Lehr- und Lernforschung in der Biologiedidaktik

Weingarten, J. (2019). Wie planen angehende Lehrkräfte ihren Unterricht? Waxmann, Münster.

Weitzel, H., & Blank, R. (2019). Pedagogical Content Knowledge in Peer Dialogues between Pre-Service Biology Teachers in the Planning of Science Lessons. Results from an Intervention Study. Journal of Science Teacher Education, 1–19.

Westermann, D. A. (1991). Expert and novice teacher decision making. Journal of Teacher Education 42 (4), 292–305.

Claudia Nerdel & Patricia Schöppner

Biotechnologische Forschung ist ein bedeutendes Zukunftsthema. Zielsetzung des Projekts ist daher die Kompetenzförderung bei Lehrkräften zu gut etablierten biotechnologischen Methoden am Beispiel aktueller, schülerrelevanter Forschungsthemen, z.B. Theorie und Praxis der PCR und Agarose- Gelelektrophorese zur Analyse bitterer Geschmackswahrnehmung. Didaktische Begleitmaterialien runden das Fortbildungskonzept ab, um Lehrkräften die Implementation der Themen und Arbeitsweisen zu erleichtern. Die Lehrerfortbildung ist regional organisiert und kostenlos. Die Kurstage werden in den Fachräumen einer Schule durgeführt, um schulische Umsetzbarkeit zu zeigen. Idealerweise sollten sich zwei Lehrkräfte pro Schule anmelden, um sich bei der schulischen Implementation zu unterstützen. Per Fragebogen wurden Fortbildungsqualität und geplante Einbindung der Fortbildungsinhalte in den Biologieunterricht untersucht. Die fünf Skalen zur Instruktionsqualität, Materialqualität/schulpraktischer Nutzen, Selbsteinschätzung eigener fachlicher/fachdidaktischer und praktischer Expertise sowie Motivation zur Vertiefung der Biotechnologie und Implementationsabsicht weisen gute Reliabilitäten auf. Die positive Beurteilung der Instruktionsqualität sowie der Materialqualität/des schulpraktischen Nutzens weisen auf hohe Akzeptanz des Angebots und Zufriedenheit mit der Lehrerfortbildung hin. Gemeinsam mit der Selbsteinschätzung fachlicher/fachdidaktischer Expertise sind diese Skalen geeignet, Implementationsabsicht vorherzusagen. Die umfangreiche Ausleihe von biotechnologischem Equipment für den Unterricht im Nachgang zur Fortbildung unterstreicht zusätzlich die beabsichtigte Implementation.

Biotechnological research is an important future topic. The aim of the project is therefore to promote the competence of teachers in biotechnological methods using well-established research topics, e.g. theory and practice of PCR and agarose gel electrophoresis to analyze the bitter taste perception. To facilitate the implementation of biotechnological topics and methods, besides the teacher training additional didactics material is provided. The teacher training is organized regionally and free of charge. The courses are executed in the schools to demonstrate the implementation under teachers’ everyday conditions. Ideally, two teachers per school should register that they can support themselves during the implementation in their biology classes. The quality of the teacher training and the planned integration of biotechnology in biology classes were examined using a questionnaire. The five scales for self-assessment of instruction quality, material quality/benefit for biology class, biotechnological/didactic and practical expertise as well as motivation to deepen biotechnology and intended implementation show good reliabilities The positive evaluation of the instruction quality as well as the material quality/benefit for biology class indicates high acceptance and satisfaction for the teacher training. In common with the self-assessment of biological/didactic expertise, they are suitable for predicting the intended implementation. Subsequent to the teacher training the extensive loan of equipment for the biology classes further emphasizes the intended implementation.

