Abschlussbericht Inno HEiDi KS TB web · 2016-03-22 · Die Entwicklung einer neuen Lehr-Lern-Form im Praktikum Allgemeine Biologie im Bachelor/Master-Studium nahm ihren Ausgang bereits

Abschlussbericht Handlungsregulations-geleitetes Experimentieren mit innovativen Medien in den Didaktiken (HEiDi) Projektlaufzeit: 04/2013 – 06/2015 Till Bruckermann, Institut für Biologie und ihre Didaktik Ellen Aschermann, Pädagogische Psychologie André Bresges, Institut für Physik und ihre Didaktik Kirsten Schlüter, Institut für Biologie und ihre Didaktik

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Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS .......................................................................................................... 2

1 EINLEITUNG ...................................................................................................................... 3

2 PROJEKTBETEILIGTE ..................................................................................................... 3 2.1 MATHEMATISCH-NATURWISSENSCHAFTLICHE FAKULTÄT ................................................... 3 2.2 HUMANWISSENSCHAFTLICHE FAKULTÄT ............................................................................ 3

3 AUSGANGSPUNKT .......................................................................................................... 3

4 KURZZUSAMMENFASSUNG UND PROJEKTZIELE ...................................................... 5 4.1 ENTWICKLUNG EINES LEHR-LERN-KONZEPTS .................................................................... 5 4.2 AUFBAU/GESTALTUNG DES LEHR-LERN-KONZEPTS .......................................................... 8 4.3 IMPLEMENTIERUNG/ERPROBUNG DES LEHR-LERN-KONZEPTS ............................................ 9 4.4 EVALUATION DES LEHR-LERNKONZEPTS ......................................................................... 10

5 HERAUSFORDERUNGEN IN DER UMSETZUNG ......................................................... 12 5.1 AUFFINDEN UND ENTWICKELN VON MESSINSTRUMENTEN ................................................. 12 5.2 EFFEKTE DURCH DIE LEHRPERSON .................................................................................. 13 5.3 EINFLUSS DER LEHR-LERN-FORM AUF STUDIERENDE ...................................................... 13 5.4 EINBINDUNG IN BESTEHENDE STRUKTUREN ..................................................................... 14

6 ZIELERREICHUNG .......................................................................................................... 15 6.1 FÜR DEN LERNZUWACHS „FACHWISSEN“ ......................................................................... 16 6.2 FÜR DEN LERNZUWACHS „SELBSTREGULATION“ ............................................................. 16 6.3 FÜR DEN LERNZUWACHS „PROZESSVARIABLEN“ DER EXPERIMENTIERKOMPETENZ .......... 17

7 DISKUSSION ................................................................................................................... 17 7.1 FÜR DEN FAKTOR „SELBSTREGULATIONSFÖRDERUNG“ ................................................... 18 7.2 FÜR DEN FAKTOR „VIDEOPROTOKOLLE“ .......................................................................... 19 7.3 DISKUSSION ÜBER DIE PASSUNG VON MODULINHALTEN UND DER GEWÄHLTEN PRÜFUNGSFORM ...................................................................................................................... 19

8 PUBLIKATIONEN UND ÖFFENTLICHKEIT ................................................................... 20 8.1 POSTER .......................................................................................................................... 20 8.2 VORTRÄGE ..................................................................................................................... 21 8.3 PUBLIKATIONEN .............................................................................................................. 22

9 AUSBLICK ....................................................................................................................... 22 9.1 VERGLEICH MIT ANDEREN UNIVERSITÄTEN ....................................................................... 23 9.2 REFLEXION DER LERNTHEORETISCHEN FUNDIERUNG ....................................................... 23 9.3 FACHSPRACHLICHKEIT IN VIDEOPROTOKOLLEN ............................................................... 24 9.4 PRAKTISCHE PRÜFUNGEN IN LABORPRAKTIKA ................................................................ 24

10 LITERATUR ................................................................................................................... 25

11 FINANZEN ................................................. FEHLER! TEXTMARKE NICHT DEFINIERT.

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1 Einleitung Das Ziel des vorliegenden Projekts war es, die Experimentierkompetenz von Lehr-

amtsstudierenden in den Naturwissenschaftlichen Fächern (hier Biologie) durch For-

schendes Lernen zu fördern, damit diese zu einem späteren Zeitpunkt die erlernte

Methode des Forschenden Lernens in den Schulunterricht einbringen. Um die Effek-

tivität dieser Unterrichtsmethode zu erhöhen, wurde in Kooperation mit der Physikdi-

daktik und Pädagogischen Psychologie jeweils ein Konzept zur Einbettung von Vide-

oprotokollen und einer Selbstregulationsförderung in ein Praktikum der Biologiedi-

daktik entwickelt, da sich Hinweise darauf finden lassen, dass die Verbindung von

Medieneinsatz und Selbstregulation Experimentierkompetenz fördern können. Mit

der Implementierung des Konzepts wurde gleichzeitig auch eine Evaluation des

Lernzuwachses verfolgt: Es zeigte sich, dass der Lernzuwachs in Fachwissen,

Selbstregulationsfähigkeit und dem Experimentierprozess unabhängig von den zu-

sätzlichen Fördermaßnahmen ist. Auf hochschuldidaktischer Ebene lässt sich fol-

gern, dass die sogenannten „Neuen Medien“ nicht unbedingt Vorteile bieten und

dass bereits strukturierte Lernformen die selbstregulationsfördernde Maßnahmen

überflüssig machen können.

2 Projektbeteiligte 2.1 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Prof. Dr. André Bresges (Physikdidaktik)

Prof.’ Dr. Kirsten Schlüter (Biologiedidaktik, Projektverantwortliche)

Till Bruckermann (Biologiedidaktik, Doktorand)

2.2 Humanwissenschaftliche Fakultät Prof.’ Dr. Ellen Aschermann (Pädagogische Psychologie)

3 Ausgangspunkt Mit der Umstellung des Lehramtsstudiums im Fach Biologie vom Staatsexamen zum

Bachelor/Master-System wurden auch die Module im Studiengang Lehramt Biologie

für Haupt-,Real- und Gesamtschulen neu konzipiert. Insbesondere der Betonung des

kompetenzorientierten Lehrens und Lernens im Sinne der ländergemeinsamen in-

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haltlichen Anforderungen für die Fachwissenschaften und Fachdidaktiken in der

Lehrerbildung (KMK, 2010) sollten die neuen Veranstaltungen Rechnung tragen:

• Beispielsweise sollten in den Modulen Allgemeine Biologie I und II neben den

inhaltlich orientierten Vorlesungen die Praktika „Arbeits- und Erkenntnisme-

thoden der Biologie und [...] Kenntnisse und Fertigkeiten sowohl im hypothe-

sengeleiteten Experimentieren als auch im hypothesengeleiteten Vergleichen

sowie im Handhaben von (schulrelevanten) Geräten“ vermitteln (ebd., 18).

Im Zuge der Umstellung von einer Inhalts- zur Kompetenzorientierung in den Prakti-

ka sollten auch neue Lehr-Lernkonzepte erprobt werden, da dem „Constructive A-

lignment“ (deutsch: konstruktive Abstimmung, Biggs, 1999) entsprechend eine Ände-

rung der „intended learning outcomes“ auch die Anpassung der Lehr-Lern-Formen

und der Prüfungsmethode voraussetzt. An dieser Stelle sei bereits soweit vor-

weggegriffen, dass das vorliegende Projekt zunächst die Umsetzung einer neuen

Lehr-Lern-Form anstrebte und in einem Folgeprojekt die Prüfungsmethode geändert

wird (im Zuge der Reakkreditierung 2015).

Die Entwicklung einer neuen Lehr-Lern-Form im Praktikum Allgemeine Biologie im

Bachelor/Master-Studium nahm ihren Ausgang bereits im Sommersemester 2012 als

der erste Jahrgang Bachelorstudierender am Praktikum teilnahm. Die Idee war, dass

durch den Einsatz von Tablets Videoprotokolle das schriftliche Versuchsprotokoll

ablösen sollen, wobei bei Ersteren das Experiment nun multimedial dargestellt und

nachvollzogen werden kann. Als Nebeneffekt sollte das Abschreiben von Vorlagen

(welcher Art auch immer) unterbunden werden, da fortan Inhalte in Bild und Ton prä-

sentiert und nicht nur niedergeschrieben werden. In diesem ersten Jahr konnten be-

reits Erfahrungen zum Einsatz von Tablets in der Laborpraxis gesammelt werden:

• Ausgestaltung von inhaltlichen und formalen Richtlinien für Videoanleitungen

und –protokollen

• Festlegung von Kriterien zur Beurteilung von Videoprotokollen

• Angehen der Herausforderungen im Umgang mit der Technik (Pflege und Be-

reitstellung von Tablets)

• Erfassung von Schwierigkeiten des Experimentierens im Labor und des Zeit-

managements (s.a. Hilfert-Rüppell et al., 2013)

Neben den Erfahrungen im biologischen Labor wurde der Einsatz von Tablets bereits

seit längerer Zeit in der Physikdidaktik erprobt. Neben den dort bestehenden Prakti-

ka, in denen ebenfalls Videoanleitungen angefertigt wurden, bestand hier bereits ein

5

Medienseminar, das in die Erstellung von naturwissenschaftlichen Lehrfilmen ein-

führte.

Mit dieser Expertise und dem Wissen um die Gestaltung von Lehr-Lern-Prozessen

aus der Pädagogischen Psychologie sollte nun ein neues Lehr-Lern-Konzept zur

Förderung der Experimentierkompetenz von Lehramtsstudierenden entwickelt und in

der Biologiedidaktik erprobt werden.

4 Kurzzusammenfassung und Projektziele In die Entwicklung der Projektidee flossen bereits Erfahrungen aus dem Sommerse-

mester 2012 ein: Inhaltliche und formale Richtlinien, Kriterien zur Beurteilung von

Videoprotokollen sowie die technische Realisierung der Voraussetzungen zur Erstel-

lung von Videoprotokollen sollten durch Unterstützung der Physikdidaktik erarbeitet

werden, die Unterstützung der offenen Lernform des Experimentierens durch Selbst-

regulationsförderung sollte die Pädagogische Psychologie erarbeiten. Das Ziel war

die Förderung der Kenntnisse und Fertigkeiten im hypothesengeleiteten Experimen-

tieren von Lehramtsstudierenden im Fach Biologie durch den Einsatz von Tablets zur

Anfertigung von Videoprotokollen und einer Selbstregulationsförderung zur Unter-

stützung des offenen Lernprozesses beim Experimentieren, zusammengefasst:

Handlungsregulationsgeleitetes Experimentieren mit innovativen Medien in den Di-

daktiken (kurz: HEiDi).

Zur Realisierung dieses Ziels sollten folgende Teilziele umgesetzt werden:

• Entwicklung eines Lehr-Lern-Konzepts unter Berücksichtigung von Table-

teinsatz und Selbstregulationsförderung

• Implementierung des Lehr-Lern-Konzepts im Studiengang Lehramt Biolo-

gie für Haupt-, Real- und Gesamtschulen

• Evaluation des Lehr-Lern-Konzepts.

Den Teilzielen entsprechend sollen die Meilensteine des Projekts in drei Abschnitten

erläutert werden.

4.1 Entwicklung eines Lehr-Lern-Konzepts Den ersten Meilenstein im HEiDi-Projekt stellt die Entwicklung des Lehr-Lern-

Konzepts unter Einbezug des aktuellen Forschungsstandes und eigener Erfahrungen

dar. Wie bereits oben erläutert fordern die inhaltlichen Anforderungen in der Lehr-

amtsausbildung Biologie „Kenntnisse und Fertigkeiten [...] im hypothesengeleiteten

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Experimentieren“ (KMK, 2010) von den angehenden Lehrkräften. Studien hingegen

zeigen, dass Studierende Schwierigkeiten beim Experimentieren haben Hypothesen

zu bilden, Experimente zu planen (Hilfert-Rüppell et al., 2013) und aus den Daten

Schlussfolgerungen zu ziehen (Chinn und Brewer, 1993; Klahr und Dunbar, 1988)

und empfehlen die Förderung des hypothesengeleiteten Experimentierens (Hilfert-

Rüppell et al., 2013). Eine Möglichkeit zur Förderung des hypothesengeleiteten Ex-

perimentierens bietet Forschendes Lernen, das den Lernprozess mit den Wegen na-

turwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung verknüpft (Hof, 2011; Mayer und Ziemek,

2006). Dabei fördert Forschendes Lernen nicht nur Methoden-, sondern auch Fach-

wissen und kann darüber hinaus auch Motivation und Interesse am Lerngegenstand

erhöhen (ebd.). Arnold und Kremer (2012) haben zu diesem Zweck Unterrichtsmate-

rial für die Sekundarstufe 2 entwickelt, das sich auf die Untersuchung einer biologi-

schen Fragestellung bezieht und dabei die Schüler*innen in ihrer Erkenntnisgewin-

nung unterstützt. Dabei wählen sie einen Weg der gestuften Lernhilfen (Hänze,

Schmidt-Weigand & Stäudel, 2010) durch sogenannte „Forschertipps“ (Arnold und

1zen und zur Reflexion auffordern (Hmelo-Silver, 2006). So begegnen Arnold und

Kremer (2012) mit ihrem Material den Schwierigkeiten der minimalen Instruktion im

Forschenden Lernen, die für Lernende eine hohe kognitive Belastung darstellen kann

(Kirschner, Sweller und Clark, 2006). Die Effektivität des Einsatzes von gestuften

Lernhilfen im Forschenden Lernen wird momentan in einer Doktorarbeit von Arnold

analysiert (Arnold, in Vorbereitung). Es gibt jedoch bereits Hinweise auf die Effektivi-

tät von gestuften Lernhilfen (im weiteren Sinne „scaffolding“: vgl. Hmelo-Silver,

2006), sodass das Material für das HEiDi-Projekt angepasst übernommen wurde: In

einer Bachelorarbeit (Peters, 2015) wurde das Konzept der gestuften Lernhilfen auf

weitere Experimente aus dem Gebiet der Allgemeinen Biologie übertragen und auf

seine Praxistauglichkeit überprüft. Das Material soll zukünftig in Zusammenarbeit mit

den Autorinnen für die gestuften Lernhilfen (Julia Arnold und Kerstin Kremer, IPN

Kiel) und dem Zentrum für Hochschuldidaktik (Eva-Maria Rottlaender, Universität zu

Köln) veröffentlicht werden (Bruckermann et al., in Vorbereitung). Zusätzlich zu die-

ser Förderung der Experimentierkompetenz durch Forschendes Lernen deuten Stu-

dien an, dass selbige auch durch eine Selbstregulationsförderung und den Einsatz

neuer Medien unterstützt werden kann. Der Zusammenhang von hypothesengeleite-

tem Experimentieren, Selbstregulation als Bestandteil metakognitiver Kompetenzen

7

(Hasselhorn, 1992) und neuen Medien kann anhand des Modells zum wis-

senschaftlichen Denken (Mayer, 2007) erklärt werden (s. Abb. 1).

Experimentierkompetenz soll als die Summe der kognitiven Fähigkeiten und Fertig-

keiten sowie als die Motivation und Volition ein Problem zu lösen, definiert werden

(vgl. Weinert, 2001), indem hypothesengeleitetes Experimentieren als Teil des Wis-

senschaftlichen Denkens eine Problemlösestrategie darstellt (vgl. Mayer, 2007). Da-

mit lässt sich Experimentierkompetenz in Personenvariablen (Wissen, kognitive Fä-

higkeiten, Selbstregulation als Teil metakognitiver Kompetenzen) und Prozessvariab-

len (Fragestellung, Hypothesen, Untersuchungsplanung, ...) unterscheiden (vgl.

ebd.).

Ausgehend von der Abhängigkeit der Faktoren untereinander (Mayer, Grube & Möl-

ler, 2008) wirkt sich eine Förderung der Selbstregulation auch positive auf die wei-

teren Variablen aus. So konnten Künsting, Kempf und Wirth (2013) zeigen, dass in

Abhängigkeit vom Vorwissen eine kurze Förderung der Selbstregulation auch das

Fachwissen, die Anwendung der „Control-Variable-Strategy“ und der emotionalen

Einstellung positiv verändern (vgl. auch Kempf & Künsting, 2013). Die genannte Stu-

Abbildung1:ModellzumwissenschaftlichenDenken(nachMayer,2007)

8

die betrachtete Schüler*innen in einem Simulationsexperiment,. Ob eine Übertragung

der Ergebnisse auf die universitäre Lehramtsausbildung und auf die Durchführung

von Realexperimenten möglich ist, bleibt jedoch fraglich. Hierbei handelt es sich so-

mit um ein Forschungsdesiderat.

Darüber hinaus deuten die Autoren Bell et al. (2010) an, dass neue Medien insbe-

sondere dabei helfen, selbstreguliert zu experimentieren. Der Einsatz neuer Medien

unterstützt zweierlei: einerseits die Planung von Untersuchungen, die Durchführung

vieler Routineaufgaben, wie z.B. Visualisierungen bei der Datenerhebung oder Pro-

tokollerstellung vereinfachen, und andererseits die selbstregulierte Beschaffung von

Informationen (z.B. im Experimentierprozess). Insofern ist es nicht nur eine span-

nende Frage, wie die Arbeit mit neuen Medien die Selbstregulation fördern kann,

sondern wie stark eine direkte Förderung der Selbstregulation und das selbstregulier-

te Arbeiten mit neuen Medien interagieren. Daraus folgt ein 2x2 faktorieller Untersu-

chungsplan (s. Abb. 2) mit den Faktoren „Selbstregulationsförderung“ und „Videopro-

tokolle“ (i.E. „Neue Medien“).

4.2 Aufbau/Gestaltung des Lehr-Lern-Konzepts Zur Umsetzung des Treatments müssen die Faktoren Selbstregulation und Videopro-

tokolle in die bestehende Kursstruktur integriert werden. Die Grundlage dazu bietet

der iterative Kreislauf des Erkenntnisprozesses beim Forschenden Lernen. Zur

Abbildung2:2x2faktoriellesVersuchsdesignmitdenFaktorenVideoprotokolle(VP)undSelbstregulationsförderung(SF)

9

Strukturierung des Lernprozesses wurde die Fragestellung („Questioning“) als Aus-

gangspunkt für den Erkenntnisprozess gewählt. Der weitere Kursverlauf orientiert

sich an der idealisierten Schrittfolge im Forschenden Lernen (s. Abb. 3).

Der Faktor Selbstregulation wurde umgesetzt, indem der Prozess der Erkenntnisge-

winnung mit den Phasen des Kölner Handlungskreismodells parallelisiert wurde (vgl.

Bruckermann et al., 2013) und innerhalb der einzelnen Phasen Prompts entwickelt

wurden.

Der Faktor Videoprotokolle sieht neben der Erstellung eines Videoprotokolls zu den

einzelnen Schritten des Erkenntnisprozesses auch die Vorbereitung auf das Experi-

ment und die Nachbereitung (Reflexion) vor. Zu diesem Zweck wurde die E-

Learning-Plattform ILIAS in die Kursstruktur eingeflochten. Erstens wurden die not-

wendigen Arbeitsmaterialien online zur Verfügung gestellt und zweitens auch die Vi-

deoprotokolle online reflektiert (per Befragung). Das E-Learning-Konzept wird in ei-

ner separaten Publikation durch das Competence Center E-Learning (CCE, in Vorbe-

reitung) dargestellt.

4.3 Implementierung/Erprobung des Lehr-Lern-Konzepts

Die Implementierung des Lehr-Lern-Konzepts erfolgte in vier Kursen des Praktikums

Allgemeine Biologie II im Sommersemester 2014 und um

Abbildung3:KursstrukturmitPräsenz-undHausarbeitsphase

10

fasste damit einen Jahrgang des Bachelors Lehramt Biologie für Haupt-, Real- und

Gesamtschulen (n=64). Die Verteilung der Kurse auf die Experimentalgruppen stellt

sich, wie folgt, dar:

In einer nächsten Iterationsstufe wurde das revidierte Konzept in fünf Kursen des

Praktikums im Sommersemester 2015 desselben Studiengangs implementiert.

Bei der Umsetzung des Treatments im Sinne des Projekts wurde darauf geachtet,

dass der Untersuchungsleiter nicht Teilnehmer der Studie war (zur Vermeidung von

Versuchsleiterartefakten, vgl. Bortz & Döring, 2006). Die Veranstaltung wurde durch

Tutor*innen begleitet, die in entsprechenden Schulungen und wöchentlichen Brie-

fings auf die Umsetzung der Veranstaltung vorbereitet wurden. Die Tutor*innen soll-

ten als Vertreter*innen des Untersuchungsleiters eine Trennung zwischen Untersu-

chungsplanung und -auswertung sowie der Untersuchungsdurchführung herbeifüh-

ren. Dadurch sollte auch der Anspruch der Projektidee umgesetzt werden, den Auf-

wand einer Veranstaltung nicht zu steigern (Anrechnungsfaktor 1 für ständige und

0,3 für nicht-ständige Betreuung laut Lehrverpflichtungsverordnung – LVV) während

die Qualität durch das eingesetzte Lehr-Lern-Konzept erhöht wird.

