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Während der Sekundarstufe I ist ein stetiger Rückgang der Motivation im Physikunterricht zu beobachten. Dies stellt die Lehrerinnen und Lehrer vor eine enorme Herausforderung. Die empirische Forschung zeigt, dass Motivation ein wesentlicher Faktor für die Qualität des Lernens und bedeutsamer Prädiktor für lebenslanges Lernen ist. Große Auswirkung hat neben der fachlichen Wissensvermittlung die didaktische Aufbereitung der physikalischen Inhalte mit besonderem Augenmerk auf die Förderung von Interesse und Motivation der Lernenden. Der Physikunterricht unterscheidet sich zwar von anderen Unterrichtsfächern, indem die Lernenden durch praktische Übungen sprich Experimente auf vielfache Weise zu wissenschaftlichen Erkenntnissen gelangen können - derartige Erfahrungen wirken an sich motivierend. Die derzeit weit verbreitete Methodik sowie übliche Rahmenbedingungen geben dieser Motivation jedoch oft keinen Raum. Durch die Verwendung elektronisch unterstützter Medien (Smartphones, Tablets oder Personal Computer) und des Internets kann die Methodenvielfalt besser ausgeschöpft werden. Auch viele Barrieren, wie zum Beispiel örtliche Gebundenheit, zeit- oder kostenintensive Versuchsanordnungen, Verletzungsgefahr und das Fehlen von Versuchsmaterialien für den Einzelnen, lassen sich leichter überwinden. Da nahezu alle Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I Zugang zu Neuen Medien haben und sich intensiv mit ihnen beschäftigen, sollten Konzepte entwickelt werden, um diese in den Unterricht zu integrieren und zwar nicht nur als Instrumente zur Informationsbeschaffung, sondern gezielt als didaktische Hilfsmittel im Unterrichtsgeschehen. Virtuelle Experimente basieren auf dem Einsatz dieser modernen Medien und fördern autonomes Handeln sowie das Gefühl von Kompetenz. Die zahlreichen Möglichkeiten kollaborativen Austausches stärken die soziale Eingebundenheit. Bislang wurde dem Zusammenhang zwischen virtuellem Experimentieren und Motivationssteigerung im Physikunterricht seitens der wissenschaftlichen Forschung kaum Aufmerksamkeit geschenkt. Daher wurden auch keinerlei pädagogische Konzepte und Unterrichtspraktiken entwickelt, die es den Lehrerinnen und Lehrern erleichtern, moderne Medien für Lehr- und Lernprozesse gewinnbringend einzusetzen. Die vorliegende explorative Studie nimmt Bezug auf den dramatischen Motivationsrückgang im Physikunterricht in der Sekundarstufe I und untersucht, ob sich dieser durch den gezielten Einsatz virtueller Experimente abschwächen lässt. Die Forschungsfrage lautet: „Welche Auswirkungen hat der Einsatz von virtuell durchgeführten physikalischen Experimenten im Sekundarstufenbereich I auf die Motivation der Lernenden?“ Insgesamt beteiligten sich fünf Schulen in Österreich und 407 Probandinnen und Probanden an der Studie. Es konnten 1.211 Datensätze mit insgesamt 46.018 Einzeldaten erhoben werden. Durch acht aufgestellte Hypothesen wurde die intrinsische Regulation, das Flow-, das Autonomie- und das Kompetenzerleben sowie die aktuelle Motivation mit ihren Komponenten Herausforderung, Interesse, Erfolgswahrscheinlichkeit und Misserfolgsbefürchtung untersucht. Die Motivationslage der Schülerinnen und Schüler der sechsten bis achten Schulstufe wurde im Rahmen eines adaptierten Cross Over-Designs mit Hilfe von Online-Fragebögen basierend auf der fünfteiligen Likert-Skala ermittelt.

