Wie an der Universität zu Köln Zukunft mit Mensch und Technik gestaltet wird : Datum:
Was geschieht, wenn Schülerinnen und Schüler die Technik von heute – Drohnen, Robotik, künstliche Intelligenz – in die Hand bekommen mit dem Ziel, Lösungen für die Probleme der Welt von morgen zu entwickeln? Und was erleben Lehramtsstudierende, die die Schülerinnen und Schüler mit ihren Lehrkräften bei der Ideenentwicklung begleiten? Dies untersucht das Projekt "Zukunft gestalten mit Mensch und Technik", ein Design Based Research Projekt an der Inklusiven Universitätsschule der Stadt Köln.
Von André Bresges
Die zunehmende Digitalisierung unserer Gesellschaft im Allgemeinen und des Bildungssystems im Speziellen resultiert in neuen Anforderungen an Lehrkräfte, welche eine zeitgemäße Lehrkräftebildung berücksichtigen muss. Wie eine entsprechende Ausbildung von Lehrkräften zu erfolgen hat, steht im Mittelpunkt der bildungspolitischen aber auch der bildungswissenschaftlichen Debatte. In den Science Labs im Handlungsfeld Competence Labs der "Zukunftsstrategie Lehrer*innenbildung" an der Universität zu Köln suchen wir daher aktiv nach gangbaren Wegen mit ökologischer Validität. In einem langfristig angelegten Design Based Research Projekt entsteht rund um den "MINTMakerspace" und den "Virtual Rhine" der Science Labs eine aktive Community of Practice aus erfahrenen Pädagoginnen und Pädagogen, Vertreterinnen und Vertretern des Zentrums für schulpraktische Lehrerausbildung (ZfSL) Düsseldorf, Lehrkräftebildnerinnen und -bildnern und Lehramtsstudierenden.
Werkzeugkasten der Zukunft
Bis jetzt waren 110 Lehramtsstudierende, 20 Lehrkräfte und 324 Schülerinnen und Schüler der Jahrgänge 5, 6, 7 und 8 beteiligt. Aus dem Projekt sind zehn Masterarbeiten entstanden, eine internationale Veröffentlichung ist im Review und zwei weitere in der Vorbereitung.
Für das Projekt "Zukunft gestalten mit Mensch und Technik" kam der MINT Makerspace aus der zweiten Förderphase zum Einsatz. Dieser umfasst zwei Schränke voller Experimente und Geräte mit Zukunftstechnologien: Bausätze für Roboter, Microcontroller, Sensoren, Kameras, Tablets und Software für Machine Learning. Weiterhin Drohnen mit eingebauten Kameras und programmierbarer Flugbahn, Demonstratoren für nachhaltige Energiequellen und Sensoren für die Nah- und Fernerkundung. Dazu noch Werkzeuge, um Komponenten miteinander verbinden zu können – auch wenn sie auf den ersten Blick nicht zusammengehören – um so Lösungen zu entwickeln, auf die noch niemand gekommen ist.
Universität und Schule als digitale Zwillinge
Einer der Schränke des digitalen Makerspace wurde in Boxen verpackt und in die Inklusive Universitätsschule gefahren; der andere verbleibt in der Universität und steht den Lehramtsstudierenden des begleitenden Seminars zur Verfügung. So konnten die neuen Konzepte und Versuche im Lehr-Lernlabor entwickelt, mit Lehramtsstudierenden und Schülerinnen und Schülern im "digitalen Zwilling" an der Universität pilotiert und in einer identischen Ausstattung im Projektzusammenhang an der Schule evaluiert werden.
Welche Gefühle Zukunftstechnologien auslösen
Im Testprojekt "Zukunft gestalten mit Mensch und Technik" an der Schule standen die Sustainable Development Goals der Vereinten Nationen im Vordergrund. Im begleitenden Seminar "Forschen und Entwickeln im Unterricht" an der Universität zu Köln lernten Lehramtsstudierende zunächst die qualitative Forschungsmethode "Interview for Empathy" kennen und führten damit Interviews mit ihrer Zielgruppe durch. Sie lernten dabei die Offenheit und das Interesse der Schülerinnen und Schüler an Zukunftstechnologien kennen. Viel mehr aber noch erfuhren sie von den Ängsten der Schülerinnen und Schüler gegenüber der vorherrschenden Technologie und ihren Folgen, wie dem gefährlichen Straßenverkehr in Köln. Mit den Erkenntnissen aus der Interviewphase wurde für die weitere Entwicklung mit den Studierenden auf die Sustainable Development Goals Ernährung und sauberes Wasser sowie Wohlbefinden und nachhaltige Städte fokussiert und mit den Studierenden zusammen Erklärvideos produziert, die den Lerngruppen einen Einstieg in das Thema ermöglichten.
