Forschungsschwerpunkt

BNE, transformativer Lernprozess, Planspiel, Emotionen

Maria Budmiger (Dissertation. laufend)

Betreuung

Dr. Regula Grob 
Prof. Dr. Markus Wilhelm
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Fragen der Nachhaltigkeit sind von Komplexität und Kontroversität geprägt: Unterricht im Sinne einer emanzipatorischen Bildung für nachhaltige Entwicklung soll Schüler*innen an den Umgang mit solchen Fragen heranführen, indem sie in Unterrichtsarrangements systemisches Denken und das Erkunden von ethischen Dilemmata ins Zentrum stellen.

Die geplante Studie geht der Frage nach, wie in einem solchen Unterrichtsarrangement die Professionskompetenz der Lehrperson, die Unterrichtsqualität, der Lernerfolg, sowie die emotionale Involviertheit im Umgang mit komplexen und kontroversen Fragen bei Schüler*innen zusammenhängen. Ziel ist, entscheidende Faktoren und Wechselwirkungen des Lehrens und Lernens im Kontext einer Bildung für nachhaltige Entwicklung zu identifizieren. Als Unterrichtsarrangement wird ein Planspiel verwendet, um den Schüler*innen der Primarstufe (Zyklus 2) ein Probehandeln in einem komplexen und kontroversen System zu ermöglichen, welches emotionale Involviertheit anregt und so die Möglichkeit zu einem transformativen Lernprozess eröffnet. Die Intervention sieht zwei Planspielvarianten vor, eine unterkomplexe, bei der eine Auflösung der erwarteten kognitiven Dissonanz leichtfällt und eine komplexe, bei der eine Auflösung der Dissonanz anspruchsvoll sein wird.

Forschungsfragen

F1: Welche Zusammenhänge gibt es zwischen der fachdidaktischen Qualität der Unterrichtsphasen Briefing, Gaming, Debriefing eines Planspiels und der emotionalen Involviertheit sowie dem Lernertrag der Schüler*innen? 

F2: Welchen Einfluss hat die Lernsituation mit unterschiedlich hoher Komplexität und Kontroversität des Planspiels auf emotionale Involviertheit sowie Lernertrag der Schüler*innen?

F3: Welche Zusammenhänge gibt es zwischen den Persönlichkeitsvariablen der Schüler*innen, ihrer emotionalen Involviertheit und dem Lernertrag?

Forschungsschwerpunkt

Genderkompetenz von Lehrpersonen, gendersensibler Physikunterricht

Sanja Atanasova (Dissertation, laufend) 

Betreuung

Prof. Dr. Dorothee Brovelli, 
Prof. Dr. Nicolas Robin (PH St. Gallen)
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Lehrpersonen sollten Aspekte, die einen gendergerechten Unterricht fördern beziehungsweise behindern, sogenannte genderrelevante Aspekte, im Unterricht wahrnehmen und auf Grundlage ihres Wissens korrekt interpretieren und darauf aufbauend, angemessen Handeln. Diese situationsbezogenen Fähigkeiten werden als wichtiger Bestandteil der Genderkompetenz von Lehrpersonen angesehen. Das vorliegende Dissertationsprojekt untersucht diese situationsbezogenen Fähigkeiten von angehenden Lehrpersonen der Sekundarstufe I im Kontext eines gendersensiblen Physikunterrichts sowie den Zusammenhang mit deren Dispositionen wie das Interesse an gendersensiblen Lehren- und Lernen und den impliziten und expliziten Geschlechterstereotypen. Zu diesem Zweck wurde ein Fragebogen und ein Impliziter Assoziationstest (IAT) eingesetzt und vier Textvignetten mit 16 kritischen gender-relevanten Aspekten entwickelt, durch externe Expert*innen (N=6) validiert und in einer Pilotstudie mit angehenden Lehrpersonen (N=43) eingesetzt. Die Hauptstudie findet mit angehenden Lehrpersonen (n>400) an fünf Pädagogischen Hochschulen in der Schweiz statt und soll einen Einblick über die Genderkompetenz von angehenden Lehrpersonen geben.

Forschungsfragen

F1: Über welche situationsbezogenen Fähigkeiten verfügen angehende Lehrpersonen im Kontext eines gendersensiblen Physikunterrichts?

F2: Inwieweit beeinflussen implizite und explizite Geschlechterstereotype die situationsbezogenen Fähigkeiten angehender Lehrpersonen im Kontext eines gendersensiblen Physikunterrichts?

F3: Welche Variablen tragen zur Erklärung der situationsbezogenen Fähigkeiten angehender Lehrpersonen im Kontext eines gendersensiblen Physikunterrichts bei?

Forschungsschwerpunkt

Frühe naturwissenschaftliche Bildung, naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen

Eva Bühler (Dissertation, laufend)

Betreuung

Prof. Dr. Hendrik Lohse-Bossenz
Prof. Dr. Markus Wilhelm
Prof. Dr. Markus Rehm

Forschungsschwerpunkt

Bildung in nachhaltiger Entwicklung (BNE), Transferwirkung, Handlungsorientierung, Citizen Science

Cornelia Grossen (Dissertation, laufend)

Betreuung

Dr. Sebastian Stuppan
Prof. Dr. Markus Wilhelm
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Bei den Lernangeboten von GLOBE wird der Aspekt «to Benefit Environment», also die Handlungsorientierung, vermehrt in die Angebote einbezogen, um einen Impact im Hinblick auf eine «lebenswerte Welt für alle» abzuleiten. Schule darf jedoch weder gesinnungsbildend (vgl. Beutelsbacherkonsens) noch parteipolitisch sein. Das bedeutet, dass den Schülerinnen und Schülern nachhaltiges Handeln nicht verordnet werden darf, sondern dass sie im Rahmen des Unterrichts lediglich aufgrund der eigenen Forschungsarbeit bzw. von recherchierten Fakten mögliche Handlungsoptionen ableiten und im Idealfall umsetzen können.