Die Herausforderungen im Kontext des globalen Klimawandels und der planetaren Grenzen des Systems Erde lassen die grundlegende Bedeutung von Systemkompetenz zur Analyse und Bewältigung komplexer dynamischer Probleme deutlich werden. Die notwendigen Schritte zur Erreichung der globalen Nachhaltigkeitsziele setzen eine raumbezogene Handlungskompetenz aller beteiligten Akteure voraus, die maßgeblich auf einer vernetzten Einsicht in die Zusammenhänge von natürlichen und gesellschaftlichen Systemen beruht. Aus didaktischer Sicht steht in der vorliegenden Studie daher die Forschungsfrage im Vordergrund, auf welche Weise die Systemkompetenz von Jugendlichen im Kontext raumwirksamer Mensch-Umwelt-Beziehungen bestmöglich gefördert werden kann. Den thematischen Rahmen der Arbeit bildet das Phänomen der Bodenerosion im Kontext des Klimawandels. Neben den bereits heute gegebenen Risiken und Gefährdungen ist hierbei durch die im Klimawandel zu erwartende Häufung von Starkniederschlagsereignissen und die jahreszeitliche Veränderung der Bodenfeuchteverhältnisse eine Verschärfung des Gefährdungspotenzials für landwirtschaftlich genutzte Böden wahrscheinlich. Das in Bezug auf das lebensweltliche Umfeld der Jugendlichen erarbeitete Phänomen steht daher stellvertretend für komplexe und dynamische Mensch-Umwelt-Systeme. Ausgehend von einem naturwissenschaftlich geprägten Systemverständnis und dem Bestreben der Systemwissenschaft, komplexe Systeme modellhaft zu erfassen, rückt die Modellbildung auch in der Frage nach gewinnbringenden methodisch-didaktischen Ansätzen zur Förderung des systemischen Denkens in den Mittelpunkt des Interesses. Aus dem Nebeneinander von konkret-gegenständlichen Modellen und Computersimulationen als rechnergestützten Verfahren der Modellierung leitet sich die für die vorliegende Studie zentrale Forschungsfrage ab, welches Potenzial diese Methoden einzeln oder in Kombination in Bezug auf die Förderung von Systemkompetenz von SuS besitzen. Zur Lernwirksamkeit unterschiedlicher methodisch-medialer Settings liegen dabei verschiedene, in ihren Ergebnissen heterogene und zum Teil widersprüchliche Forschungsarbeiten vor. Bei vielen Studien wurden analoge und digitale Medien und Methoden gegenübergestellt, jedoch nicht kombiniert (z. B. Edsall & Wentz 2007), bei anderen wies die kombinierte Intervention eine längere Zeitdauer auf als die vergleichend eingesetzte Computersimulation (z. B. Rieß & Mischo 2008). Vor dem Hintergrund dieses Forschungsstandes untersucht die hier vorgestellte empirische Vergleichsstudie im experimentellen Prä-Post-Test-Design die Veränderung der kontextuellen Systemkompetenz von SuS durch Einsatz (1) eines analogen Bodenerosionsmodells (= Modell), (2) eines digitalen Bodenerosionsmodells (= Simulation) bzw. (3) einer Kombination beider Zugänge, bei jeweils gleicher Zeitdauer der Interventionen. Zur Frage der Dimensionalität und Messung des Konstruktes „Systemkompetenz“ liegen im Kontext raumwirksamer Mensch-Umwelt-Beziehung eine Reihe theorie- bzw. evidenzbasierter Erkenntnisse vor (vgl. z. B. Mehren u. a. 2018; Rieß u. a. 2015; Viehrig u. a. 2017), die sich jedoch in Teilen kontrovers gegenüberstehen. Den konzeptionellen Bezugsrahmen der Forschungsarbeit bildet hierbei das im Rahmen des BMBF-geförderten Projekts SysThema von Rieß u. a. (2015) entwickelte heuristische „Freiburger Kompetenzstrukturmodell zum systemischen Denken“ mit besonderer Schwerpunktsetzung auf der Systemmodellierung. Für die vier in diesem Kompetenzmodell ausgewiesenen Dimensionen A: „Systemtheoretisches Grundwissen (Deklaratives/konzeptuelles systemisches Wissen)“, B: „Systemelemente und Wechselwirkungen identifizieren, abbilden und interpretieren (Systemmodellierungsfähigkeit)“, C: „Mittels Systemmodellen Erklärungen geben, Prognosen treffen und Strategien entwerfen (Fähigkeit zur Nutzung von Systemmodellen beim Lösen von komplexen dynamischen Problemen)“ sowie D: „Gültigkeit und Vorhersageunsicherheit von Systemmodellen bestimmen (Bewertung von Systemmodellen und Ergebnissen der Modellanwendung)“ werden Testitems mit Bezug zum Themenfeld Bodenerosion entwickelt. Aufbauend auf den Erkenntnissen der Pilotierungsstudie (n = 78 SuS, vgl. Brockmüller u. a. 2016a,b) kann in der Hauptstudie (n = 203 SuS der gymnasialen Klassenstufen 10 bis 12) die Validität des überarbeiteten Systemkompetenztests durch eine substanzielle Übereinstimmung der inhaltlichen Expertenratings (Fleiss’ κ 0,79) sowie eine akzeptable interne Konsistenz der vier Skalen (Cronbachs α A: 0,54, B: 0,78, C: 0,70, D: 0,78) belegt werden. Strukturentdeckende statistische Verfahren (exploratorische Faktorenanalyse) lassen auf vier zugrunde liegende Faktoren schließen. Auch bei Anwendung der strukturbestätigenden konfirmatorischen Faktorenanalyse kann die Modellpassung des vierdimensionalen Modells anhand von statistischen Modellgütekriterien bestätigt werden. Auf Grundlage eines Strukturgleichungsmodells (konfirmatorische Faktorenanalyse zweiter Ordnung) können schließlich die Korrelationen zwischen den Kompetenzdimensionen auf ein übergeordnetes Gesamtkonstrukt im Sinne von Systemkompetenz zurückgeführt werden. Die heuristischen Annahmen einer vierdimensionalen Kompetenzstruktur zum systemischen Denken nach Rieß u. a. (2015) können somit auf Grundlage des Datensatzes der vorliegenden Studie empirisch fundiert werden. Ein im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts GeoSysKo theoretisch hergeleitetes und empirisch überprüftes Kompetenzstruktur- und -stufenmodell (vgl. auch Mehren u. a. 2018) umfasst zwei Dimensionen, die als „Systemorganisation und Systemverhalten“ sowie „Systemadäquate Handlungsintention“ ausgewiesen sind. Im Abgleich der beiden Modelle wird zunächst deutlich, dass sich diese mit den o. g. Dimensionen B und C weitgehend decken. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie machen unter Beachtung der erreichten Modellgütemaße darüberhinausgehend die zusätzliche inhaltliche Bedeutung der Theorie- sowie der Reflexionsebene (Dimensionen A und D) für das Konstrukt Systemkompetenz deutlich. Zur Untersuchung des Potenzials eines Einsatzes von analogen und digitalen Modellen und einer Kombination beider Methoden zur Förderung der auf diese Weise ausdifferenzierten Systemkompetenz wird die Stichprobe der Hauptstudie varianzanalytisch analysiert, um so u. a. der Forschungsfrage nachzugehen, ob statistisch bedeutsame Gruppenunterschiede zwischen den beiden Messzeitpunkten vor bzw. nach der Intervention bestehen. Dabei zeigt sich, dass der Mittelwert der über alle vier Dimensionen hinweg mit einem Gesamtscore erfassten Systemkompetenz in der Gruppe, die eine kombinierte analoge und digitale Intervention durchlaufen hat, statistisch signifikant höher liegt als in der Gruppe mit reiner Computersimulation (p = 0,024, bei kleiner Effektgröße Cohens f von 0,1). Bezüglich der vier einzelnen Systemkompetenz-Dimensionen zeigt sich, dass dieser Effekt in der Dimension B am deutlichsten ausgeprägt ist. Die Gruppe mit reiner Computersimulation erzielt in allen vier Dimensionen die niedrigsten Mittelwerte, während die Gruppe mit rein analogem Modelleinsatz in den Dimensionen B und C ähnlich niedrige Mittelwerte erzielt, in den Dimensionen A und D dagegen jedoch sogar die höchsten Mittelwerte erreicht. Mit Motivation und Lernstil werden weitere mögliche Einflussfaktoren auf den Kompetenzerwerb in der Studie berücksichtigt, deren Interaktionseffekte mit den drei Interventionsgruppen jedoch nicht statistisch signifikant ausfallen. In der Gesamtschau liefern die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit neben einem theoretischen Beitrag zur Entschlüsselung der Struktur von Systemkompetenz im Kontext raumwirksamer Mensch-Umwelt-Beziehungen insbesondere auch unterrichtspraktische Hinweise zur Systemkompetenzentwicklung. Die am Beispiel Bodenerosion exemplarisch untersuchte Kombination analoger und digitaler Modelle erreicht bei gleichem unterrichtlichem Zeitaufwand einen bedeutsam höheren Beitrag zur Förderung von Systemkompetenz, sodass sie dem jeweils isolierten Einsatz der einen oder anderen Methode evidenzbasiert vorgezogen werden kann.

Im Bereich der geschichtsdidaktischen Lehr-Lernforschung ergaben sich durch PISA weitreichende Veränderungen. Die Prozesse historischen Lernens, deren Bedingungen und Voraussetzungen, gewannen in der domänenspezifischen Forschung immer mehr an Aufmerksamkeit. Somit stellt sich auch für die Geschichtsdidaktik die Frage, über welches Wissen und Können Geschichtslehrkräfte verfügen, damit sie die Prozesse um das historische Lernen und das Geschichtsbewusstsein bei den Lernenden initiieren, fördern und begleiten können. Das Forschungsanliegen der vorliegenden Arbeit untersucht fachdidaktische Kompetenzstrukturen (in den Konstruktfacette "Feedback geben" und "Diagnostizieren können") angehender Geschichtslehrpersonen an den Pädagogischen Hochschulen Baden-Württembergs.

