Wissenschaftler Chemiedidaktik & ZHDL

Die Implementation empirisch erfolgreich evaluierter digitaler Innovationen in den Unterricht gelingt häufig nicht nachhaltig. Als Transferbarrieren werden u.,a. Strukturen der Schule, Persönlichkeitsmerkmale von Lehrkräften und Passung von Material zum Unterricht genannt. Die vorliegende Evaluationsstudie untersucht, welche dieser Barrieren sich empirisch bestätigen bzw. inwiefern sie sich durch didaktische Konzepte minimieren lassen.

Die Studie baut auf ein entwickeltes Blended-Learning-Konzept zur Beurteilung der Gewässergüte auf, dessen Fokus auf der digitalen Vor- und Nachbereitung einer Experimentiereinheit liegt. Empirisch wurden in zwei Teilstudien strukturelle und persönliche Voraussetzungen der Lehrkräfte (N=75) sowie motivationale und kognitive Aspekte der Interaktion der Schüler:innen (N=146) mit den Materialien untersucht. Die Datenerhebung erfolgte mittels leitfadengestützter Interviews (Lehrkräfte) sowie einer Fragebogenerhebung zu drei Testzeitpunkten (Schüler:innen).

Die postulierten Transferbarrieren konnten expliziert werden. Hohe Lehrbelastung und fehlende Technik in Schulen können seitens der Lehrkräfte hinderlich sein. Dennoch werden virtuelle Labore von Schüler:innen kognitiv effektiv genutzt und können so den Transfer fördern. Darüber hinaus leisten konkrete Kriterien für implementationsförderliche didaktische Konzepte (z.,B. Adaptierbarkeit, Feedback) einen Beitrag zum integrativen curricularen Einsatz digitaler Medien in der naturwissenschaftlichen Bildung.

Link zur angenommenen Dissertation als OpenAccess-Monographie: https://doi.org/10.30819/5687, Direktdownload unter https://www.logos-verlag.de/ebooks/OA/978-3-8325-5687-7.pdf (OpenAccess under CC BY-NC-ND 4.0)

siehe auch externe Plattformen für Publikationen: SciPort RLP

Neff, S. & Risch, B. (2024). Evaluationsbasierte Transfergestaltung einer digitalen Schulinnovation. In: van Vorst, H. (Hrsg.), Frühe naturwissenschaftliche Bildung. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Hamburg 2023. S. 134-137.(Download)

Neff, S. (2023). Transfer digitaler Innovationen in die Schulpraxis: Eine explorative Untersuchung zur Förderung der Implementation. Dissertation. Berlin: Logos. Erschienen in: Ropohl, M. & Hopf, M. (Hrsg. Der Schriftenreihe): Studien zum Physik- und Chemielernen - Band 365. http://dx.doi.org/10.30819/5687 (OpenAccess under CC BY-NC-ND 4.0).

Neff, S., Engl, A. & Risch, B. (2023). Nutzung virtueller Labore – Lernpfadanalysen mit Logfiles. In: van Vorst, H. (Hrsg.), Lernen, Lehren und Forschen in einer digital geprägten Welt. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Aachen 2022. S. 119-122.

Neff, S., Engl, A. & Risch, B. (2023). Digitale Lernumgebungen zur Vor- und Nachbereitung realer Experimentiereinheiten. In: Roth, J., Baum, M., Eilerts, K., Hornung, G., Trefzger, T. (eds) Die Zukunft des MINT-Lernens – Band 2. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. (Download)

Engl, A., Neff, S., & Risch, B. (2022). Strategien zur Umsetzung der Nachhaltigkeitsziele (SDGs) im Chemieunterricht – aufgezeigt am Thema Wasseraufbereitung mit Moringa oleifera. CHEMKON, 29(4), 148-156. (Download)

Neff, S., Engl, A. & Risch, B. (2021). Klimafreundliche Stahlproduktion im 21. Jahrhundert. Ein Planspiel zur multiperspektivischen Beurteilung von Informationen. Naturwissenschaften im Unterricht Chemie, 32 (2021) 186, 30-35.

