Chatbots können individualisierte, systematische und prozessorientierte Rückmeldungen geben und Selbstreflexionsprozesse anregen. Dabei sind sie zeit- und ortsunabhängig nutzbar und werden als bewertungsfrei wahrgenommen. Regelbasierte No-Coding-Chatbots sind die vermutlich einfachste, KI-freie Chatbot-Variante und können ohne Programmierkenntnisse in der Lehre eingesetzt werden. Auch im Chemieunterricht sind unterschiedlichste Anwendung möglich, von ganz alltäglichen Hilfestellungen bis zur individuellen fachlichen Förderung.

Wie kann ich selbst einen solchen Chatbot entwickeln und einsetzen? Am Beispiel „Ausgleichen von Redoxgleichungen“ wird im Überblick gezeigt, wie eine solche Chatbot-Entwicklung auf einer gebührenfreien Plattform auch für komplexere Probleme mit einfachen Mitteln möglich ist. Anschließend testen Sie die Funktionsweise des Chatbots.

Im eigentlichen Workshop-Teil erkunden Sie den Entwicklungsprozess eines No-Coding-Chatbots selbst anhand einfacher Beispielaufgaben. Im zweiten Schritt entwickeln Sie dann bereits ihren eigenen Chatbot für eine eigene Aufgabe bzw. Problemstellung.

Hier erhalten Sie Zugriff auf die Präsentationsfolien.

VR rückt schon seit Längerem als Medium aus dem Gaming und Entertainment-Bereich mehr in unterschiedliche Bildungsbereiche sowie in die Aus- und Weiterbildung beispielsweise der Industrie oder Medizin. Im Zuge dessen wurden und werden auch immer mehr VR-Anwendungen entwickelt, die das Lernen und Verstehen von Chemie erleichtern sollen. Somit können Lernenden Konzepte und Modelle eröffnet werden, die in der Realität nicht zugänglich sind.

Doch warum kann VR überhaupt Vorteile für das Lernen chemischer Modelle und Inhalte bieten? Und welche Anwendungen gibt es bereits, die dabei helfen können, chemische Inhalte (besser) zu verstehen? 

Diesen Fragen wird im Vortrag nachgegangen. Ebenso soll die Möglichkeit eröffnet werden das didaktische Potential von VR für das Lernen und Lehren von Chemie zu diskutieren.  

Hier finden Sie die Folien des Vortrags und eine Übersicht über VR-Anwendungen für den Chemieunterricht (Stand: Juni 2024).

In unserer heutigen modernen Welt wird neben fachlichen Kompetenzen dem Erwerb von „21st Century Skills“ wie Kreativität, Kommunikation und Problemlösefähigkeiten ein stetig wachsender Stellenwert zugeschrieben. Educational Escape Games bieten eine Möglichkeit, beides auf spielerische Weise zu verknüpfen. Denn sie verbinden das beliebte Spielprinzip, in dem Spielende im Rahmen einer Geschichte gemeinsam Rätsel lösen und Herausforderungen überwinden, mit Fachinhalten.

Educational Escape Games können vor allem zur Festigung, Vertiefung und Wiederholung von Wissen und Fähigkeiten sowohl im Chemieunterricht als auch in der Hochschullehre eingesetzt werden. Im Vortrag werden Einblicke in Educational Escape Games gegeben, die im Rahmen eines Projekts zur Umstrukturierung eines Grundlagenpraktikums für Chemielehramtsstudierende im ersten Semester mit Elementen des Game-based Learnings von den Referentinnen entwickelt und erprobt wurden. Dabei dürfen die Teilnehmenden selbst aktiv werden und Lösungen für ausgewählte Rätsel finden. Auf Grundlage von Forschungsergebnissen zu diesen Escape Games werden didaktische Potenziale, Herausforderungen und Einsatzmöglichkeiten in der (Hochschul-)Lehre aufgezeigt und gemeinsam mit den Teilnehmenden diskutiert.

Hier erhalten Sie Zugriff auf den Vortrag als pdf oder als ppt.

Stellt euch folgendes Szenario vor: Unterricht in der 9b über die "Berechnung von Konzentrationen". Es ist Freitag, sechste Stunde. In der nächsten Woche fällt der Chemieunterricht aus - Wandertag. Zwei Wochen später treffen wir uns wieder, und was stellen wir fest? Wir könnten eigentlich von vorne beginnen.

So, oder so ähnlich hat es ausgesehen, als 2019 unser Entschluss gefasst wurde diese Lücke schließen zu wollen. Und wie? Hausaufgaben? Lesen im Buch? Nein. Es musste etwas anderes her. Etwas, dass die Schülerinnen und Schüler da abholt, wo sie eh schon die ganze Zeit rumhängen, am Handy, am Tablet, auf Social Media, im Internet. So entstand „Chemeasetry“!

Hier die Kontaktdaten und Zugänge zu den Kanälen

Digitale Messsensoren können alltagbezogen und z. B. im Sinne des forschenden Lernens bei
der Durchführung von Experimenten in den Chemieunterricht integriert werden. Die einfache
Messwerterfassung, die automatische Erstellung von Tabellen und Diagrammen sowie die
direkte Verknüpfung von Experiment und grafischer Darstellung sind Vorteile digitaler
Sensoren. Auch Reaktionsprodukte wie Sauerstoff und Kohlendioxid, die sonst nicht sichtbar
sind, können durch Messung ihrer Konzentrationen als Graphen sichtbar gemacht werden.
Wie ein gewinnbringender und lernfördernder Einsatz von digitalen Messsensoren beim
Experimentieren im Chemieunterricht gelingen kann, wird an praxiserprobten Beispielen
demonstriert.

Hier finden Sie die Folien zu dem Vortrag.

