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Förderung von kompetenzorientiertem naturwissenschaftlichem Lehren und Lernen im Sachunterricht
(2020)
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.
Systemisches Denken im Kontext der Nachhaltigkeitsdimensionen gehört zu den zentralen Lernzielen und Gestaltungsprinzipien der Bildung für Nachhaltige Entwicklung (BNE) und des nachhaltigkeitsorientierten
Geographieunterrichts. In diesem Rahmen zielt systemisches Denken darauf ab, Gegenstandsbereiche inhaltlich, räumlich und zeitlich in ihrem systemischen Wesen zu erfassen und ein entsprechendes mentales Systemmodell aufzubauen, das in den kognitiven Strukturen als Systemwissen festgehalten wird und sich über dieses z.B. mittels Concept Mapping externalisieren und damit für eine Analyse zugänglich machen lässt. Für die (Weiter-)Entwicklung des Systemmodells bedarf es der Aneignung von Systeminformationen, die aus einer Vielzahl von Informationsquellen stammen können. Im Geographieunterricht gehören u.a. (topographische) Karten zu den klassischen Medien für die systemische Erschließung von Erdräumen. In zunehmendem Maße gewinnen allerdings auch (digitale) Luft- und Satellitenbilder an Bedeutung. Obschon das Interesse von Lernenden an ihnen durchaus vorhanden ist, ihnen positive Eigenschaften und Wirkungen zugeschrieben werden und ihre unterrichtliche Bedeutung allgemein erkannt wird, dienen sie dennoch vielfach lediglich als visuelles Begleitmedium im Unterricht. Im Zentrum einer systemischen Erschließung von Erdräumen stehend kommen sie hingegen nur äußerst selten zum Einsatz. Vor dem Hintergrund der inhärenten Eigenschaften und Wirkungen stellt sich mit Blick auf die Förderung von Lehr-Lern-Prozessen in der schulischen BNE die bisher unerforschte Frage nach der Wirksamkeit ihrer visuellen Auswertung mit Blick auf die Anwendung von verschiedenen Fähigkeiten systemischen Denkens in der BNE, wenn grundlegende methodische Kenntnisse über sie vorhanden sind (Forschungsdesiderat).
Um die Wirksamkeit explorativ zu untersuchen, ist in dieser Arbeit eine möglichst unterrichtsnahe Interventionseinheit zum nachhaltigkeitsrelevanten System des Braunkohleabbaus und seiner raumzeitlichen Auswirkungen auf die Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft entwickelt und im Zuge einer Pilotierung optimiert worden. Mittels Methodentrainings werden verschiedene Störvariablen kontrolliert bzw. grundlegende methodische Kenntnisse sichergestellt. Im Rahmen eines entdeckenlassenden Lernens haben 127 baden-württembergische Kursstufenschüler/innen der Untersuchungsgruppe (UG) digitale Luft- und Satellitenbilder weitestgehend selbstständig computerbasiert ausgewertet und die dabei generierten Systeminformationen unmittelbar in eine zuvor aus dem eigenen Systemvorwissen heraus konstruierte Concept Map eingearbeitet. Über den Vergleich der vorwissensbasierten Concept Map mit der modifizierten Variante wird auf die absolute Wirksamkeit der visuellen Auswertung geschlossen. Die von 108 Kursstufenschüler/innen parallel dazu ausgewerteten digitalen topographischen Karten dienen als Grundlage für die Modifikation der vorwissensbasiert konstruierten Concept Map in der Vergleichsgruppe (VG). Durch die direkte Gegenüberstellung der Concept-Map-Leistungen in beiden Testgruppen wird die relative Wirksamkeit der Luft- und Satellitenbilder ermittelt.
