Learning Lab

Im Learning Lab (2. und 3. Studienjahr) arbeiten die Studierenden speziell mit digitalen Tools, die das Erlernen fachwissenschaftlicher Inhalte fördern.

Im Teilprojekt der Chemie wird der Erwerb fachlicher und prozessbezogener Kompetenzen von Lehramtsstudierenden im Fach Chemie mithilfe digitaler Medien untersucht, darunter Erklärvideos und Videovignetten aus authentischen Unterrichtssituationen. Dabei steht unter anderem die Frage im Fokus, wie der Erwerb von Kompetenzen der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung (insbesondere des Scientific Reasoning) mithilfe von Erklärvideos und experimentellem Problemlösen gefördert werden kann.

Dazu wurden acht geöffnete Experimente im Laborpraktikum „Organische Chemie 0“ (Bachelor) für Lehramtsstudierende implementiert, wobei jedes geöffnete Experiment einen Teilbereich des Scientific Reasoning fokussiert. Zusätzlich wurde zu jedem Teilbereich ein Erklärvideo konzipiert, das als vorbereitendes Material für das entsprechende Experiment diente. So werden die Erklärvideos als Scaffolding zum anschließenden experimentellen Problemlöseprozess im Labor verwendet. Die Scientific Reasoning-Kompetenz der Studierenden wird mit einem Performanz-Instrument und durch Selbsteinschätzung erhoben.

Die Vermittlung fachlicher und prozessbezogener Kompetenzen an Lehramtsstudierende ist von großer Bedeutung, damit diese sie in ihrem späteren Berufsleben adäquat an ihre Schülerinnen und Schüler vermitteln können.

Projektleitung: Prof. Dr. Kerstin Höner k.hoener(at)tu-braunschweig.de
Wiss. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter:
Dr. Dagmar Hilfert-Rüppell d.hilfert-rueppell(at)tu-braunschweig.de

DiBS – Learning Lab – Subproject of Teaching Chemistry: Scientific knowledge acquisition – digitally supported

The investigation of student chemistry teachers’ acquisition of content and process-related competencies (such as acquisition of knowledge in science, communication and evaluation) with the help of digital media, including explanatory videos and video vignettes from authentic lessons, is the main research interest in the DiBS subproject conducted by the department for Teaching Chemistry. One focus is on the question of how competencies in scientific knowledge acquisition (especially scientific reasoning) can be promoted with the help of explanatory videos and experimental problem solving.

For this purpose, eight inquiry experiments were implemented in the laboratory course “Organic Chemistry 0” for student teachers in their second year of study, with each experiment focusing on one subskill of scientific reasoning. In addition, explanatory videos were designed for each of these subskills. The videos were used as prelab activities for the corresponding experiments. Thus, the explanatory videos serve as scaffolding for the ensuing experimental problem-solving process in the laboratory. Students’ scientific reasoning competence is assessed with a performance instrument and by self-assessment.

Teaching these content and process-related competencies to student teachers is important for enabling them to adequately teach these competencies to their students in their later professional life.

Project management: Prof. Dr. Kerstin Höner (e-mail: k.hoener(at)tu-braunschweig.de)
Dr. Dagmar Hilfert-Rüppell (e-mail: d.hilfert-rueppell(at)tu-braunschweig.de)

Im Teilprojekt der evangelischen Theologie soll untersucht werden, inwieweit digitale Tools bei der (Weiter-)Entwicklung fachwissenschaftlicher Kompetenzen unterstützend eingesetzt werden können. Dazu sollen mithilfe einer Software fremdsprachige biblische Texte digital erschlossen und in Hinblick auf den Medieneinsatz analysiert werden.

Innerhalb des Teilprojekts sollen Möglichkeiten zur Nutzung und curricularen Einbindung der Bibelsoftware Logos für eine Lehrveranstaltung zur Einführung in die neutestamentliche Exergese für Lehramtsstudierende der evangelischen Theologie (Bachelor) an der TU Braunschweig erarbeitet werden. Dabei wird untersucht, welche Vorteile die Software bezüglich der Textarbeit bietet und welche Herausforderungen und kognitiven Hürden sich bei der Durchführung einzelner Methodenschritte ergeben. Studierende der evangelischen Theologie kommen in der Regel nur selten mit fremdsprachigen Bibelstellen in Kontakt, sodass der Einsatz der Bibelsoftware hier unterstützend wirken kann, indem Interlineardatensätze ebenso wie Wörterbücher ohne weitere Vorkenntnisse genutzt werden können. Die Wirksamkeit der Bibelsoftware wird in einem Kontrollgruppen-Design mithilfe der Methode des Lauten Denkens untersucht.

Durch den Einsatz der Bibelsoftware sollen die Studierenden durch gezielte Unterstützung und angeleitetes Üben befähigt werden, die Bibelsoftware gewinnbringend in ihren Studienalltag zu integrieren. Das Projekt soll aber weiterhin auch durabel sein und die Bibelsoftware soll auch über die Ausbildungsphase an der Universität hinaus den angehenden Lehrkräften als Unterstützungstool dienen.

Projektleitung: Prof. Dr. Ulrike Kaiser
Wiss. Mitarbeiter: Nicolas Rust

DiBS – Learning Lab – Subproject of Protestant Theology: Opening up foreign text worlds digitally

In the subproject of Protestant Theology, the extent to which digital tools can be used to support the (further) development of subject-specific competencies is to be investigated. For this purpose, foreign-language biblical texts are to be digitally indexed with the help of software and analysed with regard to the use of media.

