Aktuelle Forschungsprojekte
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Die Wahrnehmung von Chemiepraktika durch Studierende (Students’ Perceptions of Chemistry Laboratory Environments)Die Wahrnehmung von chemischen Praktika in der Ausbildung angehender ChemikerInnen stellt einen zentralen Baustein der Lernwirksamkeit dar. Dieses Projekt untersucht ländervergleichend, wie die didaktische Konzeption von Praktika durch Studierende wahrgenommen wird und welche Zusammenhänge sich zum Lernverhalten der Studierenden ergibt.Team:Jahr: 2025
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Sprachbildung im Naturwissenschaftlichen UnterrichtIn der Schulpraxis zeigen sich immer wieder Sprachschwierigkeiten auf der Ebene der Bildungs- und Fachsprache (Vollmer & Thürmann, 2010), die eine Vielzahl an Schüler:innen unabhängig von ihren sozioökonomischen und soziokulturellen Hintergründen betreffen (Leisen, 2022; Schmölzer-Eibinger et al., 2013). Infolgedessen ist mit Blick auf eine „Verbesserung der Chancengleichheit und Bildungsgerechtigkeit“ (KMK, 2019, S. 2) eine explizite Sprachbildung im Rahmen sprachsensiblen Fachunterrichts erforderlich (Becker-Mrotzek et al., 2013; KMK, 2019). Dies betrifft insbesondere die NaWi-Fächer, in denen verstärkt Verständnisschwierigkeiten seitens der Schüler:innen auftreten (Becker & Kemper, 2021), welche durch Defizite im bildungs-/fachsprachlichen Kompetenzbereich in Erscheinung treten und mit dem Bildungserfolg korrelieren (OECD, 2010). In der Praxis zeigt sich hingegen die Tendenz, dass die Lehrkräfte dies nicht ausreichend berücksichtigen und ihre Ausbildung bezüglich des sprachsensiblen Unterrichtens als unzureichend einschätzen (Becker-Mrotzek et al., 2012; Riebling, 2013). Spezifisch für den Kontext der LUH konnte außerdem konstatiert werden, dass Studierende mit philologischen Unterrichtsfächern differenziertere sprachanalytische Kompetenzen aufweisen als z.B. jene der NaWi-Fächer (Binanzer et al., 2024). Damit NaWi-Studierende, die perspektivisch in besonderem Maße mit der Bewältigung von Schwierigkeiten auf bildungs-/fachsprachlicher Ebene in den als komplex geltenden NaWi-Fächern Chemie, Biologie und Physik konfrontiert sind, möglichst frühzeitig im Rahmen der ersten Phase der Lehrkräfteausbildung angemessen vorbereitend auf die Schulpraxis ausgebildet werden, bedarf es einer dezidierten fachspezifischen Förderung von Professionswissen zum Querschnittsthema der Sprachsensibilität mit einem exklusiven Fokus auf dem NaWi-Kontext (Becker-Mrotzek et al., 2012; Michalak et al., 2015). Dieses fakultäts- und fachübergreifende kooperative Lehrprojekt (IDN und Deutsches Seminar) umfasst im Rahmen einer Pilotierung die Konzeption, Durchführung und Evaluation eines Schlüsselkompetenz-Seminarangebots zur Sprachbildung im naturwissenschaftlichen Unterricht und eröffnet den Studierenden der LUH damit erstmalig ein fachspezifisches Lehrangebot zum sprachsensiblen Unterrichten.Leitung: Elena Klaric (IDN), Dr. Heidi Seifert (Deutsches Seminar)Jahr: 2025Förderung: Studienqualitätsmittel der Leibniz School of EducationLaufzeit: 03/2025-10/2025