Das Forschungsprojekt «GLOBE-Lernmaterial mit Transferwirkung» wird als Design Based Research-Ansatz umgesetzt. Ziel ist es, einerseits einen bildungspraktischen Nutzen zu erzielen, indem konkrete Lernangebote von GLOBE hinsichtlich Transferwirkung zu Handlungskompetenz weiterentwickelt werden. Andererseits sollen forschungsbasierte Erkenntnisse gewonnen werden, die bei der Entwicklung weiterer Lernangebote zu einer hohen Transferwirkung führen.

Forschungsschwerpunkt

Computational Thinking im Zyklus 1, Methodenforschung, Aufgabenentwicklung, Instrumententwicklung, Selbstwirksamkeitserwartung 

Leandra Lisa Hautle (Dissertation, laufend)

Betreuung

Dr. Andrea Schmid 
Prof. Dr. Markus Wilhelm
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Im Rahmen des Minibiber-Projekts werden neu entwickelte Aufgaben zur informatischen Bildung für den Einsatz im Zyklus 1 untersucht. Dabei steht neben der Tauglichkeit der Aufgaben und der Entwicklung eines Fremdbeurteilungsinstrumentes auch die Schliessung von Forschungslücken im Bereich informatischer Bildung für 4 bis 8-jährige Kinder im Zentrum. Bisher ist wenig über die Ausgangslage und Vermittlung dieser Kompetenzen bei so jungen Lernerinnen bekannt. Unter dem Begriff Computational Thinking werden eine Sammlung von Fähigkeiten zusammengefasst, die es Menschen ermöglichen, Probleme aus der Informatik zu lösen. Der Begriff bildet den Rahmen für das gesamte Projekt.

Forschungsfragen

F1: Welche CT-Kompetenzen weisen SuS der 1./2. Klasse in der Deutschschweiz auf? (Was lässt sich messen?)

F2: Welche Aspekte von Lernentwicklung / kompetenzfördernde Beurteilung (Kompetenz LP21, CT, entwicklungsorientierte Zugänge usw.), lassen sich bei Kindern beobachten während der Spiel- und Lernumgebung?

F3: Welchen effektiven Einfluss haben die kompetenzfördernden Aufgabenstellungen der Minibiber Spiel- und Lernumgebung auf den Kompetenzerwerb informatischer Konzepte (siehe Computational Thinking) bei Schüler*innen in der 1. und 2. Klasse? (Interventionswirkung) 

F4: Welchen effektiven Einfluss hat die Selbstwirksamkeitserwartung von Kindern der 1. und 2. Klasse auf den Aufbau von Computational Thinking (CT)-Kompetenzen? Wie wirkt sich der Aufbau von Computational Thinking (CT)-Kompetenzen auf die Selbstwirksamkeitserwartung von Kindern der 1. und 2. Klasse aus?

Forschungsschwerpunkt

Erklärvideos, Lehrpersonenkompetenzen, Professionelle Wahrnehmung, Merkmale der Lernunterstützung

Michelle Hermann (Dissertation, laufend)

Betreuung

Prof. Dr. Dorothee Brovelli 
Prof. Dr. Markus Wilhelm
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Kurzbeschreibung

Die naturwissenschaftsdidaktische Forschung zeigt, dass die professionelle Wahrnehmung lernförderlicher und lernhinderlicher Aspekte von Lernsituationen wichtiger Bestandteil der Lehrpersonenkompetenz ist. Weiter konnten für Lernsituationen Qualitätsmerkmale identifiziert werden, mit denen sich die Lernwirksamkeit nachweislich verbessern lässt. Nun sind Lehrpersonen gerade in den Naturwissenschaften zunehmend mit immer zahlreicheren frei verfügbaren digitalen Lernmedien von heterogener Qualität konfrontiert. Das Forschungsvorhaben greift diese Entwicklung auf, indem zunächst Erklärvideos als etablierte Vertreter digitaler Lernmedien bezüglich ihrer fachdidaktischen Qualität charakterisiert werden. Diese Videos dienen dann als Stimulus in einem Instrument zur Erfassung der professionellen Wahrnehmung von Merkmalen der kognitiven und affektiven Lernunterstützung durch Lehrpersonen. Für die professionelle Wahrnehmung dispositionale Komponenten werden parallel zur professionellen Wahrnehmung erhoben. Die Erhebungsergebnisse werden schliesslich zu einem Modell von Facetten professionellen Wissens innerhalb des Wissensbereichs TPACK zusammengeführt. Die gewonnen Erkenntnisse sollen einen evidenzbasierten Beitrag zur Weiterentwicklung der Naturwissenschaftslehrpersonenbildung im Kontext der digitalen Transformation leisten.

Forschungsfragen

F1: Finden sich in ausgewählten populären naturwissenschaftlichen Erklärvideos die fachdidaktischen Prinzipien des Naturwissenschaftsunterrichts wieder?

F2: Können (angehende) Lehrpersonen in Erklärvideos die (fehlende) Umsetzung fachdidaktischer Prinzipien des Naturwissenschaftsunterrichts wahrnehmen?

F3: Wie selektieren (angehende) Lehrpersonen Erklärvideos, um einen Kompetenzzuwachs bei Lernenden in einem definierten Bereich zu erwirken (a), und wie gehen sie mit in den Erklärvideos fehlenden Umsetzungen fachdidaktischer Prinzipien des Naturwissenschaftsunterrichts (Defizite) um (b)?

F4: Welche Voraussetzungen und Lerngelegenheiten der Studienteilnehmenden weisen einen Zusammenhang mit der für die Erklärvideo-Auswahl notwendigen Fähigkeit zur professionellen Wahrnehmung auf?

F5: Was ist die Struktur von Kompetenzfacetten, die für den lernwirksamen Einsatz von Erklärvideos zu naturwissenschaftlichen Themen nötig sind?

