ZusammenfassungAls besonderes Merkmal von Schülerlaboren, die u. a. das Interesse an Naturwissenschaften fördern sollen, wird häufig die Authentizität der Lernumgebung genannt. Allerdings besteht Klärungsbedarf, welche Gestaltungsaspekte von authentischen Lernsettings interesseförderlich wirken. Die Faktoren Authentizität des Lernorts und Echtheit der Laborgeräte standen daher bei der hier beschriebenen quasi-experimentellen Interventionsstudie im 2 × 2-faktoriellen Design im Vordergrund. Untersucht wurde die Wirkung dieser Faktoren auf das situationale Interesse sowie auf die subjektiv wahrgenommene inhaltliche Relevanz und die wahrgenommene Authentizität der Laborgeräte beim Besuch eines forschungsnahen, naturwissenschaftlichen Schülerlabors. Dazu wurde ein Workshop zur Infrarotfernerkundung entwickelt und mit insgesamt 166 Schüler*innen der zehnten Klasse an unterschiedlich authentischen Lernorten (Schülerlabor vs. Schule) durchgeführt. Kontrastierend kamen an beiden Orten echte High-End-Laborgeräte, die im Allgemeinen nur Forschungseinrichtungen zur Verfügung stehen, bzw. vereinfachte, für Schulen verfügbare, weniger authentische Low-Cost-Geräte zum Einsatz. Die Arbeit mit den echten Laborgeräten führte unabhängig vom Lernort zu einer stärkeren Authentizitätswahrnehmung. Die Wahrnehmung inhaltlicher Relevanz hingegen war unabhängig von den Laborgeräten und wurde am authentischen Lernort signifikant höher bewertet als in der Schule. Das situationale epistemische Interesse war in der Gruppe am größten ausgeprägt, die am authentischen Lernort mit echten Laborgeräten arbeiten konnte.
Myocardial contraction is triggered whenever a wave of electrical impulses passes through the heart. The pattern of electrical excitation spreads coordinately over the structure of the heart. This results in a measurable change in potential across the surface of the body of a subject. The recording of the resultant signal from specific body points is known as an electrocardiogram (ECG). Students can directly record an ECG signal from the headset input of a smartphone with an electric lead and a suitable sound app. This allows interdisciplinary teaching by applying physics concepts to physiology.
ZusammenfassungLernende haben oft Schwierigkeiten, Informationen aus visuellen, dynamischen Lernmedien zu extrahieren. Daher werden diese häufig durch Hinweise ergänzt, welche die visuelle Aufmerksamkeit steuern und den Lernerfolg verbessern können.Bisher ist offen, wie gut der Lernerfolg beim Lernen mit Videos in Abhängigkeit von der Hinweismodalität vorhergesagt werden kann und welche Rolle dabei die visuelle Aufmerksamkeit spielt. Das Ziel dieser Studie ist, die Hinweismodalität zu variieren, um den Lernerfolg zu beeinflussen und dabei zu untersuchen, wie viel der so erzeugten Varianzen im Lernerfolg durch die visuelle Aufmerksamkeit erklärt werden können.Dazu wurden zwei Videos von Wirbelstromexperimenten erstellt und mit Hinweisen versehen, die entweder visuell als Kombination aus Textfeldern und Spotlights oder auditiv als gesprochener Text implementiert waren. 40 Lehramtsstudierende wurden zufällig der visuellen oder auditiven Bedingung zugeteilt. Ein Eye-Tracker zeichnete die Blickbewegungen auf. Die Vor- und Nachtestung erfolgte durch Fragebögen, die affektive und kognitive Lernfaktoren erfassten.Verglichen mit Textfeldern und Spotlights führten gesprochene Hinweise zu einer höheren visuellen Aufmerksamkeit und zu besseren Lernergebnissen. Allerdings förderten Textfelder und Spotlights die Anwendung der Fachsprache besser als gesprochene Hinweise. Bemerkenswert dabei ist, dass die visuelle Aufmerksamkeit bei den Lernergebnissen auf das durch den gesprochenen Hinweis adressierte Experiment und somit auf das Videomaterial bezogen war. Im Gegensatz dazu war beim Erwerb der Fachtermini die visuelle Aufmerksamkeit auf die Textfelder und somit auf die Hinweise ausschlaggebend.Aus den Ergebnissen lässt sich für die Gestaltung von Demonstrationsvideos ableiten, dass die Hinweismodalität auf die Lernziele abgestimmt werden sollte.
