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Sitzungsübersicht
Sitzung
Poster-S16: Digitale Tools und Technologien
Zeit:
Donnerstag, 26.03.2020:
15:45 - 17:00

Ort: S16

Präsentationen

Mobile Eye Tracking & Video im Klassenraum - Eine Pilotstudie zu Reaktivitätseffekten und Repräsentativität

Nina C. Jansen, Jasmin Decristan, Cornelia Gräsel

Bergische Universität Wuppertal, Deutschland

Theoretischer Hintergrund

Um schwer zugängliche Aufmerksamkeitsprozesse zu erfassen, haben Eye Tracking gestützte Blickbewegungsuntersuchungen zunehmend Einzug in die empirische Bildungsforschung erhalten. Insbesondere mobiles Eye Tracking (MET) kann im Unterricht weitere Erkenntnisse auf der Prozessebene liefern (Scholl, 2013; Yamamoto & Imai-Matsumura, 2012). Trotz dieser potenziellen Vorteile stellt der Einsatz von zusätzlichem technischem Equipment im Klassenraum einen Eingriff in die regulären Unterrichtsabläufe dar, der zu Reaktivität und somit zu Einschränkungen in der Repräsentativität bezüglich der erfassten Unterrichtprozesse führen kann (z.B. Praetorius, McIntyre & Klassen, 2017). Praetorius et al. (2017) zeigten im Vergleich zwischen videographierten und nicht videographierten Klassen in der Sekundarstufe, dass die Blicke teilnehmender Lehrkräfte schon nach den ersten Minuten der Aufzeichnung nicht mehr zum technischen Equipment wanderten und sich keine Unterschiede in der erfassten Unterrichtsqualität fanden. Dennoch berichteten SchülerInnen und Lehrkräfte in den videographierten Klassen von negativeren Emotionen und weniger Interaktionen. An diesen ersten Befund knüpft die vorliegende Pilotstudie in der Grundschule an.

Fragestellungen

1. Wie schätzen Lehrkräfte Reaktivität durch den Einsatz von MET und Videoequipment im Klassenraum ein? Für wie repräsentativ halten Lehrkräfte den mit MET und Videotechnik ausgestatteten Unterricht?

2. Wie schätzen Schülerinnen und Schüler Reaktivität durch den Einsatz von MET und Videoequipment im Klassenraum ein? Für wie repräsentativ halten Schülerinnen und Schüler den Unterricht?

Methode

An der Pilotstudie nahmen fünf Lehrerinnen mit ihren Grundschulklassen (insgesamt 87 SchülerInnen) teil. Die Schülerinnen und Schülern wurden zu Beginn der Unterrichtsstunden von ihren (Klassen-)Lehrerinnen kindgerecht über den Einsatz von MET und Videoequipment aufgeklärt, anschließend fand Unterricht mit MET der Lehrkraft und einer Videokamera im Klassenraum statt. Am Ende der Unterrichtsstunde füllten die Lehrkräfte sowie die teilnehmenden Schülerinnen und Schüler einen Fragebogen aus. Zur Erfassung von Reaktivität sollten die Lehrerinnen auf einem Zeitstrahl markieren, nach wie viel Minuten sie nicht mehr auf das technische Equipment achteten. Zusätzlich wurden sie in Anlehnung an Praetorius et al. (2017) auf einer vierstufigen Skala (0=stimmt genau, 3=stimmt gar nicht) zu möglichen emotionalen und physiologischen Einschränkungen durch das MET befragt (5 Items, α=.79; z.B. Ich habe mich aufgrund des Eye Trackers unwohl gefühlt.). Zudem wurde die Repräsentativität der Unterrichtsstunde (Die Eye Tracking-Stunde entsprach einer typischen Unterrichtsstunde.) und des Schülerverhaltens (Meine Schülerinnen und Schüler waren in der Eye Tracking-Stunde unruhiger, als ich es gewohnt bin.) auf der gleichen vierstufigen Skala eingeschätzt. Schülerinnen und Schüler der teilnehmenden ersten bis vierte Klassen beantworteten Fragen zur Reaktivität (3 Items; 2 zu MET, 1 zum Videoequipment, z.B. Es hat mich nicht gestört, dass meine Lehrerin die Brille getragen hat.) und Repräsentativität (4 Items, α=.63; z.B. Im Unterricht heute habe ich mich genauso gut konzentrieren können wie sonst.) auf einer dreistufigen Smiley-Skala.

Ergebnisse und Diskussion

1. Die Lehrerinnen achteten schon nach kurzer Zeit nicht mehr auf das Videoequipment (M=1.4 Minuten, min. 1, max. 2) bzw. das MET (M=4.4 Minuten, min. 1, max. 12), sodass die vorliegenden Befunde mit bestehenden Erkenntnissen über eine schnelle Abnahme von Reaktivitätseffekten in Einklang stehen (Masling & Stern, 1969). Auch die weiteren Angaben deuten auf geringe Reaktivität (vorwiegend Md=2.4, SD=.56) und hohe Repräsentativität hin (nur eine Lehrerin stimmte auf die Frage zur Repräsentativität der Unterrichtsstunde nicht zu).

2. Nur wenige Schülerinnen und Schüler berichteten deutliche Reaktivität (<8% stimmten pro Item nicht zu). Die Angaben zur Repräsentativität fielen ebenso positiv aus (M=1.77, SD=.33).

Die Ergebnisse deuten insgesamt auf geringe Reaktivität sowohl bei den SchülerInnen als auch bei den Lehrerinnen hin und bieten gemeinsam mit der hohen wahrgenommenen Repräsentativität eine gute Ausgangsbasis für weitere Untersuchungen mit MET im Klassenraum. Allerdings stehen die Befunde zur Reaktivität teilweise in Widerspruch zu Praetorius et al. (2017). Welche Bedeutung die anfänglichen Erläuterungen durch die Lehrkraft oder die Stichprobe (Grundschule) hierfür haben, bleibt zu klären.