4.4 Evaluation des Lehr-Lernkonzepts

Die Evaluation erfolgte aus ethischen und methodischen Überlegungen (Friedrich &

Mandl, 1992) nicht anhand der Modulabschlussprüfung. Die durch die Prüfungsord-

nung vorgeschriebene Klausur bildet die abhängige Variable „Experimentierkompe-

tenz“ im Treatment unzureichend ab, da sie nur die Reproduktion von Wissen und

nicht dessen praktische Anwendung abfragt. Stattdessen sollte ein Instrument zur

Messung der Experimentierkompetenz (s. Abb. 1 S.7) eingesetzt werden, das neben

Termin Kursname Ver-suchs-gruppe

Treatment n=

Mi., 8:00-9:30 P Allg.Biologie Gruppe A EG 3 Selbstregulation + Videoprotokolle

16

Mi., 10:00-11:30 P Allg.Biologie Gruppe B EG 2 Videoprotokolle 16

Mi., 12:00-13:30 P Allg.Biologie Gruppe C EG 1 Selbstregulation 16

Mi., 14:00-15:30 P Allg.Biologie Gruppe D KG Kontrolle 15

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den Personenvariablen (Wissen, kognitive Fähigkeiten und Selbstregulation als Teil

metakognitiver Kompetenzen) auch den Prozess erfasst (Hypothesenbildung, Unter-

suchungsplanung, Durchführung und Auswertung). Um diese verschiedenen Fähig-

keitsbereiche zu erfassen, mussten verschiedene Messinstrumente selbst entwickelt

werden:

Da die Fähigkeit zum wissenschaftlichen Arbeiten nicht ohne fachwissenschaftlichen

Kontext stehen kann (NRC, 2012), musste auch Fachwissen abgefragt werden. Dies

erfolgte durch einen an dem Curriculum des Moduls entwickelten Fachwissenstest im

Multiple-Choice (MC) Format. Auf bestehende Fragebögen konnte nicht zurückge-

griffen werden, da das Treatment in eine bestehende Veranstaltung integriert werden

sollte und so die Inhalte bereits definiert waren. Aus diesem Grund wurde der Fach-

wissenstest zunächst durch eine Expertenbefragung inhaltlich validiert. Eine Reliabili-

tätsprüfung erfolgte in der betrachteten Stichprobe.

Zur Messung der Selbstregulationsfähigkeit lag bereits ein erprobter Fragebogen vor

(Klenzan, in Druck), der angepasst übernommen wurde. Die Reliabilität des Frage-

bogens konnte bestätigt werden.

Zur Bestimmung der allgemeinen kognitiven Voraussetzungen wurde auf einen etab-

lierten Fähigkeitstest CFT 20-R zurückgegriffen.

Die Messung der Prozessvariablen sollte qualitativ erfolgen und mit der quantitativen

Betrachtung der Personenvariablen trianguliert (Erschließung eines Datensatzes aus

verschiedenen methodischen Perspektiven; vgl. Bortz & Döring, 2006) werden. In

Anlehnung an die Anforderungen eines „performance assessment“ (Shavelson &

Ruiz-Primo, 1999) wurde in Pre- und Post-Test eine praktische Experimentieraufga-

be gestellt, die die Studierenden in Gruppen bearbeiteten. Der Arbeitsprozess wurde

durch videographische Aufzeichnungen fixiert. Anschließend wurde das Datenmate-

rial (ca. 30 Stunden Videoaufnahmen) durch ein aus der Theorie abgeleitetes Kate-

goriensystem (Mayer, 2002, 2007; Mayer, Grube & Möller, 2008) inhaltsanalytisch

durch drei Rater eingeschätzt. Die inhaltsanalytische Betrachtung des Datenmateri-

als wurde durch eine skalierende Strukturierung (Mayring, 2008) vorgenommen, in-

dem das Verhalten der Studierenden zunächst anhand der Kategorien (Wissen-

schaftliches Vorgehen nach Mayer, 2002) strukturiert und dann auf einer Skala

(Kompetenzstufen nach Mayer, Grube & Möller, 2008) eingeschätzt wurde. Dabei

bietet die skalierende Strukturierung den Vorteil, dass die Leistungen der Gruppen in

der praktischen Experimentieraufgabe auf einer Skala abgebildet werden, die sich

12

durch Rasch-Analyse in ein Maß („Measures“, s.a. Boone, Starver & Yale, 2014) und

Kompetenzstufen überführen lassen. So war ein abschließender Gruppenvergleich

möglich.

In der nächsten Iterationsstufe im Sommersemester 2015 wurde auf ein ökonomi-

scheres Messinstrument zurückgegriffen, das bei der erstmaligen Anwendung des

neuen Kurskonzeptes im Sommersemester 2014 noch nicht vorlag: der Ko-WADiS-

Fragebogen (Kompetenzmodellierung und -erfassung zum Wissenschaftsverständnis

über naturwissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen bei Studierenden, Hartmann et

al., 2015). Mit diesem Fragebogen ist es möglich, Kompetenzen im Bereich der Er-

kenntnisgewinnung von Studierenden zu erheben, allerdings nur auf einer theoreti-

schen und nicht auf einer praktischen Ebene.

5 Herausforderungen in der Umsetzung In der Realisierung der Teilschritte Entwicklung, Implementierung und Evaluation

stellten sich folgende Herausforderungen, die noch im Einzelnen erläutert werden

sollen:

• Auffinden bzw. Entwicklung von Messinstrumenten zur Evaluation der Effekti-

vität des Treatments für die „Experimentierkompetenz“

• Ausschaltung der Effekte durch die Lehrperson (hier: Tutor*innen) als Unter-

suchungsleiter*innen

• Ablehnung neuer Lehr-Lern-Form durch Studierende

• Einbindung in bestehende Strukturen (s. Best-Practice, CCE, in Vorbereitung)

5.1 Auffinden und Entwickeln von Messinstrumenten Anknüpfend an Unterkapitel 2.3 zur Evaluation soll zunächst die Herausforderung

der Erfassung von Experimentierkompetenz erläutert werden. Die Zielsetzung zur

Förderung der Experimentierkompetenz ergibt sich aus den Richtlinien der KMK

(2010), den Unterricht stärker auf Methoden zur naturwissenschaftlichen Erkenntnis-

gewinnung auszurichten. Folglich sollen auch Lehrkräfte „hypothesengeleitetes Ex-

perimentieren“ (ebd., 18) beherrschen, um Schüler*innen anleiten zu können. Erst in

den letzten Jahren konnte gezeigt werden, dass Lehramtsstudierende des Fachs

Biologie an deutschen Universitäten Schwierigkeiten im hypothesengeleiteten Expe-

rimentierprozess haben (Hilfert-Rüppell et al., 2013). Somit ist auch die Entwicklung

13

eines Messinstruments zur „Kompetenzmodellierung und -erfassung zum Wissen-

schaftsverständnis über naturwissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen bei Studie-

renden“ noch relativ jung (Straube et al., 2013; Mathesius, Upmeier zu Belzen &

Krüger, 2014; Hartmann et al., 2015). Aus diesem Grund nähert sich das HEiDi-

Projekt auf Grundlage von bereits bestehender Theorie der Messung von Experimen-

tierkompetenz qualitativ und ergänzt quantitative Verfahren, wo sie bereits bestehen

(s. Triangulation). Das Erscheinen eines quantitativ ausgerichteten Messverfahrens

zur Experimentierkompetenz (Ko-WADiS, ebd.) fällt zwar in die Zeit des Projektab-

schlusses, wird aber die Verstetigung der Evaluation in den Modulen erleichtern.

