Mediendidaktische Aufbereitung naturwissenschaftlicher Inhalte

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1 Eric Mispelbaum Mediendidaktische Aufbereitung naturwissenschaftlicher Inhalte E-Learning im Chemieunterricht Diplom.de

2 Eric Mispelbaum Mediendidaktische Aufbereitung naturwissenschaftlicher Inhalte E-Learning im Chemieunterricht ISBN: Herstellung: Diplomica Verlag GmbH, Hamburg, 2008 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtes. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Die Informationen in diesem Werk wurden mit Sorgfalt erarbeitet. Dennoch können Fehler nicht vollständig ausgeschlossen werden und der Verlag, die Autoren oder Übersetzer übernehmen keine juristische Verantwortung oder irgendeine Haftung für evtl. verbliebene fehlerhafte Angaben und deren Folgen. Diplomica Verlag GmbH Hamburg 2008

3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Kapitelübersicht 8 2 Wissenschaftlicher Hintergrund Definition Mediendidaktik Wie lernt der Mensch? Behaviorismus Kognitivismus Konstruktivismus Didaktische Ansätze in computerunterstützten Lernprogrammen Instruktionsdesign Medieneinsatz Bildschirmtext Sprechertext Grafik und Foto Animation Video Musik Geräusche/Effekte Aufgaben Auswahlaufgabe Drag & Drop Aufgaben Freie Texteingabe Spezielle Aufgabentypen Feedback Definition E-Learning CBT und WBT Blended Learning 33 1

4 3 Ablauf zur Erstellung eines Lernprogrammes Projektinitialisierung Erstes Briefing Grobkonzept Feinkonzept Drehbuch Drehbuchabnahme Beta-Version Projektabschluss 49 4 Projektumfeld Projektrahmen Rolle des IPN Was ist ChiK? Akademie für Technik GmbH Hauptschule im Bildungszentrum Mettenhof Themenbereich des Projektes Projektziel Didaktik in der Naturwissenschaft Medienkompetenz 56 5 Aufbereitung der Inhalte (Lösungsansatz) Projektinitialisierung Briefings Grobkonzept Feinkonzept Drehbuch 70 2

5 6 Analyse und Bewertung Einzelanalyse der Aufbereitung Einzelbewertung der Aufbereitung Gesamtbewertung Blended Learning Ansatz Umgesetzte Lerneinheiten Didaktischer Ansatz 88 7 Gesamtfazit Fazit Ausblick 92 8 Literaturverzeichnis 93 9 Anhang 95 3

6 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Vergleich CBT und WBT 32 Tabelle 2: Basaltext Oberflächenvergrößerung 62 Tabelle 3: Basaltext Braucht Feuer Luft? 62 Tabelle 4: Basaltext Entzündungstemperatur - Aktivierungsenergie 63 Tabelle 5: Basaltext Verbrennungsdreieck 63 Tabelle 6: Basaltext Verbrennungsprodukte 64 Tabelle 7: Basaltext Flammenfärbung 64 Tabelle 8: Medieneinsatz 69 4

7 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Kanizsa-Dreieck 12 Abbildung 2: Projektablauf Erstellung E-Learning-Programm 34 Abbildung 3: Lineare Struktur 42 Abbildung 4: Lernebenen-Modell 43 Abbildung 5: Problemorientierte Struktur 44 Abbildung 6: IPN-Logo 67 Abbildung 7: ChiK-Logo Wabenstruktur 67 Abbildung 8: Verbrennungsdreieck 77 Abbildung 9: Blended Learning Ansatz Präsenzunterricht 87 Abbildung 10: Blended Learning Ansatz E-Learning 87 5

8 1 Einleitung Computer-based educational approaches, and specifically e-learning, have the potential to impact positively on the entire spectrum of education [ ] (Holmes/Gardner 2006, S.29) Sollte aber an dieser Stelle nicht auch die Frage gestellt werden, in welchen Bereichen und in welcher Form E-Learning positive Einwirkungen haben kann? Die Forderung nach einem Einsatz Neuer Medien in Schulen zur Steigerung der Medienkompetenz der Schüler wird bereits seit langem in vielen Bereichen gestellt. Auch finden sich viele Ansätze und Studien zur Einbindung. Von März 2000 bis 2004 zum Beispiel förderte das Bundesministerium für Bildung und Forschung das Programm Neue Medien in der Bildung. In diesem Rahmen wurden Projekte mit einem Umfang von 209,6 Mio. EUR bewilligt. (vgl. BMBF 2008) Den meisten Schulen stehen mittlerweile viele technische Möglichkeiten zur Verfügung, um Neue Medien zu nutzen und auch die Lehrkräfte sind entgegen veralteter Meinungen gewillt sie im Unterricht einzusetzen. Gerade aber auch die Schülerinnen und Schüler sind besonders motiviert mit Neuen Medien zu arbeiten. Das Problem zum effektiven lernfortschrittlichen Einsatz ist vielmehr die Qualität und die Einbindung in den Schulunterricht. Es kann nicht von Vorteil sein, ein Medium nur um seiner selbst willen oder zum Zweck der Eigenwerbung einzusetzen. Hier leidet die Qualität des Lernprogrammes als erstes. In dieser Studie werden eben solche Probleme im Bereich von computerunterstützten Lernprogrammen im Einsatz im naturwissenschaftlichen Unterricht untersucht. Anhand einer Aufbereitung eines Lernprogrammes, das vom Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaft (IPN) bei der Akademie für Technik GmbH in Auftrag gegeben wurde, wird im Fach Chemie geprüft, welche Themenbereiche didaktisch sinnvoll in ein E-Learning- Programm eingebettet werden können. Ein E-Learning-Programm, also ein Programm, welches Lerninhalte mit Hilfe des Computers vermitteln soll, wird im Folgenden versucht in 7

