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Professionalisierung für einen inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht

Professionalisation for inclusive science education

  • Im naturwissenschaftlichen Unterricht werden Hypothesen geprüft, Modelle genutzt, Experimente durchgeführt, Phänomene mit naturwissenschaftlichen Konzepten erklärt, die naturwissenschaftliche Fachsprache verwendet, gesellschaftliche Anliegen über Nachhaltigkeitskriterien erörtert usw. (KMK, 2004a, 2004b, 2004c). Von diesen Charakteristika des naturwissenschaftlichen Unterrichts können Barrieren ausgehen, die dazu führen, dass nicht alle Schüler*innen an dem naturwissenschaftlichen Lernen partizipieren können (Ferreira González et al., 2021). Schüler*innen können Fehlvorstellungen von naturwissenschaftlichen Konzepten entwickeln oder motorische Schwierigkeiten beim Experimentieren zeigen (Schlüter, 2018). Lehrkräfte stehen vor der Aufgabe, den naturwissenschaftlichen Unterricht inklusiv zu gestalten, wobei diese Barrieren reduziert und den Schüler*innen Zugänge geboten werden sollen. Von den Charakteristika naturwissenschaftlichen Unterrichts können nicht nur Barrieren, sondern auch Potentiale zur inklusiven Gestaltung ausgehen (Ferreira González et al., 2021; Abels & Brauns, 2020). Unter anderem können Phänomene anschaulich, verblüffend sowie auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen präsentiert werden (Menthe & Hoffmann, 2015). Insgesamt fühlen sich Lehrkräfte jedoch noch nicht ausreichend vorbereitet, ihren Unterricht inklusiv zu gestalten (van Miegham et al., 2020). Aus diesem Grund fordern Simon und Moser (2019) hochschuldidaktische Lehrformate für die Professionalisierung für den inklusiven Fachunterricht zu entwickeln. Im BMBF geförderten Projekt Nawi-In (Naturwissenschaftlichen Unterricht inklusiv gestalten) sind wir dieser Forderung nachgegangen, indem die Entwicklung professioneller Kompetenzen für den inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht von Lehramtsstudierenden der Primar- und Sekundarstufe beforscht wurde. Dabei wurden Lehramtsstudierende des naturwissenschaftlichen Primar- und Sekundarstufenunterrichts über drei Semester im Projektbandseminar begleitet. Im ersten Semester haben die Studierenden ihr theoretisches Wissen zum inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht vertieft, im zweiten Semester haben sie im Zuge der Praxisphase (halbjähriges Praktikum in der Schule) eigenen inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht gestaltet, reflektiert und beforscht, im dritten Semester fand die Aufbereitung und Analyse der Daten statt (Brauns et al., 2020). Als Teilprojekt des Nawi-In Projekts setzt diese Arbeit den Schwerpunkt auf drei Fokusse: die Entwicklung des Kategoriensystems inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht (KinU), die Beforschung der professionellen Handlungskompetenz sowie der professionellen Wahrnehmung bzgl. inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts. Im ersten Fokus geht es sowohl um die Entwicklung und Validierung des KinUs als auch um die Überprüfung der Gütekriterien des KinUs (Brauns & Abels, 2020, 2021b). Zunächst wurden die Charakteristika inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts, die die Kategorien des KinUs 1.0 darstellen, in einem systematischen Review aus der Literatur (n=297) induktiv abgeleitet. Bei diesem Verfahren wurden insgesamt n=935 Kategorien abgeleitet, die sich auf insgesamt vier Abstraktionsebenen von der allgemeinen Hauptkategorien-, über die Subkategorien-, Code- bis hin zur konkreten Subcode-Ebene des KinUs verteilen. Während zunächst n=16 Kategorien die Verbindung naturwissenschaftlicher Charakteristika mit der inklusiven Umsetzung auf der Hauptkategorien-Ebene gebildet haben, waren es nach der Weiterentwicklung und Überarbeitung des KinUs 2.0 n=15 Hauptkategorien. Die Weiterentwicklung des KinUs fand mithilfe der Validierung durch Datentriangulation statt. Durch die Anwendung des KinUs auf Video- und transkribierte Audiodaten wurden fortlaufend weitere Kategorien induktiv abgeleitet. Das KinU 2.0 besitzt insgesamt über alle vier Ebenen n=2117 Kategorien. Zudem wurde die Struktur des KinUs vereinfacht, sodass die inklusiven Zugänge zu jedem naturwissenschaftlichen Charakteristikum bis zur Code-Ebene als ein gleichbleibendes Muster abgebildet werden können. Mit der Überarbeitung des KinUs wurden die Gütekriterien der