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VirtU-net Chemie - Plattform für virtuelle UnterrichtshospitationenVirtU-net Chemie fokussiert auf die Vernetzung der ersten und zweiten Phase der Lehrer*innenbildung durch den Einsatz didaktisch aufbereiteter Unterrichtsvignetten. Hierbei werden zum einen reale Unterrichtssituationen aus der eher theoriebasierten Perspektive in den fachdidaktischen Veranstaltungen der Universität eingebunden. Zum anderen können parallel dazu dieselben Situationen mit der eher praxisorientierten Perspektive in den Fachseminaren behandelt werden. Dieser gemeinsame Bezugspunkt für beide Phasen erleichtert letztendlich einen Transfer der Theorie in die Praxis, da später im Rahmen einer bereits bekannten Situation gearbeitet werden kann. Die Aufbereitungen enthalten hierbei sowohl generische, als auch fachspezifische Aspekte der Unterrichtsqualität. Die Aufgaben zu den Videovignetten bauen auf einem gemeinsamen Modell der Unterrichtsqualitätsbeurteilung auf. Diese gemeinsame Basis erlaubt einen stetigen Übergang zwischen den Phasen mit einer kontinuierlichen Zunahme der Praxisorientierung. Eine Besonderheit stellt die Arbeit mit 360°-Videos dar.Leitung: Prof. Dr. Andreas NehringJahr: 2024
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KI-basierte Unterrichtsanalyse: Anpassung und Optimierung von Sprachmodellen für den naturwissenschaftlichen UnterrichtUnterrichtserfahrungen zu machen und zu reflektieren, stellen Schlüsselmomente in der Aus- und Fortbildung von Lehrkräften dar. Jedoch kann das notwendige individualisierte Feedback, z.B. durch Kolleg:innen an den Schulen, ressourcenintensiv und oft je nach Fall sehr unterscshiedlich sein. Mit dem Ziel Feedback für Unterrichtsgespräche teils datengestützt und automatisiert bereit zu stellen, wird ein bestehendes großes Sprachmodell (GSM), das an englischsprachigen Mathematikunterricht trainiert wurde, zur Analyse von „Talk Moves“ weiterentwickelt. Kolleg:innen der Naturwissenschaftsdidaktiken und der Computerlinguistik adaptieren dazu die Konzeption von „Talk Moves“ für Biologie-, Chemie- und Physikunterricht und finetunen das GSM an deutschsprachige Aufzeichnung dieser Fächer. Gleichzeitig wird getestet, ob bestehende GSM internationaler Firmen, wie z. B. ChatGPT, vergleichbare oder bessere Ergebnisse liefern können. Somit wird herausgearbeitet, welche Strategie – fine-tuning basierte Weiterentwicklung oder Prompt Engineering – vielversprechender für eine KI-basierte Analyse von Chemieunterricht sein kann.Team:Jahr: 2024
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Leibniz Forschungsinitiative - Digitale Bildung - Datengestütztes, digitales Lehren und LernenVor dem Hintergrund des hohen Innovationspotentials einer digitalen Unterstützung naturwissenschaftlicher Lernprozesse und der Möglichkeiten von Learning Analytics sowie des Maschinellen Lernens besteht das Ziel der Forschungsinitiative „Digitale Bildung“ darin, zu erforschen, wie Lernen, unter Einbindung und Weiterentwicklung moderner Verfahren der Datenanalyse, digital unterstützt werden kann.Leitung: Prof. Dr. Andreas NehringJahr: 2017
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Abgeschlossene Forschungsprojekte
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Lernen aus der Krise – Erfahrungen von MINT-Lehrkräften mit LernplattformenDurch die Maßnahmen gegen die Verbreitung von Corona stehen Lehrkräfte vor der Herausforderung, ihren Unterricht von zuhause zu organisieren. Diverse digitale Werkzeuge und Lernplattformen sind dadurch zum Mittel der Wahl geworden. Viele Lehrkräfte nutzen die Lernplattformen zurzeit intensiver als bisher. In diesem Projekt soll erhoben werden, welche Potentiale die Lehrkräfte an den Lehr-Lernplattformen schätzen und welche Hindernisse Ihnen das Lehren erschweren. Auf dieser Basis sollen mögliche Unterstützungsmaßnahmen abgeleitet werden.Leitung: Prof. Dr. Sascha SchanzeTeam:Jahr: 2021
