Insbesondere im Sachunterricht der Grundschule stellt die Bildungssprache, die in Schulen als konzeptuell schriftliche Sprache definiert ist (Habermas, 1978), viele Grundschüler:innen hinsichtlich der unterrichtlichen Teilhabe- und Bildungschancen vor große Herausforderungen.

In diesem Bereich der sprachlichen Bildung liegt ein bisher unzureichend erforschtes und zugleich für die Unterrichtspraxis meist nicht effektiv genutztes Potenzial: Digitale Medien eignen sich durch neuartige didaktische Settings, die eine neue unterrichtliche Art von Teilhabe und Interaktion gewährleisten, als lernförderliche Individualisierungs- und Differenzierungstools, um sprachlichen Barrieren entgegenzuwirken (Schaumburg, 2018; Zorn et al., 2019). Das Repertoire an zahlreichen Forschungsergebnissen im Kontext des Lernens mit digitalen Medien ist groß – diese Studien fokussieren jedoch meist die Wirkung von digitalen Medien auf die fachliche Kompetenzförderung bei Lernenden (Schaumburg, 2018). Doch wie können digitale Medien die Realisierung sprachlicher Bildung begünstigen ­– und wie nutzen Lernende sprachliche Möglichkeiten in der Produktion eigener, digitaler Medienangebote?

Die vorliegende Studie eruiert im Rahmen einer Unterrichtsreihe zum sachunterrichtlichen Thema „Klimafreundlich bewegen“, welche Funktionen Grundschüler:innen bei der Gestaltung eines interaktiven E-Books nutzen, mithilfe dessen sie ein selbstständig ausgewähltes Handlungsfeld zum Klimaschutz multimedial aufbereiten. Präsentiert werden die Ergebnisse einer explorativen, qualitativen Querschnittserhebung, die anhand von Gruppeninterviews (deduktiv-induktive Kategorienbildung/Kuckartz) beleuchtet, wie Viertklässler:innen (N=22) das multimedial vielfältige Repertoire an Funktionen des Book Creators zur Gestaltung eines interaktiven E-Books einsetzen und wie sie diesen Einsatz begründen.

Als zentrales Ergebnis resultiert, dass die Schüler:innen im Rahmen der E-Book-Gestaltung häufiger Audioaufnahmen als Textelemente verwendeten, da sie vor der Herausforderung stehen, den sachunterrichtlichen Lerngegenstand neben der Lebenswelt (deklarative Ebene) und den Handlungsweisen (prozedurale Ebene) auch auf die kommunikative Ebene in Form einer angemessenen (Schrift-)Sprache zu transformieren.

Ferner zeigt sich, dass Grundschüler:innen mit Blick auf die Zielgruppe der jüngeren Kinder als Rezipient:innen, welche noch keine hinreichenden Lese- und Schreibfähigkeiten ausgebaut haben, mehr Video- als Audioelemente eingesetzt haben und dies damit begründen, dass sie die dynamische Darstellungen von Lerninhalten im Gegensatz zur ausschließlichen Verwendung von auditiven Lernelementen als lernförderlicher einschätzen.

Zudem konnte festgestellt werden, dass die Lernenden zu jeder Problemstellung verschiedene multimediale Darstellungsformen erprobten, diese hinsichtlich der Lernförderlichkeit miteinander verglichen und im Zuge dieser Reflexion einen Lösungsweg darstellten, der ein vielfältiges Repertoire an multimedialen Funktionen umfasst.

Methodisch konnte herausgestellt werden, dass die Lernenden zu jeder Problemstellung verschiedene multimediale Darstellungsformen ausprobierten, diese miteinander hinsichtlich der Lernförderlichkeit verglichen und im Zuge dieser Reflexion einen Lösungsweg darstellten, der ein vielfältiges Repertoire an multimedialen Funktionen umfasst. Zudem konnte eruiert werden, dass Grundschüler:innen im Zuge dieses Reflexionsprozesses hinsichtlich der Vielzahl an Darstellungsformen, die der Book Creator bietet, ihre Problemlösekompetenzen ausbauen konnten, indem sie verschiedene Darstellungsformen miteinander in Beziehung setzten und für sich lernten, welcher für sie der geeignetste Problemlösezugang ist.