qualitativen Forschung empirische Fundierung, Reproduzierbarkeit, Reliabilität, Kohärenz und Limitationen sowie Übertragbarkeit überprüft und begründet bestätigt. Der zweite Fokus bezieht sich auf die Entwicklung und Beforschung der professionellen Handlungskompetenz der Lehramtsstudierenden bzgl. inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts (Brauns & Abels, eingereicht, in Vorb. a, in Vorb. b). Dabei wurde analysiert, welche inklusiv naturwissenschaftlichen Charakteristika Lehramtsstudierende in ihrem Unterricht implementieren, wie sich ihre professionelle Handlungskompetenz während der Praxisphase entwickelt sowie welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten sich für die Primar- und Sekundarstufen bzgl. ihrer professionellen Handlungskompetenz ergeben. Dafür wurden die Unterrichtsvideos, die die Studierenden während der Praxisphase jeweils zweimal von ihrem eigenen Unterricht angefertigt haben, mit dem KinU qualitativ inhaltlich analysiert. Insgesamt haben die Studierenden zwar unterschiedliche Zugänge auf der Subkategorien-Ebene zum naturwissenschaftlichen Unterricht implementiert, allerdings haben sie den Schüler*innen innerhalb dieser Zugänge nur selten verschiedene Optionen geboten. Das bedeutet, dass Studierende beispielsweise zur Anwendung naturwissenschaftlicher Untersuchungsmethoden zwar einen bestimmten Grad an Offenheit und ausgewählte kommunikative Zugänge gestaltet haben, innerhalb der Offenheitsgrade aber nur das geleitete Experimentieren für alle Schüler*innen angeboten haben. Im Vergleich der Schulstufen zeigt sich, dass sich die zunehmende Fachlichkeit von der Primar- zur Sekundarstufe wiederspiegelt. Insgesamt haben die Studierenden von dem ersten zum zweiten Unterrichtsvideo zunehmend mehr inklusiv naturwissenschaftliche Charakteristika in ihren Unterricht implementiert. Im dritten Fokus wurde die professionelle Wahrnehmung von Lehramtsstudierenden bzgl. inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts beforscht (Brauns & Abels, in Vorb. a, in Vorb. b). Dabei wurde analysiert, welche inklusiv naturwissenschaftlichen Charakteristika Lehramtsstudierende wahrnehmen, wie sich ihre professionelle Wahrnehmung entwickelt sowie welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten sich für die Primar- und Sekundarstufe bzgl. ihrer professionellen Wahrnehmung ergeben. Dafür wurden video-stimulierte Reflexionen durchgeführt, wobei die Studierenden Videoszenen bzgl. inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts beschreiben, interpretieren sowie Handlungsalternativen generieren sollten. Bei den Video-Stimulated Reflections (VSRef) haben die Studierenden eine Videovignette aus einem Sachunterricht zum Thema Löslichkeit reflektiert. Die VSRefs wurden zu drei Zeitpunkten durchgeführt: vor dem ersten Mastersemester und vor sowie nach der Praxisphase im zweiten Mastersemester. Zudem wurden während der Praxisphase jeweils zweimal mit allen Studierenden Video-Stimulated Recalls (VSR) durchgeführt. Dabei haben die Studierenden Ausschnitte ihrer eigenen Unterrichtsvideos reflektiert. Sowohl die VSRef als auch die VSR wurden transkribiert und mit dem KinU qualitativ inhaltlich analysiert. Die Lehramtsstudierenden haben zunehmend mehr inklusiv naturwissenschaftliche Charakteristika in den eigenen und fremden Unterrichtsvideos wahrgenommen. Zwischen den Schulstufen waren nur geringe Unterschiede zu erkennen. Am häufigsten haben die Studierenden Zugänge zur inklusiven Gestaltung der Anwendung naturwissenschaftlicher Untersuchungsmethoden wahrgenommen. Insgesamt zeigt sich, dass die Lehramtsstudierenden ihre professionellen Kompetenzen bzgl. inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts weiterentwickeln konnten. Zudem wurde mit der Entwicklung des KinUs ein Kategoriensystem zur Beforschung und ein Unterstützungsraster für Lehrkräfte zur Gestaltung inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts geschaffen. Als Mehrwert für weitere Erkenntnisse im Bereich des inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts ist es interessant, weitere Daten in die Analyse der professionellen Kompetenzen (angehender) Lehrkräfte einzubeziehen. Beispielsweise können Schüler*innen beobachtet werden, inwiefern sie partizipieren, um mit Bezug auf die Implementierung inklusiv naturwissenschaftlicher Charakteristika Rückschlüsse zu ziehen, inwieweit der naturwissenschaftliche Unterricht tatsächlich inklusiv gestaltet wurde
