Der Einsatz digitaler Technologien im Fachunterricht kann Lehrkräfte dabei unterstützen, Lernprozesse bei ihren Schüler/innen anzuregen und den Erwerb fachlicher Kompetenzen zu fördern. Damit dies erfolgreich gelingen kann, benötigen Lehrkräfte fachspezifische digitalisierungsbezogene Lehrkompetenzen, die sie befähigen, digitale Technologien sinnvoll in den Fachunterricht zu integrieren (KMK, 2016). Vor diesem Hintergrund wurden im Projekt „TPACK 4.0“ an der Eberhard Karls Universität Tübingen ein interdisziplinärer Ansatz zur Förderung von digitalisierungsbezogenen Lehrkompetenzen bei angehenden Lehrkräften konzipiert. Darauf aufbauend wurden sechs fachspezifische Lernmodule entwickelt und in der Lehrkräftebildung am Standort Tübingen umgesetzt. Alle Lernmodule wurden evaluiert und als OER-Materialien zur Verfügung gestellt.

Stichwörter: TPACK, Unterrichtsqualität, Unterrichtsplanung, Microteachings 

Eine wichtige Voraussetzung für die erfolgreiche Integration digitaler Technologien im Unterricht ist, dass (angehende) Lehrkräfte sowohl über fachübergreifendes als auch fachspezifisches medienbezogenes Wissen verfügen. Im bekannten TPACK - Modell von Mishra und Koehler (2006) wird dieses Wissen anhand von verschiedenen Wissensbereichen beschrieben. Neben pädagogischem, fachlichem und fachdidaktischem Wissen sollen Lehrkräfte demnach auch über (1) „Technologisches Wissen“ (TK), (2) „Technologisch-Pädagogisches Wissen“ (TPK), (3) „Technologiebezogenes Fachwissen (TCK)“ und (4) „Technologiebezogenes Fachdidaktisches Wissen (TPACK)“ verfügen. Technologisches Wissen bezieht sich dabei auf das grundlegende Verständnis der Funktionsweise von (Bildungs-)Technologien sowie deren stetigen Weiterentwicklungen. Beispiele hierfür sind das Verständnis über die Funktionalitäten eines Smartboards oder die Beherrschung von Tools und Softwareanwendungen zur Erstellung von Umfragen oder Tests. Um das Potential unterschiedlicher digitaler Technologien für den Einsatz im Unterricht erkennen und bewerten zu können, wird technologisch-pädagogisches Wissen benötigt. Dieser Wissensbereich schließt Wissen darüber ein, wie digitale Technologien zur Verbesserung der Unterrichtsqualität, das heißt zur kognitiven Aktivierung und konstruktiven Unterstützung von schülerseitigen Lernprozessen sowie zur effizienten Klassenführung, eingesetzt werden können (Kunter & Trautwein, 2013; Stürmer & Lachner, 2017). So ist bei der Gestaltung adaptiver Lernumgebungen beispielsweise zu berücksichtigen, dass regelmäßige formative Diagnosen der Lernstände der Schüler/innen durchgeführt werden, um Lernpfade oder instruktionale Unterstützungsmaßnahmen an das Vorwissen oder vorhandene Fehlvorstellungen der Schüler/innen anpassen zu können (Corno, 2008). Digitale Technologien wie Audience-Response-Systeme können hierfür eingesetzt werden, um beispielsweise das Vorwissen der Schüler/innen zu erheben sowie automatisiertes Feedback oder Rückmeldungen zur Bearbeitung von Aufgaben zu geben (Lachner, Hoogerheide, van Gog, & Renkl, 2022; Sibley, Fabian, Plicht, Wettke, Backfisch, Bohl, & Lachner, 2023; Zhu & Urhahne, 2018). Technologiebezogenes Fachwissen bezieht sich auf Wissen über fachspezifische Technologien und deren technologische (Weiter-)Entwicklung. Ein Beispiel hierfür ist die Kenntnis der Funktionsweise und Einsatzmöglichkeiten von GeoGebra im Mathematikunterricht oder der History App des WDR für den Geschichtsunterricht. Das technologiebezogene fachdidaktische Wissen schließlich wird als der alle Wissensbereiche übergreifende und damit als entscheidender Wissensbereich für einen effektiven Einsatz digitaler Technologien im Fachunterricht angesehen. Er beinhaltet nicht nur Wissen über den aktuellen Lernstand der Schüler/innen und mögliche fachliche Fehlkonzepte, sondern auch Wissen darüber, wie (fachspezifische) Technologien adäquat eingesetzt werden können, um das fachliche Lernen der Schüler/innen zu unterstützen.

