Als Reaktion auf eine komplexer werdende Welt gewinnt Interdisziplinarität an curricularer Bedeutung, so auch im neuen Rahmenlehrplan Gymnasiale Maturitätsschulen (EDK, 2024). Der Rahmenlehrplan (RLP) fordert die Schaffung von geeigneten Unterrichtsgefässen für interdisziplinäres Arbeiten, die eine Auseinandersetzung zwischen unterschiedlichen Fachperspektiven oder gar eine Themenzentrierung erlauben. Dabei sollen Schülerinnen und Schüler (SuS) die notwendigen Kompetenzen aufbauen, um «verschiedene Fachkonzepte zu verbinden beziehungsweise miteinander in Beziehung zu setzen» (ebd., S. 20).

Die gymnasialen Grundlagenfächer des Fachbereiches Geistes- und Sozialwissenschaften (GSW) – Geschichte, Geografie sowie Wirtschaft und Recht – teilen sich den Untersuchungsgegenstand Gesellschaft. Interdisziplinäres Arbeiten dieser Fächer eignet sich daher in besonderer Weise zur Erreichung der gesellschaftswissenschaftlichen Bildungsziele (vertiefte Gesellschaftsreife). So kann zum Beispiel eine zielführende Verbindung der Grundlagenfächer des Fachbereichs GSW zur Bearbeitung der von Klafki (2007) ausgeführten «epochaltypischen Schlüsselprobleme» einen bedeutenden Beitrag leisten. Eine umfassende Auseinandersetzung mit diesen Schlüsselproblemen ist ein wichtiger Bestandteil einer Bildung für eine lebenswerte Zukunft.

In der schweizerischen Literatur zu Interdisziplinarität lassen sich unterschiedliche Konzeptionen und Beschriebe finden: Das Integrationsfach Wirtschaft und Recht (Dubs, 2014), der transdisziplinäre Ansatz (Eyer, 2017) sowie die Differenzierung der für Interdisziplinarität relevanten Konzepte (Darbellay, 2022). Ungeachtet der konkreten Ausgestaltung der interdisziplinären Gefässe müssen für ein kompetenzorientiertes interdisziplinäres Arbeiten grundlegende Fragen beantwortet werden. Im RLP wird mit einer konsequenten Kompetenzorientierung einer reinen Akkumulation von Wissen entgegengewirkt, trotzdem sind Kompetenzen nicht inhaltsunabhängig (vgl. Künzli, 2010). Bereits für Gagel (1986) bilden Inhalte den Ausgangspunkt einer sinnvollen Unterrichtsplanung; Inhalte werden erst durch die didaktische Perspektivierung zum Unterrichtsthema. In der Wirtschaftsdidaktik stellt die Auswahl von Inhalten ein zentrales Problem dar und muss sorgfältig legitimiert sein (Reetz, 1984). Bewegt man sich vom herkömmlichen Fachunterricht zu fächerverbindendem Unterricht, dann steht die Auswahl passender Lerninhalte ebenfalls ganz am Anfang (Peterßen, 2000). In Anbetracht neuer curricularer Vorgaben stellt sich die Frage: Welche Inhalte eignen sich für interdisziplinäres Arbeiten im gymnasialen Fachbereich GSW?

Diese Forschungsfrage wurde mithilfe einer Delphi-Studie untersucht (vgl. Häder, 2014). In vier Befragungsrunden erarbeiteten 20 Expert:innen – Lehrpersonen, Fachdidaktiker:innen und Dozent:innen – aus neun Kantonen passende Inhalte für interdisziplinäres Arbeiten im Fachbereich GSW. Die erste Befragungsrunde galt der Ideenaggregation; Expert:innen konnten relevante Inhalte aus ihrem Fach in die interfachlichen Themenbereiche abfüllen. Darauf folgten zwei Konsolidierungsrunden, in denen die gesammelten Inhalte geordnet, bestätigt und in ihrer Verortung in den interfachlichen Themenbereichen bewertet werden konnten. Die Analyse von Konsens und Dissens erfolgte mittels prozentualer Zustimmung und wurde nach unterschiedlichen Kategorien (z.B. Fach oder Funktion der Expert:innen) aufgeschlüsselt. Aufgrund der Anzahl der ermittelten Inhalte wurde in der letzten Befragungsrunde noch eine Priorisierung vorgenommen, die sich wiederum nach unterschiedlichen Kategorien aufschlüsseln liess.

