Forschung & Projekte

Angesichts zunehmend diverser Bildungsbiografien, steigender Hochschuleintrittsquoten und schrumpfender Schulabsolventenjahrgängen steht die fachbezogene Hochschuldidaktik vor der Herausforderung, universitäre Lehr-Lernprozesse an den Interessen, Bedarfen und Kompetenzprofilen der Studierenden einerseits und den Anforderungen und Eigenheiten der jeweiligen Fachkulturen andererseits auszurichten, um eine qualitativ und quantitativ hochwertige, universitäre Ausbildung sicherzustellen. Dabei kommt dem Studienstart als besonders anforderungsreiche und für den Studienerfolg bedeutsame Transitionsphase eine entscheidende Rolle zu. Darum spüren wir den studentischen Erfahrungen, Stresskognitionen und Lernprozessen zu Studienbeginn empirisch nach (qualitativ oder mixed-methods). Neben der Diagnose und Ursachenforschung bezüglich affektiver Stresskognitionen sind wir besonders an der Frage interessiert, inwieweit Studierende vor dem Hintergrund sehr heterogener Ausgangslagen ihr Lernen verständnisorientiert (meaningful) gestalten und welche Faktoren dies beeinflussen.

Ein besonderer Fokus liegt auf der Nutzung mathematischer Werkzeuge im Selbststudium der Physikalischen Chemie, dem mathematisch anspruchsvollsten Kernfach: Hier kommt es vermehrt zur algorithmischen Anwendung von Rechenrezepten anstelle verständnisorientierter Lernprozesse. Wir analysieren das studentische selbstregulierte Lernen systematisch auf der Suche nach Auslösern für entsprechende Transformationsprozesse.

Darüber hinaus gestalten wir digital gestützte Übungen im Sinne des design-based research, in denen Studierende ihr Kompetenzprofil digital diagnostizieren und anschließend bedarfsorientiert durch individuelle Förderplanarbeit und Austausch in Präsenz an ihren Problemstellen arbeiten können. Während eine genaue Analyse der usability, situativer Affekte und initiierter Lernprozesse in Einzelfallstudien erfolgt, werden Nutzung, affektive Zugänge und Kompetenzentwicklung für eine größere Stichprobe erfasst.

Unser konzeptioneller Schwerpunkt liegt auf dem Lernen mit Simulationen. Dieser Ansatz fördert systems thinking, eröffnet Lernenden einen anschaulich-interaktiven Zugang zu abstrakten Repräsentationen, berührt den Gang der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung und lässt sich flexibel in Lernsettings in Präsenz und Distanz umsetzen.

Für die Studieneingangsphase wurde das Konzept BIRC entwickelt und evaluiert, welches als bedarfsorientiertes Instrument der individuellen Förderung im Fach Physikalische Chemie zum Einsatz kommt. Es unterstützt das selbstregulierte Nacharbeiten von Vorlesungen und hilft den Studierenden dabei, den Bezug zwischen abstrakten thermodynamischen bzw. kinetischen Konzepten einerseits und dem Verhalten statistischer Teilchenentitäten andererseits herzustellen.

Im Chemieunterricht der gymnasialen Oberstufe untersuchen wir, inwieweit sich eine Kombination aus Simulation und Schülerzeichnung im Chemieunterricht positiv auf die mentalen Modelle der Schüler:innen zu chemischen Phänomenen auswirkt. Dazu wurde das Lehrkonzept SIMMS per design-based research entwickelt, in Einzelfallstudien in Labor und Schule evaluiert, und eine größere Interventionsstudie an der Schule zum Vergleich der Wirksamkeiten durchgeführt.

Darüber hinaus interessiert uns, über welches Modellverständnis Schüler:innen und Chemielehramtsstudierende hinsichtlich Simulationen verfügen und inwieweit eine erhöhte Verwechslungsgefahr mit der Realität besteht.

Im Rahmen des BMBF-Projekts LFB-Labs-digital konzipieren wir projektbasierte Lehrkräftefortbildungen zum Lernen mit Simulationen, die das Schülerlabor teutolab-chemie als Ort der gemeinsamen Exploration und Erprobung chemiedidaktischer Konzeptionen nutzen. Dabei werden auch die Implementationsbarrieren von Konzepten zum Lernen mit Simulationen sowie die Gelingensbedingungen zugehöriger Lehrkräftefortbildungen untersucht.

Alle in unserer Arbeitsgruppe erarbeiteten oder eingesetzten Simulationen finden sich in dieser Simulationssammlung. 

Ein jüngst erschlossenes Forschungsfeld stellt die projektbasierte Professionalisierung von Chemielehramtsstudierenden hinsichtlich Digitalität und Inklusion dar.

Die community of practice MINTconnect des Bielefelder Projekts BiLinked zur Digitalen Innovation in der Hochschullehre exploriert die digitale Unterstützungsformate des kollaborativen, studentischen Selbstlernens an der Schnittstelle zwischen Theorie und Praxis. In unserem Teilprojekt werden Lehramtsstudierende in der Schulpraxis begleitet, wobei sie durch die projektbasierte Gestaltung und Erprobung digitaler Lernsettings ihre Kompetenzen hinsichtlich digitaler Lehre ausschärfen. Dazu werden digitale open educational resources zur universitären Vermittlung der Grundlagen des Lernens mit Simulationen und der digitalen Präsentation konzipiert.

In Kooperation mit Chemiedidaktiker*innen und Sonderpädagog*innen der Universität Würzburg bieten wir seit Sommer 2019 eine projektbasierte Lehrveranstaltung zur Inklusion in der Chemiedidaktik an. Dort gestalten Studierende experimentelle Lernsettings mit haptischen Funktionsmodellen für den inklusiven Chemieunterricht und erproben diese mit Schüler*innengruppen. Seit Winter 2020 wird die studentische Kompetenzentwicklung und der Einfluss multiprofessioneller Studierendenteams auf die Entwicklung eines disziplinübergreifenden common grounds kooperativ erforscht.