Forschungsschwerpunkte

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Christian Förtsch, Franziska Behling

Biologieunterricht scheint auf den ersten Blick nicht viel mit Sprache zu tun zu haben. Die Forschung hat jedoch gezeigt, dass Schüler_innenleistungen von der Beherrschung der Bildungssprache abhängen (Prediger et al., 2015). Im Unterricht wird neben dem Erwerb fachlicher Inhalte auch der Aufbau der Bildungssprache gefördert, wozu jedoch sprachliches fachdidaktisches naturwissenschaftliches Wissen (PSLK) der Lehrkräfte wichtig, jedoch nicht in ausreichendem Maß vorhanden ist (Markic, 2017). Dieses lässt sich ebenso wie Fachwissen (CK) und Fachdidaktisches Wissen (PCK) der professionellen Handlungskompetenz (Kunter et al., 2011) zuordnen, die ebenso wie die professionelle Wahrnehmung der Lehrkräfte (Seidel et al., 2010) die Unterrichtsqualität beeinflusst.

Im Rahmen dieser Studie soll untersucht werden, wie sich Beobachtung von Biologieunterricht hinsichtlich sprachsensibler Merkmale (Echevarria et al., 2014; Riebling, 2013) auf die Entwicklung von Aspekten der professionellen Handlungskompetenz (Kunter et al., 2011), sowie der professionellen Wahrnehmung (Seidel et al., 2010) bei Lehramtsstudierenden auswirkt.

Die Untersuchung wurde als Interventionsstudie geplant, für die die Uniklasse Naturwissenschaften am Lion-Feuchtwanger-Gymnasium genutzt wird. Diese ermöglicht videogestützte live-Unterrichtsbeobachtung ohne den Unterricht zu stören. Im Rahmen der Intervention belegen Biologielehramtsstudierende ein Seminar, bei dem biologiedidaktische Inhalte vermittelt werden. Zudem reflektieren sie Biologieunterricht, der live in einen Beobachtungsraum übertragen wird, hinsichtlich sprachsensiblen Biologieunterrichts mittels eines Beobachtungsbogens (Echevarria et al., 2014). Studierende der Kontrollgruppe belegen ein Seminar mit denselben Inhalten, jedoch ohne die Beobachtung von realem Unterricht. Stattdessen werden die sprachsensiblen Inhalte in Übungsphasen bearbeitet. In einem Prä-Post-Design werden CK, PCK und PSLK mittels Paper-Pencil-Tests erhoben. Erwartungen und Haltungen hinsichtlich sprachsensiblen Biologieunterrichts werden mittels Likert-Skala Fragebogen, die professionelle Unterrichtswahrnehmung mittels Textvignetten erhoben.

https://www.lehrerbildung-at-lmu.mzl.uni-muenchen.de/ueberblick/erstefoerderphase/schwerpunkt-21/204_uniklasse/index.html

Publikation

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Christian Förtsch, Dr. Sonja Förtsch, Dr. Lena von Kotzebue

Universität Duisburg-Essen: Prof. Dr. Hans E. Fischer, Prof. Dr. Detlev Leutner, Prof. Dr. Elke Sumfleth, Gerlinde Lenske

Ruhr-Universität Bochum: Prof. Dr. Joachim Wirth, Dr. Hubertina Thillmann

Universität Potsdam: Prof. Dr. Andreas Borowski

Universität Regensburg: Prof. Dr. Oliver Tepner

In den letzten Jahren wurden Studien zur Erforschung des Unterrichts durch Videoanalysen immer mehr Bedeutung zugemessen. Dabei haben Untersuchungen mit dem Schwerpunkt des Zusammenwirkens von allgemeinen und biologiespezifischen Unterrichtsqualitätsmerkmalen (vgl. Wadouh, 2007; Jatzwauk, 2007; Wüsten, 2010) einen großen Beitrag zur Untersuchung des Biologieunterrichts geleistet. Als ein weiterer zentraler Faktor neben der Unterrichtsgestaltung ist das Professionswissen von Lehrkräften zu nennen (Neuhaus, 2007). Dieses wird in der empirischen Bildungsforschung meist in drei Dimensionen eingeteilt: Fachwissen, fachdidaktisches Wissen und pädagogisches Wissen (Baumert & Kunter, 2006). Bisher existieren nur wenige empirische Belege über die Dimensionen des Lehrerprofessionswissens und deren Einflüsse auf die Unterrichtsqualität und die Schülerleistung. Die COACTIV-Studie liefert neben der LMT-Studie erstmals empirische Ergebnisse für Mathematiklehrkräfte hinsichtlich des Lehrerprofessionswissens und dem Zusammenhang mit der Schülerleistung (Baumert et al., 2010; Hill, Rowan & Loewenberg Ball, 2005). Vergleichbare Studien zum Lehrerprofessionswissen und dessen Zusammenhang mit dem Unterricht sowie der Schülerleistung fehlen bisher in Deutschland für die naturwissenschaftlichen Fächer.

An diesem Punkt setzt diese Videostudie an, die in ein vom BMBF gefördertes Verbundprojekt der Universität Bochum, Universität Duisburg-Essen, Universität Regensburg, LMU München und RWTH Aachen für die Erfassung von Professionswissen von Lehrkräften der Naturwissenschaften (ProwiN) eingebettet ist. Das Projekt ProwiN umfasst zwei Phasen. In der ersten Phase des Projektes ProwiN wurden ein Modell für die Erfassung des Fachwissen, fachdidaktisches Wissen und pädagogisches Wissen (Tepner et al., 2012) sowie daran angelehnte Testinstrumente entwickelt (Jüttner, 2012; Witner, 2010; Kirschner, Borowski & Fischer, 2011), die die herausgegriffenen Kategorien des Professionswissens von naturwissenschaftlichen Lehrkräften differenziert erfassen können. Die in der ersten Phase von ProwiN entwickelten Testinstrumente sollen nun in der zweiten Phase des Projektes erneut zum Einsatz kommen. Durch diese werden die kognitiven Komponenten des Professionswissensmit dem Lehrerhandeln – mittels einer Unterrichtsvideographie – direkt in Verbindung gesetzt. Es sollen dabei sowohl die drei Dimensionen des Professionswissens, das konkrete Handeln im Unterricht als auch die Schülerleistung mittels Fragebogen und Videoaufnahmen erfasst werden.

Im Rahmen des in München durchgeführten Dissertationsprojektes sollen Zusammenhänge zwischen den unterschiedlichen Dimensionen des Professionswissens und dem beobachtbaren Lehrerhandeln im Unterricht an Gymnasien im Fach Biologie in der 9. Jahrgangsstufe zum Themenbereich Neurobiologie analysiert werden. Zusätzlich sollen differenzierte Vorhersagen über die Wirkung des Professionswissens auf die Leistung und Motivation von Schüler*innen getroffen werden.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Melanie Sczudlek

Die Untersuchung des Lehrerprofessionswissens rückt zunehmend in den Vordergrund empirischer fachdidaktischer und pädagogischer Forschung (Abell, 2007). Shulman (1987) definierte ursprünglich sieben Kategorien des professionellen Lehrerwissens, wobei in der deutschen Forschung vor allem eine Dreiteilung nach Bromme (1997) vorherrschend ist, die sich an Shulman orientiert. Demnach wird das Professionswissen in das Fachwissen (CK, content knowledge), das fachdidaktische Wissen (PCK, pedagogical content knowledge) und das pädagogische Wissen (PK, pedagogical knowledge) unterteilt (Bromme, 1997; Baumert & Kunter, 2006). Erste umfassende Studien in Deutschland wurden vor allem im Unterrichtsfach Mathematik durchgeführt (vgl. COACTIV, COACTIV-R, MT21, TEDS-M). In Anlehnung an die COACTIV-Studie (Baumert & Kunter, 2006) soll in dem vom BMBF geförderten Kooperationsprojekt zwischen den Universitäten Bochum, Duisburg-Essen und München das Professionswissen von Lehrkräften in den Naturwissenschaften genauer analysiert werden (Borowski et al., eingereicht).

