Forschung

Projekt 1:

Wenn eine Unterrichtsstunde geplant und durchgeführt werden soll, müssen eine zeitliche und damit eng zusammenhängend eine inhaltliche Strukturierung vorgenommen werden. Das Ziel ist dabei, dass die im Unterricht vollzogenen Schritte geeignete Lernprozesse auf der Seite der Schülerinnen und Schüler voranbringen. Eine verbreitete Tradition für eine zeitliche Struktur sieht vor, dass die Stunde mit einem Einstieg beginnt, der auf ein Problem verweist, an dem nachfolgend gearbeitet wird. Diese Struktur bewährt sich für viele Intentionen durchaus. Es gibt aber Situationen, die eigentlich nach anderen Strukturen rufen. In der Arbeitsgruppe Didaktik der Physik arbeiten wir vorrangig nach der Basismodelltheorie von Oser und anderen. Hier werden verschiedene Lehrziele unterschieden und dazu je eigene Vorschläge für die zeitliche Strukturierung gemacht. Es ist eine offene Frage, in welchem Ausmaß dieser Vorschlag geeignet ist und wie er sich im Vergleich zu anderen Vorschlägen bewährt. Die Promotion von Dr. Christian Maurer hat sich mit dieser Frage befasst und interessante Ergebnisse hervorgebracht.

Veröffentlichungen zum Projekt 1: Strukturierung von Lehr-Lern-Sequenzen

• Kurzzusammenfassung_final (PDF, 4 S., 2016)
• Dissertation (Link zu PDF, ca. 200 S., 2016)

Projekt 2:

Veröffentlichungen zum Projekt 2: Vergleich analysierender und erarbeitender Strukturierungen

• Kurzzusammenfassung_status quo (PDF, 4S., 2024, in Vorbereitung GDCP)
• Posterdarstellung Forschungsvorhaben (PDF, 2022)

Projekt 1:

Obwohl das gute Erklären augenscheinlich zum Kern des Lehrerhandwerks gehört, ist es im Fach Physik noch nicht ausführlich beforscht. Vorliegend wird zunächst der Frage nachgegangen, wie allgemeine Kriterien guten Erklärens, wie man sie in der Literatur findet, im konkreten Beispiel von Schülerinnen und Schülern, Lehrkräften oder auch Fachdidaktikerinnen und -didaktikern wahrgenommen werden: Sehen alle ihre Wohlstrukturiertheit als zentral an? Oder sind es vielleicht sprecherische Aspekte, die doch wichtiger sind? Um solchen Fragen nachzugehen, werden unterschiedlichen Adressaten kurze Erklärvideos präsentiert. Anschließend werden Fragen zur Qualität, wie sie je wahrgenommen wurde, beantwortet. Neben den allgemeinen Kriterien wird die Bedeutung bildungssprachlicher Aspekte in der mündlich realisierten Erklärung untersucht.

Jana Heinze bearbeitet dieses Projekt in enger Kooperation mit 10 weiteren Fächern, der Deutschen Sprachwissenschaft und der Sprechwissenschaft. Dieses übergreifende Projekt FALKE ist Teil eines nochmals umfassenderen Projekts KOLEG, dessen Gesamtkonzeption wesentlich in der Hand der Physikdidaktik lag.

Veröffentlichungen zum Projekt 1: Wahrnehmung der Sprache in physikalischen Unterrichtserklärungen

• Kurzzusammenfassung_final (PDF, 4S.,2020)

Projekt 2:

Eine multimediale Form des Erklärens stellt das Erklärvideo dar. In Zeiten von Distanzlernen und hybriden Unterrichtsformen bietet diese Form der Instruktion eine Alternative zu klassischen Erklärungen von Lehrkräften. Jedoch fehlt es derzeit noch an konkreten didaktischen Hinweisen: Wie muss ein Erklärvideo aufgebaut sein, damit es Schülerinnen und Schüler optimal beim Lernen unterstützt? Hilft es, Schülerfehlvorstellungen explizit zu thematisieren oder sollte man lieber ein Anwendungsbeispiel behandeln? Im Rahmen des Forschungsprojektes werden Erklärvideos selbst erstellt, welche in einer mehrstündigen Unterrichtsequenz zum Einsatz kommen. Unterrichtet wird im „Flipped Classroom“ – die Videos übernehmen also die Instruktion im häuslichen Umfeld der Schülerinnen und Schüler.