5.2 Effekte durch die Lehrperson Eine weitere Herausforderung stellt die Eliminierung des Störfaktors Tutor*innen als

Stellvertreter des Untersuchungsleiters dar. Hattie konnte in einer Meta-Metaanalyse

eine Effektstärke von d= .47 (2012, S. 14) für den Einfluss der Lehrperson auf das

Lernen feststellen. Diesem Umstand wurde durch eine Standardisierung der Unter-

suchungsbedingungen (vgl. Bortz & Döring, 2006) mit standardisierten Instruktionen

(„Forschertipps“, Arnold, in Vorbereitung) in allen Untersuchungsgruppen und

Prompts („Hinweisreize“, Kempf & Künsting, 2013) in den Untersuchungsgruppen mit

Selbstregulationsförderung begegnet. Dennoch ist nicht auszuschließen, dass es zu

einer „nicht mehr reduzierbaren Ungenauigkeit unserer Untersuchungsergebnisse“

durch Einflüsse des Untersuchungsleitenden kommt (Bortz & Döring, 83). Diese be-

stehen laut Barber (1976, zit. n. Bortz & Döring, 2006) in der Spannung zwischen

dem „Investigator“ (hier Untersuchungsleiter) und den „Experimentatoren“ (hier Tu-

tor*innen), die sich die Untersuchungsplanung und -auswertung auf der einen, sowie

die -durchführung auf der anderen Seite aufteilen.

5.3 Einfluss der Lehr-Lern-Form auf Studierende Die Einführung einer neuen Lehr-Lern-Form fordert von den Studierenden den Ein-

satz neuer Lernstrategien, da Lehr-Lern-Form und Lernstrategien verknüpft sind.

Wird die neue Lernstrategie durch die Lernenden noch nicht erfolgreich eingesetzt,

kommt es zu einer Nutzungsineffizienz: Die Lernstrategie wird zwar eingesetzt, der

Lernerfolg bleibt aber aus (vgl. Hasselhorn, 2013). Dieses Motivationstal könnt auch

zur Ablehnung der neuen Lernstrategie führen, da sie als ineffizient erlebt wird. Die

Ineffizienz ist auf die anfänglich fehlende Automatisierung der Strategie (bspw. Re-

flexion des Experimentierens durch Videoprotokolle) und unpassende Anwendung

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der Strategie (bspw. Videoprotokoll wird zwar erstellt, aber nicht reflektiert) zurückzu-

führen (vgl. ebd.).

5.4 Einbindung in bestehende Strukturen Die Reflexion der Videoprotokolle durch Studierende erfordert in der geplanten Kurs-

struktur (s. Abb. 3) die Einbindung in eine bestehende E-Learning-Struktur, da Vide-

oprotokolle als digitales Medium nicht in Papierform verbreitet werden können. Es

muss also neben der Möglichkeit Videos online zu schauen auch die Möglichkeit ge-

schaffen werden, Videos online zu reflektieren. Dabei ist insbesondere die Einbin-

dung von Videos im E-Learning-System (ILIAS) durch Studierende eine Herausforde-

rung. Insbesondere die Verknüpfung von Video und Reflexionsinstrument in ILIAS

hätte hier eine Erleichterung geschaffen (vgl. Best-Practice, CCE, in Vorbereitung).

15

6 Zielerreichung

Die oben genannten Teilziele wurden vollständig realisiert (s. Tabelle).

Meilensteine

2013

Entwicklung eines Rahmenkonzepts für die Module Allgemeine Biologie I und II Planung eines Evaluationskonzeptes in Zusammenarbeit mit der Pädagogischen Psychologie Anfertigung erster Videoprotokolle durch Studierende während einer Testphase des Praktikums (z.B. Gasbrenner in Betrieb nehmen (s.u.), Lösungen ansetzen) Schulung der Tutorinnen und Tutoren zur Unterstützung der Studierenden beim Anfertigen der Videoanleitungen und der Reflexion über Lernfortschritte Planung eines Medientutoriums für den Tableteinsatz im Praktikum in Zusam-menarbeit mit dem Institut für Physik und ihre Didaktik Entwicklung und beginnende Implementierung eines Veranstaltungskonzeptes für das Praktikum Allgemeine Biologie I

2014

Schulung der Tutorinnen und Tutoren zur Selbstregulationsförderung durch den Einsatz des Kölner Handlungskreismodells in Zusammenarbeit mit der Pädagogi-schen Psychologie Entwicklung eines neuen Lehr-Lern-Konzepts für das Praktikum Allgemeine Biolo-gie II (SoSe14) Entwicklung von Evaluationsinstrumenten zur Messung der Experimentierkompe-tenz im Praktikum Allgemeine Biologie II Entwicklung eines Studiendesigns zur Evaluation der Wirksamkeit von Selbstregu-lationsförderung und Videoprotokollen Einsatz der Evaluationsinstrumente im Praktikum Allgemeine Biologie II (SoSe14)

Anfertigung von Videoprotokollen und Bewertung durch Tutor- und Peerreview

Auswertung der Daten des neuen Lehr-Lern-Konzepts. Die Daten betreffen die praktische Experimentierkompetenz, Fachwissen, Selbstregulation der Studieren-den und die Lehre im Praktikum (Evaluationsbogen der Humanwiss. Fak.) (Ende SoSe14)

2015

Fortführung der Datenauswertung (ab Ende SoSe14) Ableitung von Rückschlüssen zur Weiterentwicklung des Lehr-Lern-Konzepts

Weiterentwicklung des Studiendesigns zur Evaluation des Lehr-Lern-Konzepts

Implementierung des modifizierten Lehr-Lern-Konzepts in einem weiteren Iterati-onsschritt

Im Folgenden sollen die Ergebnisse der Evaluation des Lernerfolges in Abhängigkeit

von den Faktoren des Treatments vorgestellt werden. Dabei gliedern sich die Unter-

kapitel der Ergebnisdarstellung dem Modell zur Experimentierkompetenz entspre-

chend.