Ziel des in München durchgeführten Dissertationsprojektes ist es, Zusammenhänge zwischen Fachwissen, fachdidaktischen und pädagogischen Wissen von Biologielehrkräften an Gymnasien und Hauptschulen zu analysieren.

Publikation

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus

Universität Duisburg-Essen: Prof. Dr. Angela Sandmann, Dr. Stephan Schmelzing

Das Konstrukt der Lehrerexpertise postuliert, dass es möglich ist die Komplexität erfolgreicher Unterrichtsprozesse auf Aspekte der Lehrerexpertise zurück zu führen (Shulman, 1986, 1987; Bromme, 1995, 1997). Erste empirische Studien bestätigen die Existenz des bisher von der Expertiseforschung theoretisch beschriebenen Konstruktes des fachdidaktischen Lehrerwissens (Baumert et al., 2006). Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Diagnoseinstruments zur Erfassung des fachdidaktischen Lehrerwissens, mit dessen Hilfe der Einfluss des fachdidaktischen Lehrerwissens auf die Unterrichtsqualität im Biologieunterricht untersucht werden kann.

Zu Beginn des Projektes wird eine explorative Interviewstudie zwecks Identifizierung biologiespezifischer Unterrichtsqualitätsmerkmale durchgeführt. In Kooperation mit dem DFG-Projekt „Unterrichtsqualität im Fach Biologie“ werden anschließend 47 aus der ersten Förderphase der Forschergruppe vorliegende Unterrichtsvideos einer hoch- und niedrig-inferenten Analyse hinsichtlich fachunabhängiger und fachspezifischer Qualitätsmerkmale unterzogen. Die Ergebnisse werden mit Schülerleistungsdaten in Beziehung gesetzt. Die als leistungswirksam identifizierten Qualitätskriterien werden gemeinsam mit Ergebnissen der Lehrerexpertiseforschung genutzt um ein Instrument zur Erfassung des fachdidaktischen Lehrerwissens zu entwickeln. Das Instrument wird nach vorheriger Evaluation (N=50) in der Hauptstudie an 150 Biologielehrkräften zusammen mit einem Schülerfragebogen zur Unterrichtsqualität eingesetzt.

Das Projekt leistet durch die Beschreibung von fachspezifischen Qualitätsmerkmalen des Biologieunterrichts einen Beitrag zur Unterrichtsqualitätsforschung innerhalb der Biologiedidaktik und trägt durch die Untersuchung des fachdidaktischen Lehrerwissens zu einer Erweiterung des Konzepts der Unterrichtsqualität im Biologieunterricht bei. Das Dissertationsprojekt wird im Rahmen der von der DFG geförderten Forschergruppe und des Graduiertenkollegs "Naturwissenschaftlicher Unterricht" durchgeführt.

Das Dissertationsprojekt wird im Rahmen der von der DFG geförderten Forschergruppe und des Graduiertenkollegs "Naturwissenschaftlicher Unterricht" in Kooperation mit der Abteilung Didaktik der Biologie der Universität Duisburg-Essen durchgeführt.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus

Universität Duisburg-Essen: Prof. Dr. Angela Sandmann, Dr. Martin Linsner

Die Weiterentwicklung des professionellen Handelns von Lehrer*innen als individueller Entwicklungs- und Lernprozess beruht vor allem auf der Reflexion des eigenen Handelns. Dieses Lehrerleitbild des*r ?reflektierenden Praktiker*in? lässt sich vor allem in sog. ?learning communities? verfolgen. In diesen ?learning communities? findet ein kollegialer Austausch über das Unterrichtsgeschehen statt, um zu verhindern, dass die Entwicklung der Lehrerexpertise allein auf den subjektiv erlebten und verarbeiteten Praxiserfahrungen beruht. Wie Ergebnisse der Schulqualitätsforschung deutlich machen, ist die berufsbezogene Kooperation ein zentraler Faktor für die entwickelte Professionalität von Lehrkräften. Erfahrungen aus dem Lehreralltag zeigen jedoch, dass eine gemeinsame Reflexion und Optimierung des Unterrichtsgeschehens durch den Austausch von Erfahrungen unter Kollegen*innen kaum stattfindet. Oft werden persönliche, zeitliche bzw. schulorganisatorische Gründe dafür angegeben. In diesem Projekt wird videographierter Biologieunterricht als Grundlage für Professionalisierungsprozesse bei Biologielehrkräften genutzt. Ziel der Studie ist die Entwicklung einer CD-ROM, auf der kurze Videosequenzen Entscheidungsprobleme von Lehrer*innen in typischen Unterrichtssituationen zeigen, welche als Impulse dazu dienen sollen, das eigene Handeln bewusst wahrzunehmen, ggf. in Frage zu stellen und Handlungsalternativen zu entwickeln. Im ersten Projektschritt werden dazu videographierte Unterrichtsstunden mittels eines Kodiersystems hinsichtlich möglicher prototypischer Routinen von Lehrkräften in spezifischen Unterrichtssituationen analysiert. Hinweise, dass es deutliche Unterschiede in der Gestaltung des naturwissenschaftlichen Unterrichts gibt, liefert die TIMS-Videostudie. Nach Erstellung und Einsatz der CD-ROM erfolgt die Evaluation mittels Fragebögen im Hinblick auf die gefundenen prototypischen Unterrichtssituation und die Erhöhung der Diagnosekompetenz der Lehrkräfte. Die Ergebnisse der Dissertation sollen zu Empfehlungen für die Fortentwicklung der Lehrerexpertise, insbesondere der Diagnosekompetenz, durch eigenständige Unterrichtsvideographie führen.

Das Dissertationsprojekt wurde im Rahmen des BMBF-Projektes Biologie im Kontext in der Didaktik der Biologie der Universität Duisburg-Essen durchgeführt.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus

Universität Duisburg-Essen: Prof. Dr. Angela Sandmann, Kirsten Matthes

Schulleistungsstudien, wie TIMSS und PISA geben zwar Hinweise auf Probleme des deutschen Bildungssystems, liefern aber kaum Ursachenanalysen oder Hinweise auf Handlungsalternativen. An diesem Punkt setzen unter anderem Videostudien an, die versuchen Handlungsroutinen aufzuzeigen und Zusammenhänge zwischen Unterrichtsskripts, Lehr-/Lernprozessen und Lernerfolgen analysieren. Während sich die ersten großen internationalen Videostudien (TIMSS Video Study 1995, 1999) auf den Mathematikunterricht beziehen und vor allem nach Erklärungen für die unterschiedlichen Leistungen der Schüler*innen im internationalen Vergleich suchen, existieren bisher wenige Videostudien im Bereich der naturwissenschaftlicher Fächer, v.a. im Bereich der Biologie. Die vorliegende Studie nimmt den Biologieunterricht in den Focus der Beobachtung. Es wird nach Unterrichtsskripten, also nach routinisierten Handlungsmustern gesucht, wie sie die TIMS-Video-Studie für den Mathematikunterricht einzelner Länder beschrieben hat, und die auch für den deutschen Physikunterricht untersucht wurden (Seidel 2003). Zudem wird danach gefragt, wie die Lehrerpersönlichkeit die Unterrichtsgestaltung beeinflusst. Neuhaus (2005) unterscheidet auf der Grundlage ihrer Einstellung zum Biologieunterricht drei verschiedene Biologielehrertypen, den pädagogisch-innovativen Typ, den fachlich-innovativen Typ und den fachlich-konventionellen Typ. Auf Seite der Unterrichtsführung beschreiben Klieme und Rakoczy (2003) im Mathematikunterricht drei verschiedene Grunddimensionen von Unterrichtsqualität, in denen sich Unterricht innerhalb Deutschlands systematisch unterscheidet. Diese Grunddimensionen sind angelehnt an drei schulpädagogische Traditionen: Die herbartianische Tradition betont die klare Planung, den Aufbau in wohl definierten Phasen und die störungsfreie Klassenführung, die reformpädagogische Tradition fördert schwerpunktmäßig das aktive, selbsttätige Lernen der Schüler*innen und die fachdidaktische Tradition setzt den Schwerpunkt auf die inhaltliche Klarheit und Strukturiertheit des Unterrichts. Im Rahmen der vorliegenden Studie wird der Zusammenhang zwischen den von Klieme und Rakoczy (2003) beschriebenen Unterrichtsmustern und entsprechenden Lehrer- und Schülervariablen im Biologieunterricht analysiert.
Das Dissertationsprojekt wird in Kooperation mit der Abteilung Didaktik der Biologie der Universität Duisburg-Essen durchgeführt.

