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Visualisierung Warum wir sie brauchen und wie man sie richtig betreibt.

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Präsentation zum Thema: "Visualisierung Warum wir sie brauchen und wie man sie richtig betreibt."—  Präsentation transkript:

1 Visualisierung Warum wir sie brauchen und wie man sie richtig betreibt

2 Einstieg AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beschreiben Sie, was Sie auf den nächsten Folien sehen! Versuchen Sie, Zahlen zu nennen!

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12 Visualisierung im Unterrichtsfach Chemie Aus den unterschiedlichen Schwierigkeiten bei der Wahrnehmung im Test lassen sich Schlussfolgerungen für gute Visualisierung ableiten. Thesen: Cognitive load Bilder beschleunigen Wahrnehmung Lesen stört Bilder Zu viel ist ungesund Unsere Medien enthalten Metainformation (die wir nicht hineingesetzt haben) AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

13 Gedächtnismodell: 1.Arbeitsgedächtnis: –2-5 chunks, Sinneinheiten –20-30s haltbar 2.Langzeitgedächtnis: –mengenmäßig (wahrscheinlich) unbegrenzt –Zeitlich (wahrscheinlich) unbegrenzt Cognitive Load Theory

14 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Chunks = Sinneinheiten

15 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Chunks = Sinneinheiten kind child copil anak enfant dziecko gyerek criança

16 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zu viele Sinneinheiten In unstrukturierter Umgebung muss das Auge geführt werden:

17 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zu viele Sinneinheiten Hervorheben im Kontext:

18 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zu viele Sinneinheiten In strukturierter Umgebung fällt die selbe Sinneinheit von selber auf: Chalupa: The visual Neurosciences. MIT press, Cambridge.

19 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Bevorzugte Arbeitsweise der Hirnhälften Links: analytisch sprachlich, verbal rational seriell (jeweils nur 1 Information) Zeitempfinden linear Details Zentrum für Wörter, Zahlen, Regeln Gesprochene Sprache, Grammatik, Wortstellung Zuordnung nach Funktion Bei Gesichterbeschreibung gut Rechts: synthetisch bildlich, visuell intuitiv, kreativ parallel (Bilder) Raumempfinden Zusammenhänge ganzheitlich Zentrum für Spontaneität, Gefühle Körpersprache, Mimik, Gestik Zuordnung nach Erscheinungsbild bei Gesichtererkennung gut Lateralisierung wie hier beschrieben gilt nur für die meisten Rechtshänder

20 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

21 Metainformation 1: Bsp. Vasarely AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

22 Formen werden interpretiert Mann mit Saxophon… …oder Frau ? AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

23 Gesichter sind bevorzugt: Bsp. Face on Mars AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

24 Metainformation 2a: Bsp. hohe Sättigung

25 Metainformation 2b: Bsp. niedrige Sättigung AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

26 Wirkung bei Sachbildern AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

27 Falsche Codierung AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth © Roland Spinola

28 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Codierter Kommunikation Sender inneres Bild Satz Wort Laut Zeichen Code Empfänger inneres Bild Satz Wort Laut Zeichen Code Übertragung Schrift Sprache Code Bsp.: Ich sehe einen Hund. Code

29 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Nicht codierter Kommunikation Sender inneres Bild Auswahl Empfänger inneres Bild Einordnen äußeres Bild

30 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

31 Hemisphärische Verarbeitung AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth linke Hemisph. rechte Hemisph. Schwefel

32 Codierte und nicht codierte Information AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Bild betrachten lesen Die thermodynamisch stabile Modifikation des Schwefels ist die rhombisch kristalline Form… sprechen (tun) Gehirn höhere visuelle Z. Decodieren höhere akust. Z. optisch (75%) akustisch (13%)

33 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Visuelle Signalverarbeitung V1 primärer visueller Cortex (kommt vom Kniehöcker aus der Mittelfurche an die hintere Oberfläche) V2-V5 zweiter bis fünfter visueller Cortex A Assotiationsfelder V2 V1 V4 V3 Frontallappen Temporallappen (Schläfen~) Parietallappen (Scheitel~) Kleinhirn Occipitallappen (Hinterhaupts~) ? WO WAS A TE V5

34 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Auditive Signalverarbeitung S1 primäres Sprachzentrum S2 sekundäres Sprachzentrum (Wernicke-Areal) M motorische Felder (Broca-Areal) A Assotiationsfelder Frontallappen Temporallappen (Schläfen~) Parietallappen (Scheitel~) Kleinhirn Occipitallappen (Hinterhaupts~) S1 S2 M A V