Patricia Breunig bearbeitet diese Thematik in ihrer Promotion im Rahmen des Projekts „FALKE-digital“. Zusammen mit sechs weiteren Fachdidaktiken werden Erklärvideos im „Flipped Classroom“ untersucht. FALKE-digital ist Teil von L-DUR (Lehrkräftebildung Digital an der Universität Regensburg), welches nach KOLEG und KOLEG 2 in der dritten Periode der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ gefördert wird. Auf einer projektübergreifend entwickelten Lernplattform werden die Erklärvideos den Schülerinnen und Schülern zur Verfügung gestellt und die Nutzungsdaten in Form von Log-Files nach Abschluss der Intervention analysiert.

Veröffentlichungen zum Projekt 2: Erklärvideos im Flipped Classroom:  
Multimediales Lernen im Physikunterricht

• Kurzzusammenfassung_Projekt (PDF, 4S.,2022)
• Kurzzusammenfassung_ Flipped Classroom (PDF, 4S. 2023)
• Kurzzusammenfassung_ Erste Ergebnisse (PDF, 4S. 2024 in Vorbereitung)

Wer Unterricht plant, steht auch immer vor der Aufgabe, die Wirkungen der geplanten Handlungen im Unterricht gedanklich vorwegzunehmen. Es liegt auf der Hand, dass eine Planung erfolgreicher ist, wenn die planende Lehrkraft treffsicher in ihren Einschätzungen ist und geeignte Schlüsse zieht. In diesem Projekt werden Studierende gezielt mit dem Anspruch konfrontiert, sich ihrer eigenen Perspektiven auf den Unterricht bewusst zu werden und sich in die Perspektive ihrer Schülerinnen und Schüler hineinzuversetzen. Dabei planen sie einen Unterricht, der fachlich nicht auf tradierte Beispiele zurückgreifen kann. Auf diese Weise soll erreicht werden, dass es nicht wieder Lehrtraditionen oder -gewohnheiten sind, die die Gestalt des Unterrichts wesentlich bestimmen.

Stephanie Neppl arbeitet dazu auch mit einem Kollegen aus der Fachwissenschaft Physik zusammen, der die Studierenden mit einem für sie noch neuen Thema konfrontiert und instruiert. Lehrkräfte kommen zu ausgewählten Terminen zum Seminar hinzu und begutachten die von den Studierenden erstellten Unterrichtsmaterialien, die anschließend verbessert werden. Schließlich werden die Planungen und Materialien von eben diesen Lehrkräften in deren Unterricht getestet. Ein Feedback von den unterrichteten Schülerinnen und Schülern gibt dann Anlass, die Planung zu überdenken, vor allem, sich die Frage vorzulegen, inwieweit die Übernahme der Perspektiven der Schülerinnen und Schüler gelungen ist. Das Projekt ist ein Teilprojekt von KOLEG.

Veröffentlichungen zum Projekt: Unterrichtsplanung mit Perspektiven

• Kurzzusammenfassung_final (PDF, 4S., 2020)

Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) soll Menschen befähigen, die Auswirkungen ihres Handelns auf die Welt zu verstehen und verantwortungsvolle, nachhaltige Entscheidungen zu treffen. BNE befasst sich mit komplexen Nachhaltigkeitsfragen, wie etwa: Welche Auswirkungen hat es auf das Klima, die Gesellschaft und die Wirtschaft, wie ich im Alltag konsumiere oder welche Fortbewegungsmittel ich nutze? BNE ist kein neues Unterrichtsfach, sondern soll als Querschnittsthema in allen Fächern behandelt werden. Der naturwissenschaftliche Unterricht bietet eine gute thematische Grundlage, um Fragen nachhaltiger Entwicklung nachzugehen. Gleichzeitig ist dieses Feld für Lehrkräfte herausfordernd, da BNE-Themen typisch solche sind, die sich nicht allein einer (natur)wissenschaftlichen Disziplin zuordnen lassen. Ein naheliegender Ansatz wäre daher, dass Lehrkräfte gemeinsam BNE-Unterricht planen, um komplexe Nachhaltigkeitsfragen in ihrem Fachunterricht interdisziplinär aufgreifen zu können.

