„Die Praxis braucht einen Theorieschock“ heißt es in einem Gastbeitrag in der ZEIT, in dem dafür plädiert wird, junge Lehrkräfte, die näher als erfahrene Kolleg:innen an der aktuellen Forschung sind, als „Ressource“ für Wissenschafts-Praxis-Transfer zu begreifen (Maennig-Fortmann et al., 2022). Service Learning (deutschsprachig auch Lernen durch Engagement; Yorio & Ye, 2012) könnte ein innovativer Ansatz sein, um phasenübergreifende Zusammenarbeit zwischen angehenden und praktizierenden Lehrkräften zu initiieren und biologiedidaktischen Konzepten für die Unterstützung fachlicher Lehr- und Lernprozesse zur Dissemination zu verhelfen. Im Hochschulbereich kann Service Learning als Bildungsprogramm definiert werden, das 1) auf Veranstaltungsebene durch die Verbindung von Lern- und Serviceprozess die kognitive und soziale Entwicklung Lehramtsstudierender unterstützt, 2) auf Institutionsebene Projektpartnerschaften zwischen Hochschulen und Schulen initiiert, die der Weiterentwicklung beider Einrichtungen dienen, und 3) auf Transferebene durch Lehramtsstudierende als Change Agents und praktizierende Lehrkräfte als Multiplikator:innen ein Instrument zur Förderung reziproken Wissenschafts-Praxis-Transfers sein kann (Grospietsch, 2023). Dahinter steht, dass gemeinnützige Tätigkeiten von Studierenden im lokalen gesellschaftlichen Umfeld systematisch mit Lerninhalten und -prozessen in ihren hochschulischen Lehrveranstaltungen verknüpft werden. Im Rahmen des Posterbeitrags werden zwei Service-Learning-Seminare aus den Projekten MeBiDi (Joachim Herz Stiftung; Universität Kassel) und DigiLI (L3Prof; Universität Hamburg) vorgestellt. Es wird den Forschungsfragen nachgegangen, wie sich Service-Learning-Seminare zu a) digitalen Medien und b) Binnendifferenzierung im Biologieunterricht gestalten lassen und welche Wirkungen sie auf Veranstaltungs-, Institutions- und Transferebene haben. Für das Seminar Methoden des Biologieunterrichts digital umsetzen (Universität Kassel) bestand die Teilstichprobe beispielsweise aus 51 Studienanfänger:innen (ø 22 Jahre, 4. Fachsemester, 66.7% weiblich, 33.3% männlich). Die Proband:innen wurden im Eingruppen-Pretest-Posttest-Design mittels Fragebögen (.83≤𝜶≤.95) untersucht. Für den wissenschaftlichen Lernerfolg der Studierenden zeigen T-Tests positive Effekte hinsichtlich selbsteingeschätzter digitalisierungsbezogener Kompetenzen (p≤.001; .84≤d≤.92) sowie unterrichtlicher Selbstwirksamkeitserwartungen und motivationaler Orientierungen in Bezug auf den Einsatz digitaler Tools im Biologieunterricht (p≤.001; .76≤d≤1.04). Auf dem Poster werden diese und weitere Evaluationsergebnisse zu den beiden Service-Learning-Seminaren präsentiert.

Unsicherheit ist ein grundlegendes Merkmal der Naturwissenschaften und neben Studien zu Effekten der Kommunikation von Unsicherheit aus der Wissenschaftskommunikation gibt es vielfältige Arbeiten aus der Naturwissenschaftsdidaktik, die den Umgang mit Unsicherheit im Sinne von NOS thematisieren. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse der Studien aus der Wissenschaftskommunikation (Gustafson und Rice 2020) zeigt, dass unterschiedliche Typen von Unsicherheit unterschiedliche Effekte haben können. Ein Überblick zu Arbeiten aus der Naturwissenschaftsdidaktik zu Unsicherheitstypen, Effekten und Lehr-Lern-Strategien liegt bisher jedoch nicht vor. Ziel der vorzustellenden Studie ist es daher, in Anlehnung an den Überblick von Gustafson und Rice (2020) ein systematisches Review über relevante Studien aus dem Bereich der Naturwissenschaftsdidaktik zu erstellen und insbesondere zu untersuchen, welche Arten von Unsicherheit untersucht, welche Effekte gezeigt und welche Umgangsweisen mit bzw. Lehr-Lern-Strategien für Unsicherheit verwendet werden. Ausgehend von der Vermutung, dass verschiedene Definitionen von Unsicherheit und unterschiedliche Lehr-Lernstrategien genutzt werden, wurden relevante Arbeiten (n=55) systematisch kategorisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass einige Arbeiten den Fokus auf interne Unsicherheit legen und konzeptuelles Lernen fokussieren, indem z.B. die Unsicherheit von Schüler:innen zunächst erzeugt und am Ende einer Unterrichtsstunde wieder reduziert wird (Chen und Qiao 2020). Andere Studien beschäftigen sich mit externer Unsicherheit und setzen den Fokus auf die Fähigkeit zu kritischem Denken (Bryce und Day 2014) oder postulieren eine explizite Thematisierung von Unsicherheit als wichtigen NOS-Aspekt, damit Schüler:innen die Vorläufigkeit wissenschaftlichen Wissens verstehen (Allchin 2012). Es gibt kaum Beiträge, die Effekte unterschiedlicher Unsicherheitsarten thematisieren und insgesamt wenige Arbeiten, die ausführlich spezifische Lehr-Lern-Strategien für Lehrkräfte beschreiben. Forschungsdesiderate werden formuliert und mögliche Empfehlungen für die Praxis diskutiert.

