Prof. Dr. Annette Marohn
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Prof. Dr. Annette Marohn
Geschäftsführende Direktorin
Universität Münster
Institut für Didaktik der Chemie
Raum E.289
Corrensstr. 48
D-48149 Münster
T: +49-251-83-204-43
a.marohn@uni-muenster.de

Sprechstunde:
Mittwochs von 11 bis 12 Uhr

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Tel. Sekretariat: 0251-83-204-43
oder: Sekretariat: chdid@uni-muenster.de

  •  Curriculum Vitae

               1987:  Abitur (1,0)

    1988-1994:  Studium der Fächer Chemie, Musik und Mathematik für die Sekundarstufen II und I, TU Dortmund (1,1)

    1995-1998:  Promotion bei Prof. Dr. Hans-Jürgen Schmidt, TU Dortmund (ausgezeichnet)

    1999-2001:  Referendariat, Studienseminar Wuppertal (1,0)

    2001-2005:  Studienrätin, Geschwister Scholl - Gymnasium Velbert

    2005-2007:  Juniorprofessorin für Chemie und ihre Didaktik, Leibniz-Universität Hannover

    2008-2009:  Elternzeit

    2009-2012:  Professorin (W2), Chemie und ihre Didaktik, Universität zu Köln   

       seit 2013:  Professorin (W3), Didaktik der Chemie, Universität Münster

     

  •  Forschung

     

    Meine Forschung: Was treibt mich an?

    Die Lehrer*innenperspektive

    Am Anfang eines neuen Forschungsprojektes steht häufig die Frage: Was habe ich in meiner Zeit als Chemielehrerin vermisst? Was würde ich mir heute von einem Chemiedidaktiker wünschen? Die Antwort erscheint simpel und komplex zugleich: Neue Ideen! Erprobte und validierte Konzepte, die helfen, die vielfältigen Ziele eines modernen Chemieunterrichts in der Praxis zu verwirklichen!

    Ein hoher Anspruch, wenn man bedenkt, wie breit gefächert die Anforderungen an Chemieunterricht sind: Schüler*innen sollen

    • sich intensiv mit naturwissenschaftlichen Phänomenen auseinandersetzen, Vermutungen aufstellen, Ideen prüfen und wissenschaftliche Methoden nutzen.
    • chemisches Wissen in lebensweltlichen Kontexten anwenden, Informationen auf wissenschaftlicher Basis bewerten und fundierte Entscheidungen treffen.
    • digitale Werkzeuge nutzen und reflektiert mit KI umgehen.
    • in inklusiven Gruppen gemeinsam lernen.
    • sich mit nachhaltigen Entwicklungen beschäftigen, eigene Handlungsoptionen entwickeln und demokratische Kompetenzen ausbilden.

    Und nicht zuletzt sollen sie natürlich Freude am Chemieunterricht gewinnen!

    Doch wie schafft man es, dass Schüler*innen die Chemie wirklich durchdringen, verstehen, anwenden? Wochenlang konnte ich als Chemielehrerin über eine einzige Unterrichtsstunde nachdenken (nicht immer zur Freude des privaten Umfelds), immer auf der Suche nach der  „perfekten“ Lösung, nach der einen zündenden Idee - um natürlich festzustellen, dass es den perfekten Unterrichtsansatz nicht gibt.

    Aber häufig war es doch da, das Erfolgserlebnis: Schüler*innen, die sich die Köpfe heiß redeten über abstrakte Inhalte wie das Aufladen einer Autobatterie; die zwei Stunden an einer Versuchsapparatur herumbastelten, um mir dann stolz ihre eigene kreative Lösung zu präsentieren; die kritisch über gesellschaftliche Kontroversen diskutierten und sich freuten, wenn sie dabei auf ihr Fachwissen zurückgreifen konnten; oder auch Schüler*innen, die zu Beginn wenig Interesse zeigten und dann mit zunehmender Begeisterung bei der Sache waren.

    Genau diese Erlebnisse treiben mich auch heute noch an: auf der Suche nach innovativen Konzepten, die Chemieunterricht verändern und zugleich praktikabel im Schulalltag umzusetzen sind.

    Die Forscherperspektive

    Um neue Ansätze für den naturwissenschaftlichen Unterricht entwickeln zu können, müssen wir verstehen, wie Schüler denken und lernen. Welche Faktoren beeinflussen den Lernprozess? Bei welchen Fachinhalten gibt es besondere Verständnisschwierigkeiten? Welche Ursachen lassen sich identifizieren? Welche Maßnahmen wirken lernunterstützend?

    Zur Untersuchung dieser Fragen stellt uns die empirische Forschung ein breites Arsenal an qualitativen und quantitativen Methoden zur Verfügung wie etwa Fragebögen, Tests oder Interviews.

    Ein methodischer Schwerpunkt in den eigenen Forschungsprojekten liegt im Bereich der Videoanalyse. Sie bietet die einmalige Chance, Lernprozesse von Schülern detailliert zu verfolgen und im Rahmen von Fallstudiendesigns unter vielfältigen Fragestellungen zu erforschen.

    Die Videoanalysen helfen uns, Gelingensbedingungen für erfolgreiche Lehr-Lern-Situationen herauszuarbeiten und Zusammenhänge zwischen verschiedenen Einflussfaktoren zu beschreiben. Sie bilden zudem die Grundlage, um die entwickelten Lernumgebungen und Materialien schrittweise zu verbessern. Demgegenüber nutzen wir Prä-Post- und Kontrollgruppendesigns, um den Erfolg der entwickelten und optimierten Konzepte zu prüfen.

    Die Lösung: Eine Verbindung von Unterrichtsinnovation und empirischer Forschung im Rahmen von Design-Based Research

    Der Forschungsschwerpunkt meines Arbeitskreises ergibt sich als logische Konsequenz der beiden geschilderten Perspektiven: eine Entwicklung von innovativen Konzepten für den naturwissenschaftlichen Unterricht oder die Lehrerbildung in Verbindung mit der empirischen Erforschung von Lernprozessen und Lernergebnissen. Der Titel einer im Jahr 2017 ins Leben gerufenen Schriftenreihe beschreibt dies auf anschauliche Weise: Lernen in Naturwissenschaften – verstehen und entwickeln (logos-Verlag).

    Die entwickelten Konzepte fokussieren zumeist Aspekte, die zwar in den Rahmenvorgaben für Schule oder Lehrerbildung verpflichtend verankert sind, zu denen jedoch nach wie vor praktikable Ansätze fehlen. Beispiele bilden der Umgang mit Schülervorstellungen, das Lernen in inklusiven Gruppen, die Förderung von Bewertungskompetenzen, die Entwicklung von Vorstellungen zur Nature of Science, das forschende Lernen, die reflektierte Nutzung digitaler Werkzeuge sowie die Förderung demokratischer Kompetenzen.

    Die Entwicklung der neuen Konzepte erfolgt forschungsbasiert, auf der Basis bestehender Theorien und Forschungserkenntnisse; häufig werden eigene empirische Vorstudien zum jeweiligen Thema vorangestellt. Der Entwicklungsprozess vollzieht sich zudem in enger Kooperation mit Praxisakteuren, deren Erfahrungen in die Konzeption von Lernmaterialien mit einfließen. Die Konzepte und Lernmaterialien werden in einem zyklischen Prozess immer wieder erprobt, Lernprozesse und Lernerfolge mit Hilfe verschiedener empirischer Methoden untersucht und die Materialien schrittweise verbessert.

    Als methodischer Rahmen dient der Ansatz des Design-Based Research (Brown 1992; Collins 1990, 1992): Durch kontinuierliches zyklisches Vorgehen werden Interventionen wiederholt theoriebasiert entwickelt, implementiert und analysiert („Prinzip der Iteration“). Die zu entwickelnden Interventionen sind stets auf reale Bildungssituationen, z.B. in der Schule oder der Hochschule, ausgerichtet („Nutzerorientierung“). Ihre Entwicklung, Durchführung, Analyse, Reflexion und Überarbeitung erfolgt auf einer theoretischen Basis („Theorieorientierung“) und in enger Kooperation zwischen Wissenschaftlern und Praktikern.

    Neben der Entwicklung funktionierender Interventionen (Konzepte) können im Rückblick auf die zyklische Vorgehensweise übergeordnete Theorien entstehen, die sich auf andere Bildungssituationen übertragen lassen. So sind im Rahmen der eigenen Projekte zum Beispiel Theorien über den Einfluss von kollaborativem Lernen und ko-konstruierenden Gesprächen auf die Weiterentwicklung von Schülervorstellungen entstanden.

    Die Animation des Institutslogos auf der Startseite unserer Homepage veranschaulicht unsere Vorgehensweise:

    Logo des Instituts für Didaktik der Chemie der WWU Münster
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  • Projekte

    Aktuelle Forschungsprojekte

    Der CHECKR-Schritt - Fachliches Beurteilen im naturwissenschaftlichen Unterricht

    Soziale Medien spielen eine zentrale Rolle im Rechercheverhalten von Schüler*innen, bieten jedoch kaum verlässliche Gatekeeping-Mechanismen. Die Verantwortung, zwischen Fakt und Fake zu unterscheiden, liegt daher zunehmend bei den Lernenden selbst.