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Game-Based-Learning im Chemieunterricht – Entwicklung, Implementation und Evaluation innovativer digitaler Lernumgebungen am Beispiel von Serious Educational Games (GBLChU)Dr. Stefanie Lenzer widmet sich in ihrem Lehrprojekt „Game-Based-Learning im Chemieunterricht – Entwicklung, Implementation und Evaluation innovativer digitaler Lernumgebungen am Beispiel von Serious Educational Games (GBLChU)“ der Konzeption und Implementation einer Lehrveranstaltung, die für Lehramtsstudierende des Faches Chemie am IDN angeboten wird. In dieser Lehrveranstaltung beschäftigen sich die Lehramtsstudierenden, exemplarisch für innovative digitale Lernumgebungen, theoretisch und praktisch mit aktuellen Forschungserkenntnissen zu Game-Based-Learning im naturwissenschaftlichen Unterricht. Das Seminar thematisiert zusätzlich das Potential und die Grenzen von digitalen Lernumgebungen in Form von Serious Educational Games mit Blick auf das Spannungsfeld von Heterogenität, Individualisierung und Kooperation.Leitung: Dr. Stefanie LenzerTeam:Jahr: 2021Förderung: Joachim Herz Stiftung, HamburgLaufzeit: November 2021 bis Oktober 2023
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Social Media and Climate Change – SoMeCliCSDer Alltag ist stark von der Kommunikation in den sozialen Medien geprägt, insbesondere bei jungen Menschen. Auch wenn diese Dienste es Menschen ermöglichen, in Echtzeit rund um den Globus zu kommunizieren, sind in den letzten Jahren Probleme wie Echokammern, Filterblasen oder Fake News entstanden. Diese Phänomene beeinflussen auch gesellschaftliche Diskurse über Themen wie den Klimawandel und führen zu digitalen Räumen, in denen wissenschaftliche Fakten offen geleugnet werden. Aufgrund dieser Entwicklung besteht ein Bedarf an weiteren Erkenntnissen über die Rolle der sozialen Medien für den Klimawandeldiskurs.Leitung: Dr. Alexander BüssingJahr: 2021Förderung: Volkswagenstiftung und Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK)Laufzeit: Juli 2021 - Juni 2024
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Fachpraktikum MultiprofessionellStudierenden des gymnasialen Lehramts Chemie und Biologie sowie Sonderpädagogik wird in diesem Projekt die Möglichkeit gegeben, gemeinsame Erfahrungen in der Planung, Durchführung und Reflexion von inklusivem Chemieunterricht zu machen.Leitung: Prof. Dr. Andreas NehringTeam:Jahr: 2020Förderung: MWKLaufzeit: 2020-2022
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Gestaltung digitaler E-Learning-Einheiten im Rahmen des Seminars zur ForschungsmethodikIm Projekt wird ein an traditionellen Ansätzen orientiertes Lehrkonzept in ein konsequentes Flipped-Classroom-Konzept adaptiert. Theoretische Inhalte werden zur asynchronen Vorbereitung in Online-Lernmodule ausgelagert. In den Präsenzphasen wird vertiefend Theorie und Praxis verknüpft und forschungsmethodisch auf konkrete Datensätze angewendet. Wesentliches Ziel ist die Erhöhung des selbstbestimmten Lernens durch individuelle Vorbereitung.Leitung: Dr. Sarah HundertmarkTeam:Jahr: 2020Förderung: MWK Innovation plusLaufzeit: 04/2020 - 12/2021
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digiPro - Improving understanding Chemistry by using a digital problem-based learning environmentdigiPro stellt sowohl Studierenden als auch Dozierenden chemiespezifischer Studiengänge eine aufgabenbasierte digitale Lernumgebung basierend auf dem Lernmanagementsystem ILIAS zur Verfügung. Im Forschungsfokus steht die Gestaltung geeigneter Beispielaufgaben (Erklärvideos) oder (kollaborativer) Lernaufgaben zur Förderung des Problemlösens und der Repräsentationskompetenz.Leitung: Prof. Dr. Sascha SchanzeTeam:Jahr: 2019Förderung: MWK- Programms "Qualität plus-Programm zur Entwicklung des Studiums von morgen"Laufzeit: 01/2019-12/2021