Within the subproject, possibilities for the use and curricular integration of the Bible software Logos for a course on the introduction to New Testament exegesis for student teachers of Protestant Theology (Bachelor) at the TU Braunschweig are to be developed. The advantages of the software with regard to the text work and the challenges and cognitive hurdles that arise when carrying out individual method steps are examined. Student teachers of Protestant theology usually only rarely came into contact with foreign-language Bible passages, so that the use of Bible software can be supportive here, in that interlinear data sets as well as dictionaries can be used without further prior knowledge. The effectiveness of the Bible software is examined in a control group design using the thinking aloud method.

Through the use of the Bible software, students should be enabled to integrate the Bible software profitably into their everyday study through targeted support and guided practice. Furthermore, the project should be durable and the Bible software should continue to serve as a support tool for prospective teachers beyond the training phase at the university.

Project management: Prof. Dr. Ulrike Kaiser (e-mail: u.kaiser(at)tu-braunschweig.de)

Im Teilprojekt der Physik werden Faktoren und Mechanismen kognitiver Belastung beim selbstständigen Experimentieren von Schülerinnen und Schülern erforscht. Darauf aufbauend werden entsprechende Materialien zur Intervention entwickelt und evaluiert.

Das selbstständige Experimentieren im Physikunterricht befindet sich in einem Spannungsfeld von hohen Erwartungen an die Lernförderlichkeit für die Bildung inhaltlicher und praktisch-experimenteller Kompetenzen und gleichzeitigen Schwierigkeiten dabei, diese Lernerfolge in wissenschaftlichen Untersuchungen eindeutig nachzuweisen. Eine mögliche, bislang wenig erforschte Ursache dafür könnte in der kognitiven Belastung der Lernenden beim Planen und Steuern experimenteller Tätigkeiten liegen. Auf Basis der Cognitive Load Theory sollen in diesem Projekt daher mögliche Problemfaktoren kognitiver Belastung beim selbstständigen Experimentieren identifiziert und Instruktionsmaterialien zur Intervention entwickelt und evaluiert werden. Dazu findet zunächst eine Explorationsphase statt, in der Aspekte und Mechanismen kognitiver Belastung beim selbstständigen Experimentieren mithilfe qualitativer Methoden untersucht werden. Ausgehend von den dabei gewonnenen Erkenntnissen soll im weiteren Verlauf die Entwicklung geeigneter Interventionsmaßnahmen aufgenommen werden. Diese sollen unter anderem den Einsatz von videobasierten Instruktionsmaterialien beinhalten, die einen vielversprechenden Ansatz für belastungsreduzierende Maßnahmen darstellen. Dadurch können zudem neue Wege der Digitalisierung zur Lösung bekannter fachdidaktischer Probleme genutzt werden.

Durch den Einsatz dieser videobasierten Materialien sollen die Studierenden zum einen selbst erleben, dass die kognitive Belastung reduziert und der eigene Lernerfolg gesteigert werden kann. Zum anderen lassen sich diese Tools aber auch auf den zukünftigen Unterricht übertragen, wodurch das Lernen der Schülerinnen und Schüler gefördert werden kann.

Projektleitung: Prof. Dr. Rainer Müller rainer.mueller(at)tu-braunschweig.de
Wiss. Mitarbeiter: Nico Wiersig n.wiersig(at)tu-braunschweig.de)

DiBS – Learning Lab – Subproject of Teaching Physics: Experimenting with digital support

In the subproject of Teaching Physics, factors and mechanisms of cognitive load in independent experimentation are being researched. Based on this, appropriate materials for intervention will be developed and evaluated.

Independent experimentation in physics classes seems to be in a field of tension between high expectations regarding the learning benefits for improvement of content related and practical-experimental competencies and difficulties in clearly demonstrating corresponding effects in scientific studies. A possible reason for the partly unsatisfactory learning outcomes, which has been little researched so far, could be the cognitive load of learners during planning and controlling experimental activities. Based on the Cognitive Load Theory, this project therefore aims on identifying possible problem factors of cognitive load during independent experimentation and developing and evaluating instructional materials for intervention. For this purpose, an exploration phase takes place first, in which aspects and mechanisms of cognitive load during independent experimentation are being investigated with the help of qualitative methods. Based on the findings obtained in this process, the development of suitable intervention measures is to be taken up. These will include the use of video-based instructional materials, which represent a promising approach for cognitive load reducing measures. In this way, the target of this project is to use new ways of digitalization to solve well-known didactical problems.

Through the use of these video-based materials, students should, on the one hand, experience for themselves that the cognitive load can be reduced and their own learning success increased. On the other hand, these tools can also be transferred to future lessons and thus promote student learning.

Project management: Prof. Dr. Rainer Müller (e-mail: rainer.mueller(at)tu-braunschweig.de)
Project members: Nico Wiersig (PhD student) (e-mail: n.wiersig(at)tu-braunschweig.de)

Learning Lab

Im Learning Lab (2. und 3. Studienjahr) arbeiten die Studierenden speziell mit digitalen Tools, die das Erlernen fachwissenschaftlicher Inhalte fördern.

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