Neff, S., Gierl, K., Engl, A., Decker, B., Roth, T., Becker, J., Patzke, K., Winterholler, B., Kauertz, A. & Risch, B. (2021). Virtuelle Labore für den MINT-Unterricht – Transferprozess einer hochschulischen Innovation in den Schulkontext. In: U. Schmidt & K. Schönheim (Hrsg.), Transfer von Innovation und Wissen. Wiesbaden: Springer VS. (Download)

Neff, S., Engl, A. & Risch, B. (2021). Transfer virtueller Labore – Identifikation von Implementationshürden. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch? Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung 2020 S. 238-241. Essen: Universität Duisburg-Essen. (Download)

Neff, S., Engl, A., Kauertz, A. & Risch, B. (2020). Implementation digitaler Innovationen in der Lehrer*innenbildung am Beispiel des Projekts Open MINT Labs. In: M. Beißwenger, B. Bulizek, I. Gryl & F. Schacht (Hrsg.) Digitale Innovationen und Kompetenzen in der Lehramtsausbildung. S. 447 – 457. Duisburg: Universitätsverlag Rhein-Ruhr. (Download)

Beißwenger, M., Boelmann, J. M., Basten, M., Burovikhina, V., Heinrich, S., König, L., Mertens, C., Neff, S., Osterroth, A., Schumacher, F. & Zick, M. (2020). Szenarien des digital gestützten Lernens evaluieren und erforschen: Praxisbeispiele und Potenziale. In: M. Beißwenger, B. Bulizek, I. Gryl & F. Schacht (Hrsg.) Digitale Innovationen und Kompetenzen in der Lehramtsausbildung. S. 447 – 457. Duisburg: Universitätsverlag Rhein-Ruhr. (Download)

Neff, S., Engl, A., Kauertz, A. & Risch, B. (2020). Virtuelle Labore – Schultransfer und  multiperspektivische Evaluation. In: K. Kaspar, M. Becker-Mrotzek, S. Hofhues, J. König & D. Schmeinck (Hrsg.). Bildung, Schule, Digitalisierung. S. 172 – 177. Münster: Waxmann Verlag. (Download)

Neff, S. (2020). Integrating extracurricular learning by implementation of virtual labs in schools. In: S. Frodsham & others (eds.). ESERA Virtual Doctoral Network 2020 - Book of Synopses. p.342-348. Oxford: ESERA VDN. (Download)

Neff, S., Engl, A., Kauertz, A. & Risch, B. (2020). Virtuelle Labore zur Vor- und Nachbereitung von Freiland-Experimentiereinheiten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019 S. 705-708. Essen: Universität Duisburg-Essen. (Download)

Neff, S., Engl, A., Risch, B. et al. (2019). Open MINT Labs – Transfer virtueller Labore in die Schule. In: M. Beißwenger, I. Gryl, B. Bulizek & F. Schacht (Hrsg.), Digitale Innovationen und Kompetenzen in der Lehramtsausbildung, #la-digital2019. S. 90 - 92. Essen: o.V. (Download)

Neff, S., Engl, A., Kauertz, A. & Risch, B. (2019). Transfer virtueller Labore in den schulischen Unterricht. In: C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018 S. 930-933. Regensburg: Universität Regensburg. (Download)

Neff, S. (2018). Konzeption, Durchführung und Evaluation einer Einheit zum Thema "Gewässeranalytik" für die Sekundarstufe II am Schülerlabor Freilandmobil. Landau: Universität Koblenz-Landau. (Download)

Neff, S. & Risch, B. (Vortrag GDCP 2022, Aachen). Transfer virtueller Labore.

Neff, S. & Risch, B. (Poster ESERA 2021, virtuell). Integrating extracurricular learning by implementation of virtual labs in school.

Neff, S., Engl, A. & Risch, B. (Poster GDCh 2021, virtuell). Studieren in Corona-Zeiten: Ein Praktikum zur quantitativen anorganischen Analyse im „Home-Office“.

Neff, S. (Vortrag GDCP 2020, virtuell). Transfer virtueller Labore – Identifikation von Implementationshürden. 

Neff, S., Engl, A., Kauertz, A. & Risch, B. (Workshop, 5. Hildesheimer CeLeB-Tagung zur Bildungsforschung, 2020). Virtuell vorbereiten – in der Natur experimentieren.

Neff, S. (Vortrag, ESERA Virtual Doctoral Network 2020). Virtual Lab Courses for Pre- and Post-Work on Students’ Experiments in an Out-Of-School Setting.

Neff, S., Engl, A., Kauertz, A. & Risch, B. (Poster GDCP 2019, Wien). Transfer virtueller Labore in die Schule.

Neff, S. Engl, A., Risch, B. & Kauertz, A. (Workshop-Teilnahme #la-digital2019, Essen). Open MINT Labs – Transfer virtueller Labore in die Schule.

Neff, S., Engl, A., Kauertz, A. & Risch, B. (Poster Special Interest Meeting Digitale Kompetenzen im Lehramtsstudium 2019, Kaiserslautern). Open MINT Labs: Transfer virtueller Labore in die Schulpraxis.

Neff, S. & Risch, B. (Poster GDCP 2018, Kiel). Transfer virtueller Labore in den schulischen Unterricht.

Neff, S. & Risch, B. (Poster GDCh 2018, Karlsruhe). Transfer virtueller Labore in den schulischen Unterricht.