Global Goals for Sustainable Development der UNESCO unterstützen
Ziel für die Schülerinnen und Schüler war, im MINT Makerspace so viele Ideen wie möglich zu generieren, mit denen unter Zuhilfenahme digitaler Technologien die Global Goals for Sustainable Development der UNESCO unterstützt werden können. Diese wurden zu Project Pitches aufgearbeitet, die in einem Barcamp einer Öffentlichkeit aus Eltern, Nachbarinnen und Nachbarn der Schule, Studierenden der Universität und Fachleiterinnen und Fachleitern des Zentrums für schulpraktische Lehrerausbildung präsentiert wurden.
Aufgeschlossene Haltung gegenüber digitaler Technik
Anschließend wurden die beteiligten Lehramtsstudierenden aus dem Bachelor- und dem Mastersemester genauso wie die beteiligten Lehrkräfte in getrennten leitfragengestützten Interviews darüber befragt, wie sich ihre Einstellung zum Einsatz von digitalen Technologien im Unterricht durch das Projekt geändert hat und welche digitalisierungsbezogenen Kompetenzen sie durch das Projekt aufgebaut haben. Etwa 210 Seiten transkribierte Interviews wurden dafür anonymisiert und mit dem Verfahren der qualitativen Analyse nach Kuckartz analysiert. Die Ergebnisse der Auswertung wurden mit Vertreterinnen und Vertretern der zweiten Ausbildungsphase interpretiert und bewertet. Die Studierenden stellten positiv heraus, dass sie viel über die Kommunikation und den Umgang mit Schülerinnen und Schülern gelernt haben. Die beteiligten Lehrkräfte hoben stärker ihr Wachstum in den Bereichen "Technikeinsatz im Unterricht", "Geräte und Programmierung" und "Wachstum im und durch das Team" hervor. Beide Gruppen gaben an, dass eine positive und aufgeschlossene Haltung zur digitalen Technik eingenommen wurde, die es zuvor nicht gegeben hatte.
Design Based Research als Form der Unterrichtsforschung
Design Based Research ist eine spannende Form der Unterrichtsforschung. Lehr-Labore stellen Laborsituationen her, in denen einige Variablen kontrollierbar sind. Es steht eine besondere Ausstattung zur Verfügung und mit größter Sorgfalt wird Sicherheit für alle Beteiligten bereitgestellt. Richtig spannend wird es, wenn erste Prototypen das Laborumfeld verlassen und in das reale Forschungsfeld Schule eintreten. Mit der Inklusiven Universitätsschule der Stadt Köln und den Science Labs gehen wir in der zweiten Förderphase genau diesen Weg. Wir haben dabei gelernt, dass der Transfer aus dem Labor in die Praxis durchaus keine geistige Einbahnstraße ist.
In der tatsächlichen Forschung ist ein Design Based Research Projekt, das im realen Unterricht stattfindet, voll mit Geschichten des Scheiterns; aber auch des Wiederaufstehens, des Auswertens von Daten, der Kommunikation und Interpretation, der Entscheidungsfindung und des wiederholten Versuchens, bis es funktioniert. Deshalb halten wir diese Forschungsmethode für das forschende Lernen in der Lehrkräftebildung sehr gut geeignet.
Win-Win-Situation für alle Beteiligten
Im Ergebnis entstehen nicht nur empirische Erkenntnisse, sondern auch gleichermaßen neugierige wie durchhaltefähige Studierende. Es werden zudem Unterrichtsprozesse, Experimente und Medien gewonnen, die ihre Eignung für den Unterricht in mehreren Evolutionen gezeigt haben, ökologisch validiert sind und in der Lehrkräftebildung vermittelt werden können. Lehrkräfte werden von Wissensvermittlerinnen und Wissensvermittlern zu einer Lernbegleitung, die in der Lage ist, im Unterricht zu forschen diesen weiterzuentwickeln und dadurch zur kontinuierlichen Anpassung und Verbesserung des Unterrichts beizutragen.
Prof. Dr. André Bresges ist geschäftsführender Direktor des Instituts für Physikdidaktik der Universität zu Köln und Leiter des Handlungsfelds Science Labs innerhalb der Competence Labs des Projekts "Zukunftsstrategie Lehrer*innenbildung".