    Im Promotionsprojekt wird mit dem CHECKR-Schritt ein didaktischer Ansatz entwickelt, der dieser Herausforderung durch naturwissenschaftliche Bildung begegnet. CHECKR steht für die Phasen Claim, Hints, Evidence, Check, Knowledge und Reflect und führt Schüler*innen systematisch zu einem fachlich fundierten Urteil. Dabei greifen sie gezielt auf ihr vorhandenes Fachwissen zurück, um Inhalte – etwa aus sozialen Medien wie TikTok – kritisch zu prüfen.

    Die behandelten Beispiele orientieren sich eng am Kernlehrplan Chemie in NRW und sind so gewählt, dass sie inhaltlich zugänglich bleiben und eigenständige Bewertungen ermöglichen. Ein besonderer Fokus liegt auf der Vermittlung allgemeiner Hinweise auf Fehl- und Misinformationen, für die in der Hints-Phase spezifische Marker erarbeitet und angewendet werden.

    Das Unterrichtskonzept fördert die Beurteilungskompetenz, die adressatengerechte Kommunikation von Urteilen sowie einen reflektierten Umgang mit Informationen. Entwickelt und erprobt wurde der CHECKR-Schritt im Rahmen eines Design-Based Research-Ansatzes mit Schüler*innen ab der 7. Jahrgangsstufe.

    NaWigieren: Naturwissenschaftliche Informationen zu gesellschaftlichen Kontroversen im Internet recherchieren und reflektieren lernen

    Wie recherchiert man sachgerechte Informationen im Netz und wie kann man dabei wissenschaftliche von unwissenschaftlichen Aussagen unterscheiden? Diesen Fragestellungen geht das vom BMFTR geförderte Kooperationsprojekt mit der Biologiedidaktik in Bielefeld nach. Ziel ist es, einen schülergerechten, digitalen Leitfaden für die Recherche und Bewertung von Informationen im Internet zu entwickeln.

    easy.plAn‿nIng – KI-gestützte Unterrichtsplanung

    Die weitläufige Implementierung von evidenzbasiert entwickeltem Unterrichtsmaterial in die Schulpraxis stellt für die Forschung eine ebenso große Herausforderung dar wie das Übertragen dieser Materialien auf neue Kontexte für die Lehrkräfte. „Für eine Verbreitung der Evidenzorientierung – und damit für den Transfer wissenschaftlichen (Interventions-)Wissens in die Praxis – wäre es […] von großer Bedeutung, Wissen leichter zugänglich zu machen“ (Gräsel, 2019, S. 7). Durch die Veröffentlichung von ChatGPT durch OpenAI im Jahr 2022, wodurch die ersten auf großen Sprachmodellen (LLMs) basierenden Chatbots frei verfügbar wurden, haben sich in diesem Bereich neue, bislang ungenutzte Möglichkeiten ergeben. Viele Lehrkräfte nutzen zwar bereits LLMs in der Planung ihres Unterrichts, allerdings neigen diese Modelle nach wie vor zu Konfabulationen (häufig auch als Halluzinationen bezeichnet (Smith et al., 2023)) und verfügen (vermutlich) über eine geringe fachdidaktische Datengrundlage. Für den Bereich der Chemiedidaktik könnten optimierte Chatbots in vielen Aspekten Fortschritte ermöglichen.

    Aus diesem Grund wird im Rahmen des Projektes easy.plAnnIng der Chatbot AnnI entwickelt, der (Chemie-)Lehrkräfte in der Planung ihres Unterrichts zeiteffizient unterstützen und zusätzlich fachdidaktisches Wissen zu spezifischen Unterrichtskonzepten vermitteln soll. Die Unterrichtsplanungen sollen dabei auf den im Institut für Didaktik der Chemie der Universität Münster entwickelten Konzepten basieren, wobei zunächst mit dem Konzept choice2learn (Marohn, 2008, 2021) gestartet wird. Durch das algorithmische Ergänzen von fachdidaktischem und konzeptspezifischem Wissen über sog. query-based RAG (Zhao et al., 2024) sowie der Verwendung von dem Stand der Technik entsprechenden Open-Weight Modellen, soll der Chatbot weniger Konfabulationen produzieren und eine gesteigerte didaktische Qualität in der Unterrichtsplanung erzielen.

    Ziel ist es, den Chatbot am Ende des Projektes interessierten Lehrkräften kostenfrei zur Verfügung zu stellen, wobei die Ergebnisse der Nutzung möglichst unabhängig von der AI-Literacy der Nutzenden sein sollen.

    Gräsel, C. (2019). Transfer von Forschungsergebnissen in die Praxis. In C. Donie, F. Foerster, M. Obermayr, A. Deckwerth, G. Kammermeyer, G. Lenske, M. Leuchter, & A. Wildemann (Hrsg.), Grundschulpädagogik zwischen Wissenschaft und Transfer (S. 2–11). Springer Fachmedien Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-26231-0_1

    Marohn, A. (2008). „Choice2learn“—Eine Konzeption zur Exploration und Veränderung von Lernervorstellungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften: ZfDN, 14, 57–83. https://doi.org/10.25656/01:31632

    Marohn, A. (2021). Umgang mit Vielfalt: Das Unterrichtskonzept choice2learn. MNU-Journal, 1 (2021), 85-92. 85–92.

    Smith, A. L., Greaves, F., & Panch, T. (2023). Hallucination or Confabulation? Neuroanatomy as metaphor in Large Language Models. PLOS Digital Health, 2(11), e0000388. https://doi.org/10.1371/journal.pdig.0000388

    Zhao, P., Zhang, H., Yu, Q., Wang, Z., Geng, Y., Fu, F., Yang, L., Zhang, W., Jiang, J., & Cui, B. (2024). Retrieval-Augmented Generation for AI-Generated Content: A Survey (arXiv:2402.19473). arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2402.19473

    Find.The.Fallacy: Logische Fehlschlüsse im naturwissenschaftlichen Unterricht

    In einer Zeit, in der soziale Medien für Schüler:innen eine zentrale Informationsquelle darstellen und sich insbesondere dort Fake News schnell verbreiten, gewinnt die schulische Vermittlung von Strategien zur Erkennung solcher Falschinformationen zunehmend an Bedeutung. Ein wichtiges Merkmal von Fake News ist die Verwendung logischer Fehlschlüsse.

    Logische Fehlschlüsse sind vereinfacht gesagt Argumente, bei denen eine Behauptung nicht oder nicht ausreichend durch die angeführte Begründung gestützt wird. Es handelt sich somit um scheinbar überzeugende, bei genauerer Betrachtung jedoch schlechte Argumente. Ein Beispiel:

    „Ihr könnt mit dem Produkt nichts falsch machen (Behauptung), schließlich ist es 100 % natürlich und ganz ohne Chemie (Begründung)!“

    Dieses Argument beruht auf der impliziten Annahme, dass alles „Natürliche“ grundsätzlich gut und alles „Unnatürliche“ schlecht sei. Gerade in der Werbung wird diese Art von Argument häufig genutzt, da sie an weit verbreitete Überzeugungen anschließt. Dass diese Annahme jedoch falsch ist, zeigen unter anderem hochgiftige Pflanzen wie die Tollkirsche ebenso wie lebensrettende synthetische Medikamente.

    Im Rahmen meines Promotionsprojekts entwickle ich das Unterrichtskonzept „Find the Fallacy“ – eine Weiterentwicklung des „feil“-Konzepts nach van den Boom (2022) und Marohn. Dabei setzen sich Schüler:innen anhand naturwissenschaftlicher Kontroversen mit ausgewählten logischen Fehlschlüssen auseinander und entwickeln einen reflektierten Umgang mit ihnen. Auf diese Weise werden nicht nur die im Kernlehrplan geforderten Kommunikations- und Bewertungskompetenzen gefördert, sondern den Lernenden auch konkrete Werkzeuge zur Erkennung von Fake News an die Hand gegeben.

    Literatur: van den Boom, M. (2022). Die Unterrichtskonzeption feil: Fehlschlüsse identifizieren lernen (Vol. 12). Logos Verlag Berlin GmbH.

    sustain.able?! - Multiperspektivische Bewertung von Nachhaltigkeit

    Die Frage der Nachhaltigkeit begegnet uns in allen Lebensbereichen, vom Einkauf der Lebensmittel über die Kleidung bis hin zur Mobilität. Nachhaltigkeit bildet daher ein verpflichtendes Querschnittsthema über alle Unterrichtsfächer hinweg.

    Viele Schülerinnen und Schüler fühlen sich – als Teil der jungen Generation – in besonderer Weise von der Thematik betroffen, da sich (wenig) nachhaltiges Handeln unmittelbar auf die eigenen, zukünftigen Lebensumstände auswirken kann.