Als Konsequenzen für die Unterrichtsentwicklung in Bezug auf den Ausbau an Lern- und Differenzierungsmöglichkeiten im Kontext einer sprachlichen Bildung resultiert, dass E-Books sprachliche Individualisierungspotenziale eröffnen und durch die Erweiterung von sprachlichen Ausdrucksoptionen sowie zahlreiche Möglichkeiten zur Unterstützung komplexer sprachlicher Zusammenhänge neue Teilhabe- und Bildungschancen ermöglichen. Im Sinne eines möglichst individuell sprachbildenden Sachunterrichts können E-Books als potenzielles „Werkzeug“ betrachtet werden, um die Sprache zu schärfen, was an die Annahmen von Otte (2022) anschließt.

Literatur:

Habermas, J. (1978). Umgangssprache, Wissenschaftssprache, Bildungssprache. In Merkur, 32 (S. 327-342).

Otte, M. (2022). Sprachliche Individualisierung mittels digitaler Medien. In M. Haider & D. Schmeinck (Hrsg.), Digitalisierung in der Grundschule. (S. 140-153). Bad Heilbrunn: Klinkhardt.

Schaumburg, H. (2018). Empirische Befunde zur Wirksamkeit unterschiedlicher Konzepte des digital unterstützten Lernens. In N. McElvany, F. Schwabe, W. Bos & H.G. Holtappels (Hrsg.), Digitalisierung in der schulischen Bildung. Chancen und Herausforderungen (S. 27-40). Münster: Waxmann.

Zorn, I., Schluchter, J.R., Bosse, I. (2019). Theoretische Grundlagen inklusiver Medienbildung. In I. Bosse, J.R. Schluchter, I. Zorn (Hrsg.), Handbuch Inklusion und Medienbildung (S. 16-34). Weinheim: Juventa.

Motivation und theoretischer Hintergrund

Das unter lernen:digital erfasste BMBF-Anliegen nimmt die digitale Transformation und als deren nachhaltigen Faktor die Lehrkräftebildung in den Blick. Schon in der Initiationsphase von ComeMINT stand fest: Kein größeres Projekt von heute darf Nachhaltigkeitsfragen im Allgemeinen oder die Klimakrise im Besonderen außen vor lassen. Nicht ohne Grund ist „Hochwertige Bildung“ als eine „zu zukunftsfähigem Denken und Handeln befähigen[de]“ (bundesregierung.de) eines der 17 Nachhaltigkeitsziele (SDGs) der Vereinten Nationen und bedingt unter dem Stichwort Bildung für Nachhaltige Entwicklung (BNE) die anderen mit.

Neben den drei NE-Bereichen Ökologie, Soziales und Ökonomie sind bei einer BNE nach Vare und Scott (2007) zwei Grundsatzperspektiven zu unterscheiden: Instrumentelle BNE strebt ein von Expert*innen festzulegendes Curriculum an, während emanzipatorische BNE auf das gemeinsame Entwickeln einer von kritischem Denken und reflektiertem Entscheiden und Handeln geprägten Haltung abzielt. Seit einigen Jahrzehnten befinden sich Kompetenzrahmen für BNE in der (Weiter)Entwicklung; etwa die in zwölf Teilkompetenzen untergliederte Gestaltungskompetenz nach de Haan (2008) oder der Orientierungsrahmen für den Lernbereich Globale Entwicklung (2016) mit dem Dreischritt Erkennen-Bewerten-Handeln. Spezielle Kompetenzkataloge für Lehrkräfte liefern Anselm et alii 2022 oder das Projekt „A Rounder Sense of Purpose“.