Wie gelingt die Förderung von Motivation und Interesse im Chemieunterricht durch digitale Spiele?
Digitales spielbasiertes Lernen (engl. digital game based learning) ist ein vielversprechender Ansatz, um Motivation und Interesse zu wecken. Dadurch können die Lernprozesse von Schüler*innen intrinsisch motiviert und deren Lernerfolg verbessert werden. Dieses Potential ist insbesondere für naturwissenschaftliche Fächer wie die Chemie vielversprechend. Denn die Motivation und das Interesse von Schüler*innen sich mit naturwissenschaftlichen Phänomenen
auseinanderzusetzten ist weiterhin gering. Die Entwicklung von geeigneten digitalen Spielen für den Chemieunterricht kann allerdings
herausfordern d sein. Wie die Entwicklung und Implementation solcher Spiele gelingen kann wurde im durch die Joachim Herz Stiftung geförderten Projektes Game based Learning im Chemieunterricht (GBLChU) beforscht.
Der Vortrag gibt einen Einblick in die Entwicklung und Evaluation des im Projekt entstandenen Spiels „Alkohol: ein gefährliches Genussmittel?“, das die Motivation und das Interesse der Schüler*innen für die Auseinandersetzung mit naturwissenschaftlichen Phänomenen fördert und zu den Bildungsstandards für den Chemieunterricht passt. Die abschließende Diskussionsrunde soll einen Austausch zu den Herausforderungen und Potenzialen von digitalen Spielen im Chemieunterricht ermöglichen.

Die Aufregung war groß, als Ende 2022 mit ChatGPT ein frei verfügbarer Zugang zu KI möglich wurde. Auch in der Bildungslandschaft wurde viel darüber diskutiert, welche Potentiale, aber auch Risiken sich durch KI ergeben werden. In dem Vortrag liegt der Fokus auf der Darstellung, wie KI-Chatbots das Lernen und Lehren von Chemie, aber die Planung und Umsetzung von Chemieunterricht verändern könnte. Dabei wird auch auf praktische, ethische und rechtliche Herausforderungen eingegangen, die mit der Nutzung von KI-Chatbots im Bildungsbereich verbunden sind. Da zu diesem Thema eine Lehrkräftefortbildung geplant ist, soll in einer anschließenden Diskussion auch auf eigene Erfahrungen zur Nutzung von Chatbots, aber auch Bedenken und Befürchtungen der Teilnehmen eingegangen werden.  Gleichzeitig soll in einem Austausch diskutiert werden, was Lehrkräfte in einer Fortbildung benötigen, um diese Technologie für ihren Unterricht nutzen zu können.

Hier finden Sie die Folien zu dem Austausch, ergänzt um Ihre Rückmeldungen. 

Experimente stellen sowohl Lernende als auch Lehrkräfte vor die besondere Herausforderung, beobachtete Phänomene mit Prozessen auf der sinnlich nicht wahrnehmbaren Ebene der Moleküle zu verknüpfen. Aus diesem Grund fällt es Schüler:innen häufig schwer, Modelle von Atomen, Molekülen und Ionen in eigene Erklärungen einzubeziehen. Die Technologie Augmented Reality (AR) bietet durch die Überlappung von realen und virtuellen Objekten die Möglichkeit, dieser Herausforderung durch eine stärkere Verzahnung der Repräsentationsebenen zu begegnen. Im Rahmen meines Promotionsprojektes wurde der Einfluss des Einsatzes von AR zur kombinierten Darstellung von beobachtbarer und modellierter Ebene untersucht.

Der Vortrag gibt einen Einblick in die Konzeption der durchgeführten Studie sowie der entwickelten AR-App. Im Anschluss werden ausgewählte Ergebnisse berichtet und ein Ausblick auf weitere Projekte gegeben. Die abschließende Diskussionsrunde soll dem Austausch zu Herausforderungen und Potenzialen von AR sowie weiteren Einsatzmöglichkeiten von AR im Chemieunterricht dienen.

Zugriff auf alle Materialien finden Sie hier.

Aufgrund der zunehmenden Ausstattung von Schulen mit digitaler Technik kommen der Entwicklung und Evaluation von digital-gestützten Unterrichtsmaterialien eine immer größere Bedeutung zu. Dabei können sowohl bewährte Formate, wie die Aufgabenbearbeitung, durch digitale Medien erweitert als auch wenig erforschte Konzepte, wie die Erstellung von Erklärvideos, ausgearbeitet werden.
Im Rahmen eines Promotionsprojektes wurden zwei Tablet-gestützte Lernumgebungen für den Chemieanfangsunterricht entwickelt. Beide umfassten eine identische Erarbeitungsphase zur Vermittlung neuer Fachinhalte, jedoch unterschiedliche Sicherungsphasen: digital-gestützte Aufgabenbearbeitung vs. Erstellung von Erklärvideos. Der Vortrag fokussiert zunächst die Vorstellung der im Rahmen des Promotionsprojektes entwickelten Unterrichtsmaterialien. Anschließend werden zentrale Ergebnisse der Forschungsstudie zur Evaluation der Lernumgebungen (z. B. hinsichtlich des Fachwissenszuwachses und der Attraktivität der Lernumgebungen) präsentiert. In einer abschließenden Diskussionsrunde soll ein Austausch erfolgen, in dem Fragen besprochen und persönliche Erfahrungen berichtet werden.