Zentrales Anliegen der vorliegenden Arbeit ist es zu untersuchen, über welche fachdidaktischen Kenntnisse angehende Chemielehrkräfte zum Themenbereich Schülervorstellungen verfügen und wie diese ausgeprägt sind. Obwohl sich die naturwissenschaftsdidaktische Forschung seit den 1970er-Jahren der Untersuchung von Schülervorstellungen widmet, stellt die vertiefte Auseinandersetzung mit dem Wissensrepertoire von (angehenden) Chemielehrkräften zu Schülervorstellungen ein weitreichendes Desiderat dar. Da es vor allem an Testverfahren mangelt, die diese zentrale Facette fachdidaktischen Wissens praxisnah erheben, wurde hierzu ein vignettengestütztes Testinstrument entwickelt und validiert. Die Entwicklung der Vignetten basiert auf einem aus der Literatur abgeleiteten Arbeitsmodell, wobei die erhobenen Konstrukte Rückschlüsse auf das deklarative und prozedurale chemiedidaktische Wissen zu Schülervorstellungen (CDW) zulassen sollen. Zur Klärung der theoretisch angenommenen zweidimensionalen Struktur des CDWs und Überprüfung von psychometrischen Eigenschaften des Verfahrens wurde eine Stichprobe von N = 89 angehenden Lehrkräften herangezogen. Mithilfe einer konfirmatorischen Faktorenanalyse konnten die beiden postulierten Dimensionen deklarativen (dCDW) und prozeduralen chemiedidaktischen Wissens (pCDW) bestätigen werden (χ² (df = 34) = 34.679, p = 0.435, χ²/df = 1.020, RMSEA = 0.015, TLI = 0.993, CFI = 0.955). Weiterhin weist der Test eine hinreichende interne Konsistenz (dCDW: ω = 0.75, pCDW: ω = 0.60) und weitere adäquate psychometrische Eigenschaften (Itemschwierigkeiten, Trennschärfen) auf. Neben Hinweisen auf die faktorielle, konvergente und diskriminante Validität des Testverfahrens, liefert die Arbeit auch Antworten auf weitere Forschungsfragen, z. B. welche Interdependenzen sich zwischen dem CDW und einzelnen Aspekten motivationaler Orientierung zeigen. Aus latenten Korrelationsanalysen gehen substanziell bedeutsame Zusammenhänge zwischen einzelnen Dimensionen des CDWs und dem Unterrichtsenthusiasmus sowie der Fehlerorientierung von angehenden Chemielehrkräften hervor. Darüber hinaus lässt sich feststellen, dass das Ausmaß, in dem inhaltsspezifische Themen zum Bereich der Schülervorstellungen in der ersten und zweiten Phase der Lehrerbildung behandelt wurden, einen signifikanten Einfluss auf das Abschneiden im Vignettentest hat.

In dieser Dissertation wird untersucht, wie sich Improvisationsmethoden in didaktischen Designs von Lehrveranstaltungen im tertiären Bereich integrieren lassen. Weiters analysiert wird, ob und wie diese theatralen didaktischen Interventionen die Selbstwirksamkeitserwartung von Studierenden sowie deren Bereitschaft zu kollaborativen und partizipativen Handeln verändern können. Angewandte Improvisation bedeutet übersetzt auf das Feld der Hochschuldidaktik, dass Methoden wie assoziative Vorgangsweisen, der Einsatz von Körperbildern und improvisierte Kurzszenen in das Methodenset von Lehrenden einfließen. Diese Arbeit bringt weitere Hinweise darauf, dass sich Improvisationsmethoden auf eine sehr einfache und flexible Weise adaptieren lassen. Damit ihr Einsatz als didaktische Intervention gelingt braucht es, wie diese Dissertation zeigt, zunächst eine umfassende Designplanung für den gesamten Ablauf einer Lehrveranstaltung, die Online-Settings berücksichtigt, in denen Improvisationsmethoden ebenso sehr gut zum Einsatz kommen können. Unverzichtbar ist zudem u. a. mit Hinweisen auf Improvisationsregeln und durch den Einsatz von Aufwärmmethoden mögliche Barrieren für die Umsetzung der Methoden durch Studierende abzubauen, eine „sichere Zone“ zu etablieren. Ein ebenso essenzielles Gestaltungselement ist die gezielte Auswahl von Debriefingfragen und –methoden, sowie ausreichend Zeitphasen, in denen diese umgesetzt werden. Gemeinsam mit der Art und Weise der Formulierung von Vorgaben zu den Improvisationsmethoden wird so eine unmittelbare Verbindung zu fachlichen und überfachlichen Zielen einer Lehrveranstaltung hergestellt. Ein Ergebnis der Arbeit ist in diesem Zusammenhang, dass Improvisationsmethoden weit mehr Einsatzfelder haben als ein bloßes spielerisches Überwinden einer Müdigkeit der Gruppe. Sie ermöglichen und begleiten Lernprozesse, es entstehen vielfältige Ideen und Inputs, die in einem Prozess der Bricolage von Studierenden dann völlig neu miteinander verbunden und auf verschiedenste Fragestellungen angewandt werden können.

In der vorliegenden Untersuchung wurde der Einfluss eines Schulprojekts in der Tradition des Empowerment-Ansatzes auf die Persönlichkeitsentwicklung von Jugendlichen untersucht. Das Projekt umfasste im Wesentlichen drei Bausteine: ein Mentaltraining, eine erlebnisorientierte Musicalprojektwoche und ein Transfertraining. In einer Pilotstudie und einer umfassenderen Hauptstudie wurde mithilfe eines quasi-experimentellen Längsschnittdesigns untersucht, ob das Projekt zur Steigerung der Selbstregulation, der Selbstwirksamkeit und des Selbstwerts beitrug und ob diese Steigerung im Sinne der Nachhaltigkeit auch am Ende des Schuljahres anhielt. Ein Fragebogen zur Erfassung der Selbstregulationsfähigkeit wurde entwickelt und innerhalb der beiden Studien validiert. Zusätzlich wurden ausgehend vom Modell der Trainingsevaluation von Kirkpatrick und Kirkpatrick (2008) die Reaktionen der Schüler, deren Transferverhalten und weitere Ergebnisse untersucht. Es kamen quantitative und qualitative Messinstrumente zum Einsatz. In der Pilotstudie wurden außerdem standardisierte Interviews durchgeführt, um die Ergebnisse mit der Perspektive von Lehrkräften und dem Schulleiter zu triangulieren. Mögliche Einflussfaktoren auf Personen-, Umwelt- und Durchführungsebene auf den Projekterfolg wurden untersucht. Erwartungsgemäß stiegen in der Pilotstudie die Selbstregulation und die Selbstwirksamkeit der Schüler in der Interventionsgruppe signifikant gegenüber der Vergleichsgruppe an. Der Selbstwert stieg in beiden Gruppen signifikant an. Die Selbstregulationsfähigkeit sank im Follow-up beinahe auf das Ausgangsniveau zurück. Selbstwirksamkeit und Selbstwert blieben in beiden Gruppen signifikant über dem Ausgangswert zu Schuljahresbeginn. Die qualitativen Ergebnisse bestätigten die Effekte und wiesen auf weitere positive Veränderungen auf der Ebene der Schüler, des Kollegiums und des schulischen Netzwerks hin. Diese Ergebnisse konnten in der Hauptstudie im Bereich der Konzentrationsfähigkeit, des Ziel- und Stärkenbewusstseins und der Selbstwirksamkeit repliziert werden, wenngleich mit sehr kleinen Effektstärken. Insgesamt waren die Wertschätzung der Schülerbeiträge und die kognitiv aktivierende Gestaltung des HKT-Trainings, der Bühnenauftritt und der durch die Projektwoche erlebte Zusammenhalt und Stolz von Bedeutung. Die im Mentaltraining erlernten Strategien wurden meist nicht weiter genutzt. Die Ergebnisse werden hinsichtlich der Wirksamkeit und Nachhaltigkeit des Projekts diskutiert. Die Projektkonzeption und -durchführung werden auf der Basis der theoretischen Grundlagen kritisch beleuchtet, Empfehlungen für die Optimierung des Projekts aufgezeigt und der Aufbau einer ressourcenorientierten Schulkultur angeregt.

