LEAD Graduate School & Research Network

Fachspezifische Lernprozesse

Unser Ziel

Fachliche Kenntnisse und Fertigkeiten sind auch im 21. Jahrhundert ein Schlüssel zum Erfolg. In der LEAD CRA “Fachspezifische Lernprozesse” erforschen wir, wie in unterschiedlichen Schulfächern die Ausbildung der notwendigen fachlichen Kenntnisse gefördert werden kann, und legen einen Fokus auf WiMINT-Fächer (Wirtschaft, Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) sowie zielgerichtete Kursangebote für begabte und hochbegabte Schüler:innen. Außerdem untersuchen wir, wie moderne Technologien wie beispielsweise Virtual Reality oder künstliche Intelligenz dabei sinnvoll zum Einsatz kommen können.
 

Die Herausforderung

Soziale Medien sind voll von Videos und Beiträgen zu überraschenden, meist physikalischen Phänomenen und angeblichen wissenschaftlichen Fakten. Doch was müssen Schüler:innen und Lehrkräfte wissen, um erkennen zu können, wann es sich um Fake-Inhalte und Desinformation handelt? Wo können digitale Medien dabei helfen, fachspezifische Konzepte aus den Naturwissenschaften oder den Sozialwissenschaften besser zu verstehen? Welche Grundlagen brauchen Schüler:innen und Lehrkräfte beispielsweise in Mathematik und Statistik, um Nachrichten aus Wirtschaft, Politik oder Wissenschaft beurteilen zu können?

Unsere Lösung

Der LEAD Forschungsbereich “Fachspezifische Lernprozesse” bündelt eine Vielzahl fachdidaktischer Disziplinen. Dazu gehören Mathematik, Naturwissenschaften, Sportwissenschaft sowie Wirtschaftswissenschaft. Die beteiligten Forschenden untersuchen beispielsweise, wie man zentrale naturwissenschaftliche Konzepte mit digitalen Medien besser unterrichten und verstehen kann. Wie funktioniert ein Stromkreis? Wie können sich Schüler:innen chemische Reaktionen besser vorstellen? Wie lernen sie, besser (mathematisch) zu argumentieren? Wie funktioniert das Zusammenspiel von Angebot und Nachfrage auf (digitalen) Märkten? 

Darüber hinaus führen die Forschenden breit angelegte Untersuchungen zu den fachlichen Kompetenzen unserer Schüler:innen durch: Welche grundlegenden Fertigkeiten etwa in Mathematik brauchen sie für den Einstieg in die Oberstufe? Und was hilft ihnen, Problemlösefähigkeiten und wissenschaftliches Denken zu entwickeln? Welche Faktoren tragen dazu bei, dass Schüler:innen über unterschiedliche ökonomische und finanzielle Kompetenzen verfügen?


Hintergrund: Was sind fachspezifische Lernprozesse?

Fachspezifische Lernprozesse sind neben den generischen Merkmalen sehr bedeutsam für die Unterrichtsqualität. Dazu gehört die Bearbeitung spezifischer Wissensstrukturen und kognitiver Prozesse, also das Erlernen von Fachkonzepten und Fachmethoden sowie fachspezifische Denk- und Arbeitsweisen, welche die verschiedenen Fächer ausmachen. 
Ein Beispiel aus der ökonomischen Domäne ist die Bedeutung von systemischem Denken. Gemeint ist damit, dass Menschen in der Lage sind, komplexe Zusammenhänge und Wechselwirkungen zu erkennen. Wenn ein Unternehmen beispielsweise die Risiken einer globalen Lieferkette bewerten muss, so gilt es, die Wechselwirkungen zwischen Produzierenden, Lieferanten und Händlern zu betrachten. Gleichzeitig müssen politische Risiken sowie Wechselkursschwankungen in die Entscheidung einbezogen werden – ein komplexes, fachspezifisches Problem, für das Schüler:innen entsprechende fachspezifische Kompetenzen benötigen.
 


