Forschung
Forschung
In unserer Arbeitsgruppe verfolgen wir drei eigenständige Forschungsschwerpunkte, die miteinander vernetzt sind. Hierzu arbeiten wir selbstständig, in direkten oder auch in (inter)nationalen Kooperationen und sind Teil der Verbundprojekte CataLight, PolyTarget und Sensor_Space. Zentral ist für uns in allen Themenfeldern eine enge Anbindung an die Schulpraxis.
Schwerpunkt 1: Fachdidaktische Transferforschung
Der Schwerpunkt unserer Arbeit ist die fachdidaktische Erschließung aktueller Themenfelder der Chemie für Schule und Schülerlabor. In enger Zusammenarbeit mit Forschergruppen - insbesondere an der Uni Oldenburg - und weiteren Kooperationspartnern entwickeln wir Experimente und Unterrichtsangebote zu aktuellen und lebensweltlich relevanten Themengebieten der Chemie. Derzeit interessieren wir uns insbesondere für die Themenfelder Nanomedizin, Photokatalyse sowie Green Chemistry.
Laufende Drittmittelprojekte in Schwerpunkt 1:
SFB 1278 - Didaktische Rekonstruktion aktueller Forschung an der Schnittstelle von Nanotechnologie und Medizin
Teilprojekt Ö01: Didaktische Rekonstruktion aktueller Forschung an der Schnittstelle von Nanotechnologie und Medizin (PI: Wilke)
Laufzeit: 2021 - 2025
Förderung durch die DFG
Website
Im Teilprojekt Ö01 erschließen wir zentrale Erkenntnisse des Sonderforschungsbereichs PolyTarget im Spannungsfeld zwischen Nanotechnologie und Medizin für den Chemieunterricht. Mit dem Modell der didaktischen Transferforschung als strukturierender Rahmen entwickeln wir Unterrichtsmaterialien und aussagekräftige (Modell-) Experimente und stellen diese zu Unterrichtssequenzen zusammen. In einem zyklischen Design erproben, evaluieren und optimieren wir diese an Partnerschulen. Die praxiserprobten Materialien veröffentlichen wir zuletzt als offene Bildungsressourcen.
TRR 234 - Wissenschaft im richtigen Licht: Didaktische Rekonstruktion aktueller Forschung für schulische und außerschulische Bildung
Teilprojekt Ö01: Wissenschaft im richtigen Licht: Didaktische Rekonstruktion aktueller Forschung für formale und non-formale Bildungsangebote (PI: Wilke)
Laufzeit: 2021 - 2022 und 2022 - 2026
Förderung durch die DFG
Website
Im Teilprojekt Ö01 begleiten wir wissenschaftlich und in maßgeblicher Weise den Public und Scientific Outreach des Transregio 234 und fördern den Transfer der Erkenntnisse in den Chemieunterricht und die Gesellschaft. Hierfür rekonstruieren wir fachwissenschaftliche Ergebnisse zu den zentralen Fragestellungen und Zielsetzungen von CataLight. Die entwickelten Arbeitsmaterialien und (Modell-)Experimente arrangieren wir anschließend für Schule, Schülerlabor sowie die Lehrerbildung und öffentlichkeitswirksame Veranstaltungen.
Schwerpunkt 2: Digitale Werkzeuge und Lehr-Lern-Konzepte
Die MINT-Bildung durchläuft derzeit durch die fortschreitende Digitalisierung einen grundlegenden Wandel. Dieser Wandel wird begleitet und ermöglicht von neuen digitalen Werkzeugen und Plattformen – derzeit werden zahlreiche Projekte vom 3D-Drucker bis zur Virtual-Reality-Brille vorgestellt. Aber welche dieser Technologien haben in der Unterrichtspraxis Bestand, welche sind langfristig tragfähig? Der Beantwortung dieser Fragestellung widmet sich unser zweiter Forschungsschwerpunkt. In diesem Zusammenhang entwickeln wir einerseits digitale Werkzeuge mit einem echten Mehrwert für den Unterricht (LabPi) und andererseits Lehr-Lern-Konzepte, um diese Werkzeuge nachhaltig in die Schulpraxis zu implementieren.
