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Verändert sich das Professionswissen von Lehrpersonen durch Fortbildung? Dieser Fragestellungen wird in der vorliegenden Teilstudie des Forschungsprojektes Innovation naturwissenschaftlich-technischer Bildung in Grundschulen der Region Bodensee (INTeB) nachgegangen. Innerhalb des Projektes wurde ein mobiles Lernarrangement zum Thema Fliegen weiterentwickelt, um die naturwissenschaftlich-technische Interessens- und Wissensbildung von Kindern und Lehrpersonen im Primarschulbereich der Länder Deutschland, Österreich und der Schweiz zu fördern. Der Einsatz des mobilen, geöffneten, experimentellen Lernarrangements Fliegen ist mit Fortbildung gekoppelt. Die Lehrpersonen erhalten zum Einsatz des mobilen Lernarrangements entweder eine lernprozess-, eine inhaltsorientierte oder keine Fortbildung. Dadurch soll u. a. der Frage nach Veränderungen bei den Lehrpersonen nachgegangen werden können: Wie verändert sich die Lehrkompetenz und das Professionswissen? Wie verändert sich die Lernbegleitung? Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit liegt darin, zu untersuchen wie eine lernprozessorientierte bzw. inhaltsorientierte Fortbildung auf das Professionswissen der Lehrpersonen (Fachwissen, didaktisches Wissen) unter der Bedingung unterschiedlichen Vorwissens wirkt? Die Daten wurden quantitativ mittels Fragebogen zu drei Messzeitpunkten erhoben, mittels SPSS aufgearbeitet und ausgewertet. Die Befunde der vorliegenden Arbeit zeigen, dass sich das Professionswissen in seiner Gesamtheit (vgl. Shulman, 1986) nicht verändert. Das Professionswissen muss differenzierter betrachtet werden und in seine drei Wissensbereiche (Fachwissen-content knowledge; Fachdidaktisches Wissen-pedagogical content knowledge und Pädagogisches Wissen-general pedagogical knowledge [vgl. Shulman, 1986]) zerlegt werden. In einer weiteren Fragestellung wird der Wirksamkeit von Fortbildung nachgegangen.

Dem unterstützenden Lehrerhandeln wird hinsichtlich der Kompetenzsteigerung von Lernenden ein hoher Bedeutungsgehalt zugeteilt (Krammer, 2009). Es gilt als wichtige Komponente des Mediationsprozesses zwischen Lernangebot und Nutzung durch die Schüler (Bolhuis 2003; Helmke 2006). In der vorliegenden Dissertation wird der Fragestellung nachgegangen, wie sich die Qualität der Lernunterstützung von Lehrkräften in einer experimentell-entdeckenden naturwissenschaftlichen Lernumgebung beschreiben lässt und ob sich in diesem Kontext bestimmte Lernunterstützungsmuster identifizieren lassen. Bisherige Befunde deuten darauf hin, dass die Qualität der Lernunterstützung davon abhängt, inwieweit sie kognitiv aktivierend, strukturierend und adaptiv gestaltet wird (Krammer 2009, Kobarg & Seidel 2007). Für den Physikunterricht konnten Kobarg und Seidel zeigen, dass die Unterstützung durch die Lehrkraft eher wenige kognitiv aktivierende Impulse beinhaltet (Kobarg & Seidel 2007). Entlang der Tiefenstruktur naturwissenschaftlichen Problemlösens (Oser & Baeriswyl, 2001) wird kognitive Aktivierung in der vorliegenden Arbeit als eine Facette des Unterstützungshandelns von Lehrpersonen erfasst. Neben der empirischen Überprüfung aktueller Forschungsbefunde, soll die Analyse von Lernunterstützungsmustern weiterhin Aufschlüsse über die Differenziertheit des Unterstützungshandelns von Lehrpersonen geben. Als Ausgangspunkt für die Untersuchung des lernunterstützenden Lehrerhandelns dienen 65 Lehrervideos die im Rahmen einer standardisierten naturwissenschaftlichen Lernumgebung aufgenommen wurden, in der Schülerinnen und Schüler der 3. Und 4. Klasse eigenständig experimentelle Lernaufgaben zum Thema Fliegen bearbeiten (Projekt „Innovation naturwissenschaftlich technischer Bildung – INTeB“). Ausgehend von der Entwicklung eines allgemein- und fachdidaktischen Kategoriensystems zur multikriterialen Erfassung des Lehrpersonenhandelns, wurden die Videodaten in einem ersten Analyseschritt quantitativ nach Häufigkeiten und Verteilungen ausgewertet. In weiteren Analyseschritten wurde für jede der 65 Lehrkräfte ein Lernunterstützungsprofil erstellt, welches als Basis zur Identifikation von Mustern mittels des probabilistischen Verfahrens der latenten Klassenanalyse (LCA) herangezogen wurde. Anschließende Fallanalysen dienten der Konkretisierung von Musterbeschreibungen. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass sich Lehrkräfte in Ihrem Handeln unterscheiden. Es konnten drei Muster von unterstützendem Lehrerhandeln identifiziert werden, deren Differenzierung insbesondere auf die Häufigkeit von organisations-, lernprozess- und aufgabenorientierten Handlungsweisen von Lehrkräften zurückzuführen ist. Erwartungsgemäss zeigte sich, dass dem lernprozessorientierten Handlungsmuster, welches sich insbesondere durch hohe Ausprägungen im Bereich der kognitiven Aktivierung auszeichnet, die wenigsten Lehrpersonen zugeordnet wurden. Der Großteil der Lehrkräfte wurde demjenigen Muster zugeordnet, das sich durch vergleichsweise hohe Werte im Bereich der Strukturierung und Transmission von Lernprozessen charakterisiert. Die Identifikation von Mustern stellt einen grundlegenden Schritt zur Verständniserweiterung von lernunterstützendem Lehrerhandeln dar und kann als Grundlage für die Analyse von Einflussfaktoren auf die Gestaltung von Unterricht herangezogen werden. Die Ergebnisse der Studie könnten Hinweise darauf geben, wo mögliche Ansatzpunkte zur Kompetenzförderung von Lehrpersonen liegen, um Lernprozesse der Schülerinnen und Schüler entlang ihrer Tiefenstruktur zu unterstützen.