Ausgewählte Forschungsprojekte

Mathematik-Fertigkeiten in der gymnasialen Oberstufe

Als Teil der TOSCAneo-Studie wird die Kohorte von Schüler:innen in Baden-Württemberg untersucht, die 2026 an einem allgemeinbildenden oder beruflichen Gymnasium oder an einer Gemeinschaftsschule Abitur machen. Mit mehreren tausend Schüler:innen dieser Kohorte wurden und werden zu Beginn des Schuljahres 2023/24 und zu mehreren weiteren Messzeitpunkten Tests und Befragungen durchgeführt. Mathematik spielt dabei eine wichtige Rolle. Forschende des  LEAD Forschungsbereich “Fachspezifische Lernprozesse” sind daran beteiligt, unter anderem herauszufinden, welche mathematischen Basiskompetenzen für den erfolgreichen Besuch der Oberstufe wichtig sind.

 

EPo-EKo: Elektrizitätslehre mit Potenzial - Elektrizitätslehre mit Kontexten

Im Rahmen des EPo-EKo-Projekts haben sich Forschende der Universitäten Tübingen, Frankfurt, Darmstadt, Linz, Graz und Wien zum Ziel gesetzt, das Unterrichtsthema „einfache Stromkreise“ in der Physik u.a. durch einen höheren Alltagsbezug interessanter und verständlicher zu gestalten.

DiKoLeP: Digitale Kompetenzen von Lehramtsstudierenden im Fach Physik

Lernwirksamkeit von Modellen des elektrischen Stromkreises
Elektrische Stromkreise werden im Physikunterricht häufig als abstraktes Thema wahrgenommen. Um das Verständnis der Lernenden zu fördern, greifen viele Lehrkräfte daher auf anschauliche Modelle und Analogien zurück. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wird die Lernwirksamkeit unterschiedlicher Modelle und Analogien empirisch untersucht.

Im Rahmen des Kooperationsprojektes DiKoLeP wird ein Seminarkonzept zum Einsatz digitaler Medien im Physikunterricht konzipiert und evaluiert, um angehende Lehrkräfte zu befähigen, digitale Medien im Physikunterricht lernwirksam und fachdidaktisch sinnvoll einzusetzen.

Lernwirksamkeit von Erklärvideos

Verstärkt durch die Covid-19-Pandemie greifen Lehrende vermehrt auf Videoerklärungen im Internet zurück oder stellen diese selbst her. Ob solche Videos lernwirksam sind, hängt von einigen Faktoren ab. Im Rahmen des Forschungsprojekts soll ein Framework für gute Videoerklärungen erstellt werden.

Visuelle Repräsentationen

Visuelle Repräsentationen wie Diagramme und Grafiken spielen in der Alltagswelt von Schülerinnen und Schülern eine zentrale Rolle. Eine Analyse der Diagramm-Lesekompetenz sowie in der Fortführung eine Optimierung zur Text-Diagramm-Integration bilden zentrale Aspekte des Forschungsprojekts.

Gesundheitsbildung im Sportunterricht

Eine wichtige Funktion des Sportunterrichts in der Schule ist es, auf die Befähigung und Motivierung für eine gesundheitsbewusste körperlich aktive Lebensweise hinzuwirken. Gesundheitskompetenz wird hierbei als ein zentraler Faktor betrachtet. Dennoch fehlt es auf diesem Gebiet derzeit an Forschungserkenntnissen. Dieser Mangel stellt insbesondere für Lehrkonzeptionen ein Problem dar. Ziel des Projekts Gesundheitsbildung im Sportunterricht ist es, diese Forschungslücke zu schließen.

Kognitive Aktivierung im Sportunterricht

Kognitive Aktivierung, Schülerorientierung und effiziente Klassenführung gelten als theoretisch fundierte sowie empirisch überprüfbare Indikatoren für Unterrichtsqualität. Kognitive Aktivierung ist dabei die Unterrichtsdimension, die am stärksten nach einer fachspezifischen Ausgestaltung verlangt. Vor dem Hintergrund des Bildungsauftrages werden kognitiv-reflexive Anteile im Sportunterricht eingefordert. Einen Überblick über empirische Befunde hinsichtlich eines kognitiv aktivierenden Sportunterrichts zu generieren, ist Ziel des Projekts.


Materialien & Links

Auf der Internetseite “Einfach E-Lehre” finden Sie praxisrelevante Unterrichtsmaterialien, die im Rahmen der fachdidaktischen Forschung entwickelt wurden. 
EINFACHE E-LEHRE 

Mit der Plattform “Wirtschaft unterrichten” werden (zukünftige) Lehrpersonen darin unterstützt, ihren Unterricht didaktisch-methodisch zu gestalten. 
Wirtschaft unterrichten