Die Vortragsfolien können leider nicht zur Verfügung gestellt werden, aber hier finden Sie eine Publikationsliste von Herrn Greitemann zu dem Thema. Bei weiteren Fragen melden Sie sich an 
lars.greitemann@tu-dortmund.de

Prof. Dr. Isabel Rubner, Professorin für Chemie und ihre Didaktik, PH Weingarten (PH)
Rebekka Hesser, Doktorandin, PH Weingarten,
Patrick Nazarenus, Masterstudent PH Weingarten

Escape Games sind im Freizeitbereich hoch im Kurs und lassen sich hervorragend für die Chemieunterricht nutzen. Im Projekt Science4Exit werden experimentelle Escape Games mit digitaler Anreicherung entwickelt. Diese stellen eine motivierende Methode für den Chemieunterricht dar. Die Escape Games werden zu klassischen Themen des Chemieunterrichts entwickelt.
In den Escape Games sind Experimente für den Lösungsweg relevant und müssen real durchgeführt werden, um die nächsten Schritte zu gehen. Zudem werden digitale Anreicherungen einerseits rahmengebend genutzt (z.B. Actionbound) und zudem in Form von digitalen Anreicherungen
durchgeführt. In dieser Fortbildung wird die Grundidee des Projekts und Grundlagen zu Actionbound vorgestellt, exemplarisch ein Escape Game durchgespielt und anschließend besteht die Möglichkeit ein eigenes Escape Game mit Unterstützung zu erstellen.

Ben Münch (Regensburg)

Zur gleichzeitigen Förderung experimenteller und digitaler Kompetenzen im Chemieunterricht ist die digitale Messwerterfassung während des Experimentierens besonders geeignet. Bisher sind jedoch die meisten kommerziellen Messwerterfassungssysteme für Schulen kaum erschwinglich, wenn sie im Klassensatz angeschafft werden sollen. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Entwicklung eines kostengünstigen pH-Sensors für den Einsatz im Chemieunterricht. Dieser wurde im Rahmen eines universitären Seminars zu digitalen Medien von Lehramtsstudierenden des Faches Chemie gebaut und erprobt. Dabei wurden nicht nur Kompetenzen im Umgang mit digitalen Messwerterfassungssystemen geschult, sondern insbesondere auch technisches Wissen und Problemlösungsfähigkeiten beim Bau des Sensors aus einem Mikrocontroller und einfachen Bauteilen. Durch den Vergleich mit kommerziell erhältlichen Sensoren können weitere experimentelle Kompetenzen gefördert werden. Ergänzend werden die Ergebnisse hinsichtlich des Einflusses des angeleiteten Baus des Sensors durch Studierende auf ihre Selbstwirksamkeitserwartungen und ihre Einstellung zum Umgang mit digitalen Messwerterfassungssystemen ausgewertet. Abschließend werden die entwickelten Materialien zum selbstständigen Bau des Sensors vorgestellt, Fragen diskutiert und über eigene Erfahrungen berichtet.

Materialordner auf Github, bei Fragen wenden Sie sich an ben.muench[at]ur.de

Augmented Reality (AR) erhält in den naturwissenschaftlichen Fächern eine zunehmende Bedeutung. In der Unterrichtspraxis ist es dadurch bedeutsam, da AR-Autorentools (Software um eigene AR-Inhalte auch ohne Programmierkenntnisse zu erstellen) immer mehr verfügbar sind*. Durch AR können reale Medien (Arbeitsblätter, Laborgeräte usw.) durch digitale Elemente (z.B. 3D-Visualisierungen, Animationen usw.) erweitert (augmentiert) werden. Für den eigenen Unterricht lassen sich solche AR-Elemente mit der anwenderfreundlichen App BlippAR ohne Programmiervorkenntnisse erstellen. Beim NeDiChe-Treffen erhalten die Teilnehmenden eine verkürzte Einführung in das Autorentool BlippAR und Hinweise wie sie AR-Lehr-Lernmaterialien anhand von Beispielen gezielt für den Chemieunterricht erstellen können. Im Anschluss werden über Potenziale bzw. Grenzen von AR im Unterricht und die Anwendung BlippAR diskutiert.

Materialien: Präsentation und Informationsflyer zur Nutzung von blippAR

Mit dem Tool genial.ly lassen sich interaktive Lerninhalte wie Präsentationen, Infografiken und andere Materialien erstellen. Es bietet zahlreiche Vorlagen und Designoptionen, um Lerninhalte ansprechend und motivierend zu gestalten und ist zudem kompatibel mit verschiedenen Endgeräten. Besonders nützlich ist die Anwendung von genial.ly für die Erstellung digitaler EduBreakouts im Chemieunterricht.
EduBreakouts kombinieren das Konzept des Entkommens aus einem digitalen Raum mit pädagogischen Inhalten und Zielen. Die Lernenden müssen dabei Rätsel und Aufgaben lösen und erwerben dabei Kenntnisse und Fähigkeiten im Fachbereich Chemie. Anstatt analoger Schlösser können in genial.ly digitale Schlösser direkt in den Übergangsfolien eingebettet werden.
Im Vortrag werden konkrete Beispiele gezeigt, wie genial.ly im Unterricht eingesetzt werden kann, um spannende EduBreakouts zu gestalten und somit Schülerinnen und Schüler spielerisch zu motivieren und gleichzeitig fachliche Kompetenzen zu vermitteln.