16

6.1 für den Lernzuwachs „Fachwissen“

Für das Fachwissen zur „Allgemeinen Biologie“ konnte ein Wissenszuwachs für alle

Studierende nachgewiesen werden mit FZeit(1,37)=32.971***, ηp2= .47. Für den Zwi-

schensubjektfaktor Selbstregulation konnte ein Unterschied (FSR(1,37)=6.829**, ηp2=

.15) zwischen den Gruppen im Pre-Test festgestellt werden. Im Post-Test hatte sich

der Unterschied ausgeglichen. Dabei konnte aber nicht nachgewiesen werden, dass

sich eine der beiden Gruppen (SR+/SR-) im Laufe der Zeit signifikant besser entwi-

ckelt hätte. Dies wird dadurch erklärt, dass es keine Effekte für die Zwischensubjekt-

faktoren Selbstregulation (SR) und Videoprotokolle (VP) in Abhängigkeit vom In-

nersubjektfaktor Zeit gibt. Die Reliabilität des Fragebogens zum Fachwissen liegt bei

Cronbach’s αpre= .52 und αpost= .45. Die Retest-Reliabilität in einer Vergleichsstich-

probe hingegen zeigt einen ausreichenden Wert von rtt= .64 (vgl. Rost, 2013).

6.2 für den Lernzuwachs „Selbstregulation“

Für den Fragebogen zur wahrgenommenen

Selbstregulation ergaben sich gute bis exzellente

Reliabilitäten (siehe Abb. 4). Jedoch zeigen sich

hier keine signifikanten Haupt- oder Interaktionsef-

fekte für den messwiederholten Faktor „Zeit“ und

die Innersubjektfaktoren „Selbstregulations-

förderung“ und „Videoprotokolle“. Die Test-

power ist ausreichend hoch, um Effekte bis

zu einer Mindestgröße von ηp2= .1 abzusi-

chern. Die Abbildung 5 zeigt exemplarisch

den Gruppenvergleich auf der Skala der

Selbstregulation. Zu erkennen sind Balkendi-

agramme der Mittelwerte mit 95%-

Konfidenzintervall. Die Überlappungen der

Vertrauensintervalle mit den Mittelwerten

deuten bereits deskriptivstatistisch keine Un-

terschiede zwischen den Gruppen an.

Abbildung4:Reliabilitäten

Abbildung5:ErgebnissezurSelbstregulation

17

6.3 für den Lernzuwachs „Prozessvariablen“ der Experimentierkompe-tenz

Innerhalb des Kategoriensystems zu den Prozessvariablen und den entsprechenden

Kompetenzniveaus (10 Kategorien und 5 Niveaus) zeigte sich in den 29 Stunden

Videomaterial eine prozentuale Beobachterübereinstimmung (PÜRater) von

PÜ3=73,42% im Pre-Test und PÜ2=76,31% im Post-Test. Die Rasch-Modellierung

der beobachteten Ausprägungen der Kompetenzniveaus in den Kategorien zeigt bei

Passung des Modells eine Reliabilität von Cronbachs αpre= .74 und αpost= .81. Basie-

rend auf diesen knapp guten Reliabilitäten zeigt der interferenzstatistische Vergleich

der Mediane der Measures der Prozessvariablen (npre=15 und npost=14) keinen signi-

fikanten Unterschied im Pre-Test mit p= .51. Im Post-Test lässt sich jedoch ein signi-

fikanter Gruppenunterschied mit p= .03 feststellen. Der Vergleich der Gruppen (KG

und EG1-3) zeigt in einer Post-hoc Analyse aufgrund der alpha-Fehler Adjustierung

nach Holm-Bonferroni (vgl. Rost, 2013) keine signifikanten Gruppenunterschiede

mehr.

Measures Pre-Test Measures Post-Test

Gruppen Median Gruppen Median

KG 4 538.5 4 581.3

EG1 3 460.8 3 522.4

EG2 4 426.2 4 424.1

EG3 4 517.9 3 502.7

sum 15 470.8 14 512.6

p .51 .03

Cronbach’s α .74 .81

7 Diskussion

Die aufgezeigten Ergebnisse weisen allesamt in eine Richtung und so eine Passung

der abhängigen Variablen (Personen- und Prozessvariablen) untereinander auf, die

in einer empirischen Studie bereits korrelativ gezeigt werden konnte (vgl. Mayer,

Abbildung4:ErgebnisseindenProzessvariablen

18

Grube & Möller, 2008). Im Folgenden sollen die Ergebnisse auf den abhängigen Va-

riablen für die einzelnen Faktoren (Selbstregulationsförderung und Videoprotokolle)

diskutiert werden.

7.1 für den Faktor „Selbstregulationsförderung“

Zusammenfassend betrachtet, hat sich bei allen Versuchspersonen die Selbstregula-

tionsfähigkeit statistisch nicht signifikant verändert (messwiederholter Faktor „Zeit“),

auch wenn ihre Selbstregulationsfähigkeit explizit gefördert wurde, wie in Experimen-

talgruppe 2 und 3. Vor dem Hintergrund einer abnehmenden Selbstregulationsfähig-

keit in den naturwissenschaftlichen Fächern während der Schulzeit (vgl. Vedder-

Weiss & Fortus, 2012; Rheinberg & Wendland, 2002) kann dieses Ergebnis bereits

als Erfolg auf der Skala der motivationalen Bestandteile der Selbstregulation gewer-

tet werden (vgl. Klenzan, in Druck), da so die negative Entwicklung abgeschwächt

werden konnte. Nichtsdestotrotz soll das Ausbleiben eines signifikanten Unterschie-

des zwischen den Untersuchungsgruppen diskutiert werden. Im Vergleich zu einer

Studie, die eine Zunahme der Motivation und des Gebrauchs von Variablen-

Kontrollstrategien im entdeckenden Lernen nachweisen konnte (Künsting, Kempf &

Wirth, 2013), baut die vorliegende Studie auf forschendem Lernen auf. Unterschiede

dieser Lernformen (entdeckendes vs. forschendes Lernen) werden bereits seit ge-

raumer Zeit in der Biologiedidaktik diskutiert (vgl. Kirschner, Sweller & Clark, 2006;

Hmelo-Silver, Duncan & Chinn, 2007): Während Kirschner et al. (2006) forschendes

Lernen („inquiry learning“) zu den offenen und ungestützten Lernformen („minimally

guided approach“, 2006, S.75) zählen, attestieren Hmelo-Silver at al. dem forschen-

den Lernen, dass es „theory-driven and empirically based design guidelines for in-

corporating effective scaffolding strategies“ gibt (2007, S. 100). Vor diesem Hinter-

grund deuten unsere Ergebnisse an, dass forschendes Lernen als gestützte Lern-

form (hier in Form von materialbasierten „hard scaffolds“, sog. Arbeitshinweisen, vgl.

Arnold, in Vorbereitung) bereits ausreichend metakognitive Unterstützung zum Ein-

satz geeigneter Lernstrategien für die Studierenden bereithält. Die Selbstregulations-

förderung konnte als neue metakognitive Lernstrategien vermutlich nicht lernwirksam

eingesetzt werden, da die Studierenden auf bestehende Lernstrategien zurückgriffen

(„mathematantischer Effekt“: „neue“ Strategie konkurriert mit „alter“ Strategie und

wird nicht automatisiert, vgl. Clark, 1960 und Friedrich & Mandl, 1992). Die „alten“

Strategien beziehen sich stärker auf die Befolgung der Aufgabenstellung im Arbeits-

19

material und sind somit konkreter als die abstrakteren, „neuen“ Strategien der me-

takognitiven Regulation.