Der ab dem Jahr 2014 in den Deutschschweizer Kantonen zur Einführung freigegebene Lehrplan 21 verfolgt das Ziel, die Schule über kompetenzorientierten Unterricht zu reformieren. Die Implementierung des Lehrplan 21 in der Volkschule soll einerseits über neue Weiterbildungen der kantonalen Dienststellen für Bildung und den Pädagogischen Hochschulen und andererseits über neue kompetenzorientierte Unterrichtsmaterialien der Schulverlage erfolgen. Zumal die Umsetzung des Lehrplan 21 in der Volksschule noch im Gange ist, liegen schweizweit bisher kaum empirische Befunde über die Wirkung von kompetenzorientierten Lehrplan 21 kompatiblen Unterrichtsmaterialien und Weiterbildungen vor. Die Forschung hat sich noch unzureichend mit der Frage beschäftigt, unter welchen Bedingungen solche Professionalisierungsmassnahmen das Lehren und Lernen im naturwissenschaftlichen Sachunterricht an Schweizer Schulen kompetenzorientierter gestalten lassen. Die internationale Empirie zeigt allerdings, dass Fortbildungen für Lehrpersonen sowie auch Unterrichtsmaterialien das Potenzial besitzen, über qualitative Lerngelegenheiten das Lehren und Lernen zu verändern. Basierend auf dieser Grundlage soll mit dieser Entwicklungsforschung schweizweit erstmals die Wirkung von Professionalisierungsmassnahmen zur Förderung eines kompetenzorientierten naturwissenschaftlichen Sachunterrichts auf der Mittelstufe untersucht werden. Den Grundstein dieser Studie bildete ein im Sommer 2014 lanciertes Kooperationsprojekt zwischen dem Schulverlag plus Bern und dem Autor dieser Studie (Dozent an der Pädagogischen Hochschule Luzern) zur Erarbeitung einer qualitativen Lerngelegenheit in Form einer Unterrichtseinheit. Ziel der Kooperation war es, ein kompetenzförderndes Aufgabenset zum Themenbereich Stoffe und deren Eigenschaften zu entwickeln und zu erproben. Zusätzlich zur Unterrichtseinheit konzipierte der Autor dieser Studie ab Sommer 2015 eine Lerngelegenheit in Form einer Weiterbildung für Lehrpersonen der Mittelstufe. Diese Weiterbildung machte den kompetenzfördernden Unterricht im Sachunterricht mittels kompetenzfördernden Aufgabensets zum Gegenstand. Auf der Grundlage der beiden Lerngelegenheiten wurden zwei Professionalisierungsmassnahmen angelegt. Massnahme 1 beinhaltete eine Weiterbildung zu kompetenzfördernden Aufgabensets, eine Einführung in die Arbeit mit den Unterrichtsmaterialien des Lehrmittels NaTech sowie die anschliessende Arbeit mit der Unterrichtseinheit Süsse Chemie an der eigenen Schulklasse. Massnahme 2 beschränkte sich dagegen auf die Einführung in die Arbeit mit den Unterrichtsmaterialien des Lehrmittels NaTech und die anschliessende Arbeit mit der Unterrichtseinheit Süsse Chemie. Insgesamt haben im Schuljahr 2016/17 40 Lehrpersonen mit rund 650 Schülerinnen und Schüler an den beiden Professionalisierungsmassnahmen teilgenommen. Die beiden Massnahmen wurden begleitet von Erhebungen auf der Lehrpersonenebene und der Schülerinnen- und Schülerebene. Es interessierten insbesondere die Veränderungen in den naturwissenschaftlichen konstruktivistischen Lehr-Lern-Vorstellungen der Lehrpersonen sowie der Unterrichtsgestaltung im naturwissenschaftlichen Sachunterricht. Auf der Ebene der Schülerinnen und Schüler wurden die Kompetenzselbsteinschätzung sowie die Leistungsmotivation der Schülerinnen und Schüler betrachtet. Die Studie konnte bei beiden Professionalisierungsmassnahmen in den Bereichen der Unterrichtsgestaltung und der Kompetenzselbsteinschätzung der Schülerinnen und Schüler eine Veränderung und Annäherung an einen kompetenzorientierten, naturwissenschaftlichen Sachunterricht feststellen. Im Bereich der Leistungsmotivation wurde eine höhere Stabilität derselben bei den Schülerinnen und Schüler der Massnahme 1 (Weiterbildung, Lehrmitteleinführung & Unterrichtseinheit) gegenüber den Schülerinnen und Schüler der Massnahme 2 (Lehrmitteleinführung & Unterrichtseinheit) festgestellt. Augenfälligstes Ergebnis war der signifikante Unterschied im Bereich der Nützlichkeit. Die Schülerinnen und Schüler von Lehrpersonen, die eine Weiterbildung besucht haben, schätzten die Nützlichkeit dessen, was sie im Unterricht gelernt haben, für die eigene Zukunft höher ein als die Schülerinnen und Schüler der Vergleichsgruppe (Lehrpersonen ohne Weiterbildung). Des Weiteren wurde untersucht, wie sich die Prädiktoren Kohorte, Alter, Geschlecht, Sprache, Unterrichtswahrnehmung und Kompetenzselbsteinschätzung der Schülerinnen und Schüler auf die Leistungsmotivation auswirkten. Die Modellrechnungen zeigten, dass weder das Alter, das Geschlecht noch die Sprache signifikant auf die Leistungsmotivation wirkten. Signifikante, jedoch schwache, Wirkungen wiesen neben der Zugehörigkeit zur Kohorte die Unterrichtswahrnehmung und die Kompetenzselbsteinschätzung auf. Ferner konnte gezeigt werden, dass die Lehrpersonen im Bereich der Lehr-Lernfördernden Vorstellungen über beide Massnahmen hinweg hohe und stabile Ausprägungen auswiesen. Auch führten die Professionalisierungsmassnahmen zu einer Ausdifferenzierung im Bereich der Lehr-Lernhemmenden Vorstellungen. Die Diskussion der Ergebnisse liefert Hinweise dafür, dass vermehrt die Dialog- und Unterstützungskultur als Teil der kompetenzorientierten Aufgabenkultur in den Fokus von Professionalisierungsmassnahmen gerückt werden muss. Insgesamt unterstützen die Ergebnisse dieser Studie die Weiterentwicklung der bestehen-den Professionalisierungsmassnahmen hin zu qualitätsvollen Lerngelegenheiten für Lehrpersonen. Solche Lerngelegenheiten sind notwendig zur erfolgreichen Implementierung des neuen Lehrplan 21, da Unterrichtsmaterialien allein nicht ausreichen.