Aus den drei Fächern wurden 365 inhaltliche Hinweise eingebracht. Nach Elimination der Doppelungen verblieben 162 unterschiedliche inhaltliche Hinweise, die zu 55 Inhalten gruppiert wurden. Nach den Konsolidierungsrunden verblieben 47 Inhalte in den interfachlichen Themenbereichen, die dann von den Expert:innen priorisiert wurden. Eine Auswahl von Expert:innen-Kommentaren erhöht die Nachvollziehbarkeit der Resultate. Der in vier Befragungsrunden erarbeitete Inhaltskatalog bietet Orientierung bei der Konzeption von geeigneten Unterrichtsgefässen für oder hilft bei der Umsetzung von interdisziplinärem Arbeiten im Fachbereich GSW. Darüber hinaus zeigt der Katalog mögliche Synergien auf und kann so mutmasslich eine Entlastung in den betroffenen Fächern herbeiführen. So können die SuS umfassender auf den Umgang mit einer komplexer werdenden Welt vorbereitet werden.

Problemstellung und Relevanz
Vor dem Hintergrund tiefgreifender gesellschaftlicher, technologischer und ökologischer Transformationen stehen Schulen vor der Aufgabe, Lernende auf eine ungewisse Zukunft vorzubereiten. Zahlreiche Studien betonen die Bedeutung von Kreativität, Problemlösefähigkeit und Kollaboration als zentrale 21st Century Skills (Fadel et al., 2015; Conradty & Bogner, 2019). Zugleich sinkt in vielen Ländern das Interesse an MINT-Fächern (Dibiasi et al., 2024), während der Fachkräftemangel wächst. Die Integration künstlerischer Elemente in naturwissenschaftlich-technische Lernumgebungen – STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics) – wird international als vielversprechende Antwort auf diese Herausforderungen diskutiert (Yakman, 2008; Perignat & Katz-Buonincontro, 2019). Dennoch fehlen im deutschsprachigen Raum empirische Erkenntnisse dazu, wie STEAM-Unterricht implementiert werden kann und welche Wirkungen er auf Motivation und soziale Beziehungen entfaltet. Angesichts des Tagungsthemas „Bildung im Wandel“ untersucht die Dissertation, wie STEAM Lernübergänge—zwischen Fächern, Lernkulturen und sozialen Positionen—gestaltet und Bildungsprozesse transformieren kann.

Theoretischer Rahmen
Der theoretische Zugang verbindet drei zentralen Perspektiven:
(1) Implementationsforschung (Goldenbaum, 2012; Klein & Knight, 2005) zur Frage, welche Bedingungen Innovationen im Unterricht begünstigen.
(2) Lernmotivationstheorien, insbesondere die Selbstbestimmungstheorie (Deci & Ryan, 1993), Banduras Selbstwirksamkeitstheorie (1997) sowie Interessentheorien (Krapp, 2005).
(3) Theorien sozialer Beziehungen (Eder, 2001; Raufelder, 2010) mit Fokus auf sozialer Eingebundenheit als Grundbedürfnis und Lernvoraussetzung.
Zentrale Literatur zu STEAM integriert Perspektiven der Kreativitätsforschung (Bequette & Bequette, 2012), der ästhetischen Forschung (Kämpf-Jansen, 2021) sowie der Kunstintegration im Curriculumentwurf (Efland & Van Sledright, 2002). STEAM wird als transdisziplinärer Ansatz verstanden, der Lernende befähigt, Übergänge zwischen Disziplinen herzustellen und komplexe Probleme durch kreative, forschende und kollaborative Prozesse zu bearbeiten.

Methoden

Die Studie basiert auf einem Mixed-Methods-Design, das qualitative und quantitative Daten trianguliert. Die qualitative Teilstudie umfasst leitfadengestützte Interviews mit 14 Lehrpersonen, die mittels inhaltsanalytischer Verfahren ausgewertet wurden. Die beiden quantitativen Teilstudien folgen einem quasi-experimentellen Prä–Post-Design mit Interventions- und Kontrollgruppen. Insgesamt nahmen acht Schulen teil (Studie 2: N = 471; Studie 3: N = 381). Die Interventionsgruppen erhielten über sieben bis neun Wochen künstlerisch gestaltete STEAM-Workshops, während die Kontrollgruppen regulären MINT-Unterricht besuchten.

