n Empirische Arbeit Psychologie in Erziehung und Unterricht, 2020, 67, 61 -76 DOI 10.2378/ peu2020.art06d © Ernst Reinhardt Verlag München Basel Die Entwicklung von fachdidaktischem Wissen und Überzeugungen von Grundschullehrkräften im Kontext von Lehrerfortbildungen zum „Schwimmen und Sinken“ Anna-Theresia Decker 1, 2 , Ilonca Hardy 1, 2 , Silke Hertel 2, 3 , Arnim Lühken 1, 2 & Mareike Kunter 1, 2 1 Goethe-Universität Frankfurt am Main 2 IDeA-Zentrum Frankfurt am Main 3 Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg Zusammenfassung: Diese Studie untersucht die Fortbildungszufriedenheit von Grundschullehrkräften sowie die Entwicklung ihres fachdidaktischen Wissens zum Thema „Schwimmen und Sinken“ (PCK) und ihrer Überzeugungen zum Lehren und Lernen im Sachunterricht bei einer Lehrerfortbildung im Kontext des naturwissenschaftlichen Sachunterrichts der Grundschule. Die Daten wurden im Rahmen einer Interventionsstudie ohne Kontrollgruppe gewonnen, in der 55 hessische Grundschullehrkräfte an einer Fortbildung zum Thema „Schwimmen und Sinken“ und zu adaptiven Unterrichtsmethoden teilnahmen. Vor und nach der Fortbildung wurde das PCK mithilfe eines neu konstruierten Tests erfasst, die Überzeugungen mithilfe von Selbstberichtsskalen von Kleickmann (2008). Likelihood-Ratio-Tests zeigten einen Anstieg im PCK und eine Überzeugungsveränderung im Sinne des Conceptual Change-Ansatzes. Fünf Monate nach der Fortbildung war das erreichte PCK auf einem ähnlich hohen Niveau. Die Fortbildungszufriedenheit der Lehrkräfte korrelierte nicht mit ihrem PCK und den Überzeugungen. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass Aspekte der professionellen Kompetenz von Lehrkräften veränderbar und erlernbar sind und zeigen die Notwendigkeit einer multikriterialen Evaluation von Lehrerfortbildungen. Schlüsselbegriffe: Fachdidaktisches Wissen, Überzeugungen, Lehrerfortbildung, Interventionsstudie, Naturwissenschaftlicher Sachunterricht The Development of Primary School Teachers’ Pedagogical Content Knowledge and Beliefs in the Context of Professional Development Workshops on „Floating and Sinking“ Summary: This study investigates primary school teachers’ satisfaction as well as the development of pedagogical content knowledge of the topic „floating and sinking“ (PCK), and beliefs about science teaching and learning in a professional development (PD) workshop in primary school science education. The data were collected during an intervention study without a control group in which 55 primary school teachers took part in a workshop on „floating and sinking“ and on adaptive teaching methods. Before and after the intervention teachers’ PCK was assessed by a newly constructed test, their beliefs by self-evaluation scales by Kleickmann (2008). Likelihood-ratio-tests indicated an increase in PCK and belief changes in accordance with the conceptual change approach. Five months after the PD, the knowledge gained was on a comparably high level. Teachers’ satisfaction with the workshop was not correlated to teachers’ PCK and beliefs. The results show that aspects of teachers’ professional competence are modifiable and can be acquired. They also illustrate the importance of multi-criteria evaluation of PD workshops for teachers. Keywords: Pedagogical content knowledge, beliefs, professional development, intervention study, science class at primary school 62 Anna-Theresia Decker et al. Diese Studie beschäftigt sich mit der Evaluation einer Lehrerfortbildung, die das Ziel verfolgte, den naturwissenschaftlichen Sachunterricht an Grundschulen zu verbessern und dafür Grundschullehrkräfte im Aufbau ihres professionellen Wissens und ihren Überzeugungen zu unterstützen. Leitend sind dabei Erkenntnisse aus Studien, denen zufolge der Lernerfolg von Lernenden mit einer Unterrichtgestaltung, in der ein sozial-konstruktivistisches Lernverständnis und Conceptual Change-Ansätze (dt. Konzeptveränderung) sowie entsprechende Strukturierungshilfen der Lehrkraft zugrunde gelegt werden, zusammenhängt (Alfieri, Brooks, Aldrich & Tenenbaum, 2011; Ewerhardy, Kleickmann & Möller, 2012; Furtak, Seidel, Iverson & Briggs, 2012). Sozial-konstruktivistische Lerntheorien und Conceptual Change-Ansätze gehen davon aus, dass Lernende und Lehrkräfte das Wissen in einem interaktiven Prozess aktiv konstruieren und dass vorhandene Präkonzepte dabei aktiv verändert und umstrukturiert werden (Ewerhardy et al., 2012; Mayer, 2004). Die Präkonzepte, mit denen die Lernenden in den Unterricht kommen, entsprechen häufig nicht den wissenschaftlichen Sichtweisen, sodass die Lernenden durch passende Unterrichtsangebote dazu veranlasst werden sollen, diese in wissenschaftlich angemessenere Konzepte weiterzuentwickeln (Chi, 2005; Labudde & Möller, 2012). Ein solcher Unterricht bedeutet nicht - wie von verschiedener Seite kritisiert wurde (z. B. Kirschner, Sweller & Clark, 2006; Mayer, 2004) -, dass die Lernenden ausschließlich praktisch experimentieren und sich alle relevanten Informationen und Konzepte selbst erarbeiten (Alfieri et al., 2011; Hofstein & Lunetta, 2004). Vielmehr ist es notwendig, dass die Lehrkräfte den Prozess der Konzeptentwicklung unterstützen, indem sie das Lernangebot so gestalten, dass es sowohl die kognitive Aktivität der Lernenden anregt als auch inhaltlich strukturiert ist (Kunter & Voss, 2011). Entscheidend ist dabei, dass die Lernenden mental aktiv sind (Kunter & Voss, 2011; Mayer, 2004), sodass die Devise lautet: „minds-on“, nicht nur „hands-on“ (Hofstein & Lunetta, 2004, S. 32). Die erfolgreiche Gestaltung eines solchen Unterrichts stellt hohe Anforderungen an die Lehrkräfte, sodass sie u. a. fundiertes fachdidaktisches Wissen (pedagogical content knowledge, PCK) benötigen und entsprechende Überzeugungen hinsichtlich des Lernprozesses und der Unterrichtsgestaltung von Bedeutung sind (Möller, 2004). Allerdings sind Grundschullehrkräfte in den für den naturwissenschaftlichen Sachunterricht relevanten inhaltlichen Schwerpunkten der Chemie und Physik wenig ausgebildet und besitzen häufig eher transmissive Überzeugungen als Überzeugungen, die sich an Conceptual Change-Prinzipien orientieren (Appleton, 2007; Kleickmann, Tröbst, Jonen, Vehmeyer & Möller, 2016). Somit ist es ein Ziel von