Das in den Concept Maps repräsentierte Systemwissen wird über ein neu entwickeltes, semistrukturiertes Auswertungsschema für offen konstruierte/modifizierte CMs unter Abgleich mit einem von Bereichsexpert/innen unabhängig erstellten Referenznetz – teilweise von zwei Ratern parallel (Interrater-Vergleich) – bewertet, wobei die jeweiligen Ausprägungen auf inhaltlich-struktureller Ebene wie auf der Wertigkeitsebene über speziell gebildete quantitative Auswertungsgrößen erfasst werden, die als Indikatoren für die verschiedenen Fähigkeiten systemischen Denkens in der BNE herangezogen werden.
Unabhängig von ungünstigen Verteilungseigenschaften wird die Ausprägung der Auswertungsgrößen in der jeweiligen Concept Map über die modernen Verfahren der robusten Statistik mit ihrer inhärenten α- und β-Fehler-Kontrolle bestimmt, wobei ein weitestgehend valider und reliabler Einblick in die Verhältnisse in und zwischen den beiden Testgruppen sowohl im getrimmten Gruppenmittel als auch im gesamten Bereich der Werteverteilung in den Testgruppen gewonnen wird. Der potenzielle Einfluss von verschiedenen Störvariablen wird in der Untersuchung per Fragebogen erhoben und anschließend (ko-)varianzanalytisch auf Effekte zwischen den Gruppen hin untersucht.
Die Ergebnisse der robusten Auswertung der CM-Daten zeigen, dass es beiden Gruppen in der Intervention sowohl im getrimmten Gruppenmittel als auch in der Breite der Gruppen zu großen Teilen in einem signifikanten Maße gelungen ist, die eigene vorwissensbasierte Systemrepräsentation während der visuellen Auswertung der Luft- und Satellitenbilder (UG) bzw. der topographischen Karten (VG) quantitativ wie qualitativ zu verbessern und sich dabei dem unabhängigen Referenznetz sinngemäß anzunähern. Es liegen teilweise moderate bis große Effekte vor. Der unmittelbare Vergleich der Leistungsverbesserungen in beiden Testgruppen lässt erkennen, dass die Verbesserung seitens der UG etwas stärker ausgefallen ist. Im Bereich der Identifikation der Systemelemente und -prozesse liegt hier eine signifikant bessere Leistung bei der UG vor. Da sich keine Effekte zeigen, die eine andere Erklärung nahelegen, deutet sich insgesamt an, dass sich die Gruppendifferenz möglicherweise auf die Eigenschaften und Wirkungen der eingesetzten digitalen Luft- und Satellitenbilder zurückführen lässt. Die gewonnen Erkenntnisse sind aus verschiedenen Gründen mit Vorsicht zu betrachten, da sich bei der visuellen Auswertung bzw. beim Concept Mapping wahrscheinlich weitere Störvariablen bemerkbar gemacht haben, in deren Folge die wahre absolute Wirksamkeit beider Medien u.U. von der in dieser Arbeit empirisch geschlussfolgerten abweichen kann. Ungeachtet dessen sollten die eingesetzten Methoden und die gewonnen Erkenntnisse Relevanz für die schulische (BNE-)Praxis besitzen.
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.
Der Einsatz digitaler Medien im Unterricht bleibt in Deutschland hinter den Erwartungen an eine Informationsgesellschaft zurück. Gängige Fortbildungsformate bringen nicht die erwünschte Integration digitaler Medien in die Schule.
Über eine Evaluationsstudie (Studie 1) mit knapp 100 Lehrpersonen der Sekundarstufe werden deren medienpädagogisches Wissen (TPACK), computerbezogene Einstellungen und die Selbstwirksamkeitserwartung erhoben. Die Professionalisierungsmaßnahme Coaching zum Einsatz digitaler Medien im Unterricht wird über die Methode Educational Design Research (EDR) entwickelt und optimiert (Studie 2). Über einen Vor-, einen Nachtest und einen Follow-up-Test im Mixed-Methods-Design werden dabei die Entwicklung medienpädagogischen Wissens, computerbezogener Einstellungen und der Selbstwirksamkeitserwartung bezüglich des Einsatzes digitaler Medien im Unterricht erhoben (Studie 3). Die zentralen Fragestellungen des Forschungsprojekts sind: 1) Welche Zusammenhänge bestehen zwischen den einzelnen Skalen des Fragebogeninstruments (Studie 1)? Welche Charakteristika von Coachings unterstützen Lehrerinnen und Lehrer bei der Integration digitaler Medien in ihren Unterricht (Studie 2)? Und wie entwickeln sich entsprechende computerbezogene Einstellungen, Selbstwirksamkeitserwartung und medienpädagogisches Wissen (TPACK) während des Coachings (Studie 3)?