Die Datenerhebung erfolgte jeweils zu zwei Messzeitpunkten (vor und nach der Intervention). Erfasst wurden zentrale motivationale Konstrukte (Interesse, intrinsische Motivation, extrinsische Regulation, Selbstwirksamkeit; α = .72–.84; 3–4 Items pro Skala) sowie fünf Dimensionen sozialer Beziehungen (Hilfsbereitschaft, Diskriminierung, Cliquenbildung, Aggression, Konkurrenzdenken; α = .72–.83; 4–6 Items). Die Auswertung der quantitativen Daten erfolgte mittels linearer gemischter Modelle, um Veränderungen über die Zeit sowie Interaktionseffekte zwischen Interventions- und Kontrollgruppen abzubilden.

Befunde
Studie 1 zeigt, dass Lehrpersonen STEAM als Chance für Lernmotivation, Kreativität, Selbstwirksamkeit und soziale Integration wahrnehmen. Herausforderungen ergeben sich durch curriculare Struktur, Zeitressourcen, räumliche Bedingungen und Unsicherheiten im Umgang mit offenen Lernformen. Besonders Übergänge zwischen traditionellem Fachunterricht und künstlerischen Arbeitsweisen erscheinen für viele Lehrpersonen anspruchsvoll.

Studie 2 weist signifikante Effekte auf Interesse, extrinsische Regulation und Selbstwirksamkeit nach. STEAM erwies sich als inklusiv: weder Sprache noch sozioökonomischer Status moderierten die Effekte. Keine Effekte zeigten sich auf intrinsische Motivation oder Flow, was auf Überforderungs- oder Strukturprobleme bei offenen Lernsettings hinweisen könnte.

Studie 3 zeigt eine Zunahme von Hilfsbereitschaft sowie eine Reduktion von Diskriminierung in den STEAM-Klassen. Gleichzeitig nahmen Cliquenbildung und Konkurrenzdenken zu. STEAM wirkt somit sozial sowohl integrativ als auch differenzierend—ein Ausdruck der ambivalenten sozialen Dynamiken in kreativen Gruppenprozessen.

Diskussion und Implikationen
Die Dissertation zeigt, dass STEAM das Potenzial hat, Lernprozesse zu transformieren, Motivation und soziale Eingebundenheit zu stärken und Übergänge zwischen Fachkulturen aufzubrechen. Zugleich zeigt sie die Notwendigkeit, STEAM curricular und organisatorisch zu verankern, Gruppenprozesse gezielt zu steuern und Lehrpersonen durch Fortbildungen, Kooperationen und schulstrukturelle Unterstützung zu befähigen. Die ambivalenten sozialen Effekte verdeutlichen, dass STEAM kein neutraler Innovationsbestandteil ist, sondern Lernkulturen und soziale Positionierungen aktiv neu formt – und damit besonders anschlussfähig an das Tagungsthema „Bildung im Wandel“ ist.

Die Ergebnisse leisten einen Beitrag zur deutschsprachigen STEAM-Forschung, indem sie empirisch zeigen, wie künstlerisch-wissenschaftliche Lernsettings soziale, motivationale und strukturelle Übergänge gestalten und welche Bedingungen notwendig sind, damit STEAM nachhaltig Wirkung entfalten kann.

Persistente Fehlvorstellungen zu Kraft und Bewegung zählen zu den stabilsten Barrieren im naturwissenschaftlichen Lernen. Intuitive Alltagsannahmen – etwa, dass schwere Objekte schneller fallen, Gravitation eine Druckkraft sei oder im Weltraum keine Gravitation wirke – erweisen sich als bemerkenswert resistent gegenüber formalem Unterricht und behindern die Entwicklung kohärenter physikalischer Modelle. Ihre Persistenz verweist auf tief verankerte mentale Modelle, deren Revision ein orchestriertes Zusammenspiel aus kognitiven Konflikten, metakognitiver Selbstregulation und motivationaler Bereitschaft erfordert. Dieser konzeptuelle Wandel adressiert damit nicht allein fachliches Lernen, sondern schafft epistemische Voraussetzungen für kritisches Denken, differenzierte Urteilsfähigkeit und epistemische Resilienz – Kompetenzen, die insbesondere für den Umgang mit komplexen sozio-wissenschaftlichen Fragestellungen und gesellschaftlichen Zukunftsfragen zentral sind.