The ability to direct pupils’ attention to relevant information during the experimental process is relevant for all science teachers. The aim of this article is to investigate the effects of training the ability of prospective physics teachers to direct attention during the presentation of experiments with eye tracking visualizations of pupils’ visual attention as a feedback tool. Many eye tracking studies in the field of learning use eye movement recordings to investigate the effectiveness of an instructional design by varying cues or the presentation format. Another important line of research relates to study the teacher’s gaze in a real classroom setting (mobile eye tracking). Here we use eye tracking in a new and innovative way: Eye tracking is used as a feedback tool for prospective teachers, showing them the effects of their verbal moderations when trying to direct their pupils’ attention. The study is based on a mixed methods approach and is designed as a single factor quasi-experiment with pre-post measurement. Pre- and post-test are identical. Prospective teachers record their verbal moderations on a “silent” experimental video. The quality of the moderation is rated by several independent physics educators. In addition, pupils’ eye movements while watching the videos are recorded using eye tracking. The resulting eye movements are used by the lecturer to give individual feedback to the prospective teachers, focusing on the ability to control attention in class. The effect of this eye tracking feedback on the prospective teachers is recorded in interviews. Between the pre-test and the post-test, the results show a significant improvement in the quality of the moderations of the videos. The results of the interviews show that the reason for this improvement is the perception of one’s own impact on the pupils’ attention through eye tracking feedback. The overall training program of moderating “silent videos” including eye tracking as a feedback tool allows for targeted training of the verbal guidance of the pupils’ attention during the presentation of experiments.
Zusammenfassung. Die vorliegende Studie untersuchte im Kontext einer videobasierten Lernumgebung, inwieweit Personen durch die Darbietung von auditiven und visuellen Hinweisen beim Lernen komplexer Inhalte unterstützt werden können. Vor dem Hintergrund von Theorien des multimedialen Lernens wurden die Wirkungen der Hinweise auf kognitive Belastung, Lernerfolg sowie Blickbewegungen der Lernenden analysiert. In einem experimentellen Zwei-Gruppen-Design mit Vor- und Nachtest lernten 46 Teilnehmerinnen und Teilnehmer mithilfe visueller ( n = 23) oder auditiver ( n = 23) Unterstützung. Den Lerngegenstand bildeten Skizzen elektrischer Schaltungen, die als kognitives Werkzeug zur Lösung physikalischer Aufgaben eingesetzt werden. Es ergaben sich zwischen den Versuchsbedingungen keine signifikanten Unterschiede in Belastungserleben und Lernerfolg (.00 ≤ ηp2 ≤ .08). Allerdings waren Maße der kognitiven Belastung signifikante Prädiktoren des Lernerfolgs. Es zeigten sich auch bedeutsame Einflüsse des Vorwissens auf Wissensabruf ( R2 = .213) und Wissenstransfer ( R2 = .257). Im Rahmen qualitativer Auswertungen wurden zudem die Blickpfade von Personen mit niedrigem und hohem Vorwissen verglichen. Hier zeigte sich in beiden Modalitäten bei Personen mit niedrigem Vorwissen eher ein detailorientiertes Blickmuster auf Einzelelemente der Schaltungen und bei Personen mit hohem Vorwissen eher ein ganzheitlich orientiertes Blickmuster über das System von Schaltungen. In Bezug auf die vorwissensabhängigen Unterschiede in den Blickmustern und die Komplexität des Lerngegenstandes erscheinen sowohl eine zeitliche als auch eine instruktionale Adaptierbarkeit der Lernumgebung für Lernende mit wenig Vorwissen in beiden Hinweismodalitäten sinnvoll. Für die zukünftige Forschung bietet es sich im Sinne eines Mixed-Method-Ansatzes an, Prozesse und Ergebnisse des Lernens stärker aufeinander zu beziehen, um zu tieferen Erkenntnissen über die Nutzung und Wirkung instruktionaler Hinweise zu gelangen.
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