    Das Promotionsprojekt sustain.able?! widmet sich der Weiterentwicklung des Unterrichtskonzepts nachhaltig.bewerten (Banse & Marohn, 2022) und ermöglicht Schülerinnen und Schülern eine differenzierte und multiperspektivische Bewertung der Nachhaltigkeit von Kontroversen (z.B. Elektromobilität, vegane Ernährung) unter Berücksichtigung der drei Nachhaltigkeitsdimensionen Umwelt, Wirtschaft und Soziales. Das Unterrichtsmaterial reduziert die Komplexität von Nachhaltigkeitsthemen für die Lernenden und strukturiert deren Bewertungsprozess mithilfe der Methoden BewertungsBubbles und BewertungsScheibe, welche unabhängig vom Thema und Unterrichtsfach eingesetzt werden können. Das Konzept differenziert zwischen der sachlichen Beurteilung der Nachhaltigkeit einer Kontroverse und der persönlichen Gewichtung und Bewertung. Außerdem werden die Lernenden zum Nachdenken über zukunftsfähiges Handeln angeregt.

    Weiteres Ziel des Promotionsprojekts ist die Unterstützung von Lehrkräften bei der Implementation des Konzepts in den Unterricht, zum Beispiel durch die kostenlose, webbasierte App Sustain.APP.

    Piktogrammchemical[esc]ape: Digital Game-Based Learning im Chemieunterricht?

    Escape Rooms sind mittlerweile weit verbreitet und sehr bekannt. Eine Gruppe befindet sich in einem verschlossenen Raum und hat zumeist eine Stunde Zeit, einen Weg heraus zu finden. Aber wie? Über noch zu findende sowie zu entschlüsselnde Hinweise und Rätsel soll es der Gruppe gelingen, das Ziel des Spiels zu erreichen – den Escape.
    Game-Based Learning, also der Einsatz von Spielen als Lehrmethode, verbindet das Erreichen von Lernzielen mit Motivation und Aktivierung von Lernenden. Im Falle des Escape Rooms liegen die Parallelen zum problemorientierten Chemieunterricht auf der Hand.
    In diesem Projekt werden Schüler:innen in einen digitalen Escape Room zum Thema Elektrochemie eingeschlossen und müssen über mehrere Rätsel chemische Inhalte lernen und anwenden, um den Escape zu erreichen. Dabei sollen die Vorteile digitaler Medien den Schüler:innen nicht nur eine optimales Spielerlebnis ermöglichen, sondern sie auch mit spielerischen Elementen dazu bringen, den Weg der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung zu vollziehen.

    Basic – Basisvorstellungen im Chemieunterricht

    Ziel des Anfangsunterrichts in der Chemie ist es, Lernenden ein vernetztes, konzeptuelles Verständnis für chemische Prozesse zu vermitteln, das über reines Faktenwissen hinausgeht. Dafür wurden in Anlehnung an das Grundvorstellungskonzept aus der Mathematikdidaktik vier zentrale Basisvorstellungen zum Basiskonzept der chemischen Reaktion identifiziert: Bildung neuer Stoffe, der Erhalt, Energieumsatz und konstante Verhältnisse.

    Diese Basisvorstellungen bieten eine Grundlage, um die Komplexität chemischer Reaktionen greifbarer zu machen.

    Zur Strukturierung meiner Forschung nutze ich das Johnstone-Dreieck, das zwischen den drei Ebenen der Chemie unterscheidet: der makroskopischen, der submikroskopischen und der symbolischen Ebene. Die Basisvorstellungen werden in diesem Modell eingeordnet und helfen dabei, die verschiedenen Aspekte chemischer Reaktionen aus verschiedenen Perspektiven zu betrachten und Lernende zu einem Transfer zwischen den Ebenen zu befähigen.

    Plic: Problem-based learning in inclusive classes

    Der problemorientierte Unterricht bildet ein zentrales Konzept des Chemieunterrichts und bietet vielfältige Möglichkeiten, gemeinsame Lernsituationen im inklusiven Setting zu gestalten. Im Rahmen des Projekts werden Problemlösetypen kategorisiert und – ausgehend von Problemlösehandlungen der Lernenden – ein Planungskonzept entwickelt, das es Lehrkräften ermöglicht, fachspezifische Herausforderungen zu erkennen und Maßnahmen zu entwickeln, diesen zu begegnen.

    Plic: Problem-based learning in inclusive classes

    Der problemorientierte Unterricht bildet ein zentrales Konzept des Chemieunterrichts und bietet vielfältige Möglichkeiten, gemeinsame Lernsituationen im inklusiven Setting zu gestalten. Im Rahmen des Projekts werden Problemlösetypen kategorisiert und – ausgehend von Problemlösehandlungen der Lernenden – ein Planungskonzept entwickelt, das es Lehrkräften ermöglicht, fachspezifische Herausforderungen zu erkennen und Maßnahmen zu entwickeln, diesen zu begegnen.

    Abgeschlossene Projekte

    fast2slow: Vom schnellen zum langesamen Denken - Kognitive Verzerrungen als Thema des Chemieunterrichts

    Aufgabe des naturwissenschaftlichen Unterrichtes ist es, Lernende zu befähigen, bewusste Entscheidungen zu treffen. Um dies zu erreichen, ist die Bewertungskompetenz fester Bestandteil des Kernlehrplanes. Doch besonders bei kontroversen Themen ist es schwierig, eine rationale Entscheidung zu treffen. Der persönliche Bezug und die emotionale Komponente machen dies nahezu unmöglich.

    Wenn ich beispielsweise entscheiden muss, ob ich in den Urlaub fliege oder mit dem Zug fahre, sind meine Meinung und meine Emotionen zum Fliegen wichtige Faktoren. Gute/ schlechte Bahn-Erfahrungen oder eine starke Meinung zum Klimawandel sind hier ausschlaggebende Argumente, die sich vom Abwägen wissenschaftlicher Argumente im Unterricht unterscheiden können.

    Um Bewertungskompetenz vollumfänglich zu betrachten und eine Nutzbarkeit der erlernten Strategien über den Unterricht hinaus zu erreichen, müssen auch die subjektiven Einflüsse auf das Bewerten einbezogen werden.

    Um dies zu erreichen, lohnt sich ein Blick in die Psychologie. Mit dem Oberbegriff „kognitive Verzerrungen“ wird eine Vielzahl an Denkeffekten beschrieben, die durch selektives Wahrnehmen die Realität verzerren und zu Fehlern führen können. Sie entstehen durch intuitives und schnelles Denken. Wenn ich die Voreinstellung habe, dass Impfungen schädlich sind, werde ich Informationen, die dies bestätigen, stärker wahrnehmen und besser erinnern. Eine Person, die nach der Impfung ohnmächtig wurde, wirkt wie ein Beweis. Mit der Voreinstellung, dass Impfungen gut sind, würde ich hingegen annehmen, dass die Ohnmacht an der Nadel oder der Aufregung lag. Dieser sogenannte Bestätigungsfehler ist nur ein Beispiel von vielen, welches zeigt, wie unser Handeln unbewusst durch Voreinstellungen, Emotionen oder gelernte Verhaltensweisen gelenkt wird.

    Im Alltag helfen uns kognitive Verzerrungen schnelle und meist gute Entscheidungen zu treffen. Bei der Wahl zwischen zehn Cola-Sorten spart es Zeit und Energie, auf die Lieblingsmarke zurückgreifen zu können. Doch besonders bei weitreichenden Entscheidungen ist es wichtig, sich dieser Einflüsse bewusst zu sein und mögliche Fehler, die dabei entstehen können, zu kennen.

    Mit dem Unterrichtskonzept „fast2slow“ soll dieses Bewusstsein geschaffen, so wie Strategien erlernt werden, um Verzerrungen zu erkennen und minimieren. Dies geschieht, indem man intuitives, schnelles Denken verlangsamt.

    mathematisch-chemische Begriffe verstehen – aber wie?

    Mathematisch geprägte Begriffe der Chemie, wie zum Beispiel die Dichte, die Stoffmenge, der pH-Wert und die Reaktionsgleichung, sind fester Bestandteil des Chemieunterrichts und gleichzeitig besonders herausfordernd für Schülerinnen und Schüler. Häufig werden die Begriffe algorithmisch, statt konzeptuell erfasst oder es sind alternative Vorstellungen bei Lernenden präsent. Erschwerend kommt hinzu, dass sich mathematisch-chemische Begriffe durch verschiedene „Konzeptualisierungen“ [1], „Lesearten“ [2] oder „Sichtweisen“ [3] auszeichnen. Beispielsweise kann eine Reaktionsgleichung nach Loeck [2] auf zwei unterschiedliche Arten gelesen werden – einerseits statisch als Gleichheit von Atommengen vor und nach einer Reaktion und andererseits dynamisch als Umsätze von Atommengen während einer Reaktion.

