Forschungs- und Nachwuchskolleg AQUA-d

Digitale Technologien im Schulunterricht einzusetzen, kann viele Vorteile haben. Nicht zuletzt für Lern- und Leistungsaufgaben bieten sie enorme Potenziale. Doch wie können die Qualität digitaler Aufgaben im Schulunterricht gesteigert und diese Potenziale damit gehoben werden? Diese Frage steht im Zentrum des Forschungs- und Nachwuchskollegs "Aufgabenqualität im digital gestützten Unterricht" (AQUA-d).

Das kooperative Forschungs- und Nachwuchskolleg der Pädagogischen Hochschule Karlsruhe und der Universität Tübingen wird vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg (MWK) gefördert.

Die Laufzeit beträgt 3 Jahre mit der Option einer Verlängerung um weitere 3 Jahre und einem Fördervolumen von maximal 4,8 Millionen Euro.

12Promotionsthemen
2Kooperationspartner
2,4Mio Euro Fördervolumen
3Jahre Laufzeit

Lern- und Leistungsaufgaben werden eine zentrale Rolle für den qualitätsvollen Einsatz von Lehr-Lernarrangements zugeschrieben. Sie legen im Unterricht fest, was Schülerinnen und Schüler tun sollen und lösen lernwirksame kognitive Prozesse aus. Digitale Technologien bieten diesbezüglich enorme Potentiale: So können sie Lern- und Leistungsaufgaben zum Beispiel algorithmisch generieren, in Echtzeit adaptives Feedback geben oder multimedial durch die Integration verschiedenster Elemente (wie Text, Bild, Musik, etc.) anreichern.

Das interdisziplinäre Forschungs- und Nachwuchs-Kolleg „Aufgabenqualität im digital gestützten Unterricht” (AQUA-d) untersucht in mehreren Teilprojekten lehr-lerntheoretische Bedingungen, fachdidaktische Prinzipien und Anforderungen an die professionelle Kompetenz von Lehrkräften, unter denen digitale Technologien ihr Potenzial für die Qualität von Lehr- und Leistungsaufgaben entfalten können. Im Fokus des Kollegs stehen damit die beiden thematischen Schwerpunkte Didaktik des digitalen Unterrichts und Professionalität für den digitalen Unterricht. Die Forschungsergebnisse aus AQUA-d fließen in die Lehrkräfteausbildung an den Hochschulen und Seminaren in Baden-Württemberg ein.

Überblick

Promotionsthemenfelder

Teilprojekte

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

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

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

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)

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)

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

Teilprojekt 4 (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)

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.


Das Teilprojekt hat zum Ziel, Aufgabencharakteristiken auf Basis typischer Bewegungsmuster bei der Aufgabenbearbeitung mit der App MalAR zu eruieren. Darauf aufbauend soll ein möglicher Zusammenhang zwischen Mathematikleistung und einer durch die App initiierten Bewegung bei der Bearbeitung von AR-sensitiven und konventionellen Aufgaben untersucht werden. Inwiefern eine sensomotorische Manipulationsmöglichkeit der mathematischen Objekte in der App MalAR einen Mehrwert für den Lehr-Lernprozess bietet, soll ebenfalls didaktisch begleitet und erforscht 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)

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)

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)

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)

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)

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. Marc Godau (Professor für Musikpädagogik und ihre Didaktik; Pädagogische Hochschule Karlsruhe)

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

Bewerbung

Die obigen Teilprojekte werden im Rahmen einer Promotion bzw. Habilitation bearbeitet und können über eine Abordnung einer Lehrperson, ein Stipendium oder eine Qualifikationstelle besetzt werden.

Für Ihre Bewerbung verwenden wir ein Online-Portal. Der Zugang dazu ist in der jeweiligen Stellenanzeige enthalten. Eine Bewerbung per E-Mail ist auch möglich. Der Versand der E-Mail erfolgt ebenfalls über das Portal:

Ergänzende Informationen zu den Abordnungen finden Sie in der Ausschreibung des Wissenschaftsministeriums.

Beteiligte Professor:innen

Pädagogische Hochschule Karlsruhe

Nach individueller Absprache.
Melden Sie sich sehr gern jederzeit, um einen zeitnahen Termin zu vereinbaren.
Juniorprofessor für Physik und ihre Didaktik
Sprechstunden kurzfristig persönlich oder online möglich. Bitte schreiben Sie eine Mail zur Terminvereinbarung.
Sprechstunde: Dienstags 16:15-17:15 Uhr, nach vorheriger Absprache per Email (bitte beschreiben Sie Ihr Anliegen kurz)
Sprechstundenanmeldung (WebEx):
Anmeldung über https://cloud.ph-karlsruhe.de/index.php/apps/polls/s/QdKjjm1qoo7e6XAP

Eberhard Karls Universität Tübingen

Sprecher:innen des Kollegs

Kontakt für organisatorische Fragen

Letzte Änderung: 26.01.2023
Für den Inhalt verantwortlich: kerstin.aberle@ph-karlsruhe.de