beteiligte Personen:

LMU, Didaktik der Biologie: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Angelika Strauss, Marius Eckert, Franziska Behling, Sabine Schwalb
LMU, Medizin: Prof. Dr. Bärbel Otto, Alexander Benz

Im Projekt KombA (Konzeption, Erprobung und Evaluierung virtueller Gespräche mit standardisierten Schauspielern zur Schulung der Kommunikations- und Konfliktlösungskompetenz in medizinischen und schulischen Kontexten) werden Studierende im Rahmen von durch Schauspieler simulierte Elterngespräche in der Führung von Elterngesprächen zum Thema Sexualerziehung geschult. Durch die Trainings konnten Ängste der zukünftigen Lehrkräfte abgebaut werden, sowohl bei den Studierenden, die die Gespräche selbst führten als auch bei den Studierenden, die das Gespräch lediglich passiv verfolgten und reflektierten.
Das Projekt wurde im Jahr 2023 von der LMU München mit demLehrinnovationspreis ausgezeichnet.

Publikation

Eckert M., Bryce, M., Behling F., Aufleger M., Förtsch C., Jung H., Neuhaus B. (2023) – Das Projekt „Biologie macht Schule PLUS“: Ein Begleiter für jede Phase der Biologie-Lehrkräftebildung. QLB-Magazin "Lehrerbildung@LMU", Münchner Zentrum für Lehrerbildung, ISSN 2748-5773.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Christian Förtsch, Franziska Behling

Die UNI-Klasse wird im Rahmen eines Seminars für Lehramtsstudierende am Institut für die Didaktik der Biologie zur Erprobung und Evaluation von Unterrichtsstunden eingesetzt. Schwerpunktmäßig wird dabei auf biologiespezifische Unterrichtsqualitätsmerkmale fokussiert. Diese Unterrichtsqualitätsmerkmale wurden zum Teil bereits in früheren Projekten am Institut für Didaktik der Biologie untersucht. Die dabei entstandenen Kategoriensysteme, sowie weitere bereits bestehende Materialen zur Unterrichtsdiagnostik (z.B. EMU) können im Rahmen der UNI-Klasse zur Reflektion von Unterricht genutzt werden. Solche Unterrichtsqualitätsmerkmale sind unter anderem:

• Einsatz und Umgang von biologiespezifischen Arbeitsweisen (Experimentieren, Beobachten, Untersuchen, Vergleichen)
• Einsatz und Umgang mit Modellen
• Kognitiv aktivierender Biologieunterricht
• Konzeptorientierter Biologieunterricht (Strukturierung anhand von Basiskonzepten)
• Umgang mit Fachbegriffen im Biologieunterricht
• Nutzung von komplexeren und kognitiv ansprechenden Lernaufgaben
• weitere auch allgemeingültige Unterrichtsqualitätsmerkmale wie z.B: Klassenmanagement oder lernförderliches Klima

Diese UNI-Klasse ist als naturwissenschaftlicher Fachraum ausgestattet, um v.a. den Einsatz von biologiespezifischen Arbeitsweisen zu ermöglichen. Zudem wird flexibles Mobiliar eingesetzt, um verschiedene Sozialformen des Unterrichts zu ermöglichen, sowie wird die Möglichkeit gegeben mit verschiedenen Medien zu arbeiten. Um die Unterrichtsstunden zu videographieren und diese Stunden für Lehr- und Forschungszwecke nutzen zu können, wird der Raum mit modernster Aufnahmetechnik ausgestattet.
Die Ziele, die mit der Einführung einer UNI-Klasse verfolgt werden, sind:

• Förderung der Reflektionsfähigkeit von Lehramtsstudierenden von eigenen und fremden Unterrichtsstunden
• Förderung des fachdidaktischen Wissens von Lehramtsstudierenden
• Förderung des Praxisbezugs in der Lehrerausbildung (Planung und Durchführung von Unterricht)
• Professionalisierung in den drei Phasen der Lehrerbildung (u.a. Vernetzung der ersten und zweiten Phase)

https://www.lehrerbildung-at-lmu.mzl.uni-muenchen.de/ueberblick/erstefoerderphase/schwerpunkt-21/204_uniklasse/index.html

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Christian Förtsch, Tobias Dorfner

Die Durchführung empirischer Unterrichtsqualitätsforschung an deutschen Schulen hat seit den Ergebnissen der TIMS-Studie 1995 (Third International Mathematics and Sciene Study) (Baumert, Bos & Lehmann, 2000) und der PISA-Studie 2000 (Programme for International Student Assessment) (Baumert, 2001) stetig an Bedeutung zugenommen. Verschiedene fachunabhängige Qualitätsmerkmale des Unterrichts beschreibt beispielsweise Helmke (2007). Ditton (2002) und Helmke (2002) nehmen aber auch an, dass allgemeine Unterrichtsqualitätsmerkmale nicht ohne weiteres auf verschiedene Fächer übertragbar sind. Somit sollte ein zentraler Punkt auf der Untersuchung fachspezifischer Unterrichtsqualitätsmerkmale liegen (Neuhaus, 2007).

Seit einigen Jahren sind quantitative Videostudien ein probates Mittel in der Unterrichtsforschung, um allgemeine und fachspezifische Unterrichtsqualitätsmerkmale im Biologieunterricht zu untersuchen (vgl. Förtsch et al., 2015a; 2015b; 2015c; Jatzwauk, 2007; Wadouh, 2007; Werner et al, 2013 Wüsten, 2010;). Erste positive Ergebnisse von fachspezifischen Qualitätsmerkmalen des Biologieunterrichts in Bezug auf die Schülerleistung zeigte Wüsten (2010) mittels einer Interventionsstudie auf.

In drei Videostudien zum nationalen Biologieunterricht (nwu-Essen, LerNT und ProwiN) wurden verschiedene Variablen in Bezug auf Lehrer*innen, Unterricht und Schüler*innen erhoben (vgl. u.a. von Kotzebue et al., 2015). Im Projekt nwu-Essen wurden deskriptiv bestimmte fachspezifische Qualitätsmerkmale des Biologieunterrichts der 9. Jahrgangsstufe in Nordrhein-Westfalen beschrieben und deren Auswirkungen auf Interesse und Leistung der Schüler*innen untersucht. Jatzwauk (2007) beschrieb nordrhein-westfälischen Biologieunterricht als Unterricht, der seinen Fokus auf die Bearbeitung von Aufgaben legt, die allerdings mit knappen Schülermeldungen auf einem überwiegend geringem kognitiven Niveau zu beantworten sind. Wadouh (2007) offenbarte ein geringes Vernetzungsniveau von biologischen Lehrinhalten im nordrhein-westfälischen Unterricht. Allerdings wurden positive Auswirkungen eines hohen Vernetzungsniveaus und der Schülerleistung und der Motivation erkannt (Wadouh et al., 2014). Das Projekt LerNT legte vor allem Wert auf eine Untersuchung inhaltsspezifischer Kompetenzen, u.a. wurden die Komplexität von Aufgaben, kognitive Aktivierung und Konzeptorientierung im Natur-und-Technik Unterricht der 6. Jahrgangsstufe untersucht (Förtsch et al., 2015a; 2015b; 2015c). Der biologische Teil des Projekts ProwiN zielt auf die beiden fachspezifischen Dimensionen des Professionswissens und deren Einfluss auf fachspezifische Unterrichtsqualitätsmerkmale (Einsatz von Modellen und Experimenten, Verwendung von Fachbegriffen, kognitive Aktivierung) im Biologieunterricht ab (Tepner et al., 2010; Werner et al., 2013). Eine vergleichende Auswertung der auf unterschiedlichen Wegen erhobenen Ergebnisse dieser drei Videostudien ist noch nicht erfolgt (von Kotzebue et al., 2015).

