Lehrkräftekooperation im Kontext digitaler Schulentwicklung (KoKon)

Kurz-Beschreibung und Ziele des Projekts

Im Verbundprojekt KoKon wurden die Bereiche Schulentwicklung, Unterrichtsentwicklung und Digitalisierung miteinander verknüpft. Das Teilprojekt Biologie fokussiert aus fachdidaktischer Perspektive die Unterrichtsentwicklung im Biologieunterricht unter Einsatz digitaler Medien. Ziel war es, mithilfe geskripteter Unterrichtsvideos Reflexionsprozesse über die Qualität digital gestützten Biologieunterrichts anzuregen und dadurch die Unterrichtsentwicklung und letztendlich die Schulentwicklung zu fördern.

Detail-Beschreibung

Im Projekt Kokon verfolgte das Teilprojekt Biologie das Ziel zu untersuchen, wie die Reflexion von Biologieunterricht zur Förderung der Reflexionskompetenz von Lehrkräften beitragen kann. Die Stärkung individueller Reflexionskompetenzen soll langfristig die Unterrichtsqualität verbessern und damit einen Beitrag zur Schulentwicklung leisten. Im Projektverlauf wurde der Fokus erweitert: Neben Lehrkräften wurden auch Studierende einbezogen.

Zur Unterstützung der Unterrichtsreflexion wurden Unterrichtsvideos zu vier biologischen Unterrichtsthemen konzipiert und gemeinsam mit einem Filmteam sowie Schülerinnen und Schülern an einer Schule produziert. Ergänzend dazu wurde ein Reflexionsinstrument entwickelt, das vier biologiespezifische Unterrichtsqualitätsmerkmale in den Mittelpunkt stellt. Dieses Instrument wurde als Erweiterung des bestehenden DigCompEduObservers (Oezsoy et al., 2024) veröffentlicht (Henle et al., 2025).

Wichtige Meilensteine und Ergebnisse

Es wurden verschiedene Materialien zur Unterrichtsreflexion entwickelt, empirisch überprüft und in Fortbildungen eingesetzt. Die Materialien umfassen

• eine Liste zum prototypischen Einsatz digitaler Medien im BU (Henle et al., in Vorbereitung)
• vier geskriptete Unterrichtsvideos zum Biologieunterricht, in dem mit digitalen Medien gearbeitet wird (unterrichtOnline.org)
• ein Reflexionsinstrument zur Reflexion von Biologieunterricht, der digitale Medien nutzt (Henle et al., 2025)
• einen Chatbot, der Studierende bei der Reflexion von Biologieunterricht kriteriengeleitet unterstützt (Henle et al., submitted)

Die Unterrichtsvideos beziehen sich auf vier biologische Themen für die Jahrgangsstufen 9., 10., 12. und 13.: (1) Evolutionsfaktor Selektion, (2) Bestimmung der Photosyntheserate, (3) Resorption von Nährstoffbestandteilen durch Dünndarmzotten, (4) Verklumpung von Blutgruppen. Diese Unterrichtsvideos zeigen exemplarisch den didaktisch sinnvollen Einsatz von prototypisch ausgewählten digitalen Medien (AR-/VR-Einsatz, 3-D-Druck/3-D-Modellierung, Messwerterfassung, KI-Nutzung), etwa den Nutzen einer Simulation zur Veranschaulichung des Evolutionsfaktors Selektion oder den Einsatz von Messsonden zur Bestimmung der Photosyntheserate. Die erstellten Videos decken keine gesamte Unterrichtsstunde ab, sondern konzentrieren sich auf bestimmte Sequenzen. Die Länge der Videos variiert je nach Thema. Hierbei werden jedoch drei Minuten nicht überschritten.

Diese Unterrichtsvideos wurden mit 22 Studierenden und vier Lehrkräften validiert (Henle et al. in Vorbereitung). Hierbei wurden sowohl die Umsetzung der vier fachspezifischen Unterrichtsqualitätsmerkmale: kognitive Aktivierung, Konzeptorientierung, wissenschaftliches Denken und Fachsprache sowie fünf zusätzliche Aspekte: Authentizität, Immersion, Selbstwirksamkeit, Mehrwert der Videos und Einsatz digitaler Medien untersucht. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Unterrichtsvideos geeignet sind, den Einsatz digitaler Medien sowie die Umsetzung der fachspezifischen Qualitätsmerkmale zu reflektieren.

Das entwickelte Reflexionsinstrument bezieht sich auf dieselben vier Unterrichtsqualitätsmerkmale. Mit diesem Instrument kann die Reflexion über die Unterrichtsvideos ermöglicht werden (Henle et al., 2025).

Sowohl die Unterrichtsvideos als auch das Reflexionsinstrument werden über die Onlineplattform UnterrichtOnline.org bereitgestellt.

Das entwickelte Material wurde in anlogen Kontexten in insgesamt fünf Fortbildungen mit etwa 280 Multiplikatorinnen und Multiplikatoren (Fachleiterinnen und Fachleitern, Praktikumslehrkräften, Lehrkräften) online und in Präsenz eingesetzt.

Um die Reflexion zu unterstützen, wurde ein auf dem Sprachmodell ChatGPT basierender Chatbot für Lernende entwickelt. Diese dynamische Unterstützung gibt eine individuelle Rückmeldung zur geschriebenen Reflexion. Die Wirksamkeit wurde in einer Experimentalstudie mit 54 Studierenden untersucht und zeigt, dass der Chatbot die Reflexionsfähigkeit von Lernenden effektiv fördern kann (Henle et al., submitted).

Relevante Materialien

a. Logo

b. Links, Dateien, Materialien für die Webseite, Digitale Medien, Videos

Link für UnterrichtOnline: https://unterrichtonline.org/courses/kokon/biologie

c. Entwickelte und verfügbare Lehr-Lernmaterialien

Auf der Plattform ComPleTT

Projektleitung, Projektbeteiligte, Ansprechpartner:innen für Rückfragen

Projektleitung: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus
Projektbeteiligte: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, Dr. Monika Aufleger, Dr. Franziska Behling, Elisa Henle
Ansprechpartnerin: Prof. Dr. Birgit J. Neuhaus, birgit.neuhaus@lrz.uni-muenchen.de

Publikationen

Henle, E., Behling, F., Weidenhiller, P., Aufleger, M., Schwaiger, M., Irmer, M., Neuhaus, B. J. (2025). KoKon: Biologiedidaktische Ergänzung zum DigCompEduObserve – ein Beobachtungsinstrument zur Reflexion von Biologieunterricht mit digitalen Medien (Version 1.0). Munich Center of the Learning Sciences: MCLS Reports, Nr. 5

Henle, E., Behling, F., Weidenhiller, P., Aufleger, M., Schwaiger, M., Irmer, M., Neuhaus, B. J. (eingereicht). Unterrichtsentwicklung im Fach Biologie.

Henle, E., Oezsoy, M., Weidenhiller, P., Sailer, M., Fischer, F., Behling, F., Neuhaus, B. J. (submitted). Investigating effects of dynamic and static scaffolding to foster pre-service biology teachers’ pedagogical content knowledge.

Henle, E., Behling, F., Weidenhiller, P., Aufleger, M., Irmer, M., S