MINT-ProNeD: „Adaptiver Unterricht verbessert die Passung von Lerninhalten und Lernvoraussetzungen.“

Über mehrere Standorte hinweg haben wir im Verbundprojekt MINT-ProNeD drei Netzwerke etabliert. Im Netzwerk „Fortbildung“ entwickeln in den jeweiligen Fachbereichen an den Standorten Fachdidaktiker:innen der beteiligten Hochschulen und Universitäten gemeinsam mit den Fortbildner:innen und Fachbereichsleiter:innen der Landesinstitute bzw. der Regionalstellen forschungsbasierte, fachspezifische Professionalisierungsangebote für Lehrkräfte und Multiplikator:innen, die die Förderung von prozessbezogenen Schüler:innen-Kompetenzen durch adaptiven digital-gestützten Unterricht adressieren. Diese Professionalisierungsangebote werden über die entsprechenden Portale der Landesinstitute, über die Mediathek der lernen:digital-Homepage „Wissen und Formate“, über Fundus/ComPleTT sowie über die klassischen OER-Plattformen (Open Educational Resources = freie Lernmaterialien) wie ZOERR disseminiert. In Netzwerk 2 liegt der Schwerpunkt auf der Unterrichtsentwicklung und -beratung in einem ko-konstruktiven Setting. Die Lehrkräfte und Schulen, mit denen wir im Netzwerk „Unterrichtsentwicklung und Beratung“ zusammenarbeiten, entwickeln und erproben gemeinsam mit Kolleg:innen der Fachdidaktiken und Multiplikator:innen aus den Landesinstituten in sogenannten professionellen Lerngemeinschaften individuelle, adaptive digital-gestützte Unterrichtskonzepte für den eigenen Unterricht. Mit den Landesinstituten gibt es hierfür an den Standorten eine gut etablierte Kooperations- und Kommunikationsstruktur, so dass die Lehrkräfte selbst, aber auch Fortbildner:innen und Fachbereichsleiter:innen kontinuierlich in die ko-konstruktive Entwicklung der Angebote eingebunden werden können. Das dritte Netzwerk ist unser „Future Innovation Hub“. Hier werden innovative Technologien für einen zukünftigen MINT-Unterricht entwickelt, beispielsweise eine VR-App für den Chemieunterricht, anhand der die Geometrie von Molekülstrukturen visualisiert werden kann, um die Wirkweise von Bindungswinkeln innerhalb von Molekülen für Schüler:innen verständlicher zu machen.

Fortbildungen sind einzelne Online-, Präsenz-, Blended-Learning- oder Hybrid-Veranstaltungen. Im Fachbereich Physik gab es beispielsweise am Standort Tübingen eine über mehrere Tage dauernde Fortbildung zum Thema Optik und Messwerterfassung. Solche und ähnliche Fortbildungen wurden auch in den anderen Fachbereichen entwickelt und durchgeführt. Produkte aus dem Netzwerk „Unterrichtsentwicklung und Beratung“ sind beispielsweise adaptive Unterrichtsverlaufskonzepte, die aus Materialien wie Arbeitsblättern, Tools oder Lernmodulen bestehen, die teils online gestaltet werden und einen Unterrichtsverlaufsplan sowie Empfehlungen zur adaptiven Gestaltung des Unterrichts enthalten. Viele Produkte, die im „Future Innovation Hub“ entwickelt werden, wie die eben erwähnte VR-App für den Chemieunterricht, haben eher Prototypencharakter und können daher auch nur sehr eingeschränkt als OER-Produkt zur Verfügung gestellt werden, so wie es bei den Produkten und Professionalisierungsangeboten aus den anderen beiden Netzwerken gemacht wird. Die Prototypen können aber von interessierten Schulklassen und Schulen auch an den Innovation Spaces und MINT-Laboren der beteiligten Hochschulen ausprobiert werden.

Ja, zum Teil schon. Für die VR-App beispielsweise haben Kolleg:innen aus dem zweiten Netzwerk „Unterrichtsentwicklung und Beratung“ und dem „Future Innovation Hub“ zusammengearbeitet. Eine Lehrkraft aus dem zweiten Netzwerk hat über Probleme berichtet, die ihre Schüler:innen beim Verstehen der Winkel und Molekülstrukturen hatten, woraufhin die Mitarbeitenden aus dem „Future Innovation Hub“ die App gemeinsam mit der Lehrkraft sowie den Kolleg:innen aus der Fachdidaktik der Chemie entwickelt haben. Und aus einer solchen Zusammenarbeit heraus kann im Idealfall dann auch wieder eine Fortbildung entstehen, die mit den Mitarbeitenden des Netzwerks „Fortbildung“ gemeinsam aufgesetzt und durchgeführt wird.