Das wichtigste Ziel der schulischen Bildung muss sein, mündige Bürgerinnen und Bürger auszubilden, die zum selbstständigen lebenslangen Weiterlernen erzogen wurden. Neben flexiblem, fachlichem Wissen, sind dafür vor allem soziale und personale Kompetenzen zu fördern. Eine konstruktivistische Methode, die diese Ziele adressiert, ist das Problembasierte Lernen (PBL), das ursprünglich aus dem Fachbereich der Medizin stammt. Dabei generieren die Lernenden ausgehend von einem authentischen Problem, selbstgesteuert in Kleingruppen mit Hilfe eines Lösungszyklus und unter Begleitung einer Tutorin bzw. eines Tutors, Fachwissen und Kompetenzen für lebenslanges Lernen. Diese Methode wurde im Arbeitskreis didaktik-aktuell für die Arbeit mit Kindern und Jugendlichen angepasst. Zentrale Ergänzungen sind Strukturierungshilfen und die Kopplung der Problemstellung an einen Firmenauftrag sowie die Möglichkeit inhaltlicher Ergänzungen in sogenannten Mitarbeiterseminaren. Das entstandene Unterrichtskonzept heißt Lucycity und wurde nach der virtuellen Lernstadt und dem Sitz der fiktiven Firmen benannt (www.lucycity.de). Diese Arbeit untersucht die folgenden Fragestellungen: (1) Kann Problembasiertes Lernen mit dem Unterrichtskonzept im Schulunterricht umgesetzt werden? (2) Können damit ausgewählte naturwissenschaftliche Arbeitsweisen bei Schülerinnen und Schülern gefördert werden? (3) Sind Lehrkräftefortbildungen für die Verbreitung des Unterrichtskonzepts hilfreich? (4) Schätzen Lehrkräfte die Möglichkeit ein Unterrichtsprojekt im Rahmen einer Fortbildung selbst zu durchlaufen? Es wurden Unterrichtsversuche mit zwei ausgewählten Projekten durchgeführt und die Schülerinnen und Schüler befragt (N=198). Dabei konnte gezeigt werden, dass die Schülerinnen und Schüler Spaß an den Lucycity-Unterrichtseinheiten haben und diese ihr Interesse an naturwissenschaftlichen Fragestellungen und ihre Mitarbeit im Unterricht steigern. Die angestrebte Kompetenzförderung wurde in den Bereichen Team- und Planungskompetenzen erreicht. Für die Problemlöse-, Dokumentations- und Reflexionsprozesse wurden Vorgehensweisen vorgestellt, wobei offen bleibt, inwiefern die Schülerinnen und Schüler diese in ihr persönliches Repertoire übernehmen werden. Für das Bilden von Hypothesen und den Umgang mit naturwissenschaftlichen Texten wurde die Bedeutung der Mitarbeiterseminare als Unterstützungsmaßnahme deutlich. Eine Lehrkräftebefragung (N=99) ergab, dass lehrerzentrierte Methoden immer noch den größten Anteil der Unterrichtszeit bestimmen. Problembasiertes Lernen in der beschriebenen Form wird nur von einem kleinen Anteil der Lehrkräfte umgesetzt. Die Lehrpersonen erkennen, dass zum Erlernen neuer Methoden Lehrkräftefortbildungen nötig sind. Daraufhin wurden Fortbildungsveranstaltungen zu einem ausgewählten Lucycity-Projekt durchgeführt und evaluiert (N=38). Die Teilnehmenden lobten die Aufteilung in Theorie- und Praxisphase sowie das Unterrichtskonzept Lucycity.

Freizeitspiele besitzen nicht nur für Kinder und Jugendliche eine hohe Attraktivität. Egal, ob Lernspiel oder Freizeitspiel, es lassen sich im Spielkern neben den Spielregeln oder den definierten Ausgangs- und Zielzuständen immer auch spieltypische Handlungen finden. Beim Ausführen dieser Handlungen werden beim Spieler jedes Mal bestimmte Denk- und Handlungsweisen (Prozesse) aktiviert, die gezielt vom Spiel gefordert werden. Genau hier steckt bei Freizeitspielen didaktisches Potential. Diese beim Spielen aktivierten Prozesse lassen sich in verschiedenen Lernmodellen (Bloom et al., 1976; Anderson & Krathwohl, 2001) wiederfinden. Jedes Spiel aktiviert dabei beim Spieler bestimmte Prozesse. Mit dieser Arbeit sollen prozessdidaktisch relevante Denk- und Handlungsweisen erstmals empirisch mit Hilfe einer Fragebogenstudie in den Genres und Spielen identifiziert und kategorisiert werden. Diese Arbeit umfasst die ganzheitlich- prozessorientierte Untersuchung aktueller Computer- und Videospielgenres. Als genretypisch für das Genre der Abenteuerspiele wurden beispielweise die Prozesse Probleme lösen, untersuchen oder Zusammenhänge finden als stark ausgeprägt identifiziert. Neben spiel- und genretypischen Prozessen gibt es aber auch Prozesse und Prozessgruppen, die sich in allen Genres wiederfinden lassen. Diese zentralen Prozesse sind mit dem Planen, Ausführen und Reflektieren spielerzentrierter Handlungen verbunden. Dazu zählen Prozesse wie beobachten, analysieren, Vorgehensweisen festlegen oder Wissen anwenden. Diese zentral- handlungsorientierten Prozesse zeigen die prozessbasierte Struktur von Freizeitspielen. Sie helfen so zu verstehen, welches Potential hinter Freizeitspielen für die Prozessdidaktik stecken kann. In den repräsentativen Systemen von Freizeitspielen kann der Spieler in der Rolle eines beiläufigen Lernens Ideen entwickeln und Probleme lösen (kreativ-problemzentrierte Prozesse), Ursache- und Wirkungsprinzipien erkennen (reflexiv-kategorisierende Prozesse) oder kommunizieren und zusammenarbeiten (sozial-kollaborative Prozesse). Für den weiterführenden didaktischen Einsatz mit digitalen Spielen können auf Basis der Ergebnisse geeignete Genres oder Genregruppen mit typischem Prozessvorkommen gezielt für die Vermittlungsarbeit herausgesucht werden.

