Hauptansprechpartner: Dr. Karsten Damerau

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Projekt-basiertes Lernen im Lehr-Lernlabor BeLL Bio für Studierende der Biologie

Prof'in Dr. Gela Preisfeld, M. Ed. Sabrina Dahmen, Dr. Karsten Damerau

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Biologieunterricht, insbesondere Experimentalunterricht, stellt hohe Anforderungen an die Fachlichkeit und Expertise der Lehrkraft. Neben fundiertem Fachwissen und fachdidaktischem Wissen, welche sich als theoretisch-formales Wissen beschreiben lassen, ist auch ein praktisches Wissen und Können erforderlich, um in Unterrichtssituationen schnell und flexibel entscheiden und professionell handeln zu können (Baumert und Kunter 2006). Expertenhandeln ist gekennzeichnet durch eine besondere Dynamik in der Verbindung von Wissen und Handeln, die sich bereichsspezifisch entwickelt und auf der Ausbildung von kategorialem und metakognitivem Wissen durch Reflexion basiert (Roters 2012).

Das Ziel dieses Projektes liegt in der Steigerung der professionellen Handlungskompetenz von Studierenden des Lehramts Biologie über Lerngelegenheiten zur Anwendung und Reflexion ihres Professionswissens (Baumert und Kunter 2006).

Die Studierenden erhalten dabei die Möglichkeit, ihr theoretisch erworbenes Professionswissen (Baumert und Kunter 2006) in Experimentiersituationen mit Schulklassen im Bergischen Lehr-Lern-Labor (BeLL Bio) praktisch anzuwenden. Neben einer theoriegeleiteten Selbsteinschätzung ihres Betreuerhandelns im Labor erhalten sie strukturiertes Feedback von Kommilitoninnen und Kommilitonen sowie von den betreuten Schülerinnen und Schülern. Im Abgleich dieser Einschätzungen untereinander können neue Informationen über die eigene professionelle Handlungskompetenz in Experimentiersituationen mit Schülerinnen und Schülern gewonnen werden, neue Perspektiven generiert und eingenommen werden und so Reflexionsanlässe für die Studierenden geschaffen werden.

Zugleich beinhaltet das Projekt einen Perspektivwechsel, indem die Studierenden sowohl die Rolle des Lehrenden einnehmen und reflektieren, als auch die Kursbetreuung eines Mitstudierenden theoriegeleitet beobachten und damit als critical friend die Rolle des fachdidaktisch Forschenden einnehmen und ihre diagnostische Kompetenz schulen.

Die an das Projekt geknüpfte Forschung erhebt die Lernwirksamkeit in Bezug auf Fachwissen, fachdidaktische Kenntnisse und fachdidaktisch reflexive Fertigkeiten.

Prof'in Dr. Gela Preisfeld, M. Ed. Debora Westerholt

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Planung und Reflexion des Experimentalunterrichts von Praxissemesterstudierenden der Fächer Biologie und Chemie

Prof'in Dr. Gela Preisfeld, Prof. Dr. Michael Tausch, M. Ed. Nadine Franken

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Für den Experimentalunterricht in den Fächern Biologie und Chemie steht zu diversen Themen eine Vielzahl an Experimenten zur Verfügung, die sich jeweils auf verschiedene Weise im didaktisch-methodischen Konzept einer Unterrichtsstunde verorten lassen (vgl. Pfeifer, Lutz & Bader 2002). Bereits im Rahmen der Planung des Experimentalunterrichts werden u.a. Entscheidungen darüber getroffen, welche fachlichen Inhalte mit einem Experiment akzentuiert, welche Kompetenzen – insbesondere vor dem Hintergrund von Schülerkognitionen – gefordert und gefördert und wie folglich fachliche sowie fachmethodische Inhalte im Unterrichtsverlauf angeordnet werden sollen. Im Praxissemester, welches in Nordrhein-Westfalen in die universitäre Lehrerbildung integriert wurde, werden diese Entscheidungen bereits von Studierenden getroffen, da sie Phasen von (Experimental-) Unterricht bis hin zu vollständigen Unterrichtssequenzen planen, durchführen und reflektieren sollen (MSW 2010). Das Praxissemester bietet Studierenden somit schon in der universitären Ausbildung die Möglichkeit, im Studium erworbenes biologisches bzw. chemisches Fachwissen, fachdidaktisches und pädagogisches Wissen (vgl. Baumert & Kunter 2011) in der Praxis anzuwenden. Eine Intention des Praxissemesters ist in der Folge die Verzahnung von Theorie und Praxis. In der Vergangenheit hat sich jedoch herausgestellt, dass Studierende teilweise Schwierigkeiten bei der Übertragung theoretischen Wissens in die Praxis haben (vgl. Wischmann & Elster 2011). Um dieser Herausforderung zu begegnen, sollen Reflexionsanlässe in der universitären Vorbereitung und schulpraktischen Begleitung des Praxissemesters geschaffen werden, da angenommen wird, dass die Reflexion eine wesentliche Rolle bei der Verzahnung von Theorie und Praxis spielen kann (vgl. Leonhard, Nagel, Rihm, Strittmatter-Haubold & Wengert-Richter 2010; Abels 2011; Wischmann & Elster 2011).

Der Forschungsschwerpunkt der Studie liegt auf der Untersuchung des geplanten Experimentalunterrichts der Studierenden. Dabei soll u.a. den Fragen nachgegangen werden, wie die Unterrichtsplanung von Studierenden strukturiert ist, welches theoretisch-reflexive Wissen – insbesondere der Bereiche biologisches bzw. chemisches Fachwissen, fachdidaktisches und pädagogisches Wissen (Baumert & Kunter 2011; Wischmann & Elster 2011) – angewendet und welches Reflexionsniveau (Hatton & Smith 1995; Wischmann & Elster 2011; Abels 2011) bei der Planung und Reflexion von Experimentalunterricht erreicht wird.

