Fotos: Johannes Paehr, Matthias Haak
Digitale Technologien für den Unterricht
An berufsbildenden Schulen und Hochschulen gehört die Elektrotechnik zu den hoch abstrakten Fächern. Die Inhalte nachzuvollziehen, ist für viele Lernende eine Herausforderung. Um sich einzelne Phänomene erklären zu können, entwickeln Lernende eigene Vorstellungen, die auf ihrem Vorwissen oder ihren Erfahrungen beruhen. Diese Präkonzepte decken aber meist nur Sonderfälle ab oder implizieren falsche Erklärungsmuster. Die Hochschulen müssen daher ihren Lehramtsstudierenden die notwendigen Kompetenzen vermitteln, damit sie später in ihrem beruflichen Alltag Präkonzepte im Bedarfsfall korrigieren können. Dazu gehören Kenntnisse und Erfahrungen mit Technologien, die nicht nur in der Corona-Pandemie ein hohes (fach-)didaktisches Potenzial aufweisen: Remote Labs, Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR).
Lern-Lehr-Prozesse zuhause
Die Fachgruppe Didaktik der Elektrotechnik und Informatik (DEI) der Leibniz Universität Hannover erarbeitet Konzepte für den Einsatz neuer Technologien in Unterricht und Lehre. Darunter ist ein innovatives Lern-Lehr-Konzept für eine Lehrveranstaltung von L3S-Mitglied Prof. Dr.-Ing. Bernardo Wagner im Bereich Steuerungstechnik. Die Studierenden sollen während der Übung Steuerungen entwickeln und sie anhand von Modellanlagen kontrollieren. Die Lehrperson wird bei der Durchführung der Übung von den teilnehmenden Lehramtsstudierenden unterstützt, die dadurch zu Multiplikatoren für innovative Konzepte werden. Was diese Übung besonders macht: Die Modellanlagen sind Bestandteil eines Remote Labs. Dies ist notwendig, da die Lehrveranstaltung von über hundert Studierenden besucht wird, die nicht alle auf die Anlagen im Hörsaal zugreifen können. Dagegen bietet das Remote Lab allen Studierenden die Möglichkeit, ihre Lösungen von zu Hause aus selbstständig zu kontrollieren. Auf diese Weise wenden die Studierenden individuell konstruiertes Wissen an und werden auf Präkonzepte aufmerksam. Es gibt sogar noch Erweiterungspotenzial für die Simulationsumgebungen: Mit VR-Brillen können mehrere Studierende zeitgleich die Anlagen dreidimensional wahrnehmen und mit ihnen interagieren.
Modellanlage des Remote Lab (links) und in der virtuellen Realtität (rechts).
Qualitätsoffensive Lehrerbildung
Wissenschaftler am DEI forschen in zwei durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekten der Qualitätsoffensive Lehrerbildung weiter am Einsatz von AR/VR im Bereich des digitalen Lernens. Beide Technologien kommen in der Wirtschaft bereits in vielen Bereichen erfolgreich zur Anwendung. Im Bildungsbereich sind neben virtuellen Remote Labs weitere Szenarien denkbar. Insbesondere in der Elektrotechnik, wo physikalische Phänomene wie der Elektronenfluss nicht unmittelbar wahrgenommen werden können, bieten unterstützende Visualisierungen ein didaktisches Potenzial, mit dem auch Präkonzepten effektiv begegnet werden kann.
In beiden Projekten arbeitet ein interdisziplinäres Team an Konzepten für den Einsatz von AR- und VR-Technologien in der Lehrerbildung. Wenn die angehenden Lehrkräfte bereits im Studium AR/VR verwenden, sind sie für ihren komplexen Berufsalltag gut gerüstet und können ihr Wissen über technische Weiterentwicklungen in den Ausbildungsberufen selbst auf den neuesten Stand bringen.
Mit dem Institut für Didaktik der Naturwissenschaften (IDN) und der Leibniz School of Education (LSE) richtet das DEI zusätzlich eine Lernwerkstatt (Digilab) ein, damit Lehramtsstudierende digitale Lerneinheiten mit neuer Technik ausprobieren können.
Kontakt
Matthias Haack, M. Ed.
Matthias Haack ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Fachgruppe "Didaktik der Elektrotechnik und Informatik" (DEI). Er forscht an der Aktivierung großer Kohorten mit Remote Labs.
Johannes Paehr, M. Sc.
Johannes Paehr ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Fachgruppe DEI. Er forscht im Bereich adaptiver Lernsysteme basierend auf Eye-Tracking und AR/VR-Technologie.
Dr. Thomas N. Jambor
Thomas N. Jambor ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Fachgruppe DEI. Im Rahmen seiner Habilitation befasst er sich mit der konstruktivistisch begründeten Gestaltung von Lern-Lehr-Arrangements.