Teacher versus Technology: Classification of Educational Technologies as Related to Pedagogical Practices

Arvid Nagel1, Perry P. Gao2, Horst Biedermann1

1Pädagogische Hochschule St.Gallen, Schweiz; 2Education Bridge Institute, USA

Objectives, Theoretical Framework and Research Questions

In order to find a breakthrough in the decades-long struggle surrounding educational technology, we will categorize current educational technologies in relation to pedagogical practices. Thereafter, we will study factors that affect the use of technologies in different categories, as well as explore the following questions: Can technology replace teachers, as hoped by the technology industry? How can we take full advantage of technology to improve teaching in relation to preservice teacher education, professional development, school leaders, and the technology industry?

Research Methods

Based on a comprehensive review of both academic literatures, we categorized educational technologies using an innovative and original framework, through which emerged effective strategies to study and implement technologies in relation to pedagogical practices.

Study Results and Conclusions

Educational technologies can be categized into two groups: pedagogical technologies and operational technologies. The first category refers to technologies that can be utilized in the process of teaching and learning. For example, teachers use PowerPoint presentations to deliver lectures. The second category refers to technologies that are not directly involved in learning and teaching activities, such as using grade management system.

For the purpose of this chapter, we only focus on technologies that directly influence teaching and learning—pedagogical technologies, which can be further categorized into two large groups: tool-based technologies and program-based technologies. Tool-based technologies are the ones using technologies are not specifically designed for education. They are merely tools that have been widely used in various fields, such as the Internet, Smartboards, and digital materials among others. Program-based technologies, on the other hand, are specifically designed for pedagogical purposes with premade subject content driven by algorithm-enabled learning programs.

Adoption of Tool-based Technologies

A successful technology professional development program should contain content knowledge in three areas can improve teachers’ adoption (Hew & Brush, 2007):

1. Knowledge about technological tools.

2. Technology-supported pedagogical knowledge.

3. Knowledge about technology-related classroom management.

The effectiveness of such a program is closely tied to a school’s ability to develop a supportive learning community where:

1. Teachers can discuss their tangible and immediate needs related to the use of technologies (Ertmer et. al., 2010; Kanaya et. al., 2005),

2. Teachers can share successful examples of the use of technologies in real educational settings (Albion & Ertmer, 2002; Zhao & Cziko, 2001),

3. Teachers can have opportunities to work with knowledgeable peers (Ertmer et. al., 2006), and

4. Teachers have adequate time to explore the technologies on their own (Aldunate & Nussbaum, 2013; Demetriadis et. al., 2003).

A Need to Redefine Learning Goals

Research also shows that teachers who believe technologies can help them transform from lecture-based learning to student-centered learning are more likely to welcome technologies (Anthony & Clark, 2011; Jonassen et. al.) Tool-based technologies are only as good as the way in which they are used by teachers who tend to increase the use of technology if the learning goals are set up to be student-centered and project-based, focused on high-level skills such as creativity, research, and critical thinking (Ertmer et. al., 2010; Anthony & Clark, 2011). An efficient and thorough change starts with redefining learning goals.

Program-Based Technologies: Engagement is the Key

The promise of technology-driven personalized education has attracted tremendous attention with the hope to replace teachers. Very little research has been conducted on the effectiveness of such learning technologies (Hoffman & Nadelson, 2010). These technologies also face tremendous challenges due to students’ negative reaction. A study shows that students significantly feel less engaged in and experience less enjoyment in school due to lack of human interaction (Steiner et. al., 2015; Barnum, 2018).



‚Programmieren von Robotern‘ – Evaluation der Wirksamkeit einer short-term Intervention zur Förderung von Interesse, Selbstwirksamkeit und Kreativität in der Grundschule

Helvi Koch1, Simon Baumgartner2, Marianne Schüpbach1

1Freie Universität Berlin, Deutschland; 2Pädagogische Hochschule Zürich, Schweiz

Digitale Kompetenz ist in der heutigen Zeit essentiell, um am gesellschaftlichen Leben teilzuhaben (European Commission, 2017). Bereits für Grundschulkinder sind digitale Medien alltäglicher Bestandteil der außerschulischen Lebenswelt (KIM-Studie, 2018) und aufgrund dessen sollten sie auch innerschulisch nutzbar gemacht werden (Döbeli Honegger, 2017). Diesen Imperativ aufgreifend wird digitale Medienbildung in grundschulbezogenen Curricula und Empfehlungen als explizites Bildungsziel bzw. „Pflichtaufgabe schulischer Bildung“ benannt (GDSU, 2013; KMK, 2012, 2016).

Dass das Lernen mit digitalen Medien mehr Lernpotential birgt, als lediglich die digitale Technik und die entsprechenden Applikationen bedienen zu können, wurde bereits mehrfach diskutiert (bspw. Giest, 2016; Peschel & Iron, 2016). Neuere theoretische Ansätze postulieren, digitale Medienbildung schließe dezidiert die informatische Bildung mit ein (Straube et al., 2018), und auch hierbei gehe es nicht nur um Programmieren im Sinne des Anwendens technischer Coding-Kenntnisse und um die Förderung rein technischer Problemlösekompetenz, sondern insbesondere auch darum, digitale Medien zu nutzen, um kreativ gestalterisch tätig zu werden (Ferrari, 2012; Kafai & Burke, 2014; Knaus, 2017).

Grundschulkinder haben insgesamt ein ausgeprägtes Interesse an digitalen Medien (KIM, 2018). Als digital natives sind sie somit prädispositioniert, hohe digitale Kompetenzen auszubilden. Ob sich die Einstellungsvariable Interesse an digitalen Medien sogar noch steigern lässt, wenn Kinder konkrete Herausforderungen mittels digitaler Medien im Rahmen eines spezifischen Interventionsangebots im Grundschulunterricht meistern, wurde bislang noch nicht empirisch untersucht. Ungeklärt ist außerdem der Einfluss auf Kreativitäts- und Selbstwirksamkeitsvariablen.

Die vorliegende Pilotstudie beantwortet die Frage, ob sich durch eine spezifische Short-Term-Intervention zum kreativen Einsatz von digitalen Medien im Grundschulunterricht (1) das Interesse an digitalen Medien, (2) die Selbstwirksamkeit hinsichtlich des Umgangs mit digitalen Medien sowie (3) die Kreativität steigern lassen.