Für ComeMINT sind die Überzeugungen charakterisierend, dass BNE mit lernen:digital zusammen geht, und dass die MINT-Fächer bei beidem eine (!) tragende Rolle spielen. Erste stützende Argumente sind: lernen:digital ist quer über die Fachbereiche angelegt, die SDGs stehen paradigmatisch für die Interdisziplinarität und Multiperspektivität heutiger Wissenschaft. Grundlegende Konzepte der MINT-Fächer sind nicht nur miteinander eng verzahnt (Suhr 2022, S. 187), sondern weisen auch wesentliche BNE-Merkmale wie die Problemlösekompetenz auf. BNE-Berücksichtigung ermöglicht mit handlungsbasierten Selbstwirksamkeitserfahrungen ein Kernmerkmal nachhaltiger Lehrkräftefortbildungen (Lipowsky/Rzejak 2021, S. 28). Digitalisierung ist ein prägendes Merkmal der Zukunft; in Nachhaltigkeitsfragen Teil sowohl des Problems als auch von Lösungsansätzen.

Fragestellung

Vor dem dargelegten Hintergrund gehören zu den Fragestellungen von ComeMINT solche mit BNE-Bezug: (Wie) Kann in einer MINT-Lehrkräftebildung mit dem Hauptziel digitalisierungsbezogenen Kompetenzerwerbs eine Bildung für Nachhaltige Entwicklung verankert werden? Welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede liefert ein Vergleich Digitalisierungs- und BNE-bezogener Kompetenzkataloge? (Wie) Hängt der BNE-Bezug in digitalisierungsbezogenen Fortbildungsmodulen mit bekannten Wirksamkeitsfaktoren der Lehrkräftebildung zusammen? Was befördert eine konsequente und konsistente BNE-Berücksichtigung in fächerübergreifenden Projekten und welche Synergien sind möglich?

Methode

Zu ComeMINT gehört neben sechs fachspezifischen ‚ComeNets‘ die fächerübergreifende Koordination und Synthese als eigener Bereich. Letztere arbeitet explizit interdisziplinäre Aspekte heraus und sichert die Kohärenz in der inhaltlichen Arbeit insbesondere durch fächerverbindende Querschnittsthemen wie BNE. Sie arbeitet den ComeNets mit Grundlagen wie den hier genannten zu, begleitet beim Prozess fachdidaktischer Entwicklungsforschung, transferiert Best-Practice-Beispiele, entwickelt ein Raster zur Klassifikation des BNE-Bezugs von Modulen und berücksichtigt dies in der evaluierenden Begleitforschung. Neben Beiträgen zur Beantwortung der oben genannten Fragestellungen gehören innere Konsistenz und nutzerfreundliche, äußere Transparenz zu den leitenden Intentionen.

Bisherige Ergebnisse

Das Querschnittsthema BNE wirkt schon seit der konstituierenden Phase von ComeMINT zusammenhaltstiftend. Dies deutet sich – passend zur Leitlinie vernetzen durch fortbilden durch vernetzen – auch für Lehrkräftebildungsmodule an. In den Austauschformaten des Projekts wird fundiert über die Ansätze und Formen der BNE-Berücksichtigung gesprochen. Zusammenfassend wird etwa erkennbar, dass die MINT-Fächer in puncto instrumenteller BNE überdurchschnittlich beizutragen haben, während sie bei der emanzipatorischen BNE von den Didaktiken anderer Fachbereiche profitieren. (Zu BNE-Herausforderungen vgl. u.a. Heitzer, 2020.)

Als konkrete Produkte sind neben einer wachsenden Zahl BNE-bezogener Module – viele Fachbereiche hatten eigene Vorarbeiten, alle greifen das Querschnittsthema engagiert auf – eine MINT-spezifische Theorie-Synopse und ein Instrument zur nutzerfreundlich einheitlichen Klassifizierung der (Fort)Bildungskonzepte in BNE-Hinsicht weit fortgeschritten. Im Einzelbeitrag würden exemplarisch Umsetzungsbeispiele aus den ComeNets Sachunterricht und Chemie vorgestellt und entsprechend der Theorieelemente eingeordnet. Fazit: BNE ist in eine zukunftsorientierte MINT-Lehrkräftefortbildung, die die Chancen digitaler und digital gestützter Lehr-Lern-Formate nutzt, nicht nur einbindbar, sondern fächer- und phasenübergreifend synergetisch.