Lehrerfortbildungen, entsprechendes Wissen und Überzeugungen aufzubauen (Labudde & Möller, 2012). Unsere Studie untersucht daher, die Bedeutung einer umfangreichen Fortbildung zum Thema „Schwimmen und Sinken“ und zu adaptiven Unterrichtsmethoden im Rahmen des naturwissenschaftlichen Sachunterrichts, deren 4 Fortbildungstage sich über 3 Monate erstreckten, für den Aufbau von PCK zum Thema „Schwimmen und Sinken“ bei Grundschullehrkräften und die Veränderung von Überzeugungen in Richtung des Conceptual Change-Ansatzes. In bisherigen Evaluationen von Lehrerfortbildungen wurden häufig die Zufriedenheit der Lehrkräfte mit der Fortbildung und die selbsteingeschätzte Veränderung durch die Fortbildung untersucht (Desimone, 2009). In dieser Studie gehen wir einen Schritt weiter und betrachten zusätzlich das PCK und die Überzeugungen der Lehrkräfte. Überzeugungen und fachdidaktisches Wissen als Komponenten professioneller Kompetenz von Lehrkräften Berufsbezogene Überzeugungen und Professionswissen von Lehrkräften stellen wichtige Aspekte der professionellen Kompetenz von Lehrkräften dar (Baumert & Kunter, 2006; Woolfolk Hoy, Davis & Pape, 2006), da sie sich über das Unterrichtshandeln der Lehrkräfte Fachdidaktisches Wissen und Überzeugungen bei Grundschullehrkräften 63 auf die Leistungen der Lernenden auswirken (Baumert et al., 2010; Dubberke, Kunter, McElvany, Brunner & Baumert, 2008). Überzeugungen lassen sich definieren als die „Vorstellungen und Annahmen […] über schul- und unterrichtsbezogene Phänomene und Prozesse mit einer bewertenden Komponente“ (Kunter & Pohlmann, 2015, S. 267). Sie wirken als Filter und beeinflussen die Wahrnehmung der Welt, bilden einen Rahmen bei zu treffenden Entscheidungen und wirken sich auf die Unterrichtsplanung und das Unterrichtsverhalten aus (Fives & Buehl, 2012). Die Überzeugungen von Lehrkräften bilden sich schon während der Schulzeit; sie sind relativ stabil und schwer zu verändern (Pajares, 1992). Ein Problem dieser früh geformten intuitiven Überzeugungen ist, dass sie zu suboptimalem Verhalten führen können (Patrick & Pintrich, 2001). Es gibt allerdings Hinweise darauf, dass spezifische, auf die Vorerfahrungen von Lehrkräften ausgerichtete Interventionen Lehrkräfte dazu anregen können, ihre Überzeugungen auch längerfristig zu verändern (z. B. Kleickmann et al., 2016). In dieser Studie liegt der Fokus auf den Überzeugungen von Lehrkräften zum Lehren und Lernen im Sachunterricht. In diesem Bereich scheinen trotz Reformbemühungen immer noch eher transmissive, praktizistische und Laisser-faire-orientierte Überzeugungen verbreitet zu sein, die in Analogie zu den Vorstellungen von Lernenden als Präkonzepte angesehen werden können (Patrick & Pintrich, 2001). Weniger häufig sind Überzeugungen, die sich an sozial-konstruktivistischen und Conceptual Change-Prinzipien orientieren, obwohl diese positiv mit den Leistungen der Lernenden zusammenhängen (Duit, Widodo & Wodzinski, 2007; Kleickmann, 2008). Die Studien von Kleickmann (2008) und Kleickmann, Vehmeyer und Möller (2010) zeigten die Bedeutung von Vorstellungen für den naturwissenschaftlichen Sachunterricht: Je mehr die Lehrkräfte sich an Schülervorstellungen orientierten und je mehr sie das Lernen als Konzeptveränderung ansahen, desto mehr nutzten sie strukturierende Maßnahmen im Unterricht und desto höher war der Lernfortschritt der Schülerinnen und Schüler beim Inhaltsgebiet „Schwimmen und Sinken“. Wenn Lehrkräfte die entsprechenden Überzeugungen besitzen, bedeutet dies jedoch nicht automatisch, dass sie konkrete Lernangebote angemessen gestalten können. Dafür ist es notwendig, dass sie über inhaltsspezifisches Wissen verfügen und die fachlichen Inhalte für die Schüler_innen aufbereiten können, also über relevantes PCK verfügen. Das PCK stellt neben dem Fachwissen und dem fachunabhängigen Wissen eine wesentliche Facette des Professionswissens dar (Baumert & Kunter, 2006; Bromme, 1997). Es wird als „diejenige Kombination und Integration von fachspezifischem und pädagogischem Wissen“ verstanden, „welche Lehrkräfte dazu befähigt, Fachinhalte gemäß der Interessen und Fähigkeiten von Lernenden in fruchtbare Lerngelegenheiten zu übersetzen“ (Lange, Kleickmann, Tröbst & Möller, 2012, S. 57; in Anlehnung an Shulman, 1987, S. 8). Als zentral wird dabei das Wissen über die fachspezifischen Konzepte und Präkonzepte der Lernenden und das Wissen über Unterrichtsstrategien und Repräsentationen angesehen (Park & Oliver, 2008). Um dieses Wissen direkt erfassen zu können, werden derzeit in unterschiedlichen Domänen Wissenstests für Lehrkräfte und Lehramtsstudierende verschiedener Schulformen entwickelt (z. B. Riese et al., 2015; Tepner et al., 2012). Diese Tests beziehen sich entweder auf einen spezifischen Inhaltsbereich des jeweiligen naturwissenschaftlichen Faches, wie z. B. Mechanik oder Aggregatzustände (Lange et al., 2012; Riese & Reinhold, 2010) oder beziehen verschiedene Themenbereiche bei der Erfassung des PCK mit ein (z. B. Kleickmann et al., 2014; Tepner et al., 2012). Im Vergleich zum Sekundarbereich gibt es aktuell wenige Studien, die das PCK von Grundschullehrkräften für den Sachunterricht untersuchen. Beispielsweise konnten Lange et al. (2012) in ihrer Studie zeigen, dass das über einen Test erfasste PCK von Grundschullehrkräften zum Thema Aggregatzustände mit dem Wissenszuwachs der Lernenden und deren Kompetenzerleben und Fachinteresse zusammenhing. Da für das Thema 64 Anna-Theresia Decker et al. „Schwimmen und Sinken“, mit dem sich die hier thematisierte Lehrerfortbildung beschäftigt, bisher kein PCK-Test vorlag, wird in dieser Studie die Entwicklung eines solchen Tests beschrieben. PCK und Überzeugungen zum Lehren und Lernen werden in verschiedenen Studien als zwei getrennte Aspekte der professionellen Kompetenz konzeptualisiert, die durch unterschiedliche Messinstrumente erfasst werden (als Übersicht Fives & Buehl, 2012; Kunter et al., 2013); dennoch ist davon auszugehen, dass sich diese beiden Kompetenzaspekte inhaltlich überlappen und bei der Unterrichtsgestaltung zusammenwirken (Magnusson, Krajcik & Borko, 1999). So zeigen sich Auswirkungen beider Aspekte der professionellen Kompetenz - Überzeugungen und Wissen - auf das Unterrichtshandeln und darüber vermittelt auf den Lernerfolg der