Grundlage für den Erwerb digitalisierungsbezogener Lehrkompetenzen bei angehenden Lehrkräften und damit auch für die Entwicklung und Realisierung eines interdisziplinären Förderansatzes im Projekt „TPACK 4.0“ ist neben dem TPACK-Modell (Mishra & Koehler, 2006) das Rahmenmodell zur Förderung digitalisierungsbezogenen Professionswissens (siehe Abbildung 1) (Franke, Fabian, Preiß, & Lachner, 2020).  
Ausgehend von allgemeinen Prinzipien zum Erwerb von forschungsbasiertem Professionswissen bei (angehenden) Lehrkräften sowie einer evidenzorientieren Lehrpraxis (Bauer & Prenzel, 2012) und dem Prinzip der Approximation an die Praxis (Grossman, Hammerness & McDonald, 2009) skizziert das Modell im Wesentlichen drei Phasen der Entwicklung von digitalisierungsbezogenen Lehrkompetenzen:  

Die Förderung von digitalisierungsbezogenen Lehrkompetenzen erfolgt über die drei Phasen hinweg mit einer steigenden Komplexität der Lernprozesse und einer schrittweisen Annäherung and die Praxis der Technologieintegration in den (Fach-)Unterricht. Angereichert werden die Lernphasen zusätzlich durch unterschiedliche Reflexionstrategien (siehe Abbildung 1). Beim Lernen mit videobasierten Beispielen werden Selbsterklärungen erstellt, um die Lerninhalte aus den videobasierten Good-Practice-Beispielen besser mit dem Vorwissen zu verknüpfen und somit die Informationen aus dem Video elaborierter zu verarbeiten. Während der Planung einer Unterrichtseinheit erhalten die angehenden Lehrkräfte formatives Feedback von den Dozierenden. Nicht nur die angehenden Lehrkräfte selbst erhalten somit eine Rückmeldung auf die aktuelle Entwicklung ihrer Unterrichtspläne und können bisher angewendete Lernstrategien adaptieren. Auch die Dozierenden gewinnen einen Überblick über den Lernstand und können bei Bedarf angemessene Instruktionen und Hilfestellungen geben (Cho & MacArthur, 2010; Sibley et al., 2023). Eine zentrale Komponente der dritten Phase ist das Geben von Peerfeedback auf die Microteachings, durch das die angehenden Lehrkräfte angeregt werden sollen, sowohl ihr eigenes unterrichtsmethodisches Handeln als auch das der Anderen zu beobachten und zu bewerten (Cho & MacArthur, 2010; Kleinknecht & Gröschner, 2016; Seidel & Stürmer, 2014). Das Geben von Peerfeedback kann somit die Wahrnehmung bestimmter Potentiale der Technologie, die das Lernen von Schüler/innen kritisch beeinflussen, sowie die reflektierte Auseinandersetzung in fachspezifischen Kontexten fördern.

Das Entwicklungs- und Forschungsprojekt TPACK 4.0 hatte sich zum Ziel gesetzt, fachspezifische digitalisierungsbezogene Lehrkompetenzen bei angehenden Lehrkräften zu fördern. Aufbauend auf der Entwicklung des Förderansatzes (Abbildung 1) wurden in gemeinsamer Zusammenarbeit von Vertreter/innen der Fachdidaktiken und der Bildungswissenschaften an der Universität Tübingen Basis-Lernmodule für die Fächer Biologie, Mathematik, Deutsch, Englisch, Philosophie und Sport entwickelt und in der Lehrkräftebildung am Standort Tübingen curricular verankert. Hierzu wurden theoretische Grundlagen mit Praxisphasen (Unterrichtsplanung, Micro-Teachings) verschränkt. Zentrale Bestandteile der Basis-Lernmodule war (1) eine onlinebasierte Selbstlernphase. Hier erwarben die teilnehmenden angehenden Lehrkräfte Wissen über grundlegende, fachübergreifende als auch fachspezifische Theorien und empirische Befunde zum lernförderlichen Einsatz von digitalen Technologien im Fachunterricht. Die Vermittlung der Wissenselemente erfolgte in der Selbstlernphase über ein onlinebasiertes Lernmodul und die Bereitstellung von videobasierten Good-Practice-Beispielen zum Einsatz digitaler Technologien im Fachunterricht sowie interaktiven Aufgaben und Selbsterklärungen. Auf Basis des erworbenen Wissens aus der Selbstlernphase wurden in einer (2) praxisorientierten Präsenzphase (Umfang: 3 Seminareinheiten) authentische, fachbezogene Unterrichtspläne entwickelt und in Microteachings erprobt. Bei der Entwicklung der Unterrichtspläne sollte dabei nicht nur Bezug auf die jeweiligen Bildungspläne der Fächer genommen, sondern auch adaptive Unterrichtsprinzipien berücksichtigt werden. Beispielweise konnte ein Unterrichtsplan bzw. ein Microteaching im Fach Biologie den Einsatz von Simulationen bei der Durchführung eines Experiments beinhalten (Bezug Bildungsplan: Erkenntnisgewinnung). Um zu prüfen, welches Vorwissen die Schüler/innen zum Experimentieren mitbringen, wurden Audience-Response-Systemen zu Beginn der Unterrichtsstunde eingesetzt, die dabei halfen zu überprüfen, ob der Vorgang der Hypothesenerstellung von allen Schüler/innen verstanden wurde (Bezug Adaptive Unterrichtsprinzipien: Formative Diagnose). Die Basis-Lernmodule wurden schließlich mit einer wiederum onlinebasierten Peer-Feedback-Phase abgeschlossen, in der die angehenden Lehrkräfte die Microteachings ihrer Kommiliton/innen beobachteten und bewerteten. Das Peerfeedback wurde anhand der Videoannotationssoftware livefeedback+ durchgeführt, die es den Lehramtsstudierenden ermöglichte, die Videos in eigenem Tempo abzuspielen und sequenziell zu kommentieren bzw. zu rekommentieren. Zur Unterstützung des Peerfeedbacks erhielten die Lehramtsstudierenden Leitfragen, anhand derer die im Video gezeigten Unterrichtsszenen gezielt auf Aspekte der Verbesserung der Unterrichtsqualität (kognitive Aktivierung, instruktionale Unterstützung und Klassenführung) sowie den lernförderlichen Effekt der gewählten Technologien hin analysiert werden sollten. Diese Unterstützungsmaßnahme half den Lehramtsstudierenden, ein tieferes Verständnis von schulischen Lehr-Lernsituationen zu erlangen und die fachspezifischen, digitalisierungsbezogenen Anforderungen an ihre Rolle als (Fach-)Lehrkraft besser zu verstehen.

