Forschungs- und Nachwuchskolleg AQUA-d

Teilprojekt 1 (Schulpädagogik)

Digitale Aufgabensysteme erlauben die Übermittlung automatisiert korrigierter Ergebnisse an Lehrerinnen und Lehrer in Echtzeit und deren übersichtliche Darstellung anhand von Dashboards. Die Lehrkräfte stehen dann aber vor der Herausforderung relevante Muster zu erkennen und zu interpretieren, um daraus schließlich pädagogische Handlungen abzuleiten. Das Teilprojekt zielt darauf ab, typische Rezeptions- und Interpretationsmuster von Lehrkräften beim Einsatz von Aufgabendashboards zu explorieren, besondere Unterstützungsbedarfe bei der Rezeption und Interpretation zu identifizieren, um schließlich Gestaltungsmerkmale von Dashboards zu abzuleiten, welche diese Prozesse optimal unterstützen

Ansprechpersonen

Prof. Dr. Samuel Merk (Professor für empirische Unterrichts- und Schulforschung; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Prof. Dr. Thorsten Bohl (Professor für Schulpädagogik; Universität Tübingen)

Erika Lunowa (Insitut für Schul- und Unterrrichtsentwicklung;  Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Teilprojekt 1b (Empirische Unterrichts- und Schulforschung)

Im Rahmen der evidenzinformierten Schulpraxis werden Lehrpersonen ermutigt, Erkenntnisse aus wissenschaftlicher Forschung zu rezipieren und auf den Schulkontext zu übertragen, um so die Unterrichts- und Schulqualität zu steigern. Dazu ist es von Seiten der Wissenschaft hilfreich, empirische Forschungsergebnisse so aufzubereiten, sodass diese intuitiv – also ohne methodisches oder statistisches Vorwissen - verständlich für die Lehrenden sind. In diesem Teilprojekt soll daher beforscht werden, inwiefern die Kommunikation von Effektstärken verbessert werden kann. Konkret sollen durch Experimente potenzielle Einflussfaktoren identifiziert werden, die die akkurate Rezeption von Effektstärken (positiv) beeinflussen, um darauf aufbauend Gestaltungsmerkmale für die generelle und nutzerfreundliche Kommunikation von Effektstärken identifizieren zu können. 

Ansprechpersonen

Prof. Dr. Samuel Merk (Professor für empirische Unterrichts- und Schulforschung; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Prof. Dr. Thorsten Bohl (Professor für Schulpädagogik; Universität Tübingen)

Florian Kühlwein (Insitut für Schul- und Unterrrichtsentwicklung;  Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Teilprojekt 2 (Kognitionswissenschaft)

Computergenerierte Visualisierungen sind wichtiger Bestandteil vieler Schulfächer, z.B. um Anatomie im Biologieunterricht zu vermitteln. Durch den erreichbaren Realismusgrad stellt sich die Frage, wie detailliert Lernvisualisierungen in unterschiedlichen Fächern sein sollen. Zusätzlich soll untersucht werden, ob hybride Darstellungen, bei denen realistische Abbildungen mit schematischen Ergänzungen versehen werden, einen Vorteil bringen können. Bis jetzt ist wenig darüber bekannt, nach welchen Kriterien Lehrkräfte realistische Visualisierungen für ihren Unterricht auswählen. Da Laien oft annehmen, dass realistische Visualisierungen abstrakteren Darstellungen generell überlegen seien, soll untersucht werden, welche Fehlvorstellungen bzgl. dieses Wissens bei Lehrkräften vorliegen.

