Förderung von Professionswissen und Kompetenzen der Unterrichtsdiagnose bei Biologielehrkräften (DFG-Forschungsgruppe COSIMA FOR 2385, Förderphase 1: 2017-2020, Förderphase 2: 2020-2023)

beteiligte Personen:

LMU: Prof. Dr. Martin R. Fischer, Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Prof. Dr. Stefan Ufer, Dr. Christian Förtsch, Dr. Dagmar Frick, Maria Kramer, Julia Schauberger, Marie Irmer

TUM: Prof. Dr. Tina Seidel

Im Alltag von Lehrkräften ist es wichtig, unter hohem zeitlichem Druck bestimmte Situationen in der Klasse zu diagnostizieren und daraus spezifische Handlungen für den weiteren Unterrichtsverlauf herzuleiten. Im Rahmen dieses Prozesses spielen eine Reihe von epistemisch-diagnostischer Aktivitäten, wie Problemidentifikation, Generieren von Evidenzen, Evidenzevaluation und Ziehen von Schlussfolgerungen, eine wichtige Rolle. Hierbei fokussiert dieses Projekt auf die Frage wie konzeptuell-strategisches Professionswissen, welches im Rahmen des Hochschulstudiums erworben wird, durch simulationsbasierte Lernumgebungen in eigenes unterrichtliches Handeln überführt werden kann. Derzeit existieren zwar Modelle zur Beschreibung der Struktur des Professionswissens (z.B. Baumert & Kunter, 2006; Blömeke et al., 2008; Jüttner et al., 2013, Shulman, 1987, Tepner et al., 2012, von Aufschnaiter & Blömeke, 2010), allerdings ist die Frage, wie dieses Wissen in unterrichtliches Handeln überführt werden kann noch weitestgehend ungeklärt. Außerdem ist die Frage, welche Rolle hierzu simulationsbasierte Lernumgebungen und Scaffolding-Bedingungen spielen ebenfalls noch größtenteils ungeklärt. Erste Hinweise aus der Biologie deuten darauf hin, konzeptuell-strategisches fachdidaktisches Wissen wichtig für eine Reflektion von videobasierten Unterrichtssimulationen ist (Schmelzing et al., 2010). Zudem scheint auch die Reihenfolge der Wissensvermittlung für den Aufbau der professionellen Wissensbasis eine wichtige Rolle zu spielen (Kleickmann, 2014). Die Wirksamkeit von videobasierten Simulationsumgebungen für die Anwendung von fachdidaktischem Wissen konnte bereits in einer Studie aus dem Fremdsprachenunterricht gezeigt werden, allerdings nur, wenn Scaffolding-Maßnahmen in die Lernumgebung integriert wurden (Goeze et al., 2014).
Das Ziel des Projekts ist daher die Förderung von Professionswissen und Diagnosekompetenz von Biologielehrkräften im Rahmen von simulationsbasierten Lernumgebungen.

Förderphase 1:

Förderung von Professionswissen und Kompetenzen der Unterrichtsdiagnose bei Biologielehrkräften: Effekte von direkter Wissensvermittlung und Scaffolding in simulationsbasierten Lernumgebungen.

In einer Vorstudie wurde die Validität der simulationsbasierten Lernumgebungen überprüft und darauffolgend werden drei Hauptstudien mit unterschiedlichen Fragestellungen durchgeführt:

Studie 1: Welchen Einfluss hat das Professionswissen (Fachwissen, fachdidaktisches Wissen, pädagogisches Wissen) auf die Ausführung der diagnostischen Aktivitäten und die Diagnosequalität in unterrichtlichen Situationen?

• Die Ausführung der diagnostischen Aktivitäten und die Diagnosequalität (hinsichtlich der Diagnoseakkuratheit) von angehenden Biologielehrkräften hängt v.a. mit dem fachdidaktischen Wissen zusammen. Zusätzlich hat auch das pädagogische Wissen auf die Ausführung der diagnostischen Aktivitäten in DiKoBi einen Einfluss.
• Außerdem scheint die Arbeit in DiKoBi förderlich für den Aufbau von PCK zu sein (auch die Kontrollgruppe wies signifikante PCK-Zuwächse auf).

Studie 2: Welchen Einfluss haben zwei unterschiedliche instruktionale Ansätze der direkten Wissensvermittlung (integrierte vs. separate Vermittlung der drei Wissensfacetten) auf

a. den Erwerb von Professionswissen

• sowohl für PCK als auch für CK sind beide Formen der Wissensvermittlung (integriert und separat) effektiv. Deskriptiv existieren Hinweise, dass für CK die separate Vermittlung effektiver ist und für PCK die integrierte Vermittlung der drei Wissensfacetten effektiver ist.
• Auch hier bestätigt sich, dass die Arbeit in DiKoBi förderlich für den Aufbau von PCK zu sein scheint (auch die Kontrollgruppe wies signifikante PCK-Zuwächse auf).

b. die Ausführung diagnostischer Aktivitäten

• Ein Einfluss der unterschiedlichen instruktionalen Ansätze auf die Ausführung der diagnostischen Aktivitäten konnte nicht nachgewiesen werden.