Digitale, simulationsbasierte Lernumgebungen eröffnen in diesem Zusammenhang neue didaktische Möglichkeiten, da sie Lernende systematisch mit widersprüchlichen Evidenzen konfrontieren, exploratives Hypothesentesten erlauben und die reflexive Auseinandersetzung mit eigenen Denkmodellen unterstützen. Aus diesen Überlegungen ergibt sich die übergeordnete Forschungsfrage, wie digitale Mikrowelten gestaltet sein müssen, um nachhaltigen Konzeptwandel zu fördern und Lernende zu epistemisch urteilsfähigen und verantwortungsbewussten Akteur:innen zu befähigen. Diese Fragestellung wird anhand zweier Teilfragen konkretisiert:

(1) Wie verändern sich konzeptuelle Verständnisse grundlegender physikalischer Prinzipien im Verlauf simulationsgestützter Konflikt- und Explorationsprozesse?

(2) Welche Funktion übernehmen diagnostische Elemente – insbesondere Pre- und Postitems sowie zusätzliche Ankerfragen – bei der Überwindung typischer Fehlkonzepte?

Empirisch untersucht wird diese Fragestellung am Beispiel der simulationsbasierten Lernumgebung Gravitas. Die Studie basiert auf einer Stichprobe von N = 147 Lernenden (M_Alter ≈ 14 Jahre). Gravitas umfasst sechs physikdidaktisch kuratierte Levels, die auf Distraktoren des Force Concept Inventory aufbauen und einem rekursiven Instruktionsdesign folgen: (1) diagnostische Aktivierung intuitiver Vorstellungen, (2) narrativ induzierter kognitiver Konflikt, (3) simulationsbasiertes Hypothesentesten und (4) elaboriertes, nicht-evaluatives Feedback. Erhoben wurden Pre- und Postitems zu identischen Fehlkonzepten (prototypisch vs. transferorientiert), feingranulare Logdaten der Simulationen (z. B. Explorationsintensität, Interaktionssequenzen) sowie zusätzliche Ankerfragen, die ausschließlich Lernenden mit initial falschen Pre-Antworten präsentiert wurden. Analysiert wurden Pre-Post-Übergänge, 2×2-Konfusionsmuster sowie Conceptual-Change-Indizes auf Basis von Pre-Post-Übergangsmustern sowohl für die Gesamtstichprobe als auch für die konzeptuell veränderbare Subgruppe (Pre-falsch).

Die Ergebnisse zeigen, dass die Levelbearbeitung weitgehend der intendierten Progression folgt, zugleich jedoch deutliche Unterschiede in den Explorationsprofilen auftreten, die mit dem konzeptuellen Anspruch der jeweiligen Simulationen variieren. Besonders in offen gestalteten Simulationen zeigen sich ausgeprägte iterative Such- und Hypothesentestprozesse. Die konzeptuelle Performanz verbessert sich vor allem in mittleren Levels signifikant, während in transferorientierten Post-Items einzelner Levels Einbrüche auftreten. Dies deutet darauf hin, dass konzeptuelle Fortschritte lokal stabil, bei Kontextvariation jedoch teilweise fragil bleiben.

Die Ankerfragen erweisen sich als zentrale Trigger für konzeptuellen Wandel: In komplexeren Levels liegen die Post-Test-Erfolge signifikant höher, wenn die Zusatzfragen korrekt beantwortet wurden. Während auf Gesamtstichprobenebene nur moderate CCI-Werte erreicht werden, zeigen Lernende mit initialen Fehlkonzepten durchgängig substanzielle Zuwächse (CCI_pre_false = 0.24–0.75). Dies unterstreicht, dass Gravitas insbesondere dort wirksam ist, wo konzeptuelle Revision tatsächlich erforderlich ist.

Insgesamt demonstriert die Studie, wie simulationsbasierte Mikrowelten diagnostische Präzision, kognitive Irritation und explorative Offenheit so integrieren können, dass konzeptueller Wandel nicht nur gemessen, sondern aktiv ermöglicht wird. Damit leistet Gravitas einen empirisch fundierten Beitrag zur Gestaltung digitaler Lernumgebungen, die naturwissenschaftliches Lernen mit epistemischer Urteilsfähigkeit und verantwortungsbewusster Entscheidungsbildung verbinden – zentrale Anforderungen einer Bildung für eine lebenswerte Zukunft.