LFB-Labs-digital

Ziele und Gegenstand von LFB-Labs-digital

Schüler:innenlabore haben sich als enorm förderlich für die Motivation, insbesondere das Interesse im Sinne einer gegenstandsbezogenen Motivation an MINT-Themen und -Arbeitsweisen herausgestellt. Darüber hinaus konnten sie sich schneller und produktiver als die formalen Bildungsorte den Herausforderungen der digitalen Transformation stellen. Das Potenzial, Schüler:innenlabore auch als innovative Orte der Lehrkräftefort- und weiterbildung zu nutzen, um digitalisierungsbezogene Kompetenzen bei Lehrkräften aufzubauen, wurde bisher nicht ausgeschöpft. 

Entsprechend ist es Ziel des Verbunds, Schüler:innenlabore als Lernorte für die digitale Lehrkräftefort- und -weiterbildung zu erschließen und dort forschungsbasiert Implementierungsvoraussetzungen im MINT-Bereich zu identifizieren. Damit sollen die mit der forschungsbasierten phasenübergreifenden Qualitätsentwicklung der MINT-bezogenen Lehrkräfteaus-, -fort- und -weiterbildung betrauten Einrichtungen sowie deren Transferanstrengungen unterstützt werden.

Anbindung an die Praxis, Transfer und Implementierung

Im Projektverbund sind die Schüler:innenlabore teutolabs (Mathematik, Robotik, Biologie, Chemie, Physik, Biotechnologie) sowie das Heinz Nixdorf MuseumsForum Paderborn mit dem coolMINT-Schülerlabor eingebunden. Die in den Schüler:innenlaboren evaluierten Good-Practice-Beispiele werden vom fächerübergreifenden adaptiven Qualitätsmanagement für die Lehrkräftebildung begleitet und zur Grundlage für den „Referenzrahmen LFB-Labs-digital“. Dieser wird von einem Implementierungsbeirat mit ausgewiesenen Expert:innen entwickelt, wobei auf eine Ergebnistriangulation aus Begleitforschung, den parallelisierten Studien zur Evidenzbasierung der Lehrkräftequalifizierung in der digitalen Welt und dem Musterqualitätshandbuch Lehrkräftebildung geachtet wird. Die digitale Infrastruktur für die LFB-Labs-digital-Veranstaltungsformate wird hierzu prozessbegleitend ausgebaut.

MINT-ProNeD

Ziele und Gegenstand

Der Bildungserfolg hängt stark von den individuellen Lernvoraussetzungen von Schüler:innen ab – insbesondere in den MINT-Fächern. Adaptiver Unterricht, welcher explizit die individuellen Voraussetzungen berücksichtigt und personalisierte Lernmöglichkeiten bietet, gilt als vielversprechendes didaktisches Konzept, um produktiv mit Heterogenität umzugehen. Digitale Technologien unterstützen Lehrkräfte darin, adaptiven Unterricht effektiv zu gestalten, da sie ihnen innovative Möglichkeiten der Diagnostik und Differenzierung bereitstellen. 

Um digital gestützten adaptiven Unterricht zu realisieren, müssen diese Lehrkräfte allerdings qualifiziert und gut ausgebildet sein. Trotz zahlreicher Leuchtturmprojekte im Bereich digitaler Bildung zeichnen sich bisherige Initiativen in der Lehrkräftebildung oft durch eine geringe Flächendeckung, eine unzureichende phasenübergreifende Kooperation und eine geringe Fachspezifität aus.

Ziel des Verbundvorhabens ist daher die Etablierung eines integrativen Gesamtkonzepts für die MINT-Lehrkräftebildung in Form von drei interdisziplinären und phasenübergreifenden Netzwerken (Fort- und Weiterbildungen, Unterrichtsentwicklung und -beratung, Future Innovation Hub). Aus fachlicher Perspektive fokussieren diese Netzwerke die digital gestützte adaptive Förderung prozessbezogener Kompetenzen, da diese als fundamentale Grundlage für eine vertiefte Anwendung und Auseinandersetzung von MINT-bezogenen Inhalten gelten und zugleich ein Fortbildungsdesiderat bilden. 