Die Studie 1 zeigt, dass bei den befragten Lehrerinnen und Lehrern die Erfahrung im Einsatz von Computern im Unterricht signifikant positiv mit der eigenen Selbstwirksamkeitserwartung bezüglich digitaler Medien im Unterricht, den diesbezüglichen Einstellungen und dem medienpädagogischen Wissen (TPACK) korrelieren, während das Alter nur schwach negativ korreliert. 60% der Varianz der computerbezogenen Selbstwirksamkeitserwartung im Einsatz von digitalen Medien im Unterricht wird durch die Einstellungen bezüglich digitaler Medien beim Lernen und Arbeiten und die Erfahrungen im Einsatz von Computern im Unterricht geklärt. Die Ergebnisse des EDR-Prozesses, dargestellt in Studie 2, münden als Coaching-Methoden in Design Patterns und eine lokale Theorie, dem Knowledge Enabling Framework. Zentrale Aspekte sind: die Erlebnisorientierung, das Eingehen auf die spezifischen Lernbedarfe der Lehrpersonen und die Begleitung der Umsetzung bis in den Unterricht. Homogene Communities of Practice ermöglichen die Preisgabe von Wissenslücken und scheinen förderlich für die Öffnung von Lehrpersonen für Veränderungsprozesse zu sein. Gleichsam wird das Zutrauen in die eigenen Kompetenzen bei den Novizen gestärkt und sie setzen komplexe didaktische Unterrichtsszenarien mit digitalen Medien, wie die Medienproduktion, im Unterricht um. Die entwickelte Coaching-Maßnahme zur Integration digitaler Medien im Unterricht (Studie 3) zeigt Effekte auf das medienpädagogische Professionswissen und eine Zunahme der didaktischen Vielfalt des Medieneinsatzes im Unterricht, während die computerbezogenen positiven und negativen Einstellungen stabil bleiben. Die computerbezogene Selbstwirksamkeitserwartung bleibt auf der Basis der quantitativen Daten gleich, während die qualitativen Daten auf positive Effekte schließen lassen.
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.
Im Kontext der Ergebnisse der Geisteswissenschaften, insbesondere der Philosophie der Lebenskunst von Wilhelm Schmid, kann beobachtet werden, dass die heutige Menschheit innerhalb einer Krise von Sinnlosigkeit lebt. Der Ursprung dieser gegenwärtigen Krise kann allerdings in der Ausbeutung der Fähigkeit des Verstandes gefunden werden. Dank dieser Fähigkeit können wir Menschen zwar bewusst der Zusammenhänge der Welt werden. Die Umkehrung dieser Fähigkeit in einer Frage nach dem Sinn einer eigenen Handlung ist allerdings notwendig, um eine pädagogisch-didaktische Förderung von Kinder in schwierigen Lebenslagen innerhalb eines naturwissenschaftlichen Lernkontexts und aus der Perspektive der Entstehung und Verwirklichung eines eigenen Sinns zu ermöglichen. Diese Fallstudie ermöglicht im Rahmen einer konkreten Umsetzung der Fachdidaktik diese begriffliche und praktische Grundproblematik zu vertiefen.
How to improve science teacher effectiveness? In order to find answers to this question a first step in this study is a close observation and critical reflection on the level of science teacher training courses. During an international science teacher training course, which had been previously developed in a three-year European project (CAT4U), informal conversations of the participants were recorded and analysed allowing genuine insight in the ways that teachers exchange about profession-related content among themselves. This work is a first exploratory step into a fairly new field of professional development research, which hopes to come up with some reasonable hypotheses gained from the combination of current research literature and from deeper analyses of field data, that hopefully serves as an inspiration for teacher trainers in practice as well as for further educational research.