Projekt 1:
Dominique Holland lehrt in der Didaktik der Physik und im fächerübergreifenden Didaktikfach Naturwissenschaft und Technik (einem Bereich, der Studierende in einer interdisziplinären Perspektive an naturwissenschaftliche Inhalte und Fragestellungen heranführt). Ihr Forschungsinteresse gilt der Entwicklung und Untersuchung eines neuen kooperativen Seminarformats für Lehramtsstudierende. In ihrem Projekt vergleicht sie die unterschiedlichen Qualitäten disziplinärer (Lehramtsstudierende mit Fach Physik) und interdisziplinärer (Lehramtsstudierende verschiedener Fachrichtungen) Kooperation bei der Planung, Durchführung und Reflexion von BNE-Unterricht. Das Seminar wird mit Hilfe von qualitativen Leitfadeninterviews mit den Studierenden wissenschaftlich evaluiert. Ziel ist es, die Vor- und Nachteile von disziplinärer vs. interdisziplinärer Kooperation besser zu verstehen sowie eine Grundlage für zukünftige Forschung zur effektiven BNE-Seminarentwicklung zu schaffen. Dadurch soll langfristig ein Beitrag zur Integration von BNE in der universitären Lehrerausbildung geleistet werden.

Veröffentlichungen zum Projekt: Bildung für nachhaltige Entwicklung kooperativ gestalten:Unterrichtsentwicklung im virtuellen Lernforschungslabor

• Kurzzusammenfassung_status quo (PDF, 4S.,2021)
• Poster_status quo (PDF, 2020)

Projekt 2:

Das Forschungsvorhaben von Laura Pletschacher nimmt zwei in der Literatur formulierte Desiderate in den Blick:

Zum Einen findet die BNE nur selten Einzug in die Schulen, obwohl ihr eine große Relevanz für das Erreichen der Nachhaltigkeitsziele zugeschrieben wird  (UN, 1992; UNESCO, 2000). Häufig genannte Gründe sind der Zeitmangel, die Komplexität des Feldes und fehlende Kompetenzen auf Seiten der Lehrkräfte  (Breitenmoser & Keller-Schneider, 2023; forsa, 2023; Rieß & Mischo, 2008).

Zum Anderen wird das Ausbleiben von Interesse und Betroffenheit der Schülerinnen und Schülern (SuS) am und vom Physikunterricht beklagt  (Grebe-Ellis & Rincke,
2021; Merzyn, 2008; Muckenfuß, 2006). Mit dem Hintergrund, dass sich SuS für Themen der Nachhaltigkeit interessieren und sich von ihnen betroffen fühlen  (Elster, 2007; Kress, 2021), erscheint die fehlende Implementierung von BNE in zweierlei Hinsicht als Verlust.

Als Interesse fördernde Maßnahme gilt das Einbetten physikalischer Inhalte in einen geeigneten Kontext  (Hoffmann et al., 1998; Merzyn, 2008). Das Thema der nachhaltigen Entwicklung (NE) als Kontext zu verwenden, scheint beide anfänglich genannten Probleme gleichzeitig angreifen zu können: Einerseits werden häufig genannte Probleme in der Implementierung der BNE umgangen (Zeitmangel, fehlende Kompetenzen), da es keiner Zusatzqualifikation der Lehrkräfte bedarf, physikalische Inhalte in NE-Kontexte einzubetten. Andererseits könnte das Interesse und die Betroffenheit der SuS am und vom Physikunterricht gesteigert werden.

