Teilprojekt C04

Teilprojekt C04

Personalisierte digitale Videosimulationen zur Förderung fachdidaktischen Wissens in der Biologie-Lehrkräftebildung: Effekte von Lernprozess Scaffolding und repräsentationalem Scaffolding

Kurzbeschreibung

C04 untersucht, wie personalisierte Lehrunterstützung in videobasierten Simulationen die Ausbildung von Biologielehrkräften verbessert. Im Fokus steht die Wirksamkeit unterschiedlicher Adaptionsgrundlagen (Lernvoraussetzungen vs. Lernprozesse), Zeitrahmen (Makro- vs. Mesoebene) und Unterstützungsformen wie Lernprozess-Scaffolding und repräsentationales Scaffolding für die Entwicklung des fachdidaktischen Wissens. Grundlage ist die Simulation DiKoBi, die mithilfe von Natural Language Processing (NLP) erweitert wird, um adaptive, prozessbasierte Anpassungen in Echtzeit zu ermöglichen. Drei experimentelle Studien untersuchen Effekte auf angehende Biologielehrkräfte in verschiedenen Ausbildungsphasen. Erfasst werden dabei das personale fachbezogene pädagogische Wissen (pPCK) und das im Unterrichtshandeln sichtbare fachbezogene pädagogische Wissen (ePCK) anhand standardisierter Tests und ausgewerteter Textantworten. Die Ergebnisse tragen zur Fundierung des Refined Consensus Model of Pedagogical Content Knowledge (PCK) bei und ermöglichen Erkenntnisse zur Übertragbarkeit auf unterschiedliche Unterrichtssituationen und Fachbereiche.

Beteiligte

Wissenschaftliche Leitung

Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen

Kooperationspartner:innen

Ziel

C04 zielt darauf ab, die Wirksamkeit personalisierter Lehrunterstützung in videobasierten Simulationen für die Ausbildung von Biologielehrkräften zu untersuchen. Hierfür werden unterschiedliche Adaptionsgrundlagen, Zeitrahmen und Unterstützungsformen hinsichtlich ihrer Effekte auf die Entwicklung des fachdidaktischen Wissens analysiert. Auf Basis einer mit Natural Language Processing erweiterten Simulation sollen empirische Erkenntnisse gewonnen werden, die zur Fundierung des Refined Consensus Model of PCK beitragen und Aufschluss über die Übertragbarkeit auf verschiedene Unterrichtskontexte geben.

Forschungsfragen

  • Welche Adaptionsbasis ist wirksamer für die Förderung des ePCK: Lernvoraussetzungen (pPCK) oder Lernprozesse (ePCK)?

  • Ist eine meso-zeitliche Anpassung effektiver als eine makro-zeitliche Anpassung zur Förderung von ePCK?

  • Wie wirkt sich representational scaffolding im Vergleich zu learning-process scaffolding auf die Entwicklung von ePCK aus?

  • Beeinflusst das Lernendenniveau (Anfang vs. Fortgeschritten) die Wirksamkeit unterschiedlicher Scaffolding-Formen?

Methodik

C04 kombiniert experimentelle Studien mit der gezielten technischen Weiterentwicklung von digitalen Simulationen und integriert dabei sowohl quantitative sowie qualitative Datenanalyse. Zentrale Grundlage ist die durch Natural Language Processing erweiterte Simulation DiKoBi, die adaptive, personalisierte Lernunterstützung in Echtzeit ermöglicht. Daten werden über mehrere Messzeitpunkte (Prätest, Intervention und Posttest) erhoben, wobei pPCK und ePCK mit standardisierten Tests und codierten Textantworten erfasst werden. Zusätzlich werden kognitive Belastung und situatives Interesse als Kontrollvariablen erfasst, um die Wirksamkeit der Unterstützung zu evaluieren. 

Rolle im Sonderforschungsbereich

  • Mit C05: Entwicklung von Fällen für repräsentationales Scaffolding in der Lehrkräftebildung, inklusive Testmaterialien, Codierhandbücher und Hintergrundinformationen zur Erstellung videobasierter Simulationen

  • C04, C05, C06: Approximation of Practice

  • A02, A03, C04, C05: Fundierung des Refined Consensus Model of PCK

  • A02, B04, C03, C04 und INF: Einsatz von Natural Language Processing zur Auswertung offener Textantworten in Lernumgebungen

  • A01, A02, A04, A05, B01–B04, C01–C05: gemeinsame Meta-Analyse zu den Effekten von learning process und repräsentationalem Scaffolding

  • A02–A05, B02, C01–C05: gemeinsame Theoriebildung zum Thema salience of cues

  • Gemeinsame Datenerhebung mit Projekt M

Publikationen

2023

2022

2021

2020

2014