Die universitäre Lehrer:innenbildung muss gezielt und wirksam verändert werden, um die Bereitschaft angehender Lehrkräfte zum fachspezifischen Einsatz digitaler Medien im Biologieunterricht zu fördern. Nach der Theorie des geplanten Verhaltens (TGV) kann dies gelingen, indem Lehrveranstaltungen Einfluss nehmen auf Überzeugungen (normative, einstellungsbezogene, Kontrollüberzeugungen), die einer Handlungsbereitschaft – bspw. zum Einsatz digitaler Medien im Biologieunterricht – zugrunde liegen. Um diese Überzeugungen zu identifizieren, wurden im Rahmen der vorliegenden Studie schriftliche Reflexionen von Lehramtsstudierenden im Fach Biologie analysiert. In einem fachdidaktischen Praktikum erprobten die Studierenden in Gruppen (n = 21 x 4 Stud.) den Einsatz unterschiedlichen digitalen Medien im Kontext verschiedener fachgemäßer Arbeitsweisen der Biologie und reflektierten ihre Erfahrungen hinsichtlich einer möglichen Nutzung der Medien im Unterricht. Die entstandenen schriftlichen Reflexionen (n = 85) wurden anschließend einer qualitativen Inhaltsanalyse vor dem Hintergrund der TGV unterzogen. Es zeigte sich, dass die Studierenden bezüglich aller Medien kaum normative Überzeugungen äußerten, im Bereich einstellungsbezogener Überzeugungen vor allem positive Outcomes des Medieneinsatzes benannten und im Bereich der Kontrollüberzeugungen in erster Linie handlungshinderliche Umstände beschrieben. Innerhalb dieser Kategorien wurden in Abhängigkeit vom jeweiligen Medium jedoch ganz unterschiedliche Überzeugungen von den Studierenden zum Ausdruck gebracht. Diese Unterschiede gilt es zukünftig im Rahmen der biologiedidaktischen Lehrer:innenbildung zu berücksichtigen, um die Bereitschaft zum (reflektierten) Einsatz digitaler Medien im Biologieunterricht zu fördern. Darüber hinaus können die identifizierten Überzeugungen in die Entwicklung eines TGV-basierten Messinstruments einfließen, um biologiedidaktische Lehre hinsichtlich ihrer Wirkung zu evaluieren und weiter an die Bedürfnisse der Studierenden anzupassen.

Ob das Potenzial digitaler Medien zur Vermittlung komplexer sowie abstrakter biologischer Fachinhalte im schulischen Unterricht realisiert wird, hängt entscheidend vom Technological, Pedagogical And Content Knowledge (TPACK) des Lehrpersonals ab. Ein Großteil der vorliegenden Daten hinsichtlich des Erwerbs und der Entwicklung von TPACK basiert derzeit auf Selbsteinschätzungen (angehender) Lehrkräfte, während Forschungsansätze, welche die Anwendung von TPACK in der realen Unterrichtspraxis in den Blick nehmen, vergleichsweise selten sind. Selbsteinschätzungen haben sich jedoch als ungeeignet zur Prognose der TPACK Anwendung erwiesen, unter anderem da die Integration digitaler Medien im Unterricht von zahlreichen Kontextvariablen beeinflusst wird. Inwiefern Lehramtsstudierende ihr universitär erworbenes TPACK in digital-gestützten Biologieunterricht übertragen können, bleibt entsprechend eine ungeklärte Frage. Um diese Frage zu adressieren, wurden 42 Biologie-Lehramtsstudierende nach einem vorbereitenden Workshop an der Hochschule bei der Umsetzung einer spezifischen digital-gestützten Unterrichtssequenz im Rahmen ihres Praxissemesters videographisch aufgenommen. Diese Aufnahmen wurden anschließend über ein literaturbasiertes Kategoriensystem deduktiv ausgewertet und quantifiziert, wodurch Werte zur TPACK-Ausprägung auf den Wissensfacetten Technological Pedagogical Knowledge (TPK), Pedagogical Content Knowledge (PCK) und TPACK vorliegen. Die vorliegenden Ergebnisse ermöglichen einen Einblick in die TPACK Anwendung von Biologie-Lehramtsstudierenden im Rahmen authentischer Unterrichtssituationen.