Ansprechpersonen

Jun.Prof. Dr. Alexander Skulmowski (Tenure-Track-Professor für Digitale Bildung; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Prof. Dr. Stephan Schwan (Professor für Lehr-Lernforschung; Universität Tübingen)

Patricia Engel-Hermann (Institut für Informatik und digitale Bildung; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Teilprojekt 3 (Empirische Bildungsforschung)

Digitale Lernumgebungen versprechen, die Anstrengungsbereitschaft bei der Bearbeitung von Aufgaben zu erhöhen und somit langfristig zu einer höheren Leistungsmotivation und schulischem Erfolg beizutragen. Perspektivisch ermöglichen sie es, verschiedene motivierende Elemente (z.B. Zielsalienz, Feedback, Gamification-Elemente) bereitzustellen und diese den Bedürfnissen und Eigenschaften der Lernenden und der Situation
anzupassen. Basierend auf einer existierenden digitalen Lernumgebung soll im Teilprojekt ein Adaptivitätsalgorithmus zur Bereitstellung motivierender Elemente unter Berücksichtigung unterschiedlicher Kriterien (z.B. Zeit, Person und Lernumgebung) entwickelt und auf seine Wirksamkeit überprüft werden. Vorbereitend sollen Fragen nach der zeitlichen Entwicklung der Aufgabenmotivation und ihrer Abhängigkeit von Eigenschaften der Person und der Lernumgebung (z.B. Klassenkontext oder Lehrkraft) beantwortet werden.

Ansprechpersonen

Jun.-Prof. Dr. Cora Parrisius (Tenure-Track-Professorin für Bildungswissenschaftliche Forschungsmethoden; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Prof. Dr. Benjamin Nagengast (Professor für Pädagogische Psychologie; Universität Tübingen)

Liene Brandhuber (Institut für Bildungswissenschaftliche Forschungsmethoden, Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Bei Fragen kontaktieren Sie bitte Prof. Dr. Benjamin Nagengast.

Teilprojekt 4a(Pädagogische Psychologie)

Für erfolgreiches selbstreguliertes Lernen müssen Schüler*innen ihr eigenes Verständnis überwachen und akkurat einschätzen. Digitale Lernumgebungen bieten diesbezüglich neue, vielversprechende Möglichkeiten, selbstreguliertes Lernen zu unterstützen. In diesem Teilprojekt wird in experimentellen Feld- und Laborstudien untersucht, inwiefern Visualisierungen der Selbsteinschätzungen von Schüler*innen diesen beim selbstregulierten Lernen aus digitalen Texten helfen. Hierzu sollen verschiedene Visualisierungen entwickelt und hinsichtlich ihrer Effektivität überprüft werden. Es sollen insbesondere Schüler*innen der Mittelstufe beforscht werden, da diese oft Schwierigkeiten beim selbstregulierten Lernen aus Texten haben und eine entsprechende Förderung hier besonders gewinnbringend erscheint.

Ansprechpersonen

Jun.-Prof. Dr. Anja Prinz-Weiß (Tenure-Track-Professorin für Pädagogische Psychologie; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Jun.-Prof. Dr. Nicolas Hübner (Junior-Professor für Schulpädagogik; Universität Tübingen)

Martin Fifka (Institut für Psychologie; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Teilprojekt 4b (Pädagogische Psychologie)

Digital gestützte Lernumgebungen sind vielfältig und bieten Potential für die Vermittlung von Wissen. So können beispielsweise Lernmaterialien zeitlich unabhängig abgerufen, verschiedene Lernpfade ermöglicht und zeitnahes Feedback zum Lernstand gegeben werden. Doch was bedeuten diese Möglichkeiten für die Lernenden? 
Digital gestützte Lernumgebungen und die selbstständige Bearbeitung von Übungsaufgaben erfordern verstärkt die Fähigkeiten, das eigene Verständnis metakognitiv zu überwachen und das eigene Lernen zu regulieren (Carpenter et al., 2020). Akkurate Selbsteinschätzungen des eigenen Verständnisses sind hier insbesondere wichtig, um darauf aufbauend das eigene Lernverhalten anzupassen und Verständnislücken schließen zu können. Viele Befunde legen jedoch auch für digitale Lernumgebungen nahe, dass Lernende ihr Verständnis häufig nicht akkurat einschätzen (Carpenter et al., 2020; Händel et al., 2020; Roelle et al., 2017) und ihr Lernen nicht effektiv selbst regulieren (Choi et al., 2023). Somit gilt es, Lernende darin zu unterstützen, ihre Fertigkeiten zur akkuraten Selbsteinschätzung zu fördern, damit sie besser selbstreguliert lernen, also ihr Lernverhalten effektiv anpassen können. 