    Als möglicherweise hilfreich zur Begegnung dieser Herausforderungen, könnte sich das in der Mathematikdidaktik weit verbreitete Konzept der Grundvorstellungen erweisen. Den Kern dieses Konzepts bilden die Grundvorstellungen, welche im normativen Sinne idealtypischen, mentalen Repräsentationen eines Begriffs entsprechen, die Lernende zu diesem Begriff entwickeln und für ein umfassendes Begriffsverständnis miteinander vernetzen sollen. Dabei deuten Grundvorstellungen die abstrakten Begriffe der Mathematik inhaltlich-anschaulich und unterstützen Lernende damit bei der Anwendung der Begriffe in Sachzusammenhängen. Der mathematische Begriff „Bruch“ lässt sich beispielsweise inhaltlich als Anteil eines Ganzen, als ein Verhältnis zwischen zwei Größen oder als eine multiplikative Handlungsanweisung deuten.

    Aber welche inhaltlichen Deutungen, oder anders gesagt, welche Grundvorstellungen sollen Lernende zu mathematisch-chemischen Begriffen wie beispielsweise der Dichte entwickeln und wie lassen sich diese vermitteln? Diesen Fragestellungen widmet sich das Projekt „maGic – mathematische Grundvorstellungen im Chemieunterricht“. Zur Beantwortung dieser Fragen werden exemplarisch anhand der Dichte zunächst Grundvorstellungen mithilfe des Verfahrensrahmens von Salle und Clüver [4] hergeleitet und anschließend Unterrichtsmaterialien zur Erarbeitung, Anwendung und Vernetzung der Grundvorstellungen entwickelt und erprobt.

    Literaturverzeichnis

    [1] Tullberg, A. (2005). Lehrstrategien für 'das Mol' - eine phänomenographische Untersuchung. Chimica didactica, 31 (96), 136–177.

    [2] Loeck, G. (1994). Vorschläge zur Didaktik der Stöchiometrie. Chimica didactica, 20 (1), 48–67.

    [3] Xu, L. & Clarke, D. (2012). Student difficulties in learning density: A distributed cognition perspective. Research in Science Education, 42(4), 769–789.

    [4] Salle, A. & Clüver, T. (2021). Herleitung von Grundvorstellungen als normative Leitlinien – Beschreibung eines theoriebasierten Verfahrensrahmens. Journal für Mathematik-Didaktik, 1–28.

    smart.for.science: Smartphonenutzung im Chemieunterricht am Beispiel Elektromobilität

    Aus dem Leben vieler Schüler:innen sind Smartphones nicht mehr wegzudenken. Ihre Nutzung geht über den Zugriff auf Social Media hinaus. Das Multifunktionsgerät ist Wecker, Taschenlampe, Spielkonsole und Videoscreen zugleich. Auch zum Lernen im Schulunterricht sind Smartphones vielseitig einsetzbar. Sie bieten einen Zugang zu online gestellten digitalen Lernmaterialien und können sogar als Messgerät eingesetzt werden. Über die Bereitstellung von Smartphones im Unterricht lässt sich jedoch diskutieren – Sollten schülereigene oder von der Schule gestellte Geräte ihren Einsatz finden? Für beide Optionen lassen sich Argumente finden. Jedoch sind lernhinderliche und lernförderliche Faktoren (z. B. Ablenkung vs. Motivation) bislang nicht hinreichend untersucht worden, um eine datenbasierte Abwägung mit Hinblick auf den Lernprozess zu treffen. Das BMBF-geförderte Forschungsprojekt smart for science (sfs) schließt diese Lücke und untersucht den Einsatz eigener und gestellter Smartphones in einem quasiexperimentellen Design. Dabei nehmen Schüler:innen an Workshops verschiedener Fachrichtungen zum Thema Elektromobilität teil.

    Der sfs-Workshop der Chemie thematisiert mobile elektrische Speichermedien und Bedingungen für nachhaltiges Fahren. Er umfasst die Nutzung von digitalen Lernmaterialien, die eigens für das Forschungsvorhaben entwickelt wurden. So wird beispielsweise eine Simulation der Reichweite eines Elektroautos und ein Erklärvideo über das Funktionsprinzip des Lithium-Ionen-Akkumulators genutzt.

    nachhaltig.bewerten: Nachhaltigkeit bewerten mit Hilfe einer Bewertungsscheibe am Beispiel Elektromobilität

    Der Begriff Nachhaltigkeit begegnet uns heute in nahezu allen Bereichen unseres Lebens. Womit bewegen wir uns fort? Woher kommt unser Strom? Welches Urlaubsziel wählen wir und welche Alternativen zu Plastik können wir nutzen?

    Dabei stehen wir vor vielfältigen und umfangreichen Herausforderungen, denn eine Entwicklung gilt dann als nachhaltig, wenn sie ökologisch verträglich, sozial gerecht und wirtschaftlich leistungsfähig ist.

    Bei der Bewertung von Nachhaltigkeit müssen also verschiedene Dimensionen (Umwelt, Soziales, Wirtschaft) betrachtet werden. Bisherige Unterrichtsansätze zur Bewertung von Nachhaltigkeit fokussieren häufig fachspezifisch nur eine der drei Nachhaltigkeitsdimensionen. Zudem bleibt oftmals unklar, welche Kriterien die Schüler*innen heranziehen sollen, um zu bewerten, ob eine Maßnahme - z.B. die Einführung der Elektromobilität - tatsächlich nachhaltig ist oder nicht.

    Im Rahmen des Promotionsprojekts nachhaltig⁝bewerten wird ein neuer Ansatz entwickelt, mit dem die Schüler*innen alle drei Dimensionen von Nachhaltigkeit in den Blick nehmen können. Der Ansatz kann in sämtlichen naturwissenschaftlichen Fächern genutzt werden und ist auf verschiedene Themengebiete übertragbar.
    Die Schüler*innen arbeiten dabei mit einer Bewertungsscheibe, die veranschaulicht, dass die Auswirkungen einer Maßnahme, neben den Dimensionen, immer auf drei Ebenen reflektiert werden müssen: Wie wirkt sich die Maßnahme zeitlich aus (kurzfristig/langfristig)? Wo wirkt sich die Maßnahme aus (lokal/global) und welche Interessensgruppen sind betroffen (eine/viele Gruppen)?

    Im Rahmen des Design-Based-Research Ansatzes werden im Projekt beispielhaft Lehr-Lern-Materialien zum Thema Elektromobilität entwickelt, erprobt und optimiert.

    C(LE)VER.digital: Digital gestütztes Experimentieren im inklusiven Chemieunterricht

    Lehrkräfte stehen vor der Herausforderung, ihren Unterricht digital gestützt durchzuführen und zugleich der Diversität ihrer Lerngruppe gerecht zu werden [1]. Im Chemieunterricht nimmt die naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung und in dieser insbesondere das Experimentieren eine besondere Rolle ein [2]. Daher legt das chemiedidaktische Lehr-Lern-Labor C(LE)VER:digital den inhaltlichen Fokus auf folgende Fragen:
    Inwiefern lassen sich Experimentierphasen im Chemieunterricht mit Hilfe digitaler Medien unterstützen und wie können dabei insbesondere die Diversitätsdimensionen Leistung und Sprache berücksichtigt werden?
    Das Lehr-Lern-Labor ist in eine universitäre Lehrveranstaltung eingebunden, in der Studierende über vier Grobphasen eine Unterrichtsstunde entwickeln, erproben und reflektieren. In forschungsbasierten Vorbereitung setzen sich die Studierenden mit Diversitätsfacetten sowie dem Experimentierzyklus auseinander. Sie lernen handlungsorientiert verschiedene Möglichkeiten kennen, Experimentierphasen digital zu unterstützen und reflektieren, in welcher Weise sich dabei Differenzierungen, aber auch gemeinsame Lernsituationen realisieren lassen. Sie planen sodann eine eigene digital gestützte Experimentieraufgabe unter besonderer Berücksichtigung von leistungsbezogener und sprachlicher Diversität, die sie anschließend im Lehr-Lern-Labor erproben. Die Reflexion erfolgt auf Basis von Videovignetten: Im Fokus steht hierbei der Umgang der Schüler:innen mit den entwickelten Materialien.
    C(LE)VER:digital wird im Rahmen der gemeinsamen „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ von Bund und Ländern aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Das Einzelprojekt ist unter dem folgenden Link auf der Internetseite der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ hinterlegt.

    Stolpersteine im Lehrkräftehandeln: das Lehr-Lern-Labor C(LE)VER

    Der Einsatz von Videos spielte in der oben beschriebenen Lehrveranstaltung zum forschenden Lernen nur in Bezug auf die Reflexion eigenen Unterrichtshandelns im Lehr-Lern-Labor eine Rolle. Aus der Erfahrung mit den Studierenden wurde jedoch deutlich, dass großes Interesse besteht, sich intensiver mit dem Medium der Videografie auseinanderzusetzen. Unterrichtsvignetten (kurze Unterrichtsszenen in videografierter Form) bieten die Möglichkeit, authentische Lernsituationen im Rahmen der Lehrersausbildung zu schaffen und sowohl das eigene als auch fremdes Unterrichtshandeln zu reflektieren. Allerdings lagen bislang kaum geeignete Vignetten vor, die auf den Bereich ‚Schülervorstellungen im Chemieunterricht’ fokussieren.

