IZfB-Forschungsschwerpunkt

Lernen in den MINT-Fächern

 

Welche Herausforderungen stellen die MINT-Fächer an Lernende und wie lassen sich diese unterstützen?

 

Der Schwerpunkt

Inhalte und Ziele des Forschungsschwerpunkts

Die Fächer Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften (Biologie, Chemie, Physik) und Technik (MINT) stellen viele Lernende in allen Bildungsphasen von der Grundschule bis zur Universität vor fachspezifische und fachübergreifende Herausforderungen. Der Forschungsschwerpunkt untersucht mit verschiedenen Methoden der Bildungsforschung (fachspezifische) Ursachen von Lern- und Verständnisschwierigkeiten, entwickelt innovative Lehr- und Lernmaterialien und erforscht deren Wirksamkeit.

Personen im Schwerpunkt

 Verantworlich für den Schwerpunkt:


Prof. Dr. Maik Walpuski

Didaktik der Chemie

E-Mail


Prof. Dr. Philipp Schmiemann

Didaktik der Biologie

E-Mail

Mitglied im Schwerpunkt sind alle IZfB-Mitglieder aus den Fakultäten Biologie, Chemie, Informatik, Mathematik, Physik und der Gruppe Didaktik der Technik.

Aktuelle Drittmittelprojekte

Projektverantwortliche

Projekttitel

Laufzeit

Drittmittelgeber

B. Barzel, F. Schacht

ComeMINT – ComeNet Mathematik, Verbundprojekt

2023-2025

BMBF/EU

B. Barzel, F. Schacht

SMART[alpha], Verbundprojekt

 

DZLM/IPN

A. Büchter, F. Schacht

Prüfungen Innovieren – Transfer schaffen – Chancengerechtigkeit fördern (PITCH) – Mathematik, Verbundprojekt

2021-2025

Stiftung Innovation in der Hochschullehre

C. Eitemüller, M. Walpuski

Freiraum 2022

2022-2025

Stiftung Innovation in der Hochschullehre

C. Eitemüller, M. Ropohl

Interaktives und adaptives Online-Lernmaterial für den Chemieunterricht der Sekundarstufe

2022-2023

Müller-Reitz-Stiftung/DFG

M. Lang

Game Based Learning mit EduCaching (GamBLe EduCache)

2023-2025

MKW (orca.nrw)

M. Lang, A. Niemann

Innovet: interSim – Digital Lernen durch interaktive Simulation, Verbundprojekt

2025-2027

BMBF

M. Ropohl

ComeMINT – Inkusion und überfachliche Koordination, Verbundprojekt

2023-2025

BMBF/EU

P. Schmiemann, C. Johannes

Prüfungen Innovieren – Transfer schaffen – Chancengerechtigkeit fördern (PITCH)– Biologie, Verbundprojekt

2021-2025

Stiftung Innovation in der Hochschullehre

P. Schmiemann, F. Leese

DNA macht Schule

2025-2027

Umweltbundesamt

M. Walpuski

Digitales GWP-Curriculum.nrw, Verbundprojekt

2022-2025

MKW NRW

M. Walpuski, M. Giese

Prüfungen Innovieren – Transfer schaffen – Chancengerechtigkeit fördern (PITCH) – Chemie, Verbundprojekt

2021-2025

Stiftung Innovation in der Hochschullehre

digi-GEBF

 

Beitrag zur digiGEBF 2021

Interview mit Prof. Dr. Maik Walpuski 

Aufgenommen anlässlich der Vorstellung des IZfB und seiner Forschungsschwerpunkt im Rahmen des virtuellen Tags der offenen Tür der GEBF: Inside Empirische Bildungsforschung, am 29.10.2021

Zum Video

 

 

Aktuelle Publikationen

2025

Lang, M. & Pelz, M. (2025). Studierende als Vertretungslehrkräfte – Eine empirische Erhebung zum Status Quo im Lehramt Technik. Journal of Technical Education (JOTED), 13(1), 167–181.

Schuessler, Katrin; Fischer, Vanessa; Walpuski, Maik: Investigating construct validity of cognitive load measurement using single-item subjective rating scales Instructional Science, Jg. 53 (2025), Heft 1, S. 71 – 97. 10.1007/s11251-024-09692-6

Van Ackeren-Mindl, I., Göbel, K. & Ropohl, M. (im Druck). Bildungsforschung und Bildungspraxis in der Metropole Ruhr. Schule und Lehrkräftebildung gemeinsam im regionalen Kontext entwickeln. Waxmann.

