Projekte und exemplarische erste Forschungsergebnisse im Bereich „nwu-essen“

Die Forschergruppe und das Graduiertenkolleg untersuchen den Schulunterricht in den Fächern Chemie, Physik und Biologie sowie den Sachunterricht auf der Ebene der individuellen Schülerinnen und Schüler, auf der Ebene des Unterrichts und auf der Ebene der Schule und des Schulsystems. An Datenerhebungsmethoden setzen Prof. Elke Sumfleth (Sprecherin des DFG-Graduiertenkollegs), Prof. Hans E. Fischer (Sprecher der DFG-Forschergruppe) und ihre Kollegen Unterrichtsvideographie, Lehrer- und Schülerbefragung mittels Fragebogen und Interview wie auch Leistungstests ein. Außerdem gibt es theoriegeleitete Experimente zur Klärung des Einflusses spezifischer individueller und sozialer Einflussfaktoren auf Lernergebnisse. Die Lehr-Lernpsychologie stellt diesbezüglich etablierte Methoden wie Labor- und Feldexperimente mit Verhaltensbeobachtungen in realen und computersimulierten Lernsituationen zur Verfügung.

Die Projekte der Forschergruppe und des Graduiertenkollegs sind im Sinne einer gemeinsamen Weiterentwicklung grundlegender Unterrichtstheorien aus unterschiedlichen Perspektiven vernetzt, wobei – neben der interdisziplinären Besetzung der Projekte – den im Graduiertenkolleg durch DFG-Stipendien finanzierten Promotionsvorhaben eine besondere Vernetzungsrolle zufällt.

Die Forschung auf der Ebene des individuellen Lernens und des Unterrichts folgt dem Muster, Defizite festzustellen, anschließend konstruktive Verbesserungsmöglichkeiten zu erproben und diese empirisch zu evaluieren. So ist zum Beispiel schon seit längerem bekannt, dass Schülerexperimente im Unterricht zwar einen hohen Stellenwert haben, der Lernerfolg aber sehr begrenzt ist. Studien mit einer computerbasierten Experimentierumgebung demonstrieren die deutliche Verbesserung der Lernergebnisse durch gezielte lernstrategische Unterstützung. Ähnliches gilt für Schüler, die in Kleingruppen miteinander experimentieren. Des Weiteren wissen wir beispielsweise, dass computeranimierte Prozess-Simulationen das Verstehen chemischer Sachverhalte deutlich besser fördern als Einzelbilder, dass die in deutschen Chemie-Schulbüchern typischerweise verwendeten Texte und Abbildungen häufig wenig geeignet sind, lernförderliche Wirkungen zu entfalten, und dass das Lernen mit solchen Lehrmaterialien die Förderung lernstrategischer Kompetenzen erforderlich macht.

Die Analyse der Videoaufzeichnungen von Unterrichtsstunden  zeigt, dass Schüler im Unterricht zahlreiche Aufgaben bearbeiten, was im Grundsatz durchaus lernförderlich ist. Jedoch ist der Anteil kognitiv anspruchsvoller Aufgaben gering, und speziell diese Aufgaben sind in vielen Fällen dann so schwierig, dass sie keine lernförderliche Wirkung entfalten können. Für die Physik wurden Kompetenzmodelle entwickelt und empirisch geprüft, die es ermöglichen, die Schwierigkeit der Aufgaben an das Kompetenzniveau der SchülerInnen anzupassen. Ebenfalls aus Unterrichtsvideos wissen wir, dass Lehrpersonen sich im Unterricht zwar bemühen, unterschiedliche fachliche Inhalte miteinander zu vernetzen, diese Bemühungen jedoch in vielen Fällen – mit Unterschieden in den einzelnen Fächern – nicht die gewünschte Wirkung zeigen.

Die Forschung auf der Ebene der Schule beziehungsweise des Schulsystems hat zum Beispiel gezeigt, dass die kulturelle Praxis an Schulen differenziert ist und die naturwissenschaftlichen Fachkulturen ein Eigenleben führen. Unterrichtsbezogene Kooperation findet unter den Lehrpersonen innerhalb der Schulen kaum statt. Eine Evaluation am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven offenbarte jedoch, dass – jenseits der innerschulischen Kooperation – die externe Kooperation von Schulen mit einer Forschungseinrichtung, die sich als sehr herausfordernde Lernumgebung anbietet, fachliches Lernen deutlich zu fördern vermag. Schließlich wurde vor dem Hintergrund, dass Lehrpersonen sich zu sehr an Lehrinhalten, zu wenig aber an den Lernprozessen der Schüler orientieren, ein spezifisches Weiterbildungsangebot zur Professionalisierung von Lehrern über ein ganzes Schuljahr hinweg entwickelt und erfolgreich empirisch evaluiert.