Megatrends wie Digitalisierung, künstliche Intelligenz oder Konnektivität verändern unsere Gesellschaft rasant, vielfältig und nachhaltig (Zukunftsinstitut Deutschland, 2022). Der digitale Wandel und die damit verbundenen technischen Entwicklungen tangieren unsere Gesellschaft in allen Lebensbereichen. Mit diesen Veränderungen in Bezug auf den digitalen Wandel beschäftigt sich die vorliegende Untersuchung zum Thema „Interesse und Wissen von Sachkundelehrkräften der Grundschule im Bereich Technik – eine Untersuchung in der deutschsprachigen Region des Kanton Graubündens“. Diese Untersuchung ist vor der Einführung des Lehrplans 21 durchgeführt worden und setzt sich mit den technischen Inhalten im Sachkundeunterricht in den deutschsprachigen Bündner Grundschulen auseinander. Es werden darin die eingangs beschriebenen Entwicklungen im Zeitalter des digitalen Wandels fokussiert und mögliche Einflussgrössen für oder gegen das Vermitteln von technischen Inhalten im Sachkundeunterricht untersucht. Es sind 231 Lehrpersonen, die im deutschsprachigen Teil des Kanton Graubündens Sachkunde in der Grundschule (1. bis 6. Klasse) unterrichten, befragt worden. Sie haben angegeben, inwiefern sie technische Inhalte in ihrem Sachkundeunterricht vermitteln und was in diesem Zusammenhang aus ihrer Sicht förderliche bzw. hinderliche Faktoren sind. Zum Zeitpunkt der Befragung ist noch der alte Bündner Lehrplan gültig gewesen. Dieser hat bezüglich des Vermittelns von technischen Inhalten im Sachkundeunterricht weder zeitliche noch inhaltliche Vorgaben gemacht. Das Forschungsdesign basiert auf einer Fragebogenerhebung. Nach einem Pretest mit rund zwanzig Grundschullehrkräften und den Rückmeldungen von „MINT“-Expertinnen und „MINT“-Experten ist eine Hauptbefragung mit 231 Teilnehmenden durchgeführt worden. Die Resultate der vorliegenden Arbeit geben Hinweise darauf, dass das Interesse einer Lehrperson an Technik und ihr „Professionswissen“ zum Befragungszeitpunkt einen signifikanten Zusammenhang mit dem „Anteil der technischen Inhalte in ihrem Sachkundeunterricht“ haben. Hingegen findet sich bei der vorliegenden Datenbasis bezüglich der „technischen Kindheitserfahrungen“, dem „Professionswissen“ bei Studienabschluss und den „Rollenbildern/Stereotypen“ kein signifikanter Zusammenhang. Weiter zeichnet sich aufgrund der vorliegenden Datenanalyse ab, dass das „Geschlecht“ (Hintergrundvariable) ebenfalls einen signifikanten Zusammenhang aufweist. So zeigt sich beim Vergleich der Geschlechter, dass die befragten Lehrpersonen mit rund elf Prozent in etwa den gleichen „Anteil an technischen Inhalten“ unterrichten, allerdings geben die männlichen Lehrpersonen in Bezug auf die „Anzahl technische Themen im letzten Schuljahr“ eine leicht grössere Anzahl an. Weiter weisen die männlichen Lehrpersonen ein leicht höheres „Interesse an Technik“ aus. Dies gilt auch für das „Professionswissen“ bei Studienabschluss sowie auch zum Befragungszeitpunkt. Die befragten Lehrer schätzen ihre eigenen „Technikkompetenzen“ signifikant höher ein als ihre weiblichen Kolleginnen. Die Umfrageergebnisse zeigen weiter auf, dass weitere Hintergrundvariablen wie das „Alter“, der „Abschluss“ oder die „Unterrichtserfahrung“ keinen oder nur einen geringen Einfluss auf den „Anteil technischer Inhalte im Sachkundeunterricht“ haben. Anhand der Resultate aus der vorliegenden Untersuchung werden Desiderate an die Forschung, die Aus- und Weiterbildung von Lehrpersonen sowie die schulische und innerschulische Förderung der „MINT“-Inhalte adressiert.