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Mit Licht und Sauerstoff gegen Malaria: Die schülernahe Synthese des Malariawirkstoffs Artemisinin im kontinuierlichen DurchflussreaktorVor dem Hintergrund der langwierigen und globalen Problematik von Maleria arbeitet dieses Projektvorhaben ein Schülerlaborsetting aus, das es SchülerInnen ermöglicht, einen eleganten Syntheseweg (mit Licht und Sauerstoff) für die Herstellung des Anti-Malaria-Wirkstoffes Artimisinin nachzuvollziehen.Leitung: Prof. Dr. Andreas NehringTeam:Jahr: 2019Förderung: Fonds der chemischen Industrie (FCI)Laufzeit: 2019-2022
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Leibniz-Prinzip II - Handlungsfeld 1Lernen im Spannungsfeld von Heterogenität, Individualisierung und KooperationLeitung: Prof. Dr. Andreas NehringTeam:Jahr: 2019Förderung: BMBFLaufzeit: 2019-2024
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KompE - Entwicklung und Implementierung einer Lernsequenz zur vertieften Analyse der Kompetenzen im Bereich der ErkenntnisgewinnungIn diesem Promotionsprojekt sollen vertiefte Erkenntnisse über die Beziehung zwischen Disposition und Performanz bei der Erkenntnisgewinnung durch Experimentieren gewonnen werden. Basierend auf dem Modell der Kompetenztrias und dem aktuellen Forschungsstand wird eine Lernsequenz für Studierende zur Erfassung und Förderung unterschiedlicher Kompetenzfacetten entwickelt und an der Universität implementiert.Leitung: Prof. Dr. Andreas NehringTeam:Jahr: 2019Laufzeit: 2019-2023
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Wahrnehmung von Unterrichtsqualität in unterschiedlichen Phasen der LehramtsausbildungIm Rahmen dieses Promotionsprojekts wird die Wahrnehmung und Beurteilung von Unterrichtsqualität mit einem besonderen Fokus auf die zweite Phase der Lehrkräftebildung untersucht. Als gemeinsame Grundlage wurde hierzu das Framework der „naturwissenschaftsdidaktischen Perspektivierungen“ entwickelt und ein Kodiermanual für die weitere Analyse von Unterrichtsqualitätsbeurteilungen abgeleitet. Die bisherigen Analysen zeigen sowohl Gemeinsamkeiten, als auch Unterschiede bei der Beurteilung der Unterrichtsqualität durch Referendar*innen und Fachleiter*innen. Aus den Gegenüberstellungen werden mögliche Problemstellen bei Beurteilung abgeleitet und Lösungsansätze für eine Verbesserung der Lehrkräftebildung generiert. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der „kognitiven Aktivierung“, da diese durch ihre erschwerte Zugänglichkeit bei der Beurteilung eine Herausforderung für angehende Lehrkräfte darstellt.Leitung: Prof. Dr. Andreas NehringTeam:Jahr: 2019Laufzeit: 2019-2023
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Leibniz Prinzip II - Handlungsfeld 2: Moderne Lernformate - digital, reflexiv, didaktisch strukturiertEine hochwertige Lehre ist auf die individuellen Lernvoraussetzungen der Studierenden ausgerichtet und integriert digital gestützte Elemente. Ziel des Handlungsfeldes ist es, bei angehenden Lehrkräften digitale Kompetenzen für die Reflexion und Gestaltung von schülerorientierten Lernräumen zu fördern. Hierzu werden adressatengerechte Lehr- und Lernräume in der universitären Phase der Lehrerbildung digital gestaltet und unterstützt.Leitung: Prof. Dr. Sascha SchanzeTeam:Jahr: 2019Förderung: BMBFLaufzeit: 2019-2024
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Videovignetten als Mittel der Vernetzung zwischen erster und zweiter Phase in der Ausbildung von ChemielehrkräftenVignetten bieiten einen unterrichtspraktischen Zugang für die universitäre LehrerInnenbildung. Inwiefern sie sich eigenen, Universität und Referendariat zu vernetzen, wird in diesem Projektvorhaben ausgearbeitet.Leitung: Prof. Dr. Andreas NehringTeam:Jahr: 2018Laufzeit: 2018-2022