    Im ersten Teil des Projektes wurden daher aus vorangegangenen Forschungsprojekten Videovignetten generiert, anhand derer sich wesentliche Elemente in Bezug auf die Diagnose und den Umgang mit Schülervorstellungen im Chemieunterricht reflektieren lassen. Als theoretische Grundlage und Orientierung für die Entwicklung der Videovignetten diente das im Vorgängerprojekt entwickelte Kompetenzmodell. Darauf aufbauend wurde ein Kriterienkatalog zur Erstellung der Vignetten entwickelt.
    Im zweiten Teil des Projektes wurden die entwickelten Vignetten im Rahmen eines chemiedidaktischen Seminars eingesetzt, um Studierende über die Reflexion der darin sichtbaren Handlungen und Lehrer-Schüler-Interaktionen an einen professionellen Umgang mit Schülervorstellungen heranzuführen.
    Der dritte Teil erfolgte analog zum vorherigen Seminar im Lehr-Lern-Labor C(LE)2VER, in welchem die Studierenden Unterrichtseinheiten konzipierten, erprobten und anhand von Videografien reflektierten.
    Durch die intensive Auseinandersetzung mit ihren eigenen Videos, kristallisierte sich ein weiterer Schwerpunkt heraus: Situationen, die von Seiten der Studierenden als unerwartet und problematisch beschrieben wurden. Anhand der entstandenen Videos wurden solche typische „Stolpersteine“ für angehende Lehrkräfte im Kontext Schülervorstellungen identifiziert und als neuer Inhalt in das Seminar integriert. Dies ermöglicht den Studierenden ein Handlungsrepertoire für mögliche Stolperstein-Situationen aufzubauen.

    NaWi-Konzepte: Von der Forschung in den Chemieunterricht

    Wie ist es möglich die chemiedidaktischen Innovationen und Konzepte nachhaltig in die Praxis der Schulen zu implementieren? Es zeigt sich häufig, dass der Weg neuer Unterrichtskonzepte von der Forschung in die Praxis der Schulen eine Herausforderung darstellt. Dabei wird nicht selten lediglich das Material von den Lehrkräften angenommen und nicht das didaktische Konzept der Innovation, das dahinter steht. In diesem Promotionsprojekt sollen mit Hilfe einer Website und didaktisch gestalteten Erklärvideos, chemiedidaktische Konzepte auf digitalem Weg implementiert werden. Diese Form der digitalen Implementation bietet die Möglichkeit (insbesondere für Lehrkräfte) zeitlich flexibel und örtlich unabhängig chemiedidaktische Unterrichtskonzepte aus dem Arbeitskreis von Prof. Dr. Annette Marohn kennen und anwenden zu lernen.
    Promotionsprojekt: Tobias Bergold

    Feil: Fehlschlüsse identifizieren lernen

    Der Ausdruck „Logischer Fehlschluss“ bezeichnet falsche oder ungültige Argumente und Argumentationsweisen. Diese Fehlschlussargumente beinhalten Fehler auf inhaltlicher Ebene oder in ihrer logischen Struktur. Auf den ersten Blick scheinen sie unbestreitbar und tragfähig zu sein; sie besitzen eine durchaus große Überzeugungskraft, indem sie beispielsweise Emotionen wecken oder Aussagen mit falschen Autoritäten begründen.
    Einen Bezug zu den Naturwissenschaften stellen vor allem die verbindlichen Rahmenvorgaben für die Unterrichtsfächer Biologie, Chemie und Physik her. Innerhalb dieser Richtlinien wird eine umfassende naturwissenschaftliche Grundbildung (Scientific Literacy) gefordert, durch die Schülerinnen und Schüler an die Denk- und Arbeitsweisen zur Beurteilung naturwissenschaftlicher Sachverhalte herangeführt werden. Für eine unabhängige Meinungsbildung ist es deshalb von besonderer Wichtigkeit Fehlschlüsse in der Logik anderer zu erkennen sowie für die eigene Argumentation unbewusste Fehlschlüsse zu vermeiden.
    Einzug in den naturwissenschaftlichen Unterricht haben logische Fehlschlüsse bisher noch nicht erhalten. Im Rahmen dieses Promotionsprojekts wird der Frage nachgegangen, in welcher Weise die Kommunikations- und Bewertungskompetenzen der Schülerinnen und Schüler geschult werden können, um sie für die Thematik der logischen Fehlschlüsse zu sensibilisieren.
    Promotionsprojekt: Marius van den Boom

    choice2reflect (Weiterentwicklung): Kontroverse Themen anhand von Wissenschaftskriterien bewerten lernen

    Brauchen wir Vitaminpräparate, um unsere Gesundheit zu verbessern? Ist der Protein-Shake nach sportlicher Betätigung dringend nötig, um Eiweißmangel zu vermeiden? Sind homöopathische Arzneimittel wirksam? Die Beantwortung derartiger Fragen erfordert ein fundiertes naturwissenschaftliches Fachwissen. Dieses Fachwissen zu vermitteln ist eine Aufgabe des naturwissenschaftlichen Unterrichts an Schulen. Zusätzlich bedarf es aber einer umfangreichen Vermittlung von Bewertungskompetenzen, um sich mit in der Gesellschaft kontrovers diskutierten Themen adäquat auseinandersetzen zu können – Denn häufig bewerten Schülerinnen und Schüler Sachverhalte allein auf emotionaler Basis; ihnen fehlen sachliche Kriterien als Entscheidungshilfe.

    An dieser Stelle setzt das fächerübergreifend einsetzbare Unterrichtskonzept choice2reflect an, in dessen Zentrum die Erarbeitung von wissenschaftlichen Prüfkriterien wie z. B. Verblindung, Reproduzierbarkeit oder die korrekte Handhabung von Variablen (Kontrolliertheit) bei wissenschaftlichen Experimenten steht. Schülerinnen und Schüler erarbeiten diese Prüfkriterien handlungs- und kontextorientiert, um sie in einem weiteren Schritt zur Bewertung von Informationen, Aussagen oder Studien zu einem kontrovers diskutierten Thema zu nutzen.

    Mit diesem Unterrichtskonzept lernen Schülerinnen und Schüler, die Datenlage zum Thema Nahrungsergänzungsmittel auf Wissenschaftlichkeit zu prüfen und dabei eigene Bewertungskompetenzen zu schulen.

    Das Unterrichtsmaterial für den Chemieunterricht der Sekundarstufe I wurde auf der Grundlage von Schülerbefragungen entwickelt und im Rahmen videografierter Unterrichtseinheiten an mehreren Schulen erprobt. Im Sinne des Design-Based-Research Ansatzes wurden Ergebnisse aus den Erprobungen genutzt, um das Unterrichtsmaterial kontinuierlich weiterzuentwickeln.

    Promotionsprojekt: Christopher Kralisch

    chem.level: Sprachsensibler Chemieunterricht auf Basis des Johnstone Dreiecks

    „Zink gibt zwei Elektronen ab, Kupfer nimmt zwei Elektronen auf.“ Eigene Vorstudien zeigen, dass sowohl Lehrkräfte als auch Schüler sprachlich nicht eindeutig zwischen den drei Ebenen der Chemie unterscheiden: der Phänomen-Ebene, der submikroskopischen und der symbolischen Ebene. Nicht das Zink gibt Elektronen ab, sondern das Zink-Atom; ebenso ist es nicht das Kupfer, das Elektronen aufnimmt, sondern das Kupfer-Ion. Ein sprachsensibler Fachunterricht sollte Schülern die drei Ebenen des Johnstone-Dreiecks bewusst machen und diese möglichst präzise voneinander trennen, da eine Vermischung nicht selten mit der Entstehung falscher Vorstellungen einhergeht.
    Nach ersten Vorstudien wurde eine Differenzierungsmatrix entwickelt, die Kompetenzen von Schülern in den drei Ebenen des Johnstone-Dreiecks in drei Stufen differenziert. Im zweiten Schritt wurden entsprechend differenzierende Lernmaterialien zum Themenfeld „Elektrochemie“ entwickelt und auf Basis der App „Explain Everything“ als digitale Lernumgebung umgesetzt. Die Lernumgebung wird zurzeit erprobt und die Lernprozesse und -fortschritte der Schüler analysiert.
    Promotionsprojekt: Jan-Bernd Haas

    choice2interact: Interaktiv lernen mit Tablets im Chemieunterricht

    Smartphones und Tablets gehören zum Alltag von Jugendlichen; es ist daher naheliegend, diese verstärkt in den Unterricht einzubeziehen.
    Eine eigene Vorstudie mit Chemie-Lehrkräften und Schülern zeigt, dass das Interesse groß ist, Tablets bislang jedoch nur sehr begrenzt im Chemieunterricht eingesetzt werden. Die Herausforderung besteht nun darin mit diesen Geräten einen didaktischen Mehrwert zu erzeugen. Dies kann jedoch nicht durch die bloße Digitalisierung von Arbeitsblättern oder Schulbüchern geschehen. Aber wie kann dieser Aufgabe begegnet werden? An diesem Punkt setzt das Projekt „choice2interact“ an.
    Ziel des Projektes war es, auf der Basis von „Explain Everything“ interaktive Lernumgebungen zu den Themenfeldern „Alkane“ und „Alkohole“ in der Klasse 9 zu entwickeln. Die Schülerinnen und Schüler sollen sich selbstbestimmt und in beliebiger Reihenfolge mit den zu lernenden Inhalten auseinandersetzen können. Das Besondere daran ist, dass jede/r Lernende an einer eigenen Kopie des Materials arbeitet und jedes Element selbstständig erarbeiten und modifizieren kann. So können Aufgaben direkt auf dem Tablet bearbeitet werden, Versuche digital mit Fotos oder Videos protokolliert und in die Lernumgebung integriert werden.
    Die Lernumgebungen wurden im Klassenverband erprobt und die Lernwege der Schüler untersucht. Ein Forschungsfokus lag dabei unter anderem auf den von den Schülern erstellten und in die Lernumgebung integrierten Erklärvideos sowie auf möglichen Ablenkungspotentialen durch das digitale Medium. Ein weiteres Ziel des Projektes war es, Gestaltungskriterien für die Modellierung einer interaktiven Lernumgebung für Tablets abzuleiten.
    Promotionsprojekt: Björn Dellbrügge

