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Fokus

Institut Fachdidaktik Naturwissenschaften

Das Institut Fachdidaktik Naturwissenschaften erforscht praxisorientierte Fragen zur Bildung von Scientific und Technological Literacy bei Schülerinnen und Schülern und Lehrpersonen sowie zum Schwerpunkt «Ausserschulisches und schulisches kontextorientiertes Lernen in den Naturwissenschaften». Zudem werden diverse Entwicklungsprojekte durchgeführt und Beratungsaufträge zur Unterstützung der Aus- und Weiterbildung von Lehrpersonen im MINT-Bereich wahrgenommen.

CoBaLT – Context based learning and transfer in Science Education

Besuche ausserschulischer Lernorte oder die Möglichkeit, mit Hightech-Geräten eigenen Fragestellungen nachzugehen und Messungen durchzuführen, gehören für Jugendliche zu den Highlights des Schulalltags. Solche Erlebnisse, eingebettet in sinnstiftende Kontexte, wecken Interesse und sind motivierend.

Was aber macht einen ausserschulischen Lernort authentisch? Mit welchen Instrumenten lässt sich «Authentizität» erfassen und welche Effekte haben authentische Lernorte und Kontexte auf das Lernen und das Argumentieren von Jugendlichen der Sekundarstufe I? Hierzu liegen bisher erst wenige Ergebnisse vor.

«Authentizität» ist ein mehrdimensionales Konstrukt, das im Projekt mithilfe eines eigens entwickelten dreidimensionalen Modells visualisiert wurde. Das Modell erfasst Dimensionen und Aspekte von Authentizität naturwissenschaftlicher Lernangebote. Es lässt sich sowohl in der Forschung als auch in der Praxis für die Entwicklung authentischer Lernangebote einsetzen.

In Zusammenarbeit mit dem Paul Scherrer Institut (PSI) als authentischem ausserschulischem Lernort wurde eine Interventionsstudie mit über 200 Sekundarschülerinnen und Sekundarschülern durchgeführt. Die Hälfte der Lernenden erhielt unmittelbar vor Ort Einblick in aktuelle Forschungsbemühungen zur Speicherung erneuerbarer Energien, mit denen sich das PSI im Auftrag des Bundes im Kontext der Energiestrategie 2050 befasst. Die andere Hälfte setzte sich mit denselben Lerninhalten im Schulzimmer auseinander.

Zur Erfassung des Authentizitätserlebens der Schülerinnen und Schüler am ausserschulischen Lernort wurde eine Skala entwickelt und validiert, denn was Lernende als «authentisch» erleben, muss mit der Intention der Entwicklerinnen und Entwickler der Lernangebote nicht zwingend übereinstimmen. Um die Argumentations- und Entscheidungskompetenz der Lernenden zu erheben, wurde ein eigens für das Projekt entwickeltes interaktives Planspiel (siehe Abbildung) eingesetzt. Die Diskussionen während des Spiels wurden aufgezeichnet und die geäusserten Argumente festgehalten.

Die Ergebnisse der Studie weisen darauf hin, dass der Besuch eines ausserschulischen Lernorts auf den Lernzuwachs und die Argumentationsfähigkeit der Jugendlichen kaum einen Effekt hat, sondern andere Prädiktoren wie beispielsweise soziokultureller Hintergrund, Neugierde und Selbstkonzept entscheidender sind.

Methodik: Interventionsstudie, Mixed-Methods anhand von Fragebogen und Aufzeichnungen der Gruppendiskussionen

Kooperation:
Universität Genf, PH Luzern (PHLU), Paul Scherrer Institut (PSI)

Laufzeit:
2017 bis 2022

Finanzierung:
swissuniversities

Leitung:
Andreas Müller (Universität Genf), Nicolas Robin (PHSG), Daniela Schriebl (PHSG)

Team:
Dorothee Brovelli (PHLU), Beat Henrich (PSI), Markus Roth (PHSG)

Assistieren im Computer-Coding: Kurs als Ersatz für ein Praktikum an der Schule

Lehrerinnen und Lehrer im Vorbereitungsdienst haben während ihrer Ausbildung nicht oft die Gelegenheit, sich mit authentischen ICT-Lernsituationen auseinanderzusetzen. Ein Praktikum in einer Schule bietet angehenden Lehrpersonen daher die Möglichkeit, das technologische Wissen, das sie während ihrer Hochschulausbildung erwerben, in der Unterrichtspraxis anzuwenden. Um angehenden Sekundarschullehrpersonen mehr Zeit für diesbezügliche Erfahrungen zu geben, wurden sie in dieser Studie als Assistentinnen und Assistenten in Kursen für Schülerinnen und Schüler von SMARTFELD (www.smartfeld.ch) eingesetzt. Inhalt war das Programmieren einer LED-Matrix, die auf Textilien befestigt wurde.

Im Zentrum des Forschungsinteresses standen die Fragen, ob die Lehramtsstudierenden, die assistiert hatten, höhere ICT-Überzeugungen (TPACK) entwickelt hatten als Lehramtsstudierende in einer Kontrollgruppe und ob sich auch die Affekte der Assistierenden während der Kurszeit verändert hatten.

Basierend auf Selbstwahrnehmungen zeigte sich zum Messzeitpunkt 1, dass die assistierenden Studierenden in höherem Masse ICT-Überzeugungen (TPACK) aufwiesen als ihre Kommilitoninnen und Kommilitonen. Am Ende (Messzeitpunkt 2) liessen sich hingegen keine Unterschiede zwischen den beiden Gruppen mehr feststellen. In der Tendenz sanken die Werte in der Interventionsgruppe, während sie in der Kontrollgruppe anstiegen. Angesichts dieses Befunds stellt sich die Frage, ob negative Rückschlüsse hinsichlich der Intervention gezogen werden müssen. Auf den ersten Blick mag diese Interpretation naheliegen, aber auf den zweiten Blick lässt sich argumentieren, dass die assistierenden Lehrpersonen im Kurs für die Schülerinnen und Schüler erkannt hatten, dass ihr Fachwissen nicht ausreichte, um die teilnehmenden Lernenden bei der Lösung ihrer individuellen Probleme zu unterstützen. Zu denken ist in diesem Zusammenhang unter anderem an den «Praxis-Schock». Die Assistierenden erwähnten als Affekte Unsicherheiten im Bezug darauf, ob sie die Schülerinnen und Schüler bei der Durchführung der Codierübungen lernförderlich helfen konnten und wie gut sie die individuellen Projektideen zur Gestaltung der Botschaft auf der LED-Matrix aufzunehmen vermochten. Über die Zeit legten sich Unsicherheiten, während die Freude an der Arbeit auf hoher Ebene stabil erhalten blieb.

Erhebung mittels Fragebogen für Interventions- und Kontrollgruppen (N = 47), der auf einer Studie von Liu (2016) basierte. Aufgrund der COVID-19-Pandemie wurden viele Kurse abgesagt, weshalb nicht die geplante Anzahl von assistierenden Lehrpersonen eingestellt werden konnte. Zusätzlich untersuchten wir Affekte, die mit der Experience-Sampling-Methode nur in der Interventionsgruppe (n = 13) erhoben wurden.

Kooperation:
Smartfeld

Laufzeit:
2020 bis 2021

Finanzierung:
Schweizerischer Nationalfonds (SNF), Förderinstrument «Spark»

Leitung:
Robbert Smit

Team:
Clemens Waibel, Rahel Schmid, Simon Hefti

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