Anbindung an die Praxis, Transfer und Implementierung

Im Netzwerk Fort- und Weiterbildungen werden forschungsbasierte Fortbildungen für alle Fächer und Schularten (weiter-)entwickelt und durchgeführt. Im Netzwerk Unterrichtsentwicklung und -beratung wird, basierend auf aktuellen Ansätzen der professionellen Lerngemeinschaften, ein dezentrales Unterrichtsberatungskonzept entwickelt, welches die fachliche Integration gängiger digitaler Technologien in den Blick nimmt. Das Netzwerk Future Innovation Hub adressiert zukunftsweisende Technologien wie KI oder immersive Realitäten für den MINT-Unterricht, die gemeinsam mit Lehrkräften auf einen potenziellen Einsatz im (zukünftigen) MINT-Unterricht hin erprobt werden. Die erstellten Konzepte aus den beiden letztgenannten Netzwerken fließen systematisch im Sinne von Good- and Future-Practice-Beispielen iterativ in das Netzwerk Fort- und Weiterbildungen ein. 

Die drei verschiedenen Netzwerke fokussieren den reflektierten Einsatz von gängigen und zukunftsweisenden Technologien im MINT-Unterricht. Innerhalb der Netzwerke werden sowohl gesellschaftstheoretische als auch ethische Fragen bei der Gestaltung digitaler Lernumgebungen konsequent durch die systematische Einbindung der Bildungs- und Medienwissenschaften reflektiert. 

Der querliegende Arbeitsbereich Translation & Dissemination verbindet die Arbeit der drei Netzwerke. Zusammen mit den staatlichen Fort- und Weiterbildungssystemen wird eine nachhaltige Disseminationsstruktur entwickelt und genutzt, mit der eine Flächendeckung angestrebt werden kann. 

Grundlage des Projektvorhabens ist die systematische Zusammenarbeit von sechs lehrkräftepersonenbildenden Standorten – alle Schools of Education in Baden-Württemberg sowie die Rheinland-Pfälzische Technische Universität (RPTU) Kaiserslautern-Landau –, um eine exzellente und systematische Abdeckung der verschiedenen MINT-Didaktiken entlang der verschiedenen Schularten und -fächer zu ermöglichen. Die regionale Nähe gewährleistet eine enge Kooperation der Standorte. Die Forschungsbasierung und Qualität der entstehenden Angebote wird durch den Einbezug  des Leibniz-Instituts für Wissensmedien (IWM), des Deutschen Instituts für Erwachsenenbildung (DIE), des Leibniz-Instituts für Bildungsforschung und Bildungsinformation (DIPF), der Ludwig-Maximilians-Universität München und der beteiligten Landesinstitute gewährleistet. Eine standortübergreifende Begleitforschung dient der Qualitätssicherung in den Netzwerken.

LPI

Ziele und Gegenstand

Übergreifendes Ziel ist ein starker und nachhaltiger Impuls für die mediale und fachliche Digitalisierung beruflich-technischen Unterrichts im Hinblick auf sechs Themenschwerpunkte. Diese Themenschwerpunkte beschreiben unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten digitaler Werkzeuge, die im Projektverbund in diversen Drittmittelprojekten erarbeitet wurden und nun in der Bildungspraxis implementiert werden sollen. 