Öffentlich diskutiert wird vermehrt eine Transparenz von empirischer Forschung und daraus resultierender Ergebnisse (Eisend, 2014; Medjedovic, 2014). Im Rahmen dieses Dissertationsprojektes soll zu Beginn unter Zuhilfenahme der Methodik einer Meta-Analyse, einer quantitativen Zusammenfassung des aktuellen Status quo der Wissenschaft zu einem bestimmten Thema (Borenstein et al., 2009), der aktuelle Forschungsstand zu eruierten Qualitätsmerkmalen mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts basierend auf Videostudien erhoben werden. Empirische Einzelergebnisse thematisch gleicher Studien werden dazu statistisch aufsummiert und mögliche Effekte und deren Größe innerhalb einer Population werden überprüft (Bortz, 2006; Drinkmann, 1990; Eisend, 2014).

Ziel ist es, gefundene Korrelationen zwischen unabhängigen und abhängigen Variablen statistisch zu aggregieren, von hinderlichen Größen zu entbinden und somit allgemeingültigere Aussagen zu erhalten (Hunter & Schmidt, 1990). In einem zweiten Schritt soll unter differenzierten Aspekten entdeckter fachspezifischer Unterrichtsqualitätsmerkmale eine vergleichende Re-Analyse von Unterrichtsvideos aus den Studien nwu-Essen, LerNT und ProwiN erfolgen. Die Methode einer Re-Analyse stellt eine Gelegenheit dar, gefundene Ergebnisse unter gleichen Fragestellungen detailliert, gewissenhaft und kritisch zu analysieren, wodurch die Option neue Resultate zu erhalten gegeben ist (Westermann, 2013; Baur & Blasius, 2014).
Wünschenswert ist durch diesen methodischen Ansatz gefundene Ergebnisse einerseits erneut zu validieren, neue interessante Unterrichtsqualitätsmerkmale zu erkennen und diese Befunde in der Lehrerbildung einzubinden.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Christian Förtsch, Dr. Lena von Kotzebue, Dr. Petra Reinhold

Die professionelle Handlungskompetenz von Lehrkräften setzt sich neben dem Professionswissen aus Überzeugungen, motivationalen Orientierungen und selbst-regulativen Fähigkeiten zusammen (Baumert & Kunter, 2006). Da die professionelle Handlungskompetenz von Lehrkräften sowohl aus kognitiven als auch aus affektiven Aspekten besteht, bei empirischen Studien (vgl. COACTIV, ProwiN, TEDS-M) zur Untersuchung dieser vor allem jedoch der kognitive Aspekt herangezogen wird, liegt der Schwerpunkt von LerNT auf dem affektiven Aspekt der professionellen Handlungskompetenz bezogen auf kompetenz- und basiskonzeptorientierten Unterricht.

Die Analyse schriftlicher Aufgaben im Biologieunterricht (Jatzwauk, 2007) bezieht sich bisher nur ansatzweise auf die Kompetenz- und Basiskonzeptorientierung von Aufgaben. Daher baut diese Studie auf der von Jatzwauk (2007) auf und fokussiert dabei den kompetenz- und basiskonzeptorientierten Aufgabeneinsatz im Natur-und-Technik-Unterricht der 6. Jahrgangsstufe. Die Orientierung an Basiskonzepten ist in der Biologie besonders wichtig, da auf Grund der Vielzahl von Phänomenen und Einzelfakten immer wieder versucht werden muss, Inhalte auf einander zu beziehen und in Verbindung zu setzen (vgl. KMK, 2004). Wie es Blömeke et al. (2006) bereits für Mathematik beschrieben haben, können auch in der Biologie der kompetenz- und basiskonzeptorientierte Aufgabeneinsatz, neben anderen biologiespezifischen Qualitätsmerkmalen von Unterricht (vgl. Wüsten, 2010), als Merkmal für guten Unterricht angesehen werden.

Anhand der von der DFG geförderten Studie soll der Natur-und-Technik-Unterricht in Bayern in der 6. Jahrgangsstufe am Beispiel der Unterrichtseinheit Botanik mit Hilfe einer Videostudie hinsichtlich allgemeiner Unterrichtsqualitätsmerkmale mit dem Schwerpunkt auf dem kompetenz- und basiskonzeptorientierten Aufgabeneinsatz analysiert werden. Zusätzlich zur Beschreibung des Unterrichts sollen folgende Fragestellungen beantwortet werden: Besteht ein Zusammenhang zwischen (a) den Überzeugungen, motivationalen Orientierungen und wahrgenommenen Barrieren der Lehrkraft, (b) dem Einsatz von kompetenz- und basiskonzeptorientierten Aufgaben im Unterricht und (c) der Leistung der Schüler*innen in der zentralen Lernstandserhebung, einem standardisierten Test in Bayern am Ende der 6. Jahrgangsstufe, der ebenfalls basiskonzeptorientierte Aufgaben enthält?

Diese Ergebnisse sollen praktisch in Form von Lehrerhandreichungen und Fortbildungen umgesetzt werden.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Jigna Nawani, Julia Rixius

“We know what we know when we say it.” (O’Keefe, 1995)

Seit den mittelmäßigen Leistungen deutscher Schüler*innen in internationalen Schulleistungsstudien wie PISA (OECD, 2007) oder TIMSS (Bos, et al., 2008) ist eine entscheidende Frage, wie die Unterrichtsqualität verbessert werden kann. Um diese zu beantworten, werden seitdem in der biologiedidaktischen Forschung vermehrt fachspezifische Merkmale von Unterrichtsqualität analysiert (Neuhaus, 2007; Wadouh et al., 2008; Wüsten et al., 2009). Der Fokus dieses Dissertationsprojektes liegt auf dem Unterrichtsgespräch als fachspezifisches Qualitätsmerkmal. Aufgrund der wechselseitigen Beeinflussung von Sprechen und Denken (Wuttke, 2005) wird angenommen, dass die Lehrenden den Fachinhalt über das Klassengespräch sequenzieren und über die Fachsprache im Biologieunterricht Konzepte einführen. Auf Schülerebene wird der Einfluss der Qualität der Lehrer- und Schülergesprächsanteile auf den Leistungszuwachs, die Wissensstruktur und das Interesse analysiert. Um die Gesprächsanteile im Biologieunterricht bezüglich ihrer Struktur und Qualität zu analysieren, werden zunächst 50 videographierte Unterrichtsstunden der 9. Jahrgangsstufe zum Thema ‚Blut & Blutkreislauf‘ aus NRW (Jatzwauk, 2007; Wadouh, 2007) rekodiert. Die daraus gewonnenen Ergebnisse werden anschließend mit Schüleroutputvariablen zum Lernzuwachs, der Wissensstruktur und dem Interesse korreliert, um den Einfluss des Unterrichtsgespräches auf andere fachspezifische Qualitätsmerkmale zu bestimmen.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus

Universität Duisburg-Essen: Prof. Dr. Angela Sandmann, Dr. Stefanie Wüsten

Im Rahmen der Unterrichtsqualitätsforschung wurde eine Vielzahl isolierter fachunabhängiger Faktoren identifiziert, welche die Lernleistung der Schüler*innen beeinflussen. Die Wirkung inhaltsspezifischer Kriterien blieb häufig ebenso unberücksichtigt wie eine Analyse der Interaktion dieser Faktoren. Ziel des Projektes ist es, die empirisch belegten fachunabhängigen Kriterien der Unterrichtsqualität in ihrer Bedeutsamkeit für die Lernleistung im Biologieunterricht zu überprüfen, um inhaltsspezifische Qualitätskriterien zu erweitern und die Interaktion beider Aspekte in einer Interventionsstudie im Fach Biologie zu untersuchen.