35 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Getrennte Wege für visuell und auditiv V1 A

36 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth 3 Begründung aus der Fachdidaktik

37 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Erkenntnisebenen Submikroskopische Ebene: Teilchen-Ebene, abstrakt chemische Eigenschaften einzelne Moleküle (Aussehen) verschiedene Modelldarstellungen Makroskopische Ebene: Stoff-Ebene, konkret (anfassbar) Populationen von Molekülen Physikalische und Material-Eigenschaften

38 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beispiel: Denkfiguren 1 Makroskopische und submikroskopische Ebene

39 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beispiel: Denkfiguren 2 Aufbau von Unterricht und Vortrag Wenige Elemente symmetrisch Daraus zieht das Gehirn die Schlußfolgerung : das ist ja einfacher als gedacht kann ich freu mich, Erfolg.

40 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Codierungsgrad Schrift Denkfigur GrafikFotoFilm Codierungsgrad

41 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beispiel 1: Der Wasserdampf Ikarus, Natur & Technik 5, Oldenbourg, S. 51

42 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beispiel 2: Proteinstruktur Jgst. 9: Wo sind die H-Brücken? Die weiße Bandstruktur? Die wäre helical.

43 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zusatzbeispiel: zu knappe Bildunterschrift Wo ist die Natronlauge drin?

44 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zusatzbeispiel: falsche Bildunterschrift Wie bitte?

45 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Erinnerung: Wahrnehmungsgesetze z.B. Gesetz der glatt durchlaufenden Linie:

46 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Wahrnehmungsgesetze...gelten auch für Folien, Arbeitsblätter und Abbildungen:

47 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beispiel 3: Das Molkonzept Quelle: Schülerheft, GMG Bayreuth, 12/2007. Viel zu viele Elemente Keine Reduktion der Zahl möglich, nicht durch Symmetrie und nicht durch Gruppierung Daraus zieht das Gehirn die Schlußfolgerung : kompliziert kann ich nicht. Masse m [g] Teilchen- zahl N Volumen V [l] Stoff- menge n [mol] Stoffmengen- konzentration Molares Volumen Molare Masse DichteAtom- masse Avogadro- Konstante

48 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beispiel 3: Das Molkonzept Maßnahme 1: Unterscheidung der Qualitäten Basisgröße und Hilfsgröße zur Umwandlung; erfordert ZWEI Blicke zum erfassen. Einsatz als Arbeitsfolie und Zusammenfassung Zur Erarbeitung Gliederung nötig Nachteil: zentrale Stellung von n nicht deutlich. Masse m [g] Teilchen- zahl N Volumen V [l] Stoff- menge n [mol] Stoffmengen- konzentration Molares Volumen Molare Masse Dichte Atom- masse Avogadro- Konstante

49 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beispiel 3: Das Molkonzept Maßnahme 2: Stärkere Betonung der zentralen Stellung von n Masse m [g] Teilchen- zahl N Volumen V [l] Stoff- menge n [mol] Stoffmengen- konzentration Molares Volumen Molare Masse Dichte Atom- masse Avogadro- Konstante Hohes Maß an Symmetrie n noch nicht optimal im Zentrum

50 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beispiel 3: Das Molkonzept n(X) : n(Y) m(X) N(X) V(X) c(X) m(Y) N(Y) V(Y) c(Y) grundsätzlich auch noch zu viele Elemente, aber... Reduktion der Zahl durch Symmetrie und Gruppierung möglich. n ideal zentralisiert. Alternative:

51 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Persönliche Bewertung? Masse m [g] Teilchen- zahl N Volumen V [l] Stoff- menge n [mol] Stoffmengen -konz. Molares Volumen Molare Masse Dichte Atom- masse Avogadro- Konstante n(X) : n(Y) m(X) N(X) V(X) c(X) m(Y) N(Y) V(Y) c(Y)

52 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Durch Studierende erarbeitete Variante A + B C + D m(A,B) N(A,B) V(A,B) c(A,B) m(C,D) N(C,D) V(C,D) c(C,D)

53 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Negativbeispiel: Diamantenpreise Tufte, Edward R.: Envisioning Information. Graphics Press, Cheshire, Connecticut 1990.