Entwicklungen im Kontext des „Megatrends Digitalisierung“ (Faber 2019, S. 3 ff.; Will 2019, S. 247 ff.) und im Themenfeld von Industrie 4.0 (I4.0) führen dazu, dass im gewerblich technischen (Schul-)Bereich in Zukunft „[die] Nutzung digitaler Medien bzw. der Umgang mit digitalen Tools [und] ein stärkeres interdisziplinäres Denken [relevant sein werden].“ (Nickolaus et al. 2022, S. 149 ff.) Dies birgt Herausforderungen, denn bereits Lehramtsstudierende geben an, „[…] dass sie sowohl während ihrer Schulzeit als auch in ihrem Lehramtsstudium selbst digitale Medien eher wenig in lernbezogenen Situationen genutzt haben.“ (Vogelsang et al. 2019, S. 122) Hinzukommt, dass innerhalb der schulischen Praxis Lehrer*innen in der Aus- und Weiterbildung oft keine adäquaten Zugänge zu Lehr-/Lernmaterialien im Kontext der Digitalisierung haben, die lernniveaudifferenzierend im Unterricht eingesetzt werden können.

Daher wird im Wissenschaft-Praxis-Projekt KoopAL^DIGITAL zwischen der Universität Stuttgart und der Gewerblichen Schule Backnang (GSBK) das Ziel verfolgt, digitale Unterrichtsmaterialien im Themenfeld von I4.0 für die Aus-/Weiterbildung im gewerblich technischen Bereich so zu entwickeln und anzubieten, dass sie schulartenübergreifend benutzerfreundlich für die Mikroebene Unterricht abrufbar sind (Hedrich 2024). Für die Realisierung des Zugriffs auf die Unterrichtsmaterialien wurde eine interaktive und online erreichbare I4.0-Lernplattform mit flacher Bedienstruktur entwickelt (Hedrich & Zinn 2016, S. 270), die unter Einbezug innovativer 360°-Videografie die I4.0-Lernfabrik an der Gewerblichen Schule Backnang komplett abbildet und so die Basis für die Implementierung unterrichtlicher Problemstellungen zum Thema I4.0 bildet. Ausgehend von schulartenübergreifenden Curriculumsanalysen sind Lerninhalte hinsichtlich ihrer Behandlungsintensität und Taxonomiestufe (Anderson & Krathwohl 2001) klassifiziert worden, um dann für die Mikroebene Unterricht konkrete Lernziele zu benennen und didaktisch begründete Unterrichtsmaterialien mit Bezug zur I4.0-Lernfabrik zu entwickeln. Diese sind, unter Berücksichtigung individueller Nutzerrechte von Lehrer*innen, Schüler*innen und Student*innen, jeder Zeit online digital über die I4.0-Lernplattform nutzbar.