Da für den Biologieunterricht keinerlei aktuelle Studien zur Unterrichtsqualität vorliegen, werden hierzu 49 aus der ersten Förderphase der Forschergruppe vorliegenden Unterrichtsvideos diesbezüglich einer Reanalyse unterzogen. Die so identifizierten Qualitätskriterien werden in einem experimentellen Design bezüglich ihrer Wirkung auf die Lernleistung der Schüler*innen und hinsichtlich erwarteter Interaktionseffekte untersucht.

Das Projekt leistet durch die Beschreibung von Qualitätsmerkmalen des Biologieunterrichts einen Beitrag zur Unterrichtsqualitätsforschung innerhalb der Biologiedidaktik und trägt durch die Untersuchung der Interaktion von fachunabhängigen und inhaltsspezifischen Qualitätsmerkmalen darüber hinaus zu einer Erweiterung des Konzepts der Unterrichtsqualität bei.

Das Dissertationsprojekt wird im Rahmen der von der DFG geförderten Forschergruppe und des Graduiertenkollegs "Naturwissenschaftlicher Unterricht" in Kooperation mit der Abteilung Didaktik der Biologie der Universität Duisburg-Essen durchgeführt.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus

Universität Duisburg-Essen: Prof. Dr. Angela Sandmann, Dr. Julia Wadouh

Die vergleichsweise unbefriedigenden Leistungen deutscher Schüler*innen in internationalen Vergleichsstudien wie z.B. TIMSS werden u.a. darauf zurückgeführt, dass im naturwissenschaftlichen Unterricht zu wenig kumulativ gelernt wird. Wenn kumulativ gelernt wird, werden Inhalte und Prozesse aufeinander aufgebaut, systematisch vernetzt, immer wieder angewandt und aktiv gehalten. Vielfach wird jedoch bemängelt, dass Unterrichtsinhalte sowohl über die Schuljahre hinweg als auch innerhalb der einzelnen Schulstunden und Unterrichtseinheiten kaum vernetzt vermittelt werden und so ein längerfristiges Behalten der Lerninhalte stark erschwert wird. Inwieweit im Fach Biologie Unterrichtsinhalte vernetzt unterrichtet und so kumulative Lernprozesse bei Schüler*innen ermöglicht werden, ist bislang nicht untersucht. Ziel des Projektes ist es daher zu klären, ob und in welcher Weise vernetzender Biologieunterricht stattfindet. Es werden Faktoren identifiziert, die einen vernetzenden Unterricht charakterisieren und der Einfluss von vernetztem Unterricht auf den Wissenszuwachs und die Wissensstruktur der Schüler*innen untersucht. Hierzu werden 50 Klassen des 9. Jahrgangs per Video aufgezeichnet und der Unterricht wird auf der Grundlage eines Kodiersystems bezüglich vernetzender Anteile analysiert. Die Lernleistung der Schüler*innen wird anhand eines Leistungstests erhoben und die erworbenen Wissensstrukturen mit Hilfe von Concept Maps abgebildet. Als Kontrollvariablen werden Interesse, Motivation und Beliefs der Schüler*innen erhoben. Im Ergebnis des Dissertationsprojektes werden Empfehlungen zu lernwirksamen Strategien der Vernetzung von Unterrichtsinhalten und Verfahren für die Schulpraxis erwartet.

Das Dissertationsprojekt wurde im Rahmen der von der DFG geförderten Forschergruppe und des Graduiertenkollegs "Naturwissenschaftlicher Unterricht" im Projekt "Vertikale Vernetzung" durchgeführt.

Das Dissertationsprojekt wurde im Rahmen der von der DFG geförderten Forschergruppe und des Graduiertenkollegs "Naturwissenschaftlicher Unterricht" in der Abteilung Didaktik der Biologie der Universität Duisburg-Essen durchgeführt.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Frank Fischer, Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Prof. Dr. Stefan Ufer, PD Dr. Karsten Stegmann, Dr. Christian Förtsch, Dr. Dagmar Frick, Julia Meuleners, Annemarie Rutkowski, Sonja Berger, Tamara Kastorff, Timo Kosiol
TUM: Prof. Dr. Claudia Nerdel, Prof. Dr. Maria Bannert, Melanie Ripsam
BUW: Prof. Dr. Cornelia Gräsel
MLU: Prof. Dr. Martin Lindner, Tobias Held
ISB: Dr. Karin Oechslein

Heutzutage bestimmt der Umgang mit digitalen Medien immer mehr den Alltag – dementsprechend ist die Digitalisierung von Unterricht in der Schule ein wichtiges Thema. Zum einen sollen die Schüler*innen zum verantwortungsbewussten Umgang mit digitalen Medien befähigt werden. Zum anderen sollen digitale Medien zur Gestaltung von Unterricht genutzt werden. Bisher ist es jedoch noch unklar, wie die digitalen Medien effektiv beim Lehren und Lernen eingesetzt werden können. Insbesondere im naturwissenschaftlichen Unterricht besteht noch Uneinigkeit darüber, wie die Digitalisierung zur Förderung des Kompetenzzuwachses der Schüler*innen genutzt werden kann.

Um über die Gestaltung des Unterrichts das fachliche Lernen der Schüler*innen anzuregen, wird insbesondere das Professionswissen der Lehrkraft als relevanter Faktor betrachtet (z. B. Baumert & Kunter, 2006; Förtsch, Werner, Kotzebue, & Neuhaus, 2016; Jüttner & Neuhaus, 2013). Die Lehrpersonen gestalten den Unterricht basierend auf ihren professionellen Kompetenzen. Diese sollten ebenfalls den Umgang mit digitalen Technologien für den Fachunterricht beinhalten – so wird diese technologische Komponente beispielsweise in verschiedenen theoretischen Modellen berücksichtigt (Forschungsgruppe Lehrerbildung Digitaler Campus Bayern, 2017; Schmidt et al., 2009; von Kotzebue et al., 2019, akzeptiert). Die empirische Überprüfung der Gelingensbedingungen für effektiven Einsatz digitaler Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht steht jedoch noch großteils aus.

Daher ist das Ziel dieses Projekts die Entwicklung eines empirisch fundierten Modells zu den Gelingensbedingungen der Digitalisierung von naturwissenschaftlichem Unterricht. Dafür werden verschiedene Faktoren auf verschiedenen Ebenen untersucht: Neben den Bedingungen der digitalen Infrastruktur an den Schulen wird das Professionswissen und einige affektive Komponenten der Lehrpersonen untersucht. Zusätzlich wird die Gestaltung des Biologieunterrichts beobachtet und der fachliche Kompetenzzuwachs der Lernenden sowie affektive Aspekte untersucht. In einer Interventionsstudie im Prä-Post-Design wird der Effekt von Lehrerfortbildungen zur Etablierung von Lerngemeinschaften innerhalb einer Schule im naturwissenschaftlichen Unterricht (z. B. Biologie- und Mathematikunterricht) auf den effektiven Einsatz digitaler Medien im Unterricht untersucht.