Studie 3: Welche Bedeutung hat das Scaffolding mittels Prompts für den Erwerb diagnostischer Kompetenzen von Lehramtsstudierenden unterschiedlicher Vorwissensniveaus?

Im Rahmen der 1. Förderphase entstanden folgende Publikationen:

• Förtsch, C., Sommerhoff, D., Fischer, F., Fischer, M. R., Girwidz, R., Obersteiner, A., Reiss, K., Stürmer, K., Siebeck, M., Schmidmaier, R., Seidel, T., Ufer, S., Wecker, C., & Neuhaus, B. J. (2018). Systematizing Professional Knowledge of Medical Doctors and Teachers: Development of an Interdisciplinary Framework in the Context of Diagnostic Competences. Education Sciences, 8(4), 207, doi:10.3390/educsci8040207
• Kramer, M., Stürmer, J., Förtsch, C., Seidel, T., Ufer, S., Fischer, M. R. & Neuhaus, B. J. (in press.). Diagnosing instructional quality of biology lessons based on staged-videos: Developing DiKoBi, a simulation-based learning environment. In F. Fischer & A. Opitz (Hrsg.), Learning to diagnose with simulations - examples from teacher education and medical education. Springer Briefs in Education Series. New York: Springer.
• Kramer, M., Förtsch, C., & Neuhaus, B. J. (2020). Steigern der Unterrichtsqualität – Förderung von Diagnosekompetenzen im Fach Biologie. In S. Habig (Ed.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen: Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik (Vol. 40, pp. 210–213). Universität Duisburg-Essen
• Kramer, M., Förtsch, C., Stürmer, J., Förtsch, S., Seidel, T., & Neuhaus, B. J. (2020). Measuring Biology Teachers' Professional Vision: Development and Validation of a Video-based Assessment Tool. Cogent Journal.
• Kramer, M., Stürmer, J., Förtsch, C., Seidel, T., Ufer, S., Fischer, M. R., & Neuhaus, B. J. (2021). Diagnosing the Instructional Quality of Biology Lessons Based on Staged Videos: Developing DiKoBi, a Video-Based Simulation. In F. Fischer & A. Opitz (Eds.), Learning to Diagnose with Simulations - Examples from Teacher Education and Medical Education (chapter 6). Springer.
• Kramer, M., Förtsch, C., Seidel, T., & Neuhaus, B. J. (2021). Comparing two constructs for describing and analyzing teachers’ diagnostic processes. Studies in Educational Evaluation, 68, 100973. https://doi.org/10.1016/j.stueduc.2020.100973
• Kramer, M.; Förtsch, C.; Boone, W.J.; Seidel, T.; Neuhaus, B.J. (2021). Investigating Pre-Service Biology Teachers’ Diagnostic Competences: Relationships between Professional Knowledge, Diagnostic Activities, and Diagnostic Accuracy. Educ. Sci. 2021, 11, 89. https://doi.org/10.3390/ educsci11030089

Förderphase 2:

Förderung von Diagnosekompetenzen bei angehenden Biologielehrkräften anhand von simulationsbasierten Lernumgebungen: Effekte von an das fachdidaktische Wissen angepassten Prompts und deren Bedeutung im Verlauf des Studiums.

Es wird anhand von drei Studien die Bedeutung von makro- und mikroadaptiven Prompts für die Förderung von Diagnosekompetenzen von angehenden Biologielehrkräften analysiert. Neben der Frage, welche Form von Prompts erfolgreicher für die Förderung von Diagnosekompetenzen sind, wird untersucht, wie Prompts an den Studienverlauf angepasst werden müssen. Dabei steht die Frage im Fokus, welche Prompts wann im Verlauf des fachdidaktischen Studiums eingesetzt werden müssen, um jeweils effektiv Diagnosekompetenzen zu fördern. Alle drei Studien werden mit Hilfe der videobasierten Simulationsumgebung DiKoBi, die in der ersten Projektphase entwickelt wurde, durchgeführt.

Studie 1: Welchen Einfluss hat der Einsatz von makroadaptiv an das fachdidaktische Wissen angepassten Prompts in der Lernumgebung DiKoBi auf die Diagnosekompetenz angehender Biologielehrkräfte?

Studie 2: Welchen Einfluss hat der Einsatz von mikroadaptiv an das fachdidaktische Wissen angepassten Prompts in der Lernumgebung DiKoBi auf die Diagnosekompetenz angehender Biologielehrkräfte?

Studie 3 (Langzeitstudie): Wie können makro- bzw. mikroadaptive Prompts in die Lernumgebung DiKoBi eingebettet werden, um im Verlauf des Studiums erfolgreich zur Verbesserung der Diagnosekompetenz angehender Biologielehrkräfte beizutragen?

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