Ansprechpersonen:

Jun.-Prof. Dr. Anja Prinz-Weiß (Tenure-Track-Professorin für Pädagogische Psychologie; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Prof. Dr. Samuel Merk (Professor für empirische Unterrichts- und Schulforschung; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Theresa Walesch (Institut für Psychologie; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Teilprojekt 5 (Mathematikdidaktik - Sekundarstufe)

Mit der iOS-App MalAR (Mathematiklernen mit Augmented Reality, mathematik-ar.de) können dreidimensionale Objekte der Mathematik, wie z.B. Geraden und Ebenen, in das Kamerabild des Smartphones integriert werden. Um das Potenzial auszuschöpfen, welches AR für Lehr-Lernsituationen bietet, müssen nicht nur zielführenden AR- Technologien entwickelt, sondern ebenso gewinnbringende Einbettungsmöglichkeiten von AR exploriert werden.

Ansprechpersonen

Jun.-Prof. Dr. Xenia-Rosemarie Reit (Tenure-Track-Professorin für Mathematik und ihre Didaktik; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Prof. Dr. Richard Göllner (Professor für Educational Effectiveness; Universität Tübingen)

Valerie Wachter (Institut für Mathematik;  Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Teilprojekt 6  (Physikdidaktik)

Vielen Schülerinnen und Schülern gelingt es in der Sekundarstufe I nicht, ein grundlegendes Verständnis elektrischer Stromkreise zu entwickeln (Wilhelm & Hopf, 2018). Vor diesem Hintergrund wurde das hochwirksame Unterrichtskonzept „Eine Einführung in die Elektrizitätslehre mit Potenzial“ (Burde & Wilhelm, 2020) entwickelt, das bisherige fachdidaktische Erkenntnisse u. a. zu Präkonzepten und Analogien gezielt berücksichtigt, jedoch bisher nur in Form eines klassischen Schulbuchs vorliegt. Vor diesem Hintergrund sollen auf Basis des o.g. Unterrichtskonzepts im Teilprojekt Physik digital gestützte Lernaufgaben mit einem besonderen Fokus auf a) dem digitalen Messen (Benz & Ludwig 2021), b) dem digital gestützten Auswerten von Daten aus Experimenten und c) dem naturwissenschaftlichen Argumentieren anhand dieser Daten entwickelt und beforscht werden

Ansprechpersonen

Jun.-Prof. Dr. Tobias Ludwig (Tenure-Track-Professor für Physik und ihre Didaktik; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Jun.-Prof. Dr. Jan-Philipp Burde (Tenure-Track-Professor für Didaktik der Physik; Universität Tübingen)

Lena Lenz (Institut für Physik und Technische Bildung; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Teilprojekt 7 (Deutschdidaktik)

Digitalen Schreibaufgaben können in Zusammenhang mit der Entwicklung und Nutzung literaler Kompetenzen wichtige Funktionen zukommen und es zeichnet sich ein verstärktes fachdidaktisches Interesse an kompetenzfördernden Schreibaufgaben ab. Das Digital Storytelling stellt eine innovative Möglichkeit dar, mediale Lebenswelten als Erzählanlass zu nutzen und durch den Einsatz digitaler Schreibplattformen bestimmte narrative Fähigkeiten von Lernenden zu fördern. Ziel des Teilprojektes ist es, lernförderliche, digitale Aufgabenarrangements zu entwickeln und deren Einfluss auf narrative Textproduktionskompetenzen von Lernenden in der Primar- und Sekundarstufe I zu untersuchen. Dazu ist eine Interventionsstudie geplant, bei der unterschiedlich stark profilierte und digitalisierte Aufgabenarrangements auf ihre Wirksamkeit überprüft werden.