Im Rahmen der Studie werden Lehramtsstudierende der Fächer Biologie und Chemie während ihres Vorbereitungsseminars an der Hochschule sowie im schulpraktischen Teil des Praxissemesters begleitet.

Für die empirische Erhebung der Daten im universitären Vorbereitungsseminar zum Praxissemester planen Studierende im Rahmen einer Unterrichtssimulation „Experimentalunterricht“ zunächst eine Erarbeitungsphase des Experimentalunterrichts in Anlehnung an die curricularen Vorgaben ihrer Schulform. Die Simulation besteht aus drei Reflexionsphasen (Reflexion vor der Planung, Planungsphase, Reflexion nach Abschluss der Planung und Durchführung von Experimenten im Stationsbetrieb) und einer Durchführung der Experimente im Stationsbetrieb. Für die Datenerhebung im schulpraktischen Teil des Praxissemesters werden die Studierenden an ihren Praktikumsschulen begleitet, indem eine von ihnen geplante Experimentalunterrichtsstunde besucht wird. Die Reflexion findet nach der Planung und Durchführung des geplanten Experimentalunterrichts statt.

Für die Datenauswertung liegen schriftliche Unterrichtsskizzen, transkribierte Planungsgespräche zur Experimentierstation und Interviews aus dem Vorbereitungsseminar sowie verschriftlichte Unterrichtsskizzen und transkribierte Interviews aus dem besuchten Experimentalunterricht an den Praktikumsschulen der Studierenden vor. Diese Daten sollen entsprechend der qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring (2015) untersucht und explizit die Reflexionsbreite und –tiefe (Wischmann & Elster 2011; Abels 2011) bei der Planung und Reflexion von Experimentalunterricht untersucht werden.

In der Begleitforschung werden zudem das experimentbezogene Fähigkeitsselbstkonzept (vgl. Schreiber et al. 2009; Damerau 2012) sowie die biologie- und chemiedidaktischen Selbstwirksamkeitserwartungen – insbesondere von geplantem Experimentalunterricht – (vgl. Meinhardt et al. 2012) von Studierenden im Verlauf des Praxissemesters erfasst.

Curriculare Weiterentwicklung und Evaluation der naturwissenschaftlich-technischen Sachunterrichtsausbildung

Prof'in Dr. Gela Preisfeld, M. Sc. Melanie Beudels

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In der heutigen durch Naturwissenschaften und Technik geprägten Welt ist eine frühe naturwissenschaftliche Grundbildung, die zudem eine Anschlussfähigkeit an die Sachfächer weiterführender Schulen schafft, unabdingbar. Das Fach Sachunterricht in der Grundschule, welches neben den gesellschaftswissenschaftlichen Teildisziplinen auch biologische, chemische, physikalische und technische Sichtweisen umfasst, soll u.a. dazu beitragen, dass die Schülerinnen und Schüler ihre Umwelt besser verstehen, sich in ihr zurechtfinden und verantwortungsvoll mit ihr umgehen. Eine Vernetzung der verschiedenen Perspektiven zu einer Gesamtsicht der Dinge - bei gleichzeitiger Orientierung am Lebensumfeld der Kinder - gilt dabei als zentraler Leitgedanke des Sachunterrichts (GDSU 2013).

Aus den Gegebenheiten und Zielen des Sachunterrichts ergeben sich hohe Anforderungen an das fachliche, pädagogische und fachdidaktische Wissen der Grundschullehrkräfte (Baumert & Kunter 2006; GDSU 2013). Das Studium dieses Faches sollte neben dem Erwerb von Fachwissen in allen Perspektiven auch auf das Verstehen und Anwenden naturwissenschaftlich-technischer Konzepte und Arbeitsweisen abzielen. Zudem ist eine frühzeitige Manifestierung eines vielperspektivischen und vernetzenden Denkens bei den Studierenden erstrebenswert (GDSU 2013; Giest et al. 2017). Bei vielen Studierenden und Lehrkräften liegen jedoch in den naturwissenschaftlich-technischen Teildisziplinen des Sachunterrichts mangelnde Fachkompetenzen, ein geringes (experimentelles) Fähigkeitsselbstkonzept und teilweise - besonders in den „harten Naturwissenschaften“ - auch ein mangelndes Interesse vor (Heran-Dörr 2006; Schmidt 2014).

Ziel und Inhalt dieses interdisziplinären Forschungsprojektes ist es, Studierende des Sachunterrichts stärker an die naturwissenschaftlich-technischen Denk- und Arbeitsweisen heranzuführen, multiperspektivisches Denken zu fördern sowie die Berührungsängste vor den naturwissenschaftlich-technischen Fachgebieten des Sachunterrichts zu verringern. Im Rahmen der curricularen Entwicklungsarbeit werden Konzepte und Materialien für die Ausbildung angehender Sachunterrichtslehrkräfte entwickelt, durch die naturwissenschaftlich-technische Themen und Methoden alltagsbezogen und praktisch bzw. experimentell erfahren werden. Der Fokus liegt dabei auf der Verbesserung der Experimentierkompetenzen und der Stärkung des Vertrauens in die eigenen naturwissenschaftlich-technischen Fähigkeiten. Die Erhebung der kognitiven und affektiven Wirksamkeit der Konzepte (Lerneffekt, Fähigkeitsselbstkonzept) erfolgt mit empirischen Forschungsmethoden.