Forschungsschwerpunkt

Professionelle Wahrnehmung, Reflexion, 360-VR-Videografie

Brigitte Kneuss-Henguely (Dissertation, laufend)

Betreuung

Prof. Dr. Dorothee Brovelli
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Die Vorteile des Einsatzes von Videoanalysen in der Lehrerausbildung sind gut dokumentiert. Authentische und detaillierte Darstellungen von Unterrichtssituationen können zu kritischer Analyse und Reflexion anregen und so zur Entwicklung einer professionellen Vision beitragen. Allerdings wird diese Technologie meist für allgemeine Unterrichtskompetenzen und nur selten für fachspezifische Fähigkeiten eingesetzt. Das geplante Forschungsprojekt zielt darauf ab, diese Lücke zu schliessen, indem es ein 360°-Virtual-Reality-Videotool für die Lehrerausbildung im Bereich der Physik entwickelt und untersucht. Der Schwerpunkt liegt auf zwei Schlüsselthemen im naturwissenschaftlichen Unterricht:

1. Ansprechen der intuitiven Denkmuster und des Vorwissens der Schüler
2. Umgang mit Geschlechterstereotypen und Berücksichtigung von Vielfalt

Für die Erweiterung des Projekts werden mehrere Beispiele good Practice bereitgestellt und ein Handbuch das zeigt, wie man 360°-Videos für die fachspezifische Lehrerausbildung produziert.

Das Projekt schlägt in zweierlei Hinsicht eine Brücke von der Forschung zur Praxis: Zum einen nutzt es die Ergebnisse mehrerer Forschungsprojekte (u.a. des SNF), um ein rasch umsetzbares Instrument zu entwickeln (forschungsbasierte Entwicklung), zum anderen generiert es Wissen über dieses Instrument, indem es die Auswirkungen seiner Nutzung untersucht (anwendungsorientierte Forschung), um das Instrument weiter zu verbessern und Empfehlungen für seine Umsetzung abzuleiten.

Forschungsfragen

F1: Kann eine 360°-VR-Videovignette gestaltet werden, um die professionelle Unterrichtswahrnehmung von angehenden Lehrpersonen in den Naturwissenschaften auf die Präkonzepte der Schülerinnen und Schüler und auf Genderaspekte zum Thema elektrische Schaltkreise zu fördern und/oder zu bewerten?

F2: Welche Aspekte der beiden Themen der naturwissenschaftlichen Bildung (Präkonzepte und Genderaspekte) eignen sich für eine 360° VR-Videovignette? 

F3: Welche Designelemente (z.B. Signalisierungshinweise oder fokussierte Aufforderungen, Ferrell et al., 2024) sind machbar im Tool?

F4: Wie sehen angehende Lehrpersonen das 360°-VR-Trainingserlebnis?

F5: Welche Aspekte fallen den angehenden Lehrpersonen auf und welche Begründung geben sie an (professionelle Unterrichtswahrnehmung)?

Forschungsschwerpunkt

Diagnostik, Informationsverarbeitung, Lernendenvorstellungen, Interventionsstudie, CK und PCK

Mathias Lutz (Dissertation, laufend)

Betreuung

Dr. Sebastian Stuppan
Prof. Dr. Markus Rehm
Prof. Dr. Hendrik Lohse-Bossenz 

Kurzbeschreibung

Die Fähigkeit von Lehrkräften, Lernendenvorstellungen als Lernvoraussetzungen von Schülerinnen und Schülern im Chemieunterricht zu diagnostizieren und ihren Einfluss auf den Unterrichtserfolg einschätzen zu können, trägt im hohen Mass zur Qualität eines adaptiven Unterrichts bei. Es besteht Einigkeit, dass vor allem das fachdidaktische Wissen (PCK), aber auch das chemische Fachwissen (CK) einer Lehrkraft einen wichtigen Einfluss auf die Qualität des diagnostischen Urteils haben. Ungeklärt ist allerdings, ob und an welchen Stellen die Wissensbereiche im Prozess der Genese eines diagnostischen Urteils wirksam werden. Wir gehen entsprechend des DiaCoM-Rahmenmodells (Loibl et al., 2020) davon aus, dass die Genese eines diagnostischen Urteils zu Lernendenvorstellungen durch einen Informationsverarbeitungsprozess (ein Hinweisreiz führt zu einer Relevanzeinschätzung und diese führt zum diagnostischen Urteil) durch spezifisches Wissen (CK und PCK) beeinflusst wird: Es wird untersucht, ob die Wissensdomänen CK und PCK die Informationsverarbeitung beeinflussen und inwiefern sich die Informationsverarbeitung verändert, wenn diese Wissensdomänen durch Interventionen gezielt manipuliert werden. Mithilfe der Argumentation der Lehramtsstudierenden sollen Rückschlüsse auf deren Informationsverarbeitung gezogen werden. Erwartet werden Hinweise auf die Art und Weise der Integration der Wissensbereiche CK und PCK in den Informationsverarbeitungsprozess.

Forschungsfragen

F1: Wie beeinflussen Personencharakteristika angehender Lehrkräfte deren diagnostische Urteile beim Umgang mit Lernendenvorstellungen und die damit verbundene Gestaltung von Lernsituationen im Chemieunterricht?

F2: Beeinflusst eine gezielte Manipulation des Professionswissens das diagnostische Urteil von angehenden Lehrkräften? 

F3: Welche Wissensbereiche nutzen angehende Lehrkräfte beim Diagnostizieren von Lernendenvorstellungen?

Forschungsschwerpunkt

BNE, transformativer Lernprozess, Planspiel, PCK

Rebecca Theiler (Dissertation, laufend)

Betreuung

Dr. Regula Grob
Prof. Dr. Markus Wilhelm 
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Fragen der Nachhaltigkeit sind von Komplexität und Kontroversität geprägt: Unterricht im Sinne einer emanzipatorischen Bildung für nachhaltige Entwicklung soll Schüler*innen an den Umgang mit solchen Fragen heranführen, indem sie in Unterrichtsarrangements systemisches Denken und das Erkunden von ethischen Dilemmata ins Zentrum stellen.