Materialien: Präsentation mit den Links zu den vorgestellten Tools

Im Rahmen des vom Fonds der Chemischen Industrie (FCI) unterstützten Projekts e-lement entwickeln Lehramtsstudierende mit einfachen Mitteln digitale Lernumgebungen für den Chemieunterricht zu verschiedenen Fachinhalten. Anschließend werden die Lernumgebungen mit Schülerinnen und Schülern getestet und von den Studierenden mit verschiedenen Methoden der empirischen Sozialforschung evaluiert. Die Studierenden sollen auf diese Weise nicht nur die im Rahmen des Moduls entwickelte Lernumgebung im Chemieunterricht nutzen können, sondern auch dazu befähigt werden, eigenständig digitale Lernumgebungen für ihren zukünftigen Unterricht zu gestalten und wissenschaftlich zu bewerten. Die Abkürzung e-lement steht dementsprechend für „e-learning entwickeln mitsamt Evaluation durch neue Techniken“.
Im Vortrag wird zunächst der Aufbau des Moduls e-lement präsentiert und ein kurzer Einblick in die inzwischen im Rahmen des Moduls entwickelten Lernumgebungen gegeben. So wurden unter anderem bereits digitale Lernwelten zu Themen wie „Wärmepflaster“, „Alkanole und deren Eigenschaften“ sowie ein digitaler „Escape Room“ zur Einführung in die Säure-Base-Chemie erstellt. Anschließend werden konkrete Möglichkeiten und Hinweise zur Erstellung von digitalen Lernumgebungen für den Chemieunterricht mithilfe von PowerPoint in Form eines interaktiven Tutorials vermittelt. Abschließend sollen erste Evaluationsergebnisse zum Modul e-lement präsentiert werden (n = 84).

Bitte richten Sie Ihre Anfragen zu den Materialien gerne an folgende E-Mail-Adresse: smueller[at]uni-koblenz.de

Digitale Medien ermöglichen Bildungserfahrungen für alle Lernenden, da die Bildungsinhalte auf verschiedenen Wegen zugänglich gemacht werden können. Diese Möglichkeiten waren bereits 1984 der Ausgangspunkt für die Entwicklung des Universal Design for Learning (UDL), einem fächerübergreifenden Rahmenkonzept zur Gestaltung von inklusivem Unterricht und zur Steigerung der allgemeinen Unterrichtsqualität. Die Umsetzung des UDL im Fachunterricht bereitet (angehenden) Lehrkräften jedoch häufig Schwierigkeiten. Das Planungstool ChemDive (Chemistry for Diversity) hilft, diese Barriere zu überwinden: Mithilfe von didaktischen Funktionen kann das UDL systematisch in den Chemieunterricht integriert werden. In dieser Sitzung wird ChemDive vorgestellt und anschließend anhand von konkreten Umsetzungsbeispielen aus dem Praxissemester, die insbesondere den Einsatz digitaler Elemente fokussieren, verdeutlicht.

Materialien: In Kürze

Die heutige Generation Studierender wird häufig als „Digital Natives“ bezeichnet. Tatsächlich zeigen aber viele Studierende – aber auch Schüler*innen - ein erhebliches Defizit an Kompetenzen im Umgang mit digitalen Werkzeugen, gerade in Bezug auf Standardsoftware wie z.B. Textverarbeitungs-, Präsentations- und Tabellenkalkulationsprogrammen. Dies gilt natürlich auch für den Einsatz von fachspezifischer Software, die erst im Studium relevant wird.
Im Rahmen des Projektes OER.DigiChem.NRW wurden Videotutorials erstellt, die auf den jeweiligen Lernplattformen (Ilias, Moodle) flexibel bereitgestellt werden. Diese werden durch spezifische Aufgabenformate ergänzt, sodass eine Förderung digitalisierungsbezogener Kompetenzen erreicht wird. Der Selbstlernkurs kann fach- und modulübergreifend genutzt werden.
Auch die im Medienkompetenzrahmen NRWs formulierten Kompetenzen auf Seiten der Lernenden lassen sich mit dem Kurs fördern. Hierdurch können der Fachunterricht entlastet und die Lernziele erreicht werden. Der Vortrag führt in die Möglichkeiten des Selbstlernkurses ein und zeigt exemplarische Videoressourcen und Aufgabenformate.

D. Zeller

Unter dem Reiter "Digitale Medien" stellt die Wuppertaler Chemiedidaktik seit Juni 2020 jweils in einem Steckbrief ausgewählte, kostenlose Apps oder Programme vor, die für den Einsatz im Chemieunterricht oder die chemiedidaktische Lehre interessant sind. In einem kurzen zweiten Imput wird die Rubrik "App des Monats" vorgestellt.

Derzeit befinden sich Unterricht und Schule durch die zunehmende Digitalisierung in unserer Gesellschaft vor einem großen Umbruch. Dieser sollte zu einer zunehmenden Inkludierung von digitalen Medien in Unterricht und Schule führen. Dafür müssen neue Unterrichtsmethoden erschlossen und erforscht werden. Wie kann es aber gelingen Schülerinnen und Schüler digitalisierungsbezogene Kompetenzen im Chemieunterricht zu vermitteln und diese für das Fach Chemie spezifisch anzuwenden?

Eine Unterrichtsmethode, bei der die Digitalisierung und das digitale Medium eine zentrale Rolle innehaben, ist der Einsatz von digitalen und interaktiven E-Books mit integrierten Aufgaben und Anleitungen zur selbstständigen Produktion von Erklärvideos durch die Schülerinnen und Schüler.

Im Rahmen dieses Vortrags werde ich Ihnen das digitale und interaktive E-Book zum Thema „Einführung in die organische Chemie“ und die aktuellen Forschungsergebnisse, die im vergangenen Schuljahr während des Einsatzes des E-Books erhoben wurden, vorstellen. Im Diskussionsteil freue ich mich auf den Austausch der Einsatzmöglichkeiten von E-Books im Chemieunterricht.