  • In science education, hypotheses are tested, models are used, experiments are carried out, phenomena are explained with scientific concepts, scientific terminology is used, social concerns are discussed about sustainability criteria, etc. (KMK, 2004a, 2004b, 2004c). These characteristics of science education can lead to barriers that prevent all students from participating in science learning (Ferreira González et al., 2021; Abels & Brauns, 2020). Students may develop misconceptions about scientific concepts or show motor difficulties when experimenting (Schlüter, 2018). Teachers are challenged to make science education inclusive by reducing these barriers and providing access for students. Inclusive approaches to science education can be implemented through the potentials of the characteristics of science education (Ferreira González et al., 2021). Among other things, phenomena can be presented vividly, amazingly as well as at different levels of abstraction (Menthe & Hoffmann, 2015). Thus, teachers do not yet feel sufficiently prepared to design their lessons inclusively (van Miegham et al., 2020). For this reason, Simon and Moser (2019) call for developing university education formats for professionalisation for inclusive subject teaching. In the BMBF-funded project “Teaching Science Education Inclusively” (Nawi-In), we followed up on this demand by researching the development of professional competencies for inclusive science education among student teachers at primary and secondary level. This involved student teachers of primary and secondary science education being accompanied over three semesters in the project seminar. In the first semester the students deepened their theoretical knowledge of inclusive science education, in the second semester they designed their own inclusive science lessons in the course of the practical phase (six-month internship in school), and in the third semester the follow-up to the practical phase took place (Brauns et al., 2020). As a sub-project of the Nawi-In project, this work focuses on three areas: the development of the Framework for Inclusive Science Education, research professional action competency and professional noticing with regard to inclusive science education. The first focus is on the development and validation of the Framework as well as on the verification of the quality criteria of the Framework (Brauns & Abels, 2020, 2021b). First, the characteristics of inclusive science education, which represent the categories of the Framework 1.0, were inductively derived from the literature (n=297) in a systematic review. In this procedure, a total of n=935 categories were derived, which are distributed over a total of four levels of abstraction from the general main category level, to the subcategory level, code level and concrete subcode level of the Framework. While initially n=16 categories constituted the connection of scientific characteristics with inclusive implementation on the main category level, after further development and revision to Framework 2.0 it was n=15 main categories. The further development of the Framework was conducted by validation through data triangulation. Through the application of the Framework to video and transcribed audio data, further categories were continuously derived inductively. The Framework 2.0 contains a total of n=2117 categories. In addition, the structure of the Framework was simplified so that the same inclusive approaches to the various science specifics are repeated up to the code level. With the revision of the Framework, the quality criteria of qualitative research - empirical foundation, reproducibility, reliability, coherence and limitations as well as transferability - were verified and approved. The second focus relates to the development and research of the professional action competency of student teachers with regard to inclusive science education (Brauns & Abels, submitted, in prep. a, in prep. b). The study analysed which inclusive science characteristics student teachers implement in their teaching, how their professional action competency develops during the practical phase, and which differences and similarities emerge for the primary and secondary levels with regard to their professional action competency. For this purpose, the classroom videos that the students made of their own lessons twice during the practical phase were analysed qualitatively with the