Ansprechpersonen

Prof. Dr. Nadine Anskeit (Professorin für deutsche Sprache und ihre Didaktik; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Prof. Dr. Carolin Führer (Professorin für Deutsche Philologie / Didaktik der deutschen Literatur; Universität Tübingen)

Maximilian Stoller (Institut für deutsche Sprache und Literatur; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Teilprojekt 8  (Wirtschaftsdidaktik)

Ausgangslage des Projektes bildet die These, dass Menschen fortwährend Entscheidungen treffen und sie sich dabei i.d.R. nicht rational im Sinne neoklassischer ökonomischer Theorien und Modelle verhalten. Menschliches Entscheidungsverhalten wird durch Affekte und Automatismen beeinflusst, die auf kulturellen und biologischen Evolutionsprozessen fußen und oft unbewusst bzw. reaktiv ablaufen. In der Verhaltensökonomie werden diese Entscheidungen mit Hilfe von Experimenten untersucht, die auch in digitalgestützten Aufgaben im Wirtschaftsunterricht eingesetzt werden können. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, digitale verhaltensökonomische Experimente für die schulische Bildung zu systematisieren (oder ggf. zu entwickeln) und deren digital gestützten Einsatz empirisch zu validieren.

Ansprechpersonen

Prof. Dr. Dr. h.c. Claudia Wiepcke (Professorin für Ökonomie und ihre Didaktik; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Prof. Dr. Taiga Brahm (Professorin für Ökonomische Bildung und Wirtschaftsdidaktik; Universität Tübingen)

Julian Polly (Institut für Ökonomie und ihre Didaktik; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Teilprojekt 9 (Mathematikdidaktik - Primarstufe)

Die Teil-Ganzes-Vorstellung von Zahlen ist ein Meilenstein im arithmetischen Lernprozess, wobei strukturierende Mengenwahrnehmung und darauf aufbauende strukturnutzende Anzahlbestimmung die Grundlage dafür darstellen. Ziel des Teilprojekts ist die Entwicklung und Evaluation einer App zur strukturierenden Mengenwahrnehmung und strukturnutzenden Anzahlbestimmung.

Die App soll zunächst nach einem.Design-Based-Research-Ansatz entwickelt werden. Im Rahmen einer Interventionsstudie mit Kindern einer ersten Klasse soll die Wirksamkeit untersucht werden. Darüber hinaus werden die Einstellungen der Lehrenden zum Mehrwert der App und die allgemeine Technologieakzeptanz erfasst werden.

Ansprechpersonen

Prof. Dr. Christiane Benz (Professorin für Mathematik und ihre Didaktik; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Dr. Stephanie Roesch (Wissenschaftliche Mitarbeiterin; Universität Tübingen)

Prof. Dr. Korbinian Moeller (Professor of Mathematical Cognition, Loughborough University - UK) 

Caroline Marx (Institut für Mathematik; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Teilprojekt 10  (Musikdidaktik)

Sogenannte Virtual Choirs sind fester Bestandteil informeller Do-it-Yourself-Internetpraxis und umfassen ein Spektrum aus Ein-Personen-Ensembles bis hin zu gigantischen, multinationalen Gesangskollektiven. Demgegenüber werden in der deutschsprachigen Musikpädagogik digitale Singeprojekte verschwindend gering umgesetzt, wobei gerade die Corona-Krise auf das Desiderat aufmerksam machte, auch gesangspädagogische Distanzangebote zu etablieren.

Vor dem Hintergrund dieser Dualität zwischen schulischem Singen und digitaler Musikkultur soll die Implementation derartiger Gesangspraktiken in den Musikunterricht zweier Schulen untersucht werden. In einer situationsanalytischen Studie soll die Frage beantwortet werden, wie sich schulischer Musikunterricht durch Virtual Choirs verändert. Abgeleitet werden daraus sowohl Impulse für Digitalisierungsprozesse an Schulen.

Ansprechpersonen

Prof. Dr. Kai Koch (Professor für Musik; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

Prof. Dr. Marcus Syring (Professor für Erziehungswissenschaft; Universität Tübingen)