Schülerinnen und Schüler (Baumert et al., 2010; Dubberke et al., 2008). Dementsprechend ist es häufig das Ziel von Professionalisierungsmaßnahmen, professionelle Kompetenz an einer Schnittfläche von lehr- und lernbezogenen Überzeugungen und PCK aufzubauen (Labudde & Möller, 2012). Evaluation und Gestaltung von Lehrerfortbildungen Die Wirkung von Lehrerfortbildungen kann auf vier verschiedenen Ebenen betrachtet werden: Erstens auf der Basis von Meinungen und Einschätzungen der Lehrkräfte in Bezug auf die Fortbildung, zweitens anhand von Veränderungen im Wissen und den Überzeugungen der Lehrkräfte, drittens durch Veränderung des unterrichtlichen Handelns und viertens anhand des Lernerfolgs, der Motivation und des Lernverhaltens der Lernenden (Kirkpatrick, 1979; Lipowsky & Rzejak, 2015). Die meisten Studien, die sich mit der Wirkung von Lehrerfortbildungen beschäftigen, beziehen sich auf die erste Ebene und untersuchen die Zufriedenheit und den selbstberichteten Kompetenzzuwachs der Lehrkräfte (Desimone, 2009). Ob diese Einschätzungen allerdings mit den übrigen Kriterien zusammenhängen, ist noch unklar (Lipowsky & Rzejak, 2015). Unsere Studie nimmt daher nicht nur die basalen Indikatoren der Zufriedenheit und die Selbsteinschätzung der Lehrkräfte in den Blick, sondern geht einen Schritt weiter und erfasst die Veränderungen im PCK und in den Überzeugungen auf der zweiten Ebene. Um theoretisch zu erklären, wie Lehrkräfte bei einer Fortbildung ihr Wissen aufbauen und ihre Überzeugungen verändern, werden in Anlehnung an das Lernen von Schülerinnen und Schülern sozial-konstruktivistische und Conceptual Change-Ansätze diskutiert (Zedler, Fischler, Kirchner & Schröder, 2004). Empirisch gibt es Hinweise darauf, dass Lehrerfortbildungen dann besonders wirksam sind, wenn sie fachspezifisch ausgerichtet sind (Desimone, 2009; Kennedy, 1998) und aktives Lernen bei den Lehrkräften anregen (Desimone, 2009; Garet, Porter, Desimone, Birman & Yoon, 2001). Weiterhin scheint es wirkungsvoll zu sein, wenn die Fortbildenden an die Präkonzepte der Lehrkräfte anknüpfen, die Lehrkräfte kognitive Dissonanzen und Widersprüche erleben und den Conceptual Change-Prozess selbst erfahren, um sie in die Lage zu versetzen, ihn selbst bei ihren Schülerinnen und Schülern anzuregen (Fischler, 2010; Lipowsky, 2014). Diese Maßnahme kann auch als „pädagogischer Doppeldecker“ bezeichnet werden (Geissler, 1985; zitiert nach Wahl, 2013). Da insbesondere die nachhaltige Veränderung von Überzeugungen als langfristig angelegter Prozess angesehen wird, zeigen kurzzeitige einmalige Fortbildungen in dieser Hinsicht wenig Potenzial (Desimone, 2009). Dabei muss auch hervorgehoben werden, dass die langfristigen Effekte von Fortbildungen bisher in wenigen Studien erfasst wurden (Zedler et al., 2004). Kontext und Ziel der Studie Diese Studie beschäftigt sich mit der Evaluation einer Lehrerfortbildung, die im Rahmen des Forschungsprojekts „Individuelle Förderung und adaptive Lern-Gelegenheiten in der Grund- 1 Das Forschungsprojekt wurde im Rahmen des IDeA- Zentrums Frankfurt von der hessischen Landes-Offensive zur Entwicklung wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE) gefördert. Fachdidaktisches Wissen und Überzeugungen bei Grundschullehrkräften 65 schule 1 “ (IGEL, zusammenfassend Decristan, Hondrich et al., 2015) durchgeführt wurde. Das übergeordnete Forschungsprojekt IGEL untersuchte in einem cluster-randomisierten, quasi-experimentellen Design die Wirkung der drei Unterrichtsmethoden Kognitive Strukturierung (KS), Peer Learning (PL) und lernbegleitende Diagnostik (LD) im naturwissenschaftlichen Sachunterricht an Grundschulen. Diese drei Methoden ermöglichen auf unterschiedliche Art und Weise eine adaptive Unterstützung im Unterricht, die insbesondere bei komplexen fachlichen Inhalten und bei geringem Vorwissen bzw. robusten Präkonzepten der Lernenden notwendig ist (Decristan, Hondrich et al., 2015; Hardy, Jonen, Möller & Stern, 2006). Bei der Methode KS werden die kognitiven Prozesse der Lernenden beispielsweise durch spezifische Aufgabenstellungen, Impulse und eine strukturierende Gesprächsführung der Lehrkraft unterstützt und gesteuert (Einsiedler & Hardy, 2010). Bei der Methode PL wiederum wird der Lernprozess durch eine strukturierte Interaktion zwischen zwei Lernenden begünstigt, die sich die Inhalte gegenseitig erklären und sich gegenseitig Rückmeldungen geben (Adl-Amini, Decristan, Hondrich & Hardy, 2014). Bei der Methode LD erfasst die Lehrkraft den Leistungsstand der Lernenden vor und während des Unterrichts mehrfach und nutzt diese Information, um das Lernangebot für die Schülerinnen und Schüler entsprechend anzupassen und sie dadurch in ihrem Lernprozess zu unterstützen (Black & Wiliam, 2009; Decristan, Klieme et al., 2015). Die am Forschungsprojekt teilnehmenden Schulen wurden zufällig einer der drei Experimentalgruppen KS, PL oder LD oder einer Vergleichsgruppe zugeordnet, sodass Lehrkräfte derselben Schulen derselben Untersuchungsbedingung angehörten (Cluster-Randomisierung). Die Lehrkräfte in der Vergleichsgruppe führten eine standardisierte und empirisch validierte Unterrichtseinheit zum Thema „Schwimmen und Sinken“ (Hardy et al., 2006; Möller & Jonen, 2005) bei ihren Schülerinnen und Schülern durch, die Lehrkräfte in den drei Experimentalgruppen KS, PL und LD führten ebenfalls diese Unterrichtseinheit durch und bezogen je nach Untersuchungsbedingung die Methode KS, PL oder LD mit ein. Vor der Durchführung der Unterrichtseinheit nahmen alle Lehrkräfte an einer Fortbildungsreihe von insgesamt vier Sitzungen teil, die im ersten Teil die Unterrichtseinheit und ihren fachlichen und fachdidaktischen Hintergrund thematisierte und im zweiten Teil die jeweilige Unterrichtsmethode. Lehrkräfte der Vergleichsgruppe beschäftigten sich im zweiten Fortbildungsteil stattdessen mit dem Thema Elternberatung (EB), das nicht mit der inhaltlichen Fortbildung in Verbindung stand. Die Evaluation der genannten Lehrerfortbildung ist Thema der vorliegenden Studie. Hinsichtlich der Wirkung der Fortbildung auf der vierten Ebene - der Ebene der Schülerinnen und Schüler - zeigten die Analysen von Decristan, Hondrich et al. (2015) bereits, dass sich erstens das konzeptuelle Verständnis der Lernenden in Bezug