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Beschreibung
Diese Tutorials werden in weiterer Folge als Einstieg für Schülerinnen und Schüler verwendet, um bereits in bevorstehende Versuche vor Beginn des Praktikums selbstständig eingeführt zu werden (“Flipped Classroom”). Die E-Tutorials werden zusammen mit Verständnisfragen zu den einzelnen Versuchen auf einer Webseite verfügbar gemacht und sind für weitere Schülerinnen und Schüler in Folge jederzeit abrufbar. Damit entsteht über die einzelnen Jahrgänge eine Datenbank zu verschiedenen Themen und Praktika für den Gebrauch im Chemie-Praktikum.
Naturwissenschaftliches Experimentieren in der Schule wird oft mit einer motivierenden und interessensfördernden Wirkung in Verbindung gebracht. Gleichzeitig kann der dabei geplante Versuchsaufbau aber auch herausfordernd und kompliziert sein. Daher können die Lernenden den Experimentierprozess als verwirrend und unproduktiv für ihr Lernen empfinden. Darüber hinaus erfordern die praktischen Schritte des Experimentierens einen erheblichen Zeit- und Materialaufwand.
Experimentieren gilt als eine wesentliche Methode zum Erwerb und zur Festigung von Wissen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Es wird angenommen, dass es das Verständnis der Schüler für die Prozesse der wissenschaftlichen Untersuchung und die wissenschaftliche Denkweise erleichtert. Trotz des hohen Stellenwerts des selbständigen Experimentierens wird auch angenommen, dass der praktische Teil der Durchführung von Klassenexperimenten für die Schülerinnen und Schüler ablenkend und unproduktiv - oder sogar verwirrend - sein kann und die mit diesen Experimenten verfolgten Ziele meist nicht erreicht wurden. Es besteht dabei die Gefahr, dass eine “Hands-on, minds-off” - Mentalität bei den Schülerinnen und Schülern erzeugt wird. Ein plausibler Grund dafür könnte sein, dass die Schülerinnen und Schüler den Prozess des Experimentierens als sehr komplex empfinden. Folglich können Gefühle der Demotivation während der Durchführung des Experiments auftreten.
Die Schaffung von Lernumgebungen, die es den Schülerinnen und Schülern ermöglichen, im Sinne des entdeckenden Lernens selbstständig zu experimentieren, kann bei entsprechender Unterstützung ein geeigneter Weg sein, einige der mit dem Experimentieren verbundenen Probleme zu bewältigen. Durch die Erstellung von E-Tutorials zu Experimenten als Gruppenarbeit erhalten die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, selbstständig wissenschaftliche Fragen zu beschreiben und zu untersuchen, was letztlich ihr Kompetenzgefühl fördert. Forschendes Lernen, das sowohl praktische als auch gedankliche Ansätze umfasst, kann die Motivation fördern.
Obwohl das Experimentieren mit dem Schwerpunkt auf "Minds-on"-Aktivitäten (z. B. wissenschaftliches Denken) und "Hands-on"-Aktivitäten (z. B. Experimentieren) als äusserst wichtig erachtet wird, werden bislang nur selten digitale Medien zur Unterstützung dieser Prozesse eingesetzt. Dies ist möglicherweise auf einen erhöhten Zeit- und Materialaufwand zurückzuführen, den solche digitale Lernumgebungen erfordern.
Didaktisch-methodisches Konzept
Innerhalb des digitalen Projekts LaborE werden Schülerinnen und Schüler angehalten, die Lehrpersonen dabei zu unterstützen, neue Lehrmittel zu entwickeln und interaktive Lehrformen umzusetzen. Ein Beispiel stellt der sogenannte «Flipped Classroom» dar, bei dem die Schülerinnen und Schüler sich im Vorfeld eines Praktikums den Stoff anhand von Videos und weiterer Materialien aneignen und der Präsenzunterricht zur Vertiefung und Diskussion genutzt wird. Weiteres Beispiel ist der sinnvolle Einsatz von «Learning Analytics», also quantitativen Daten zum Lernverhalten
der Schülerinnen und Schüler. Schülerinnen und Schüler können so ihre Lernerfolge überprüfen – und die Lehrpersonen im Unterricht wiederum darauf reagieren.
Wirkung
Die Schülerinnen und Schüler erstellen im Praktikum anstatt eines analog geschriebenen Laborberichts Video und Bildaufnahmen vom jeweiligen Versuch. Danach werden diese Tutorials vertont und das experimentelle Vorgehen somit auch fachlich korrekt beschrieben. Darin kann auch der Hauptunterschied zu bereits bestehenden und durch den HSGYM-Innovationsfonds geförderten Projekten beschrieben werden, da derartige E-Tutorials die Erstellung von Berichten auf die digitale Ebene transformiert und somit auch eine naturwissenschaftliche Beobachtung, Beschreibung, experimentelle Versuchsvorbereitung und Erstellung von Hypothesen mit der Analyse und Interpretation von Daten digital ermöglicht. Damit wird eine praxisnahe digitale Umsetzung des Chemie-Praktikums gefördert.
Die Aufnahmen werden auf einer digitalen Plattform nachfolgenden Schülerinnen und Schülern zur Verfügung gestellt, die diese E-Tutorials im Voraus zu einem Versuch als Einführung ansehen und bearbeiten können. Durch den Einsatz von E-Tutorials können die Schülerinnen und Schüler die Versuche besser nachvollziehen:
• Kein “hands-on, mind-off” Vorgehen mehr im Labor
• Der Versuch ist bereits im Vorfeld bekannt und die Zeit im Labor kann dadurch besser genutzt werden.
• Zur Erstellung der E-Tutorials müssen die Schülerinnen und Schüler den Stoff so verstanden haben, dass sie diesen anderen selbstständig erklären können
• Die Schülerinnen und Schüler müssen sich eine fachlich korrekte Beschreibung eines wissenschaftlichen Experiments aneignen
• Der Einsatz von digital devices (BYOD) wird im Labor sinnvoll ermöglicht
• Das Projekt kann nachhaltig im Chemie-Unterricht und auch für andere naturwissenschaftliche Fächer und den interdisziplinären Unterricht, sowohl an der Kantonsschule Hohe Promenade, aber auch kantonalweit in Zusammenarbeit mit weiteren Schulen verankert werden.
• Diese Zusammenarbeit trägt auch zur Vernetzung der unterschiedlichen Fachkreise Chemie auf digitaler Stufe bei.
Erläuterung zum SAMR-Modell.
Das Projekt «LaborE» kann im SAMR-Modell in den Bereich «Modification» eingeteilt werden, weil der Einsatz von durch die SuS erstellte Videotutorials bzw. deren Einsatz für Flipped Classroom das Chemiepraktikum beachtlich neu gestaltet werden kann..