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Productive Failure: Konzeptionelles Lernen im Chemieunterricht durch vorinstruktionales ProblemlösenZiel ist die Adaption des Productive-Failure-Ansatzes für das Lernen chemischer Konzepte. Lernende werden mit einer Problemlösesituation konfrontiert, für deren Lösung zunächst keine tragfähigen fachlichen Konzepte vorhanden sind und somit die Lernenden im Ungewissen über die korrekten Lösungsansätze sind. Im Anschluss wird in der instruktionalen Phase das entsprechende chemische Konzept erst erarbeitet. Die vorausgehende Auseinandersetzung in der Problemlösesituation unterstützt dabei den Aufbau des Konzeptverständnisses während der Instruktion.Leitung: Dr. Sarah HundertmarkJahr: 2018Förderung: 07/2018 - 06/2019 Förderung durch das Hochschulbüro für Chancenvielfalt, LUHLaufzeit: seit 2018
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Peer-Interaction-Methode (PIM)Förderung von Konzeptverständnis durch ein kollaboratives Aufgabenformat: Die Peer-Interaction-Methode (PIM) ist eine durch Arbeitsbögen angeleitete zweiphasige kollaborative Lernform zur Förderung basaler chemischer Konzepte. Im Forschungsfokus stehen Fragen nach Gelingensbedingungen um daraus geeignete Instruktionen oder Empfehlungen für eine adäquate Gruppenzusammensetzung abzuleiten.Leitung: Prof. Dr. Sascha SchanzeTeam:Jahr: 2016
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eChemBookeChemBook verfolgt das Ziel, in enger Verzahnung zwischen Fachdidaktik (IDN), Lehr-/Lernpsychologie (IWM) und Praxispartnern (Schroedel Westermann und SMART Technologies) ein evidenzbasiertes Unterrichtskonzept für den Einsatz digitaler Medien im Chemieunterricht zu entwickeln und zu überprüfen, um letztlich die Nutzung und den Nutzen digitaler Medien in der pädagogischen Praxis zu optimieren.Leitung: Prof. Dr. Sascha SchanzeTeam:Jahr: 2016Förderung: DFG-Förderkennziffer: SCHA1025/5-1 - Entwicklung, Evaluation und Optimierung eines Prototyps zur Gestaltung und zum Einsatz digitaler Medien im Chemieunterricht.Laufzeit: 2013-2016
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GeLernt: Modellierung, Erfassung und Förderung professioneller Kompetenzen von Lehramtsstudierenden zur Gestaltung inklusiver Lerneinheiten in den naturwissenschaftlichen Fächern der Sekundarstufe I: Voraussetzungen und Möglichkeiten multiprofessionellerZiel dieses BMBF-geförderten Verbundvorhaben ist die Beschreibung der Kompetenzen, von Lehramtsstudierenden der Fächer Biologie, Chemie und Physik sowie der Sonderpädagogik, um inklusive Lerneinheiten für eine naturwissenschaftliche Grundbildung in kooperierenden Tandems zu gestalten. Als Herausforderung an die Lehrerbildung besteht die interdisziplinäre Kooperation zwischen Fachlehrkräften und SonderpädagogInnen.Leitung: Prof. Dr. Andreas NehringTeam:Jahr: 2016Förderung: BMBF
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Virtuelle Unterrichtshospitation - Einsatz von Video-Fallvignetten zur Diagnose und Förderung des fachdidaktischen WissensEinsatz von Video-Fallvignetten zur Diagnose und Förderung des fachdidaktischen Wissens angehender ChemielehrkräfteLeitung: Prof. Dr. Sascha SchanzeTeam:Jahr: 2015Förderung: Förderung im Rahmen des Projektes "Theoria cum praxi. Förderung von Reflektierter Handlungsfähigkeit als Leibniz-Prinzip der Lehrerbildung" durch Mitteln des BMBF im Zuge der gemeinsamen "Qualitätsoffensive Lehrerbildung" von Bund und Ländern.