auf „Schwimmen und Sinken“ durch die in der Fortbildung thematisierte Unterrichtseinheit in allen vier Untersuchungsbedingungen verbessert hatte, zweitens dass die Lernenden der Bedingung LD durchschnittlich über ein signifikant höheres konzeptuelles Verständnis verfügten als die Lernenden in der Vergleichsgruppe und drittens dass insbesondere Lernende mit geringen sprachlichen Fähigkeiten von den Methoden LD und KS profitierten. Inwieweit auch die Lehrkräfte von der Fortbildungsreihe profitierten, ist Gegenstand der vorliegenden Studie. Dazu untersucht diese Studie erstens, wie zufrieden die Lehrkräfte mit der Fortbildung sind und ob sie durch diese selbst einen Zuwachs an Wissen berichten. Zweitens untersucht die Studie, ob die Lehrkräfte PCK zum Thema „Schwimmen und Sinken“ bei der Fortbildung aufbauen und ihre Überzeugungen im Sinne des Conceptual Change-Ansatzes verändern. Drittens geht die Studie der Frage nach, ob die Lehrkräfte das PCK zum Thema „Schwimmen und Sinken“ bei der Fortbildung auch langfristig aufbauen. 66 Anna-Theresia Decker et al. Methode Design Diese Studie ist eine Evaluationsstudie mit einem Prä- Post-Follow-up-Design ohne Kontrollgruppe. Die Überzeugungen und das PCK zum Thema „Schwimmen und Sinken“ der Lehrkräfte wurden vor und nach der Fortbildung anhand von Fragebögen erhoben. Zusätzlich wurde das PCK 5 Monate nach der Fortbildung nochmals erfasst. Die Fortbildungszufriedenheit der Lehrkräfte und der selbsteingeschätzte Wissenszuwachs wurden nach der Fortbildung ebenfalls mithilfe von Fragebögen erfragt. Anders als bei der übergeordneten Forschungsfrage des IGEL-Projekts ist bei dieser Studie keine Vergleichsbedingung vorhanden, da die Lehrkräfte aller vier Bedingungen an der Lehrerfortbildung teilnahmen, dessen generelle Bedeutung in dieser Studie untersucht werden soll. Stichprobe 57 hessische Grundschullehrkräfte aus 39 Schulen nahmen an der Fortbildung teil. Da es bei zwei Lehrkräften in Bezug auf die interessierenden Konstrukte keine Angaben gab, beziehen sich die Analysen und die Stichprobenbeschreibung im Folgenden auf 55 Lehrkräfte. Davon wurden 12 der Gruppe KS zugeordnet, 15 der Gruppe PL, 16 der Gruppe LD und 12 der Gruppe EB. 48 Lehrkräfte waren weiblich, 4 männlich, bei dreien gab es keine Angabe zum Geschlecht. Die Grundschullehrkräfte waren durchschnittlich M = 42.47 Jahre alt (SD = 9.48, min = 26, max = 60) und durchschnittlich M = 14.65 Jahre im Schuldienst tätig (SD = 8.71, min = 3, max = 36). Die Lehrkräfte nahmen freiwillig an dem Forschungsprojekt teil. Sie wurden über das Projekt durch Informationsbroschüren, die über die Schulen verteilt wurden, und Informationsveranstaltungen informiert. Für die Teilnahme bekamen die Lehrkräfte zwei 50 € -Büchergutscheine, einen für sich selbst und einen für die Klasse. Zudem erhielten die Lehrkräfte einen Ordner mit allen Unterrichtsmaterialien sowie die für die Durchführung des Unterrichts benötigten Materialkisten. Die Teilnahme am Projekt wurde ihnen als Fortbildung angerechnet. Fortbildung Die Lehrkräfte nahmen an einer Fortbildung zum Thema „Schwimmen und Sinken“ teil, in der zudem verschiedene Unterrichtsmethoden zur adaptiven Unterstützung im Unterricht thematisiert wurden. Die Fortbildung fand an 4 Fortbildungstagen à 4.5 Stunden innerhalb von 3 Monaten statt (November 2010 bis Januar 2011) und bestand aus zwei Teilen. Der erste Teil, der einen Fortbildungstag dauerte und für alle Untersuchungsbedingungen inhaltlich gleich war, beschäftigte sich mit dem fachlichen und fachdidaktischen Hintergrund des Themas „Schwimmen und Sinken“ und insbesondere mit dem Dichtekonzept als eine Erklärung für das „Schwimmen und Sinken“ von Objekten in Flüssigkeiten. Durch die Fortbildung sollte erreicht werden, dass die Lehrkräfte ein fachliches Verständnis des Unterrichtsinhaltes entwickeln. Dazu wurden neben allgemeinen Prinzipien zum Lernen im Sachunterricht und dem Conceptual Change-Ansatz das Fachwissen sowie Wissen über Schülervorstellungen zum Thema „Schwimmen und Sinken“ behandelt. Die Unterrichtseinheit, die in dieser Studie als Basis für alle Fortbildungsgruppen verwendet wurde, ähnelt den ersten 3 Stunden einer empirisch validierten Unterrichtseinheit, die bei Hardy et al. (2006) und Möller und Jonen (2005) beschrieben wird. Die didaktische Umsetzung während der Fortbildung intendierte, die Lehrkräfte dazu anzuregen, ihre Konzepte zum „Schwimmen und Sinken“ aktiv zu erweitern oder gegebenenfalls umzustrukturieren. Dazu wurden die Vorstellungen der Lehrkräfte aufgegriffen, es gab Lernangebote zur aktiven Erarbeitung der Inhalte, es wurden Experimente durchgeführt und die Lehrkräfte wurden angeregt, ihren Lernprozess zu reflektieren. Typische Lernverläufe von Lernenden wurden genutzt, um über geeignete Lerngelegenheiten im Kontext einer an Conceptual Change-Prinzipien orientierten Unterrichtseinheit zu diskutieren. Die am Curriculum orientierten Lernziele beinhalteten nach Möller und Jonen (2005) den Aufbau eines Materialkonzepts durch unterschiedliche Versuche sowie dessen Erweiterung zum Dichtekonzept anhand des Vergleichs von Einheitswürfeln und entsprechenden Repräsentationen. Im zweiten Teil der Fortbildung, der sich über 3 Fortbildungstage erstreckte, behandelten die Lehrkräfte einen von vier methodischen Schwerpunkten (KS, PL, LD, EB), abhängig davon, welcher Untersuchungsbedingung sie angehörten. Die methodischdidaktischen Aspekte der Unterrichtsmethoden wurden in zwei Sitzungen unabhängig vom Fachinhalt dargestellt und anhand von Beispielen, die sich nicht auf das Thema „Schwimmen und Sinken“ bezogen, vertieft. In der letzten Sitzung fand dann eine Verknüpfung der jeweiligen Unterrichtsmethode mit dem Fachinhalt statt. Auch die Lehrkräfte, die sich im zweiten Fortbildungsteil mit dem Thema EB beschäftigt hatten und somit keine Verknüpfung zwischen dem Inhalt „Schwimmen und Sinken“ und Fachdidaktisches Wissen und Überzeugungen bei Grundschullehrkräften 67 einer Unterrichtsmethodik herstellen konnten, hatten in der letzten Sitzung die Gelegenheit, die Fachinhalte zu aktivieren und die Unterrichtseinheit abschließend zu besprechen. Der erste und letzte Fortbildungstag wurde in allen Fortbildungsgruppen von denselben zwei Professorinnen bzw. Professoren für