Weitere Informationen zum Gesamtprojekt unter: www.digitus.uni-muenchen.de

Publikationen

Baumert, J., & Kunter, M. (2006). Stichwort: Professionelle Kompetenz von Lehrkräften. Zeitschrift für Erziehungswissenschaft, 9(4), 469–520.
Forschungsgruppe Lehrerbildung Digitaler Campus Bayern (2017). Kernkompetenzen von Lehrkräften für das Unterrichten in einer digitalisierten Welt. merz Medien + Erziehung Zeitschrift für Medienpädagogik, 61(4), 65–74.
Förtsch, C., Werner, S., Kotzebue, L. von, & Neuhaus, B. J. (2016). Effects of biology teachers’ professional knowledge and cognitive activation on students’ achievement. International Journal of Science Education, 1–25. https://doi.org/10.1080/09500693.2016.1257170
Jüttner, M., & Neuhaus, B. J. (2013). Das Professionswissen von Biologielehrkräften: Ein Vergleich zwischen Biologielehrkräften, Biologen und Pädagogen. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 19, 31–49.
Schmidt, D. A., Baran, E., Thompson, A. D., Mishra, P., Koehler, M. J., & Shin, T. S. (2009). Technological pedagogical content knowledge (TPACK): The development and validation of an assessment instrument for preservice teachers. Journal of Research on Technology in Education, 42(2), 123–149. https://doi.org/10.1080/15391523.2009.10782544
Von Kotzebue, L., Franke, U., Schultz-Pernice, F., Aufleger, M., Neuhaus, B. J., & Fischer, F. (2019, akzeptiert). Modelle zu Kernkompetenzen von (angehenden) Lehrkräften für das digitale Lehren und Lernen veranschaulicht am Beispiel des Biologieunterrichts. Unterrichtswissenschaft.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Anja Ballis, Prof. Dr. Frank Fischer, Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Monika Aufleger, Dr. Uta Hauck-Thum, Dr. Lena von Kotzebue, Carina Ascherl, Ulrike Franke, Carola Hirner, Florian Schultz-Pernice

Teilprojekt BiologieLMU
Fachspezifische IT-Grundausbildung für Lehramtsstudierende des Faches Biologie

Im Rahmen der Ausschreibung der Initiative „Digitaler Campus Bayern“ entwickeln der Lehrstuhl für Didaktik der Biologie der LMU gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Empirische Pädagogik und Pädagogische Psychologie ein Studienangebot für Biologielehramtsstudierende zu IT-gestützten Fachunterricht.

Das Lehrangebot untergliedert sich in verschiedene Einheiten:
• Einführung in IT-Grundkenntnisse und mediendidaktische Grundlagen für Biologielehrkräfte (Welche informationstechnischen und mediendidaktischen Kenntnisse sind für den Biologieunterricht an Schulen erforderlich?)
• Entwicklung von IT-gestützten Unterrichtsszenarien und Erstellung von multimedialen Unterrichtsmaterialien (z. B. Lehrvideos, Ton- und Bildmaterial, Einzelübungen in Moodle wie beispielsweise Wiki oder Übungen mit Learning Apps)
• Umsetzung der Unterrichtsszenarien in Moodle (mediendidaktisch reflektiert und evidenzbasiert mit Moodle unterrichten nach dem Prinzip des didaktischen Designs in Verknüpfung mit fachdidaktischen Ansätzen)

Diese fachspezifische IT -Grundausbildung soll die Medienbildung im Lehramtsstudium nachhaltig und signifikant verbessern. Im Vordergrund des Projektes steht der Erwerb von mediendidaktischen und medientechnischen Kompetenzen, die die angehenden Biologielehrkräfte zu einem IT-gestützten evidenzbasierten Fachunterricht befähigen

Publikation

Kotzebue, L. von, Franke, U., Schultz-Pernice, F., Aufleger, M., Neuhaus, B. J., & Fischer, F. (2020).
Kernkompetenzen von Lehrkräften für das Unterrichten in einer digitalisierten Welt:
Veranschaulichung des Rahmenmodells am Beispiel einer Unterrichtseinheit aus der Biologie.
Zeitschrift Für Didaktik Der Biologie (ZDB) - Biologie Lehren Und Lernen, 24, 29–47.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Lena von Kotzebue

TUM: Prof. Dr. Eva-Maria Lankes, Dr. Eva S. Fritzsche, Heidi Haslbeck

Das von der Siemens-Stiftung geförderte internationale Bildungsprojekt Experimento soll Naturwissenschaften vom Kindergarten bis zu Grund- und weiterführenden Schulen lebensnah vermitteln und das Interesse an naturwissenschaftlichen Fächern wecken. Anhand von vielfachen Experimenten für die Altersstufen 4-7 Jahre (Experimento | 4+), 8-12 Jahre (Experimento | 8+) und 10-18 Jahre (Experimento | 10+) können Schüler*innen technisch-naturwissenschaftliche Inhalte in den Bereichen Energie, Umwelt und Gesundheit nach dem Prinzip des entdeckenden Lernens eigenständig erforschen und reflektieren. So sollen kontinuierliche Erfahrungen mit diesen naturwissenschaftlichen Themen im gesamten Bildungsalltag ermöglicht werden.
In praxisorientierten Fortbildungen sollen parallel dazu Erzieher und Lehrkräfte das nötige Wissen erlangen, um Experimento mit Hilfe der Materialien und Anleitungen zum Experimentieren in geeigneter Form in den Unterrichtsablauf integrieren zu können.

Experimento wird mit regionalem Fokus auf Afrika, Lateinamerika und Europa/Deutschland eingesetzt. Um dabei den individuellen Lehr- und Lernanforderungen der jeweiligen Länder gerecht zu werden, wird auf enge Kooperationen mit lokalen Bildungspartnern gesetzt.
Zur wissenschaftlichen Begleitung, Evaluation und Weiterentwicklung des Projektes sind fünf Teilstudien geplant. Durch eine Inhaltsanalyse des Materials soll in einem ersten Schritt sowohl in Erfahrung gebracht werden, wovon die Fachkräfte in den Fortbildungen profitieren, sowie was Schüler*innen im Umgang mit dem Material erlernen können. Neben einer Logbuch-Analyse zur Nutzung der Experimento-Kästen, sollen anschließend Wissen und Einstellungen der Fachkräfte mittels Tests und deren didaktische Kompetenz durch Videobeobachtungen analysiert werden. Tests zur Erhebung der Lernergebnisse und Einstellungen zu Naturwissenschaften bei Kindergartenkindern bzw. Schüler*innen schließen die Evaluation des Projektes ab.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Prof. Beate Sodian, Dr. Janina Klemm, Dr. Lucia Kohlhauf, Pamela Flores

Beobachtung ist eine der grundlegenden Methoden in der Wissenschaft. Es ist nicht nur selbst eine erkenntnistheoretische Methode, sondern auch eine wichtige Kompetenz für andere Methoden wie Experimentieren oder Vergleichen. Kinder im Vorschulalter sind bereits in der Lage zu beobachten, aber ihre Beobachtungen sind nicht auf der Kompetenzstufe, die für wissenschaftliches Arbeiten benötigt wird (Kohlhauf, Rutke & Neuhaus, 2011). Beobachtungskompetenz besteht aus 3 Dimensionen: detaillierter Beschreibungen, dem Inquiry-Prozess und der Interpretation der Beobachtungen.
Die Dimension des Modells zeigen Parallelen zu früheren Studien aus der Entwicklungspsychologie am wissenschaftlichen Denken. Mehrere Studien fanden heraus, dass Kinder im Vorschulalter und frühen Schulalter sind in der Lage, wissenschaftlich einigermaßen vernünftig, auch wenn ihr Erfolg nimmt ab, wenn die Beweise widerspricht deren vorherige Überzeugungen (Croker & Buchanan, 2011).
Theory of Mind ist die Fähigkeit, sich selbst und anderen mentale Zustände zuzuschreiben (Wellman & Liu, 2004). Dieses Verständnis der verschiedenen Quellen für Überzeugungen und ihre Veränderbarkeit sollte eine Voraussetzung für das Experimentieren sein, wie es auch in einer Studie von Piekny, Grube & Mähler (2013) zum wissenschaftlichen Denken von Vorschulkindern bestätigt werden konnte. In unserer Studie wollen wir Parallelen zwischen der Beobachtungskompetenz und domänenübergreifendem wissenschaftlichen Denken sowie der Theory of mind untersuchen.