Die geplante Studie geht der Frage nach, wie in einem solchen Unterrichtsarrangement die

Professionskompetenz der Lehrperson, die Unterrichtsqualität sowie der Lernerfolg im Umgang mit komplexen und kontroversen Fragen bei Schüler*innen zusammenhängen. Ziel ist, entscheidende Faktoren und Wechselwirkungen des Lehrens und Lernens im Kontext einer Bildung für nachhaltige Entwicklung zu identifizieren. Als Unterrichtsarrangement wird ein Planspiel verwendet, um den Schüler*innen der Primarstufe (Zyklus 2) ein Probehandeln in einem komplexen und kontroversen System zu ermöglichen, welches emotionale Involviertheit anregt und so die Möglichkeit zu einem transformativen Lernprozess eröffnet. Die Intervention sieht zwei Planspielvarianten vor, eine unterkomplexe, bei der eine Auflösung der erwarteten kognitiven Dissonanz leichtfällt und eine komplexe, bei der eine Auflösung der Dissonanz anspruchsvoll sein wird.

Forschungsfragen

F1: Welche Zusammenhänge gibt es zwischen der Professionskompetenz der LP und der fachdidaktischen Qualität der drei Unterrichtsphasen Briefing, Gaming, Debriefing einer Planspiels? 

F2: Welche Zusammenhänge gibt es zwischen der fachdidaktischen Qualität der Unterrichtsphasen Briefing, Gaming, Debriefing eines Planspiels und der emotionalen Involviertheit sowie dem Lernertrag der Schüler*innen?

F3: Welchen Einfluss hat die Lernsituation mit unterschiedlich hoher Komplexität und Kontroversität des Planspiels auf emotionale Involviertheit sowie Lernertrag der Schüler*innen?

Forschungsschwerpunkt

MINT Förderung, gendersensibler Unterricht

Peter Rigert (Dissertation, laufend)

Betreuung

Prof. Dr. Dorothee Brovelli
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Im Projekt «MINT-Lernangebote aus der Medizin – MINTizin» soll das Potenzial medizinischer Themen für die MINT-Förderung auf der Volksschulstufe genutzt werden, mit einem Fokus auf technischen Elementen und der Digitalisierung. Dazu entwickelt die PH Luzern in Zusammenarbeit mit der Universität Luzern und der Hochschule Luzern Lernangebote, welche die Bedeutung von MINT-Kompetenzen für die moderne Medizin und Medizintechnik erfahrbar machen.

Forschungsschwerpunkt

Diagnostik Lernendenvorstellungen, Umgang mit Komplexität, interdisziplinärer Unterricht, motivationale Orientierungen

Fabio Schmid (Dissertation, laufend)

Betreuung

Prof. Dr. Stefanie Rinaldi 
Prof. Dr. Markus Rehm 
Prof. Dr. Hendrik Lohse-Bossenz

Kurzbeschreibung

Zahlreiche Studien belegen den Mehrwert des Einbezugs von Lernendenvorstellungen in der Planung und Durchführung von schulischem Unterricht. Diese Erkenntnis wurde ebenfalls hinsichtlich einzelner Themenbereiche globaler Natur (z.B. Klimawandel oder Rechtsextremismus) exemplarisch untersucht und bestätigt. Dabei fehlen aber von einzelnen Themen losgelöste Untersuchungen im interdisziplinären Bereich solcher Belange. Deshalb soll im Rahmen des Forschungsvorhabens der Umgang mit Lernendenvorstellungen im Bereich transversal-globaler Belange in verschiedenen Fächern untersucht werden. Dies geschieht anhand einer explorativ-qualitativen Erhebung bzw. Analyse, welche zeigen soll, ob und wie praktizierende Lehrpersonen der Sekundarstufe I in den entsprechenden Gesellschafts- und Naturwissenschaftsfächern Lernendenvorstellungen zu globalen Belangen interdisziplinär diagnostizieren und wie sie dabei ihre methodischen und inhaltlichen Entscheidungen auf der Grundlage ihrer Motivation begründen. Die Daten werden anhand von Planungs- bzw. Reflexionsgesprächen und Unterrichtsbeobachtungen erhoben. Das Ziel dabei ist es, mittels qualitativer Inhaltsanalyse Diagnosestrategien erfassen und kategorisieren zu können, um anschliessend eine Typologisierung der Begründung des Umgangs mit Lernendenvorstellungen im entsprechenden Bereich anzustreben. 

Forschungsfragen

F1: Welche Methoden zur Diagnose von Lernendenvorstellungen zu globalen Belangen setzen Lehrpersonen ein?

F2: Wie begründen Lehrpersonen ihre beabsichtigten und angewendeten methodischen Entscheidungen?

F3: Welchen Stellenwert messen Lehrpersonen der Erhebung von Vorstellungen bei und wie begründen sie diesen?

Forschungsschwerpunkt

Authentizität, ausserschulische Lernorte, Lernleistung, Umwelteinstellungen

Daniela Schriebl (Dissertation, laufend)

