Literatur & Quellen – Systemchen

Simulationen im naturwissenschaftlichen Unterricht 6 Quellen

Wilensky, U. & Rand, W. (2015). An Introduction to Agent-Based Modeling: Modeling Natural, Social, and Engineered Complex Systems with NetLogo.

MIT Press. ISBN 978-0-262-73189-8

Grundlagenwerk zu agentenbasierter Modellierung; zeigt, wie Lernende durch Übernahme der Perspektive einzelner Agenten komplexe Systeme besser verstehen.

Vogel, J. J., Vogel, D. S., Cannon-Bowers, J., Bowers, C. A., Muse, K. & Wright, M. (2006). Computer Gaming and Interactive Simulations for Learning: A Meta-Analysis.

Journal of Educational Computing Research, 34(3), 229–243. DOI: 10.2190/FLHV-K4WA-WPVQ-H0YM

Meta-Analyse: Spiele und interaktive Simulationen erzielen signifikant bessere kognitive Lernergebnisse als traditioneller Unterricht.

Perkins, K. et al. (2024). Transforming Science Education in Elementary Schools: The Power of PhET Simulations in Enhancing Student Learning.

Multimodal Technologies and Interaction (MDPI), 8(11), 105

PhET-Simulationen im Grundschulunterricht verbessern konzeptuelles Verständnis und kritisches Denken signifikant.

Wieman, C. E., Adams, W. K. & Perkins, K. K. (2008). PhET: Simulations That Enhance Learning.

Science, 322(5902), 682–683. DOI: 10.1126/science.1161948

Grundlagenpublikation zu PhET; belegt die Wirksamkeit interaktiver Simulationen durch aktives Engagement und Problemlösen.

Santos, I. & Casonato, G. (2023). Integrating PhET Simulations into Elementary Science Education: A Qualitative Analysis.

Education Sciences (MDPI), 13(9), 884. DOI: 10.3390/educsci13090884

Fördert Higher-Order Thinking Skills bereits bei Drittklässlern durch PhET-Einsatz in der Grundschule.

Smetana, L. K. & Bell, R. L. (2012). Computer Simulations to Support Science Instruction and Learning: A Critical Review of the Literature.

International Journal of Science Education, 34(9), 1337–1370

Umfassende Metaanalyse zum Einsatz von Computersimulationen im naturwissenschaftlichen Unterricht.

Systemisches Denken bei Grundschulkindern 6 Quellen

Ben-Zvi Assaraf, O. & Orion, N. (2010). System Thinking Skills at the Elementary School Level.

Journal of Research in Science Teaching, 47(5), 540–563. DOI: 10.1002/tea.20351

Zentrale Studie: Viertklässler können durch forschendes Lernen signifikante Fortschritte im systemischen Denken erzielen.

Hmelo-Silver, C. E. & Azevedo, R. (2006). Understanding Complex Systems: Some Core Challenges.

The Journal of the Learning Sciences, 15(1), 53–61. DOI: 10.1207/s15327809jls1501_7

Identifiziert zentrale Herausforderungen beim Verstehen komplexer Systeme; Novizen fokussieren auf Komponenten, Experten auf Beziehungen.

Hmelo-Silver, C. E., Liu, L. & Jordan, R. (2009). Using representational tools to learn about complex systems.

Journal of Research in Science Teaching, 52(1), 6–35

Untersucht, wie repräsentative Werkzeuge (inkl. Simulationen) das Lernen über komplexe Systeme unterstützen.

York, S. & Becker, N. (2020). Bringing systems thinking into the classroom.

International Journal of Science Education. DOI: 10.1080/09500693.2020.1755741

Überblick über Ansätze zur Integration von systemischem Denken in den Unterricht mit konkreten Umsetzungsbeispielen.

Meadows, D. H. (2008). Thinking in Systems: A Primer.

Chelsea Green Publishing. ISBN 978-1-60358-055-7

Einführungswerk in systemisches Denken; konzeptuelles Fundament für Rückkopplungsschleifen und Systemdynamik.

Boersma, K., Waarlo, A. J. & Klaassen, K. (2011). The feasibility of systems thinking in biology education.

Journal of Biological Education, 45(4), 190–197

Untersucht die Machbarkeit von systemischem Denken im Biologieunterricht mit einem Rahmen für System-Konzepte.

Game-Based Learning & Serious Games 5 Quellen

Plass, J. L., Homer, B. D. & Kinzer, C. K. (2015). Foundations of Game-Based Learning.

Educational Psychologist, 50(4), 258–283. DOI: 10.1080/00461520.2015.1122533

Theoretisches Grundlagenwerk; identifiziert kognitive, affektive und soziokulturelle Fundamente für wirksames spielbasiertes Lernen.

Clark, R. C. & Mayer, R. E. (2016). e-Learning and the Science of Instruction.