Der Klimawandel und seine Folgen zählen bereits heute und verstärkt in der Zukunft zu den zentralen Herausforderungen der Gesellschaft (Intergovernmental Panel on Climate Change 2014). Es ist mit einer deutlichen Zunahme von Extremereignissen zu rechnen, auch regional betrachtet. So ist zum Beispiel eine Zunahme der Anzahl an heißen Tagen zu erwarten. Der Rhein- Neckar-Raum gehört aufgrund seiner geographischen Lage im Oberrheingraben bereits heute zu einer der wärmsten Regionen in Deutschland. In der Region wird die Hitzebelastung jedoch stetig weiter zunehmen. Zudem steigt auch die Auftrittswahrscheinlichkeit von Hitzewellen (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit 2012; Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft 2015; Schär & Fischer 2008). Aus unternehmerischer Sicht ergibt sich aus diesen veränderten klimatischen Bedingungen eine Vielzahl ökonomischer Konsequenzen. Branchenübergreifend sind insbesondere Auswirkun¬gen auf Rohstoffverfügbarkeit und Absatzketten zu erwarten. Ebenfalls kommen Beschaffungs-, Prozess-, Nachfrage- und Managementrisiken auf die Unternehmen zu. Zudem steigt das Risiko bioklimatisch bedingter Ausfälle von Arbeitnehmern durch eine steigende Zahl von Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems. Darüber hinaus nimmt die Leistungsfähigkeit von Arbeitnehmern bei steigenden Temperaturen ab (Hübler & Klepper 2007). Nach Berechnungen des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung werden sich daher die durch den Klimawandel verursachten Schäden in den kommenden Jahrzehnten auf mehr als 100 Milliarden Euro, allein in Baden-Württemberg belaufen (Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft 2015). Die Risiken des Klimawandels machen die Einleitung entsprechender Anpassungsstrategien durch die Unternehmen erforderlich. Zentrale Akteure sind dabei, neben der Management-ebene, vor allem die Mitarbeiter. Dabei spielen insbesondere Auszubildende und dual Studierende als Entscheidungsträger von morgen, bei der Entwicklung und Umsetzung innovativer Anpassungsstrategien eine zentrale Rolle. Vor diesem Hintergrund entstand das, vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit geförderte Projekt „Auszubildende begegnen dem Klimawandel – klimAZUBI“ der Pädagogischen Hochschule Heidelberg unter der Leitung von Prof. Dr. Siegmund. Ziel des Projekts ist eine Sensibilisierung und Bewusstseinsbildung von Auszubildenden bezüglich des Klimawandels und dessen Auswirkungen auf die betriebliche Umwelt. Im Rahmen dieses Projektes ist diese Dissertation eingebettet. In dem Projekt durchlaufen die Teilnehmer dieser Studie ein speziell entwickeltes Design Thinking-Lernsetting zum Thema steigende Hitzebelastung und Auswirkungen auf die betriebliche Umwelt. Dabei wird die branchenspezifische Vulnerabilität der einzelnen Unternehmen hinsichtlich der regionalen Folgen des Klimawandels analysiert. Die Teilnehmer entwickeln Lösungsvorschläge in Bezug auf die betriebliche Hitzebelastung. Die Methode Design Thinking verfügt dabei über ein großes didaktisches Potenzial, da sie die Möglichkeit bieten, seitens der Teilnehmer eigenständig Überlegungen auf dem Gebiet der Klimawandelanpassung vorzunehmen. Die Methode Design Thinking eignet sich zum einen, da sie Fachinhalte vermitteln kann und auch bei großen Problemfeldern wie dem Klimawandel, durch das strukturierte Vorgehen gut einsetzbar ist. Zum anderen ist die Methode in der Lage, die Teilnehmer aktiv mit einzubeziehen, dies erfolgt durch eine problemorientierte und aktive Auseinandersetzung mit der Thematik. Die Teilnehmer können ihre Kreativität einzubringen, so dass am Ende innovative Lösungsansätze entstehen. Daher bietet der Design Thinking Ansatz großes methodisch-didaktischen Potential für die Bereiche Lehre und Berufsbildung, sowie übergeordnet als Methode der Geographiedidaktik. Die Forschungsfragen die sich dabei aufwerfen, sind dabei folgende: Erstens soll geklärt werden, welcher Zusammenhang zwischen der Kreativität, operationalisiert durch den kreativen Ausgangswert der Teilnehmer und der Veränderung der Kreativität erfolgt. Zweitens bedarf es einer Auseinandersetzung mit der Frage, wie die Veränderung von ausgewählten Aspekten, operationalisiert in die Kreativitätsaspekte gedankliche Flexibilität, Sensibilität gegenüber Problemen, Neugierde, Ambiguitätstoleranz, Unterscheidungs- und Trennvermögen sowie das Unkonventionell-Sein. Als dritte zentrale Forschungsfrage soll geklärt werden, welche Aspekte, mittels Interviews, identifiziert werden können, die zu einer Veränderung der Kreativität im Design Thinking-Lernsetting beitragen. In dieser Arbeit wird der Mixed Method-Ansatz, die Verzahnung von qualitativ und quantitativen Daten (Kuckartz 2014) genutzt, um die Forschungsfragen umfassend beantworten zu können. Dabei kommen quantitative Fragebögen sowie qualitative Interviews zum Einsatz. Zum einen wurde der Kreativitätstest von Ripke (2005), der FAKT-Test, „Fragen an kreative Talente“ genutzt, um einen kreativen Ausgangswert der Teilnehmer zu ermitteln und die weitere Analyse darauf aufzubauen. Zum anderen wurde ein eigener Test entwickelt, der als Pre- und Post Erhebung durchgeführt wird und zum Ziel hat, die Veränderung ausgewählter Kreativitätsaspekte im Kontext des Design Thinking-Lernsettings zu erfassen. Des Weiteren wurde ein Interviewleitfaden entwickelt, um Hintergründe bezüglich der Art der Veränderung der Kreativität erfassen zu können. Die Studie ist damit an der Schnittstelle von Wirtschafts- und Klimageographie sowie zur Berufspädagogik und Geographiedidaktik zu verorten. Die Arbeit leistet damit am Beispiel der Climate Change Education einen Beitrag zur Wirksamkeitsanalyse eines innovativen methodischen Ansatzes zur Kreativitätsveränderung und dessen Implementierung im Bereich der beruflichen Bildung. Um die gestellten Forschungsfragen umfassend beantworten zu können, ist diese Arbeit daher wie folgt aufgebaut: Zuerst erfolgt die Darlegung des Forschungstandes zu den Thematiken Design Thinking (Kapitel 2.1) sowie zur Kreativität (Kapitel 2.2). Dabei werden die wichtigsten Publikationen und deren Erkenntnisse dargestellt. In Kapitel 3 werden die aus der Theorie abgeleiteten Forschungsfragen dargelegt. Um die Forschungsfragen beantworten zu können, wird in Kapitel 3 zudem das Forschungsdesign vorgestellt. Zudem erfolgt eine Verortung dieser Studie im Mixed Methods Design. Daran anschließend werden, in Kapitel 4, die Messinstrumente erläutert. Es folgt die Darstellung der Pilotierungsphase, in der sowohl die Messinstrumente als auch die Materialien für das Design Thinking-Lernsetting optimiert wurden. Die Untersuchungsgruppe dieser Studie wird zudem dargelegt. Darüber hinaus werden in diesem Kapitel Limitierungen der Arbeit offengelegt. In Kapitel 5 wird das methodische Vorgehen der Arbeit erläutert. Es wird auf die Auswertung der qualitativen Inhaltsanalyse und deren Besonderheiten, wie die Transkription und Codierung, eingegangen. Im darauffolgenden Kapitel werden die generierten Ergebnisse strukturiert dargestellt. Dabei werden zuerst die allgemeinen Merkmale der Untersuchungsteilnehmer näher betrachtet (Kapitel 6). Zudem erfolgt eine Aufteilung der Teilnehmer in zwei Gruppen, die gegenübergestellt werden. Auf dieser Aufteilung basiert die sich daran schließende Auswertung. Zum einen werden die Aussagen aus den Interwies (Kapitel 7) näher betrachtet, zum anderen erfolgt eine Analyse der quantitativen Ergebnisse (Kapitel 8 und 9). In Kapitel 10 erfolgt die Zusammenführung und Diskussion der Forschungsergebnisse, diese beinhaltet die Reflexion der Ergebnisse, des theoretischen Rahmens und des methodischen Vorgehens. Darüber hinaus erfolgt eine Einordnung der Relevanz dieser Studie für die Fachdidaktik. Diese Arbeit schließt mit dem Fazit ab (Kapitel 11).