Um die Effektivität der sechs Basis-Lernmodule zu überprüfen, wurde im Rahmen des TPACK 4.0 Projekts eine Begleitevaluation mit quasi-experimentellem Prä-Posttest-Design und Kontrollgruppe durchgeführt. Die angehenden Lehrkräfte beantworteten dabei sowohl einen onlinebasierten, jeweils auf das Fach zugeschnittenen TPACK-Wissenstest, als auch Fragen zur Einstellung (wahrgenommene Nützlichkeit) und Motivation (wahrgenommene Selbstwirksamkeit) gegenüber der Nutzung digitaler Technologien im Fachunterricht. Die Ergebnisse der Evaluation zeigten, dass diejenigen angehenden Lehrkräfte, die die Basis-Lernmodulen durchlaufen hatten, ein höheres technologiebezogenes fachdidaktisches Wissen (TPACK; siehe Punkt 1) als die Kontrollgruppe aufwiesen. Das technologisch-Pädagogische Wissen (TPK) jedoch verbesserte sich nicht durch die Teilnahme an den Basis-Lernmodulen. Es wird vermutet, dass es aufgrund der speziell entwickelten fachspezifischen Basis-Lernmodule für die angehenden Lehrkräfte schwierig war, ihr fachspezifisches Wissen auf generische Unterrichtssituationen zu übertragen. In Bezug auf die Motivation zeigte sich, dass die Teilnahme an den Basis-Lernmodulen einen positiven Effekt auf die Selbstwirksamkeit hatte, da dieser für die angehenden Lehrkräfte, die an den Basis-Lernmodulen teilnahmen, größer ausfiel als für die Kontrollgruppe. In Hinblick auf die Einstellung der angehenden Lehrkräfte, das heißt deren wahrgenommene Nützlichkeit digitaler Technologien im Fachunterricht, konnten keine signifikanten Effekte der Teilnahme an den Basis-Lernmodulen festgestellt werden. Eine Erklärung für dieses Ergebnis wurde darin gesehen, dass die angehenden Lehrkräfte bereits zu Beginn der Durchführung der Basis-Lernmodule eine ausgeprägt positive Einstellung gegenüber der Nützlichkeit von digitalen Technologien im Fachunterricht zeigten.

Über die Evaluation hinaus wurden alle sechs Basis-Lernmodule einschließlich der videobasierten Good-Practice-Beispiele als OER-Materialien für die weitere Nutzung bereitgestellt.  

Ziel des TPACK 4.0-Projekts war, fachspezifische digitalisierungsbezogene Lehrkompetenzen (i. S. des technologiebezogenen fachdidaktischen Wissens (TPACK)) bei angehenden Lehrkräften zu fördern. Um dies zu bewerkstelligen, wurde in interdisziplinären Arbeitsgruppen aus Fachdidaktiker/innen und Bildungswissenschaftler/innen ein Förderansatz konzipiert und sechs fachspezifische Basis-Lernmodule (Biologie, Mathematik, Deutsch, Englisch, Sport, Philosophie) zur Umsetzung des Förderansatzes entwickelt und in der Lehrkräftebildung an der Universität Tübingen integriert. Im Zuge der Bearbeitung der Basis-Lernmodule setzten sich die angehenden Lehrkräfte mit den Anforderungen an ihre Rolle als zukünftige (Fach-)Lehrkraft in heterogenen Lernumgebungen auseinander und erweiterten ihre fachspezifischen digitalisierungsbezogenen Lehrkompetenzen in Bezug auf die Planung, Gestaltung, Durchführung und Reflexion eines technologiegestützten, adaptiven Fachunterrichts. Die sechs fachspezifischen Basis-Lernmodule sowie die jeweils bereitgestellten fachbezogenen Good-Practice-Beispiele stehen für die weitere Verwendung als OER-Materialien zur Verfügung.  

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