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CHEMnet - Eine multimediale Lernumgebung im World Wide Web

Sabine Nick

In diesem Projekt wird untersucht, inwieweit moderne Informations- und Kommunikationstechnologien das fachliche Lernen unterstützen können und von welchen Rahmenbedingungen Lernprozesse und Lernerfolg beim Lernen mit neuen Medien abhängen.
Als Basis für diese Untersuchungen wurde die Online-Lernplattform CHEMnet zur Einführung in die Anorganische und Allgemeine Chemie entwickelt, welche Analysen des Lernverhaltens von Nutzern und verschiedenen Nutzergruppen erlaubt.
Zu den Adressaten von CHEMnet gehören neben Studierenden der ersten Semester Bachelor Chemie und 2-Fach Bachelor Chemie sowie angrenzender Studienfächer, Schülerinnen und Schüler der gymnasialen Oberstufe als auch Auszubildende und Lehrkräfte weiterführender Schulen. Mittlerweile wurde CHEMnet von rund 7500 Nutzern verwendet und es sind bisher nahezu 1,1 Mio Seitenzugriffe verzeichnet worden.

Bei der Entwicklung von CHEMnet galt es zum einen eine adressatengerechte Lernumgebung mit zeitgemäßer Technologie zu erstellen und deren Akzeptanz bei verschiedenen Nutzergruppen zu untersuchen. Zum anderen lagen Forschungsschwerpunkte auf den besonderen Merkmalen, die neue Medien auszeichnen: So wurde beispielsweise analysiert, inwieweit multimediale Elemente, wie etwa 3D-Simulationen von Kristallstrukturausschnitten, Videosequenzen chemischer Experimente oder auch Rot-Grün-Abbildungen von Kristallstrukturen, als auch andere besondere Kennzeichen der Web-Präsentation genutzt wurden. Hier konnte eine stark von den Rahmenbedingungen geprägte Abhängigkeit der Nutzung, wie beispielsweise die Verfügbarkeit innerhalb der Lernumgebung sowie die Verfügbarkeit notwendiger Zusatzprogramme („Plug-Ins“) festgestellt werden [1].

Ein wichtiges Kennzeichen von Online-Anwendungen ist die Möglichkeit für eine Interaktivität zwischen System und Nutzer. Diese ist beispielsweise für eine Lernerfolgskontrolle, in der die Lernenden Übungsaufgaben bearbeiten und sofort Rückmeldung über ihren Lösungserfolg erhalten, unbedingt notwendig. Es wurden daher Multiple-Choice-Fragen verschiedenen Schwierigkeitsgrades zu den fachlichen Inhalten in die Lernumgebung integriert. Diese Übungsaufgaben sind dadurch gekennzeichnet, dass sie sich dem jeweiligen Lösungserfolg des Nutzers anpassen: In Abhängigkeit der richtig oder falsch beantworten Fragen, werden schwerere oder leichtere Übungsaufgaben vorgehalten [2]. Neben diesen Multiple-Choice-Aufgaben sind inzwischen auch Reaktionsgleichungen in drei unterschiedlichen Schwierigkeitsniveaus zum Richtigstellen implementiert worden, die der Reihe nach bearbeitet werden können, bereits gelöste Aufgaben werden nicht ein weiteres Mal angeboten.

Zukünftig sollen noch weitere Lernerfolgskontrollen anderer Aufgabenformate eingebunden werden: So erscheinen im Bereich der Chemie insbesondere Zuordnungsaufgaben vielversprechend, in denen beispielsweise Ordnungen nach ausgewählten Kriterien erfolgen müssen oder auch Verknüpfungen von ausgewählten Beispielen hergestellt werden sollen.

Im Rahmen zweier Examensarbeiten wurden erste Pilotstudien mit 196 Schülerinnen und Schülern der 9. Klassenstufe von vier Realschulen in Schleswig-Holstein durchgeführt [3]. Hier wurde anhand der Aufgabenformate Multiple Choice, Lückentext und Zuordnung der Frage nachgegangen, welche Aufgabenformate sich besonders für eine virtuelle Lernumgebung eignen und einen Lernzuwachs gewährleisten. Von einer auf den Lehrplan Schleswig-Holstein abgestimmten, speziell für das Themengebiet Säure-Base entwickelten Computerlernumgebung wurden drei Versionen erstellt: Eine ohne Aufgaben, eine mit Multiple Choice-Aufgaben und eine mit Lückentext und Zuordnungsaufgaben. Die Lernumgebungen wurden im Chemieunterricht von den Schülerinnen und Schülern bearbeitet. Ein Wissensvortest und ein Wissensnachtest, in den jeweils alle Aufgabenformate integriert waren, dienten dazu den Lernzuwachs zu bestimmen. Es zeigte sich, dass bei allen Gruppen ein Lernzuwachs festzustellen war. Dieser war bei der Gruppe ohne in die Lernumgebung integrierte Aufgaben am geringsten, bei der Gruppe mit Multiple Choice-Aufgaben im mittleren Bereich, bei der Gruppe mit Zuordnungs- und Lückentext-Aufgaben am größten [4].

www.chemievorlesung.ipn.uni-kiel.de

[1] Nick, S. (2006). CHEMnet – Analysis of the Use of Special Features and Multimedia Elements of an Online Chemistry Course. J. Chem. Educ., 83(7), 1099 – 1102.
[2] Nick, S., Andresen, J., Lübker, B. & Thumm, L. (2003). CHEMnet - Structure, Design, and Evaluation of an Online Chemistry Course. J. Science. Educ. Techn., 12 (3), 333 - 341.
[3] Urhahne, D., Nick, S., Poepping, A. C. & Schulz, S. J. (2013). The Effects of Study Tasks in a Computer-Based Chemistry Learning Environment. J. Science. Educ. Techn., DOI 10.1007/s10956-013-9445-9, online erschienen, Druckversion folgt.
vgl. auch Schulz, S. J. (2008). Untersuchung zum Einsatz verschiedener Aufgabenformate beim computergestützten Lernen im Chemieunterricht - Multiple-Choice-Aufgaben. Universität Kiel, Examensarbeit sowie Poepping, A. C. (2008). Untersuchung zum Einsatz verschiedener Aufgabenformate beim computergestützten Lernen im Chemieunterricht - Lückentexte, Zuordnungen. Universität Kiel, Examensarbeit.
[4] Dieses Projekt wurde in Zusammenarbeit mit Herrn Prof. Dr. Detlef Urhahne, Universität Passau, durchgeführt.