9 das Projekt Chemie im Kontext, kurz ChiK, des Leibniz-Instituts für die Pädagogik der Naturwissenschaft einzubinden. Das ChiK-Projekt bietet durch seinen problemorientierten und situierten Unterrichtscharakter Gelegenheit E-Learning-Elemente einzubauen, um diese dann anschließend mit der vorhandenen Präsenzunterrichtsstruktur zu vergleichen. Ziel ist es, eine Beurteilung über die Qualität und die Effektivität der Umsetzung abgeben zu können. Vorherige Forschungen wie das Projekt Systematische Einbeziehung von Medien, Informations- und Kommunikationstechnologien in Lehr- und Lernprozessen (SEMIK) unterstützen und untersuchen den Einsatz Neuer Medien in Schulen. Eine explizite Prüfung, an welchen Stellen E-Learning-Programme auch im naturwissenschaftlichen Bereich eingesetzt werden können, fand jedoch nicht statt. 1.1 Kapitelübersicht Um einen Überblick über die theoretisch Möglichkeiten und eine Begriffserklärung zu erreichen, wird in Kapitel 2 der wissenschaftliche Hintergrund erläutert. Es wird der Begriff Mediendidaktik definiert (2.1), um eine Einschränkung der allgemeinen Didaktik auf den Bereich des E-Learning vorzunehmen. Ein kurzer Überblick über die bisherige Forschung der Formen des Lernens beim Menschen (2.2) erlaubt, die Möglichkeiten für einen E-Learning Einsatz zu bedenken. Mit diesen Definitionen kann nun betrachtet werden, wie ein E-Learning-Programm umgesetzt werden soll. Hierzu wird vorerst ein Blick auf die möglichen didaktischen Ansätze im E-Learning geworfen (2.3), um dann aufzuzeigen, welche pädagogisch-psychologischen Konzeptionen aktuell zur Aufbereitung genutzt werden. Diese Konzeptionen nennt man Instruktionsdesign (2.4). Ein Blick auf die möglichen Medien (2.5), die zu verwendenden Aufgabentypen (2.6) und die Wichtigkeit des Feedbackeinsatzes (2.7) zeigen die Einsatzmöglichkeiten eben dieser auf. Es kann dann der Gesamtbegriff E-Learning definiert werden und erläutert werden, welche Variationen es vom E-Learning gibt (2.8). 8

10 Um einem Ansatz im praktischen Teil der Umsetzung zu haben, wird der Ablauf der Erstellung eines Lernprogrammes (3) aufgezeigt. Dies ist eine in der Praxis genutzte Vorgehensweise zur Aufbereitung und Umsetzung eines E-Learning-Programmes. Mit Hilfe dieser Aufbereitungsform kann dann das Projekt im Praxisteil angegangen werden. Kapitel 4 befasst sich mit dem Projektumfeld. Es wird der Projektrahmen (0) und das Projektziel (4.2) beschrieben. Um eine Analyse und eine Bewertung durchführen zu können, wird ein Blick auf die Didaktik in der Naturwissenschaft (4.3) geworfen und die Medienkompetenz der Schüler benannt (4.4). In Kapitel 5 werden die Inhalte dann nach Absprache mit dem Auftraggeber, dem IPN, aufbereitet. Die Aufbereitung folgt dem in Kapitel 3 aufgezeigten Ablaufschema und berücksichtigt die in Kapitel 2.2 bis 2.8 aufgezeigten Definitionen und Kriterien. Kapitel 6 analysiert die Aufbereitung mit einer Einzelanalyse (6.1). Es wird jede einzelne Lerneinheit auf seine Qualität geprüft (6.2). Dies ist notwendig, um einen Gesamteindruck von der Einbettung des Lernprogrammes in das ChiK-Projekt zu gewinnen (6.3) Ein Gesamtfazit wird dann in Kapitel 7 gezogen. Es enthält weiter einen Ausblick (7.2) auf weitere Anwendungsmöglichkeiten des Lernprogrammes. 9