Diese Idee wird im Rahmen meiner Forschungsarbeit genauer untersucht. Dazu wird derselbe physikalische Inhalt (Konvektion) in unterschiedliche Kontexte eingebettet. Einige Kontexte sind dabei stärker auf NE ausgerichtet (Golfstrom & Heizung) als andere (Windlichtturbine & Konvektionszone der Sonne). Die Kontexte weisen zusätzlich unterschiedliche Dimensionen der NE auf: So kann der Kontext Golfstrom die bedrohlichen Folgen eines abklingenden Golfstromes darstellen, Auswegs- und Handlungsszenarien zeigen, oder einen rein fachlich-informierenden Charakter aufweisen. Außerdem kann die nahe und ferne Dimension der Nachhaltigkeit verglichen werden: der Kontext Heizung und dessen Bezug zur Nachhaltigkeit ist nahbar, zugänglich und alltäglich, während der Kontext Golfstrom diese Eigenschaften nicht aufweist. Ein weiterer Kontext wird ohne Bezug zur NE konzipiert und in der Kontrollgruppe zum Einsatz kommen.

Die quantitative Studie wird mit SuS und Lehrkräften durchgeführt. Sie besteht aus drei Erhebungen und zwei Interventionen. In der ersten Intervention lesen die SuS Texte zur Konvektion, eingebettet in verschiedene Kontexte. In der zweiten Intervention werden die SuS von der Lehrkraft unterrichtet. Im Rahmen von drei Messzeitpunkten werden Kovariablen, Interesse und Betroffenheit der SuS, die Einstellung der Lehrkräfte bzgl. des Unterrichtens in Kontexten der NE und der Einfluss des Unterrichtes durch die Lehrkraft auf die SuS erhoben. Die Erhebungsinstrumente, die Texte und der Unterricht sind aktuell in der Entwicklung.

In der Forschung zur Physikdidaktik an der Universität Regensburg gibt es ein wichtiges, alle eigenen Forschungsbereiche durchziehendes Element: Die Rolle der Sprache im Unterricht. Unsere Projekte sind inhaltlich bewusst divers, da unsere Studierenden ein breites Angebot und eine breite Expertise in der Lehre erwarten, die nach Möglichkeit auch mit eigener Forschung hinterlegt sein sollte. Da es an der Universität Regensburg wie an den meisten Universitäten nur eine Professur für Didaktik der Physik gibt, erscheint zumindest eine deutliche Spezialisierung nicht geboten. Ein verbindendes Interesse ist dennoch die Frage, welche sprachlichen Repräsentationen für welche Adressaten und welchen Vermittlungszweck begründet werden können.

Besonders detailliert werden die Auswirkungen der sprachlichen Gestaltung von naturwissenschaftlichem Unterricht in einem Projekt zur Textverständlichkeit ins Auge gefasst. Um die Schüler:innen beim Umgang mit schriftlichem Textmaterial zu unterstützen, ist eine optimale Passung zwischen Text, Lesendem und Lesezweck von Bedeutung. Eine mögliche Herangehensweise, um diesem Anspruch im Unterricht zu entsprechen, besteht im Einsatz möglichst günstiger Texte.

Im Rahmen ihres Promotionsvorhabens beschäftigt sich Katharina Flieser mit sprachlichen und insbesondere fachsprachlichen Merkmalen, die nachweislich die Verständlichkeit von Sachtexten beeinflussen. Durch die gezielte Variation der Merkmalsgruppen Wortwahl, Satzbau und Personalisierung werden mehrerere Versionen eines Texts zur elektrischen Spannung für Lernende der Mittelstufe erstellt. Das Ziele des Projekts bestehen darin, mithilfe einer Fragebogenstudie empirisch zu untersuchen, wie sich die Textversionen auf die Textwahrnehmung und den unmittelbaren Wissenszuwachs der Schüler:innen auswirken und auf dieser Grundlage anwendungsorientierte Empfehlungen für eine optimierte Textgestaltung für Lehrkräfte geben zu können.

Das Forschungsvorhaben ist in das Projekt Impuls+ eingebunden, welches sich als Teil des Projektverbunds KOLEG2 mit dem Umgang mit Heterogenität im Unterricht befasst. KOLEG2 verfolgt an der Universität Regensburg fächerübergreifend das Ziel, die Lehrkräftebildung zu optimieren.

Veröffentlichungen zum Projekt: Textwahrnehmung von Schülerinnen und Schülern in den Naturwissenschaften Analyse und Optimierung der wahrgenommenen Verständlichkeit eines physikalischen Sachtexts

• Kurzzusammenfassung_status quo (PDF, 4S.,2022)
• Poster_status quo (PDF; 2021)