IBSE - Virtuelle Schule

PATHWAY
Richtlinien für
Lehrkräfte
zu forschungsbasiertem Lehren
in Naturwissenschaften

Autoren:
ELLINOGERMANIKI AGOGI
CERTH
Sofoklis Sotiriou
Maria Xanthoudaki & Sara Calcagnini
Panagiotis Zervas & Demetrios G. Sampson
Franz X.Bogner
Graphische Gestaltung:
ELLINOGERMANIKI AGOGI
Sylvia Pentheroudaki
Druck: EPINOIA S.A., Pallini Attikis, Greece, 2012
ISBN: 978-960-473-325-5
Das PATHWAY-Projekt wird von der Europäischen Kommission im Rahmen der Initiative „Wissenschaft in der Gesellschaft“ (Thema FP7-
SiS-2010-2.2.1.1) im Programm CAPACITIES gefördert (Projekt - Nummer 266624). Dieses Dokument gibt nur die Meinungen der Autoren wieder
und die Kommission ist nicht verantwortlich für den Gebrauch, der von darin enthaltenen Informationen gemacht wird.
Dies ist das Projekt-Arbeitsergebnis D4.3 „PATHWAY Richtlinien für Lehrkräfte zu forschungsbasiertem Lehren in Naturwissenschaften“
Copyright © 2012 PATHWAY Konsortium – Alle Rechte vorbehalten.
*Inhalt
Einleitung 5
Anwendungsbereich des Dokuments 5
Struktur des Dokuments 5
1. Eine erneuerte Bildungswissenschaft für das zukünftige Europa 9
2. Hindernisse bei der Anwendung forschungsorientierter Lehr-Lern-Methoden im
naturwissenschaftlichen Unterricht: Die Sicht der Lehrkräfte 11
3. Vorbereiten der Lehrpersonen auf forschungsorientiertes Lehren 17
Naturwissenschaften mittels Forschung lehren lernen 17
Lebenslang „Inquirers“ werden 21
Plan professioneller Entwicklung für forschungsbasiertes Lehren 21
4. Richtlinien für die Lehrpraxis 29
5. PATHWAY Szenarien forschungsorientierten Unterrichts in den Naturwissenschaften 35
Offene Formen forschungsorientierten Unterrichts (open IBSE) 37
Gelenkte Formen forschungsorientierten Unterrichts in den Naturwissenschaften (guided inquiry) 39
Strukturierte Formen forschungsorientierten Unterrichts in den Naturwissenschaften (structured inquiry) 43
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT) 45
Allgemeine Beschreibung 47
Hauptfunktionen 50
PATHWAY ASK-LDT IBSE Designprozess der Szenarien 51
Lernaktivitäten kennzeichnen 54
Tools und Services definieren 55
Teilnehmerrollen und Tools / Services für jede Lernaktivität definieren 56
Lernressourcen dem IBSE Szenarium für Lernaktivitäten zuordnen 58
Lernressourcen eines IBSE Szenariums zusammenpacken 60
Eine gespeichertes IBSE Szenarium öffnen 62
Ein IBSE Szenarium importieren 64
Ein IBSE Szenarium mit einem Learning Design Player abspielen 66
7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien im forschungsorientierten Unterricht in
den Naturwissenschaften (IBSE) 69
IBSE Szenario: Ton und Licht: Mechanische und elektromagnetische Wellen 71
IBSE Szenario: Das elektromagnetische Spektrum 80
8. Anhang 89
Anhang 1: Leitlinien zur Installation von PATHWAY ASK-LDT für Windows Vista und Windows 7 91
Anhang 2: Technische Anforderungen von PATHWAY ASK-LDT 94
Anhang 3: Glossar zur Beschreibung von Lernaktivitäten 94
9. Literatur 101
10. Lebensläufe der Autoren 107