Materialien: Vortragsfolien, eBook

Escape Rooms erfreuen sich in der Freizeit (wieder) und zunehmend auch im Chemieunterricht steigender Beliebtheit. Personen – im Unterricht die Lernenden – sind gemeinsam in einem Raum eingeschlossen und lösen Rätsel, um den Raum zu öffnen. Diese Rätsel werden durch kooperatives Problemlösen der Lernenden bearbeitet. Für den Chemieunterricht ist das Escape-Prinzip besonders attraktiv, wenn das Problemlösen im Diskurs die Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten erfordert und dadurch sowohl Fachwissen als auch Erkenntnisgewinnungskompetenz fördert. Im Vortragsteil erleben die Teilnehmer*innen exemplarisch einen experimentellen Electric Escape und erhalten Einblick in das didaktische Konzept. Im Diskussionsteil möchten wir mit den Teilnehmer*innen diskutieren, wie die im Escape genutzten Escape Boxen aus Selbstbauelektronik zum Unterrichtsgegenstand für Schüler:innen im Projektunterricht gemacht werden können. Darüber hinaus werden weitere Projekte vorgestellt, die sich mit der Escape Box umsetzen lassen.

Materialien: Vortragsfolien

In dieser Sitzung beantworten wir zunächst die Frage, was ´sprachsensibler` Fachunterricht eigentlich ist und erläutern anhand typischer Sprachhandlungen des Chemieunterrichts, warum (Chemie-)Unterricht sprachsensibel gestalten werden sollte. Aufbauend hierauf stellen wir den Methodenpool für sprachsensiblen Fachunterricht vor, wobei der Schwerpunkt auf dessen Erweiterung um digitale Umsetzungsmöglichkeiten liegt. In der anschließenden Workshop-Einheit werden in Kleingruppen konkrete Einsatzmöglichkeiten einiger digital umgesetzter Unterrichtsmethoden im Chemieunterricht erarbeitet, die abschließend im Plenum zusammengetragen und diskutiert werden.

Link zum Methodenpool: https://www.mercator-institut-sprachfoerderung.de/de/publikationen/material-fuer-die-praxis/methodenpool/

Zu den Präsentationsfolien

In seinem Vortrag wird Peter Nelle (Fachleiter für das Fach Chemie, ZfsL Rheine) darauf eingehen, wie mithilfe der Software PowerPoint digitale Lernumgebungen im Unterricht gestaltet werden können. Als ein Erfahrungsbericht zeigt er am Beispiel einer Lernumgebung zum Thema Reaktionsgeschwindigkeit auf, wie der Einsatz im Chemieunterricht erfolgte sowie welche Rückmeldungen es von der Lerngruppe gab.

Die Digitalisierung in der schulischen Bildung hat vielfältige Aspekte. Eine Möglichkeit ist die Nutzung von digitalen Werkzeugen zur Modellierung und Simulationen bei der Vermittlung chemischer Inhalte. Hierzu zählt die Umsetzung eines chemischen Modells in einen Programmcode, um dann dieses Modell untersuchen zu können. Solche Ansätze ermöglichen zusätzlich die Anwendung mathematischer Verfahren auf chemische Sachverhalte. Inhaltlich eignet sich hierzu eine Reihe von Themen, die typischerweise Bestandteile von Chemie-Lehrplänen sind.

Es gibt unterschiedliche Arten von Simulationen. So existiert ein weites Spektrum von quantenmechanischen, klassisch molekularen sowie mesoskopisch vergröberten Simulationen bis hin zu Kontinuum­ssimulationen. Während solche Methoden in der Fachwissenschaft und auch in Berufswelt weit verbreitet sind und häufig nicht mehr wegzudenken sind, kommen sie in der Schulchemie weniger vor. Schüler:innen sollte die Möglichkeit gegeben werden, auch die Simulationsmethode exemplarisch kennen zu lernen.

Darüber hinaus bieten Simulationsmethoden vielfältige Möglichkeiten chemische Inhalte anschaulich und vertiefend zu vermitteln. Zum einen müssen sich Schüler:innen bei der Entwicklung einer Simulation Gedanken über den chemischen Sachverhalt machen. Zum anderen können sie bei der Durchführung der Simulation z.B. mit Parametervariationen das zugrundeliegende Modell forschend untersuchen. Die hier überwiegend besprochenen stochastischen Simulationen basieren auf dem Teilchenmodell. Daneben werden beispielhaft Kontinuumssimulationen von Analogiemodellen besprochen. Die Simulationen stehen im Zusammenhang mit der Vorbereitung oder der Auswertung von Schüler:innen­experimenten und lassen sich mit unterschiedlicher fachlicher Tiefe sowohl in der Sekundarstufe I als auch II einsetzen. Die Implementierung im Unterricht erfolgt über einen spielerischen Zugang. Die Spielregeln werden dann in einen Algorithmus im Pseudocode umgesetzt, was schließlich in einem lauffähigen Computer-Code mündet.

Im Workshop wird ein Modell beispielhaft in einen Programmcode umgesetzt. Programmierkenntnisse werden nicht vorausgesetzt. Einige relevante Programme sind unten aufgelistet.