In der Schule werden Erklärvideos zur Vermittlung von Wissen und zur individuellen Förderung von Lernenden verwendet. Reflektiert eingesetzt können Erklärvideos die Lernwirksamkeit fördern. Besonders im Biologieunterricht eignen sich Erklärvideos zur prozesshaften Veranschaulichung komplexer biologischer Sachverhalte. Lehrende wählen Erklärvideos jedoch oft aus Videodatenbanken aus, anstatt passgenaue Videos selbst zu produzieren, was oft mit mangelnden Medienkompetenzen begründet wird. Aber nicht alle Erklärvideos eignen sich für den Fachunterricht, da Qualitätskriterien wie Angaben zur Adressat:innengruppe, Nennung konkreter Bezüge zu fachspezifischen Curricula, sprachliche Angemessenheit oder Aktivierung von Vorwissen, bei der Videoproduktion häufig nicht berücksichtigt werden. Die Produktion eigener Erklärvideos anhand solcher Qualitätskriterien bietet Lehrenden die Möglichkeit, die Lernwirksamkeit ihrer Angebote zu verbessern, weil Lerninhalte an die situationsspezifischen Bedürfnisse der Lernenden angepasst werden. Ein hohes Maß an technologiebezogenem Professionswissen (TPACK) und eine hohe Bereitschaft von Lehrenden zur Nutzung digitaler Medien kann die Produktion von Erklärvideos erleichtern. Letzteres hängt mit dem akademischen Selbstkonzept zum TPACK zusammen. Zur Unterstützung von Lehrenden bei der Produktion von Erklärvideos bietet das Online-Tool Le²VID Informationen zu technischen und inhaltlichen Aspekten, die zu einer hohen Qualität von Erklärvideos beitragen sollen. Darüber hinaus bietet das Online-Tool didaktische Handlungsempfehlungen zum Einsatz und zur Reflexion selbst erstellter Erklärvideos. In dieser Studie wird die Nutzbarkeit des Online-Tools zur Videoproduktion im Sinne einer professionsbezogenen Weiterbildung evaluiert.

Im Rahmen einer Studie werden die Zusammenhänge zwischen der Nutzung des Online-Tools, TPACK und dem akademischen Selbstkonzept zum TPACK der Nutzenden und der Qualität selbst produzierter Erklärvideos dargestellt. Hieraus werden Hinweise zur Anwendbarkeit des Online-Tools zur Produktion qualitativ hochwertiger Erklärvideos für den Biologieunterricht abgeleitet und dienen als Grundlage zur Diskussion über die Verwendung des Online-Tools in der Lehrkräftebildung.

Eine zentrale Frage der Kohärenz der Ausbildung von Biologielehrkräften ist der Transfer fachwissenschaftlichen und biologiedidaktischen Wissens zur Anwendung in der schulischen Praxisphase. Mentor*innen sind als Lehrkräfte, die angehende Biologielehrkräfte begleiten, in den Praxisphasen zentrale Akteur*innen (Kreis, 2012), die Besprechungsschwerpunkte einbringen (Hennissen, 2011) und in der Reflexion (Niggli, 2005) z.B. biologiedidaktische Theorien einbeziehen sollen. Qualifizierungen von Mentor*innen beziehen bisher nur sehr selten fachdidaktische Aspekte ein (Malmberg, et al., 2020) oder sind biologiespezifisch (Elster, 2008). Auch Modelle zum Mentoring (Kreis, 2012) bleiben generisch – nicht biologiespezifisch.

Vor dem Hintergrund der theoretischen [1], empirischen [2] und praktischen [3] Desiderate im Bereich der biologiespezifischen Qualifizierung von Mentor*innen stellen sich drei Fragen:

1. Welches Modell kann die Gestaltung einer biologiespezifischen Mentor*innenqualifizierung mit Bezug zur Praxisphase und dem konkreten Biologieunterricht abbilden?