Ziel der Studie war zum einen die generelle Implementierbarkeit des manualisierten Interventionsangebots zu prüfen. Zum anderen wurde die Wirksamkeit des Angebots auf Schülervariablen untersucht. Das Interventionsangebot adressierte die digitale Bildung am Beispiel des Programmierens von Robotern (vgl. Schmeinck, 2018; Schäffer & Mammes, 2014), welches im Rahmen eines universitären Forschungsseminars von Lehramtsmaster-Studierenden in den Grundschulunterricht implementiert wurde.

An der Untersuchung nahmen insgesamt N = 156 Drittklässler teil. Das Studiendesign folgte einem Pre-Posttest-Untersuchungsplan mit Interventions- und Kontrollgruppe und die Effektmaße wurden anhand eines standardisierten und zweier selbstkonstruierter Instrumente überprüft. Zum Einsatz kamen adaptierte und entsprechend auf digitale Kompetenz ausgerichtete Skalen aus IGLU (Interesse und Selbstwirksamkeit) sowie der KVS-P (Subskalen: Ideenflüssigkeit und Ideenflexibilität; Krampen, Freilinger & Wilmes, 1996).

Mit der Pilotstudie konnte gezeigt werden, dass sich die Intervention in den Grundschulunterricht implementieren lässt. 96% der Studierenden gaben an, dass sie die Vorgaben aus dem Manual vollständig oder fast vollständig umsetzen konnten. Inferenzstatistisch wurde die Effektivität des Interventionsangebots mit Messwiederholungsvarianzanalysen geprüft. Für die Selbstwirksamkeit hinsichtlich des Umgangs mit digitalen Medien wurde ein signifikanter Haupteffekt für den Faktor Zeit, F(1,155) = 14.13, p < .001, η2 = .09 und ein signifikanter Interaktionseffekt für Zeit x Gruppe identifiziert, F(1,155) = 13.03, p < .001, η2 = .09. Auch für die Kreativität konnte ein signifikanter Haupteffekt für den Faktor Zeit, F(1,155) = 70.55, p < .001, η2 = .33 und ein signifikanter Interaktionseffekt für Zeit x Gruppe identifiziert werden, F(1,155) = 4.54, p < .05, η2 = .03. Erwartungsgemäß zeigten Kinder der Interventionsgruppe nach der Intervention somit eine ausgeprägtere Selbstwirksamkeit und eine höhere Kreativität im Vergleich zu Kindern der Kontrollgruppe. Die Ausprägung des Interesses der Interventionskinder an digitalen Medien unterschied sich sowohl zum ersten als auch zum zweiten Messzeitpunkt hingegen nicht signifikant von der Ausprägung des Interesses der Kontrollgruppenkinder. Es lag kein statistisch bedeutsamer Effekt für den Interaktionsfaktor Zeit x Gruppe vor, F(1,155) = 137.00, p = n.s., η2 = .09. Ein Effekt für den Hauptfaktor Zeit konnte ebenfalls nicht nachgewiesen werden, F(1,155) = 700.00, p = n.s., η2 = .005.



Einsatz der VR-Technologie in der naturwissenschaftlichen Bildung: Rolle der wahrgenommenen Nützlichkeit durch Schülerinnen und Schüler

Joseph Ferdinand1, Stephan Soller2, Jens-Uwe Hahn2, Ulrich Trautwein1, Richard Göllner1

1Universität Tübingen, Deutschland; 2Hochschule der Medien, Stuttgart

Theoretischer Hintergrund

Im Zeitalter fortgeschrittener Informations- und Kommunikationstechnologien werden virtuelle Realitäten (VR) als Mittel zur naturwissenschaftlichen Bildung zunehmend verwendet (Honey & Hilton, 2011; Merchant et al., 2014). Jedoch zeigen bisherige Studien, dass der Einsatz von VR zwar zu einer Steigerung der Motivation von Lernenden beiträgt, allerdings sind die Effekte auf den tatsächlichen Lernerfolg weniger eindeutig (Parong & Mayer, 2018; Makransky, Terkildsen, & Mayer 2017). Ein wesentlicher Grund hierfür wird darin gesehen, dass virtuelle Lernumgebungen schnell überfordernd sein können und zugleich ein hohes Ablenkungspotential bergen (Moreno & Mayer, 2000; Richards & Taylor, 2015).

Entsprechend wurden unterschiedliche pädagogische Hilfestellungen in der Anwendung virtueller Realitäten entwickelt und empirisch erprobt. Ein wesentlicher Nachteil solcher Hilfestellungen ist, dass diese zumeist inhaltspezifisch sind und die Eigenständigkeit der Technologie erheblich einschränkt. Beispielsweise mussten Lernende in der Studie von Parong und Mayer (2018) die virtuelle Lehreinheit nach jedem Abschnitt stoppen um eine Zusammenfassung des Lernstoffs anzufertigen. Allerdings sind durchaus auch weniger inhaltsspezifische Hilfestellungen denkbar, die darüber hinaus den Lernnutzen der VR steigern.

Inwiefern eine Technologie zum Lernfortschritt beiträgt, hängt von vielen unterschiedlichen Faktoren ab, die von der technischen Umsetzung, der didaktischen Einbettung bis zu individuellen Merkmalen (z.B. Interesse, Fähigkeitsselbstkonzept, Motivation) der Lernenden reichen. Zudem ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Technologie durch die Lernenden akzeptiert wird (siehe Technologieakzeptanzmodell, Davis, 1983; Martins & Kellermanns, 2004). Die Akzeptanz ist das Ergebnis technischer (Benutzerfreundlichkeit) und psychologischer (wahrgenommene Nützlichkeit) Einflussgrößen. Neben diesen beiden Faktoren wird auch die Bedeutung der Präsenz (d.h. das Gefühl tatsächlich in der Lernumgebung zu sein und die Umwelt außerhalb der VR auszublenden) als wichtige Voraussetzung betont (Makransky & Lilleholt, 2018; Bulu, 2011).

Die wahrgenommene Nützlichkeit stellt aus einer psychologischen Betrachtungsweise eine besonders interessante Größe dar: Erstens ist die Nützlichkeit eine der zentralen Bestandteile moderner Motivationstheorien (z.B. Erwartungs-Wert-Theorie, Eccles et al., 1983) und konnte als eine der wichtigen Determinanten der Lernmotivation und des Lernerfolges nachgewiesen werden (Eccles et al., 1983; Wigfield, Tonks & Klauda, 2016). Zweitens lässt sich die wahrgenommene Nützlichkeit durch relativ einfache Interventionen beeinflussen (Harackiewicz, Tibbetts, Canning & Hyde, 2014). Verschiedene Studien konnten zeigen, dass eine Steigerung der wahrgenommenen Nützlichkeit eines Faches nicht nur möglich ist, sondern auch mit einer Steigerung des Interesses und des Fähigkeitsselbstkonzepts in verschiedenen Domänen einhergeht (Hidi & Harackiewicz, 2000; Hidi & Renninger, 2006; Brisson et al., 2017).

Fragestellung

Im Rahmen dieser Studie sollen folgende Fragestellungen geprüft werden:

1. Kann die wahrgenommene Nützlichkeit der VR als Lerninstrument durch eine kurze Intervention gesteigert werden?

2. Welchen Einfluss hat die wahrgenommene Nützlichkeit der VR auf das Lernen in einer 15-minütigen VR-Lerneinheit?

3. Inwieweit steht eine höhere wahrgenommene Nützlichkeit mit einem höheren Ausmaß an Akzeptanz und Präsenz in Beziehung?

4. Inwieweit fungieren die Präsenz und Akzeptanz als Mediatoren, um den Zusammenhang zwischen der wahrgenommenen Nützlichkeit und der Lernleistung von Schülerinnen und Schülern zu erklären?

Methode

Diese Lehreinheit basiert auf der Simulation Body-VR Journey Inside a Cell (The Body-VR, 2016). Dabei beschäftigen sich die Lernenden über auditive Vermittlung, visuelle Darstellungen und persönliche Interaktionen mit dem Lernstoff über die Zellen im menschlichen Körper. Circa 290 Lernende an Gymnasien (10. Klasse) werden bis Ende des Jahres für die Datenerhebung rekrutiert, welche vier Teile umfasst: a) einen Vortest (Demographische Daten, Voreinstellung, Interesse, Selbstkonzept); b) die Nützlichkeitsintervention durch Video-Priming in der VR (Video 1: VR als nützliches Lerninstrument vs. Video 2: allgemeine Information über VR) und einen Manipulationscheck; c) die Lerneinheit, sowie d) einen Posttest (kognitives Engagement, Interesse an der Lehreinheit) inklusive Wissenstest.

Ergebnisse

In Rahmen dieses Beitrags werden die virtuelle Simulation und das Forschungsdesign präsentiert. Insofern möglich, sollen die ersten Ergebnisse im Hinblick auf die Akzeptanz der VR, die Motivation, das Interesse und das Wissen der Lernenden vorgestellt werden.



Digitalisierung und Schulentwicklung in Netzwerken

Lisa Gageik

Universität Duisburg-Essen, Deutschland

Der Beitrag präsentiert das Forschungsdesign und erste Ergebnisse eines Forschungsprojekts zur Schulentwicklung im Zeitalter der digitalen Transformation.

Der Bildungsbereich Schule spielt eine besondere Rolle, da hier die zukünftige Gesellschaft dazu zu befähigt wird, sich in neuen Gegebenheiten, bedingt durch immer schneller werdende Innovationszyklen, zurechtzufinden.

Es geht dabei darum, einen demokratischen Wert wie ‚Partizipation‘ bei Organisationsentwicklungsprozessen so zu berücksichtigen, dass je nach Fragestellung die Stufe der Partizipation abgewogen wird (Mayrberger, 2019). Die digitale Transformation stellt Schulen vor viele thematisch und methodisch neue Fragen. Diese betreffen auf der Mikroeben die Handlungspraxis von Lehrkräften in der Vorbereitung und Durchführung ihres Unterrichts, auf der Mesoebenedie Schulorganisation und Personalentwicklung (Rolff, 2016) und auf der Makroebene Organisationsentwicklungsfragen, die in der Praxis nur gemeinsam mit weiteren Schulakteuren wie z. B. dem Schulträger kollaborativ angegangen werden können. Diese Anforderungen werden auch von der Bildungspolitik gesehen (Kultusministerkonferenz, 2016). Digitalisierungsprozesse werfen jedoch nicht nur Fragen auf, sondern auch Antworten auf Fragen von Schulentwicklungsvorhaben wie Inklusion, individueller Förderung, sprachsensiblem Unterricht (Heinen & Kerres, 2017). Diese veränderten Rahmenbedingungen können als externale Faktoren und auch also internale Volition einzelner Lehrkräfte Schulen gleichzeitig top-down als auch bottom-up verändern. Um Schulentwicklung effektiv, nachhaltig und arbeitsteilig anzulegen wurden Netzwerke vom einem Lehrstuhl eingerichtet, in denen sich mehrere Schulen einer Region über gemeinsame Fragestellungen mit Akteuren aus der Schullandschaft wie dem Schulträger, Fortbildungsakteuren, Schulmedienzentrum, Schulverwaltung u. A. austauschen können (Gageik, 2018).

Die Prozesse, die innerhalb der Schulen im Kontext des Schulnetzwerks abgelaufen sind, werden anhand der folgenden Fragestellung untersucht: Wie verlaufen Schulentwicklungsprozesse im Kontext der Medienintegration? Es wird nach Meilensteinen der Schulentwicklung im Kontext der Digitalisierung, hemmenden und förderlichen Aspekten gefragt.

Die Frage wird aus der Perspektive der gestaltungsorientierten Bildungsforschung beantwortet (Kerres & Witt, 2011), die sich u. A. durch die Partizipation der Beteiligten auszeichnet. Es wird bei der Datenerhebung und Auswertung darauf geachtet, dass das Vorgehen und die Ergebnisse mit den Schulen zurückgespiegelt werden.

Methodisch wurden im Sommer 2019 mit fünf Lehrkräften von 15 weiterführenden Schulen Interviews geführt, die bis Februar 2020 ausgewertet werden. Diese Lehrkräfte wurden ausgewählt aufgrund ihrer Position, die sie in der Einzelschule und im Schulnetzwerk innehaben. Aufgrund einer Dokumentenanalyse nach qualitativer summativer Inhaltsanalyse (Mayring, 2015) wurden Schlüsselpersonen aus schuleigenen Konzepten (Schulprogramm, Medien- und Fortbildungskonzept) identifiziert. Befragt wurden die Schulleitung, didaktische Leitung, ein Mitglied des Lehrerrats, die Ansprechperson für das Schulnetzwerk, sowie der/die Medienbeauftragte auf Basis eines teilstrukturierten Leitfadens (Flick, Kardorff, & Steinke, 2010).

Die Wege der Schulen konnten dabei chronologisch visualisiert werden, da die jeweils einstündigen Interviews mit der Strukturlegetechnik (Scheele & Groeben, 1988) erhoben und die Ergebnisse dessen fotografiert und mit Maxqda und der qualitativen summativen Inhaltsanalyse (Mayring, 2015) ausgewertet wurden. Oberkategorien wurden deduktiv in Anlehnung an das drei-Wege-Modell, sowie die drei Komponenten der Stratosphere (Fullan, 2015) gebildet; Unterkategorien sind induktiv im Laufe der summativen Inhaltsanalyse entstanden.

Erste Ergebnisse der Analyse wurden in zwei Fokusgruppeninterviews diskutiert. Es gibt Hinweise darauf, dass eine schulindividuelle Balance zwischen Standardisierung und Flexibilisierung hilfreich ist, um Schulentwicklungsprozesse nachhaltig umzusetzen und weiterzuentwickeln. Besonders der Schulleitung und dem Schulleitungsteam kommt eine gestaltende Rolle in diesem Prozess zu.

Es bleibt zu untersuchen, inwiefern die Einzelfälle sich zu Typen aggregieren lassen und welche Wege prototypisch für den jeweiligen Typ sind, um davon abgeleitete Erkenntnisse für andere Schulen nutzbar zu machen.



Die Entwicklung einer digitalen Weiterbildung zur Qualitätsentwicklung der Fachkraft- Kind-Interaktion in der Kindertagesbetreuung: Ergebnisse der Machbarkeitsstudie

Bettina Brun, Yvonne Reyhing, Sonja Perren

Universität Konstanz, Schweiz

Positive Beziehungen sind die Basis für Entwicklung und Lernen von kleinen Kindern. Dementsprechend ist ein entscheidender Aspekt guter Praxis in Kinderbetreuungseinrichtungen die Qualität der Fachkraft-Kind-Interaktionen. Insbesondere im Bereich der unter 4-Jährigen stellt die Interaktionsgestaltung durch die Fachkraft eine Schlüsselkompetenz dar (Beckh & Becker-Stoll, 2016). Die Meta-Analyse von Egert und Dederer (2017) zeigte, dass Weiterbildungen die Interaktionsqualität der Fachkräfte verbessern können. Dabei sind Coaching und ein direkter Anwendungsbezug Charakteristika einer wirksamen Weiterbildung. Diesen Kriterien werden digitale Weiterbildungsformate mit Coachingelementen aufgrund eines hohen Grades an Individualisierung, Selbstreflexion und Anwendungsbezug gerecht. Sie erlauben den Teilnehmerinnen eine flexible Lern- und Zeiteinteilung und bieten eine ortsunabhängige professionelle Weiterentwicklung, welche sich im gesellschaftlichen Trend der Digitalisierung bewegt. Ein solches Weiterbildungsformat erzielt nachweislich gleiche oder bessere Erfolge verglichen mit anderen Weiterbildungsformaten hinsichtlich des Wissenszuwachs der Teilnehmenden. Im Forschungsprojekt wurde in der ersten Projektphase eine digitale Weiterbildung mit Coachingelementen auf Basis des wissenschaftlich evaluierten Online-Kurses Effective Classroom Interactions Toddler der University of Virginia (LoCasale-Crouch u. a., 2016) erarbeitet. In einer Machbarkeitsstudie wurde die entwickelte Weiterbildung hinsichtlich ihrer Nutzerfreundlichkeit analysiert. Hierfür wurden qualitative Interviews mit drei Experten und Expertinnen und drei Fachkräften aus der Praxis durchgeführt. In der zweiten Projektphase wird die Weiterbildung hinsichtlich ihrer Wirksamkeit mit einer kontrollierten Interventionsstudie evaluiert. Im Beitrag wird auf die Aufbereitung des Weiterbildungsinhaltes und die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie eingegangen. Ebenso werden Ergebnisse der Nutzungsdatenanalyse der Teilnehmenden der Interventionsstudie vorgestellt.



FabLabs, Makerspaces & Co: Eine Forschungssynthese zum digitalen Making mit Kindern und Jugendlichen

Kathrin Smolarczyk, Stephan Kröner

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Theoretischer Hintergrund

Digitalisierung, Globalisierung, Klimakrise, demographischer Wandel – die Herausforderungen für die nachfolgenden Generationen sind groß. Fächerübergreifende Kompetenzen, auch in Bezug auf Kollaboration und Selbstregulation, sind hier von großer Bedeutung. Informelle Bildungsorte sind relevant, wenn es darum geht, Bildungsprozesse zum Erwerb dieser sowie fachlicher Kompetenzen zu fördern. Hierzu zählen auch sogenannte FabLabs. Dies sind offene Werkstätten, deren Bestimmung es ist, der Allgemeinheit Zugang zu digitalen Fertigungstechnologien und Teilhabe an der Kultur des digitalen Makings zu ermöglichen (Gershenfeld, 2007). Die Arbeit in FabLabs wird beschrieben als gekennzeichnet durch große Handlungsspielräume, positives emotionales Erleben und eine konstruktive Fehlerkultur. Als handlungsorientierten Zugang zu moderner Technik wird ihr darüber hinaus großes Potential zugeschrieben, wenn es um die Förderung der Partizipation von Schülerinnen und Schülern an der Maker-Kultur und die Entwicklung technischer Interessen geht (Augustin, 2014; Beyers, 2010; Piaget, 1973; Posch, 2014). Was jedoch noch weitgehend aussteht, sind Synthesen vorliegender empirischer Arbeiten zu Determinanten und Effekten der FabLab-Teilhabe sowie zu Gestaltungsprinzipien für FabLab-Angebote. Deshalb ist das Ziel des vorliegenden Scoping Reviews, entsprechende empirische Originalarbeiten in Bezug auf die Arbeit mit Making mit Kindern und Jugendlichen in schulischen oder außerschulischen Kontexten zusammenzufassen und vor dem Hintergrund des Angebots-Nutzungs-Modell nach Helmke (2012) zu kategorisieren. Die narrative und durch die Anlehnung an ein theoretisches Modell zugleich systematische Darstellung der Ergebnisse ermöglicht einen umfassenden Überblick über das Forschungsfeld an der Schnittstelle von Making und Bildung von Kindern und Jugendlichen.

Fragestellung

Welche empirischen Erkenntnisse zu Determinanten und Effekten der Teilhabe sowie zu Gestaltungsprinzipien und Handlungsempfehlungen liegen für die Arbeit mit Making mit Kindern und Jugendlichen in schulischen oder außerschulischen Kontexten vor? Wie verteilen sich diese auf die Kernaspekte des Angebots-Nutzungs-Modells nach Helmke (2012)?

Methode

Als Scoping Review basiert die Arbeit auf einer explorativen, iterativen Vorgehensweise bei Suchstring-Entwicklung und Festlegung von Inklusionskriterien. Der hierfür gewählte Suchstring bestand aus Begriffen zu zwei Wortfeldern: (a) Begriffen wie FabLab und Makerspace und (b) Begriffen wie Kinder und Jugendliche. Eine Scopus-Recherche ergab 286 potentiell relevante Artikel, von denen 78 Volltexte anhand festgelegter Inklusionskriterien als relevant eingestuft wurden.

Ergebnisse

Allen Aspekten des Angebots-Nutzungs-Modells konnte mindestens eine Studie zugeordnet werden. Am häufigsten wurde in den Studien die Gestaltung von Unterricht thematisiert. Insgesamt 34 überwiegend qualitativ-empirische Studien berichteten hierzu Ergebnisse und Handlungsempfehlungen zur Gestaltung des Ortes (z. B. Offenheit bei Peppler et al., 2018, oder flexible Arbeitsplätze bei Stager, 2013), zu den Unterrichtsprozessen (z. B. persönlicher Bezug und Authentizität bei Charlton & Poslad, 2016), zu Materialempfehlungen (z. B. Einstieg mit 2D-Design bei Posch & Fitzpatrick, 2012), zur Unterstützung (z. B. Vermittlung des Gefühls von Freiheit und Eigenverantwortlichkeit bei Lee et al., 2017) und zum Austausch (z. B. Förderung informeller Dynamiken bei Berman et al., 2016).

Voraussetzungen und Effekte des Lernpotenzials, operationalisiert als Interesse, Selbstwirksamkeitserwartung, Motivation, Vorkenntnisse und Maker-Identität wurden am zweithäufigsten in 28 Studien thematisiert. Darunter befanden sich fünf der insgesamt sieben Studien mit quantitativen Methoden.

Zum Kontext konnten 17 überwiegend qualitativ-empirische Studien zugeordnet werden, beispielsweise zum Umgang mit Mädchen (Holbert, 2016) oder zu dem Spannungsverhältnis des Makings als ursprünglich außerschulischer Aktivität und der performativen Realität der Schule berichtet (Campos & Soster, 2018).

Wirkungen hingegen, wurden nur in 14 überwiegend qualitativen Studien berichtet. Diese beinhalteten die Förderung von fachübergreifenden Kompetenzen (z. B. Problemlösekompetenzen bei Blackley et al., 2018) oder fachspezifischen Kompetenzen (z. B. Verständnis für Funktionsschaltungen bei Litts et al., 2017).

Für die Lehrperson waren in 13 qualitativ-empirischen Studien Themen wie das Classroom-Management relevant (Iivari et al., 2018).

Diskutiert werden der Nutzen des Angebots-Nutzungs-Modells als Grundlage für die Kategorisierung des Forschungsstandes sowie Limitationen der Methode und die Qualität der im Rahmen der identifizierten Studien vorliegenden Evidenz. Abschließend werden Implikationen für Forschung und Praxis aufgezeigt.



Entwicklung professioneller Einstellungen angehender Lehrpersonen während Unterrichtspraktika: Welche Potentiale haben mobile Reflexionstechnologien?

Maike Krannich1, Regina Schmid2, Laura Müller2, Andrea Cantieni2, Dominik Petko1

1Universität Zürich, Schweiz; 2Pädagogische Hochschule Schwyz, Schweiz

Die Verknüpfung von Theorie und Praxis ist ein wesentliches Anliegen der Lehrpersonenausbildung (Baumert & Kunter, 2006; Dewey, 1910; Korthagen & Vasalos, 2010). Dabei geht es nicht nur um den Wissenserwerb, sondern auch um die Entwicklung professioneller Einstellungen, welche langfristig die berufliche Weiterentwicklung von Lehrpersonen beeinflussen können. Solche Einstellungen zum Erwerb und der Bedeutsamkeit theoretischer Konzepte und unterrichtlichem Handlungswissen wurden deshalb bereits vereinzelt untersucht (Oosterheert, Vermunt & Denessen, 2002; Zanting, Verloop & Vermunt, 2001). Insbesondere Praktikumsphasen erscheinen in diesem Kontext bedeutsam, da angehende Lehrpersonen hier gemeinsam mit und unterstützt durch erfahrene Lehrkräfte ihren Unterricht reflektieren und diesbezügliche Einstellungen aufbauen (Butler & Winne, 1995; Guskey, 2002; Zeichner, 2010). Empirische Studien deuten jedoch darauf hin, dass Unterrichtspraktika die in sie gesetzten Erwartungen hierbei oft nicht erfüllen (Burn & Mutton, 2015; Hascher, 2012; Wideen, Mayer-Smith & Moon, 1998). Die Lehrerinnen- und Lehrerbildung sucht deshalb aktuell nach Möglichkeiten, diese Professionalisierungsprozesse produktiver zu gestalten und zu begleiten, wobei mobilen digitalen Technologien groβe Potentiale zugesprochen werden. App-basierte Anwendungen können Dokumentations-, Reflexions- und Kommunikationsprozesse in Praktika unterstützen, indem sie Notizen und Kommentare in Form von Texten, Bildern, Audio- sowie Videoaufnahmen ermöglichen (Baran, 2014; Kori, Pedaste, Leijen & Mäeots, 2014). So können etwa während des Unterrichts relevante Momente digital festgehalten werden, die später als Ausgangspunkt sowohl für individuelle, als auch gemeinsame Reflexionsprozesse genutzt und in digitalen Portfolios verdichtet werden. Trotz der theoretisch angenommenen Potentiale solcher Technologien, existieren bisher im Bereich der Lehramtsausbildung kaum experimentelle Studien, die ihren Nutzen empirisch bestätigen.

Um diese Forschungslücke zu schlieβen, wurde eine mobile App für die spezifischen Bedürfnisse der Lehrpersonenausbildung entwickelt (www.metapholio.ch; Petko, Schmid, Müller & Hielscher, 2019) und mit N = 87 angehenden Primarschullehrpersonen im Rahmen eines randomisierten Feldexperiments mit drei Gruppen getestet (Experimentalgruppe 1: Nutzung der vollen App-Funktionalität inklusive Foto-, Audio- und Videofunktion; Experimentalgruppe 2: Nutzung der reduzierten, nur textbasierten App-Funktionalität; aktive Kontrollgruppe: Verfassen eines Abschlussberichts mit retrospektiven Reflexionsaufgaben ohne App). Die Einstellungen der angehenden Primarschullehrpersonen zu Fragen ihrer professionellen Entwicklung wurden längsschnittlich zu zwei Messzeitpunkten (t1: vor dem vierwöchigen Praktikum, t2: nach dem Praktikum) mit Skalen des Inventory of Learning to Teach Process (Oosterheert et al., 2002) gemessen. Zusätzlich wurde das erlebte Coachingverhalten der Praxislehrpersonen am Ende des Praktikums erfasst (gemessen mit Skalen zu transmissiven und konstruktivistisch orientierten Unterstützungsmaβnahmen; Richter et al., 2013). Dabei wurde angenommen, dass sich die Einstellungen der angehenden Primarlehrpersonen insbesondere in der Experimentalgruppe 1 im Laufe des Praktikums positiver entwickeln als in der Kontrollgruppe. Hier wurde auβerdem von höheren Coachingaktivitäten durch die Praxislehrpersonen ausgegangen, wobei wiederum ein positiver Effekt auf die Einstellungen am Ende des Praktikums erwartet wurde. Die Datenauswertung erfolgte mittels linear mixed effects Modellen und multipler Gruppenvergleiche (lme4, R 3.6.0; Bates, Maechler, Bolker & Walker, 2014).

Die Ergebnisse zeigen, dass sich die professionellen Einstellungen der angehenden Lehrpersonen in beiden Experimentalgruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe in mehreren Einstellungsaspekten positiver entwickelten, wobei die Kommunikation mit den Praxislehrpersonen bezüglich des eigenen Unterrichtens nur für die Experimentalgruppe mit der vollen App-Funktionalität im Laufe des Praktikums signifikant stärker anstieg. Hinsichtlich der wahrgenommenen Coachingaktivitäten durch die Praxislehrpersonen zeigten sich keine Gruppenunterschiede. Diese Unterstützungsmaβnahmen hatten zudem keinen moderierenden zusätzlichen Einfluss auf die Einstellungsentwicklung der angehenden Lehrpersonen im Laufe des Praktikums. Unabhängig von der Gruppenzugehörigkeit lieβen sich jedoch positive Korrelationen zwischen transmissiver Praxislehrpersonenaktivität und den Kommunikationsprozessen mit den Praxislehrpersonen sowie zwischen konstruktiver Praxislehrpersonenaktivität und einer Offenheit gegenüber dem Ausprobieren neuer Ideen im Unterricht nachweisen. Einschränkungen, Potentiale und Implikationen der Studie für Forschung und Praxis und mobilen digitalen Technologien in der Lehrpersonenausbildung werden abschlieβend diskutiert.



Interpretation der Ergebnisse formativer Assessments: Welche Bezugsnormen verwenden Lehrpersonen und wie kann die Verwendung der individuellen Bezugsnorm gefördert werden?

Urs Moser1, Sarah Bez2, Samuel Merk2, Martin J. Tomasik1

1Universität Zürich, Schweiz; 2Universität Tübingen, Deutschland

Unterrichtsprozesse personalisiert zu gestalten, ist eine alltägliche und zugleich herausfordernde Aufgabe für Lehrpersonen. Individuelle Lernvoraussetzungen von Schülerinnen und Schülern zu erfassen und Lernumgebungen mit hoher Passung zu entwickeln, setzt hoch ausgeprägte diagnostische und methodisch-didaktische Fähigkeiten bei Lehrpersonen voraus (Gräsel, Hertel, Rohlfs, & Fingerle, 2019). Daher wird digitalen Systemen formativen Assessments ein großes Unterstützungspotenzial für Lehrpersonen zugeschrieben, da sie eine hohe psychometrische Qualität in der Testung sicherstellen, adaptives Testen ermöglichen und einen Pool curricular valider Aufgaben bereitstellen können (Tomasik, Berger, & Moser, 2018). Formatives Assessment kann dabei als Feedbackzyklus verstanden werden, wonach Lehrpersonen wiederholt Lernstände ihrer Schülerinnen und Schüler erfassen, nächste Schritte planen und diese evaluieren (Hattie & Timperley, 2007). Primärstudien zeigen zwar eine hohe Variation in den Effektstärken für Feedback, Metastudien berichten allerdings mittelgroße positive Effekte für das Lernen von Schülerinnen und Schülern (Hattie & Timperley, 2007; Kluger & DeNisi, 1996).

Bei der Rezeption und Interpretation der Ergebnisse formativer Assessments können Lehrpersonen unterschiedliche Bezugsnormen nutzen. Die kriteriale und insbesondere die ipsative (d.h. individuelle) Bezugsnormen sind besonders günstig für die Motivation von Lernenden, da sie Lernfortschritte gerade bei denjenigen Schülerinnen und Schülern sichtbar machen, die im sozialen Vergleich wiederholt schlecht abschneiden würden (Rheinberg, 2011, 2014). Eine Stärke wiederholten formativen Assessments ist es, curriculumsbasiert individuelle Lernverläufe sichtbar zu machen und eine ipsative Bezugsnorm zu ermöglichen. Für die Entfaltung dieses Potenzials bei der konkreten Anwendung durch Lehrpersonen scheint es unter Berücksichtigung theoretischer Rahmenmodelle (z.B. Mandinach & Gummer, 2016; Marsh, 2012) notwendig, dass Lehrpersonen die Ergebnisse formativer Assessments adäquat rezipieren, um sie in Informationen und anschließend in Schlussfolgerungen und in die Planungen konkreter Unterrichtsmaßnahmen transformieren zu können. Jedoch gilt als weitgehend ungeklärt, wie Lehrpersonen, die in aller Regel Laien im Umgang mit statistischen Daten sind, formatives Assessment nutzen und wie sie bei der Rezeption der Ergebnisse unterstützt werden können (Altrichter, Moosbrugger, & Zuber, 2016), etwa durch bestimmte Darstellungen. Daher fokussiert der vorliegende Beitrag die Rezeption und Nutzung eines digitalen formativen Assessmentsystems durch Lehrpersonen sowie insbesondere die Entwicklung unterstützender Visualisierungen anhand folgender Forschungsfragen:

1. Welche Bezugsnormen verwenden Lehrpersonen bei der Rezeption und Interpretation der Ergebnisse formativen Assessments?

2. Inwiefern kann die Verwendung der individuellen Bezugsnorm durch geeignete Visualisierungen unter Kontrolle der Bezugsnormorientierung, des Ergebnisses und der allgemeinen Graph Literacy gefördert werden?

Diesen Forschungsfragen soll anhand einer kombinierten Screencast- und Fragebogenstudie bei ca. 50 Lehrpersonen nachgegangen werden, welche die digitale Lern- und Assessmentplattform Mindsteps nutzen. Anhand eines Event-Samplings (Mindsteps-Datenbank informiert Testleiterinnen und Testleiter, wenn die Probandinnen und Probanden aktiv sind) sollen die Rezeptions- und Interpretationsprozesse formativen Assessments mithilfe eines zweiteiligen Forschungsdesigns ökologisch hoch valide erfasst werden: In einem ersten Teil werden die Lehrpersonen mithilfe der Think-Aloud-Methode (Ericsson & Simon, 1998; van Someren, Barnard, & Sandberg, 1994) gebeten, ihre Gedanken während der Rezeption der Ergebnisse laut zu äußern. Gleichzeitig werden Screencasts erstellt, um nachvollziehen zu können, auf welche Informationen sich die Lehrpersonen in den Daten beziehen. Nach Bearbeitung einer Graph-Literacy-Skala (Zeuch, Förster, & Souvignier, 2017) und eines Fragebogens zur globalen Bezugsnormorientierung (adaptiert nach Groß Ophoff, 2013) werden den Lehrpersonen in einem zweiten Teil experimentell manipulierte Visualisierungen von Ergebnissen in randomisierter Reihenfolge gezeigt und die von der Lehrperson verwendete Bezugsnorm erfasst.

Zur Beantwortung der ersten Forschungsfrage werden die audiovisuellen Daten der Screencasts und Think-Aloud-Protokolle aus dem ersten Teil der Studie mithilfe eines deduktiv-induktiv entwickelten Eventcoding-Schemas hinsichtlich der verwendeten Bezugsnorm und der Graph Literacy (Galesic & Garcia-Retamero, 2011) kodiert und anschließend statistisch modelliert. Bezüglich der zweiten Forschungsfrage wird geprüft, inwiefern sich Effekte der unterschiedlichen Darstellungen auf die Verwendung der individuellen Bezugsnorm unter Kontrolle der globalen Bezugsnormorientierung einer Person, des Ergebnisses des Schülers/der Schülerin und der Graph Literacy einer Person zeigen. Zum Zeitpunkt der Tagung werden erste Ergebnisse vorliegen.



Automated analysis of engagement during collaborative group work

Leonie Fresz1, Kasneci Enkelejda2, Trautwein Ulrich1

1Hector-Institut für Empirische Bildungsforschung, Universität Tübingen, Deutschland; 2Universität Tübingen, Deutschland

The ability to engage in effective teamwork and collaboration is a key competence for the modern life and workplace. Also in schools the popularity of collaborative learning increases. There is a wide range of collaborative learning methods such as “Group Investigation” or the “Jigsaw Procedure” (cf. Johnson et al., 2000) which have the potential to create better learning possibilities for students compared to frontal instruction. At the same time, there are typical problems that can arise during group work such as social loafing and free-riding (e.g. Hall & Buzwell, 2013; Stark & Shaw, 2007).

A key aspect of successful collaborative learning - and at the same time a major challenge - is to maintain the engagement of the students. To assess student engagement, researchers usually rely on self-reports and questionnaires, often in combination with ratings of observable behavioral indicators (e.g. Helmke & Renkl, 1992). However, the manual annotation of behavior is very complex and time-consuming and has severe limitations.

Recent technological advances in the domains of computer vision and machine learning have provided the research community with novel means to analyze videos of group interactions in an automated way. With this poster, we want to present our first advances towards the goal of integrating these methods and education science to develop a tool for the automated analysis of student engagement in collaborative learning settings.

For developing and testing our analysis framework GREATCollab we recorded a pilot data set of small group discussions during a university seminar on collaborative learning. The 20 participating students were divided into groups of four. Each group was sitting around a table with two cameras in the middle, each camera facing two students. All groups were working in the same room and were recorded simultaneously for 20 minutes.

Using machine learning and computer vision methods, we automatically extract information about the student’s gaze direction and facial expressions from the video recordings. Using this data, we can determine who is looking at whom for every moment during the group interaction. In addition, we determine who is speaking at what time using the opening of the mouth as an indicator to automatically detect those sequences. We use these two measures (gaze directed at another student vs. somewhere else and speaking activity) to generate a detailed evaluation of the student’s engagement. It is possible to analyze specific time intervals second-by-second or to generate average values for the whole group interaction to determine which student is most engaged in the collaboration process. When combining gaze and speaking analysis, we can additionally determine whether people are looking at the group member who is currently speaking.

Our framework can be highly beneficial to answer research questions in the domain of collaborative learning. At the same time, the framework has important practical applications. It can be used to monitor classes during collaborative tasks and provide automated feedback to the teachers. This could be especially useful in teacher training settings. In the future, we want to validate our automatically generated estimations of engagement using self-reports, observer ratings and additional measures such as EEG.