Erziehungswissenschaften bzw. Fachdidaktik geleitet. Die beiden mittleren Fortbildungstage wurden in jeder Fortbildungsgruppe von jeweils einer Expertin zur Unterrichtsmethodik umgesetzt. Instrumente Fortbildungszufriedenheit: Um zu erfassen, wie zufrieden die Lehrkräfte mit der Fortbildung waren, wurden sie nach jedem Fortbildungstag und nach der gesamten Fortbildung mit jeweils demselben Item gefragt, wie ihnen die Sitzung bzw. die Fortbildung (Item angepasst) insgesamt gefallen hat (Eigenkonstruktion: „Wie hat Ihnen diese Sitzung gefallen? “). Als Antwortformat dienten hier Schulnoten von 1 (sehr gut) bis 6 (ungenügend). Diese fünf Einzelbefragungen wurden zu einer Skala der Fortbildungszufriedenheit zusammengefasst (McDonalds Omega, 1999; ω = .77). Selbstberichtete Verbesserung im Inhaltswissen: Um zu erheben, wie die Lehrkräfte ihre Verbesserung im Inhaltswissen einschätzen, wurde das Item „Ich habe durch die Fortbildung mein Inhaltswissen im Bereich Schwimmen und Sinken - Dichtekonzept verbessert“, das in Anlehnung an Hertel (2009) entwickelt wurde, nach der Fortbildung verwendet. Die Lehrkräfte sollten auf einer vierstufigen Likert-Skala von 1 (stimmt überhaupt nicht) bis 4 (stimmt ganz genau) ihre Zustimmung zu der Aussage angeben. Die Überzeugungen der Lehrkräfte zum Lehren und Lernen im Sachunterricht wurden mit fünf Skalen von Kleickmann (2008) erhoben. Als Antwortformat wurde eine vierstufige Likert-Skala von 1 (stimmt überhaupt nicht) bis 4 (stimmt ganz genau) verwendet. Conceptual Change: Mit der Skala Conceptual Change wurde die Überzeugung erfasst, dass das naturwissenschaftliche Lernen einen Conceptual Change- Prozess darstellt. Sie enthielt sechs Items (z. B. „Kinder erlernen naturwissenschaftliches Wissen nur, wenn neue Vorstellungen für sie überzeugender sind als ihre alten Vorstellungen.“; ω prä = .76, ω post = .72). Bedeutung von Schülervorstellungen: Mit dieser Skala wurde die Überzeugung über die Bedeutung von Schülervorstellungen für das Lernen erhoben. Die Skala bestand aus drei Items („Grundschulkinder können zu naturwissenschaftlichen Phänomenen bereits hartnäckige Vorstellungen haben, die den Lernprozess erschweren.“; ω prä = .71 2 , ω post = .84). Praktizismus: Diese Skala bezieht sich auf die Überzeugung, dass praktische Handlungen von Lernenden ausreichend für naturwissenschaftliche Lernprozesse sind. Die Skala umfasste fünf Items („Wenn Kinder im naturwissenschaftlichen Sachunterricht Versuche durchführen, Dinge herstellen und viel ausprobieren können, ist eigentlich schon sichergestellt, dass sie die naturwissenschaftlichen Inhalte der Grundschule lernen.“; ω prä = .65, ω post = .71). Laisser-faire: Diese Skala erfasste die Überzeugung, dass Strukturierungsmaßnahmen und Hilfestellungen der Lehrkraft im naturwissenschaftlichen Sachunterricht nicht notwendig sind. Die Skala enthielt fünf Items („Ohne Eingreifen und Lenken der Lehrerin lernen Kinder im naturwissenschaftlichen Sachunterricht am besten.“; ω prä = .72, ω post = .72). Motiviertes Lernen: Mit der Skala Motiviertes Lernen wurde die Überzeugung erhoben, dass motiviertes Lernen eine Vorbedingung für verstehendes Lernen ist. Diese Skala umfasste vier Items („Kinder können Naturphänomene nur verstehen, wenn sie motiviert sind, diese zu verstehen.“; ω prä = .81, ω post = .72). Fachdidaktisches Wissen zum Thema „Schwimmen und Sinken“: Das PCK der Lehrkräfte zum Thema „Schwimmen und Sinken“ wurde mit einem selbst entwickelten Wissenstest erfasst, der fünf offene Fragen umfasste und sich im Format an dem Test von Lange (2010) orientierte. Die Fragen wurden auf Grundlage des Tests von Lange (2010) sowie den Arbeiten im Projekt „Science P“ (Pollmeier, Hardy, Koerber & Möller, 2011) entwickelt. Die Aufgaben stammten sowohl aus dem Bereich „Wissen über fachspezifische Konzepte und Präkonzepte der Lernenden“ als auch aus dem Bereich „Wissen über Unterrichtsstrategien und Repräsentationen“ (Items siehe Anhang). Für jede Aufgabe wurde ein Kodierschema entwickelt, das für die richtigen und falschen Antworten verschiedene Kategorien enthielt. Um die Auswertungsobjektivität zu untersuchen, kodierten zwei unabhängige Rater 29 % der Aufgaben doppelt. Die Beurteilerübereinstimmung war zufriedenstellend (Median der Intra-Klassen-Korrelation [ICC] = .86, ICC min = .56, ICC max = .99). Zur Kodierung der Antworten wurden diese in Auswertungseinheiten unterteilt. Jede Einheit wurde einer oder mehreren 2 Um Omega zu berechnen, wurde ein Messmodell mit den Prä-, Post- und Follow-up-Werten (wenn vorhanden) simultan geschätzt. 68 Anna-Theresia Decker et al. Kategorie(n) zugeordnet. Kategorien, die zu den falschen Antworten gehörten, wurden mit 0 bepunktet. Für jede genannte Kategorie, die zu den richtigen Antworten gehörte, wurde ein Punkt vergeben. Wenn zwei Auswertungseinheiten derselben Kategorie zugeordnet wurden, gab es jedoch nur einen Punkt. Alle Punkte zu einer Aufgabe wurden aufsummiert. Um einen Summenwert für das PCK zu bilden, wurden die pro Aufgabe erreichten Punkte aufaddiert. Die Reliabilität des Gesamttests lag bei den drei Messzeitpunkten bei ω prä = .49 2 , ω post = .69 2 und ω FU = .66 2 . Insgesamt waren die Reliabilitäten der verwendeten Instrumente im Prätest teilweise niedrig bis ausreichend; im Posttest wurden in allen Skalen zufriedenstellende Werte erreicht. Die geringe Reliabilität der Überzeugungsskala Praktizismus und des PCK-Tests zum ersten Messzeitpunkt und die verbesserten Reliabilitäten nach der Fortbildung lassen sich vermutlich dadurch erklären, dass die Lehrkräfte vor der Fortbildung in spezifischen Wissensgebieten noch keine kohärente Vorstellung besaßen. Durch die Fortbildung konnten sie ein solches Verständnis aufbauen, sodass ihre Antworten bei der erneuten Messung konsistenter waren. Entsprechend untersucht unsere Studie eher einen Konzeptaufbau als eine Konzeptveränderung. Ein ähnliches Muster in den Reliabilitäten fanden auch Kleickmann, Möller und Jonen (2006) sowie Hellermann, Gold und Holodynski (2015) in ihren Trainingsstudien. Statistische Analysen Normalverteilungsannahme: Die Testung der Normalverteilungsannahme nach dem Vorgehen von Tabachnick und Fidell (2007) ergab, dass die Daten normal verteilt sind. Fehlende Werte: Der prozentuale Anteil