Integration digitaler, kollaborativer Lernwerkzeuge in den mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht

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Der Verfasser formuliert Gestaltungsprinzipien interaktiver Lernumgebungen und setzt den Prozess der Realisierung, Erprobung und Evaluation computergestützter kognitiver Lernwerkzeuge im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht um. Die Studie hat eine primär medieninformatische und didaktische Perspektive. Eine differenzierte Reflexion des Medienbegriffs hinsichtlich der expressiven Funktion interaktiver Medien bereitet die Realisierung zweier Modellierungssprachen für Stochastik und Genetik vor. Aktuelle Fachcurricula, die die Bedeutung prozessbezogener Kompetenzen wie Modellieren und Problemlösen betonen, werden dabei berücksichtigt. Problemorientiertes Lernen wird durch angeleitetes, entdeckendes Lernen mit interaktiven Medien in authentischen Kontexten realisiert. Dynamische Modelle zur Simulation von Experimenten ermöglichen eigenständiges Lernen. Kooperative Fähigkeiten werden durch gemeinsames Modellieren und Problemlösen gestärkt. Die Lernszenarien werden durch computerorientierte, visuelle Modellierungssprachen geprägt, die ko-konstruktives Lernen fördern. Die Evaluation folgt dem Paradigma der Aktionsforschung und zielt auf die Weiterentwicklung der schulischen Praxis. Ein partizipativer Designprozess, getragen von Forschern, Lehrern und Entwicklern, führt zu einer reichen Erfahrungsbasis. Die Ergebnisse der Evaluation erweitern das Verständnis von Lehr- und Lernprozessen und bereichern die schulische Praxis d