In einem zweiten Schritt untersuchen wir, ob die Beobachtungskompetenz von Vorschüler*innen trainiert werden kann. Dazu entwickelten wir altersgerechte, spielbasierte Materialien, die entweder in einem geplanten Trainingsprogramm oder in einer flexibleren Weise im Alltag in der Vorschule genutzt werden können. Die Auswertung dieser Schulungsunterlagen ist auch ein wichtiges Ziel dieses Projekts.
Diese Forschung ist auch Teil des internationalen Graduiertenkollegs "REASON", welches sich auf die Untersuchung spezifischer Aspekte der wissenschaftlichen Begründung und Argumentation im Zusammenhang stehen. Die Forschung im Rahmen dieses Programms ist interdisziplinär ausgerichtet und verknüpft Psychologie, Pädagogik und fachdidaktische Forschung.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Lucia Kohlhauf

Ende des Jahres 2004 verabschiedete die Kultusministerkonferenz Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss im Fach Biologie, welche in den vier Bereichen Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung diejenigen Kompetenzen beschreiben, die die Schüler*innen am Ende der Mittelstufe erlangt haben sollten (KMK, 2004). Um diese Kompetenzen messen und Maßnahmen zu deren Förderung bei dem*r einzelnen Schüler*in ergreifen zu können, sind empirisch überprüfte Kompetenzmodelle erforderlich. In den Naturwissenschaftsdidaktiken existieren bereits erste Kompetenzmodelle für den Bereich der Erkenntnisgewinnung durch Experimentieren (z.B. Mayer, 2007; Hamann, 2007). Doch die Wissenschaft Biologie gewinnt ihre Erkenntnisse keineswegs nur durch das Experiment. Aristoteles und Darwin sind nur zwei große Namen aus der Wissenschaftshistorie des Faches, deren Erkenntnisse auf wissenschaftlichen Beobachtungen beruhen. Wissenschaftliches Beobachten muss deshalb als eigenständige wissenschaftliche Erkenntnismethode angesehen werden, deren Beherrschung einen Grundstock für viele andere naturwissenschaftliche Arbeitsweisen legt.

Ziel des Dissertationsprojektes ist es ein Modell zu erarbeiten und empirisch zu überprüfen, das die unterschiedlichen Kompetenzausprägungen und Teilkompetenzen im Bereich des wissenschaftlichen Beobachtens beschreibt. Ein systematisches Einüben dieser wissenschaftlichen Arbeitsmethode und deren Reflexion ist unabdingbar im Schulfach Biologie. Doch spätestens mit der Verabschiedung der Bildungs- und Erziehungspläne für Kindertageseinrichtungen ab dem Jahr 2005 (z.B. Bayerisches Staatsministerium/Staatsinstitut für Frühpädagogik München, 2006) lebte in Deutschland erneut die Diskussion auf, ob und inwieweit bereits Kinder unter sechs Jahren in Kindertageseinrichtungen entwicklungsangemessen gefördert werden bzw. werden sollten.

Frühförderung darf in keinem Fall bedeuten, schulische Wissensvermittlung in den Kindergarten vorzuverlegen, sondern muss darauf abzielen die Kinder spielerisch in ihren eigenen Interessen zu bestärken, Kreativität und eigenständiges Denken zu fördern und die Basis für lebenslanges selbstbestimmtes Lernen zu legen.

Genaues Beobachten erfordert Zeit, Geduld, Ausdauer und Konzentration und die Fähigkeit, divergent zu denken, d.h. Neugierde zu zeigen, kreativ, aktiv „suchend“ zu sein - Kompetenzen, die durchaus bereits im Vorschulalter gefördert werden können und sollten. Deshalb werden in einem zweiten Schritt Module entwickelt und evaluiert, mit denen spielerisch die Beobachtungskompetenz im Vorschulalter gefördert werden kann.

beteiligte Personen:

Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Lucia Kohlhauf, Dr. Lena v. Kotzebue, Pamela Flores

Im Bereich der frühkindlichen naturwissenschaftlichen Bildung werden gegenwärtig verschiedene Ansätze untersucht, wie der Forschungsdrang der Kinder unterstützt werden kann. Eine didaktische Strategie, die in letzter Zeit an Bedeutung gewonnen hat, basiert auf dem Prinzip der Erkenntnisgewinnung. Nach diesem Ansatz sollen Kinder durch die einzelnen Schritte des Erkenntnisweges begleitet werden: Sie sollen ein naturwissenschaftliches Phänomen beobachten, Fragen stellen, Vermutungen ableiten, diese testen, die Ergebnisse interpretieren und kommunizieren und wieder neue Fragen stellen. Durch diesen Ansatz können Kinder ihren Lernprozess aktiv gestalten und sich dabei einbezogen fühlen. Diese Engagiertheit stellt ein Qualitätsmerkmal von Lernangeboten dar, da sie den Einfluss des Lernangebotes auf den Lernerfolg moderiert und somit einen wesentlichen Faktor für nachhaltiges Lernen darstellt. Darüber hinaus soll dieser Ansatz den Kindern erlauben, ihr Konzeptverständnis zu entwickeln, welches einen zentralen Platz in der naturwissenschaftlichen Bildung einnimmt. Vor diesem Hintergrund soll in dieser Studie untersucht werden, welchen Einfluss eine Erkenntnisgewinnungs-orientierte Aktivität im Bereich der Biologie auf die Engagiertheit und das Konzeptverständnis der Kinder hat.

Um dieser Forschungsfrage nachzugehen, wurde vom Institut für Didaktik der Biologie der Universität München eine kleine, speziell für Vorschulkinder gestaltete Ausstellung entwickelt. Der Inhalt dieser Ausstellung lehnt sich an das Basiskonzept Struktur & Funktion der Bildungsstandards des Faches Biologie an (KMK, 2004). Hier können Kinder viel beobachten und ausprobieren und auf spielerische Art und Weise erfahren, wie verschiedene Waldbewohner die Herausforderungen ihres Daseins meistern und ihre Umwelt wahrnehmen. Insbesondere können sie selbstständig entdecken, wie vier wesentliche Aktivitäten (= Funktion) von unterschiedlichen Waldbewohnern gemeistert werden, die aus verschiedenen Tiergruppen stammen und damit verschiedene anatomische Voraussetzungen haben (= Strukturen). So soll den Kindern die Chance gegeben werden, durch eigenständiges Beobachten und Erforschen die Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktion zu entdecken.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Martin Fischer, Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Julia Eberle, Dr. Lena v. Kotzebue, Julia Meuleners

TUM: Prof. Dr. Pascal Berberat, Prof. Dr. Manfred Prenzel

Universität Köln: Prof. Dr. Stefan Herzig

Stärken, Schwächen oder Reformbedarf:
Das Programm "Forschung zum Wissenschaftlichen Nachwuchs" (FoWiN) soll empirische Daten zur Situation der Nachwuchswissenschaftler in Deutschland liefern.

Ziel des Forschungsprojekts E-Prom ist es, Zusammenhänge von Qualitätsmerkmalen der Promotionsphase mit dem Karriereverlauf von Nachwuchswissenschaftler*innen in Biologie und Medizin am Beispiel der Wissenschaftsstandorte Bayern, Sachsen und Nordrhein-Westfalen zu untersuchen. Anlass dazu bieten u.a. aktuelle Entwicklungen in der Doktorand*innenausbildung – von traditionell eher individuellen Promotionsformen hin zu stärker strukturierten Ausbildungsmodellen wie Promotionsstudiengängen oder Graduiertenkollegs. Zusätzlich wird die späte Post-Doc-Phase der Lebenswissenschaftler*innen bis hin zur Professur näher untersucht, um weitere Einflussfaktoren auf Karriereverläufe zu analysieren.

Das Projekt umfasst drei Studien:
Im Rahmen einer vierjährigen Multikohorten-Panelstudie (Studie 1) werden promovierte Biolog*innen und Medizin*innen an den Universitäten der drei untersuchten Standorte zu Beginn und über den Verlauf ihrer Post-Doc-Phase hinweg befragt; hierbei sollen retrospektiv die Merkmale ihrer Promotionsphase und longitudinal der Verlauf ihrer Karriere erhoben werden. Zusätzlich wird ein Querschnitt von promovierten Lebenswissenschaftler*innen befragt, die sich in der späten Post-Doc-Phase bis hin zu Professur befinden.