TigerJython: https://www.tjgroup.ch/index.php?site=download

Online: https://webtigerjython.ethz.ch/

Scratch: https://scratch.mit.edu/download

Online: https://scratch.mit.edu/projects/editor/

Materialien: Vortragsfolien, Workshopmaterial

Dreidimensionale Moleküldarstellungen bieten die Möglichkeit, den Lernenden didaktisch aufbereitete Modelle zu präsentieren, mit deren Hilfe sie Versuchsbeobachtungen auf Teilchenebene erklären können.Die Fortbildung beginnt mit einer Einführung in das Programm "Avogadro". Anschließend werden Molekülmodelle zur Visualisierung, zur Vorhersage von Stoffeigenschaften und zur Erklärung von Phänomenen aus Experimenten erstellt.Die Arbeit mit dreidimensionalen Moleküldarstellungen einschließlich Elektronendichteoberflächen im Chemieunterricht schafft die Möglichkeit, den Schülerinnen und Schülern didaktisch aufbereitete Modelle zu präsentieren. Die Beobachtungen eines Experimentes und die dadurch aufgeworfenen Fragestellungen können mithilfe dieser am Computer erstellten Molekülmodelle beantwortet werden.Der Einsatz solcher Darstellungen im Chemieunterricht dient der Schulung der Problemlösekompetenz, führt zur Ausbildung einer Modellkompetenz und fördert das wissenschaftspropädeutische Arbeiten. Der Vorteil des Programms „Avogadro“ gegenüber anderen Formeleditoren ist, dass die Darstellungen auf quantenmechanischen Rechnungen beruhen und auch aus ästhetischer Sicht den Ergebnissen anderer Freeware überlegen sind.Die Fortbildung beginnt mit einer Einführung in das Programm. Nach einem Beispiel zur Handhabung stehen praktische Modellierungsaufgaben (z. B. die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen) im Vordergrund. Die Teilnehmer und Teilnehmerinnen können selbstständig Molekülmodelle zur Visualisierung, zur Vorhersage von Stoffeigenschaften und zur Erklärung von Phänomenen aus Experimenten erstellen.

Material: Schritt-für-Schritt-Anleitung

Vorgestellt wird das Projekt zur Entwicklung eines h5p-Selbstlernkurses für Lehramtsstudierende, Referendare und Lehrkräfte und erste inhaltliche und technische Überlegungen. Ziel des Kurses ist die Vermittlung von fundiertem technischem wie didaktischem Wissen, das den Einsatz von H5P-Content im Unterricht ermöglich soll. Hierbei soll dem OER-Gedanken folgend nicht nur selbst-erstellte Lernvideos zu h5p Verwendung finden, sondern in erster Linie auf bereits verfügbare, qualitativ hochwertige und frei verfügbare Lernvideos und Materialien gesetzt werden. Dabei wollen wir zur Partizipation der Praktiker:innen aus dem schulischen Kontext die Möglichkeit des Austausches realisieren.

Zum ersten Einblick werden technische Informationen zu h5p gegeben und Einsatzmöglichkeiten aufgezeigt. Im Anschluss soll mithilfe von vorgestellten Beispielen in einer Praxisphase eigene Erfahrung in der Entwicklung vom hp5-Inhalten gesammelt werden. Anders als letztes Jahr liegt der Schwerpunkt dieses mal auf der Entwicklung kleiner Lernbausteine.

Sie können eigene Materialien aus dem Unterricht mitbringen. Hierzu gehören Fotos/Abbildungen, kürze Fachtexte etc., alternativ stellen wir auch entsprechende Materialien (Hintergrundbild, Geräte-Lernen, Geräte-Überprüfung, H5P-Lernen, H5P-Überprüfung) zu Verfügung.

Unsere Leifragen für die Gesprächsrunde am Ende sind:

Welche Ideen und Überlegungen möchten Sie uns zur opitmalen Umsetzung mit auf den Weg geben?
Was würden Sie sich als Lehr-/Lernpersonen innerhalb eines Selbstlernkurses wünschen?

Im Anschluss an die Veranstaltung (Foliensatz) können Sie sich gerne zur Partizipation über eine der beiden folgenden Mailadressen melden: rkremer@uni-wuppertal.de bzw. yurdanur@uni-wuppertal.de

Das didaktische Konzept KriViNat zielt auf Lerngelegenheiten im Chemieunterricht ab, bei denen Lernende auf Grundlage fachlichen Hintergrundwissens im kritischen Umgang mit Informationen aus sozialen Medien gefördert werden. In dem Konzept werden fachlich falsche Videos als Ankerpunkt eingesetzt, um die kritische Analyse und Bewertung dieser Informationen aufgrund eines fachlichen Hintergrundwissens zu fördern (Digital Scientific Literacy).

In der ersten Kolloquiumssitzung im Januar wird die Frage beantwortet, warum der kritische Umgang mit Videos auf Plattformen wie YouTube ein wichtiges Thema für den Chemieunterricht ist. Neben der Vorstellung des didaktischen Konzepts KriViNat wird ein thematischen Beispiel "Gase und ihre Eigenschaften" ausgeführt, um dann gemeinsam über weitere thematische Anknüpfungspunkte und Einsatzmöglichkeiten sowie deren Voraussetzung im Chemieunterricht zu diskutieren.

Materialien: Vortragsfolien, weitere Materialien und Kontaktinformationen

In Experimenten werden häufig Thermometer oder pH-Sonden eingesetzt. Der Umgang mit den Geräten sowie das Ablesen der Werte sind Grundfertigkeiten im Chemieunterricht. Schaut man jedoch in große Labore oder in technische Fertigungsanlagen werden solche Werte vollautomatisch mit digitalen Werkzeugen gemessen. Sind die Messung und das Ablesen der Werte von Hand da noch zeitgemäß? Welchen Mehrwert hat die Nutzung digitaler Messwerterfassungssysteme im Chemieunterricht? Leistet der Chemieunterricht auf diese Art einen Beitrag zum Medienkompetenzrahmen?

Im Vortrag wird die automatisierte Messwerterfassung an zwei Beispielexperimenten demonstriert und erläutert. Im Workshopteil besteht die Möglichkeit, entweder aufgenommene Messwerte auszuwerten oder den Einsatz digitaler Messwerterfassung im Chemieunterricht zu diskutieren.

Im Rahmen des Chemielehrerkongresses (14 - 17 Uhr) tragen vor:

14:00 Uhr - Jutta Beeck, Uwe Wäckers "Begrüßung und Einführung in das Programm"

14:15 Uhr - Prof. Dr. Bohrmann-Linde "Von der Animation zum E-Book - Wuppertaler digitale Angebote für den Chemieunterricht"

In einer Kurzvorstellung wird ein Überblick über kostenlos auf der Homepage der Wuppertaler Chemiedidaktik verfügbare Materialien gegeben.