2. Welche Wirkungen hat eine biologiespezifische Qualifizierung von Mentor*innen auf das Mentoring und den Biologieunterricht?

3. Wie muss eine biologiespezifische Qualifizierung von Mentor*innen auf der Basis der theoretischen [1] und empirischen [2] Ergebnisse in der Praxis gestaltet werden?

Im Rahmen der Qualitätsoffensive Lehrerbildung wurde eine umfassende, einjährige Mentor*innenqualifizierung entwickelt. Die Entwicklung folgt der Design-Based-Research-Methodologie (van Akker, 1999) und den erweiterten Standards zur Bewertung der wissenschaftlichen Güte dieser Methodologie (Reinmann, 2022).

Da die Mentor*innen die 6 – jährlich abgeänderten – Qualifizierung teilweise wiederholt besuchten, wurden die Erhebungen zur Wirkung auf Unterrichtsqualität und Mentoringqualität im ersten Designzyklus mit 53 Studierenden und 7 Mentor*innen in einer Interventionsstudie durchgeführt. Im Zuge der praktischen Entwicklung der Veranstaltung wurden Designprinzipien (van den Akker, 1999) für die Gestaltung abgeleitet.

Auf der theoretischen Ebene wurde das Tetraedermodell von Prediger et al. (2017) für fachspezifisches Mentoring adaptiert und für verschiedene Gegenstände der Praxisphasen, wie naturwissenschaftlich-biologische Erkenntnisgewinnung oder heterogenitätssensibles Unterrichten angepasst. Auf der empirischen Ebene zeigten sich Hinweise auf mögliche Einflüsse der Qualifizierung auf Unterrichtsqualität und Mentoringqualität. Auf der praktischen Ebene wurden sechs Designprinzipien abgeleitet.

In den letzten Jahrzehnten hat sich gezeigt, dass Inquiry-based Ansätze gut geeignet sind, um den Aufbau von naturwissenschaftlicher Grundbildung zu unterstützen, da sie das Lernen im Vergleich zum klassischen konzeptionellen, lehrbuchzentrierten Wissenschaftsunterricht verbessern können und somit eine Möglichkeit darstellen den Erwerb von naturwissenschaftlicher Grundbildung zu fördern. Allerdings können Inquiry-based Ansätze als Methode für Schüler*innen eine zusätzliche Herausforderung darstellen und Anpassungen dieses Formats sind notwendig um allen Schüler*innen einen gleichberechtigten Zugang zu ermöglichen. Differenzierung ist ein potenzieller Ansatz zur Anpassung, da sie Schüler*innen verschiedene Wege zur Aneignung von Inhalten, zur Verarbeitung oder zum Verständnis von Ideen und zur Entwicklung von Produkten bietet. Differenzierung kann eine positive Rolle für den Zugang zu effektivem Lernen spielen, aber die Anwendung in der Praxis ist generell noch nicht weit verbreitet und im Besonderen auch im deutschsprachigen Raum in den Naturwissenschaften nicht Standard. Zur spezifischen Lage in Österreich gibt es bisher wenig detaillierte Informationen. Um mehr darüber zu erfahren, wie österreichische Lehrpersonen Inquiry-based Ansätze in ihrem Unterricht umsetzen, differenzieren und evaluieren wurden leitfadengestützte Interviews mit Lehrpersonen der Sekundarstufe ( n = 22) durchgeführt und mit Hilfe von qualitativer Inhaltsanalyse ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass Lehrpersonen ihre Fähigkeiten bezüglich Differenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht oft als entwicklungsfähig ansehen und breit angelegte, methodisch fundierte Differenzierung wenig angewendet wird. Auch die Verwendung von Information aus Evaluierungsprozessen zur Weiterentwicklung oder Differenzierung des Unterrichts ist häufig nicht systematisch etabliert. Diese Daten unterstreichen die Notwendigkeit der weiteren Forschung im Bereich Differenzierung von Inquiry-based Ansätzen. Um Lehrpersonen in der Praxis effektiv unterstützen zu können, ist es unerlässlich die Ausgangslage zu kennen und die praktischen Hürden zu erkunden. Die Entwicklung und Evaluierung von Fortbildungsangeboten und unterstützendem Material für Lehrpersonen wäre ein erster Schritt um Differenzierung von Inquiry-based Ansätzen in der Praxis zu verankern.

