Theoretischer Hintergrund

Im Physikunterricht ist das Arbeiten mit Modellen ein wesentlicher Bestandteil der Erkenntnis­gewinnung, doch Schülerinnen und Schüler haben mit dem hohen Abstraktionsgrad Schwierigkeiten (Fruböse, 2010). Mithilfe des Ansatzes der Augmented Reality (AR) können diese Schwierigkeiten durch die Kombination aus realem Experimentieren und gleichzeitigem, digitalen Modellieren möglicherweise überwunden werden (Teichrew & Erb, 2020).

Da viele Lehrkräfte ihre eigenen digitalen Kompetenzen häufig als unzureichend einschätzen (Initiative D21, 2016), wird im Rahmen des Teilprojektes „diMEx“ ein Aus- bzw. Fortbildungskonzept für (angehende) Lehrkräfte entwickelt, in welchem die Nutzung von AR im experimentierbasierten Physikunterricht vermittelt werden soll. Das Konzept soll langfristig in die universitäre Ausbildung eingebunden werden und dient der Vernetzung der drei Phasen der Lehrkräfteausbildung.

Forschungsziele & Maßnahmen

Das Projekt ging den Fragen nach, inwiefern sich Digitalisierungs- und Modellkompetenzen von (angehenden) Lehrkräften in Fort- und Ausbildung fördern lassen und wie die beschriebene Nutzung von AR den Umgang mit Modellen im Physikunterricht verbessern kann. Weiterhin wurde erforscht, inwiefern sich die Einstellungen der Lehrkräfte hinsichtlich der Implementierung digitaler Modellierungen in ihrem Unterricht verändern. Die anhand einer quantitativen Bedarfsanalyse (Freese et al., eingereicht) entwickelte Fortbildung erstreckte sich über mehrere Veranstaltungen und orientiert sich am DOIT-Modell (Horz & Schulze-Vorberg, 2017). Bei der wissenschaftlichen Begleitung des Projektes wurde ein Mixed-Methods Ansatz verfolgt. Die Befragung zur Bedarfsanalyse und Einstellungen der Lehrkräfte gegenüber digitalen Medien und deren Einsatz im Unterricht erfolgte quantitativ, jedoch hat im Laufe der Fortbildung auch eine qualitative Befragung zu mehreren Messzeitpunkten stattgefunden. In diesem Zusammenhang war geplant, die Entwicklung der ICT-Skills, der Selbstwirksamkeitserwartung und der Überzeugungen zum Einsatz von digitalen Medien und Modellen im schulischen Unterricht der (angehenden) Lehrkräfte längsschnittlich zu erfassen. 

Literatur
Freese, M., Winkelmann, J., Teichrew, A. & Ullrich, M. (eingereicht). Nutzung von und Einstellungen zu Augmented Reality im Physikunterricht. Tagungsbandbeitrag zur virtuellen GDCP-Jahrestagung 2020. 

Fruböse, C. (2010). Der ungeliebte Physikunterricht. Ein Blick in die Fachliteratur und einige Anmerkungen aus der Praxis. Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht 63, 7, 388–392. 

Horz, H. & Schulze-Vorberg, L. (2017). Digitalisierung in der Hochschullehre. In Konrad Adenauer Stiftung (Hrsg.), Digitale Gesellschaft – Gestaltungsräume (S. 57–71). 
Initiative D21 e. V. (2016). Sonderstudie „Schule Digital“. Lehrwelt, Lernwelt, Lebenswelt: Digitale Bildung im Dreieck SchülerInnen-Eltern-Lehrkräfte. 

Teichrew, A. & Erb, R. (2020). Einsatz und Evaluation eines Augmented Reality-Experiments zur Optik. In S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019 (S. 987–990). Universität Duisburg-Essen. 

Weiterführend:
Freese, M., Winkelmann, J., Teichrew, A. & Ullrich, M. (2020). Digitale Kompetenz beim Modellieren und Experimentieren im Physikunterricht. Entwicklung eines Fortbildungskonzepts zur Implementierung von Augmented Reality im Physikunterricht. In PhyDid B – Didaktik der Physik, Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung des Fachverbands Didaktik der Physik in Bonn 2020 (S. 181–185). 

Winkelmann, J., Ullrich, M. & Freese, M. (angenommen). Physikalische Phänomene erforschen. Zeitgleiches Experimentieren und digitales Modellieren mit Hilfe von Augmented Reality. transfer Forschung – Schule (6), 225-227.

Ansprechpartner: Junior-Prof. Dr. Jan Winkelmann, Dr. Mark Ulrich