an fehlenden Werten lag überwiegend zwischen 3,6 % und 5,5 %. Beim selbstberichteten Wissenszuwachs und beim PCK zum Follow-Up-Messzeitpunkt fehlten 10,9 % bzw. 25,5 % der Daten. Da die fehlenden Werte insgesamt zufällig auftraten (Little-Test: Χ 2 [157] = 162.17, p > .05) wurden sie mithilfe der multiplen Imputation mit dem Programm NORM (Version 2.03, Schafer, 2000) geschätzt, ein Vorgehen, dass auch bei kleinen Stichproben empfohlen wird (Graham & Schafer, 1999). Als Hilfsvariablen wurden für die Schätzung neben dem Alter, der beruflichen Erfahrung und dem Geschlecht u. a. die Selbstwirksamkeit, die persönliche Relevanz der Fortbildungsinhalte und das Interesse an naturwissenschaftlichen Inhalten verwendet. Es wurden fünf M SD SE Min Max N Fehlende Werte (in %) Fortbildungszufriedenheit Selbstb. Wissenszuwachs 2.02 3.51 0.56 0.54 0.08 0.08 1.00 2.00 3.50 4.00 53 49 3,6 10,9 Überzeugungen Conceptual Change (prä) Conceptual Change (post) Schülervorstellungen (prä) Schülervorstellungen (post) Praktizismus (prä) Praktizismus (post) Laisser-faire (prä) Laisser-faire (post) Motiviertes Lernen (prä) Motiviertes Lernen (post) 2.67 3.06 2.32 2.88 2.61 2.43 2.24 2.09 3.31 3.25 0.49 0.45 0.48 0.55 0.44 0.45 0.40 0.38 0.47 0.45 0.07 0.06 0.07 0.08 0.06 0.06 0.05 0.05 0.06 0.06 1.50 2.17 1.00 2.00 1.60 1.00 1.40 1.20 2.00 2.25 3.75 4.00 3.67 4.00 3.40 3.20 3.00 3.00 4.00 4.00 53 52 53 52 53 52 53 52 53 52 3,6 5,5 3,6 5,5 3,6 5,5 3,6 5,5 3,6 5,5 Fachdidaktisches Wissen PCK (prä) PCK (post) PCK (FU) 5.13 8.75 8.61 2.27 3.57 3.91 0.31 0.50 0.61 1.00 0.00 0.00 10.00 16.00 15.00 52 52 41 5,5 5,5 25,5 Tab. 1: Deskriptive Statistiken zu den verwendeten Variablen Anmerkung: Die Berechnungen wurden vor der multiplen Imputation durchgeführt; PCK = Fachdidaktisches Wissen, FU = Follow-up-Messzeitpunkt, M = Mittelwert, SD = Standardabweichung, SE = Standardfehler, Min = Minimum, Max = Maximum, N = Anzahl der Lehrkräfte. Fachdidaktisches Wissen und Überzeugungen bei Grundschullehrkräften 69 vollständige Datensätze erstellt, die gleichzeitig von Mplus (Muthén & Muthén, 1998 - 2015) analysiert wurden. Die im nächsten Abschnitt dargestellten Ergebnisse beruhen mit Ausnahme der deskriptiven Ergebnisse auf imputierten Datensätzen. Bedeutung der Fortbildung: Um die Bedeutung der Fortbildung für die Überzeugungen und das PCK zu untersuchen, sind wir in der Analyse in zwei Schritten vorgegangen. Im ersten Schritt wurde die Bedeutung der gesamten Fortbildung anhand von Likelihood- Ratio-Tests untersucht, bei denen jeweils ein Modell mit frei geschätzten und gleich gesetzten Mittelwerten verglichen wurde. Im zweiten Schritt wurden der spezifische Einfluss des zweiten Fortbildungsteils analysiert und dafür Dummy-Variablen für jede Fortbildungsgruppen gebildet, die in Regressionsanalysen in Bezug auf die jeweiligen Variablen miteinbezogen wurden. Poweranalyse: Poweranalysen mit dem Programm G*Power (Faul, Erdfelder, Lang & Buchner, 2007) zeigten, dass die Gesamtstichprobe groß genug ist, um die gefundenen Mittelwertsunterschiede bei einer akzeptablen Power (mindestens .87) aufdecken zu können. Bei allen Signifikanztests wurden ein Signifikanzniveau von p < .05 verwendet. Ergebnisse Fortbildungszufriedenheit und selbstberichtete Verbesserung im Inhaltswissen Die deskriptive Analyse ergab, dass die Lehrkräfte die Fortbildung durchschnittlich als gut bewerteten (M = 2.02, SD = .56, siehe Tab. 1). Die Regressionsanalyse der Dummy-Variablen in Bezug auf die Zufriedenheit zeigte, dass sich die Lehrkräfte in den vier Fortbildungsgruppen nicht in ihrer Zufriedenheit unterschieden. Hinsichtlich der selbstberichteten Verbesserung im Inhaltswissen stimmten die Lehrkräfte dem verwendeten Item durchschnittlich mit M = 3.51 (SD = .54) zu. Die Regressionsanalyse ergab, dass die Lehrkräfte in den Bedingungen KS und LD stärker zustimmten als die Lehrkräfte in der Fortbildungsgruppe EB. Zum Zusammenhang der verschiedenen Evaluationsebenen zeigten die Korrelationsanalysen, dass weder die Zufriedenheit noch der selbstberichtete Wissenszuwachs signifikant mit den Überzeugungen und dem PCK zum Thema „Schwimmen und Sinken“ korrelierte (siehe Tab. 2). Veränderungen in den Überzeugungen Im Hinblick auf die Überzeugungen wurde erwartet, dass sich diese durch die Fortbildung im Sinne des Conceptual Change-Ansatzes verändern. Operationalisiert bedeutet das, dass die Lehrkräfte den Items der Skalen Conceptual Change und Bedeutung von Schülervorstellungen nach der Fortbildung stärker zustimmen sollten, wohingegen die Zustimmung bei den Skalen Praktizismus und Laisser-faire geringer ausfallen sollte. Bei der Skala Motiviertes Lernen wurde keine Veränderung erwartet, da in der Fortbildung nur kognitive, nicht motivationale Aspekte des Lernens thematisiert wurden. Die durchgeführten Likelihood-Ratio-Tests konnten die Erwartungen bestätigen: - Conceptual Change: Δχ 2 = 15.93, Δ df = 1, p < .05, Cohens d = 0.84; - Bedeutung von Schülervorstellungen: Δχ 2 = 24.64, Δ df = 1, p < .05, Cohens d = 1.14; - Praktizismus: Δχ 2 = 7.05, Δ df = 1, p < .05, Cohens d = -0.39; - Laisser-faire: Δχ 2 = 4.30, Δ df = 1, p < .05, Cohens d = -0.38; - Motiviertes Lernen: Δχ 2 = 0.81, Δ df = 1, p > .05, Cohens d = -0.17. Für die Skalen Conceptual Change und Bedeutung von Schülervorstellungen zeigten sich nach Cohen (1988) große Effektstärken, für die Skalen Praktizismus und Laisser-faire kleine bis moderate. Aufgrund der kleinen Stichprobe sind diese Effektstärken allerdings mit Vorsicht zu interpretieren. Um zu untersuchen, ob der zweite Fortbildungsteil eine unterschiedliche Bedeutung für die Überzeugungsveränderung hatte, wurden wiederum Regressionsanalysen mit den Dummy-Variablen berechnet. Diese zeigten, dass die Lehrkräfte in den Bedingungen KS und PL ihre Überzeugungen auf den Skalen Conceptual Change und Bedeutung von Schülervorstellungen stärker in die intendierte Richtung veränderten als die Lehrkräfte in der Bedingung EB und dass die Lehrkräfte der Gruppe KS ihre Überzeugungen auf der Skala Praktizismus stärker verringerten als die Lehrkräfte in der Gruppe EB. 70 Anna-Theresia Decker et al. (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (1) Fortbildungszufriedenheit (2) Selbstberichteter Wissenszuwachs - .10 - Überzeugungen (3) Conceptual Change (prä) (4) Conceptual Change (post) (5) Schülervorstellungen (prä) (6) Schülervorstellungen (post) (7) Praktizismus (prä) (8) Praktizismus (post) (9) Laisser-faire (prä) (10) Laisser-faire (post) (11) Motiviertes Lernen (prä) (12) Motiviertes Lernen (post) -.23 -.06 -.09 .02 -.18 -.13 .12 -.13 -.04 -.07 .05 .26 .06 .19 .00 -.03 -.20 -.05 .03 .13 - .03 .59* .03 .33* .43* -.07 .24 .24 -.12 - -.03 .57* -.10 -.29* -.12 -.25 .05 .31* - .24 .03 .16 -.14 .16 .18 -.23 - -.26* -.43* -.07 -.19 .12 .12 - .66* .38* .34* -.23 .04 - .20 .53* -.17 -.13 - .47* -.03 .09 - -.18 -.12 - .29* - Fachdidaktisches Wissen (13) PCK (prä) (14) PCK (post) (15) PCK (FU) -.17 -.11 -.15 -.05 .03 .00 .09 .24 .09 .04 .11 .17 .11 .21 -.03 .04 .01 .22 -.16 -.12 .06 -.19 -.22 -.19 -.37* -.23 -.15 -.17 -.11 -.11 .15 .02 .19 -.03 -.24 .02 - .59* .35* - .32* - Tab. 2: Korrelationen unter den verwendeten Variablen Anmerkung: Ergebnisse basieren auf den imputierten Daten; PCK = Fachdidaktisches Wissen, FU = Follow-up-Messzeitpunkt. * = p < .05. Fachdidaktisches Wissen und Überzeugungen bei Grundschullehrkräften 71 Aufbau von fachdidaktischem Wissen zum Thema „Schwimmen und Sinken“ Hinsichtlich des PCK wurde angenommen, dass die Lehrkräfte dieses langfristig bei der Fortbildung aufbauen. Operationalisiert bedeutet das, dass der durchschnittliche Testwert aller Lehrkräfte nach der Fortbildung höher sein sollte als vor der Fortbildung und dass sich die beim Post- und Follow-up-Messzeitpunkt erfassten Werte nicht unterscheiden sollten. Bei der deskriptiven Betrachtung ergab sich dieser Verlauf sowohl beim durchschnittlichen Gesamttestwert als auch bei allen einzelnen Wissensfragen. Die durchgeführten Likelihood-Ratio-Tests bestätigten die Erwartungen und zeigten, dass die Lehrkräfte nach der Fortbildung im Vergleich zu vor der Fortbildung durchschnittlich einen signifikant höheren Testwert aufwiesen ( Δχ 2 = 29.64, Δ df = 1, p < .05, Cohens d = 1.21) und dass der Wert beim Follow-up-Messzeitpunkt im Vergleich zu vor der Fortbildung auch signifikant höher war ( Δχ 2 = 16.28, Δ df = 1, p < .05, Cohens d = 0.90). Beide Effektstärken können nach Cohen (1988) als groß eingeordnet werden. Die Testwerte nach der Fortbildung und zum Follow-up-Messzeitpunkt unterschieden sich erwartungskonform nicht signifikant ( Δχ 2 = 0.52, Δ df = 1, p > .05). Die Lehrkräfte in den vier Fortbildungsbedingungen unterschieden sich nicht im Aufbau des PCK. Abbildung 1 veranschaulicht nochmal den individuellen Verlauf bei den Lehrkräften und verdeutlicht, dass eine systematische Veränderung zwischen dem Prä- und Post-Messpunkt aufgetreten ist. Diskussion Die Ergebnisse der vorliegenden Evaluationsstudie verdeutlichen, dass die Gestaltung der untersuchten Fortbildung als gewinnbringend betrachtet werden kann, da sie sowohl die Erwartungen der teilnehmenden Lehrkräfte er- Gesamtpunktzahl PCK-Test 16 14 12 10 8 6 4 2 0 prä post Messzeitpunkt Abb. 1: Individueller Verlauf des fachdidaktischen Wissens. Anmerkung: Jede Linie steht für eine Lehrkraft. 72 Anna-Theresia Decker et al. füllte als auch die Lehrkräfte dazu anregte, PCK zum Thema „Schwimmen und Sinken“ aufzubauen und ihre Überzeugungen zu verändern und zwar in einem stärkeren Ausmaß als bei vergleichbaren Studien (z. B. Heran-Dörr, 2006) 3 . Der Umstand, dass im zweiten Fortbildungsteil in den vier Fortbildungsgruppen unterschiedliche Inhalte thematisiert wurden, hatte für den Aufbau des PCK zum Thema „Schwimmen und Sinken“ keine Relevanz, sodass die Lehrkräfte in den verschiedenen Fortbildungsbedingungen ähnlich viel lernten. Ein anderes Bild zeigte sich bei den Überzeugungen: Die Lehrkräfte aus den Fortbildungsgruppen KS und PL sahen nach der Fortbildung das Lernen von Schülerinnen und Schülern in den Naturwissenschaften in stärkerem Ausmaß als Conceptual Change-Prozess an und maßen den Schülervorstellungen hierbei eine größere Bedeutung bei als ihre Kolleginnen und Kollegen aus der Gruppe EB. Die geringere Veränderung bei den Lehrkräften der Gruppe EB ist plausibel, da sie sich während der Fortbildung weniger mit adaptiver Unterrichtsgestaltung beschäftigt haben als ihre Kolleginnen und Kollegen in den übrigen Fortbildungsgruppen. Stärken und Schwächen der Untersuchung Eine Stärke dieser Studie ist, dass sie in einem authentischen Rahmen durchgeführt wurde und die Daten eine hohe externe Validität besitzen. Zudem erfolgte 5 Monate nach der Fortbildung eine erneute Testung des PCK zum Thema „Schwimmen und Sinken“, wodurch Aussagen über die langfristige Bedeutung der Fortbildung getroffen werden können. Auf der anderen Seite ist ein Schwachpunkt der Untersuchung, dass es sich beim Design dieser Studie um ein einfaches Prä-Post-Followup-Design handelt, ohne eine Kontrollgruppe, mit der das Treatment verglichen werden konnte. Aufgrund der fehlenden Kontrollgruppe und der fehlenden randomisierten Zuordnung zu einer Treatment- und Kontrollgruppe sind entsprechend keine kausalen Schlussfolgerungen möglich (geringe interne Validität), d. h. dass beispielsweise die höheren PCK-Werte im Post- Test tatsächlich auf die Fortbildung zurückgeführt werden können. Pant (2014, S. 80) unterscheidet in Anlehnung an Wortman (1983) „efficacy“ und „effectiveness“ von Maßnahmen im Bildungssystem. Dabei wird unter efficacy die „Wirksamkeit einer Maßnahme unter hochgradig kontrollierten und standardisierten Bedingungen“ verstanden, während effectiveness die Wirkung unter typischen Realbedingungen beschreibt. Diesem Verständnis nach wird in unserer Studie nicht die Wirksamkeit der Fortbildung untersucht, sondern die Wirkung unter typischen Alltagsbedingungen betrachtet. Eine weitere Schwachstelle des Designs ist, dass die Überzeugungen und das PCK zum Thema „Schwimmen und Sinken“ nicht auch nach dem ersten Fortbildungstag erfasst worden sind. Dieser Messzeitpunkt war aufgrund einer hohen Anzahl an Messzeitpunkten im übergeordneten Forschungsprojekt für die teilnehmenden Lehrkräfte nicht mehr zumutbar. Die dargestellten Ergebnisse erlauben entsprechend keine Aussagen darüber, ob der erste Fortbildungstag zum fachlichen und fachdidaktischen Hintergrund ausreichend war, um die Überzeugungen zu verändern und das PCK zum Thema „Schwimmen und Sinken“ aufzubauen oder ob die