Universität zu Köln

König, Axel (2003). Computergestützte Lehr- und Lernmaterialien zur chemischen Bindung. Entwicklung - Erprobung - Erhebung. PhD thesis, Universität zu Köln.

Preview

PDF Dissertation_Koenig.pdf Download (2MB)

Abstract

Die Rahmen dieser Arbeit wurden computergestützte multimediale Lehr- und Lernhilfen entwickelt, im Unterricht erprobt und evaluiert. Im ersten Teil wurden die neuzeitlichen Betrachtungen zum Aufbau der Materie sowie Atommodelle aus Schul- und Lehrbüchern beleuchtet. Im Anschluss daran wurden diese Modellvorstellungen auf ihre Erweiterbarkeit bezogen auf die Chemische Bindung untersucht. Gefolgt von einer sachanalytischen Betrachtung der Chemischen Bindung wurden die Bindungsmodelle der Lehr- und Schulbücher sowie Curricula aufgelistet und diskutiert. Nach der Prüfung der unterschiedlichen Modellvorstellungen auf ihre Eignung zur Beschreibung von Übergängen zwischen den Bindungstypen wurden die Möglichkeiten für Visualisierungshilfen reflektiert und das Elektronenwolkenmodell als eine geeignete Modellvorstellung ausgewählt. Danach wurden Vorstellungen und Misconceptions aber auch Lernschwierigkeiten zum Thema der Chemischen Bindung recherchiert. Im Bereich der äußeren Faktoren wurden Schwierigkeiten im Bezug auf die Lernumgebung, die Lehrenden, der Lerngegenstand selbst und die Reihenfolge der Bindungstypen besprochen. Im Bereich der inneren Faktoren wurden Misconceptions in Bezug auf unterschiedliche Modelle, die Interpretation von Abbildungen und Sachmodellen sowie die Anwendung von Anthropomorphismen und Analogien im Unterricht aber auch Schwierigkeiten bei der Trennung von atomarer und stofflicher Ebene beleuchtet. Aus dieser Diskussion wurden die nötigen Schlussfolgerungen für eine computergestützte Entwicklung der Unterrichtsmaterialien gezogen und Vorteile herausgearbeitet. Aufbauend auf eine Vorstudie bezüglich der Vorstellungen zum Atombau und der Chemischen Bindung in der 12. Jahrgangstufe wurden computergestützten Lehr- und Lernhilfen entwickelt, die in einer Untersuchung mit 147 Schülerinnen und Schüler der 9. und 10 Jahrgangsstufe innerhalb des Unterrichtes eingesetzt wurden. Die Vorgehensweise bei der Erstellung der Module sowie die entstandenen Inhalte des Projektes und der einzelnen Module wurden beschrieben. Der Aufbau und die Einbettung der Module innerhalb der Materialien wurden begründet und sich ergebende Hypothesen für die anstehende Untersuchung formuliert. Im folgenden wurde die Unterrichtskonzeption beschrieben, die die Versuchsgruppen, den Aufbau sowie den Verlauf der Unterrichtsreihen beinhaltet. Die Erstellung der Fragebögen, die Auswahl der einzelnen Items sowie das Design der Erhebung der Unterrichtsreihen wurden beschrieben. Die Zuordnung von Itemmuster zu Leistungswerten wurde erörtert und die Begründung für die Durchführung von Interviews dargelegt. Abschließend wurden die unterschiedlichen Untersuchungen, ihre Methoden und Auswertung geschildert sowie die Ergebnisse ausführlich dargelegt. Am Beispiel dieser Lehr- und Lernhilfen wurde untersucht, ob das Anbieten fachchemischer Inhalte aus dem Bereich der Chemischen Bindung mittels dreidimensionaler Animationen im Gegensatz zum Einsatz herkömmlicher Materialien und Modelle zu unterschiedlichen Lernergebnissen führt. Es zeigte sich, dass die Lernenden, die unter Zuhilfenahme der Lehr- und Lernhilfe unterrichtet wurden in den meisten Inhaltsbereichen im Mittel höhere Leistungen erreicht haben. Die Lernenden der Versuchsgruppe haben nicht nur allgemein bessere Leistungen erzielt, sondern ebenso in fast allen Fragen zur verwendeten Modellvorstellung. Die eingesetzten computergestützten Lehr- und Lernmaterialien erwiesen sich vorteilhaft für den Lernerfolg. Die Akzeptanz der verwendeten Materialien war, sowohl bei den Lehrenden als auch bei den Lernenden, überwiegend positiv. Durch die 3D-Animationen mittels Computer-Technologie wurde der Lerninhalt der chemischen Bindung visualisiert und veranschaulicht, doch der lernfördernde Effekt grafisch-visueller Veranschaulichungen unter Zuhilfenahme von Photo-, Bild- oder Videoelementen war bereits zuvor unumstritten. Es besteht jedoch im Hinblick auf die Ermittlung nach der sinnvollen Kombination unterschiedlicher Kodierungsformen und dem Grund deren Verständlichkeit noch Forschungsbedarf. Auch im Bereich der möglichen Reihenfolge der Zusammenstellung unterschiedlicher Materialien, Unterrichtseinheiten, Lektionen oder Hausaufgaben könnten noch logische Zusammenhänge erforscht werden, die eine Begründung dafür liefern könnten, warum die LEWIS-Schreibweise nach der Einführung des Elektronenwolkenmodells von den Lernenden schneller verstanden wird. Auch auf dem Gebiet der Anschlussfähigkeit der erstellten Lehr- und Lernhilfen für die Lerninhalte der Sekundarstufe II sollten noch Daten erhoben werden.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code König, Axel koenig.axel@web.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-12701
Date:	2003
Language:	German
Faculty:	Ehemalige Erziehungswissenschaftliche Fakultät
Divisions:	Ehemalige Fakultäten, Institute, Seminare > Erziehungswissenschaftliche Fakultät > Institut für Chemie und ihre Didaktik
Subjects:	Education
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Chemische Bindung, Lehrmaterialien, Lernmaterialien, Visualisierung, multimedial German Chemical Bonding, Visualisation, multimedia, hypertext, computer English
Date of oral exam:	10 February 2004
Referee:	Name Academic Title Reiners, Christiane Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1270