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CoReflectEntscheidungen von Schülerinnen und Schüler im Bereich öffentlicher Debatten mit naturwissenschaftlichem HintergrundLeitung: Prof. Dr. Sascha SchanzeTeam:Jahr: 2015
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proCMap - Progressives computerbasiertes Concept Mapping und Zusammenarbeit zur Förderung des Verständnisses von Basiskonzepten im ChemieunterrichtDieses Projekt beschäftigte sich mit der Frage, inwieweit unterschiedliche methodische Unterstützungsangebote die Reflexions- sowie die damit verbundenen Verstehensprozesse grundlegender Basiskonzepte fördern können. Neben dem Einfluss der Reflexionsmethode (Concept Mapping vs. Lernbegleitbogen) wurde zudem die Sozialform (Einzelarbeit vs. Kollabotion) untersucht. In einer angegliederten, qualitativen Studie wurde die diskursiven Prozesse der Lernenden bei der Reflexion ihres konzeptuellen Wissens auf struktureller Ebene untersucht.Leitung: Prof. Dr. Sascha SchanzeTeam:Jahr: 2015Förderung: DFGLaufzeit: 2007-2010 (DFG: SCHA 1025/3-1) und 2012-2014 (DFG: SCHA 1025/4-1)
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Unterrichten mit Tablets – Chemiedidaktik im digitalen KlassenzimmerEinsatz von Tablets in der (Hoch-)SchuleLeitung: Nina UlrichJahr: 2015Förderung: Joachim Herz Stiftung im Kolleg Didaktik:digital
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iWnatInteraktive Whiteboards im naturwissenschaftlichen UnterrichtLeitung: Dr. Bernhard SieveJahr: 2015
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SloMoChemZeitlupen- und Zeitrafferaufnahmen von chemischen ExperimentenLeitung: Dr. Bernhard SieveJahr: 2014
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Messung Digitaler Kompetenzen Lehramtsstudierender der Naturwissenschaften: Entwicklung und Evaluation eines Test-Instrumentes (MeDiaKoN)Zurzeit geschieht die Erprobung von Lerngelegenheiten und die damit verbundene Evaluation der Facetten der DiKoLAN sowie der Kompetenzen (zukünftiger) Lehrkräfte über Selbsteinschätzungstests (vgl. Forschungsinitiative RIDE, Vogelsang et. al, 2019; Stinken-Rösner, 2021). Es wird zwar davon ausgegangen, dass die Selbsteinschätzung der eigenen Kompetenzen mit der tatsächlichen Kompetenz in Zusammenhang stehen (vgl. Krumsvik, 2014). Jedoch zeigen Studien, dass sich (zukünftige) Lehrkräfte in Bezug auf ihre digitalen Kompetenzen überschätzen und daher die Notwendigkeit besteht zu valideren, ob zwischen der Selbsteinschätzung der eigenen digitalen Kompetenzen und den eigentlichen Kompetenzen ein Zusammenhang besteht (z.B. Rubach und Lazarides, 2020). Die standardisierte Erfassung digitalitätsbezogener Kompetenzen (zukünftiger) Lehrkräfte im Rahmen der DiKoLAN samt der methodischen Überprüfung stellt aktuell ein Desiderat und eine wichtige Aufgabe für zukünftige Forschung dar. Dazu bedarf es allerdings geeigneter Test-Instrumente. An dieser Stelle setzt das Forschungsprojekt MeDiaKoN an: das Ziel des Projektes ist, einen ersten Beitrag zur Entwicklung und Evaluation eines geeigneten Test-Instrumentes zur Messung digitalitätsbezogener Kompetenzen (zukünftiger) Lehrkräfte zu Leisten. Aufgrund der Komplexität, die mit der Entwicklung eines solchen Test-Instrumentes einhergeht, erfolgt die Ausgestaltung zunächst anhand exemplarischer Kompetenzbereiche der DiKoLAN (Becker et al., 2020). Im Rahmen dieses Projektes erfolgt die Entwicklung eines Test-Instrumentes exemplarisch für Teilkompetenzen des Bereiches Recherche und Bewertung.Leitung: Malte Schweizer & Dr. Stefanie LenzerJahr: 2013Förderung: Joachim Herz Stiftung, HamburgLaufzeit: Januar 2023 bis Juni 2024
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