  • Hybride Lernlandschaften fungieren als entgrenzte digitale Lehr-Lern-Infrastrukturen, in denen Präsenzlernen und virtuelles Lernen sinnvoll kombiniert werden. Es handelt sich dabei um kompetenzorientierte berufliche Unterrichtsformate mit einer passgenauen Integration von digitalen Contents und Infrastrukturen.
  • Medienpakete dienen als modulare Bausteine personalisierten Lernens in digitalen Umgebungen.
  • Responsive Learning / Learning Analytics wird in einer konsequent digitalen Unterrichtsinfrastruktur eingesetzt. Auf Basis multisensorischer Erhebungsmethoden werden Daten aus den Lernprozessen generiert, verarbeitet und zurückgemeldet, sodass sie für die individuelle Förderung von Lernenden genutzt werden.
  • Virtual-, Augmented- und Mixed-Reality-Lern- und Arbeitsumgebungen ermöglichen unter anderem eine räumliche und zeitliche Flexibilisierung des Lernens in einem geschützten Raum. Auf diese Weise gestatten sie ein vernetztes kollaboratives Lernen und Arbeiten in der Lernortkooperation.
  • Lernfabriken stellen eine komplexe Simulation von tatsächlichen Arbeits- und Produktionsabläufen mit Industriestandards dar. Sie bereiten die Lernenden auf die Teilhabe und Mitgestaltung komplexer und dynamischer Arbeitsprozesse vor. 
  • Integrative Unterrichts- und Schulentwicklung für digitales Lehren und Lernen wird als notwendige Voraussetzung der Implementierung des digitalen Wandels in beruflichen Schulen betrachtet. 

Anbindung an die Praxis, Transfer und Implementierung

Das LPI-Vorgehensdesign versteht sich als ein mehrschichtiges Rahmenkonzept, das die relevanten Akteursgruppen und Institutionen verbindet, um länder- und phasenübergreifend das digital gestützte Lehren und Lernen synergetisch zu fördern. 

Das Projekt basiert auf drei zentralen Grundideen: 

  • der systematischen Aktivierung der Protagonist:innen,
  • der thematisch-inhaltlichen Anreicherung der vorliegenden und avisierten Strukturen, 
  • der Vermeidung von Parallelstrukturen in den Bundesländern. 

Die Prämissen werden mit dem konzeptionellen Dreischritt Analyse – Vernetzung – Implementierung kombiniert. Dies erfolgt durch einen forschungsgestützten und partizipativen Ansatz, in welchem alle Akteursgruppen synergetisch integriert und unterstützt werden. 

Parallel zu diesem Prozess wird eine LPI-Internetplattform implementiert, welche die Themenbereiche unter Berücksichtigung bestehender Bemühungen und Initiativen der Länder (u. a. Portal Berufliche Bildung) zugänglich und damit langfristig nutzbar macht. In Ergänzung wird ein themenspezifisches Qualitätsinstrument generiert und pilotiert, dass das hier adressierte Fortbildungsgefüge und dessen Formate in Beziehung zu einer systematischen Organisationsentwicklung setzt

Der Verbund kooperiert in den beteiligten Ländern unter anderem mit Kultusministerien, Institutionen der zweiten und dritten Phase der Lehrkräftebildung sowie Zentren der Lehrkräftebildung an den Universitäten Mainz und Darmstadt sowie dem Campusschul-Netzwerk der Universität Darmstadt.

D4MINT

Ziele und Gegenstand

In verschiedenen Teilprojekten werden Modulinhalte sowie innovative Fortbildungsformate entwickelt und hinsichtlich ihrer Wirksamkeit evaluiert. Die Erarbeitung der Module erfolgt in drei Teilprojekten, in denen jeweils verschiedene Fächer und Schulstufen adressiert werden. In den Blick genommen werden Modulinhalte für das Fach Informatik in den Jahrgangsstufen 3 bis 6, Modulinhalte für die Fächer Mathematik, Biologie und den Bereich Mediendidaktik sowie Modulinhalte für die beruflichen Schulen. 

Darüber hinaus beschäftigen sich vier Teilprojekte mit innovativen Formaten in der Lehrkräftefortbildung. Zu diesen Vorhaben gehören interaktive Videos am Beispiel des Faches Chemie, Experimentiertools am Beispiel des Faches Physik, kollaborative Lernspiele in der Mediendidaktik sowie die Arbeit mit Open Educational Resources. Ein weiteres Teilprojekt ist der übergreifenden Evaluation der Wirksamkeit der (weiter-)entwickelten Angebote gewidmet.

Anbindung an die Praxis, Transfer und Implementierung

Die primäre Zielgruppe sind die MINT-Lehrkräfte im lokalen Umfeld der Hochschulstandorte in Aachen, Gießen, Oldenburg und Potsdam. In Oldenburg liegt der Fokus auf fachfremden Informatik-Lehrkräften sowie zusätzlich auf Grundschullehrkräften. Gießen und Potsdam werden sich zunächst auf MINT-Lehrkräfte mit den Fächern Chemie oder Physik konzentrieren. Über die primäre Zielgruppe hinaus werden auch MINT-Lehramtsanwärter:innen in der zweiten Ausbildungsphase und Studierende des (MINT-)Lehramts an den beteiligten Hochschulstandorten adressiert, für deren Ausbildung im Bereich des digital gestützten Unterrichtens vielfältige positive Effekte erwartet werden. Über die engen Kontakte zu den Zentren für schulpraktische Lehrerbildung (ZfsL) der beteiligten Länder können alle Entwicklungen sofort in die zweite Ausbildungsphase transferiert werden. 

Ein weiterer wichtiger Verwertungsaspekt ergibt sich aus dem Anspruch, alle entwickelten Materialien für die Lehrkräftefortbildungen (und in ggfs. adaptierter Form für die ersten beiden Ausbildungsphasen des Lehramtsstudiums) als OER für die Nutzung zur Verfügung zu stellen. Einige Teilprojekte des Verbunds zielen explizit auf die Initiierung und Etablierung von Kollaborationen zwischen Lehrkräften ab. Der Transfer der Projektergebnisse ist in allen Teilprojekten enthalten. Bei der Dissemination der Ergebnisse und deren überregionalen Transfer in die Fortbildungspraxis wird das aufzubauende Netzwerk von Verbundprojekten im lernen:digital Kompetenzzentrum MINT eine entscheidende Unterstützung bieten. 

Die angestrebten OER-Aktivitäten nehmen in zweifacher Hinsicht eine wichtige Rolle für den geplanten Transfer der Ergebnisse aus den Teilprojekten ein. Einerseits werden wichtige Projektergebnisse als OER für die Nachnutzung aufbereitet und über die lernen:digital Transferstelle hinaus auch auf weiteren geeigneten OER-Plattformen zur Verfügung gestellt, zum Beispiel über ORCA.nrw oder twillo. Andererseits führen die Fortbildungen zum Umgang mit OER zu einer wünschenswerten Erweiterung der Community von OER-Nutzer:innen. 

Der Verbund strebt eine enge Zusammenarbeit mit dem Euregionalen Medienzentrum der Stadt Aachen, den MINT-Koordinator:innen der Aachener Schulen, den Zentren „Zukunft durch Innovation“ in Nordrhein-Westfalen, dem Center für Lehr- und Lernservices (CLS) der RWTH Aachen, den örtlichen Zentren für schulpraktische Lehrerbildung (ZfsL), dem Niedersächsischen Landesinstitut für schulische Qualitätsentwicklung (NLQ) und dem Oldenburger Fortbildungszentrum (OFZ) an.

ComᵉMINT-Netzwerk

Ziele und Gegenstand

Ziel des Verbunds ist es, transferierbare Konzepte zu entwickeln, die es systematisch erlauben, in Fort- und Ausbildung Kompetenzen zur Gestaltung und Optimierung digitalisierter (außer-)unterrichtlicher Lehr-Lern-Prozesse zu vermitteln. Die Konzepte werden in ihrer Wirkung empirisch erfasst und – auf Basis des Design-Based-Research-Ansatzes – im weiteren Entwicklungsprozess angepasst.

Systematisch unterstützt werden sollen digitalisierungsbezogene Kompetenzen zur Gestaltung von lernförderlichen, anspruchsvollen Lehr-Lern-Szenarien in der Primar- und Sekundarstufe, aber auch zu Digitalisierung als fachbezogenem Themenfeld (z. B. im Kontext von Data Literacy). Wesentlich dafür ist die Erprobung adaptierbarer Fortbildungsformate sowie förderlicher Strukturen auf Basis wissenschaftsbasierter Inputs und offener Diskurs- und Reflexionsräume mit Vertreter:innen verschiedener Akteursgruppen aus Praxis, Bildungsverwaltung und Unterstützungssystemen. 

Auf Verbundebene werden die Ergebnisse und Erkenntnisse der beteiligten Fachdisziplinen systematisch interdisziplinär zusammengeführt und ausgewertet. Querschnittsthemen wie Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) und Inklusion dienen als fachübergreifende Bezugspunkte, etwa hinsichtlich der Reflexion des Potenzials, aber auch der Barrieren von Digitalisierung für vulnerable Gruppen. Auch die Rolle unterrichtsbezogener Organisationsentwicklung wird jeweils mitgedacht.

Anbindung an die Praxis, Transfer und Implementierung

Das Vorhaben baut auf dem phasenübergreifenden ComᵉIn-Verbund aller zwölf lehrkräftebildenden Universitäten in Nordrhein-Westfalen auf. Es nutzt dessen Kooperations- und Verwertungsstrukturen, legt den Fokus jedoch stärker auf eine fachdidaktisch fundierte Entwicklungsforschung und einen weit gefassten Transfer im Dialog von Wissenschaft, Praxis, Bildungsverwaltung und Unterstützungssystemen. Dafür stellen die beteiligten MINT-Fächer jeweils mindestens ein umfassendes, für unterschiedliche Lernszenarien und Bedarfe adaptives und heterogenitätssensibles Fortbildungsmodul bereit, mit dem die digitalisierungsbezogenen und auch basalen informatischen Kompetenzen (angehender) Lehrkräfte gefördert werden. 

Erprobt, evaluiert und verwertet werden die Fortbildungsmodule in den phasenübergreifend angelegten fachbezogenen CommunityNets (ComᵉNets) des ComᵉMINT-Netzwerks auf verschiedenen Ebenen: lokal zwischen den beteiligten Standorten und dem lokalen Fortbildungsumfeld, regional auf Ebene des Landes Nordrhein-Westfalen im Rahmen der phasenübergreifenden ComᵉIn-Strukturen und bundesweit mit den überregionalen Partnern des Verbunds über die lernen:digital Transferstelle.

Die Entwicklungsforschung basiert zum einen auf bereits entwickelten, standardisierten diagnostischen Instrumenten, die für weitere Fächer adaptiert werden. Zum anderen beinhaltet sie systematische Peer-Reviews mit Expert:innen aller Funktionsbereiche des Lehrkräftefortbildungssystems. Auf diese Weise werden die adressat:innen- und inhaltsspezifischen Gelingensbedingungen gleichermaßen erforscht. Ebenso wird analysiert, inwiefern sich die verschiedenen Transferansätze im komplexen Mehrebenensystem als bedarfsgerecht und wirksam erweisen. Der Schwerpunkt liegt in Nordrhein-Westfalen, dementsprechend erfolgt dort eine Kooperation mit dem Ministerium für Kultur und Wissenschaft (MKW), dem Ministerium für Schule und Bildung (MSB) und der Qualitäts- und UnterstützungsAgentur – Landesinstitut für Schule (QUA-LiS) sowie den fünf Bezirksregierungen des Landes. Die ausdifferenzierte Governance sorgt innerhalb des Verbunds für einen dichten, länderübergreifenden Transfer und für die Anschlussfähigkeit an bundesweite Entwicklungen. Dazu trägt auch die Dokumentation von Projektergebnissen als Open Resources über eine Online-Plattform für modellhaftes Lernen bei, die an ComᵉIn-Vorarbeiten anknüpft.

DigiProMIN

Ziele und Gegenstand

Ziele von DigiProMIN sind die forschungsbasierte Entwicklung von Professionalisierungsbausteinen für die Gestaltung digital gestützten MINT-Unterrichts, die Identifikation effektiver Möglichkeiten des Einsatzes digitaler Medien in der Fort- und Weiterbildung sowie die Gestaltung und Umsetzung einer Transferstrategie auf verschiedenen Ebenen. 