Die Arbeit untersucht die Einflüsse deutsch-völkischer und nationalistisch geprägter Vorstellungen in der „völkischen Bewegung“, die sich insbesondere seit etwa Ende des 19. Jahrhunderts bis Mitte des 20. Jahrhunderts auf die Bienenzucht in Deutschland ergaben. Die Betrachtung schließt somit in diachronischer Vorgehensweise die unterschiedlichen politischen Systeme Kaiserreich (1871–1918), Weimarer Republik (1918–1933), Nationalsozialismus (1933–1945) ein und endet mit einem Ausblick in die erste Dekade nach dem Zweiten Weltkrieg.
Für das tiefere Verständnis der Thematik erfolgt eine strukturierte Erzählung der wesentlichen Entwicklungen in der Bienenzucht der jeweiligen Epoche. Neben den deutsch-völkischen und nationalistischen Basisgedanken bzw. Ideologemen in den jeweiligen Epochen wird zudem untersucht, welche Bienenmetaphern im Allgemeinen sowie zur Vermittlung von bestimmten zeitbedingten gesellschaftspolitischen und ideologischen Vorstellungen verwendet wurden.
Eine reduktionistische Sichtweise auf das Bienenvolk in Form von Sachtexten und lyrischen Texten macht die Bienenthematik generell für den naturwissenschaftlich orientierten Unterricht bzw. Realienunterricht sowie für den Deutschunterricht geeignet. Es werden daher bestimmte Schulbuchtypen (Realien- und Lesebücher) exemplarisch daraufhin betrachtet, ob und wie die Bienenthematik in den Epochen metaphorisch und ideologisch aufgeladen transportiert wurde.
Es wird zudem dargelegt, welche herausragenden Personen Träger des völkisch-nationalistischen Gedankenguts waren oder Opfer wurden und wie sich die jeweilige wirtschaftliche und politische Situation auf die Imkerei und die damit verbundene völkisch-nationalistische Ideologie über den langen Zeitraum vom Kaiserreich über die Weimarer Republik bis zum Nationalsozialismus auswirkte.
Das Schreiben von wissenschaftlichen Texten wird nicht nur von Studierenden an der Hochschule verlangt, sondern spätestens seit der Einführung der Facharbeit in der gymnasialen Oberstufe auch von Schülerinnen und Schülern in der Schule. Um den Auf- und Ausbau von wissenschaftlicher Schreibkompetenz außerhalb eines universitären Zusammenhanges gezielt zu fördern, bedarf es entsprechender didaktischer Konzepte. Das Lehren und Lernen von wissenschaftlicher Schreibkompetenz ist derzeit vor allem auf die universitäre Ausbildung ausgerichtet, so dass aktuelle Studien zum Auf- und Ausbau von wissenschaftlicher Schreibkompetenz hauptsächlich im hochschuldidaktischen Rahmen erfolgen. Für den schulischen Bereich liegen nur wenige Untersuchungen und didaktische Konzepte vor, so dass sich hier eine neue Aufgabe für die Schreibforschung und die Didaktik ergibt.