Wiley (4. Auflage). DOI: 10.1002/9781119239086

Evidenzbasierte Leitlinien für digitale Lernumgebungen, einschließlich Simulationen und Lernspiele.

Li, Q. & Ma, X. (2024). Game-based learning in early childhood education: a systematic review and meta-analysis.

Frontiers in Psychology, 15, 1307881. DOI: 10.3389/fpsyg.2024.1307881

Systematischer Review und Meta-Analyse: positive Effekte auf Motivation und kognitive Entwicklung in der frühkindlichen Bildung.

Hsu, C.-Y., Liang, J.-C. & Su, Y.-C. (2022). Applying game-based learning in primary education: a systematic review of journal publications from 2010 to 2020.

Interactive Learning Environments, 32(2). DOI: 10.1080/10494820.2022.2091611

35 experimentelle Studien zeigen überwiegend positive Ergebnisse von spielbasiertem Lernen in der Grundschule.

Bosch, E., Sun, J., Wang, A. & Montclare, J. K. (2025). Engaging 6th-Grade Students in Ecosystem Education: Exploring Roles and Relationships in Ecology With an Interactive Gamified Module.

Journal of Education (SAGE). DOI: 10.1177/00220574241310877

Gamifizierte Ökologie-Module fördern intuitives Verständnis ökologischer Kernkonzepte.

Ökologische Simulationen in der Bildung 4 Quellen

Tan, Y. S. M. (2023). Serious games for environmental education.

Integrative Conservation, 2(1), 19–30. DOI: 10.1002/inc3.18

56 Studien analysiert: Immersion, Realwelt-Simulation und Autonomie als Schlüsselmerkmale erfolgreicher Umweltbildungsspiele.

Grotzer, T. A. et al. (Harvard University). EcoXPT: An immersive simulation for ecosystem learning.

Harvard Graduate School of Education – ecoLearn Project

Immersive Ökosystem-Simulation, in der Schüler forschend-entdeckend lernen, wie Ökosysteme funktionieren.

Piatt, J. (Tyto Online). Tyto Ecology: Build & Create Your Own Ecosystem.

Science Game Center

Ökologie-Simulationsspiel, das an Next Generation Science Standards ausgerichtet ist; Schüler bauen eigene Ökosysteme.

Learning Ecology with Vera (2025). Learning Ecology with Vera using Conceptual Models and Simulations.

arXiv Preprint

Kombiniert konzeptuelle Modelle mit Simulationen zur Vermittlung ökologischer Konzepte wie Räuber-Beute-Zyklen.

Digitale Medien im Sachunterricht 6 Quellen

Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts – GDSU (2021). Sachunterricht und Digitalisierung – Positionspapier.

GDSU

Offizielles Positionspapier: definiert Medien als perspektivenvernetzenden Themenbereich im Sachunterricht.

GDSU (2024/2025). Positionspapier der GDSU zu KI im Sachunterricht.

GDSU

Aktuelles Positionspapier zu künstlicher Intelligenz im Sachunterricht; relevant für digitale Lernwerkzeuge.

Schmeinck, D. (2022). Digitalisierung im Sachunterricht der Grundschule.

pedocs Open Access

Sachunterricht ist aufgrund seines welterschließenden Kernauftrags das zentrale Fach für mediale Bildung.

Peschel, M. & Irion, T. (2016). Lernen mit und über digitale Medien im Sachunterricht.

MedienPädagogik: Zeitschrift für Theorie und Praxis der Medienbildung

Sachunterricht als zentrales Fach für das Lernen mit und über digitale Medien in der Grundschule.

Gerve, F. (2016). Digitale Medien als „Sache" des Sachunterrichts.

Grundschulverband-Publikation

Begründet die Erforschung digitaler Medien als Gegenstand des Sachunterrichts.

Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts – GDSU (2013). Perspektivrahmen Sachunterricht.

Verlag Julius Klinkhardt, Bad Heilbrunn

Zentrales Referenzdokument für den Sachunterricht im deutschsprachigen Raum.

Naturwissenschaftliche Kompetenz in der Grundschule 2 Quellen

Hardy, I., Kleickmann, T., Koerber, S. et al. (2010). Die Modellierung naturwissenschaftlicher Kompetenz im Grundschulalter (Science-P).

In: Klieme, E. et al. (Hrsg.): Kompetenzmodellierung. Zeitschrift für Pädagogik, Beiheft 56

Kompetenzmodell für naturwissenschaftliches Wissen von der 2. bis 4. Klasse; Rahmen für Lernzieldefinitionen.

Kleickmann, T. (2012). Kognitiv aktivieren und inhaltlich strukturieren im naturwissenschaftlichen Sachunterricht.

SINUS an Grundschulen – Handreichung

Didaktische Prinzipien zur kognitiven Aktivierung, die auch für die Gestaltung von Simulationen relevant sind.