Betreuung

Prof. Dr. Markus Wilhelm
Prof. Dr. Markus Rehm 
Prof. Dr. Nicolas Robin 

Kurzbeschreibung

Authentizität im naturwissenschaftlichen Unterricht ist ein mehrdimensionales Konstrukt und bietet daher eine ganze Reihe von Möglichkeiten, um authentische Erfahrungen im naturwissenschaftlichen Unterricht zu ermöglichen. Eine davon ist der Besuch von ausserschulischen Lernangeboten (z. B. ein Wald oder ein See, Museen, Forschungsinstitute usw.). Eine weitere Möglichkeit, ist der Einsatz von authentischen Geräten, wie sie von Wissenschaftler*innen verwendet werden. Authentische, kontextbezogene Lernumgebungen können u.a. die Motivation und das Interesse der Schüler*innen an den Naturwissenschaften zu steigern. Des Weiteren wurden einige positive Auswirkungen auf die Leistungen berichtet. Das Forschungsvorhaben untersucht die folgenden Bereiche und Aspekte von Authentizität im naturwissenschaftlichen Lernen: 1. Authentische Aspekte des Bezugs zur «echten Welt» an einem ausserschulischen Lernort, 2. Aspekte der disziplinären Authentizität mit dem Einsatz von Hightech-Geräten. Hierfür wurde eine Intervention in einem zwei mal zwei Design durchgeführt und mittels Fragebogen ausgewertet. Dadurch sollen mögliche Effekte authentischer Lernangebote auf die Lernleistung und die Umwelteinstellung der Jugendlichen aufgezeigt werden. Ausserdem wurden weitere Variablen wie Interesse, Selbstkonzept, Bedürfnis nach kognitiver Geschlossenheit und Neugierde erhoben, um weitere Einflussfaktoren auf Lernleistung und Umwelteinstellung zu ermitteln.

Forschungsfragen

F1: Welche Effekte haben unterschiedliche Aspekte von Authentizität auf die Lernleistung im Thema erneuerbare Energien auf Jugendliche der Sekundarstufe I?   

F2: Welche Effekte haben unterschiedliche Aspekte von Authentizität auf die Umwelteinstellung Jugendlicher der Sekundarstufe I? 

F3: Welche weiteren Faktoren beeinflussen die Lernleistung der Lernenden zum Thema erneuerbare Energie in unterschiedlich authentisch gestalteten Lernumgebungen? 

F4: Welche weiteren Faktoren beeinflussen die Umwelteinstellung der Lernenden zum Thema erneuerbare Energie in unterschiedlich authentisch gestalteten Lernumgebungen? 

F5: Welche Möglichkeiten bietet der Einsatz eines Planspiels zum Thema erneuerbare Energie hinsichtlich Bildung für nachhaltige Entwicklung auf der Sekundarstufe I? 

Forschungsschwerpunkt

Janine Kaeser (Dissertation, laufend)

Betreuung

Prof. Dr. Stephanie Rinaldi
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Im vorliegenden Dissertationsprojekt soll ausgehend vom aktuellen Forschungsstand der übergeordneten Frage nachgegangen werden, welche professionellen (Wahrnehmungs-) Kompetenzen angehende Lehrpersonen im Umgang mit Lernendenvorstellungen zu komplexen Aspekten globaler Belange besitzen und wie diese valide erhoben/ gemessen werden können. Das Dissertationsvorhaben soll damit zunächst einen Beitrag zur theoretischen Weiterentwicklung bestehender Modelle und Konzepte im Bereich der professionellen Unterrichtswahrnehmung und der professionellen Kompetenzen von Lehrpersonen im Hinblick auf komplexe Aspekte globaler Belange leisten. Darauf basierend soll ein Testinstrument (Vignettentest) entwickelt und validiert werden, mit welchem Aspekte des professionellen Umgangs (gemessen als knowledge-based reasoning) mit Lernendenvorstellungen zu komplexen Aspekten globaler Belange erhoben werden können. Dabei sollen auch die Unterschiede hinsichtlich des professionellen Umgangs mit Lernendenvorstellungen zu komplexen Aspekten globaler Belange zwischen verschiedenen Personengruppen innerhalb der angehenden Lehrpersonen (z.B. nach Fächern, Beliefs, etc.) erhoben und analysiert werden. Folglich soll aufgezeigt werden, wo und welche Unterschiede im Rahmen des knowledge-based reasoning auftreten. Bei der Auswertung der Vignettentests werden qualitative und quantitative Analysemethoden eingesetzt (mixed methods). Die Ergebnisse sollen neben einem theoretischen Beitrag zur Weiterentwicklung von bestehenden Modellen und Theorien im Hinblick auf komplexe Aspekte globaler Belange auch einen Beitrag zur Weiterentwicklung der Lehrpersonenbildung leisten.

Forschungsschwerpunkt

Schulbuchforschung, Fachdidaktik Naturwissenschaften

Katrin Bölsterli Bardy (Dissertation, abgeschlossen)

Betreuung

Prof. Dr. Markus Wilhelm
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Schulbücher für die Naturwissenschaften besitzen eine hohe Relevanz für die Unterrichtsvorbereitung der Lehrkräfte und den Unterricht selbst. Weiter wird das Schulbuch als wichtige Unterstützung bei Bildungsreformen genannt. Bislang fehlen im deutschsprachigen Raum jedoch empirische Studien zur Erstellung oder Beurteilung kompetenzorientierter Schulbücher. Dies ist insbesondere für die Bildungsreform in der Schweiz gravierend, weil kompetenzorientierte Schulbücher in den Naturwissenschaften fehlen. Um diese «Forschungslücke» zu schmälern, werden in dieser Dissertation folgende Fragen untersucht: 

1. Welchen «Standards» soll ein kompetenzorientiertes Schulbuch der Naturwissenschaften für die Grundschule bzw. für die Sekundarschule genügen?
2. Welche unterschiedlichen Ansprüche an kompetenzorientierte Schulbücher bestehen zwischen Grund- und Sekundarschullehrkräften auf der einen Seite und Didaktikdozierenden der Naturwissenschaften auf der anderen Seite?
3. Wie hängen die Variablen «Einstellung zur Kompetenzorientierung», «die Eigenständigkeit förderndes Lehr-/Lernverständnis», «Profession» und die Kontrollvariablen «Alter» und «Geschlecht» mit unterschiedlichen «kompetenzorientierten Schulbuchaspekten» zusammen?

Zur Beantwortung dieser Fragen wurde ein Mixed-Methods Design gewählt. In einem ersten Schritt diente eine qualitative Expertenbefragung der Entwicklung «vorläufiger Standards» für kompetenzorientierte Schulbücher. Die 40 Experten waren in der Lehrmittelerstellung, im Schuldienst oder in der Ausbildung von Lehrkräften für Naturwissenschaften tätig.