11 2 Wissenschaftlicher Hintergrund Bevor die Themeninhalte des Projektes für ein E-Learning-Programm aufbereitet werden, erfolgen in diesem Kapitel Begriffserklärungen und Definitionen. Es wird aufgezeigt welche didaktischen und technischen Möglichkeiten bestehen, um ein E-Learning-Programm umzusetzen. Die Aufzeigung der Möglichkeiten kann in diesem Rahmen nicht vollständig erfolgen, dennoch werden die für dieses Projekt möglichen relevanten Gebiete beschrieben. 2.1 Definition Mediendidaktik Die Mediendidaktik ist ein Teilbereich der Medienpädagogik. Der Begriff Medium lässt viele Definitionen zu. Im Bereich der Massenmedien (Fernsehen, Film oder Radio) tritt der Begriff genauso auf wie im Printmedium (Zeitschrift, Buch und Zeitung) oder den digitalen Medien (Computer). Im modernen Sinn werden Medien als Mittler verstanden, durch die in kommunikativen Zusammenhängen potenzielle Zeichen mit technischer Unterstützung übertragen, gespeichert, wiedergegeben, angeordnet oder verarbeitet und in abbildhafter und/oder symbolischer Form präsentiert werden. (Tulodziecki / Herzig 2004, S.18) Das Wort Didaktik stammt aus dem Griechischen, wo es didáskein heißt und soviel wie unterrichten oder lehren bedeutete. Eine Definition von Jank/Meyer lautet: Die Didaktik ist die Theorie und Praxis des Lernens und Lehrens. (Jank/Meyer 1991, S.14) Betrachtet man also die Mediendidaktik, umfasst sie das Lernen und Lehren von und mit Medien. Auch der Umgang mit Medien, speziell die Aufnahme von Inhalten vermittelt durch Massenmedien, spielen in der Medienpädagogik und Mediendidaktik eine große Rolle. Im Folgenden verstehe ich Mediendidaktik als Wissenschaft zur Aufbereitung von Inhalten für Lehr- und Lernprozesse mit dem Fokus im Bereich der digitalen Medien, speziell im computerunterstützten Lernen, dem E-Learning. 10

12 2.2 Wie lernt der Mensch? Um Inhalte in eine Form zu bringen, die effektiv ein Lernziel eines E-Learning-Programmes oder Lernprogrammes erfüllen soll, muss verstanden werden, wie der Mensch Informationen am Besten behalten und anwenden kann. Hier helfen lerntheoretische Modelle aus der Didaktik, die lernpsychologische Zusammenhänge behandeln. Eines der ersten lerntheoretischen Modelle, der Behaviorismus, entstand bereits Anfang des 20. Jahrhunderts. In den 60er Jahren folgte dann der Kognitivismus. Ein anderer Ansatz ist der Konstruktivismus, der den Behaviorismus ersetzte. Der Vollständigkeit wegen sind noch der Instruktionalismus, das Situierte Lernen und die Biokybernetisch-neuronale Lerntheorie zu nennen. Für die Konzipierung von Lernprogrammen spielen konstruktivistische und kognitivistische Lerntheorien eine wichtige Rolle, wobei erstere einen relativ großen Anteil einnehmen. Zum Verständnis wird hier dennoch auf den Behaviorismus eingegangen, da zu den Anfangszeiten der computerunterstützten Lernprogramme mit diesem gearbeitet wurde und einige seiner Ansätze weiterhin Bestand haben Behaviorismus Iwan P. Pawlow( ), Burrhus F. Skinner( ), John B.Watson ( ) und Edward L. Thorndike ( ) sind einige Namen die dem Behaviorismus (engl. behavior = Verhalten) zuzuschreiben sind. Bekannt sind z.b. der Pawlow sche Hund sowie die Skinner-Box. Die behavioristischen Forschungen beschränkten sich auf Beobachtungen des Verhaltens in Experimenten. Es wurden Reize von außen gegeben (=inputs) die Reaktionen (=outputs) hervorriefen. Alle Vorgänge, die im Gehirn selber stattfanden, sahen die Behavioristen als Black Box an und erachteten sie damit als für nicht zugänglich. Ihre Experimente machten sie hauptsächlich mit Tieren und legten fest, dass Lernvorgänge sich nur durch Konditionierung erklären ließen. Komplexe Lernvorgänge erklärten die Behavioristen mit einer Verkettung von Konditionierungsvorgängen. Sie beschrieben mit ihrer Theorie einen Teilaspekt des Lernens, waren allerdings der Auffassung, dass sie den gesamten Lernprozess erklärt hatten. Die klassische Konditionierung (respondiertes Lernen, Signallernen) wurde dann durch die 11