14:30 Uhr - Prof. Dr. Matthias Ducci "(Er)Leuchtende Experimente für den Chemieunterricht"

Die additive Farbmischung ist von fundamentaler Bedeutung für das Verständnis der uns umgebenden Welt und fester Bestandteil der Bildungspläne für den naturwissenschaftlichen Unterricht. Bisherige Modellexperimente zur Erarbeitung dieses Themenkreises sind ausschließlich physikalischer Natur. Im Experimentalvortrag wird aufgezeigt, wie die additive Farbmischung mit fluoreszierenden Lösungen im Chemieunterricht, aber auch in anderen naturwissenschaftlichen Fächern erschlossen werden kann. Dabei erfolgt die Herstellung der Lösungen ausschließlich mit Alltagsprodukten. Die neu entwickelten Versuche kombinieren die Themenfelder additive Farbmischung, Indikatoren und Säure-Base-Reaktionen, Redox-Reaktionen, chemisches Gleichgewicht sowie Fluoreszenz und Fluoreszenzlöschung auf eine sehr anschauliche Art miteinander, worin die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten im Chemieunterricht und damit ihr fachdidaktisches Potential zu sehen ist.

15:30 Uhr - Best Practice-Beispiele zum Einsatz digitaler Medien durch Lehrkräfte

Darja Bücker - "Gestaltungsideen für die Sicherheitsbelehrung"
Fabian Heyers - "Digital motivieren im Chemieunterricht"

16:00 Uhr - Prof. Dr. Bohrmann-Linde "Einsatz der Wärmebildkamera im Chemieunterricht - Möglichkeiten und Grenzen der Nutzung"

Sei es die Ermittlung der Schmelztemperatur eines Stoffes, die Durchführung einer Destillation, der Betrachtung endothermer oder exothermer Lösevorgänge oder der Neutralisationswärme - Temperaturänderungen bei Stoffveränderungen und Stoffumsätzen werden im Chemieunterricht häufig und in der Regel mittels einfacher Thermometer gemessen. Wärmebildkameras bieten hier eine sinnvolle Ergänzung, bzw. liefern teils ganz neue Einblicke in ablaufende Prozesse. Im Experimentalvortrag werden Grundlagen zum Einsatz der Wärmebildkamera vorgestellt und Experimente u.a. zu den Themen Wärmeleitfähigkeit, Neutralisationswärme, Entropie, Konversion von UV- in IR-Strahlung und Lumineszenz präsentiert.

Der Livestream wurde NICHT für die Öffentlichkeit aufgezeichnet.

Materialien: Die Folien erhalten Sie beim Anklicken der entsprechenden Vortragsüberschriften.

Das Stoff-Teilchenmodell ist ein wichtiges Basiskonzept im Fach Chemie. Mit seiner Hilfe können Schüler*innen Eigenschaften und Verhalten von Stoffen verstehen. Die Visualisierung und die vertiefte Auseinandersetzung mit dieser „gedachten“ Welt ist daher von großer Wichtigkeit. Mit Hilfe digitaler Werkzeuge kann eine solche intensive Auseinandersetzung mit dem Teilchenmodell auch kollaborativ stattfinden. Schüler*innen erfahren durch interaktive Tafelbilder, Stop Motion-Filme,... wie sich das Verhalten der kleinen Teilchen durch äußere Einflüsse (Temperatur/Druck) ändert.

Materialien: Padlet mit Arbeitsblättern und Umsetzungsideen aus dem Unterricht

Für den Start in die Sommerferien bieten wir einen Workshop zur Erweiterung bestehender Arbeitsmaterialien durch digitale Lernbausteine an. Durch einen kurzen Impulsvortrag erhalten Sie einen Überblick über Funktionen "hybrider" Arbeitsmaterialien im Sinne des SAMR-Modells sowie über Einsatzmöglichkeiten digitaler Lernbausteine im Chemieunterricht. Ebenso werden Ihnen Produkte von Studierenden vorgestellt, die im Rahmen der chemiedidaktischen Lehre entstanden sind.

In Breakout-Sessions erkunden Sie die Erstellung digitaler Bausteine mit einer Auswahl an kostenlosen Tools und diskutieren diese hinsichtlich ihres Erstellungsaufwands sowie Funktionalität.

Materialien: Link zu der TaskCards-Pinnwand mit allen Inhalten des Workshops (Vortragsfolien, Beispielprodukte, weiterführende Materialien)

Die RISU NRW 2020 schreibt vor, dass halbjährlich eine Unterweisung für Schülerinnen und Schüler von der unterrichtenden Lehrkraft durchzuführen ist. Doch wie kann das praktisch aussehen? Welche Möglichkeiten gibt es, Lernende in stark heterogenen Lerngruppen zu erreichen? Welche Chancen eröffnen dabei digitale Medien? So werden u. a. eine Sicherheitsrallye mit der App BIPARCOURS, Zuordnungsübungen erstellt mit Bausteinen von LearningApps und Einsatzmöglichkeiten des Anybook Readers® und eines interaktiven Videos vorgestellt, die zu einer vielseitigen, interessanten und motivierenden Gestaltung der Unterweisung beitragen können. In kleinen Workshops können diese digitalen Elemente ausprobiert werden.

Der Einstieg in die Diskussionsrunde kann über folgende Fragen erfolgen:

• Wie lassen sich digitale Elemente in eine Sicherheitsbelehrung integrieren?
• Welche Möglichkeiten gibt es durch die Sicherheitsbelehrung, Lernende in stark heterogenen Lerngruppen zu erreichen?
• Welche Chancen eröffnen dabei digitale Medien?