Transfer findet an den jeweiligen Standorten beispielweise auf der ko-konstruktiven Arbeitsebene statt. Lehrkräfte und Fachdidaktiker:innen bzw. Forscher:innen entwickeln im Netzwerk „Fortbildung“ gemeinsam forschungsbasierte Fortbildungsangebote oder erarbeiten in Netzwerk „Unterrichtsentwicklung und Beratung“ gemeinsam in professionellen Lerngemeinschaften adaptive digital-gestützte Unterrichtskonzepte. Im Netzwerk „Future Innovation Hub“ probieren Lehrkräfte die entwickelten Technologien in ihrer Schule oder Klasse direkt in einer Unterrichtsstunde aus oder kommen in die MINT-Labore vor Ort. Die Forscher:innen begleiten die Erprobung mit wissenschaftlichen Methoden. Die Zusammenarbeit ist gewissermaßen ein Austausch von Forschungspraxis und Bildungspraxis. Beide Communities lassen ihre Praxiserfahrungen, das heißt, ihr Wissen und ihre Erfahrungen mit den je spezifischen Arbeitstechniken und -prozessen in den Dialog mit einfließen. Wir orientieren uns dabei an dem Transferkonzept des Instituts für Bildungsanalysen Baden-Württemberg (IBBW): Bildungsforschung bzw. Forschungspraxis stellt für die Bildungspraxis verschiedene wissenschaftliche Erkenntnisse zur Verfügung und zugleich stellt die Bildungspraxis Praxiswissen und Erfahrungen zur Verfügung, an denen sich die Bildungsforschung im Hinblick auf neue Forschungsfragen orientieren kann. Wir im Projektverbund MINT-ProNeD sprechen dabei von einem multi-direktionalen Transfer, der in drei Transferbereichen stattfindet: Die Transferunterstützungsmaßnahmen bzw. Transferaktivitäten, die Transferinhalte und die Transferinfrastrukturen.

Transferunterstützung bzw. Transferaktivitäten sind die gezielten Maßnahmen, die das „Zusammenkommen aller Beteiligten“ und somit einen interaktiven Transferprozess zwischen Bildungsforschung und Bildungspraxis überhaupt erst ermöglichen. Dazu zählen beispielsweise die Etablierung von Lernformaten wie Professionelle Lerngemeinschaften, die über einen längeren Zeitraum zusammen an einem Thema arbeiten, aber auch niederschwellige Austauschformate wie Barcamps oder Podiumsdiskussionen und dergleichen. Auch Bedarfserhebungen sind Transferaktivitäten, die den Austausch zwischen Bildungsforschung und Bildpraxis anregen können.

Um Transferprozesse anzustoßen, braucht es dann aber auch Transferinhalte. Also die Frage danach, was das gemeinsame Interesse an einer Sache oder einem Thema ist und auch die Frage, wie alle Beteiligten ihre je eigenen spezifischen Erfahrungen und ihr Wissen rund um das gemeinsam gewählte Thema – den Transferinhalt – gleichermaßen einbringen können. Am Beispiel der entwickelten VR-App zum besseren Verständnis der Geometrie von Molekülstrukturen kann man das recht gut sehen: Einerseits braucht es praxisrelevante Frage- oder Problemstellungen aus dem schulischen Alltag, die an die Bildungsforschung herangetragen werden. Andererseits braucht es Wissen über wissenschaftliches Arbeiten und Methoden, um neue didaktische oder innovative digitalisierte Lehr-Lernprozesse wie das adaptive Lernen mit VR-Techniken im Chemieunterricht empirisch untersuchen zu können, damit Effekte auf den Lernerfolg der Schüler:innen besser verstanden werden.

Die Bildungspraxis bringt also erfahrungsbasiertes Wissen über unterrichtsmethodische Entscheidungen und das Handeln im Unterricht mit, z. B. was es bei Lerngruppen zu beachten gibt, wie viel Zeit einzelne Unterrichtssequenzen benötigen oder unter welchen Bedingungen adaptiver Unterricht möglich ist. Außerdem stellt sie praktisches Wissen zur Schuladministration, zur Klassendynamik und zum Klassengefüge zur Verfügung. Die Bildungsforschung wiederum bringt fachdidaktisches, pädagogisch-psychologisches und forschungsmethodisches Wissen in den Dialog ein. Systematisch angelegte Transfer-Infrastrukturen ermöglichen dann beides – Transferaktivitäten und die gemeinsame Bearbeitung von Transferinhalten sowie die Dissemination von Arbeitsergebnissen. Ich spreche hier von ganz ordinären Austauschplattformen wie Teams oder Content Management Systemen oder auch gemeinsam genutzten Hands-on Makerspaces.

Das Ziel ist, die Fortbildungen der jeweiligen Standorte als OER über die Disseminationsplattformen ComPleTT/Fundus und MUNDO sowie über die länderspezifischen OER-Plattformen anzubieten. Wir sind zurzeit dabei, die Fortbildungsangebote einschließlich der Materialien und Lernmodule aufzubereiten und sie als OER zur Verfügung zu stellen. Wir bieten zum Beispiel ein fachübergreifendes Basislernmodul zum adaptiven Unterricht mit digitalen Medien an. Das ist ein Moodle-Selbstlernkurs, der Lernvideos, Vertiefungstexte und Übungen beinhaltet und ab sofort zur Verfügung steht. Ein anderes Beispiel sind die vom Teilprojekt an der PH Freiburg entwickelten MuxBooks. Das sind adaptive Lerneinheiten für den Sachunterricht in der Grundschule, die als OER aufbereitet wurden und bereits über die lernen:digital Mediathek sowie auf ZOERR zur Verfügung stehen. Verschiedene Angebote sind zukünftig auch als Selbstlernkurse verfügbar und/oder werden ebenso wie entwickelte Unterrichtsmaterialien von Fortbildner:innen und Multiplikator:innen weiter genutzt.