Fachdidaktische Kompetenzen von Lehrpersonen im Umgang mit digitalen Medien

Digitale Lernmittel wie Erklärvideos und Augmented-Reality-Apps (AR) spielen im MINT-Unterricht (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) eine immer wichtigere Rolle. Aber gerade Erklärvideos – etwa von Youtube – durchlaufen im Unterschied zu klassischen Lehrmitteln keine Qualitätskontrolle. Die Forschenden wollten daher wissen: Entsprechen die eingesetzen Videos, und auch die AR-Apps, den zentralen didaktischen Prinzipien?

Dazu entwickelte das Team ein Raster mit klaren Qualitätskriterien und gab diesen Expert:innen, um verschiedene Lernmaterialien damit zu bewerten.

Anschliessend prüften sie, ob und wie Lehrpersonen die Potenziale und Grenzen von Erklärvideos und AR-Apps wahrnehmen und ob sie reflektiert damit umgehen können.

Für eine erfolgreiche Integration digitaler Ressourcen in den Unterricht müssen Lehrpersonen verschiedene Kompetenzen entwickeln. Das sogenannte TPACK-Modell (Technological Pedagogical Content Knowledge) beschreibt die Lehrpersonenkompetenzen an den Schnittstellen zwischen Technologie, Pädagogik und Inhalt. Neben generischen Fähigkeiten wie Klassenführung konzentriert es sich auf fachspezifische und fachdidaktische Fähigkeiten, die für die Nutzung digitaler Ressourcen erforderlich sind. Das Forschungsteam nutzte dieses Modell und ein weiteres Konzept, die sogenannte professionelle Unterrichtswahrnehmung (PU), um den Einsatz von Videos und Augmented-Reality-Anwendungen (AR) im MINT-Unterricht zu analysieren. PU beschreibt die Fähigkeit von Lehrpersonen, eine Unterrichtssituation richtig zu erkennen und begründet zu entscheiden, wie sie ein Video oder eine AR-Anwendung einsetzen.

Ziel des Projektes war, Erkenntnisse über die Qualität von digitalen Lernressourcen zu gewinnen, vor allem solchen, die öffentlich zugänglich sind. Ausserdem wollten die Forschenden klären, welche fachdidaktischen Kompetenzen bereits unterrichtende und angehende Lehrpersonen im Umgang mit digitalen Medien haben – und ob diese Kompetenzen mit ihrem Vorwissen, ihren Einstellungen zu digitalen Technologien und den Lerngelegenheiten in der Ausbildung zusammenhängen – und wie die einzelnen Fähigkeiten miteinander verbunden sind.

Das Projekt leistet einen Beitrag zur Weiterentwicklung der MINT-Lehrpersonenbildung im Kontext der digitalen Transformation. Im Zentrum steht dabei nicht nur die mediendidaktische, sondern insbesondere die fachdidaktische Qualität digitaler Lernmedien – ein Aspekt, der in bisherigen Diskussionen wenig berücksichtigt wurde.

Drei Hauptbotschaften

1. Die Qualität frei verfügbarer digitaler Lernmedien in den MINT-Fächern ist sehr unterschiedlich. Lehrpersonen sollten deshalb lernen, auf bestimmte Qualitätsmerkmale zu achten. Sie übernehmen eine wichtige Rolle als «Gatekeeper» – also als Entscheidungsträger:innen, die auswählen, welche Videos oder AR-Apps im Unterricht zum Einsatz kommen. Ein entwickeltes Kriterienraster kann sie dabei unterstützen und eignet sich gut für die Aus- und Weiterbildung.
2. Viele (angehende) MINT-Lehrpersonen überschätzen laut Studie die Qualität digitaler Lernmedien. Wie bei jedem Medium hängt der Erfolg im Unterricht aber nicht nur von der Qualität des Videos oder der App ab, sondern auch davon, wie gut Lehrpersonen sie in die Stunde einplanen. Die Studie untersuchte daher, wie Lehrpersonen digitale Medien auswählen und wie sie damit umgehen, wenn die Qualität nicht optimal ist. Dabei zeigte sich: Viele Studierende bewerteten z. B. Erklärvideos zu gut und begründeten ihre Einschätzungen oft nicht mit fachdidaktischem Wissen. Zwar wächst ihr fachdidaktisches Wissen im Laufe der Ausbildung, doch fällt es den Lehrpersonen schwer, dieses Wissen gezielt auf den Einsatz digitaler Medien im MINT-Unterricht zu übertragen.
3. Lehrpersonen bewerten digitale Lernmedien wie Erklärvideos und AR-Apps oft nach äusseren Merkmalen – zum Beispiel wie spannend oder modern sie wirken – statt nach fachdidaktischen Kriterien. Die Studie zeigt: dass sich fachdidaktisches Wissen (PCK) nicht einfach auf den didaktischen Einsatz digitaler Medien (TPACK) übertragen lässt. Das deutet darauf hin, dass eine breite Nutzung und Erfahrung mit einem Medium – wie im Fall der Erklärvideos – nicht ausreicht, um es effektiv im Unterricht einzusetzen. Es braucht gezielte Aus- und Weiterbildungsangebote – unabhängig davon, wie etabliert das digitale Medium bereits ist.

Teacher competencies for digital transformation in STEM teaching: Technological pedagogical content knowledge for the use of digital learning resources such as educational YouTube videos and augmented reality applications