Naturwissenschaften Virtuell

Digitale Medien - Warum?

Digitale Medien

Mittels digitaler Medien soll der naturwissenschaftliche Unterricht für alle Schüler*innen greifbarer und individueller gestaltet werden.

Digitale Medien

Mittels digitaler Medien soll der naturwissenschaftliche Unterricht für alle Schüler*innen greifbarer und individueller gestaltet werden.

Digitale Medien

Mittels digitaler Medien soll der naturwissenschaftliche Unterricht für alle Schüler*innen greifbarer und individueller gestaltet werden.

"Wenn mit Blick auf die Veränderungen in Produktion und Arbeitsleben im 19. Jahrhundert von einer "industriellen Revolution" gesprochen wird, so ließen sich die derzeitigen Veränderungen durchaus als "digitale Revolution" bezeichnen" (KMK, 2016, S. 3). Die Digitalisierung hat mittlerweile einen bedeutenden Einfluss auf nahezu alle Lebensbereiche der Gesellschaft. Dieser Einfluss unterliegt dabei einem steten Wachstum und einer regen Veränderungsdynamik, genauso wie die Entwicklung der Technologien selbst. Auch die Bildungslandschaft und insbesondere der schulische Kontext ist von diesen Veränderungen nicht ausgenommen. Nicht zuletzt durch die Covid-19 Pandemie wurden die Potenziale digitaler Medien für den Unterricht deutlich hervorgehoben.

Das Projekt NaVi - Naturwissenschaften Virtuell vereint in diesem Kontext digitale Technologien mit den Fachbereichen der Naturwissenschaften und untersucht, inwieweit mithilfe interaktiver Animationen und Simulationen, eingebettet in E-Learning Module, das Fachinteresse der Schüler*innen an den Naturwissenschaften sowie deren individueller Lernerfolg gefördert werden kann. Im Zentrum der Forschung steht dabei die Entwicklung von E-Learning Modulen, Animationen und Simulationen, die gemäß des Design-Based Research Ansatzes nach Shavelson et al. (2003) einer ständigen Überarbeitung unterzogen werden.

Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts liegt in der Förderung der Medienkompetenzen der Schüler*innen, um den Übergang in eine technisierte Arbeitswelt zu erleichtern. Im Zentrum der Forschung steht dabei die Entwicklung von E-Learning Modulen, Animationen und Simulationen, die gemäß des Design-Based Research Ansatzes nach Shavelson et al. (2003) einer ständigen Überarbeitung unterzogen werden, um eine angemessen Balance zwischen Lerninhalten, Lernprozessen und deren subjektiv bedeutsame Anschlussfähigkeit an die jeweiligen kognitiven Strukturen der Lernenden zu erhalten.

Aktuelle Workshop-Angebote und Konzepte des Projekts

Im Projekt Navi - Naturwissenschaften Virtuell wurden bisher folgende Workshops und Unterrichtskonzepte entwickelt:

Genetik vs. Covid-19

Der Workshop "Genetik vs. Covid-19" thematisiert grundlegende gentechnische Arbeitsweisen, die mithilfe interaktiver Animationen, eingebettet in ein E-Learning Modul den Schüler*innen nähergebracht werden. Am aktuellen Beispiel der Covid-19 Pandemie werden die ersten Entwicklungsschritte eines Impfstoffes aufgegriffen und genauer erläutert. Hierzu erhalten die Schüler*innen zunächst einen Einblick in die verschiedenen Prozesse der Gelelektrophorese, der Kettenabbruchmethode nach Sanger sowie der Polymerase-Kettenreaktion. Die Schüler*innen setzen sich eigenständig mit den verschiedenen Einheiten des E-Learning Moduls auseinander und können dank des Aufbaus der Maßnahme selbstständig ihr Lerntempo bestimmen. Aufbauend auf dem Grundlagenwissen bezüglich der Arbeitsweisen überlegen sich die Schüler*innen anschließend, wie die Arbeitsschritte bei der Aufklärung von DNA-Sequenzen in Verbindung zueinanderstehen und stellen Vermutungen auf welche weiteren Schritte bei der Entwicklung eines neuen Impfstoffes eine wichtige Rolle spielen.

