – Strukturformeln durch Augmented Reality zeichnen lernen

Dr. Lars-Jochen Thoms, Universität Konstanz, PH Thurgau

Die Strukturen chemischer Verbindungen können auf unterschiedliche Weisen dargestellt werden, welche wiederum jeweils unterschiedliche Aspekte in den Vordergrund stellen. Das Lesen dieser Darstellungen, die Auswahl einer für einen bestimmten Zweck geeigneten Darstellungsform und das Schreiben der chemischen Formeln erfordern von Lernenden einschlägige Kompetenzen. Während Experten gut zwischen den verschiedenen Darstellungsformen übersetzen können, müssen Lernende die Gestaltungsregeln der verschiedenen Darstellungsformen erst erlernen und das Zeichnen einüben. Im vom Schweizerischen Nationalfonds unterstützen Projekt OrChemSTAR wird untersucht, wie Lernende hierbei mithilfe einer Augmented-Reality-Lernumgebung, adaptiver Hilfestellungen und individueller Lernwege unterstützt werden können. Im Vortrag wird das Konzept sowie Ergebnisse einer Chemielehrpersonenbefragung zur Unterrichtsrelevanz spezifischer Darstellungsweisen, zu typischen Schwierigkeiten und Fehlern der Lernenden beim Arbeiten mit Strukturformeln und dreidimensionalen Darstellungen der Molekülgeometrien sowie zu etablierten Hilfestellungen vorgestellt.

Closing Tag 1

AG DiCE, AG DiCE, GDCh FGCU

VR für den Chemieunterricht – Entwicklung und Pilotierung eines interdisziplinären Forschungsprojekts in der Lehramtsausbildung

Dr. Diana Zeller, Universität Wuppertal

Seit WS 22/23 wird das interdisziplinäre Lehrprojekt „Forschungsprojekt-VR“ mit dem Ziel durchgeführt, die fach(-didaktischen) und digitalisierungsbezogenen Kompetenzen angehender Lehrkräfte anhand der Konzeption, Produktion und Erprobung eines VR-Lernsettings für den Chemieunterricht zu fördern. Dieser fächerübergreifende und interdisziplinäre Lehr-Lernansatz, gefördert durch die Stiftung für Innovation in der Hochschullehre im Projekt Freiraum 2022, wird durch die Institute "Lehren und Lernen mit digitalen Medien", "Technologien und Management der digitalen Transformation" und "Didaktik der Chemie" der Bergischen Universität Wuppertal initiiert. Im Vortrag wird das im Projekt entwickelte und evaluierte Seminarformat „Forschungsprojekt-VR: Konzeption, Produktion und Erprobung“ vorgestellt. Dabei wird beleuchtet, wie durch das Zusammenführen mediendidaktischer, fachlicher, fachdidaktischer und technischer Perspektiven ein interdisziplinärer Zugang für eine umfassende Kompetenzförderung entstanden ist. Auch werden Einblicke in die Evaluationsergebnisse des Lehrformats sowie aus der Erprobungsphase mit den Schüler*innengruppen gegeben.

Reflexion durch Teach-R adressieren

Christina Hildebrandt, Universität Potsdam

Lehrkräfte müssen befähigt werden Planung und Durchführung von unterrichtlichem Handeln selbstkritisch analysieren zu können. Damit ist Reflexionskompetenz für Professionswissen zentral und muss ein weiter zu schärfender Bestandteil der Ausbildung sein. Der Einsatz von Virtueller Realität (VR) am Beispiel von Teach-R (ehemals VR Klassenzimmer) ermöglicht es Unterrichtssituationen interaktiv zu begegnen und Handlungsstrategien zu erproben. Studierende unterrichten virtuelle Schüler*innen, welche ein Experiment am Gasbrenner durchführen. Verhaltensweisen und auftretende fachspezifische Störungen werden vom Dozierenden per Webanwendung begleitet und beeinflusst [1], wodurch Feedbacks in Bezug auf die Handlungsentscheidungen der angehenden Lehrkräfte erfolgen. Reflexion fachdidaktischer Inhalte wird somit exemplarisch ermöglicht und kann nachgehend vertieft werden. Reflexion wird dabei nach den Reflexionsebenen in der Handlung und nach der Handlung wissenschaftlich untersucht. [1] Wiepke, A., Hildebrandt, C., Hagen, N., Krüger, A., Lucke, U., Banerji, A. (2022). Das VR-Labor-Klassenzimmer zur Professionalisierung von Lehramtsstudierenden der Chemie. DOI: 10.18420/delfi2022-030.

Die Potenziale und Grenzen von AR-Autorentools aus Sicht von Chemielehrkräften (abgesagt)

Anja Tschiersch, Universität Potsdam

Der Beitrag wurde leider abgesagt

Motivieren mit (Teil-)Aufgaben zur Erklärvideoproduktion im Chemieunterricht

Soraya Cornelius, Universität Wuppertal

Erklärvideos im Unterricht einzusetzen ist eine innovative Möglichkeit, digitale Medien sinnvoll in den eigenen Unterricht zu integrieren, sowie fachliche und überfachliche Kompetenzen nachhaltig und anwendungsbezogen im Fachunterricht zu fördern und dabei für den Chemieunterricht zu motivieren. Wichtig für den gewinnbringenden und zielführenden Einsatz der Methode Erklärvideoproduktion ist es, ein förderliches und unterstützendes Unterrichtssetting zu schaffen. Dabei muss die Komplexität der Methode und die große Vielfalt an Kompetenzen, die für die Erklärvideoproduktion notwendig sind, beachtet und berücksichtigt werden. In diesem Vortrag wird anhand von praktischen Beispielen, Übungen, vorbereitenden und begleitenden Aufgaben aufgezeigt, wie die schrittweise Erklärvideoproduktion zielführend in den Chemieunterricht integriert werden kann. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurden vielfältige Daten zur Wirksamkeit der Erklärvideoproduktionsaufgabe im Chemieunterricht in mehreren zehnten Klassen erhoben. Einige dieser Ergebnisse der Evaluation werden im Rahmen dieses Vortrags vorgestellt.