Haag, C., Willer, W., Diederichs, S., Gerriets, A., Engl, A., Neff, S. & Zachert, I. (Lehrerfort- und Weiterbildung Pädagogisches Landesinstitut Rhein-land-Pfalz 2021, Landau). Gewässeruntersuchungen am Bach und Teich.

Neff, S. & Gierl, K. (Workshop Mediendidaktik im Projekt Open MINT Labs, 2019).

Neff, S., Engl, A. & Willer, W. (Lehrerfort- und Weiterbildung Pädagogisches Landesinstitut Rhein-land-Pfalz 2018, Landau). Gewässer untersuchen am Beispiel der Queich in Landau.

open Mint labs

Durch den Einsatz von virtuellen Laboren in der Oberstufe sollen Schülerinnen und Schüler für naturwissenschaftliche Fragestellungen sensibilisiert und für ein ingenieurwissen-schaftliches oder naturwissenschaftliches Studium  motiviert werden.

Das Projekt verfolgt zwei Ziele. Erstens sollen praxisrelevante didaktische Konzepte entwickelt werden, mit denen zielorientiert virtuelle Lernlabore in der Oberstufe eingesetzt werden können. Dabei spielen vor allem Kompetenzen eine Rolle, die den Übergang Schule-Hochschule betreffen (bzgl. technisch-naturwissenschaftlichen Studiums informieren und motivieren). Zweitens sollen Kriterien und Anhaltspunkte gefunden und analysiert werden, mit denen Lehrpersonen sowohl innovative Ideen wie virtuelle Labore als auch darauf basierende didaktische Konzepte beurteilen.

Insgesamt wird ein dreiphasiges Vorgehen realisiert. Zunächst erhalten interessierte Lehrpersonen Zugang zu den existierenden virtuellen Laboren und werden mittels Fragebogenstudie befragt. Sie geben neben demographischen Daten, Angaben zu ihrer Ausbildung und schulischen Erfahrung sowie zu ihrer aktuellen Schulsituation an, welche Ziele sich durch die virtuellen Labore ihrer Einschätzung nach erreichen lassen, was mögliche Barrieren und Effekte wären. In einer zweiten Phase wird mit ausgewählten Lehrpersonen zunächst ein Interview zu ihren Angaben geführt, um den Fragebogen zu validieren, dann werden Umsetzungsmöglichkeiten für ein didaktisches Konzept diskutiert, ein Entwurf des Konzepts erarbeitet und in der Schule evaluiert. In einer dritten Phase wird das didaktische Konzept von Lehrpersonen (ggf. auch aus der ersten Phase) mittels Fragebogen beurteilt. Die virtuellen Labore werden zudem mit anderen digitalen Lernmöglichkeiten systematisch verglichen (z. B. www.leifiphysik.de), um das innovative Potenzial abschätzen zu können, das schulische Akteure zu Transferprozessen motivieren könnte.

Wissenschaftliche Begleitung und Evaluation standortübergreifender Lehre in gespiegelten Lehrräumen der RPTU

Eine nachhaltige und niederschwellige Nutzung standortübergreifender Lehrangebote setzt eine technisch störungsfreie und didaktisch nahtlose Verknüpfung von Lehrräumen an beiden Standorten voraus. Lehrende müssen in die Lage versetzt werden, Studierende beider Standorte gleichberechtigt und simultan unterrichten zu können. Dazu müssen technische Hürden identifiziert und so weit gesenkt werden, dass das Unterrichten in gespiegelten Lehrräumen der Universität so wenig zusätzliche kognitive Belastung der Lehrenden mit sich bringt wie möglich. Eine intuitive Nutzbarkeit und technische Zuverlässigkeit sowie resiliente Supportstrukturen sind hierzu unerlässlich. Gleichermaßen müssen - auch in enger Zusammenarbeit mit Dozierenden - didaktische Szenarien etabliert werden, welche sicherstellen, dass sowohl Lehrende als auch Studierende beider Standorte von den Vorzügen der Verknüpfung profitieren.

Um diese Ziele zu erreichen, werden im Projekt technische und didaktische Möglichkeiten erprobt und durch die Projektmitarbeitenden evaluiert. So identifizierte und entwickelte didaktische Szenarien werden durch Handreichungen und Workshops disseminiert.

Mehr Infos hierzu auf der Homepage des ZHDL

Neff, S. & Risch, B. (Vortrag GDCP 2023, Hamburg). Transfer digitaler Innovationen in die Schulpraxis – Eine explorative Untersuchung zur Förderung der Implementation.

Neff, S. (eingeladener Vortrag Professur für Physikalische Chemie und Didaktik der Chemie, Universität des Saarlands, Saarbrücken). Chemiedidaktik im Wandel.