Computersimulationen zur Unterstützung des Wissenschaftsunterrichts und des Lernens: Eine kritische Literaturübersicht

Forscher haben in den letzten vier Jahrzehnten die Wirksamkeit von Computersimulationen zur Unterstützung des Wissenschaftsunterrichts und Lernens untersucht. Ziel dieses Papiers ist es, eine umfassende, kritische Übersicht über die Literatur zu den Auswirkungen von Computersimulationen auf den Wissenschaftsunterricht und das Lernen zu bieten, mit dem Ziel, zusammenzufassen, was derzeit bekannt ist, und Leitlinien für zukünftige Forschungen bereitzustellen. Wir berichten über die Ergebnisse von 61 empirischen Studien, die sich mit der Wirksamkeit von und den Implikationen für Computersimulationen im Wissenschaftsunterricht befassen. Die Gesamtergebnisse deuten darauf hin, dass Simulationen ebenso effektiv sein können und in vielerlei Hinsicht effektiver sind als traditionelle (d.h. vorlesungsbasierte, lehrbuchbasierte und/oder praktische hands-on) Lehrpraktiken zur Förderung des Wissens über wissenschaftliche Inhalte, zur Entwicklung von Prozessfähigkeiten und zur Erleichterung von konzeptionellem Wandel. Wie bei jedem anderen Bildungswerkzeug hängt die Wirksamkeit von Computersimulationen von der Art und Weise ab, wie sie verwendet werden. Daher skizzieren wir spezifische forschungsbasierte Richtlinien für bewährte Verfahren. Computersimulationen sind am effektivsten, wenn sie (a) als Ergänzungen verwendet werden; (b) hochwertige Unterstützungsstrukturen beinhalten; (c) die Reflexion der Studierenden anregen; und (d) kognitive Dissonanz fördern. Bei angemessener Nutzung beziehen Computersimulationen die Studierenden in forschungsbasierte, authentische wissenschaftliche Erkundungen ein. Darüber hinaus verdienen Vorteile wie Flexibilität, Sicherheit und Effizienz im Zuge der weiteren Entwicklung der Bildungstechnologien Beachtung.