Materialien: Präsentationsfolien, Chatverlauf

Der Chemieunterricht profitiert in Präsenzphasen von der Möglichkeit, Experimente durchzuführen. Im Distanzunterricht ist dies schwierig. Umso bedeutender ist die Komponente der „digitalen Motivation“. Welche Möglichkeiten gibt es hierfür und welche dieser Faktoren lassen sich auch im Präsenzunterricht nutzen, um Chemieunterricht motivierend zu gestalten? An verschiedenen Beispielen soll aufgezeigt werden, welche Tools und Methoden sich eignen, um digital zu motivieren. Ausserdem wird aufgezeigt, in welchen Phasen des Unterrichts der Einsatz sinnvoll erscheint.

Der Einstieg in die anschließende Diskussion erfolgt über die folgenden Fragen:

• Welche Gelingensbedingungen sind für einen auch digital erfolgreichen Chemieunterricht erforderlich?
• Welche Themen oder Unterrichtsreihen profitieren besonders von der zusätzlichen digitalen Motivation?

Materialien: Vortragsfolien, Chat/Diskussion

Dass man die Welt der Atome und Moleküle nicht mit den eigenen Sinnen erfassen kann, stellt eine erhebliche Lernbarriere im Fach Chemie dar. Mit Hilfe von Simulationen können Lernende das Verhalten von komplexen Teilchensystemen interaktiv untersuchen und nachvollziehen.
In unserem Vortrag werden wir in die didaktischen Hintergründe zum Lernen mit Simulationen einführen und aufzeigen, unter welchen Bedingungen sich dieser Ansatz als lernwirksam erweist. Zudem stellen wir zwei ausgearbeitete Lehrkonzepte vor: SIMMS (simulation-based instruction for mental modeling in school) für den Chemieunterricht der Sek2 und BIRC (bridging imagination and representation in chemistry) für die Hochschullehre.
Anschließend können die Teilnehmenden unsere Lehrmaterialien exemplarisch erkunden und diskutieren.

Dabei interessieren uns unter anderem folgende Fragestellungen:

• Welche Vor- und Nachteile sehen Sie bezüglich kooperativer bzw. individueller Lernsettings in diesem Zusammenhang?
• Könnten Sie sich vorstellen, Simulationen im Unterricht einzusetzen? Welche Chancen und potentielle Problemstellen (ggf. auch technischer Art) sehen Sie?

Materialien:Vortragsfolien-(Teil 1)(Teil 2), Linksammlung, Diskussionsbeiträge

Experimentieren ist ein essentieller Bestandteil des Chemieunterrichts – ob im Klassenraum oder auf Distanz. Gleichzeitig stellen Experimente sowohl die Anleitenden als auch die Ausführenden vor Herausforderungen. Eine Möglichkeit, sowohl den Weg der Erkenntnisgewinnung zu unterstützen als auch den Erwerb von Fachwissen am Experiment zu begleiten, sind digitale, interaktive Unterstützungsangebote mit H5P. Der Vortrag betrachtet den Einsatz von H5P zur Unterstützung von (Heim-)Experimenten aus der Perspektive von Schüler*innen, Lehramtsstudent*innen, Referendar*innen, Lehrer*innen und Eltern. Der Einstieg in die Diskussion erfolgt über die Frage:

• Welche Faktoren helfen oder verhindern, dass die unterschiedlichen Personengruppen Heimexperimente und H5P gewinnbringend nutzen?

Materialien: Vortragsfolien, Chat, Etherpad, Downloadbares H5P-Element (Lithiumionen-Akku) , Link zu H5P-Element (Welche Kerze brennt am längsten?), Einführung in H5P

In diesem Jahr wurden im zdi-Schülerlabor der Universität zu Köln verschiedene digitale Formate für SchülerInnen und Schüler umgesetzt.
Neben dem Kennenlernen der Arbeit von WissenschaftlerInnen im Labor und von aktuellen Forschungsthemen, bildete insbesondere die Förderung des haptischen Experimentierens den Schwerpunkt der Programme. In unserem Vortrag stellen wir verschiedene Formate vor, die auch Anregungen für den eigenen Unterricht geben können.
Als Beispiel aus der Chemie soll die in den Herbstferien digital umgesetzte „Herbstakademie Chemie“ vorgestellt werden. Im Mittelpunkt des viertägigen Formats für Schülerinnen und Schüler der Sek II standen eine Reihe chemischer Experimente, welche die Teilnehmenden mit Hilfe vorab verteilter Experimentierboxen zuhause durchführen konnten (Schwerpunkte: Metal Organic Frameworks (MOFs), kristalline Substanzen/Zeolithe, Materialforschung, Nachweisreaktionen und Herstellung von Indikatoren). Die Schülerinnen und Schüler wurden hier in den Experimentierphasen aktiv begleitet. Die praktischen Teile wurden verbunden mit einem Online-Rundgang durch die Labore des Departments für Chemie der Universität.

Der Einstieg zur Diskussion kann über folgende Fragen erfolgen:

• Wie kann Experimentieren auch bei digitalem Unterricht gefördert werden?
• Was muss vorbereitet und bedacht sein, damit das digital begleitete Experimentieren im Schulkontext gelingt?

Materialien: Vortragsfolie und Diskussionsbeiträge

Nach einer kurzen Systematisierung wird über das kollaborative Erstellen von interaktiven H5P-Videos in einem digitalen fachdidaktischen Seminar berichtet. In Gruppenarbeit gestalteten die Studierenden die H5P-Videos anhand eines bereitgestellten Videos.

Mögliche Leitfragen für die Diskussion:

• Welche Möglichkeiten und Grenzen bestehen im Einsatz von H5P-Videos?
• Welche Möglichkeiten und Grenzen bestehen in der Gestaltung von H5P-Videos?

Materialien: Präsentationsfolien, Diskussionsbeiträge (Etherpad), Beispielversuchsvideo (16s.), H5P-Video (Download)