Förderung internaler Modellrepräsentation in Organischer Chemie durch Augmented Reality

• Antragsteller: Professor Dr. Sebastian Habig
• Fachliche Zuordnung: Allgemeines und fachbezogenes Lehren und Lernen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415026237

In allen naturwissenschaftlichen Domänen ist der Umgang mit fachbezogenen Visualisierungen zentral für die Entwicklung konzeptuellen Wissens (Coll & Lajium, 2011; Harrison & Treagust, 2000; Ramadas, 2009). Insbesondere in der Chemie und speziell in der organischen Chemie wird eine Vielzahl unterschiedlichster Visualisierungen eingesetzt, um beispielsweise Molekülgeometrien zu veranschaulichen oder Aufenthaltswahrscheinlichkeiten von Elektronen zu visualisieren. Lernende, die mit solchen instruktionalen Visualisierungen konfrontiert werden, stehen häufig vor der Herausforderung, komplexe, dreidimensionale Informationen zu verarbeiten und in ihren Lernprozess integrieren zu müssen, was insbesondere für Novizen im entsprechenden Fachbereich überfordernd sein kann. Basierend auf dem integrierten Modell des Text- und Bildverstehens von Schnotz (2014) wirkt es sich positiv auf den Lernprozess aus, wenn Lernende bei der Übersetzung eines externalen Modells in ein internales, mentales Modell unterstützt werden. Da klassische Abbildungen dreidimensionale Informationen zur unzureichend darstellen können, sind diese nur bedingt geeignet, um Lernprozesse zu unterstützen.Eine Möglichkeit, Lernende bei der Übersetzung von externalen in internale Modelle zu unterstützen bietet die augmented reality (AR) Technologie. AR ermöglicht die computergestützte Projektion virtueller, dreidimensionaler Objekte in reale Umgebungen (z. B. Herber, 2012). Obwohl AR bereits in vielen unterschiedlichen Bereichen genutzt wird, um komplexe Modelle zu visualisieren und es auch erste Konzepte für bildungsbezogene Kontexte gibt, ist bisher wenig zu der Wirksamkeit AR unterstützter Lernsettings bekannt.In dem beantragten Projekt sollen die Effekte AR unterstützter Lernmaterialien zur organischen Chemie auf kognitive und affektive Faktoren von Chemiestudierenden untersucht werden. Zusätzlich soll mittels einer Moderationsanalyse auf konditionale Effekte durch das räumliche Vorstellungsvermögen geprüft werden. Um die konkreten Fragestellungen zu beantworten, sollen im Laufe der beantragten Projektlaufzeit von 36 Monaten zwei experimentelle Studien im prä/post Design durchgeführt werden, die, mit unterschiedlichem Fokus, die AR unterstützten Lernmaterialien zu drei Teilgebieten der organischen Chemie mit eher klassischen Formen der Informationspräsentation vergleichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Detlev Leutner; Professor Dr. Stefan Rumann; Professor Dr. Carsten Schmuck (†)