Die «vorläufigen Standards» wurden dreifach validiert und dienten der Item-Erstellung des quantitativen Fragebogens. Durch diesen Fragebogen wurden 126 kompetenzorientierte Schulbuchstandards nach ihrer Relevanz gewichtet. An der Befragung nahmen 178 Grundschullehrkräfte (4.–6. Jahrgangsstufe), 171 Sekundarschullehrkräfte (7.–9. Jahrgangsstufe) und 44 Didaktikdozierende der Naturwissenschaften (Gesamterhebung) aus der gesamten Deutschschweiz teil. Teststatistische Verfahren dienten der Auswertung.

Als Antwort auf die erste Fragestellung entstanden empirisch gewichtete «Standards» für kompetenzorientierte Schulbücher. Es sind 77 für die Grundschule und 74 für die Sekundarstufe I. Diese bilden zusammen mit allgemeinen Schulbuchkriterien das kompetenzorientierte Schulbuchraster (KOS). Es dient der Beurteilung kompetenzorientierter Schulbücher und unterstützt Autorinnen und Autoren bei dessen Erstellung. Die Ergebnisse zur zweiten Fragestellung zeigen auf, dass Didaktikdozierende fachdidaktische Schulbuchaspekte höher gewichten als beide Lehrpersonengruppen, während diese methodische Aspekte höher bewerten als Didaktikdozierende. Die dritte Frage kann folgendermassen beantwortet werden: Eine positive «Einstellung zur Kompetenzorientierung» hat eine hohe Gewichtung «kompetenzorientierter Schulbuchaspekte» zu Folge. Dabei gewichten Didaktikdozierende die «Einstellung zur Kompetenzorientierung» höher als Lehrkräfte. Zudem hat ein «die Eigenständigkeit förderndes Lehr-/ Lernverständnis» einen positiven Einfluss auf die «Einstellung zur Kompetenzorientierung». Weiter bewerten Frauen «Lehrpersoneninformationen und Literaturhinweise» sowie «Lehrpersonenunterlagen zum kompetenzorientierten Lehren» höher als Männer.

Aufgrund der Ergebnisse der zweiten und dritten Fragestellung wird es sich lohnen, bei der Schulbucherstellung und der Implementierung der Bildungsreform Lehrkräfte und Didaktikdozierende zu involvieren sowie weitere Perspektiven zu berücksichtigen. Dazu gehören das «Lehr-/Lernverständnis» und die «Einstellung zur Kompetenzorientierung».

Forschungsfragen

F1a: Welchen «Standards» soll ein kompetenzorientiertes Schulbuch der Naturwissenschaften genügen...zur Unterstützung der Schülerinnen und Schüler beim kompetenzorientierten Lernen,...zur Unterstützung der Lehrkräfte beim kompetenzorientierten Lehren,...zum kompetenzorientierten Lernen?

F1b: Welchen «Standards» soll ein kompetenzorientiertes Schulbuch der Naturwissenschaften für die Grundschule (4.-6. Jahrgangsstufe) bzw. für die Sekundarschule (7.-9. Jahrgangsstufe) genügen?

F2: Welche Unterschiede bestehen zwischen Grund- und Sekundarschullehrkräften auf der einen Seite und Didaktikdozierenden auf der anderen Seite bezüglich der «zehn Top-Schulbuchstandards»?

F3: Welche unterschiedlichen Ansprüche an kompetenzorientierte Schulbücher bestehen zwischen Grund- und Sekundarschullehrkräften auf der einen Seite und Didaktikdozierenden auf der anderen Seite ...zur «Unterstützung der Schülerinnen und Schüler beim kompetenzorientierten Lernen» ...zur «Unterstützung der Lehrkräfte beim kompetenzorientierten Lehren»,              ...zum «kompetenzorientierten Lernen»?

F4: Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem «die Eigenständigkeit fördernden Lehr-/ Lernverständnis» und der Unterrichtsstufe (Grund- und Sekundarschullehrkräfte)?

F5a: Welcher Zusammenhang besteht zwischen der «Einstellung zur Kompetenzorientierung» und der «Profession» (Grund- und Sekundarschullehrkräfte verglichen mit Didaktikdozierenden)?

F5b: Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem «Zeitpunkt des Erstkontakts mit der Kompetenzorientierung» und der «Profession» (Grund- und Sekundarschullehrkräfte verglichen mit Didaktikdozierenden)?

F6: Wie hängen die Variablen «Einstellung zur Kompetenzorientierung», «die Eigenständigkeit förderndes Lehr-/Lernverständnis», «Profession» und die Kontrollvariablen «Alter» und «Geschlecht» mit unterschiedlichen «kompetenzorientierten Schulbuchaspekten» zusammen?

Forschungsschwerpunkt

Versuchsanleitungen für den Physikunterricht auf der Sek I

Valerie Amacker (Dissertation, abgeschlossen)

Betreuung

Prof. Dr. Dorothee Brovelli 
Prof. Dr. Markus Wilhelm
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Das Dissertationsprojekt geht der Frage nach, welchen Einfluss der Präsentationsmodus von Versuchsanleitungen in Verbindung mit dem Cognitive Load und der Selbstwirksamkeit auf die Lernleistung der Lernenden nimmt. Die Befragung wurde bei 820 Schüler*innen im Alter von 12 bis 16 Jahren durchgeführt. Dafür wurde ein 90-minütiger Workshop zum Thema Optik, bei dem die Lernenden bereits ein gewisses Vorwissen mitbringen, und zum Thema Infrarotstrahlung, was noch nicht im Unterricht behandelt wurde, entwickelt, in dem die Schüler*innen entweder mit einer Bild-Text-Anleitung, mit einer Bild-Instruktions-Anleitung oder mit einer Video-Anleitung sechs verschiedene Versuche selbständig in der Gruppe erarbeiten. Die Anleitungsvarianten unterscheiden sich lediglich im Präsentationsmodus.

