Organische Chemie lehren und lernen mit Augmented Reality

Die Strukturen chemischer Verbindungen können auf unterschiedliche Weisen dargestellt werden, welche wiederum jeweils unterschiedliche Aspekte chemischer Strukturen in den Vordergrund stellen. Das Lesen dieser Darstellungen, die Auswahl einer für einen bestimmten Zweck geeigneten Darstellungsform und das Schreiben der chemischen Formeln erfordern von Lernenden besondere Fähigkeiten. Während Experten gut zwischen den verschiedenen Darstellungsformen hin- und herübersetzen können, müssen Lernende die Gestaltungsregeln der verschiedenen Darstellungsformen erst erlernen.

Im Projekt OrChemSTAR wird untersucht, wie Lernende hierbei mithilfe einer Augmented-Reality-Lernumgebung unterstützt werden können.

Das Projekt verfolgt drei Hauptziele:

1. die Entwicklung einer AR-App mit mehreren Funktionen zur adaptiven Unterstützung der Lernenden (Erkennen von chemischen Formeln in gedruckten oder handgeschriebenen Texten, zwei- und dreidimensionale Darstellung von chemischen Verbindungen sowie Unterstützung der Lernenden beim Lesen und Zeichnen von chemischen Strukturen),

2. die Erprobung und Untersuchung der Gelingensbedingungen für ein erfolgreiches Lernen mit Augmented Reality im Chemieunterricht und

3. die Untersuchung der Effektivität adaptiver Unterstützung beim Erlernen von Darstellungen chemischer Verbindungen sowie ausgewählter Inhalte der organischen Chemie.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext

Das Projekt OrChemSTAR führt mit Künstlicher Intelligenz (KI) und Augmented Reality (AR) zwei Forschungszweige in der naturwissenschaftlich-technischen Bildung zusammen und erschliesst damit ein neues, besonders vielversprechendes Feld der naturwissenschaftlichen Bildungsforschung.