Laufende Drittmittelprojekte in Schwerpunkt 2:
Digitale low-cost Messstation LabPi
Low-Cost, High-Tech, LabPi ist eine digitale Messstation für den Einsatz in Schule, Schülerlabor, Hochschullehre und Forschung. Durch Kombination einer leistungsstarken Station mit präzisen Sensoren und innovativer Technologie ergeben sich neue Lehr-Lern-Möglichkeiten für den MINT-Unterricht 4.0. Mehr Informationen und einen Überblick gibt es unter https://www.labpi.de
BMBF MINT-Cluster Sensor_Space
Adaption und Fertigung von Sensor Kits für mobile Umweltsensorik (PI: Wilke)
Laufzeit: 2023 - 2025
Förderung durch das BMBF
Website
Im Sensor_Space lernen Kinder und Jugendliche Tools, Skills und Kompetenzen für die Entwicklung und Anwendung von Zukunftstechnologien. Kurse und AGs an den Nachmittagen sowie weitere Eventkurse sollen den schulischen Unterricht ergänzen – das Experimentieren steht hierbei im Vordergrund. Im Sensor_Space werden diese Themenfelder erfahrbar gemacht:
- Programmieren, CNC, Automatisierung, Big Data, IoT Datenverarbeitung, Künstliche Intelligenz
- High-Tech Fertigung: Löten, Fräsen, Keramikfertigung, 3D-Druck, Fertigungskontrolle und -bewertung
- Grundlagen der Sensorik
Die Sensor_Space-Angebote stehen vor allem den Schüler:innen der rund 40 weiterführenden Schulen (Regelschulen, Gymnasien und Gesamtschulen) Ostthüringens zur Verfügung. Rund 15.000 Schüler:innen der Altersklasse von 10 bis 16 Jahren haben bei verschiedenen Events die Möglichkeit, den Sensor_Space kennenzulernen. Ziel ist es, nach einer Aufbauphase des Mitmachlabors etwa 300 bis 500 Schüler:innen im Jahr mit wöchentlichen Angeboten zu erreichen. Bei der Umsetzung werden eine pädagogische MINT-Fachkraft und Ausbilder:innen der einzelnen Unternehmen den Sensor_Space unterstützen.
Der MINT-Cluster Sensor_Space wird vom BMBF gefördert. Beginn der zweiten Förderphase ist November 2023. Neben der Chemiedidaktik Oldenburg sind die Stiftung für Technologie, Innovation und Forschung Thüringen, das Landratsamt Saale-Holzland-Kreis, das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme sowie insbesondere der Tridelta Campus Hermsdorf e.V. Projektpartner.
Schwerpunkt 3: Digitalisierung in außerschulischen Lernorten
Digitalen Medien wird das Potenzial zugeschrieben, Schüler:innen zu Experten des eigenen Lernens zu machen. Wenn dieses Potential erfolgreich genutzt wird, können wichtigen Beiträge zur Verbesserung und Individualisierung von Unterricht entstehen und in die Praxis transferiert werden. In unserer Arbeitsgruppe erweitern wir das Schüler- und Lehr-Lern-Labor CHEMOL um die Erforschung und den Einsatz digitaler Medien mit begleitenden Lehrkonzepten. Dieses digitalchemlab ist eine synergistische Ergänzung zum bereits bestehenden klassischen Schülerlabor. Das Ziel ist der Aufbau einer Plattform, die das Potential digitaler Medien für Unterricht und Lehre nutzt und somit eine Verbesserung und Transformation der aktuellen Lernangebote fördert.
Laufende Drittmittelprojekte in Schwerpunkt 3:
digitalchemlab - digital und differenziert im Schülerlabor
Laufzeit: 2022 - 2024
Förderung durch die Joachim-Herz-Stiftung
Im Forschungsprojekt soll ein neues Konzept (digitalchemlab) für den Einsatz digitaler Medien im Schülerlabor erprobt und empirisch untersucht werden. Neben der Untersuchung eines digitalen Pilot Lernmoduls, sollen weitere digitale Lernmodule nach ähnlichem Vorbild entstehen.
Schwerpunkt 4: Strukturelle Analyse der Lehrer:innenbildung
Die ersten Erhebungsrunden von PISA, wie auch von TIMSS, haben dargestellt, dass die Leistungen deutscher Schüler:innen in der naturwissenschaftlichen Domäne nicht den Erwartungen entsprachen. Ungeachtet der umfangreichen Bildungsreformen konnte Deutschland weder in PISA 2018, noch in TIMSS 2019 den Anschluss an die Ergebnisse der führenden Länder der jeweiligen Erhebungen erreichen. Zudem stagniert die schwach positive Entwicklung, welche sich zwischen den Erhebungen von 2004 und 2015 abgezeichnet hat. Da die Bildungssysteme der Länder in Spitzenpositionen unterschiedlich organisiert sind, ergibt sich die Fragestellung, ob die Gestaltung des Studiums, ein ggf. vorhandener Vorbereitungsdienst sowie die Lehrkräftefortbildung für Naturwissenschaften in Zusammenhang mit dem Bildungserfolg von Singapur, Japan, Finnland und Kanada stehen.
Zunächst ist ein Systematic Review der deutschen Lehrkräftebildung angedacht, um aufgrund der Ergebnisse die LehrerInnenbildung in verschiedenen Ländern mit Spitzenpositionen zu untersuchen. Hierbei werden die fachwissenschaftliche, fachdidaktische, wie auch praktische Qualifikation von (angehenden) Lehrkräften der Naturwissenschaften, sowohl der Primar- als auch der Sekundarstufe, betrachtet.
Abschließend soll auf Grundlage der Ergebnisse die deutsche Lehrkräftebildung kritisch betrachtet und mögliche Adaptionen aufgezeigt werden.