Um zu untersuchen, welchen Einfluss didaktische Interventionen im Bereich der Förderung von wissenschaftlicher Schreibkompetenz in der Schule haben, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit verschiedene Materialien und Konzepte, die dem Erwerb der wissenschaftlichen Schreibkompetenz in der Schule dienen sollen, entwickelt und evaluiert. Die Materialien und Konzepte wurden speziell für den naturwissenschaftlichen Unterricht konzipiert, da im wissenschaftlichen Schreiben der Schreibprozess immer in Beziehung zur Forschung steht und problemorientierte Forschungsprojekte einen wesentlichen Bestandteil des naturwissenschaftlichen Unterrichts darstellen sollten. Die zentralen neu entwickelten Materialien der vorliegenden Untersuchung umfassen ein Schreibtraining, einen Wissenstest sowie ein Kompetenzraster. Im Schreibtraining werden einerseits die Kennzeichen und der Aufbau eines wissenschaftlichen Textes vermittelt und andererseits anhand praxisorientierter Aufgaben das korrekte Formulieren, Argumentieren, Zitieren und Bibliographieren geübt. Der Wissenstest dient der Überprüfung eines möglichen Wissenszuwachses an wissenschaftlicher Schreibkompetenz nach Absolvieren des Schreibtrainings. Das Kompetenzraster, das speziell für den naturwissenschaftlichen Unterricht entwickelt wurde, wird zur Beurteilung der (natur)wissenschaftlichen Texte der Schülerinnen und Schüler durch die Lehrkraft eingesetzt.
In der vorliegenden Untersuchung wurde das Schreibtraining in Kombination mit einer problemorientierten Lernumgebung (Interventionsgruppe; N=81) und im regulären Unterricht (Kontrollgruppe; N=93) getestet und mittels eines Fragebogens und des Wissenstests evaluiert. Die im Rahmen des Interventions- und Kontrollexperiments verfassten wissenschaftlichen Texte der Schülerinnen und Schüler wurden mit Hilfe des Kompetenzrasters beurteilt.
Anhand des Fragebogens wurden die Selbsteinschätzungen der Schülerinnen und Schüler bezüglich der kognitiven sowie metakognitiven Strategien beim wissenschaftlichen Schreiben im Prä-Post-Design erfasst. Dabei gliedern sich die kognitiven und metakognitiven Aktivitäten beim Verfassen eines wissenschaftlichen Textes in die Teilstrategien „Sammeln“, „Planen“, „Verfassen“ und „Überarbeiten“.
Im Post-Test haben sich in der Interventionsgruppe in allen vier Teilstrategien signifikante Verbesserungen gezeigt. In der Kontrollgruppe lassen sich nur bei den Teilstrategien „Verfassen“ und „Überarbeiten“ signifikante Veränderungen zum Post-Zeitpunkt feststellen. Vermutlich sind die Verbesserungen in den Teilkompetenzen „Verfassen“ und „Überarbeiten“ in der Interventions- und Kontrollgruppe auf die Teilnahme am für beide Gruppen verbindlichen Schreibtraining zurückzuführen. Die Veränderungen in den Teilstrategien „Sammeln“ und „Planen“, die ausschließlich in der Interventionsgruppe beobachtet wurden, scheinen somit gezielt auf der Teilnahme an der Intervention zu beruhen.
Der Post-Wissenstest ergab, dass sich in beiden Gruppen Verbesserungen in Teilkompetenzen des wissenschaftlichen Schreibens (Formulieren, Zitieren und Bibliographieren) eingestellt haben. Eine eindeutige Aussage darüber, ob der Lernzuwachs der Teilnahme an Schreibtraining oder der Teilnahme an Intervention- bzw. Kontrollexperiment geschuldet ist, lässt sich nicht eindeutig tätigen. Aufgrund der Tatsache, dass in beiden Gruppen Verbesserungen beobachtet werden konnten und beide Gruppen das Schreibtraining durchgeführt haben, kann der Wissenszuwachs möglicherweise auf die Teilnahme am Schreibtraining zurückgeführt werden.
Bei der Beurteilung der wissenschaftlichen Texte mittels eines Kompetenzrasters zeigte sich, dass die Interventionsgruppe beim Verfassen der wissenschaftlichen Texte in bestimmten Teilkompetenzen besser abschnitt als die Kontrollgruppe. Die von der Interventionsgruppe verfassten Texte wiesen beispielsweise in über 70% der Fälle eine eigens formulierte Forschungsfrage bzw. Fragestellung auf, wohingegen knapp 70% der Schülerinnen und Schüler der Kontrollgruppe keine Forschungsfrage formulierten und die Texte eher einer Zusammenfassung von Fakten ohne Darstellung eines Erkenntnisgewinns glichen. Vermutlich ist dieses Ergebnis darauf zurückzuführen, dass die Kontrollgruppe im Vergleich zur Interventionsgruppe nicht die Möglichkeit hatte, einen Forschungsprozess mit eigenständigem Recherchieren und Planen selbst zu durchlaufen und sich anhand einer Forschungsfrage einem Thema zu nähern.