Framework. Overall, the students implemented different approaches at the subcategory level to science education, but there were no options within these approaches. This means that, for example, students designed a certain degree of openness and selected communicative approaches to the application of scientific investigation methods, but within the degrees of openness they only offered guided experimentation for all students. A comparison of the school levels shows that the increasing subject matter from primary to secondary level is reflected in the coding of the Framework. Overall, from the first to the second classroom video, the student teachers increasingly implemented more inclusive science characteristics in their lessons. In the third focus, the professional perception of student teachers regarding inclusive science education was researched (Brauns & Abels, in prep. a, in prep. b). It was analysed which inclusive science characteristics student teachers notice, how their professional noticing develops, and which differences and similarities emerge for the primary and secondary levels with regard to their professional perception. For this purpose, video-stimulated reflections were carried out, in which the students were asked to describe and interpret video scenes regarding inclusive science education and to generate alternative actions. In the Video-Stimulated Reflections (VSRef), student teachers reflected on a video vignette with a science lesson on the topic of solubility. The VSRefs were conducted at three times: before the first semester, before and after the practical phase. In addition, Video-Stimulated Recalls (VSR) were conducted twice with all students during the practical phase. During the VSR, the students reflected on excerpts from their own classroom videos. Both the VSRef and the VSR were transcribed and qualitatively analysed with the Framework for Inclusive Science Education. The student teachers increasingly noticed more inclusive science characteristics in their own and others' classroom videos. Only minor differences were evident between the school levels. The students most frequently noticed approaches to the inclusive design of the application of scientific research methods. Overall, it is evident that the student teachers were able to further develop their professional competencies with regard to inclusive science education. In addition, with the development of the Framework, a category system for research and a guideline for teachers for the design of inclusive science education was created. An added value for further findings in the field of inclusive science education is the interesting consideration of further data in the analysis of the professional competencies of (student) teachers. For example, students can be asked about their perception of participation in order to draw conclusions about the implementation of inclusive science characteristics and the extent to which science education is actually designed inclusively.

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Metadaten
Author:Sarah BraunsORCiDGND
URN:urn:nbn:de:gbv:luen4-opus4-12854
URL: https://pub-data.leuphana.de/frontdoor/index/index/docId/1285
Subtitle (German):Beforschung und Entwicklung professioneller Kompetenzen angehender Lehrkräfte mit dem Kategoriensystem inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht (KinU)
Subtitle (English):Research and development of professional competencies of pre-service teachers with the the Framework for Inclusive Science Education
Advisor:Simone Abels (Prof. Dr.)
Referee:Simone Abels (Prof. Dr.)ORCiDGND, Silvija Markic (Prof. Dr.)ORCiDGND, Jürgen Menthe (Prof. Dr.)ORCiD
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2022
Date of Publication (online):2022/12/15
Date of first Publication:2022/12/15
Publishing Institution:Leuphana Universität Lüneburg, Universitätsbibliothek der Leuphana Universität Lüneburg
Granting Institution:Leuphana Universität Lüneburg
Date of final exam:2021/12/20
Release Date:2022/12/15
Pagenumber:89 + Anhang Beiträge
Note:
Das Rahmenpapier der kumulativen Dissertation enthält 9 Beiträge
Note:
Fakultät Nachhaltigkeit
Institut für Nachhaltige Chemie (INSC)
Abels (Didaktik der Naturwissenschaften)
Institutes:Fakultät Nachhaltigkeit
Dewey Decimal Classification:3 Sozialwissenschaften / 37 Bildung und Erziehung / 372 Primar- und Elementarbildung
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht