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Seit vielen Jahrzehnten versucht die naturwissenschaftsdidaktische Entwicklung die Lernwirksamkeit lernendenaktiver Experimentierphasen durch innovative, unterschiedlich akzentuierte Unterrichtskonzepte zu fördern. Unterrichtskonzepte sind Gesamtorientierungen didaktisch-methodischen Handelns, in denen ein begründeter Zusammenhang von Ziel-, Inhalts- und Methodenentscheidungen hergestellt wird. Dies hat zu einer Vielzahl von namens- wie auch teils inhaltsgleichen Unterrichtskonzepten geführt, aus deren Nebeneinander Lehrkräfte möglichst geeignete Ansätze für ihren Unterricht auswählen sollen. In diesem Artikel werden prominente Unterrichtskonzepte zum Experimentieren gesichtet, geordnet und bezüglich ihrer Potenziale untersucht, Experimentieren im Sinne der Bildungsstandards zu fördern. Zur Analyse werden vornehmlich im deutschsprachigen Raum besprochene Unterrichtskonzepte ausgewählt, die konstruktivistischen Theorien zum aktiven Lernen folgen. Grundlage des kriteriengeleiteten Vergleichs sind acht theoretisch begründete Unterrichtsprinzipien: (P1) ‚Teilprozesse des Experimentierens berücksichtigen‘, (P2) ,Experimentieren als expliziter Unterrichtsgegenstand‘, (P3) ‚Experimentieren üben‘, (P4) ‚Experimentieren zum Problemlösen einsetzen‘, (P5) ‚Prozessreflektierend experimentieren‘, (P6) ‚Grenzen von Experimenten ansprechen‘, (P7) ‚Wissenschaftliche Strenge walten lassen‘, (P8) ‚Zunehmende Selbstständigkeit der Lernenden beim Experimentieren‘. Als Ergebnis ist festzustellen, dass keines der untersuchten Unterrichtskonzepte alle acht Unterrichtsprinzipien berücksichtigt. Besonders hinsichtlich einer zunehmenden Lernendenselbstständigkeit und des Übens wissenschaftlichen Experimentierens wurden bei vielen Unterrichtskonzepten Leerstellen identifiziert. Die Konzepte des Forschend-entdeckenden Lernens nach Höttecke und des Forschenden Lernens nach Arnold versprächen, nach Erweiterung um einen Übungs-Aspekt, die Berücksichtigung aller Unterrichtsprinzipien. Abstract Science education has tried to advance learning effectiveness of student activating experimentation for the past decades by suggesting innovative, differently nuanced teaching concepts. Teaching concepts are holistic approaches to teaching which purposefully coordinate decisions of teaching goals, content and method. This has led to the introduction of a multitude of nominally (and sometimes also with regard to content) identical teaching concepts, from which teachers have to choose the ones most suitable for their teaching. This paper aims at reviewing some of the most prominent teaching concepts in German speaking science education and at analyzing their potentials for learning experimentation aligned with the science education standards. Teaching concepts are selected that obey constructivist theories of active learning. Basis for this criteria-led juxtaposition are eight theoretically founded teaching principles for experimentation: (P1) ‘Consider subprocesses of experimentation’, (P2) ‘Make experimentation an explicit teaching content’, (3) ‘Practice experimentation’, (4) ‘Use experimentation for problem solving’, (5) ‘Reflect on the processes of experimentation’, (6) ‘Address limitations of experimentation’, (7) ‘Obey scientific rigor’, (8) ‘Have students experiment increasingly more autonomous’. Results show that none of the analyzed teach-ing concepts addresses all of the postulated principles. Especially with respect to increasing students’ autonomy in and prac-ticing of scientific experimentation teaching concepts have been found to be mute. Two of the concepts analyzed – inquiry-discovery learning, inquiry learning – promise to meet the comprehensive set of principles if augmented for an aspect of practice., +repphzhbib2020F

Dem Experimentieren kommt als Methode zum Erkenntnisgewinn eine große Bedeutung zu. Diese wird auf curricularer Ebene durch entsprechende Kompetenzformulierungen in den Bildungsstandards aufgegriffen. Aber nicht nur fachlich-disziplinäre und curriculare Begründungen weisen das Experimentieren als wichtige Erkenntnismethode für Lernende und daher als expliziten Unterrichtsgegenstand aus. Auch aus den Perspektiven der Bildungs- und Lerntheorie, die in diesem Artikel bei der Ableitung von Unterrichtsprinzipien zusätzlich zu den fachlich-disziplinären und curricularen Perspektiven Beachtung finden, bildet Experimentieren einen wichtigen Lerngegenstand. Entsprechend kommt der Frage des Vorgehens beim Unterrichten, d. h. der Methodik, große Relevanz zu. Für das Unterrichten sind Maßstäbe zur methodischen Orientierung wichtig: dies sind Unterrichtsprinzipien. Unterrichtsprinzipien sind didaktische Grundsätze, welche das Unterrichtsplanen und -handeln leiten sowie Bezugspunkte für die didaktische Forschung darstellen. Die multiperspektivische Begründung des Experimentierens bildet den ersten Schritt bei der Formulierung von Lehr-Lern-Zielen. Aus den Zielen werden danach Unterrichtsprinzipien abgeleitet. Als Unterrichtsprinzipien [P] werden identifiziert: (P1) ‚Teilprozesse des Experimentierens berücksichtigen‘, (P2) ,Experimentieren als expliziter Unterrichtsgegenstand‘, (P3) ‚Experimentieren üben‘, (P4) ‚Experimentieren zum Problemlösen einsetzen‘, (P5) ‚Prozessreflektierend experimentieren‘, (P6) ‚Grenzen von Experimenten ansprechen‘, (P7) ‚wissenschaftliche Strenge walten lassen‘ und (P8) ‚Selbsttätigkeit der Lernenden beim Experimentieren‘., Zeitschrift für Didaktik der Biologie (ZDB) - Biologie Lehren und Lernen, Bd. 23 (2019)

Seit vielen Jahrzehnten versucht die naturwissenschaftsdidaktische Entwicklung die Lernwirksamkeit lernendenaktiver Experimentierphasen durch innovative, unterschiedlich akzentuierte Unterrichtskonzepte zu fördern. Unterrichtskonzepte sind Gesamtorientierungen didaktisch-methodischen Handelns, in denen ein begründeter Zusammenhang von Ziel-, Inhalts- und Methodenentscheidungen hergestellt wird. Dies hat zu einer Vielzahl von namens- wie auch teils inhaltsgleichen Unterrichtskonzepten geführt, aus deren Nebeneinander Lehrkräfte möglichst geeignete Ansätze für ihren Unterricht auswählen sollen. In diesem Artikel werden prominente Unterrichtskonzepte zum Experimentieren gesichtet, geordnet und bezüglich ihrer Potenziale untersucht, Experimentieren im Sinne der Bildungsstandards zu fördern. Zur Analyse werden vornehmlich im deutschsprachigen Raum besprochene Unterrichtskonzepte ausgewählt, die konstruktivistischen Theorien zum aktiven Lernen folgen. Grundlage des kriteriengeleiteten Vergleichs sind acht theoretisch begründete Unterrichtsprinzipien: (P1) ‚Teilprozesse des Experimentierens berücksichtigen‘, (P2) ,Experimentieren als expliziter Unterrichtsgegenstand‘, (P3) ‚Experimentieren üben‘, (P4) ‚Experimentieren zum Problemlösen einsetzen‘, (P5) ‚Prozessreflektierend experimentieren‘, (P6) ‚Grenzen von Experimenten ansprechen‘, (P7) ‚Wissenschaftliche Strenge walten lassen‘, (P8) ‚Zunehmende Selbstständigkeit der Lernenden beim Experimentieren‘. Als Ergebnis ist festzustellen, dass keines der untersuchten Unterrichtskonzepte alle acht Unterrichtsprinzipien berücksichtigt. Besonders hinsichtlich einer zunehmenden Lernendenselbstständigkeit und des Übens wissenschaftlichen Experimentierens wurden bei vielen Unterrichtskonzepten Leerstellen identifiziert. Die Konzepte des Forschend-entdeckenden Lernens nach Höttecke und des Forschenden Lernens nach Arnold versprächen, nach Erweiterung um einen Übungs-Aspekt, die Berücksichtigung aller Unterrichtsprinzipien., Zeitschrift für Didaktik der Biologie (ZDB) - Biologie Lehren und Lernen, Vol 24 (2020)

This article introduces a Design- and Effect Framework for Professional Development (PD), the research design for a validating intervention study, and first findings from this study. The PD aimed at introducing teachers to a method of inquiry-based experimentation (Discovery Experimentation); During 1.5 academic years teachers attended workshops, were visited in their lessons and coached. Teachers were monitored regarding the development of their beliefs towards inquiry-based experimentation, their respective professional content knowledge (PCK), and their teaching practice. Results suggest that the PD can contribute to improving teachers’ beliefs towards inquiry-based experimentation. Developments in PCK appear to be quite low but might be affected by the small realized sample at the time of reporting. Background: Professional development (PD) in science education is understood to be influenced by personal dispositions as well as by the quality of formal learning opportunities for teachers. Some beneficial promotors of PD can be identified: duration of a PD programme, active learning of participants, content focus, coherence, collective participation. Respecting these promotors in PD programmes is expected to favourably influence teachers’ professional knowledge, their beliefs about teaching, their teaching practices, and – in extension – student achievement. All these aspects (development of professional competence, promotors of PD, relevant goal variables of PD) can be merged into a coherent framework that can inform empirical studies as well as the design of PD. Purpose of this study is to check the validity of one of the promotors by contrasting variant settings regarding “active learning” in two formats of PD. In one of these, participants are encouraged to intensively collaborate and coach each other (PD institute) while teachers’ progress in the other format (personal PD) is left to their own disposal with the coaching function falling exclusively to the professional developers. Sample/Setting: Forty-six teachers from eight secondary schools in Baden-Wuerttemberg (Germany) participated in the PD programme (PD institute: n = 22, personal PD: n = 24). The programme lasted for three consecutive semesters (1.5 academic years). Teachers were introduced to a novel approach to teaching through inquiry: “Discovery Experimentation” as a form of opened experimentation (semester 1). All the teachers were observed twice in their teaching (semesters 1 and 2) which formed the core of subsequent coaching sessions either in the teacher group (PD institute) or individually with professional developers (personal PD). The third semester served as a fade-out phase to still have professional developers available but without intensified personal engagement. Design Methods: This is a quasi-experimental study. Quantitative data were surveyed from teachers – over four points of measurement – on their pedagogical content knowledge (PCK) and their beliefs about teaching with opened experimentation. Paper-and-pencil-tests and -questionnaires prove to survey reliably (PCK: α = .853, beliefs: average α = .738). Most teachers were video-taped twice (semesters 1 and 2); this is the focus of a separate video study on teaching practices whose results are pending. Data survey has not yet been completed – thus, the reported data are provisional allowing, nonetheless, to identify general trends. Results: Trends in teachers’ developing beliefs about teaching with opened forms of experimentation suggest that the PD can contribute to advancing these. Regarding the experimental conditions, the PD institute appears more promising when it comes to improving an understanding of the significance of opened experimentation, and to decrease inhibitors to implementing opened experimentation. We suggest that this is due to increased discourse amongst teachers in the PD institute. PCK develops positively for the duration of the programme but without remarkable effect. Conclusions/Implications for classroom practice and future research: Professional developers should actively encourage teachers to collaborate and discuss content and implications from a PD programme. Left to their own impetus, teachers can easily miss (if not avoid) the development potentials of a formal learning opportunity. This might, ultimately, render any attempts at PD fruitless., Progress in Science Education (PriSE), Vol. 3 No. 2 (2020): Special Issue: Proceedings of the DiNat Forum 2020 (K. Kampourakis and A. Müller Eds.)

Um Effekte von Lehrkräftefortbildungen zu untersuchen, werden in dieser Studie zwei weitgehend identische Fortbildungsformate zum Experimentieren miteinander verglichen. Der zentrale Unterschied zwischen den beiden Formaten liegt in der Kooperationstiefe der beteiligten Lehrkräfte: Ein Fortbildungsformat ist im Sinne des Konzepts der Kokonstruktion konzipiert, während das andere Fortbildungsformat auf die individualisierte Unterstützung durch die Fortbildner ausgerichtet ist (individualisiert-konstruktiv). In dem hier beschriebenen Teilprojekt sollen mögliche Änderungen des Unterrichtshandelns der Lehrkräfte beim Experimentieren im Verlauf der Fortbildung analysiert werden., +repphzhbib2020F

Experimentieren ist integraler Bestandteil deutscher und internationaler Naturwissenschaftscurricula und -standards. Seine Berechtigung wird, trotzdessen es zeit- und ressourcenintensiv ist, selten angezweifelt. Der Beitrag versucht Experimentieren in der Schule in einen bildungstheoretischen Zusammenhang zu stellen, indem er Arbeiten von Litt und Klafki zeitgem����en Ans��tzen zu Kompetenzorientierung gegen��berstellt. Es wird gezeigt, dass Experimentieren in der Schule ��ber kategorial bildendes Potenzial verf��gt, das sich in der Aneignung einer spezifischen Weltsicht manifestiert, aus der zugleich Selbstbestimmung und Verantwortung resultieren k��nnen. Pers��nlichkeitsbildende Aspekte des Experimentierens erg��nzen insofern kompetenzorientierte Begr��ndungen, die im Unterricht genutzt werden und zur bereitwilligeren Einlassung der Lernenden f��hren k��nnen. (DIPF/Orig.), Experimentation is an integral element of both German and international science curricula and standards. Despite its time- and resource-demanding character, its legitimacy is hardly ever doubted. The article aims to demonstrate the interrelations that science experiments in schools have with a theory of Bildung by juxtaposing the theories of Litt and Klafki with current concepts of competence. It will be shown that experimentation in schools bares categorically formative potential, which is manifest in acquiring a specific perspective on the world that entails both self-determination and responsibility. Personally formative aspects of experimentation complement competence-based legitimacy and might be capitalized on in schools to achieve a more voluntary commitment from students. (DIPF/Orig.)