Die Kinder- und Jugendhilfe ist ein zentraler sozialstaatlicher Funktionsbereich zur Teilhabe junger Menschen am Leben in der Gemeinschaft, der mit einem eigenständigen Erziehungs-, Betreuungs- und Bildungsauftrag ausgestattet ist. Als Teil des wohlfahrtstaatlichen Arrangements war die Jugendhilfe in ihrer Historie stets dem gesellschaftlichen und politischen Wandel und damit verbundenen Neuerungen unterworfen. Seit den letzten 20 Jahren befindet sich der Sozialstaat in anhaltenden Umbau- und Rückbauprozessen, die sich zum einen auf fiskalpolitische Motive gründen, zum anderen mit einer Neuauslegung sozialpolitischer Aktivitäten einhergehen. Die vorliegende Untersuchung beleuchtet die Folgen dieser im sozialwissenschaftlichen Diskurs als Ökonomisierung und Aktivierung bezeichneten Entwicklungslinien empirisch für einen besonderen Teilbereich der Kinder- und Jugendhilfe – den so genannten Allgemeinen Sozialen Dienst der Jugendämter. Im Vordergrund stehen dabei Fragen nach den Rahmenbedingungen und Arbeitsanforderungen, der Arbeitsorganisation und Prozessauslegung sowie nach dem professionellen Arbeitshandeln der in diesem Bereich tätigen Sozialarbeiterinnen und Sozialarbeiter.

In den Kindergärten ist frühe naturwissenschaftliche Bildung inzwischen offiziell verankert und gehört zum elementarpädagogischen Bildungsauftrag (KMK 2004). Pädagogische Fachkräfte erfahren aktive Unterstützung durch Fortbildungsprogramme, Materialsammlungen, Literatur und Kinderlabore. Kindergartenkonzeptionen haben naturwissenschaftliche Bildungsangebote in ihren Alltag implementiert. Fachdidaktische Studien nehmen die Qualität in den Blick, in dem unter anderem die Kompetenzen der pädagogischen Fachkräfte untersucht, die Entwicklung und Gestaltung altersgerechter und nachhaltige Motivation fördernde Lernumgebungen voran getrieben werden sowie die Lernprozesse als Ergebnis der aktiven Bildungsbemühungen erforscht werden. Für einen nachhaltigen Bildungserfolg ist allerdings auch die Tatsache ausschlaggebend, dass die Mehrzahl der Kinder in einem geteilten Betreuungsfeld leben und täglich zwischen Kindergarten und Familienleben wechseln. Beide Lebenswelten bieten Bildungsangebote. Die individuellen Erfahrungen der Kinder stammen also aus verschiedenen Quellen. Folgt man pädagogischen Studien, ist davon auszugehen, dass insbesondere der Einfluss des Familienlebens nachweislich eine große Rolle für den Bildungserfolg spielt (Sylva&Taggart, 2010; Tietze et al., 2012). Eltern geben Orientierung und bieten unterschiedliche Erfahrungsspielräume. Sie können auf die Erlebnisse und Erfahrungen, die die Kinder im Kindergarten machen, reagieren und diese in ihren eigenen Familienalltag einbeziehen, denn „es ist (…)wichtiger, was Eltern tun, als was sie sind“ (Sylva&Taggart, 2010, 17). Um anknüpfen zu können, brauchen Eltern die Kenntnis der Kindergartenpraxis. Die pädagogischen Fachkräfte in den Kindergärten brauchen wiederum die Kenntnis über die Bildungsarbeit in den Familien. Beide sollten darüber kommunizieren. In dieser explorativen Feldstudie wurde der Informationsfluss zwischen pädagogischer Fachkraft und Eltern im Bereich früher naturwissenschaftlicher Bildungsangebote untersucht. Mit Hilfe einer induktiven und deduktiven computergestützten qualitativen Inhaltsanalyse konnte belegt werden, dass im Kindergarten ein Austausch von Informationen zwischen pädagogischen Fachkräften und Eltern stattfindet, jedoch nachweislich eine Diskrepanz zwischen allgemeiner Information und Information über naturwissenschaftlichen Angeboten besteht. Ebenso zeigt sich in der Nutzung der Informationskanäle ein einseitiges Informationsverhalten. Damit ein guter Austausch zwischen Elternhaus und Kindergarten über frühe naturwissenschaftliche Bildung stattfinden kann, brauchen pädagogische Fachkräfte eine spezielle Kommunikationskompetenz, die sie befähigt naturwissenschaftliche Bildungsarbeit im Kindergarten für Eltern transparent zu machen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass gerade Kommunikationskompetenz im Hinblick auf frühe naturwissenschaftliche Bildung in die Aus-und Weiterbildung implementiert werden sollte.

Nach wie vor zählt der Einsatz von GIS nicht zum schulischen Alltag – und dies obwohl er in den nationalen Bildungsstandards und Bildungsplänen zunehmend gefordert wird. Daher werden Möglichkeiten und Hürden des Einsatzes von GIS im Geographieunterricht kritisch diskutiert. Die vorliegende qualitative Untersuchung hat den schulischen Einsatz von GIS mit herkömmlichen analogen Arbeitsweisen in Berliner Leistungskursen verglichen. In mehreren Kursen an verschiedenen Schulen wurden Unterrichtseinheiten von einem Teil der Schülerinnen und Schüler mit ausgewählten GIS-Werkzeugen bearbeitet. Der andere Teil der Lernenden bearbeitete die gleiche Fragestellung ohne GIS mit analogen Werkzeugen zum Beispiel Schere und Zirkel. Ziel der Untersuchung war es zu klären, ob und in welchem Ausmaß der Einsatz von GIS im Erdkundeunterricht im Vergleich zu herkömmlicher Kartenarbeit zum Reflexionsvermögen geographisch-kartographischer Methoden beiträgt. Tatsächlich lässt sich ein solcher Mehrwert in der vorliegenden Studie nicht ohne weiteres nachweisen. Die Lehrenden, motiviert oder nicht, kämpfen immer noch mit Softwareproblemen und der Datenbeschaffung. Die meisten Schülerinnen und Schüler lassen sich für beide Methoden motivieren: Während eine Schülerin sagte „Ich finde, GIS ist einfach zu kompliziert“, spricht eine andere von einer „wertvolle[n] Erfahrung“. Die vorliegende Arbeit geht auf mögliche Konsequenzen aus diesen Ergebnissen und denkbare Konzepte für einen erfolgreichen schulischen GIS-Einsatz ein.