Perspektivisch könnte durch die Kombination eines Schreibtrainings mit einer problemorientierten Lernumgebung, die einen Forschungsprozess initiiert, ein didaktisches Konzept geschaffen werden, das den Erwerb von wissenschaftlicher Schreibkompetenz in der Schule fördert. Dies könnte mittelfristig dazu beitragen, die oft von Seiten der Hochschule beklagte Lücke auf dem Gebiet der wissenschaftlichen Schreibkompetenz zu verkleinern und die Schülerinnen und Schüler diesbezüglich besser auf die Anforderungen eines Hochschulstudiums vorzubereiten.
Statistische Repräsentationen, wie Diagramme, finden sich in Unterrichtsfächern wie Mathematik, aber auch der Biologie wieder und bei ihrem Einsatz wird
konkret Bezug auf den Sachinhalt der Daten genommen.
Die Dissertation hat sich dem Phänomen Datenlesen am konkreten Fall von Diagrammen mit empirischen Methoden explorativ genähert. Der Fokus liegt auf einem Einsatz im schulischen Kontext. Dabei wurde ein Mixed-Method Design angewandt um auf verschiedenen Ebenen die Bestandteile des Leseprozesses zu untersuchen. Das Lesen der Diagramme ist ein Zeichenprozess mit aus Adressat, Setting und Objekt. In dieser Arbeit werden die Beziehungen dieser Komponenten auf drei Ebenen untersucht.
Die Dissertation zeigt drei Studien zum Lesen von Diagrammen und deren Vernetzung untereinander. Die Studien bezogen sich auf die drei Ebenen des Zeichenprozesses, bei denen je ein anderer Bestandteil im Fokus stand: der Lerngegenstand, die Adressaten und zuletzt die Verknüpfung beider im Unterricht.
Die erste Studie ergab eine Klassifizierung von Diagramme in Schulbüchern, die ebenso als begriffliche Grundlage für die weiteren Analysen verwendet werden konnte. Es zeigte sich, dass Diagramme in Schulbüchern stark durch ihre grafische Gestaltung variieren und bei Diagrammen mit stärkeren Bezug zur Biologie Kontextwissen zur Thematik des Diagramms notwendig sein kann, um diese adäquat zu interpretieren.
Nachdem die Diagramme auf theoretischer Basis fokussiert betrachtet wurden, stellt der zweite Projektschritt eine schülerzentrierte Phase dar. Dabei wurde durch qualitative Interviews festgestellt über welche Fähigkeiten Schülerinnen und Schüler beim Leseverständnis von Diagrammen überhaupt verfügen und wie sie Diagramme lesen. Die Ergebnisse konnten in einem Kategoriensystem zum Lesen von Diagrammen dargestellt werden.
Die letzte Studie führt die Vorarbeiten und Ergebnisse der vorangegangenen Studien zusammen und untersucht den Forschungskomplex dort, wo er letztendlich Anwendung findet - im Unterricht. Es wurden Hypothesen zu den Einflussfaktoren der Gestaltung Diagramme und den Handlungen beim Lesen zusammengeführt und in einem Quasiexperiment variiert. In dieser Studie wurden Diagramme praxisnah im authentischen Unterricht eingesetzt, um so Untersuchungen zum Leseverhalten anzustellen. Die Ergebnisse können nicht nur in einem wissenschaftlichen Forschungskontext gesehen werden, sondern geben auch für die Schulpraxis Hinweise dafür, wie ein Einsatz von Diagrammen im Unterricht gelingen kann.