Biotechnologische Forschung bietet Chancen, z.B. für die Verbesserung von medizinischer Diagnostik und Therapie sowie für die Ernährung einer stetig wachsenden Weltbevölkerung. Gleichwohl bergen Eingriffe in das Erbgut von pflanzlichen und tierischen Organismen Risiken. Entsprechend ist die Haltung und Akzeptanz verschiedener Stakeholder zu diesen Forschungsbereichen in der politischen und gesellschaftlichen Debatte ambivalent. Um die fachwissenschaftliche Basis einer faktenorientierten Beurteilung biotechnologischer Themen und Methoden zu gewährleisten, sind die Bereiche Genetik und Gentechnik Bestandteil des Kompetenzbereichs Bewertung (KMK, 2005) sowie der Biologielehrpläne (z.B. ISB 2015). Ziel ist es, bereits in der Schule biotechnologische Techniken und deren Einsatzgebiete kennenzulernen. Obwohl diese Themen und Methoden eine große Bedeutung haben, kann ihre Behandlung im Biologieunterricht häufig nur theoretisch erfolgen. Gründe sind fehlende Ausstattung für die praktische Arbeit sowie geringe Gelder an Schulen, um die kostspieligen Geräte und Reagenzien anzuschaffen. Darüber hinaus sind Arbeiten mit gentechnisch veränderten Organismen, z.B. bei rekombinanter DNA-Klonierung und in Bereichen der Proteinbiochemie, in Schulen nicht erlaubt. Obwohl universitäre und privatwirtschaftliche Forschungsinstitute Lehrerfortbildungen gestalten und diese Arbeitsweisen zumeist in einem professionellen Forschungslabor erproben lassen (z.B. Universität Bayreuth 1 , EMBL Heidelberg 2 oder BASF 3 ), sind solche Angebote in der Biotechnologie, die ebendieses praktisches Arbeiten mit seiner schulischen Umsetzbarkeit verbinden, sehr selten anzutreffen. Damit werden zeitgemäße Laborfähigkeiten sowie biotechnologische Methoden und Forschungsschwerpunkte nicht im Biologieunterricht an Schüler*innen vermittelt, sondern ebenfalls häufig an außerschulischen Lernorten (Scharfenberg und Bogner, 2014; Glowinski, 2007). Ziel des biotechnologischen Lehrerfortbildungsprogramms an der Technischen Universität München ist daher die Förderung professionsbezogener Kompetenzen bei Lehrkräften. Die gewonnene Expertise soll diese befähigen, innovativen Biologieunterricht zu gestalten, der Interesse, anwendbare Kenntnisse und praktische Fähigkeiten in den modernen Arbeitsweisen der Biotechnologie bei Schüler*innen fördert. Damit einher gehen idealerweise auch Perspektiven für den wissenschaftlichen und berufsbezogenen Nachwuchs.

Lehrkräfte werden als zentrale Akteure im Bildungswesen gesehen, ihre Qualifizierung ist entscheidend für das Gelingen von schulischen Bildungsprozessen (Baumert und Kunter, 2011). Als Wirkungskette wird angenommen, dass das Professionswissen von Lehrkräften vermittelt durch die Unterrichtsqualität einen Einfluss auf die Lernleistung von Schüler*innen hat (Schmelzing, 2010; Helmke, 2015). Seine fachspezifischen Bereiche Fachwissen und fachdidaktisches Wissen gelten als erklärungsmächtigste Faktoren von Expertenleistung (u.a. Shulman, 1987). Weil Fachwissen und fachdidaktisches Wissen stark korrelieren, wird angenommen, dass Fachwissen eine Bedingung für fachdidaktisches Wissen ist, jedoch das fachdidaktische Wissen einen wesentlichen Einfluss auf Unterrichtsgestaltung und Lernleistung der Schüler*innen hat (Baumert et al., 2010). Lehrkräfte sind daher herausgefordert, ihre berufsspezifischen Kompetenzen kontinuierlich zu entwickeln, um fachlichen und didaktischen Innovationen im Schulsystem sowie den Anforderungen eines zeitgemäßen Biologieunterrichts gerecht zu werden. Gleichzeitig stehen sie in der Kritik, nicht hinreichend über diese Handlungskompetenzen zu verfügen. Fortbildungsmaßnahmen sollten daher regelmäßig durchgeführt werden (Blömeke, 2005), allein weil das Studium zur Erlangung von Professionalität im Lehrberuf nicht ausreicht und ihr Erwerb als lebenslanger Prozess verstanden werden muss (Reusser und Tremp, 2008).