Die durch Computer und Internet hervorgerufenen veränderten gesellschaftlichen und wirt- schaftlichen Rahmenbedingungen verlangen dringlicher nach selbständigen und mündige- ren jungen Menschen als noch zu Zeiten, die durch Printmedien und die Industrialisierung geprägt waren. Individualisierter, möglichst selbstgesteuerter Unterricht ist ein möglicher Ansatz, um das Ziel zu erreichen, vorausgesetzt, selbständige Individuen werden durch selbstgesteuerte Lernprozesse gefördert. Bei dieser Art Unterricht müssen Schülerinnen und Schüler Verantwortung übernehmen, was nicht allen liegt. Es gilt, Ablenkungen und Prokrastination zu reduzieren und die Arbeitszeit möglichst effektiv zu nutzen. Außerdem soll die Lehrperson auch bei starker Selbstbestimmung der Schülerinnen und Schüler den Überblick über deren aktuellen Arbeitsstände behalten, um sie gezielt unterstützen zu können. Die Lösung der oben genannten didaktischen Herausforderungen soll bei Spielen gesucht werden. Bei Spielen “arbeiten” die Spielenden ebenfalls selbständig und dies typischerweise tief konzentriert und ohne Ablenkung. Im Forschungsteil dieser Arbeit wurde untersucht, ob spieltypische Elemente, die in den Unterricht eingebaut werden (Gamification), einen Beitrag leisten können. Aufgrund des jungen Phänomens von systematischer computer- unterstützter Gamification existierten allerdings noch kaum Designprinzipien für spieltypische Elemente im Unterricht. Nebst den didaktischen Herausforderungen mussten mit diesem Forschungsprojekt auch Herausforderungen im Umgang mit dem Design von gamifizierten Unterrichtseinheiten angegangen werden. Das Ziel des Forschungsprojektes war, ein funktionierendes Set von spieltypischen Elemen- ten zusammenzustellen, das in einem zeitgenössischen pädagogisch-didaktischen Umfeld hilfreich genutzt werden kann. Dies geschah über eine dazu entwickelte Internet-Plattform zur Gamification von Unterrichtseinheiten. Das Forschungsinteresse fokussierte auf Fragen, wie eine solche Plattform konzipiert sein kann, damit sie gewinnbringend im Unterricht eingesetzt werden kann und welcher Unterricht dabei entsteht. Methodisch setzte das For- schungsvorhaben auf die iterativ geprägte Entwicklungsforschung (Design-based Research) auf. Die Plattform wurde in vier Klassen auf Sekundarstufe I erprobt und dazwischen ge- mäß den bisherigen Beobachtungen weiterentwickelt. Es entstand ein schülerzentrierter Unterricht, bei dem die Schülerinnen und Schüler selbständig das Unterrichtsthema er- arbeiteten und vertieften. Die erste Erprobung zeigte, dass die Schülerinnen und Schüler Lösungen von Aufgaben auch digital einreichen können müssen, um die Korrekturzeit der Lehrperson während des Unterrichts zu reduzieren und ihr die Hände für individuelle Un- terstützung frei zu machen. Die Unterrichtszeit nutzten die Schülerinnen und Schüler in allen Erprobungen - von vereinzelten Ausnahmen abgesehen - intensiv arbeitend. Diszi- plinarmaßnahmen wie auch Motivierungen waren nicht notwendig. Stark unterschiedlich war, wie viele Aufgaben die Jugendlichen freiwillig zu Hause lösten. Die Lernkontrollen erfüllten oder übertrafen die Erwartungen. Der Aufwand zur Entwicklung der Aufgaben wurde von allen Lehrpersonen als hoch eingeschätzt. Grundsätzlich lassen sich Unterrichtseinheiten im mittleren Stärkesektor auf Sekundarstufe I durch eine generische Gamification-Plattform so durch Anreize designen, dass Lehrpersonen einen schülerzentrierten Unterricht durchführen, bei dem die Schülerinnen und Schüler die ihnen übertragene Verantwortung wahrnehmen. Inwiefern diese Erkenntnis auf andere Stärkesegmente oder andere Schulstufen übertragen werden können und welche anderen Möglichkeiten Gamification von Unterrichtseinheiten bieten, bleibt unbeantwortet.

Naturwissenschaftliche Modelle sind zentrale Arbeits- und Denkweisen in der Biologie und Chemie. Fähigkeiten im Vermitteln von Modellkompetenz sind somit auch ein wichtiger Teil der Lehrkompetenz in den Schulfächern Biologie und Chemie. Bisherige Studien zu Modellen im Unterricht untersuchen zumeist das Wissen über Modelle von Lehrkräften und Schülerinnen und Schülern. Es bestehen jedoch Zweifel in der fachdidaktischen Forschung, ob das Wissen über Modelle zentral ist für die Vermittlung von naturwissenschaftlicher Modellkompetenz. Studien zu Modellwissen und zur quantitativ angelegten fachdidaktikischen Forschung, die sich an deklarativem Wissen orientieren, sind in die Kritik geraten. Es wird bezweifelt, ob solche Tests dem Anspruch auf Abbildung von Lehrkompetenz gerecht werden. Deswegen wurde erstmalig auf Grundlage eines systematischen Literaturreviews ein theoriebasiertes Modell der Elemente zur Vermittlung von Modellkompetenz im Biologie- und Chemieunterricht entwickelt. Es gelang erstmals in einem Biologievignettentest, sowohl Noticing als auch Reasoning, also Professionelle Unterrichtswahrnehmung in ihrer Gesamtheit, zu modellieren. Die beim Chemievignettentest theoretisch angenommene Reasoningstruktur findet sich nicht in den empirischen Daten. Die Noticingstruktur ergibt ein fittendes Modell; nur der Fitindex TLI ist knapp schlechter als gefordert. Die auf Grundlage einer exploratorischen Faktorenanalyse gefundene Struktur des Chemievignettentests fittet jedoch gut.

Die Kompetenz, Satellitenbilder analysieren zu können, wird für Schülerinnen und Schüler sowohl im schulischen als auch im alltäglichen Leben immer wichtiger, denn durch die hohe Verfügbarkeit von Fernerkundungsdaten werden sie zunehmend mit diesen konfrontiert. Es begegnen ihnen Satellitenbilder in den verschiedenen Medien – als Kartengrundlage bei Naviagtionssystemen oder bei der Dokumentation weltweiter Naturereignisse in den Leitmedien (z. B. Tsunami, Stürme etc.). Außerdem ist die Nutzung von Satellitenbilddaten in den nationalen Bildungsstandards und vielen Lehr- und Bildungsplänen explizit aufgeführt. Die hohe Informationsdichte und die ungewohnte Sichtweise auf Landschaften sind der Grund weshalb es zu Schwierigkeiten beim Lesen von Satellitenbildern kommt. Um aber das didaktische Potenzial vollends auszunutzen, sollte herausgefunden werden wie Schülerinnen und Schüler Satellitenbilder „lesen“ und welche Hilfestellungen über Materialien und Instruktionen hilfreich sind. Diese Studie analysiert die Blickbewegungen von 19 Expertinnen und Experten und 31 Schülerinnen und Schülern (10. Klasse Gymnasium) beim Lesen von Echtfarben-Satellitenbildern. Dazu wurden die Blicke während des Betrachtens von Satellitenbildszenen mithilfe eines Eye Trackers aufgezeichnet und anschließend ausgewertet. Die vorliegende Arbeit widmet sich den Selektionsstrategien, dem Grad der Aufmerksamkeit beim Betrachten der Bilder, den Erschließungsstrategien und der Qualität der Bildrezeption der beiden Probandengruppen. Die quantitativen Daten wurden postaktional durch Laut Denken-Protokolle verifiziert, in dem die Probanden ihre Blickbewegungen kommentierten.