2024

Boegel, S. & Ropohl, M. (2024). Welche Rolle spielen kognitive Belastung und Motivation beim feedbackgestützten Lernen? Ergebnisse einer empirischen Untersuchung zu lernunterstützenden Feedbackmerkmalen beim Planen von Experimenten. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften. Advance online publication. DOI 10.1007/s40573-024-00175-2

de Vries, Marc J.; Fletcher, Stefan; Kruse, Stefan; Labudde, Peter; Lang, Martin; Mammes, Ingelore; Max, Charles; Münk, Dieter; Nicholl, Bill; Strobel, Johannes; Winterbottom, Mark (Eds.) (2024): Future Prospects of Technology Education. Center of Excellence for Technology Education (CETE), vol. 4. Münster: Waxmann. ISBN 978-3-8309-9781-8

Klingbeil, K., Rösken, F., Barzel, B., Schacht, F., Stacey, K., Steinle, V., & Thurm, D. (2024). Validity of multiple-choice digital formative assessment for assessing students’ (mis)conceptions. Evidence from a mixed-methods study in algebra. ZDM Mathematics Education56(4), 713-726. https://doi.org/10.1007/s11858-024-01556-0

Lampe, Kristina; Lang, Martin & Dorschu, Alexandra (2024): Evaluation of a strategy training to promote mechanicalmathematical modeling competence in problem solving in Technical Mechanics (Statics). Proceedings of the 52nd Annual Conference of SEFI, Lausanne, Switzerland. DOI: 10.5281/zenodo.14254800

Lang, Martin (2024): Wege aus der Krise?! Wie kann der Lehrberuf für die Generation Z attraktiver werden? In: Bildung und Beruf, 7. Jg., Ausgabe März, S. 16-22

Lang, Martin & Bödeker, Wulf (2024): Education for sustainable development as a guiding principle of modern technology teaching. Theoretical foundation and subject didactic implications. In: de Vries, Marc J.; Fletcher, Stefan; Kruse, Stefan; Labudde, Peter; Lang, Martin; Mammes, Ingelore; Max, Charles; Münk, Dieter; Nicholl, Bill; Strobel, Johannes; Winterbottom, Mark (Eds.)(2024): Future Prospects of Technology Education. Münster: Waxmann, pp. 187-210

Steinbach, Martin; Eitemüller, Carolin; Rodemer, Marc; Walpuski, Maik: The influence of representations on task difficulty in organic chemistry : An exploration using a novel paired-items test instrument. International Journal of Science Education (2024), in press. 10.1080/09500693.2024.2378218

Ropohl, M. & Rönnebeck, S. (2024). Making learning effective – quantity and quality of pre-service teachers’ feedback. In M. Grangeat, C. Harrison, & J. Dolin (Hrsg.), Developing Formative Assessment in STEM Classrooms (S. 63-83). Routledge.

Schüßler, Katrin; Fischer, Vanessa; Walpuski, Maik; Leutner, Detlev: The Moderating Role of Interest in the Relationship between Perceived Task Difficulty and Invested Mental Effort. In: Education Sciences, Jg. 14 (2024), Heft 10, Artikel 1044. 10.3390/educsci14101044

Schüßler, Katrin; Rodemer, Marc; Giese, Michael; Walpuski, Maik: Organic Chemistry and the Challenge of Representations: Student Difficulties with Different Representation Forms When Switching from Paper–Pencil to Digital Format. In: Journal of Chemical Education (JCE), Jg. 101 (2024), Heft 11, S. 4566 – 4579. 10.1021/acs.jchemed.4c00303

Schüßler, Katrin; Striewe, Michael; Pueschner, Daniel; Luetzen, Arne; Goedicke, Michael; Giese, Michael; Walpuski, Maik: Developing and evaluating an e-learning and e-assessment tool for organic chemistry in higher education. Frontiers in Education, Band 9 (2024), Artikel 1355078. 10.3389/feduc.2024.1355078

Trauten, Florian; Eitemüller, Carolin; Walpuski, Maik: Chemie interaktiv - mit Feedback und Erklärhilfen. In: Naturwissenschaften im Unterricht Chemie, Jg. 35 (2024), Heft 204, S. 45 - 47

Walpuski, Maik; Celik, Kübra: Empirical Validation of a Learning Progression in Initial Chemistry Education. In: Creative Education, Band 15 (2024), S. 212 – 237. 10.4236/ce.2024.152013

2023

Cusi, A., Schacht, F., Aldon, G., & Swidan, O. (2023). Assessment in mathematics: a study on teachers’ practices in times of pandemic. ZDM Mathematics Education, 55, 221-233. https://doi.org/10.1007/s11858-022-01395-x

Eitemüller, C., Trauten, F., Striewe, M., & Walpuski, M. (2023). Digitalization of Multistep Chemistry Exercises with Automated Formative Feedback. Journal of Science Education and Technology . https://doi.org/10.1007/s10956-023-10043-2

Ropohl, M., Weimar, H., Arnold, J., Boegel, S., Kampa, N. & Opfermann, M. (2023). Der Prozess formativen Assessments beim Experimentieren. Welche Rolle spielt die kognitive Belastung? In A. Buholzer & D. Brovelli (Hrsg.), Formatives Assessment – Perspektiven für Unterricht und Lehrerinnen- und Lehrerbildung (S. 83-99). Waxmann.