No-Coding Chatbots für die Lehre entwickeln am Beispiel Redoxgleichungen

Prof. Dr. Dirk Burdinski, TH Köln

Chatbots können individualisierte, systematische und prozessorientierte Rückmeldungen geben und Selbstreflexionsprozesse anregen. Dabei sind sie zeit- und ortsunabhängig und werden als bewertungsfrei wahrgenommen. Regelbasierte No-Coding-Chatbots sind die vermutlich einfachste, KI-freie Chatbot-Variante und können vorkenntnisfrei in der Lehre eingesetzt werden, in der Chemie sind bisher allerdings wenige Anwendungen beschrieben. Am Beispiel „Ausgleichen von Redoxgleichungen“ wird der sehr einfache Prozess einer solchen Chatbot-Entwicklung auf einer gebührenfreien Plattform vorgestellt.

Binnendifferenzierte digitale Arbeitsblätter mit HyperDocSystems

Nils Fitting , Helmholtz-Gymnasium ZW / RPTU Kaiserslautern

Seit Jahren nimmt die Heterogenität in deutschen Schulklassen zu, nicht zuletzt aufgrund der Corona-Pandemie. Ein Tool, das genutzt werden kann, um die Verschiedenheit der Schüler:innen zu bedienen, ist HyperDocSystems. Mit der browserbasierten kostenlosen Anwendung können volldigitale Arbeitsblätter erstellt und mit Lernhilfen verschiedener Art ausgestattet werden. In einer großen Studie zeigten sich ein interessensförderndes Potential und eine hohe Benutzerfreundlichkeit. Im Tooltip wird die Anwendung sowie deren Integration in den Chemieunterricht vorgestellt.

„Blender 3D“ als Software für eigene 3D-Modelle und Animationen

Dr. Holger Hintz, Universität Tübingen

Digitale dreidimensionale Modelle finden im Chemieunterricht bereits ihre vielfältige Anwendung. Hierbei gibt es eine große Anzahl an Möglichkeiten, wie zum Beispiel die Darstellung von Molekülen und deren räumliche Struktur. Diese digitalen Modelle anzupassen oder sogar eigenständig zu entwerfen, kann einige Schwierigkeiten mit sich bringen. Die freie Software „Blender 3D“ (Win, IOS, Linus) erlaubt es 3D-Modelle zu erzeugen und diese mittels unterschiedlicher Techniken zu animieren. Durch die breite Nutzergemeinschaft (Künstler:innen, Wissenschaftler:innen, kommerzielle Nutzer:innen) existiert die Software bereits seit 2002 und wird ständig erweitert. Mit Hilfe der Software können Videos, Einzelbildabfolgen oder 3D-Dateien exportiert werden. Das ermöglicht weitere Anwendungen, wie AR und VR sowie die Erstellung von haptischen Modellen mittels 3D-Druck. Der Vortrag zeigt exemplarisch die Potenziale von „Blender 3D“ bei der Animation einer Elektronenpaarbindung und eines SN2-Mechanismus auf und diskutiert den Einsatz für den Chemieunterricht.

Labster – Virtuelle Lernumgebungen für PhysChemBioMed

Prof. Dr. Dirk Burdinski, TH Köln

Virtuelle Lernwelten, besonders virtuelle Laboratorien, bieten neue Möglichkeiten, theoretische Zusammenhänge praxisnah und kontextualisiert zu vermitteln. Durch die zunehmend realitätsnahe Darstellung von Laborexperimenten kann die Motivation zur aktiven Auseinandersetzung mit entsprechenden Themen gesteigert werden. Dabei können auch detaillierte Reaktionsverläufe durch Molekülsimulationen veranschaulicht werden. An der TH Köln werden seit 2021 kommerzielle Chemie-Simulationen der Firma Labster in der Studieneingangsphase eingesetzt. Erfahrungen und Nutzungsempfehlungen werden diskutiert.

Chemische Modelle mit PowerPoint zum Leben erwecken

Constantin Egerer, Universität Potsdam

Spezifische Tools zur Animationserstellung (z.B. blender) sind häufig komplex aufgebaut und eignen sich daher wenig für den niedrigschwelligen Einstieg in die Animationserstellung für Lehrkräfte. Dahingegen wird Präsentationssoftware wie PowerPoint im Schulkontext häufig eingesetzt [1] und der Funktionsumfang ist für die Erstellung von 2D-Animationen gut geeignet. In diesem Workshop wird das Potential für die Erstellung von Teilchenanimationen präsentiert. Dabei können Sie an ausgewählten Beispielen diese Funktionen selbst ausprobieren. Wir empfehlen für die Teilnahme einen Desktop-Computer oder Laptop (Tablet eher ungeeignet) mit Windows oder macOS und PowerPoint (möglichst ab Version 2019). Auch andere Präsentationssoftwares sind möglich. Sie benötigen keine Vorkenntnisse, die über die grundlegende Bedienung von PowerPoint hinausgehen. [1] A. Banerji, „Gestaltung digitaler Lernumgebungen mit PowerPoint und PREZI: Ein Praxisbericht aus der Lehrerausbildung“, CHEMKON, Bd. 24, Nr. 2, S. 69–72, Apr. 2017, doi: 10.1002/ckon.201710296.