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Lukas Groos
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Lukas Groos
Lukas Groos
Projekt

Projekt:
Digitales Laborpraktikum in der Chemie

 

Im Rahmen des Projektes entstandene Abschlussarbeiten:

MINTchallenge

BestPractise Projekt der MINTchallenge

MINTdigital – Mit Abstand am besten Studieren

MINTchallenge - Projektbeschreibung

Laborpraktisches Arbeiten ist ein zentraler Studieninhalt der naturwissenschaftlichen Studiengänge. In individuellen Fällen können jedoch Lernende nicht an Laborpraktika teilnehmen, wodurch ihr Studium ungewollt verlängert oder erschwert wird. Die Gründe hierfür können vielfältig sein, beispielsweise eine Schwangerschaft, eine Erkrankung oder eine Schließung der Labore zur Eindämmung einer Pandemie. Um den Studierenden trotz allem die Möglichkeit der Teilhabe am experimentell-praktischen Arbeiten zu ermöglichen entwickeln wir am Institut für Didaktik der Chemie der Justus-Liebig-Universität seit zwei Jahren interaktive Videoexperimente für ein inklusives Laborpraktikum. Diese interaktiven Videoexperimente geben Lernenden die Möglichkeit selbständig Experimente digital durchzuführen und mitzuerleben. Der Lernende wird aktiv eingebunden und muss damit ein Experimentvideo nicht mehr nur passiv verfolgen. Die Lernenden können in diesen digitalen Experimentiervideos verschiedenste Entscheidungen treffen, die den Fortgang des Experiments verändern bzw. beeinflussen. Die Entscheidungsmöglichkeiten in den interaktiven Videoexperimenten basieren dabei auf Analysen von realen Experimentiersituationen von Studierenden im chemischen Laborpraktikum. Hierbei wurde die gleiche Lerngruppe, für die die digitale Lernumgebung gestaltet werden sollte, im Labor videographiert und die ablaufenden Entscheidungsprozesse beim Experimentieren qualitativ analysiert und kategorisiert. Diese Entscheidungsprozesse wurden anschließend in Entscheidungsbäumen übersetzt und bieten als digitale Lernpfade die Grundlage für die interaktiven Videoexperimente. Um die Distanz zwischen der digitalen und der realen Durchführung des Experimentes zu minimieren haben wir, je nach Entscheidung, Realvideosequenzen in der Ich-Perspektive eingebettet. So können die Lernenden die einzelnen Schritte des Experiments möglichst realitätsnah miterleben. Im Vergleich zum realen Experimentieren, lassen sich im Interaktiven Videoexperiment Fehler machen und die entsprechenden Konsequenzen auch im Video beobachten. Wenn der Lernende in eine solche Sackgasse gerät, wird er von einem digitalen Tutor unterstützt über den Fehler zu reflektieren und den Lernpfad neu zu gehen.
An unserem Institut untersuchen wir derzeit in einer groß angelegten Studie (N=600), welchen Einfluss diese Form des digitalen Experimentierens im Vergleich zum Realexperiment auf die experimentellen Kompetenzen der Studierenden hat. Zusätzlich dazu arbeiten wir momentan daran anderen Lehrenden die Möglichkeit zu geben interaktive Videoexperimente für ihre eigene Lehre zu gestalten. Dazu programmieren wir aktuell einen digitalen Baukasten, der es den Lehrenden erleichtert Experimentiersequenzen, Hilfestellungen und Lernpfade zu kombinieren und ohne Programmierkenntnisse digitale und interaktive Videoexperimente für Schule oder Hochschule zu erstellen.

 

Veröffentlichungen

Publikationen

 

  • Groos, L., Kranz, D., Lieber, L., Maaß, K., Graulich, N. (2022), Titrieren digital oder analog - Lässt sich das experimentell-praktische Verständnis von Studierenden gleichermaßen fördern?, Chemkon, 29, 255-260, DOI: 10.1002/ckon.202200006

  •  
  • Groos, L., Maass, K., Graulich, N. (2021), Mimicking Students’ Behavior during a Titration Experiment: Designing a Digital Student-Centered Experimental Environment, Journal of Chemical Education, Article ASAP, DOI: 10.1021/acs.jchemed.1c00253

  • Graulich, N., Groos, L., Maaß, K. (2021), Interaktive Videoexperimente – von der Idee zur Umsetzung, CHEMKON. DOI:10.1002/ckon.202100005

  • Groos, L., Graulich, N. (2021), IVEX - Interaktive Videoexperimente auf dem Prüfstand, In: Habig, S.(Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?, Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, digitale Jahrestagung 2020, S. 125. URL: https://www.gdcp-ev.de/wp-content/tb2021/TB2021_125_Groos.pdf

  • Groos, L., Graulich, N. (2021), Interaktive Videoexperimente zur digitalen Teilhabe am chemischen Praktikum, In Graf, D., Graulich, N., Lengnink, K., Martinez, H., Schreiber, C. (Hrsg.), Digitale Bildung für Lehramtsstudierende (S._-_), Wiesbaden Springer Fachmedien, DOI: 10.1007/978-3-658-32344-8

 

Vorträge (national)


  • 37. Fortbildungs- und Vortragstagung der Fachgruppe Chemieunterricht, DiCE meets FGCU - Analog und digital: Chemieunterricht mit Potenzial, Virtuell, 23.09.-25.09.2021, Titel: Digital oder analog - Förderung des experimentell-praktischen Verständnisses im Vergleich

  • DiCE 20: Digitalisation in Chemistry Education, Virtuell, 28th October 2020, Titel: Diagnose von Experimentierverhalten im Labor zur Erstellung zielgruppenorientierter digitaler Experimentierumgebungen

  • GDCP Jahrestagung 2020: Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?, Virtuell, 14.- 17.09.2020, Titel: IVEX - Interaktive Videoexperimente auf dem Prüfstand

  • GDCh-Wissenschaftsforum Chemie 2019: 36. Fortbildungs- und Vortragstagung der GDCh-Fachgruppe Chemieunterricht, Aachen, 16.- 19.09.2019,  Titel: Digitales Laborpraktikum in der Chemie – Zielgruppenorientiertes Design einer interaktiven Experimentierumgebung

 

Sonstige Konferenz- und Symposiumsteilnahmen (international)

 

  • GDCP Jahrestagung 2021: Unsicherheit als Element von naturwissenschaftsbezogenen Bildungsprozessen, Virtuell, 13.09.-16.09.2021

  • X-DBER Conference 2021, online,  01.03.2021-03.03.2021
     

  • MICER20 online: Methods in Chemistry Education Research, 28th May 2020, 11th June 2020, 18th June 2020

     

Posterbeiträge

 

  • Clearlab Symposium: The Chemistry Laboratory - Evaluation, Assessment & Research, online, 8th April 2021, Titel: Mimicking Students' Behavior During a Titration Experiment

  • CLEAR Lab Symposium: An online symposium on laboratory teaching chemistry, 16th April 2020,
  • GDCh-Wissenschaftsforum Chemie 2019: 36. Fortbildungs- und Vortragstagung der GDCh-Fachgruppe Chemieunterricht, Aachen, 16.- 19.09.2019,  Titel: Digitales Laborpraktikum in der Chemie – Interaktive Videoexperimente für eine zielgruppenorientierte digitale Experimentierumgebung