Strohmaier, Anselm R.; Ehmke, Timo; Härtig, Hendrik; Leiss, Dominik. On the role of linguistic features for comprehension and learning from STEM texts : A meta-analysis. In: Educational Research Review Jg. 39 (2023) 100533. Elsevier. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2023.100533

Timm, J., Oberste, N., & Schmiemann, P. (2023). Which factors influence the success in pedigree analysis? International Journal of Science Education, 45(3), 204–222. https://doi.org/10.1080/09500693.2022.2155494

Tonyali, B., Ropohl, M. & Schwanewedel, J. (2023). What makes representations good representations for science education? A teacher-oriented summary of significant findings and a practical guideline for the transfer into teaching. Chemistry Teacher International. Advance online publication. DOI 10.1515/cti-2022-0019

Trauten, Florian; Eitemüller, Carolin; Walpuski, Maik: Lernaufgaben mit automatisiertem Feedback in einem digitalen Hochschultutorium zur Vorlesung der Allgemeinen Chemie als Angebot zur Binnendifferenzierung. Zeitschrift für empirische Hochschulforschung (ZeHf), Jg. 7 (2023), Heft 1, S. 13 – 33. 10.3224/zehf.v7i1.03

2022

Behrendt, Alina; Fischer, Vanessa; Walpuski, Maik: COVID-19 school closures and chemistry-related competencies: A study of German students transitioning from primary to secondary school. Frontiers in Education, Band 7 (2022), Artikel 928987. 10.3389/feduc.2022.928987

Eckhard, J., Rodemer, M., Bernholt, S., & Graulich, N. (2022). What Do University Students Truly Learn When Watching Tutorial Videos in Organic Chemistry?: An Exploratory Study Focusing on Mechanistic Reasoning. Journal of Chemical Education99 (6), 2231–2244. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.2c00076

Kiesewetter, A., & Schmiemann, P. (2022). Understanding Homeostatic Regulation: The Role of Relationships and Conditions in Feedback Loop Reasoning. CBE Life Sciences Education, 21(3), ar56. https://doi.org/10.1187/cbe.21-04-0092

Mambrey, S., Schreiber, N., & Schmiemann, P. (2022). Young Students’ Reasoning About Ecosystems: The Role of Systems Thinking, Knowledge, Conceptions, and Representation. Research in Science Education , 52 (1), 79–98. https://doi.org/10.1007/s11165-020-09917-x

Mambrey, S., Wellmanns, A., Timm, J., & Schmiemann, P. (2022). Systems Thinking in Ecological and Physiological Systems and the Role of Representations. In O. Ben Zvi Assaraf & M.-C. P. J. Knippels (Hrsg.), Fostering Understanding of Complex Systems in Biology Education (S. 105–121). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-98144-0_6

Timm, J., Wools, K., & Schmiemann, P. (2022). Secondary Students’ Reasoning on Pedigree Problems. CBE Life Sciences Education, 21(1), ar14. https://doi.org/10.1187/cbe.21-01-0009

2021

Fischer, Vanessa; Walpuski, Maik; Lang, Martin; Letzner, Melanie; Manzel, Sabine; Motté, Patrick; Paczulla, Bianca; Sumfleth, Elke; Leutner, Detlev: Was beeinflusst die Entscheidung zum Studienabbruch? Längsschnittliche Analysen zum Zusammenspiel von Studienzufriedenheit, Fachwissen und Abbruchintention in den Fächern Chemie, Ingenieur- und Sozialwissenschaften. Zeitschrift für empirische Hochschulforschung (ZeHf), Jg. 4 (2021), Heft 1, S. 55 – 80. 10.3224/zehf.v4i1.05

Nordine, J., Sorge, S., Delen, I., Evans, R., Juuti, K., Lavonen, J., Nilsson, P., Ropohl, M. & Stadler, M. (2021). Promoting Coherent Science Instruction through Coherent Science Teacher Education: A Model Framework for Program Design. Journal of Science Teacher Education, 32(8), 911–933. DOI 10.1080/1046560X.2021.1902631

Ropohl, M. & von Aufschnaiter, C. (2021). Formative Assessment. In H.E. Fischer & R. Girwidz (Hrsg.), Physics Education (S. 413-437). Cham: Springer International.

Schramm, T., Jose, A., & Schmiemann, P. (2021). Modeling and Measuring Tree-Reading Skills in Undergraduate and Graduate Students. CBE Life Sciences Education, 20(3), ar32. https://doi.org/10.1187/cbe.20-06-0131

Walpuski, M.; Fischer, V.; Lang, M.; Leutner, D.; Manzel, S.; Sumfleth, E.: Chemie, Sozialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften: Studienerfolg und Studienabbruch. In: Wolter, Andrä: Studienerfolg und Studienabbruch : Empirische Untersuchung von Studienabbrüchen ; Ursachen und Folgen / Martin, Neugebauer; Daniel, Hans-Dieter (Hrsg.). - Springer VS, 2021, S. 153 – 177. 10.1007/978-3-658-32892-4_7