7.2 für den Faktor „Videoprotokolle“

Die Wirksamkeit des Einsatzes von Tablet-PC und anderen mobilen Endgeräten

(z.B. Smartphone) ist zunehmend Bestandteil der fachdidaktischen Forschung (vgl.

Kuhn & Vogt, 2013). Dennoch liegen bisher wenige empirische Erkenntnisse zu de-

ren Wirksamkeit in experimentellen Settings vor (vgl. ebd.). Grundlage für die An-

nahme einer lernförderlichen Wirkung des Tablet-PCs als multiple Repräsentations-

form (vgl. Castek & Beach, 2013; Kuhn und Vogt, 2013) bietet die „Cognitive Theory

of Multimedia Learning“ (Mayer, 2005). Dass die vorliegenden Ergebnisse keinen

größeren Zuwachs der Experimentalgruppen mit Videoprotokollen in den Prozessva-

riablen des Experiments oder der Personenvariable „Fachwissen“ zeigen, könnte

also ein Hinweis darauf sein, dass die Möglichkeiten zur multimodalen Präsentation

von Inhalten des Mediums nicht optimal genutzt wurde (vgl. auch „Nine ways to re-

duce cogntive load...“, Mayer & Moreno., 2006). Die damit verbundene höhere kogni-

tive Belastung könnte auch die durch Bell et al. (2010) beschriebene kognitive Ent-

lastung durch Medien aufgehoben haben. Die Entwicklung der Selbstregulationsfä-

higkeit zeigt auch unter dem Faktor „Videoprotokolle“ keine günstigere Entwicklung.

7.3 Diskussion über die Passung von Modulinhalten und der gewählten Prüfungsform

Ein im Studiendesign gelagerter Kritikpunkt könnte die im evaluierten Modul vorge-

sehene Prüfungsleistung sein. Die Studierenden schließen das Modul mit einer Klau-

sur ab, die neben fachwissenschaftlichen Inhalten auch methodisches Wissen ab-

fragt (nur deklaratives Wissen). Dazu muss das Wissen lediglich schriftlich reprodu-

ziert werden. Das neue Lehr-Lern-Konzept soll aber neben dem deklarativen auch

das prozedurale Wissen im Experimentierprozess fördern. Da das prozedurale Wis-

sen, das durch die Lernform geschult werden soll, in der Klausur schriftlich nicht er-

fasst werden kann, sehen die Studierenden vermutlich keine Notwendigkeit, sich die

praktischen Fähigkeiten bewusst anzueignen. Dieser Abstimmungsprozess ist in der

Didaktik als „constructive alignment“ (Biggs, 1999) bekannt und beschreibt die Ab-

stimmung von Lernzielen, -formen und Prüfungen. Die schriftliche Prüfungsform

könnte die Studierenden dazu veranlasst haben, entsprechende Lernstrategien ein-

zusetzen, die eher die schriftliche Reproduktion von Inhalten beinhaltet. Eine un-

20

günstige Passung von Lernziel (deklaratives und prozedurales Wissen) und Prü-

fungsform (nur deklaratives Wissen) unterstützt somit nicht den Einsatz neuer Lern-

formen, wie dem Videoprotokoll, sodass eine Anpassung der Prüfungsform den ge-

wünschten Erfolg bringen könnte.

8 Publikationen und Öffentlichkeit

Um das Projekt nach außen sichtbar zu machen, wurde es auf Tagungen durch Vor-

träge, Poster und einen Workshop sowie durch Publikationen präsentiert. Der Work-

shop auf einer internationalen Konferenz der Mathematik- und Naturwissenschaftsdi-

daktik zur Lehrer*innenaus- und -fortbildung („Educating the Educators“, 2014) er-

wies sich als besonders wirksam: Durch die mitgebrachten Tablet-PC und die vorbe-

reitete Infrastruktur auf ILIAS konnte die Idee des HEiDi-Projekts für alle Teilneh-

mer*innen erfahrbar werden.

8.1 Poster

Bereits vor Projektbeginn wurde die konzeptionelle Idee dieses Projekts auf der

Frühjahrsschule für Doktorand*innen der Biologiedidaktik in Leipzig (s. Anhang, Pos-

ter: Bruckermann et al., 2013) vorgestellt. Auch in den folgenden Jahren wurde diese

Plattform für Nachwuchswissenschaftler*innen für die Darstellung der Weiterentwick-

lung des Projektes genutzt. Es folgten Präsentationen in Trier (2014) und München

(2015). Im Anhang ist die Projektentwicklung in Postern dokumentiert. Eine Darstel-

lung innerhalb der Universität zu Köln erfolgte beispielsweise bei der Eröffnung des

IZeF, aber auch bei den Treffen mit anderen Inno-Projekten.

• Bruckermann, T., Aschermann, E., Bresges, A. & Schlüter, K. (2015). HEiDis

erste Ergebnisse – Einfluss von Handlungsregulation und Tablets auf Wissen

und Selbstregulation. 17. Internationale Frühjahrsschule der Fachsektion Di-

daktik der Biologie im VBio, 23.–26.02.2015, München (Poster).

• Bruckermann, T., Aschermann, E., Bresges, A. & Schlüter, K. (2014). Experi-

mentierkompetenz fördern – mit Handlungsregulation und Tablets. 16. Interna-

tionale Frühjahrsschule der Fachsektion Didaktik der Biologie im VBio, 24.–

27.02.2014, Trier (Poster).

21

• Bruckermann, T., Aschermann, E., Bresges, A. & Schlüter, K. (2014). HEiDi –

Handlungskreisgeleitetes Experimentieren mit innovativen Medien in den Di-

daktiken. Eröffnungsfeier des IZEF, 17.01.2014, Köln (Poster).

• Bruckermann, T., Aschermann, E., Bresges, A. & Schlüter, K. (2013). HEiDi –

Handlungsregulationsgeleitetes Experimentieren mit innovativen Medien in

den Didaktiken. 15. Internationale Frühjahrsschule der Fachsektion Didaktik

der Biologie im VBio, 18.–21.03.2013, Leipzig (Poster).