Die Resultate der Untersuchung sollen darauf hinweisen, wie eine Versuchsanleitung aufgebaut sein muss, damit Lernende mit unterschiedlich hoher Selbstwirksamkeitserwartung selbständig und erfolgreich einfache Versuche durchführen können. Die Datenauswertung lässt darauf schliessen, dass Schüler*innen mit niedriger Selbstwirksamkeitserwartung beim Experimentieren bessere Lernfortschritte zeigen, wenn sie mit Video-Anleitungen arbeiten. Bild-Text-Anleitungen sind insbesondere für Lernende mit hoher Selbstwirksamkeitserwartung geeignet. Bei einer durchschnittlichen Selbstwirksamkeitserwartung scheinen alle drei Anleitungsvarianten zum gleichen Leistungsresultat zu führen.

Forschungsfragen

F1: Welcher Präsentationsmodus eignet sich für eine Anleitung am besten, damit eine Schülerin / ein Schüler selbständig und erfolgreich einen einfachen Versuch durchführen kann?

F2: Kann mit der gemessenen Selbstwirksamkeitserwartung eines Lernenden auf eine geeignete Anleitungsvariante rückgeschlossen werden?

F3: Mit welcher Anleitungsvariante können die Lernenden die extrinsische kognitive Belastung möglichst niedrig halten?

Forschungsschwerpunkt

Transfer und Transferstrategien, kontextorientierter Physikunterricht

Daniel Gysin (Dissertation, abgeschlossen)

Betreuung

Prof. Dr. Dorothee Brovelli
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Moderne Transfertheorien gehen davon aus, dass beim Transfer Schüler*innen Strategien einsetzen und ihr Wissen mit Hilfe dieser Strategien in jeder Situation neu konstruieren. Mögliche Einflussfaktoren auf den Einsatz von Transferstrategien wie die Gestaltung des Unterrichts, das Interesse oder Fachwissen sollen bei einer Studie zum modernen Transfer miterhoben werden. In einer qualitativen Teilstudie wurde deshalb zuerst das Vorgehen und damit die Anwendung von Transferstrategien von Schüler*innen beim Lösen einer Physikaufgabe aus dem Themenbereich der Energie erfasst. Aus den Interview-Transkripten wurden für eine zweite Teilstudie Items für einen Fragebogen zur Erhebung des Einsatzes von Transferstrategien entwickelt. Dieser Fragebogen kam bei einer quantitativ ausgerichteten, zweiten Teilstudie zum Einsatz, wobei mögliche Einflussfaktoren auf den Einsatz von Transferstrategien miterhoben wurden. Es zeigte sich, dass die Wahrnehmung von kontextorientiertem Unterricht, das situationale Interesse und die Motivation der Schüler*innen einen (indirekten) Einfluss auf den Einsatz der Transferstrategien haben, wobei durch kontextorientierten Unterricht das Interesse und die Motivation, eine Transferaufgabe zu lösen, positiv beeinflusst werden kann.

Forschungsfragen

F1: Welche Strategien wenden Schüler*innen beim Lösen einer Transferaufgabe in der Physik (Thema Energie) an und wie ist der Transferprozess strukturiert?

F2: Welche Faktoren lassen sich beim Messinstrument zur Erfassung von Transferstrategien unterscheiden? der Interventions- und der Kontrollgruppe über die Zeit signifikant? 

F3: Wie häufig werden die einzelnen Transferstrategien angewandt?

F4: Wie beeinflussen affektive Faktoren den Einsatz von Transferstrategien beim Lösen einer physikalischen Transferaufgabe?

Forschungsschwerpunkt

(natur-)wissenschaftliches Denken und Arbeiten in NMG fördern, Gendersensibilisierung in den Naturwissenschaften, kompetenzorientierte Aufgabenkultur im NMG-Unterricht

Matthias Hoesli (Dissertation, abgeschlossen)

Betreuung

Prof. Dr. Markus Wilhelm 
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Der ab dem Jahr 2014 in den Deutschschweizer Kantonen zur Einführung freigegebene Lehrplan 21 verfolgt das Ziel, die Schule über kompetenzorientierten Unterricht zu reformieren. Die Implementierung des Lehrplan 21 in der Volkschule soll einerseits über neue Weiterbildungen der kantonalen Dienststellen für Bildung und den Pädagogischen Hochschulen und andererseits über neue kompetenzorientierte Unterrichtsmaterialien der Schulverlage erfolgen. Zumal die Umsetzung des Lehrplan 21 in der Volksschule noch im Gange ist, liegen schweizweit bisher kaum empirische Befunde über die Wirkung von kompetenzorientierten Lehrplan 21 kompatiblen Unterrichtsmaterialien und Weiterbildungen vor. Die Forschung hat sich noch unzureichend mit der Frage beschäftigt, unter welchen Bedingungen solche Professionalisierungsmassnahmen das Lehren und Lernen im naturwissenschaftlichen Sachunterricht an Schweizer Schulen kompetenzorientierter gestalten lassen. Die internationale Empirie zeigt allerdings, dass Fortbildungen für Lehrpersonen sowie auch Unterrichtsmaterialien das Potenzial besitzen, über qualitative Lerngelegenheiten das Lehren und Lernen zu verändern. Basierend auf dieser Grundlage soll mit dieser Entwicklungsforschung schweizweit erstmals die Wirkung von Professionalisierungsmassnahmen zur Förderung eines kompetenzorientierten naturwissenschaftlichen Sachunterrichts auf der Mittelstufe untersucht werden. Den Grundstein dieser Studie bildete ein im Sommer 2014 lanciertes Kooperationsprojekt zwischen dem Schulverlag plus Bern und dem Autor dieser Studie (Dozent an der Pädagogischen Hochschule Luzern) zur Erarbeitung einer qualitativen Lerngelegenheit in Form einer Unterrichtseinheit. Ziel der Kooperation war es, ein kompetenzförderndes Aufgabenset zum Themenbereich Stoffe und deren Eigenschaften zu entwickeln und zu erproben. Zusätzlich zur Unterrichtseinheit konzipierte der Autor dieser Studie ab Sommer 2015 eine Lerngelegenheit in Form einer Weiterbildung für Lehrpersonen der Mittelstufe. Diese Weiterbildung machte den kompetenzfördernden Unterricht im Sachunterricht mittels kompetenzfördernden Aufgabensets zum Gegenstand.