    How to communicate chemistry? – Eine didaktische Qualifizierung von Doktoranden in der Fachwissenschaft

    Nicht nur Lehrkräfte oder Didaktiker müssen Chemie vermitteln – auch Fachwissenschaftler tun dies in vielfältiger Form, unabhängig davon, ob sie als Chemiker in der Industrie arbeiten oder als Professor an der Universität: Sie vermitteln Forschungsergebnisse an Kollegen, an Vorgesetzte oder mögliche Geldgeber, sie bilden Laboranten aus, halten Vorlesungen und Seminare und gestalten Laborpraktika.

    Bislang ist eine didaktische Qualifizierung angehender Fachwissenschaftler jedoch nicht Bestandteil der universitären Ausbildung. Im Rahmen des SFB 858 wurde daher für die beteiligten Doktoranden ein didaktisches Qualifizierungsangebot entwickelt und erprobt, das die Nachwuchswissenschaftler auf aktuelle und zukünftige Vermittlungsaufgaben vorbereitet.
    Als Grundlage diente eine empirische Studie mit Chemikern aus Industrie und Hochschule, um zu erfassen, welche Vermittlungsaufgaben diese wahrnehmen und welche didaktischen Ausbildungselemente gewünscht werden. Im zweiten Schritt wurden verschiedene Module entwickelt, in denen die Doktoranden ihre Fähigkeiten zur Vermittlung von Chemie verbessern können. Zu diesen Modulen zählen z.B. Videofeedbacks zur Verbesserung von Powerpoint-Präsentationen oder auch eine Einheit zur Postergestaltung. Die Module wurden in einem zyklischen Prozess erprobt und weiterentwickelt. Zur Messung potentieller Lernzuwächse wurden - neben dem Einsatz von Prä-Post-Tests - „Produkte“ der Doktoranden (Präsentation oder Poster) vor und nach Teilnahme an dem entsprechenden Modul kriteriengeleitet bewertet. Darüber hinaus reflektierten die Doktoranden ihren Lernprozess im Rahmen eines Portfolios.
    Promotionsprojekt: Eva Kolbeck

    choice2explore: naturwissenschaftliche Phänomene verstehen lernen im inklusiven Sachunterricht der Grundschule

    Welche Vorstellungen von naturwissenschaftlichen Phänomenen bringen Schüler mit sonderpädagogischem Förderbedarf in einen inklusiven Sachunterricht ein? Eine eigene Studie mit Kindern der Förderschwerpunkte Lernen, Sprache und sozial-emotionale Entwicklung zeigt, dass die Schüler einfache Phänomene wie etwa das Lösen von Zucker in Wasser in gleicher oder ähnlicher Weise deuten, wie wir es aus Studien mit Regelschulkindern kennen: „Der Zucker verschwindet“; „Er wird flüssig“; „Er wird zu Wasser.“ Ein guter Ansatzpunkt, um gemeinsame Lernsituationen von Kindern mit und ohne Unterstützungsbedarf im inklusiven Sachunterricht zu gestalten.
    Im Rahmen des Projektes wurde die Unterrichtskonzeption choice2learn für den Einsatz im inklusiven Sachunterricht der Primarstufe weiterentwickelt. Die Kinder überprüfen in kleinen, heterogenen Gruppen ihre Ideen mittels einfacher Versuche. Sie ziehen Schlussfolgerungen und prüfen, ob ihre Vermutungen Bestand haben. Die Schüler werden in ihrem Lernprozess begleitet durch zwei fiktive Kinder, Milla und Lutz, die sowohl als Bilder auf den Materialien erscheinen, als auch in Form von Handpuppen in den Unterricht eingebracht werden können.
    Um der Heterogenität der Lerngruppen gerecht zu werden und Zugänge für Schüler mit Lern- und Sprachschwierigkeiten zu schaffen, wurden Lernmaterialien unter Verwendung von ‚Leichter Sprache’ sowie Symbolen aus dem ‚Metacom’-System nach Annette Kitzinger entwickelt.
    Die Unterrichtskonzeption sowie die zugehörigen Lernmaterialien wurden im Rahmen des Design-Based Research - Ansatzes zunächst in Kleingruppen, dann im gesamten Klassen- verband erprobt und verbessert. Die Lernprozesse wurden sowohl im Hinblick auf die Entwicklung adäquater naturwissenschaftlicher Vorstellungen hin analysiert, als auch im Blick auf Faktoren gemeinsamen Lernens.
    Promotionsprojekt: Lisa Rott 

    Die Unterrichtskonzeption choice2reflect – Kontroverse Sachverhalte bewerten lernen auf der Basis wissenschaftlicher Prüfkriterien

    Sind homöopathische Arzneimittel wirksam? Sollten Kinder gegen Masern geimpft werden? Sind E-Zigaretten unbedenklich? Schüler sollen laut Lehrplan nicht nur Fachwissen erwerben, sondern dieses nutzen, um lebensweltliche Fragestellungen zu bewerten. Häufig bewerten Schüler jedoch Sachverhalte allein auf emotionaler Basis; ihnen fehlen sachliche Kriterien als Entscheidungshilfe.

    Im Rahmen des Projektes wurde ein fächerübergreifend einsetzbares Unterrichtskonzept entwickelt und erprobt, das hier Abhilfe schaffen soll: Die Schüler erarbeiten zunächst handlungsorientiert grundlegende Kennzeichen (natur-)wissenschaftlichen Arbeitens wie z.B. Objektivität, Reproduzierbarkeit, Verblindung oder die Unterscheidung zwischen Korrelation und Kausalität. Im zweiten Schritt nutzen sie diese Kennzeichen als Prüfkriterien, um Informationen, Aussagen oder Studien zu einem kontrovers diskutierten Thema wissenschaftsbasiert bewerten zu können.
    Die entwickelten Lernmaterialien zur Erarbeitung der Prüfkriterien wurden zunächst im Rahmen des Design-Based Research Ansatzes mit Schülern der Sekundarstufe I erprobt und optimiert. Im zweiten Schritt wurde exemplarisch die Anwendung der Prüfkriterien durch die Schüler auf das Thema Homöopathie untersucht und ihre Auswirkung auf das Bewertungsverhalten der Schüler analysiert.

    Forschendes Lernen im Lehr-Lern-Labor

    Welche Ursachen führen zu Verständnisschwierigkeiten und heterogenen Schülervorstellungen im Chemieunterricht? Studierende beantworten diese Frage in einer eigenen Vorstudie sehr deutlich: Entweder hat die Lehrkraft nicht gut genug erklärt, oder der Schüler war zu faul zum Lernen! Dass auch zahlreiche weitere Faktoren eine Rolle spielen können, ist ihnen nicht bewusst. Allerdings bildet das Wissen um die Ursachen von Schülervorstellungen sowie die Fähigkeit, diese zu erkennen und an diesen anzuknüpfen, eine wesentliche Voraussetzung für die Gestaltung eines erfolgreichen Unterrichts.
    Doch wie kann man Lehramtsstudierende an diese Kompetenzen heranführen und zudem ihre subjektiven Theorien vom ‚schlechten Lehrer’ und ‚faulen Schüler’ erweitern? Klassische Seminarformen reichen hier nicht aus, da Studierende den Umgang mit Schülervorstellungen nicht theoretisch erlernen können, sondern praktisch erfahren müssen.
    Ziel des Projekts war daher die Entwicklung und Evaluation eines didaktischen Seminars zum Thema Schülervorstellungen, das sich in Anlehnung an Wildt (2009) am Prinzip des Forschenden Lernens orientiert. Die Konzeption des Seminars basiert zudem auf einem zuvor entwickelten Modell, das notwendige Kenntnisse und Fähigkeiten von Lehrkräften für den Umgang mit Schülervorstellungen beschreibt (Rohrbach & Marohn, 2013, 2018).
    Nach einer Einführung in die Thematik erforschen Studierende zunächst Vorstellungen von Schülern mit Hilfe selbst gestalteter Diagnoseinstrumente. Im zweiten Schritt lernen sie Möglichkeiten zur Veränderung von Schülervorstellungen im Unterricht kennen (vgl. choice2learn) und entwickeln auf dieser Basis eigene Unterrichtseinheiten. Die Einheiten werden von den Studierenden mit Schulklassen im Lehr-Lern-Labor C(LE)2VER des Instituts erprobt und anschließend anhand von Videos reflektiert.
    Das Seminar wurde im Rahmen des Design Based-Research-Ansatzes fünfmal erprobt und schrittweise optimiert. Der Lernzuwachs der Studierenden wurde durch Interviews und Fragebögen im Prä-Post-Design erhoben; die Lernprozesse der Studierenden sowie eine mögliche Veränderung ihrer subjektiven Theorien wurden u.a. anhand von Portfolios erforscht, die die Studierenden als Reflexionsinstrument seminarbegleitend anfertigten.
    Promotionsprojekt: Friederike Rohrbach-Lochner 