Die im Verbund entwickelten Professionalisierungsbausteine berücksichtigen Digitalität in unterschiedlicher Weise. Erstens werden Fort- und Weiterbildungsmaßnahmen konzipiert, mit deren Hilfe Lehrkräfte der Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften für das Unterrichten mit digitalen Medien (weiter-)qualifiziert werden sollen („Lehrkräfte für digitale Medien professionalisieren“). Diese sind einerseits spezifisch für die genannten Unterrichtsfächer entwickelt, andererseits betreffen sie auch fächerübergreifende Lehr-Lern-Ansätze, z. B. für den Sachunterricht. Die Professionalisierungsbausteine sind auf konkrete digitale Unterrichtsmaterialien und Werkzeuge bezogen und sollen Lehrkräfte befähigen, einen verstehensorientierten, kognitiv aktivierenden und adaptiven Unterricht mit digitalen Medien durchzuführen. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung eines kohärenten Unterrichtsangebots und weniger die Nutzung einzelner digitaler Werkzeuge. 

Zweitens wird untersucht, wie digitale Medien für die Fort- und Weiterbildung von Lehrkräften sinnvoll eingesetzt werden können, indem digital gestützte Fort- und Weiterbildungsmaßnahmen – unter Verwendung von Virtual Reality, Simulationen und Online-Plattformen – entwickelt und implementiert werden („Lehrkräfte mit digitalen Medien professionalisieren“). 

Anbindung an die Praxis, Transfer und Implementierung

Die Professionalisierungsbausteine werden in Abstimmung mit den Fachverantwortlichen der Landesinstitute entwickelt. Sie sind Gegenstand der multidimensionalen Transfer- und Implementierungsstrategie des Verbundes.

  • Die materiale Transfer- und Implementierungsstrategie besteht darin, die im Projekt erzielten Ergebnisse (Professionalisierungsbausteine, digital gestützte Unterrichtsmaterialien sowie Konzepte für digital gestützte Fort- und Weiterbildungen) als Open Educational Resources (OER) aufzubereiten und überregional digital verfügbar zu machen. Hierzu werden existierende Plattformen wie LERNEN.Cloud und Clearing House Unterricht vernetzt und ausgebaut. 
  • Die personale Transfer- und Implementierungsstrategie bezieht sich zum einen auf die Einbindung der im Projekt entwickelten Bausteine in strukturierte fachspezifische oder MINT-umfassende Fort- und Weiterbildungsprogramme der am Verbund beteiligten Länder sowie in ko-konstruktiv ausgestaltete Netzwerke (als professionelle Lerngemeinschaften von Lehrkräften). Hierbei orientiert sich der Verbund an den Aktivitäten des Deutschen Zentrums für Lehrerbildung Mathematik (DZLM) als mögliche Blaupause für ein lernen:digital Kompetenzzentrum MINT. 
  • Schließlich wird eine systemische Transfer- und Implementierungsstrategie umgesetzt, indem die phasenübergreifende Zusammenarbeit u. a. im Rahmen der Qualifizierung von Multiplikator:innen sowie die überregionale Kooperation unterstützt wird. Die systemische Strategie beinhaltet zusätzlich eine Bereitstellung steuerungsrelevanten Wissens, indem Instrumente für die Erfassung digitalisierungsbezogener Kompetenzen von Lehrkräften entwickelt und empirisch validiert werden.

Die systemische Strategie wird exemplarisch in drei Bundesländern in Kooperation mit den jeweiligen Landesinstituten und Qualitätseinrichtungen erprobt. Dies sind Bayern mit der Akademie für Lehrerfortbildung und Personalführung (ALP) und dem Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung (ISB), Brandenburg mit dem Landesinstitut für Schule und Medien Berlin-Brandenburg (LISUM) und dem Ministerium für Bildung, Jugend und Sport  (MBJS, Referat 45) sowie Schleswig-Holstein mit dem Institut für Qualitätsentwicklung an Schulen (IQSH).