Forschungsfragen

F1: Wie verändern die angelegten Professionalisierungsmassnahmen das Lehr-Lern-Verständnis der Lehrpersonen?

F2: Welche unterrichtspraktischen Veränderungen bringen die beiden Professionalisierungsmassnahmen in den naturwissenschaftlichen Sachunterricht?

F3: Wie beeinflusst eine LUKAS-Weiterbildung das Lernen und die Leistungsmotivation der Schülerinnen und Schüler im naturwissenschaftlichen Sachunterricht?

Forschungsschwerpunkt

MINT-Förderung, Lehr-Lern-Labor, Authentische Kontexte in Naturwissenschaften und Technik

Andrea Maria Schmid (Dissertation, abgeschlossen)

Betreuung

Prof. Dr. Dorothee Brovelli 
Prof. Dr. Markus Rehm

Kurzbeschreibung

Im Rahmen der vorliegenden Dissertationsarbeit Authentische Kontexte für MINT-Lernumgebungen wird das Potenzial von authentischen Kontexten im Bereich von Physik, Technik sowie Informatik zur Förderung affektiver Merkmale wie Interesse, Einstellungen und Fähigkeitsselbstkonzept auf der Ebene der Lehramtsstudierenden (Teilstudie I) und für Schüler*innen der Volksschule mit Schwerpunkt Sekundarstufe I (Teilstudie II) untersucht. In der zweiteiligen Interventionsstudie wurden physikalisch-technische bzw. informatisch-technische Forschungsprojekte einer Fachhochschule als authentische Lernkontexte im Setting des Lehr-Lern-Labors eingesetzt. Die empirische Prüfung der Interventionswirkung in der Teilstudie I erfolgt über ein quantitatives, quasi-experimentelles Setting mit Prä-Inter-Post-Design mit insgesamt N = 167 Lehramtsstudierenden und für die Teilstudie II über ein quantitatives Setting mit Prä-Post-Design mit insgesamt N = 1 156 Schüler*innen vom 5. bis 9. Schuljahr.

Forschungsfragen

F1: Wie wirken sich die Einschätzungen der Kontextmerkmale Alltagsbezug, Besonderheit und Authentizität von Kontexten aus der physikalisch-technischen Forschung auf das situationale Interesse von Lehramtsstudierenden aus? Lassen sich Unterschiede zwischen den Kontexten identifizieren? 

F2: Beeinflusst das Erstellen und praktische Umsetzen einer Unterrichtsminiatur zu physikalisch-technischen Forschungsthemen das individuelle Interesse, die Einstellungen zu Naturwissenschaften und Technik und das physik-bezogene Fähigkeitsselbstkonzept bei Lehramtsstudierenden? Unterscheidet sich die Entwicklung der Interventions- und der Kontrollgruppe über die Zeit signifikant? 

F3: Welche Zusammenhänge lassen sich zwischen den erhobenen Konstrukten aus F2 feststellen? 

F4: Welche Einstellungen haben Schweizer Kinder und Jugendliche gegenüber naturwissenschaftlicher Technik? 

F5: Beeinflussen Kurzinterventionen die Einstellungen gegenüber naturwissenschaftlicher Technik bei Schweizer Kinder und Jugendlichen?

Laura Arndt (Dissertation, abgeschlossen)

Betreuung

Prof. Dr. Markus Rehm 
Prof. Dr. Markus Wilhelm

Kurzbeschreibung

Naturwissenschaftsdidaktisch wird über verschiedene Ansätze versucht, ein angemessenes Wissenschaftsverständnis für den Unterricht zu modellieren. Weitgehend etabliert hat sich ein Minimalkonsens, der das Wesen der Naturwissenschaften über zentrale Facetten expliziert. Allchin kritisiert, dass in einem solchen Minimalkonsens Wechselwirkungen zwischen elementarisierten Facetten als auch zu naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen verloren gingen und legt eigene Konzepte vor (z.B. Nature of Whole Science). Zur Klärung des Konflikts wurde im Projekt ein Vignettentest entwickelt, der in unterschiedlichen Vignetten Minimalkonsens- und Whole-Science-Ansätze abbildet. Die Prüfung mit einer Studierendenstichprobe (N > 200) durch Strukturgleichungsmodelle versucht Hinweise zu geben, ob Minimalkonsens und Whole-Science wirklich weitgehend unterschiedliche Konstrukte sind bzw. ob die Zusammenhänge wissenschaftlicher Erkenntnis bei der Elementarisierung in Einzelfacetten verloren geht. Daraus ergeben sich sowohl Erkenntnisse zum Konstrukt von NOS für künftige Forschung als auch Hinweise zur Vermittlung von NOS in Schule und Hochschule.

Deborah Bernhard (Dissertation, abgeschlossen)

Betreuung

Prof. Dr. Dominik Helbling 
Prof. Dr. Markus Wilhelm
Prof. Dr. Markus Rehm

 

Kurzbeschreibung

In zahlreichen Untersuchungen konnten die positiven Effekte des Philosophierens mit Kindern belegt werden. Das Philosophieren in den Fächern wurde bisher kaum untersucht. Der Einbezug der Vorstellungen der Schülerinnen und Schüler sowie der ko-konstruktive Charakter solcher Gespräche lassen vermuten, dass diese lernwirksam sind. Im naturwissenschaftlichen Unterricht bietet das Philosophieren die Möglichkeit, das Verständnis von nature of science durch eine gemeinsame Reflexion zu fördern. Das vorliegende Dissertationsprojekt verfolgt deshalb das Ziel, den Einfluss des Philosophierens im naturwissenschaftlichen Unterricht am Beispiel der Evolution zu untersuchen.