gesamte Fortbildung inklusive des zweiten Fortbildungsteils dafür notwendig war. Zudem wurden die Fortbildungstage zu den spezifischen Unterrichtsmethoden bzw. zum Thema EB von unterschiedlichen Fortbildnerinnen gestaltet, sodass beide Aspekte konfundiert sind. 3 Wenn man sich die Auswertung dieser Studie betrachtet, stellt sich die Frage, wie sich das Fachwissen der Lehrkräfte bei der Fortbildung veränderte. Diese Analyse war angedacht, allerdings besitzt der Test zum Fachwissen keine ausreichende psychometrische Güte, sodass wir ihn hier nicht ausführlich darstellen. Dennoch zeigte sich auf Basis von zwei Items (ein Multiple choice-Item, ein offenes Item), die das Verständnis des Dichtekonzepts erfragen, dass die Lehrkräfte durch die Fortbildung ein Basisverständnis über das Dichtekonzept entwickelt haben (M prä = 1.19, SD prä = 0.57, M post = 1.79, SD post = 0.41, Δχ 2 = 32.92, Δ df = 1, p < .05, Cohens d = 1.26). Die Testwerte nach der Fortbildung und zum Follow-up-Messzeitpunkt unterschieden sich nicht signifikant (M FU = 1.85, SD FU = 0.48, Δχ 2 = .11, Δ df = 1, p > .05, Cohens d = 0.13). Fachdidaktisches Wissen und Überzeugungen bei Grundschullehrkräften 73 Theoretische und praktische Implikationen Die Ergebnisse zeigen, dass eine auf die spezifischen Vorerfahrungen der Teilnehmenden abgestimmte Fortbildung im Sinne des Conceptual Change-Ansatzes helfen kann, um PCK langfristig bei Lehrkräften aufzubauen und ihre Überzeugungen zu verändern. Dies verdeutlicht, dass Aspekte der professionellen Kompetenz von Lehrkräften grundsätzlich veränderbar und erlernbar sind (Baumert & Kunter, 2006). Allerdings standen diese Veränderungen nicht in Zusammenhang mit der Fortbildungszufriedenheit und dem selbsteingeschätzten Wissenszuwachs der Lehrkräfte. Das bedeutet, dass beispielsweise Lehrkräfte, die eine Fortbildung positiv bewerten, nicht unbedingt die relevanten Inhalte gelernt haben. Dieses Ergebnis verwundert nicht, da Studien der allgemeinen Trainingsforschung zeigen, dass die Fortbildungszufriedenheit nicht mit dem Wissensaufbau einhergeht (Alliger, Tannenbaum, Bennett, Traver & Shotland, 1997; Lipowsky & Rzejak, 2015). Umso notwendiger ist es, sich bei der Evaluation von Lehrerfortbildungen nicht nur auf subjektive Reaktionen zu beschränken, sondern weitere Kriterien heranzuziehen. Theoretisch wird angenommen, dass eine Fortbildung mit wirksamen Gestaltungselementen dazu führt, dass Lehrkräfte Wissen aufbauen und ihre Überzeugungen verändern. Im nächsten Schritt sollten diese dann zu einer Veränderung des Unterrichtsverhaltens führen, welches verbessertes Lernen bei den Schülerinnen und Schülern zur Folge haben soll (Desimone, 2009). Während sich diese Studie auf die ersten beiden Aspekte der Kette bezieht, haben sich weitere Analysen in unserem Forschungsprojekt mit dem Unterrichtsverhalten nach der Fortbildung und den Lernenden beschäftigt. Hier konnten Unterrichtsbeobachtungen und Videoanalysen zeigen, dass die Lehrkräfte sowohl die Unterrichtseinheit als auch die Unterrichtsmethoden im Unterricht umgesetzt haben (Adl-Amini et al., 2014; Decristan, Hondrich et al., 2015). Außerdem sagte das fachdidaktische Wissen zum Thema „Schwimmen und Sinken“ der Lehrkräfte nach der Fortbildung - vermittelt über die Unterrichtsqualität - das Interesse der Lernenden an naturwissenschaftlichen Themen vorher (Fauth et al., 2017). Literatur Adl-Amini, K., Decristan, J., Hondrich, A. L. & Hardy, I. (2014). Umsetzung von peer-gestütztem Lernen durch Lehrkräfte im naturwissenschaftlichen Sachunterricht der Grundschule. Zeitschrift für Grundschulforschung, 7 (2), 74 - 87. Alfieri, L., Brooks, P. J., Aldrich, N. J. & Tenenbaum, H. R. (2011). Does discovery-based instruction enhance learning? Journal of Educational Psychology, 103 (1), 1 - 18. https: / / dx.doi.org/ 10.1037/ a0021017 Alliger, G. M., Tannenbaum, S. 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Dr. Anna-Theresia Decker Prof. Dr. Ilonca Hardy Prof. Dr. Mareike Kunter Goethe-Universität Frankfurt am Main Psychologisches Institut - Arbeitsbereich Pädagogische Psychologie PEG Theodor-W.-Adorno-Platz 6 D-60629 Frankfurt am Main E-Mail: decker@paed.psych.uni-frankfurt.de hardy@em.uni-frankfurt.de kunter@paed.psych.uni-frankfurt.de Prof. Dr. Silke Hertel Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg Institut für Bildungswissenschaft Akademiestr. 3 D-69117 Heidelberg E-Mail: hertel@ibw.uni-heidelberg.de Prof. Dr. Arnim Lühken Goethe-Universität Frankfurt Frankfurt am Main Institut für Didaktik der Chemie Max-von-Laue-Str. 7 D-60438 Frankfurt am Main E-Mail: luehken@chemie.uni-frankfurt.de 1 a + 1 b ) Bei der Erarbeitung des Themas Schwimmen und Sinken ist es denkbar, Lehrer- oder Schülerversuche durchzuführen, bei denen die Schüler das Schwimmverhalten unterschiedlicher Gegenstände beobachten und erklären lernen. Bitte nennen Sie vier verschiedene geeignete Versuche, mit deren Hilfe das Thema Schwimmen und Sinken im Unterricht umgesetzt werden kann sowie das damit verbundene Lernziel. (Versuche und Lernziele werden als getrennte Items ausgewertet) 2) Zu Beginn der Unterrichtseinheit Schwimmen und Sinken konfrontieren Sie Ihre Schüler mit der Frage, warum manche Gegenstände im Wasser schwimmen und andere untergehen. Bitte nennen Sie alle Ihnen bekannten typischen falschen Vorstellungen, mit denen die Schüler zu Beginn der Unterrichtseinheit das Schwimmen beziehungsweise Sinken von Gegenständen erklären könnten. 3) Im Alltag wird häufig nicht zwischen der Dichte und dem Gewicht eines Gegenstands unterschieden. Viele Schüler haben deshalb ein Problem damit, ein sachlich angemessenes Verständnis der Materialeigenschaft Dichte aufzubauen. Was macht es den Schülern schwer, ein angemessenes Verständnis der Materialeigenschaft Dichte aufzubauen? Bitte nennen Sie alle Verständnisschwierigkeiten, die Ihrer Erfahrung nach in Bezug auf die Materialeigenschaft bei Schülern auftreten. 4) Wie könnte man im Unterricht die Unterscheidung von Materialdichte und Gewicht eines Gegenstands den Schülern vermitteln? Bitte nennen Sie möglichst viele unterschiedliche Vorgehensweisen. Anhang Verwendete Items zur Erfassung des fachdidaktischen Wissens zum Thema „Schwimmen und Sinken“ (auf Grundlage von Lange [2010] entstanden):