8.2 Vorträge

Auch hier bot sich bereits sehr früh die Möglichkeit, das Projekt in einem Vortrag ei-

nem interdisziplinären Publikum vorzustellen. An der Universität Siegen wurde das

HEiDi-Projekt in seiner theoretischen Fundierung Wissenschaftler*innen aus den

Forschungsgebieten verschiedener Didaktiken und der Informatik vorgestellt und dis-

kutiert. Auf einer internationalen Konferenz in Essen zur Lehrer*innenaus- und -

fortbildung konnten bereits erste Ergebnisse präsentiert werden. Eine Präsentation

der vollständigen Ergebnisse erfolgt in diesem Jahr auf drei Konferenzen in Helsinki,

Hamburg und Kassel.


mentieren regulieren lernen – Selbstregulationsförderung und Medieneinsatz

im Realexperiment. 15. Fachgruppentagung Pädagogische Psychologie

(PAEPS), 14.–16.09.2015, Kassel (Vortrag)


mentieren regulieren lernen- Einflüsse von Selbstregulation und Medien auf

Fachwissen. 20. Internationale Tagung der Fachsektion Didaktik der Biologie

(FDdB) im VBio, 14.–17.09.2015, Hamburg (Vortrag)

• Bruckermann, T., Aschermann, E., Bresges, A. & Schlüter, K. (2015). Promo-

ting knowledge gain in the inquiry process by self-regulation and tablets. 11th

Conference of the European Science Education Research Association (ESE-

RA), 31.08.–04.09.2015, Helsinki (Oral presentation)


ting teacher trainees’ inquiry skills by self-regulation and tablets. Conference

on international approaches to scaling-up professional development in maths

and science education „Educating the educators“, 15.–16.12.2014, Essen

(Oral presentation)

22

• Bruckermann, T., Aschermann, E., Bresges, A. & Schlüter, K. (2014). Hands-

on... video journaling for promoting teacher trainees’ inquiry skills. Conference

on international approaches to scaling-up professional development in maths

and science education „Educating the educators“, 15.–16.12.2014, Essen (In-

teractive session)


mentierkompetenz fördern – mit Handlungsregulation und Tablets. Interdis-

ziplinäre Konferenz „Das elektronisches Schulbuch“, 19.–20.02.14, Siegen

(Vortrag).

8.3 Publikationen


ting teacher trainees’ inquiry skills by self-regulation and tablets. In K. Maaß,

G. Törner, D. Wernisch, E. Schäfer, & K. Reitz-Koncebovski (Hrsg.). Edu-

cating the educators: international approaches to scaling-up professional de-

velopment in mathematics and science education (S. 135–146). Münster:

WTM-Verlag.


mentieren regulieren lernen – Theoretische Einordnung und Versuchsdesigns

im HEiDi-Projekt. Erkenntnisweg Biologiedidaktik, 13, 165–178. (peer-

reviewed)


mentierkompetenz fördern – mit Handlungsregulation und Tablets. In M.

Schuhen und M. Froitzheim (Hrsg.). Das Elektronische Schulbuch. Fachdidak-

tische Anforderungen und Ideen treffen auf Lösungsvorschläge der Informatik

(S. 43-51). Münster: LIT Verlag.

• Bruckermann, T., Aschermann, E., Bresges, A. & Schlüter, K. (2014). Selbst-

reguliertes Experimentieren mit dem Tablet. MNU Themenspezial MINT: Un-

terricht mit Tablet-Computern lebendig gestalten, 43–51.

9 Ausblick

Ausgehend von den Ergebnissen, dass in keiner Untersuchungsgruppe statistisch

signifikante Unterschiede in den Personen- und Prozessvariablen der Experimentier-

23

kompetenz bestehen, sollen in der Fortführung des Projekts weitere Faktoren zur

Ausgestaltung des Lehr-Lernkonzepts untersucht werden. Es ergeben sich folgende

Forschungsdesiderate:

• Wie verhält sich die Experimentierkompetenz von Kölner Lehramtsstudieren-

den im Vergleich zu den Lehramtsstudierenden anderer Universitäten?

• Wie kann die Arbeit mit Videoprotokollen lerntheoretisch fundiert werden?

• Unterscheiden sich Video- und schriftliche Protokolle hinsichtlich ihrer Fach-

sprache?

• Werden die Kriterien zur Vermeidung einer hohen kognitiven Belastung (vgl.

Mayer & Moreno, 2005) in Videoprotokollen eingehalten?

• Kann eine praktischere Ausrichtung der Prüfungsform in dem Modul den Ef-

fekt von Videoprotokollen unterstützen (s. Constructive Alignment, Biggs,

1999).

9.1 Vergleich mit anderen Universitäten Da zu Beginn des HEiDi-Projektes keine Messinstrumente zur Experimentierkompe-

tenz von Studierenden vorlagen, wurden eigene Instrumente entwickelt, die sich der

Experimentierkompetenz qualitativ in einer strukturierenden Skalierung näherten (vgl.

Bruckermann et al., 2015). Im Laufe des Projektes wurde an der FU und HU Berlin

ein papierbasiertes Testverfahren zur Messung von Experimentierkompetenz bei

Lehramtsstudierenden entwickelt (Ko-WADiS), das im zweiten Durchlauf des HEiDi-

Projektes im Sommersemester 2015 eingesetzt wurde. Die Auswertung und Veröf-

fentlichung der Ergebnisse zum Zusammenhang von Selbstregulation und Experi-

mentierkompetenz steht noch aus und wird in Zusammenarbeit mit der FU Berlin im

nächsten Jahr (2016) erfolgen.

9.2 Reflexion der lerntheoretischen Fundierung Im Anschluss an das HEiDi-Projekt wurde eine Kollegiale Hospitation mit dem Zent-

rum für Hochschuldidaktik (ZHD) der Universität zu Köln in den Untersuchungsgrup-

pen des zweiten Durchlaufs (Videoprotokoll vs. schriftliches Protokoll) durchgeführt.

Die darin gewonnenen Erkenntnisse sollen vor dem Hintergrund einer lerntheoreti-

schen Fundierung in einem Fachjournal zur Hochschuldidaktik in Kooperation mit

dem ZHD reflektiert werden (Rottlaender, Bruckermann & Schlüter, in Vorbereitung).

24

9.3 Fachsprachlichkeit in Videoprotokollen In den nächsten Monaten soll ein Fragebogen der TU Dortmund (Bayrak, in Vorbe-

reitung) zu einer vergleichenden Analyse der Video- und schriftlichen Protokolle ein-

gesetzt werden, sobald dieser publiziert ist. Der Vergleich soll Hinweise zur Fach-

sprachlichkeit in rein visuellen bzw. audio-visuellen Repräsentationen geben.

9.4 Praktische Prüfungen in Laborpraktika Die bereits beschriebene Notwendigkeit zur Abstimmung von Lernzielen, -inhalten

und Prüfungsformen resultiert in einer Neugestaltung der Prüfungsform in dem un-

tersuchten Modul „Allgemeine Biologie“. Die gewonnene Erfahrung wurde im Rah-

men der Reakkreditierung des Studienganges Lehramt Biologie an Haupt-, Real- und

Gesamtschulen in Form einer neuen Prüfungsart umgesetzt. Auch hier wurde mithilfe

des Zentrums für Hochschuldidaktik ein Workshop initiiert und finanziert. In diesem

Workshop wird die Entwicklung einer Praktischen Prüfung durch eine hochschuldi-

daktische ausgewiesene Expertin unterstützt. Auf der Forschungsmethodik zur Er-

fassung von Experimentierkompetenz aufbauend soll im Sommersemester 2016

erstmalig ein Modul mit einer praktischen Prüfung abgeschlossen werden.

25

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Abschlussbericht Inno HEiDi KS TB web · 2016-03-22 · Die Entwicklung einer neuen Lehr-Lern-Form im Praktikum Allgemeine Biologie im Bachelor/Master-Studium nahm ihren Ausgang bereits