Die einfache Bedienung I4.0-Lernplattform wird als zentral für ihre Benutzung angesehen, weshalb im vorliegenden Beitrag die Untersuchung der Benutzerfreundlichkeit vorgestellt wird. Einsatz fand ein Onlinefragebogen der in Anlehnung an die DIN EN ISO 9241-110 entwickelt wurde (Merkle 2023) und durch die Skalen Selbstbeschreibungsfähigkeit (3 Items), Erwartungskonformität (2 Items), Steuerbarkeit (2 Items), Lernförderlichkeit (4 Items) und Aufgabenangemessenheit (4 Items) repräsentiert wird (sechsstufige ordinale Skalierung, „0 = trifft überhaupt nicht zu“ bis „5 = trifft voll und ganz zu“). Befragt wurden zunächst N_L = 71 von 105 Lehrer*innen der GSBK, wobei sich die Skalenreliabilitäten (Cronbachs Alpha) zum Teil inhomogen zeigen und die interne Konsistenz der Skala Steuerbarkeit (α = .552) diskussionswürdig scheint. Anzumerken ist an dieser Stelle, dass die Stichprobe der Lehrkräfte Personen enthält, die kein technisches Fach unterrichten (n_L,ktF = 35). Kontrastierend dazu liegen die Skalenreliabilitäten der anderen Skalen in einem akzeptablen Rahmen (α = .658 bis .777). Dasselbe gilt für die Trennschärfe zwischen den Items, die überwiegend hoch (r_it > .5) ausfällt. Zeitlich versetzt zu den Lehrer*innen fand die Befragung von Schüler*innen der GSBK statt (n_S = 45). Diese Teilstichprobe zeigt sich homogener, die Kontrolle der Skalenreliabilität ergibt zufriedenstellende Werte (α = .718 bis .781) und die Trennschärfe der Items ist nahezu durchgängig hoch (r_it > .5).

Während die Lehrer*innen die Benutzerfreundlichkeit abgesehen von der Steuerbarkeit (M = 2.6, SD = 1.0) moderat einschätzen (M = 3.5 bis 3.7, SD = .65 bis 1.0), bewerten die Schüler*innen diese höher (M = 4.9 bis 5.3, SD = .5 bis .65). Wegen nicht normal verteilten und ordinal skalierten Daten wurden Effekte der Gruppenunterschiede mittels Mann-Whitney-U Test für unverbundene Teilstichproben geprüft. Dabei zeigt sich über alle vergleichbaren Skalen hinweg ein starker hoch signifikanter Effekt (Effektstärken r > .7, p < .001), der die Mittelwertsunterschiede bestätigt. Vor dem Hintergrund der Ergebnisse werden methodische Limitationen der Untersuchung und Möglichkeiten diskutiert, wie Lehrer*innen bei der lernförderlichen Benutzung der (I4.0‑)Lernumgebung im Unterricht unterstützt werden können.

Hintergrund

Im ComeMINT-Projekt werden mehrere umfangreiche Forschungs- und Fortbildungsschwerpunkte aufgegriffen, so sollen in den für Multiplikator:innen ausgearbeiteten Fortbildungsmodulen nicht nur die digitalisierungsbezogenen Kompetenzen, sondern auch die Querschnittsaufgaben Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) (und Inklusion) adressiert werden.

Weil BNE (z.B. Kiesling et al. 2023b; Grandrath und Bohrmann-Linde 2020) und auch zeitgemäße Digitalisierung für den Chemieunterricht (z.B. Zeller et al. 2024; Zeller et al. 2021) etablierte Schwerpunkte der Wuppertaler Chemiedidaktik darstellen, haben diese für sich genommen Einzug in dortige universitäre Lehrveranstaltungen und auch Lehrkräftefortbildungen gehalten.

Bislang wurde nicht der Versuch unternommen, in einer Fortbildung sowohl explizit digitalisierungsbezogene Kompetenzen zu fördern (z. B. nach (European Commission. Joint Research Centre. 2017)), als auch den an BNE-Lernprozesse gestellten Kriterien (z. B. (Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen 2019) zu entsprechen. So wurden etwa Fortbildungen zu Aspekten der Digitalisierung, beispielsweise Videoschnitt für den Chemieunterricht, gehalten – die allenfalls durch das bereitgestellte Rohmaterial zu Streuobstwiesen einen impliziten Bezug zu ökologischer Nachhaltigkeit aufweisen. Kontrastierend verhält es sich mit der unabhängig vom ComeMINT-Projekt entwickelten Fortbildung „Wege aus der Klimakrise“ (Kiesling et al. 2023a): Während BNE und nachhaltigkeitsrelevante Aspekte im Fokus stehen, ist die Förderung von digitalisierungsbezogenen Kompetenzen lediglich implizit durch die Verwendung von digitalen Lernbegleitern adressiert.