    choice2learn: Schülervorstellungen im Unterricht erkennen und verändern

    Wie können fachlich ‘falsche’ Schülervorstellungen im Unterricht verändert werden? Trotz jahrzehntelanger Vorstellungsforschung gab es bislang wenig konkrete Handlungsempfehlungen für Lehrkräfte.
    Die Unterrichtskonzeption choice2learn bietet die Möglichkeit, elementare Schülervorstellungen im naturwissenschaftlichen Unterricht aufzugreifen und zu verändern. Mit Hilfe von Lernimpulsen (z.B. Experimenten, Modellen, Informationen, Fragen, Animationen, Filmen) überprüfen die Schüler eigenständig in heterogenen Kleingruppen ihre Vorstellungen zu einem naturwissenschaftlichen Phänomen und erarbeiten damit schrittweise die fachlich gültige Erklärung.
    Neben der Veränderung von Schülervorstellungen liegt ein Fokus des Konzepts auf der Gestaltung kollaborativer Lernsituationen in heterogenen und inklusiven Lerngruppen.
    Im Rahmen des Projektes wurden choice2learn-Einheiten zu verschiedenen Themenfeldern des Chemieunterrichts entwickelt, an Schulen erprobt und in einem zyklischen Prozess überarbeitet und optimiert. Die Gespräche und Interaktionen der Schüler in den Kleingruppen wurden videografiert und im Hinblick auf kollaboratives und fachliches Lernen in leistungsheterogenen Kleingruppen analysiert.
    Als Weiterentwicklung des Projekts wird die Unterrichtskonzeption zurzeit in Form einer digitalen Lernumgebung für Tablets umgesetzt.
    Promotionsprojekte: Maria Egbers (choice2learn in der Sekundarstufe II und Rebekka Schillmüller (choice2learn in der Sekundarstufe I)

    Erforschung "elementarer" Schülervorstellungen

    “Wenn Wasser verdampft, entstehen Wasserstoff und Sauerstoff”. Viele Schüler entwickeln Vorstellungen, die nicht mit den wissenschaftlich gültigen Konzepten übereinstimmen, die wir ihnen eigentlich vermitteln möchten. Hierfür existieren zahlreiche Ursachen, zum Beispiel Alltagserfahrungen und –sprache, missverständliche Modelle oder Fachbegriffe oder nicht konsistente Definitionen zwischen verschiedenen Naturwissenschaften. Vorstellungen wie die oben genannte beeinflussen den Lernprozess und erschweren häufig das Verstehen von Fachinhalten.

    Durch Fragebogen- und Interviewstudienstudien mit mehreren Tausend Schülern aus allen Bundesländern wurden Schülervorstellungen und ihre Ursachen erforscht und Diagnoseaufgaben für den Chemieunterricht entwickelt. Da Lehrkräfte im Unterrichtsgeschehen nicht auf sämtliche individuellen Vorstellungen ihrer Schüler eingehen können, konzentrieren sich die Studien auf ‘elementare’ Vorstellungen, d.h. Denkkonzepte, die bei sehr vielen Schülern auftreten und die Auswirkungen auf das Verstehen grundlegender Inhaltsbereiche des Chemieunterrichts nach sich ziehen.

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    Publikationen

    • , , & (). Editorial. Chimica et ceterae artes rerum naturae didacticae, 36, 2–3.

  • Vorträge und Workshops (Auswahl)

    2026

    • Von Fake News, Verzerrungen und Falschen Argumenten – Demokratiebildung in der fachdidaktischen Lehrkräftebildung, Vortrag, Tagung der German U15 und der Stiftung Innovation in der Hochschullehre, Münster
    • Vom Hypothesenprüfen bis zum Kritischen Denken – Neue Unterrichtskonzepte für den Chemieunterricht, Vortrag, Jubiläumstagung der Bayerischen Chemielehrkräfte, Lehrerfortbildungszentrum Beilngries

    2025

    • Wie sich Fachdidaktische Forschung, Lehre und Unterrichtspraxis verknüpfen lassen, Ringvorlesung des Prorektorats für Lehre, Uni Münster
    • ‘How sustainable is ...?’ A Teaching Approach in the Field of Education for Sustainable Development, Vortrag, ESERA, Kopenhagen (mit A. Klose)
    • Chemical(esc)ape – A Digital Escape Room for Electrochemistry, Vortrag ESERA, Kopenhagen (mit V. Engstler)
    • Gesellschaftliche Entwicklungen zwischen Fakten und Fake News – Bewerten lernen im naturwissenschaftlichen Unterricht, Vortrag, MNU-Bundestagung, Bochum
    • Naturwissenschaftlich visualisieren – das Pictogrammsystem Picto.Science Münster, Workshop (mit L. Rott)
    • Wie nachhaltig ist eigentlich …? Bewertungskompetenz fördern im Kontext Nachhaltigkeit, Workshop, MNU-Bundestagung, Bochum (mit A. Klose)
    • chemical[esc]ape – Digital Game-based Learning am Beispiel eines Escape Rooms, Workshop, MNU: MintamMittwoch (mit V. Engstler)
    • Von Fakten und Fake News - Informationen im naturwissenschaftlichen Unterricht bewerten lernen, Vortrag, Plus Lucis Fortbildungswoche für Physik- und Chemielehrkräfte, Wien
    • Die Unterrichtskonzepte feil und nachhaltig.bewerten, Workshop, Österreichisches Kompetenzzentrum für Didaktik der Chemie, Wien.

    2024

    • Innovative Unterrichtskonzepte zur Stärkung demokratischer Kompetenzen, Workshop, Jahrestagung der Chemie-Fachleitenden in Bayern, Lehrerfortbildungszentrum Dillingen
    • Problemorientierung inklusiv gestalten mit dem Plic-Planungskonzept, Vortrag, GDCP-Jahrestagung 2024, Bochum (mit T. Reuschling)
    • Kognitive Verzerrungen erkennen und minimieren lernen. Vortrag, GDCP-Jahrestagung, Bochum (mit J. Konrad)
    • Basic - Denkkonzepte im Chemieunterricht mithilfe von „Basisvorstellungen“ vernetzen. Vortrag. GDCh-FGCU-Jahrestagung, Regensburg (mit V. Hollwedel)
    • chemical[esc]ape – mit Spannung entkommen, Workshop, MNU-Tagung, Bremerhaven (mit V. Engstler)
    • Mathematische Begriffe im Chemieunterricht verständnisorientiert vermitteln, Vortrag, GDCP-Jahrestagung (mit P. Meyer)
    • Kann mit Game-based Learning Erkenntnisgewinnung gefördert werden?, Vortrag, GDCP-Jahrestagung 2024: Entdecken, lehren und forschen im Schülerlabor, Bochum (mit V. Engstler)
    • chemical[esc]ape – Ein Escape Room für den Chemieunterricht, Workshop, MNU-Tag, Hamburg (mit V. Engstler)
    • chemical[esc]ape - mit Spannung entkommen! – Digital Game Based Learning am Beispiel eines Escape Rooms, Workshop, MNU-Jahrestagung, Jena (mit V. Engstler)
    • Wie löse ich das Problem? – Problemorientiert und diversitätssensibel unterrichten, Workshop, MNU-Bundeskongress, Jena.