Um insbesondere ein tiefergehendes Verständnis für die beruflichen Situationen und Problemlagen von Nachwuchswissenschaftler*innen zu erlangen, werden in einer begleitenden qualitativen Studie (Studie 2) einzelne Promovierte mit Hilfe strukturierter Interviews näher zu ihrem individuellen Karriereverlauf befragt.

Das Projekt richtet ein besonderes Augenmerk auf die Auswirkungen der Zunahme von Promotionen im Rahmen von strukturierten Promotionsprogrammen. Um die Merkmale dieser Programme an den untersuchten Fakultäten sowie ihre intendierten Effekte auf die Promotionsphase und die weitere (wissenschaftliche) Karriere der Promovenden adäquat einschätzen und berücksichtigen zu können, werden in Studie 3 die Programme anhand von Dokumenten-Portfolios und Interviews mit Koordinatoren analysiert

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Nina Kümpel

Der Biologieunterricht steht häufig dem Problem isolierter, wenig vernetzter Inhalte gegenüber (BLK, 1997; Wadouh, Liu, Sandmann & Neuhaus, 2013). Einen Lösungsansatz für diese Problematik sollen in der Sekundarstufe I die Basiskonzepte der Bildungsstandards (KMK, 2005) bieten, die dem Aufbau vernetzter Wissensstrukturen dienen sollen. Die Basiskonzepte sollen die Vielfalt der Phänomene ordnen, das Fachwissen strukturieren und bei der Suche nach Erkenntnis leitend sein (Gropengießer, 2010). Die Schüler*innen sollen mit Hilfe dieser wiederkehrenden Orientierungspunkte im Sinne des kumulativen Lernens ein ganzheitliches biologisches Verständnis aufbauen (Schmiemann, Linsner, Wenning & Sandmann, 2012). Bisher gibt es zum Einsatz und zum Einfluss der Basiskonzepte auf die Schüler*innen insgesamt nur wenige empirische Studien, für den Grundschulbereich liegen noch keinerlei Ansätze vor. Die biologischen Unterrichtsinhalte des Lehrplans für die bayerische Grundschule lassen sich sehr eindeutig den drei Basiskonzepten „Struktur und Funktion“, „System“ und „Entwicklung“ zuordnen, ein basiskonzeptorientierter Unterricht ist in der Grundschule nicht nur durchführbar, sondern scheint in Vorbereitung auf die weiterführenden Schulen auch angebracht.

Neben der fehlenden Vernetzung von Fakten ist ein weiteres Grundproblem des Biologieunterrichts die Anwendbarkeit des Gelernten in neuen Situationen und das häufig geringe Interesse der Lernenden (Baumert et al., 2001; Hoffmann, Häußler & Lehrke, 1998). Als eine Lösung hierfür wird die Implementierung von Kontexten in den Unterricht angesehen. Im Fach Chemie werden seit den 1980er Jahren erfolgreich Kontexte zur Interessenssteigerung eingesetzt (Bennett, Lubben & Hogarth, 2006). Zum Einsatz von Kontexten im Biologieunterricht gibt es wenige Untersuchungen, jedoch konnte Sennebogen (2012) einen positiven Einfluss von Kontexten auf das situationale Interesse der Lernenden der weiterführenden Schulen feststellen. Für den Unterricht in der Grundschule liegen keine Untersuchungen vor.

In dem Dissertationsprojekt soll überprüft werden, ob die Basiskonzepte der Bildungsstandards schon in der Grundschule umgesetzt werden können, ob Grundschulkinder die Konzepte der Bildungsstandards bereits verstehen können, und wie sich Heimat- und Sachunterricht, der in Bezug auf ein oder mehrere Basiskonzepte geplant und strukturiert wurde, sowie die Implementierung von problemorientierten Kontexten in den Heimat- und Sachunterricht auf die Schülerinnen und Schüler der Grundschule auswirken.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Katharina Heidenfelder, Michael Spangler

Ein Problem des Biologieunterrichts besteht häufig darin, dass biologische Inhalte als eine Fülle isolierter, wenig vernetzter Fakten unterrichtet werden und nicht zu übergeordneten Konzepten zusammengefasst und danach strukturiert werden (Wadouh, Liu, Sandmann, & Neuhaus, 2013). Eine mögliche Lösung dieses Problems stellt die von der KMK geforderte Strukturierung des Unterrichts nach Basiskonzepten dar. Deren Ziel liegt darin, den Schüler*innen ein besser vernetztes Wissen und ein tieferes Verständnis zu vermitteln (Schmiemann, Linsner, Wenning, & Sandmann, 2012). Inwieweit dies tatsächlich erreicht wird, ist bislang ungeklärt.

Eine weitere, bisher offene Frage ist, inwieweit Kontexte im Biologieunterricht den Lernprozess vereinfachen oder ob sie diesen aufgrund einer höheren kognitiven Belastung der Lernenden durch die zunehmende Komplexität des Lernstoffs erschweren. Kontexte werden seit den 1980er Jahren erfolgreich in den Fächern Chemie (Bennett, Lubben, & Hogarth, 2006) und Physik (Finkelstein, 2005) eingesetzt, um den Alltag der Lernenden zu berücksichtigen, die Anwendung des Gelernten zu ermöglichen und so den Leistungszuwachs der Schüler*innen und zu erhöhen. In der Biologie gibt es hingegen nur wenige und uneinheitliche Ergebnisse zum Einfluss des Kontextes auf das Interesse und die Leistungen der Schüler*innen (Haugwitz, 2009). Sennebogen (2013) konnte in einem experimentellen Design einen Effekt des Kontexts auf das situationale Interesse und den Leistungszuwachs der Schüler*innen für den Biologieunterricht nachweisen.

Im ersten Teil des Dissertationsprojekts soll aufbauend auf den Ergebnissen von Haugwitz (2009) und Sennebogen (2013) erstmals das Zusammenwirken von Kontexten - als spezielle Ausprägungen der Variablen Strukturierung und Komplexität – und Basiskonzepten untersucht werden. In einem 2*2 Design soll der Einfluss beider Variablen auf das Interesse und den Leistungszuwachs von Schüler*innen untersucht werden. Neben theoretischen Erkenntnissen entsteht in dieser Arbeit Unterrichtsmaterial, das Einzug in die Praxis erhalten soll. Die Ergebnisse über den Einsatz von Kontexten und den basiskonzeptbasierten Unterricht werden zu Erstellung von Materialien für Lehrerfortbildungen genutzt.

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Sarah Sennebogen

In den letzten Jahren hat eine neue Unterrichtsmethode in den Naturwissenschaften ihren Platz gefunden: das „Egg-Race“. Hierbei handelt es sich um eine Adaption der Spielshow „The Great Egg Race“ (BBC, Mitte der 70er Jahre) an den naturwissenschaftlichen Unterricht. Bei dieser Form des offenen Experimentierens treten kooperative Kleingruppen gegeneinander in einem fairen Wettbewerb an (Gärtner & Scharf, 2001; Neuhaus et al., 2008; Harms, 2008).

Auf eine Untersuchungen, die signifikante Effekte des Wettbewerbs auf situationales Interesse und Zufriedenheit der Schüler*innen nachwies (Sennebogen, 2008; Wetsch, 2008), aufbauend werden weitere biologische Egg Races entwickelt und evaluiert. Ziel des Projektes ist es im Unterricht Kurz- und Langzeiteffekte des Wettbewerbsgedankens auf Interesse, Leistung, Selbstkonzept, Sozialverhalten und andere sozialpsychologische Variablen zu untersuchen und die von Lehrkräften geäußerten Befürchtungen gegenüber dem Einsatz von Wettbewerb im Unterricht zu minimieren. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen in die Optimierung von biologischen Egg Races einfließen.