Achtung giftig!

Der Workshop "Achtung giftig" verfolgt das Ziel Schüler*innen die Grundlagen der Neurobiologie basierend auf einem E-Learning Modul näherzubringen und mithilfe verschiedener animationsbasierter Experimente das Prinzip der Reizweiterleitung, sowie die Wirkungsweisen verschiedener Gifte zu erläutern. In dem E-Learning Modul werden die grundlegenden Prozesse der Reizweiterleitung im menschlichen Körper (Aufbau einer Nervenzelle, Ruhe- und Aktionspotenzial; Informationsübertragung an Synapsen) durch Animationen visualisiert dargestellt. Die Schüler*innen setzen sich eigenständig mit diesen verschiedenen Einheiten des E-Learning Moduls auseinander und können dank des Aufbaus der Maßnahme selbstständig ihr Lerntempo bestimmen. Hierauf aufbauend erhalten die Schüler*innen die Möglichkeit anhand der spezifischen Wirkungsweise von Alkohol und Nikotin ihr Wissen zu festigen und auf einen alltagsbezogenen Kontext zu transferieren.

Sammlung digitaler Werkzeuge für den naturwissenschaftlichen Unterricht

Die angesprochenen Entwicklungen im schulischen Kontext hat insbesondere auf angehende und bereits examinierte Lehrkräfte große Auswirkungen. Es bedarf einer Aneignung eines breiten Wissensrepertoires über die zahlreichen Einsatzmöglichkeiten digitaler Medien. Diese müssen weiterführend einem kriteriengeleiteten Reflexionsprozess unterzogen werden, in dem Medienangebot anhand lernrelevanter Kriterien analysiert, bewertet und für spezifische Unterrichtsphasen ausgewählt werden. Die nachfolgend zum Download zur Verfügung stehende Sammlung digitaler Werkzeuge soll diesen Entscheidungsprozess unterstützen, indem anhand einer Kategorisierung nach allgemeinen Unterrichtsmethoden und fachspezifischen Themen, verschiedenen digitale Werkzeuge vorgestellt werden, die insbesondere biologische Sachverhalte aufgreifen. Dadurch eignet sich die Sammlung optimal für eine konkrete Unterrichtsplanung.

M1- Sammlung digitaler Werkzeuge

Möglichkeiten für Studierende

Lehramtsstudierende können an verschiedenen Stellen Teil des Forschungsprozesses werden. Das grundlegende Ziel hierbei liegt in der Vermittlung medienpädagogischer Kompetenzen zur Unterrichtsgestaltung und Inhaltsvermittlung mithilfe digitaler Lernmedien.

Im Rahmen der im Lehramtsstudium verankerten Praxisphase erhalten Studierende die Möglichkeit, eigene digital unterstütze Unterrichtseinheiten zu konzipieren und an den Praktikumsschulen durchzuführen. Mithilfe eines im Projekt entwickelten Evaluationsinstruments kann die Unterrichtseinheit schließlich evaluiert werden und im Sinne des Forschenden Lernens überarbeitet werden.

Abschlussarbeiten im Projekt NaVi - Naturwissenschaften Virtuell fokussieren die Konzeption, Durchführung und Evaluation digitaler Unterrichtseinheiten und E-Learning Module. Durch den unmittelbaren Praxisbezug und den Einsatz in der Schule ist es den Studierenden möglich, die entwickelten Materialien zu erproben und eigene Forschungsvorhaben umzusetzen. Außerdem werden angehende Lehrkräfte durch diese Struktur dazu befähigt, Bildungsmedien eigenständig zu entwickeln.

Wenn Sie Interesse an dem Projekt haben, können Sie sich gerne bei Arne Gerke unter folgender E-Mail-Adresse melden: arne.gerke@uni-bielefeld.de



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