54 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Didaktische Planung Was (Inhalte) Wo (did. Orte) mediales Wie Visualisierung Verfahrens-Wie Für wen (Zielgrp.) Zusammenf. Lösungsplanung Dokumentation Anwendung Festigung Einführung Problemfindung Erarbeitung/Lösung Übertragung Realexperiment Modellexperim. Denkmodell Mathem. Modell Materielles Modell Bewegtes Bild Tafelskizze… Jgst. 5 Jgst. 6 Jgst. 7 Jgst. 8 Jgst. 9 Jgst. 10 Jgst. 11 Jgst. 12 Differenz.grp. Formelschreibweise Teilchenstruktur Zeitliche Abläufe (Masse) Zeitliche Abläufe (Energie) Denkstruktur Messwerte Vereinbarungen Naturgesetz… Fragend Klassifizierung Forschend Entwickelnd Hierarchisierung Entdeckend…

55 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Fallbeispiel allgemein Gut: Anbieten von Bild und Ton: die Leistungen beider Wege werden im Gehirn genutzt. Synchrones Anbieten: die richtige Interpretation wird durch das Gesetz der Nähe unterstützt. Widerspruchsfreie Information auf den beiden Kanälen: weil das Gehirn Bearbeitungszeit spart einfach codiert: gut, weil das Gehirn mit einem Durchlauf zum Ergebnis kommt. Schlecht: Präsentieren von Bild oder Ton: ein Weg wird vergeben. Zeitversetztes Anbieten: Zusammengehörigkeit der Information wird nicht erkannt. Widerspruch zwischen den beiden Kanälen: das Gehirn muss öfter zur Überprüfung ansetzen mehrfach codiert: schlecht, weil das Gehirn mehrere Durchläufe benötigt.

56 Chemische Bezeichnungen und Schmelzpunkte (°C) : Methansäure; 8,4, Ethansäure; 16,6, Propansäure; -22, Butansäure; -5, Pentansäure; -34,5, Hexansäure; -1,5, Heptansäure; -11, Octansäure; 16,5, Nonansäure; 12,5, Decansäure; 31,5, Undecansäure; 28, Dodecansäure; 44, Tridecansäure; 43, Tetradecansäure; 54,5, Pentadecansäure; 52,3, Hexadecansäure; 63, Heptadecansäure; 61, Octadecansäure; 69 Fallbeispiel konkret: Variante 1 Aufgabe: Formulieren Sie eine allgemeine Aussage über den Verlauf der Schmelzpunkte bei Carbonsäuren! AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

57 Chemische Bezeichnungen Schmelzpunkte (°C) Methansäure8,4 Ethansäure16,6 Propansäure-22 Butansäure-5 Pentansäure-34,5 Hexansäure-1,5 Heptansäure-11 Octansäure16,5 Nonansäure12,5 Decansäure31,5 Undecansäure28 Dodecansäure44 Tridecansäure43 Tetradecansäure54,5 Pentadecansäure52,3 Hexadecansäure63 Heptadecansäure61 Octadecansäure69 Variante 2 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Aufgabe: Formulieren Sie eine allgemeine Aussage über den Verlauf der Schmelzpunkte bei Carbonsäuren!

58 Variante 3 Aufgabe: Formulieren Sie eine allgemeine Aussage über den Verlauf der Schmelzpunkte bei Carbonsäuren! AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

59 Variante 4 Aufgabe: Formulieren Sie eine allgemeine Aussage über den Verlauf der Schmelzpunkte bei Carbonsäuren! AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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61 Zusatzbeispiel Wo befindet sich die Zone mit den T?

62 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Nicht ganz gleichwertige Interpretationen

63 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Bewegung: wie viele Punkte sehen Sie?

64 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Kontextabhängige Interpretation

65 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Kontextabhängige Interpretation Sehen Sie DaVinci? Wie viele? Oder Reiter? Wie viele? Oder beides?

66 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Kontextabhängige Interpretation Was sehen Sie? Wann? Warum?

67 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beispiel 3: Das Molkonzept Masse m [g] Teilchen- zahl N Volumen V [l] Stoff- menge n [mol] Stoffmengen- konzentration Molares Volumen Molare Masse DichteAtom- masse Avogadro- Konstante Variante 2:

68 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Finden Sie die Zahl, die sich rechts von einem Punkt, oberhalb eines Sterns, unterhalb einer fünf und links von einem Buchstaben R befindet!

69 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Finden Sie:

70 AkadDir W. Wagner. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Auditive Signalverarbeitung A Assoziationsfelder S Sprachzentren M motorische Felder (Broca-Areal) V visuelle Zentren Frontallappen Temporallappen (Schläfen~) Parietallappen (Scheitel~) Kleinhirn Occipitallappen (Hinterhaupts~) S1 S2 M A V ? WO WAS TE


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