In der Nature of Science-Forschung werden Lernendenvorstellungen über Wissenschaftler*innen und ihre Arbeit, also entsprechende Berufsbilder, häufig mittels des Draw A Scientist-Tests untersucht. Dabei zeigt dieses Instrument einige Defizite in der validen Erfassung und Interpretation der Vorstellungen, was u. a. auf mangelnde zeichnerische Fähigkeiten der Proband*innen zurückzuführen ist. In der Studie wurde der Frage nachgegangen, inwieweit Vorstellungen von Schüler*innen über Biolog*innen und ihre Arbeit mithilfe eines webbasierten Instruments, dem Digital Draw A Scientist-Test, valide erfasst werden. 31 Schüler*innen wurden in Einzelsitzungen aufgefordert, mittels der webbasierten Software Pixton ihre Vorstellungen in comicartigen Bildern darzustellen und dabei laut zu denken. Die Bilder wurden mit einem etablierten Kategoriensystem hinsichtlich der Kategorien Erscheinung der Biolog*innen, Ort und Aktivität kodiert. Anschließend wurden die laute Denken-Protokolle kodiert, wobei der Fokus auf der Passung zum Bild lag. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Großteil der in den Bildern identifizierten Kategorien den verbalen Daten entspricht. Darüber hinaus zeigt sich, dass das DAST-Kategoriensystem punktuell noch zu kurz greift und die Proband*innen einigen Merkmalen mehr Bedeutung zumessen (z. B. bezüglich dargestellter Emotionen). Als Konsequenz sollte für eine umfassende Interpretation von Schüler*innenvorstellungen das Kategoriensystem ergänzt werden. Im Vergleich zu DAST-Studien wurden keine zusätzlichen Informationen für die Kodierung der Bilder benötigt und auch der sehr gute Kappa-Wert deutet auf eine vergleichsweise einfache Kodierung der Bilder hin.

Die Digitalisierung der Schulen hat während der Corona-Pandemie Unterricht enorm verändert, reine Tablet-Klassen sind keine Seltenheit mehr. Die Fragen nach Lernerfolgen digitalen Unterrichts wurden also immer drängender. In den bisherigen Studien, die solche Fragen aufgreifen, werden zumeist Online-Kurse, die zu-hause durchgeführt werden, mit inhaltsgleichen Präsenzkursen verglichen. Diesbezügliche Studienergebnisse sind aber uneinheitlich.

In unserer Studie soll geklärt werden, in welchem Ausmaß unsere konventionelle und digitale Unterrichtsintervention jeweils zum Lernerfolg beitragen. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf kurz- wie langfristigen Wissensbehalt gelegt. Das Schwerpunktthema „Wald“ wurde mit 299 Schüler:innen der 8. Jahrgangsstufe verschiedener bayerischer Gymnasien (Digital: N=225; Analog(Kontrolle): N=74) durchgeführt. Der Wissenstand vor der Intervention, unmittelbar danach und sechs bis neun Wochen danach wurde mittels eines Multiple-Choice-Fragebogens (Online, 25 Items) gemessen. Die statistischen Analysen wurden in SPSS durchgeführt und beruhten auf einer RASCH-Analyse unter Verwendung der Software ACERQuest.

Die Rasch-Kalibrierung der Wissensitems lieferte solide Werte. Beide Interventionen bewirkten einen signifikanten Wissenszuwachs (analog und digital: p<0,001) im Vergleich zum Vortest. Auch nach 6-9 Wochen blieb es dabei; kein signifikanter Wissensverlust (analog: p=0,619; digital: p=0,092) gegenüber des unmittelbaren Nachtests war festzustellen. Ferner war kein signifikanter Unterschied zwischen den Wissenszuwächsen nach beiden Interventionen bei Betrachtung der Innersubjekteffekte Wissen und Interventionstyp (F(1,959)=1,473; p=0,230; η² =0,005) zu erkennen. Separate t-Tests der Mittelwerts-Differenzen T2-T1 (p=0,240) bzw. T3-T2 (p=0,729) zwischen den beiden Gruppen ergaben ebenfalls keine signifikanten Unterschiede.

Die Wissens-Scores zeigen einen typischen Verlauf vergleichbarer früherer Studien; beide Interventionen bewirkten einen deutlichen Lernzuwachs, der selbst nach mehreren Wochen kaum abnahm. Nachdem für den Lernzuwachs der beiden Gruppen keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden konnten, scheint es keinen Einfluss zu haben, ob die Inhalte ausschließlich digital oder analog aufbereitet werden und ob eine schriftliche Sicherung (z.B. Hefteintrag) erfolgt. Diese Beobachtung deckt sich auch mit den Ergebnissen von Lester und King (2009).

Die Covid-19-Pandemie hat zu einer verstärkten Nutzung digitaler Medien und neuen Formaten für Schulen geführt. Virtuelle Lernumgebungen u.a. auch Labore sind aufgrund der Pandemie hoch im Kurs und können in manchen Bereichen einen Mehrwert gegenüber analogen Experimenten bieten.

Diese Studie zielt daher auf die Klärung der Frage, inwieweit unterschiedlich gestaltete digitale Lernumgebungen das Lernen von naturwissenschaftlichem Arbeiten oder dem Erwerb von Fachwissen in praxisorientierten Fachbereichen effektiv unterstützen können. Um in einem einfaktoriellen Versuchsdesign die Wirksamkeit von vier ökologisch validen Varianten zu untersuchen, wurden die in Präsenz dargebotenen (A) und digitalen (D) Lernumgebungen je nach Schulsituation systematisch variiert. So ergeben sich die Szenarien AA "Klassenunterricht", DA "Flipped Classroom", AD "Wechselunterricht ", und DD "Homeschooling". Dabei wird ein in H5P erstelltes interaktives Buch und ein virtuelles Labor im Vergleich zu klassischem Unterricht und Schülerexperimenten eingesetzt. Die Studie umfasste 186 Schüler*innen der 11. Jahrgangsstufe und wurde mittels eines quantitativen Fragebogens (MC, 2 aus 5) in einer Prä-, Post und Follow-up-Testung durchgeführt, um den fachlichen und praktischen Wissenszuwachs im Zusammenhang mit der Thematik der PCR und Gelelektrophorese in Abhängigkeit der genutzten Darbietungsform der Inhalte zu bewerten

Die Wirksamkeit von digital und analog vermitteltem Fachwissen (FW) und praktischem Wissenszuwachs (NWA) wurde zunächst durch die Berechnung von Personenfähigkeiten durch eine Rasch-Analyse ausgewertet. Es wurden gute Item-Reliabilitäten und Item-Seperationen gefunden. Die Ergebnisse von T-Tests und Tukey-Post-hoc-Tests zeigten, dass digital vermitteltes FW kurzzeitig zu einer signifikanten Steigerung der Personenfähigkeit führte, während analog vermitteltes FW keine signifikante Verbesserung erbrachte. Eine längerfristige Behaltensleistung war jedoch nicht gegeben.

Im NWA Post-Follow-up-Vergleich sank die Personenfähigkeit aller Gruppen und gerade die digitale NWA-Kombinationen zeigten signifikante Verluste.

Insgesamt unterstützen die Ergebnisse dieser Studie die Wirksamkeit digitaler Vermittlung von FW, zeigen jedoch auch die Bedeutung von praktisch durchgeführten Arbeitsweisen in der Biologie und die Vorteile der Kombination beider Vermittlungsformen.