    2023

    • Linking Basic Ideas about Chemical Reactions, Oral Presentation, ESERA 2023,
    • Turning Thinking from fast2slow. Dealing with Cognitive Biases. Oral Presentation, ESERA 2023, Cappadocia (mit J. Konrad)
    • Fakten, Fake News, Falsche Argumente – Bewertungskompetenzen fördern, Workshop mit Österreichischen Lehrkräften (online)
    • Die Unterrichtskonzepte feil und nachhaltig.bewerten, Workshops, Jahrestagung der Chemie-Fachleitenden der SI in Baden-Württemberg, Lehrerfortbildungszentrum Bad Wildbad
    • Kognitive Verzerrungen und ihr Einfluss auf das Lehren und Lernen, Workshop, Tag der Lehre der Universität Münster: Universitäre Lehre in Zeiten gesellschaftlicher Herausforderungen

    2022

    • NAWI-Konzepte – „Von der Forschung in die Praxis“, Vortrag, GDCh-FGCU-Jahrestagung, Osnabrück (mit T. Bergold)
    • smart for science: Usage of smartphones in Chemistry Education, Symposium der Chemischen Industrie, Münster.
    • Das Lehr-Lern-Labor C(LE)VER.digital - Digital gestütztes und diversitätssensibles Unterrichten, Vortrag, GDCh-FGCU-Jahrestagung, Osnabrück (mit S. Röwekamp)
    • Basisvorstellungen im Chemieunterricht, GDCP-Jahrestagung, Aachen (mit V. Hollwedel)
    • maGic – mathematische Grundvorstellungen im Chemieunterricht, Diskussionsvortrag, GDCh-FGCU-Jahrestagung, Osnabrück (mit P. Meyer)
    • Problemorientiertes Lernen inklusiv gestalten, Vortrag. GDCh-FGCU-Jahrestagung, Osnabrück (mit T. Reuschling)
    • Smartphone-Distraktion in unterschiedlichen Bereitstellungsbedingungen Vortrag, GDCP-Jahrestagung 2022, Aachen (mit F. Kremer)
    • Digital gestützte und diversitätssensible Unterrichtsmaterialien erstellen, Workshop, Symposium Digitale Medien nutzen, Münster (mit S. Röwekamp)
    • Reflexion von Nachhaltigkeit mithilfe einer Bewertungsscheibe - Das Unterrichtskonzept „nachhaltig ⁝ bewerten“, Vortrag, GDCh-FGCU-Jahrestagung Chemie nachhaltig kommunizieren, Osnabrück (mit C. Banse)
    • Das Lehr-Lern-Labor C(LE)VER.digital – Vortrag, GDCh-FGCU-Jahrestagung, Osnabrück (mit S. Röwekamp)

    2021

    • Eröffnungsvortrag GDCh-FGCU-Jahrestagung - Dice meets FGCU): Innovative Konzepte für den Chemieunterricht - analog und digital (online)
    • Neu gedacht! Innovative Konzepte für einen modernen Chemieunterricht, Vortrag, GDCh-Kolloquium
    • feil - Fehlschlüsse identifizieren lernen, Vortrag, GDCh-FGCU-Jahrestagung- Dice meets FGCU, online (mit M. van den Boom)
    • Der smart for science - Workshop Chemie: Eine Unterrichtseinheit zum Thema Elektromobilität, Vortrag, GDCh-FGCU-Jahrestagung - Dice meets FGCU, online (mit F. Kremer)

    2020

    • Choice2learn – Umgang mit Vielfalt im Chemieunterricht, Lehrkräftefortbildung, Frankfurt am Main
    • Choice2explore – Umgang mit Vielfalt im Sachunterricht der Grundschule Lehrkräftefortbildung, Frankfurt am Main.

    2019

    • Bewerten lernen an kontroversen Themen – die Unterrichtskonzeption choice2reflect, Vortrag, GDCh-FGCU-Jahrestagung, Aachen (mit C. Kralisch)

    2018

    • choice2interact – Interaktiv Lernen mit Tablets im Chemieunterricht. Diskussionsvortrag, GDCh-FGCU-Jahrestagung: Chemie ist nachhaltig!, Karlsruhe (mit B. Dellbrügge)

    2017

    • choice2explore – a teaching concept for inclusive science education in primary schools. Conference of the European Science Education Research Association (ESERA), Dublin (mit L. Rott)
    • choice2reflect - assessing conflictual topics by using scientific test criteria. Conference of the European Science Education Research Association (ESERA), Dublin (mit F. Jungkamp)
    • choice2explore: Gemeinsam lernen im inklusiven Sachunterricht. Tagung der Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts (GDSU), Weingarten (mit L. Rott)
    • Innovative Konzepte für den naturwissenschaftlichen Unterricht. MNU Jahrestagung, Aachen
    • Innovative Konzepte für Schule und Hochschule. GDCh-Kolloquium Paderborn, Januar

    2016

    • Gemeinsames Lernen an naturwissenschaftlichen Phänomenen: choice2explore. Vortrag auf der Jahrestagung der DGfE Sektion Sonderpädagogik: Zwischen Wirksamkeitsforschung und Gesellschaftskritik, Paderborn (mit L. Rott)
    • Choice2reflect – kontroverse Themen mit Hilfe wissenschaftlicher Prüfkriterien reflektieren am Beispiel der Homöopathie. Vortrag, GDCh-FGCU: Chemie zwischen Erlebnis und Wissenschaft, Hannover (mit F. Jungkamp)
    • Wie vermittelt man Chemie? – Ein berufsvorbereitendes Qualifizierungsangebot für Promovierende. DisQspace, dghd: Gelingende Lehre: erkennen, entwickeln, etablieren, Bochum (mit E. Kolbeck)
    • Die Unterrichtskonzeption choice2learn in der Sekundarstufe I. Vortrag, GDCh-FGCU: Chemie zwischen Erlebnis und Wissenschaft, Hannover (mit R. Schillmüller)
    • Schülervorstellungen – ein Ansatz für den inklusiven Sachunterricht? Vortrag, Forschungskolloquium des Seminars für Sachunterricht, Münster
    • Choice2explore – gemeinsames Lernen an naturwissenschaftlichen Phänomenen im inklusiven Sachunterricht. Vortrag auf der GDCh-FGCU: Chemie zwischen Erlebnis und Wissenschaft, Hannover (mit L. Rott)
    • Konzipierung eines fachdidaktischen Hochschulangebots für Promovierende im Fach Chemie. Vortrag, GDCh-FGCU: Chemie zwischen Erlebnis und Wissenschaft, Hannover (mit E. Kolbeck)
    • Choice2explore – eine an Schülervorstellungen orientierte Unterrichtskonzeption für den inklusiven Sachunterricht. Vortrag auf der Jahrestagung der GDSU: Vielperspektivität im Sachunterricht, Erfurt (mit L. Rott)
    • Innovative Konzepte für den naturwissenschaftlichen Unterricht. Vortrag, Landesakademie des Landes Baden Württemberg, Bad Wildbad

    2015

    • Zwischen empirischen Daten und unterrichtspraktischer Relevanz. Vortrag und Podiumsdiskussion, GEBF-Tagung, Bochum
    • Schülervorstellungen im Unterricht erkennen und verändern. Vortrag, Curie-AG, Hannover
    • Forschend verstehen und handeln Lernen, Vortrag, GDCP, Berlin (mit F. Rohrbach)
    • Wenn Wasser zu Knallgas verdampft – Schülervorstellungen im Chemie-Unterricht. Vortrag, GDCh-Kolloquium, Bielefeld

    2014

    • Die glauben das ja wirklich! – Schülervorstellungen als Thema in der modernen Chemielehrerbildung. Vortrag, MNU, Kassel, Juni (mit F. Rohrbach)
    • Von der Diagnose zur Veränderung – zum Umgang mit Schülervorstellungen in Unterricht und Lehrerausbildung. Vortrag, Bremen-Oldenburgsches Kolloquium
    • Forschend lernen – besser Chemie lehren! „Design-Based Research“ in der Seminarentwicklung: Konzeption eines an Forschendem Lernen orientierten Seminars zu Schülervorstellungen im Chemieunterricht. Vortrag, Dortmund Spring School for Academic Staff Developers (DOSS; mit F. Rohrbach).
    • Wenn Moleküle zerbrechen und Masse verschwindet – Die Unterrichtskonzeption choice2learn. Vortrag, Kolloquium, Freiburg
    • Research-based learning in teacher education - Why “explaining again” is not enough. Vortrag, ICED, Stockholm (mit F. Rohrbach)

    2013

    • Schülervorstellungen – Last oder Chance? Nationale Fachleitertagung, Kassel
    • Konzeptentwicklungs- und Gesprächsprozesse im Rahmen der Unterrichtskonzeption choice2learn, Vortrag, GFD-Tagung (mit M. Egbers)
    •  Professionalisation of teacher education: Development and evaluation of a research-based seminar on „Pupils‘ conceptions in chemistry“. Plenarvortrag, York (mit F. Rohrbach)
  • © Dominik Buschardt

    Preise und Auszeichnungen

    Polytechnik-Preis 2019 für herausragendes Unterrichtskonzept im Bereich „Umgang mit Vielfalt in der MINT-Bildung“

    Zum vierten Mal verlieh die Stiftung Polytechnische Gesellschaft Frankfurt den mit insgesamt 70.000 Euro dotierten Polytechnik-Preis. Das Unterrichtskonzept choice2learn / choice2explore von Frau Prof. Dr. Annette Marohn wurde hierbei als „herausragendes fachdidaktisches Konzept“ mit dem zweiten Preis geehrt.

    Informationen zum Polytechnik-Preis