Fachspezifisches Vorwissen gilt als eine zentrale kognitive Eingangsvoraussetzung von Studienanfänger:innen. In Abhängigkeit des Studienfachs haben sich für verschiedene Wissensarten unterschiedlich starke Zusammenhänge mit Studienerfolg gezeigt. Während für Biologiestudierende in der Studieneingangsphase das Konzeptverständnis (knowledge of meaning) prädiktiv für den Prüfungserfolg ist, kommt für Physikstudierende zusätzlich die Wissensanwendung (application of knowledge) als starker Prädiktor hinzu. Vor dem Hintergrund vergleichsweise hoher Abbruchquoten zu Beginn naturwissenschaftlicher Studiengänge erscheint es sinnvoll, die beobachteten Zusammenhänge hinsichtlich ihrer Kausalität zu prüfen, damit Studienanfänger:innen auf Grundlage entsprechender Erkenntnisse fachlich gezielt unterstützt werden können. Dazu braucht es geeignete Materialien, welche die jeweiligen Wissensarten spezifisch fördern. Im Rahmen eines vom BMBF geförderten interdisziplinären Verbundprojektes wurden u. a. zwei materialgestützte Lerngelegenheiten zur Förderung von Konzeptverständnis und Wissensanwendung für Biologiestudierende im ersten Semester entwickelt. Dabei soll Konzeptverständnis mit Hilfe von Begriffsnetzten (concept maps) und Wissensanwendung anhand von Lösungsbeispielen (worked examples) gefördert werden. Die entwickelten Lernmaterialien wurden pilotiert. Neben der schwerpunktmäßigen Präsentation der Konzeption der Lerngelegenheiten werden Ergebnisse zur Wahrnehmung der Lernmaterialien in Bezug auf Interessantheit und kognitive Belastung präsentiert.

Vor dem Hintergrund der Ratifizierung der UN-Behindertenrechtskonvention (UN, 2009) und der steigenden Heterogenität in Schulklassen werden neue Anforderungen an die Lehrkräfteprofessionalisierung gestellt. Angehende und tätige Lehrkräfte fühlen sich jedoch häufig nicht ausreichend vorbereitet auf die Planung und Durchführung inklusiven (Biologie-)Unterrichts (Troll et al., 2019). Um diesem Bedarf zu begegnen, wird im Rahmen des vorgestellten Forschungsprojektes ein Seminarkonzept mit dem Design-Based-Research Ansatz (McKenney & Reeves, 2018) entwickelt, das die Planungskompetenz (König et al., 2022) Lehramtsstudierender für inklusiven Biologieunterricht adressiert. Bestandteile des Seminars sind u. a. Grundlagen inklusiver Didaktik mit Blick auf fachspezifische Aspekte, Grundlagen der Unterrichtsplanung, Selbsterfahrungsübungen und unterrichtspraktische, inklusionsorientierte Methoden. Veränderungen der Unterrichtsplanungskompetenz der Studierenden wurden mittels Textvignetten, Selbsteinschätzungsskalen und leitfadengestützten Interviews vor und nach der Seminarteilnahme untersucht und zusätzlich Einstellungen und Selbstwirksamkeit für die Gestaltung inklusiven Unterrichts erhoben.

Die Ergebnisse der ersten Teilstudie (WiSe 22/23 und SoSe 23, n = 30) deuten darauf hin, dass die Studierenden nach der Teilnahme am Seminar seltener nur behinderungsbezogene Aspekte in ihre Unterrichtsplanung berücksichtigen, sondern auch andere Diversitätsdimensionen (u. a. Sprache, Kultur) einbeziehen. Sie zeigen höhere Selbstwirksamkeitsüberzeugungen in Bezug auf ihre Fähigkeiten zur Unterrichtsplanung, unabhängig davon, ob sie eine inklusive Lerngruppe adressieren oder nicht. Außerdem fokussieren sie bei ihrer Planung häufiger mögliche Barrieren im biologischen Fachinhalt anstelle antizipierter Defizite einzelner Lernender. Das vorgestellte Seminarkonzept kann durch die Schnittstelle von Inklusion, Biologiedidaktik und Unterrichtsplanung dazu beitragen, angehende Biologielehrkräfte auf die zunehmende Heterogenität der Lernenden vorzubereiten und Inklusion als Querschnittsthema in den einzelnen Fachdidaktiken zu verankern. Nach weitreichender Evaluation soll das Konzept anderen Lehrenden zur Nutzung und Weiterentwicklung im Sinne eines Best Practice Ansatzes zur Verfügung gestellt werden. Wichtig zu beachten ist jedoch, dass das Seminar mit der Unterrichtsplanung nur einen Teil professioneller Lehrer:innenkompetenz anspricht und es langfristig notwendig ist, ähnliche Konzepte auch in Bezug auf andere Kompetenzbereiche, Fächer und Praxisphasen zu entwickeln.