Martin Remmele/Steffen Schaal

Animation, Simulation, virtuelle Realität – was bringt´s?

Durch grüne Blätter scheint Sonnenlicht.
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Martin Remmele/Steffen Schaal

Zum Wert digitaler Darstellungsformen im Biologieunterricht

Gerade in der Biologie steht eine Vielzahl realer Objekte zur Verfügung, die zunehmend auch um digitale Darstellungsformen biologischer Inhalte erweitert werden. Gegenwärtig erobern zunehmend Anwendungen aus dem Bereich der Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) den Lehrmittelmarkt und man darf sich berechtigterweise die Frage stellen, ob diese tatsächlich auch biologiebezogene Lehr-Lernprozesse verbessern können oder ob diese nur fancy, modern oder einfach nur digital, neu und ansprechend sind ... In diesem Beitrag werden aktuelle Entwicklungen rund um digitale Bildungsressourcen zunächst vorgestellt, vor dem Hintergrund fachdidaktischer Forschung beleuchtet und exemplarische Anwendungsfelder für den Biologieunterricht abgeleitet.
Digitale Darstellungsformen
Die Biologie befasst sich mit Naturphänomenen und eine Aufgabe des Biologieunterrichts ist es, Kenntnisse und Arbeitsweisen für Lernende nachvollziehbar darzustellen und ein angemessenes Wissenschaftsverständnis aufzubauen. Dazu gehört auch, die fachspezifischen Darstellungsformen zu kennen, sie zu verstehen und biologische Erkenntnisse in geeigneter Form kommunizieren zu können (Ziepprecht/Jäger/Schwanewedel 2017). Die hierfür im Biologieunterricht genutzten digitalen Darstellungsformen sind vielfältig und umfassen u. a. interaktive Bilder, verschiedene dynamische Visualisierungen/Animationen sowie interaktive Simulationen oder digitale stereoskopische Darstellungsformen. Für Smartphones und Tablets gibt es unzählige digitale Anwendungen und diese bieten beliebig komplexe, kombinierte digitale Darstellungsformen mit unterschiedlichem Realitätsbezug. Sie reichen auf einem Kontinuum vom realen Objekt bis hin zu einer ausschließlich virtuellen Repräsentation. Alle Zwischenformen werden als gemischte Realitäten (Mixed Reality) bezeichnet (Abb. 1 ). Diese Zwischenformen können anhand (I) der Übereinstimmung zwischen konkreten realen Handlungen und dem Ausmaß der Sinneswahrnehmungen sowie (II) dem Ausmaß der Interaktion mit realen Objekten eingeteilt werden (Abb. 1).
Hier werden alle von Schnabel und Kollegen (2007) beschriebenen Zwischenformen dargestellt, in diesem Beitrag wird im Folgenden jedoch nur auf ausgewählte Beispiele verwiesen. So taucht eine NutzerIn mittels Datenbrille beispielsweise vollständig in eine virtuelle Welt ein (Virtual Reality), nutzt sie zur Vermessung eines realen Raums und tauscht virtuell Möbel oder Bodenbeläge aus (Augmented Virtuality) oder es werden virtuelle Objekte an reale Orte über den Smartphone oder Tabletbildschirm eingeblendet (z.B. begehbares Anatomiemodell im Raum (z,B. 4d Anatomy von IRUSU)).
Digitale Darstellungsformen im Biologieunterricht
Um diese vielfältigen Darstellungsformen angemessen für den Biologieunterricht nutzbar zu machen, sind einige didaktische und kognitionspsychologische Überlegungen anzustellen. Eine Biologielehrkraft ist bei der Unterrichtsplanung zunächst gefordert,
  • für den jeweiligen Unterrichtsinhalt und
  • die jeweilige Zielsetzung
  • die jeweils passende Darstellungsform
  • für definierte Adressaten zu wählen.
Hierbei stellt sich zuerst die Frage, auf welche Form des Wissens die Verwendung einer Darstellungsform abzielt (Anderson u. a. 2004, Ballstaedt 1997):
1. Handelt es sich um deklaratives Wissen (auch: Sachwissen), also um die Darstellung der Eigenschaften von Objekten, deren Zuständen und gegenseitigen Abhängigkeiten? In der Biologie ist dies beispielsweise Wissen über systematische Zusammenhänge, über Anatomie und Morphologie von Lebewesen.
2. Werden Prozesse oder Handlungsabläufe dargestellt oder handelt es sich um einen Inhalt, der sozusagen zu einem „inneren Bild in Form einer Funktions-, Verhaltens oder Strukturanalogie, zu einem sogenannten mentalen Modell zusammengesetzt werden soll? Dies umfasst beispielsweise all die Prozesse in der Biologie,...
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Fakten zum Artikel
aus: Unterricht Biologie Nr. 447 / 2019

Stickstoff-Kreislauf

Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Methode & Didaktik Schuljahr 1-13