Förderung des Modellverständnisses in Chemiestudiengängen

• Antragsteller: Professor Dr. Julian Roelle; Professor Dr. Stefan Rumann
• Fachliche Zuordnung: Allgemeines und fachbezogenes Lehren und Lernen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397641340

Im Rahmen des beantragen Projektes sollen die in der ersten Förderphase identifizierten Zusammenhänge zwischen dem visuellen Modellverständnis von Chemiestudierenden, ihrem Studienerfolg (Fachwissen, Klausurnoten) am Ende des ersten Studienjahres mittels zweier Interventionsstudien auf Kausalität untersucht werden. Im vorliegenden Antrag wird dafür zwischen einem ikonischen und einem symbolisch-mathematischen Modellverständnis unterschieden. Ikonische Modelle besitzen einen strukturellen Abbildungscharakter, der sich auf ein Referenzobjekt bezieht (z.B. die visuelle Darstellung eines Atomorbitals), während symbolisch-mathematische Modelle diese Ähnlichkeit nicht aufweisen (z.B. eine stöchiometrische oder physikalisch-chemische Gleichung). Ziel der Interventionen ist die Förderung des ikonischen und des symbolisch-mathematischen Modellverständnisses, die gemäß dem ALSTER-Rahmenmodell chemiestudiengangspezifische Anforderungen darstellen. Es wird davon ausgegangen, dass eine Förderung des ikonischen Modellverständnisses zu einem vertieften Verständnis der Struktur der Materie führt und gleichzeitig eine Förderung des symbolisch-mathematischen Modellverständnisses die Fähigkeit, chemische Reaktionen unter unterschiedlichen Aspekten quantitativ betrachten zu können, steigert. Hierzu wird in einem labornahmen Experiment in einem Kontrollgruppendesign mit zwei Interventionsgruppen die Effektivität der Förderung von ikonischem und symbolisch-mathematischem Modellverständnis untersucht. Als abhängige Variablen werden neben dem Modellverständnis die Klausurnoten sowie die Ergebnisse aus standardisierten Fachleistungstests in den Bereichen Organische Chemie und Physikalische Chemie genutzt. In einem anschließenden Feldexperiment werden die Trainings unter ökologisch validen Bedingungen in einem semesterbegleitenden Kurs durchgeführt. Hierbei fungieren beide Trainingsgruppen wechselseitig als Wartekontrollgruppe. Methodisch orientieren sich beide Trainings am Lösungsbeispiel-Ansatz. Dabei erfolgt über den zeitlichen Verlauf des Trainings eine zunehmend geringere Ausarbeitung der Lösungsbeispiele, so dass die Studierenden dazu angeregt werden, eigenständige Erklärungen, auch in übertragbaren Fachkontexten zu entwickeln. In Bezug auf den Studienerfolg wird auf Basis der zugrundeliegenden Fachkonzepte der Organischen und Physikalischen Chemie sowie der Zusammenhangsanalysen der ersten Förderphase erwartet, dass sich die Trainings zur Förderung des ikonischen sowie des symbolisch-mathematischen Modellverständnisses in beiden Teildisziplinen der Chemie lernförderlich auswirken. Das anwendungsorientierte Ziel besteht in der Entwicklung und Evaluation von Maßnahmen zur Förderung des ikonischen und symbolisch-mathematischen Modellverständnisses, die unmittelbar in die universitäre Lehre integriert werden können und somit eine nachhaltige Förderung des Studienerfolgs versprechen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Eckart Hasselbrink; Dr. Maria Opfermann; Professor Dr. Carsten Schmuck (†); Professorin Dr. Elke Sumfleth