Fragestellung

Insgesamt soll im Rahmen des ComeMINT-Projektes der Frage nachgegangen werden, inwieweit man den projektseitigen Vermittlungsansprüchen unter Berücksichtigung organisatorischer Rahmenbedingungen sowie den (wissenschaftlichen) Konzepten gerecht werden kann.

Methode

Nachdem wie eingangs skizziert Fortbildungen zu den jeweiligen Vermittlungsschwerpunkten konzipiert und unter iterativer Evaluation durchgeführt wurden, soll nun eine Zusammenführung vorgenommen und am Beispiel diskutiert werden – etwa eine in „Wege aus der Klimakrise“ integrierte Reflexion der Mediennutzung, als Minimalansatz.

Ergebnisse

Im Einzelbeitrag werden nach kurzen einleitenden Worten zur Verdeutlichung der Herausforderung verschiedene Ansätze zur Gestaltung und Durchführung von Lehrkräftefortbildungen im Spannungsfeld der skizzierten Ansprüche und organisatorischer Machbarkeit anhand eigener Fortbildungsangebote vorgestellt.

Literaturverzeichnis

European Commission. Joint Research Centre. (2017): European framework for the digital competence of educators: DigCompEdu: Publications Office.

Grandrath, Rebecca; Bohrmann-Linde, Claudia (2020): Chemiedidaktik als BNE-Multiplikator – Arbeitskreispraktika zur Erprobung von Schulversuchen und deren Reflexion hinsichtlich des BNE-Bezugs. In: Andreas Keil, Miriam Kuckuck und Mira Faßbender (Hg.): BNE-Strukturen gemeinsam gestalten. Fachdidaktische Perspektiven und Forschungen zu Bildung für nachhaltige Entwicklung in der Lehrkräftebildung. Münster: Waxmann (Erziehungswissenschaft und Weltgesellschaft, 13), S. 83–94.

Kiesling, Elisabeth; Kremer, Richard; Pereira Vaz, Nuno; Venzlaff, Julian; Bohrmann-Linde, Claudia (2023a): Wege aus der Klimakrise – ein BNE-Schülerlaborangebot mit mehrdimensionalem Zugang. In: MNU Journal (76), S. 464–471.

Kiesling, Elisabeth; Venzlaff, Julian; Bohrmann‐Linde (2022): BNE im Chemieunterricht - von der Leitlinie BNE NRW zur exemplarischen Unterrichtseinbindung. In: Chemkon 29 (S1), S. 239–245. DOI: 10.1002/ckon.202200002.

Kiesling, Elisabeth; Venzlaff, Julian; Bohrmann‐Linde, Claudia (2023b): BNE und Chemieunterricht - BNE als roter Faden durch die Schulchemie und Beispiel einer Lerneinheit zur Klimawirksamkeit von Kohlenstoffdioxid. In: Chemkon 30 (3), S. 96–102. DOI: 10.1002/ckon.202100039.

Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen (2019): Leitlinie Bildung für nachhaltige Entwicklung. Schule in NRW Nr.: 9052. Düsseldorf. Online verfügbar unter https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/BNE/Kontext/Leitlinie_BNE.pdf, zuletzt geprüft am 08.07.2024.

Zeller, Diana; Bohrmann‐Linde, Claudia; Mack, Nils; Diekmann, Charlotte; Schrader, Claudia (2024): Virtual Reality für den Chemieunterricht. In: Nachr Chem 72 (6), S. 15–20. DOI: 10.1002/nadc.20244142913.

Zeller, Diana; Gökkuş, Yasemin; Kremer, Richard; Bohrmann‐Linde, Claudia (2021): H5P-Videos in der chemiedidaktischen Lehre. In: Chemkon 28 (6), S. 245–248. DOI: 10.1002/ckon.202100010.