Anwendungsbereich des
Dokuments
Das PATHWAY Projekt führt Experten verschiedener
Felder zusammen, wie Experten aus dem Bereich der
Forschung über Naturwissenschaftsunterricht und
Lehrkräftekommunikation, WissenschafterInnen,
welche in Pionierforschung involviert sind, als auch
PolitikerInnen. Des Weiteren sind LehrplanentwicklerInnen
mit eingebunden, die die effektive und weit verbreitete
Verwendung von forschungs- und problembasiertem
Wissenschaftsunterricht in Grund- und höheren Schulen in
Europa und darüber hinaus anpreisen und bewerben sollen.
In diesem Sinne hat das PATHWAY Projekt die
Einführung von forschungsorientiertem Unterricht in
den Naturwissenschaften (IBSE) zum Ziel, indem beste
pädagogische Praktiken gezeigt und verbreitet werden.
So zielt das Projektteam darauf ab, die Entwicklung von
Gemeinschaften von Fachleuten zu fördern, die dann den
Lehrenden ermöglichen sollen, voneinander zu lernen.
Innerhalb dieses Kontexts und um Gemeinschaften von
Fachleuten zu unterstützen, beste pädagogische Praktiken
über webbasierte Depots zu teilen und wiederzuverwenden,
bietet das PATHWAY Projekt a) eine Reihe von Richtlinien
für die Einführung forschungsorientierten Unterrichts in
die Praxis (neben einer großen Anzahl „Best Practices“,
die in D3.1 mit unterstützendem Material für die
Implementierung im Unterricht präsentiert werden) und b)
ein eigenständiges Hilfsmittel (das PATHWAY ASK-LDT),
welches Gemeinschaftsmitglieder in die Lage versetzt,
ihre IBSE Szenarien, die auf besten pädagogischen
Praktiken beruhen und mit konsistenten, im pädagogischen
Fachbereich allgemein anerkannten Termini einhergehen,
zu kreieren und auszudrücken.
Struktur des Dokuments
Das Dokument ist wie folgt strukturiert. Im Anschluss
an diese kurze Einführung beschreibt Kapitel 1 den
Rahmen der PATHWAY Intervention. Wissenschaft mittels
Forschung zu lehren, so wie es der PATHWAY Ansatz nahe
legt, setzt nicht nur wissenschaftliche Information, sondern
5
auch die Fähigkeit, Forschung zu betreiben voraus und
ein Verständnis davon, worüber es in wissenschaftlicher
Forschung genau geht. Kapitel 2 zeigt den Blickwinkel
der Lehrkraft: Um Forschung in den Unterricht zu
implementieren, sind 3 wichtige Bestandteile von
Nöten: (1) Lehrpersonen müssen genau verstehen, was
wissenschaftliche Forschung darstellt; (2) sie müssen ein
ausreichendes Verständnis von der Struktur und dem Inhalt
der Naturwissenschaft selbst haben; und (3) sie müssen im
Bereich der forschungsorientierten Lehrtechniken geschult
werden. Die darauf folgenden Kapitel legen ein Augenmerk
auf diesen dritten Bestandteil. Kapitel 3 beschreibt die
Richtlinien und Übungsmöglichkeiten für Lehrpersonen
(auf Aus- oder Fortbildungsebene). Es werden Beispiele
von Übungsansätzen und Lehrgängen präsentiert und
diskutiert. Wahre Erlebnisse einer Grundschullehrperson
und einer Lehrkraft einer Sekundarstufe werden
präsentiert sowie der Einfluss, den sie auf sie hatten
diskutiert. Kapitel 4 fasst die Vorschläge für Lehrer, die
ein Handbuch zur Implementierung von Forschung in ihrer
alltäglichen Praxis benötigen, zusammen. An dieser Stelle
präsentieren die nächsten Kapitel, die ihr Augenmerk auf
Lehrpersonen richten, die noch keine Erfahrung in der
Erstellung forschungsorientierter Unterrichtseinheiten
haben, ein Hilfsmittel, das im Rahmen des Projekts
entwickelt wurde, um diese Lehrpersonen zu unterstützen.
Kapitel 5 zeigt in tabellarischem und graphischem
Format eine Sequenz von drei (3) charakteristischen
Szenarien des forschungsorientierter Unterrichts in den
Naturwissenschaften, basierend auf drei verschiedenen
Formen des forschungsorientierten Unterrichts. Nämliche
„Open“, „Guided“ und „Structured“, wie sie im Deliverable
D2.2 definiert wurden – „Essentials of IBSE Pedagogy:
Strategies for Developing Inquiry as part of Scientific
Literacy”. In Kapitel 6 präsentieren wir ein detailliertes
Benutzerhandbuch über das Erstellen von IBSE Szenarien
mit PATHWAY ASK-LDT, das auf Forschungstypen basiert,
die in Kapitel 5 vorgestellt wurden. Zum Abschluss bietet
Kapitel 7 bezeichnende Beispiele zum Erstellen von IBSE
Szenarien unter Verwendung von PATHWAY ASK-LDT.
Scenarios for IBSE based on different inquiry types, namely
“Open”, “Guided” and “Structured”.
*Einleitung

1.
Eine erneuerte Bildungswissenschaft
für das zukünftige Europa

*1. Eine erneuerte Bildungswissenschaft
für das zukünftige Europa
Wissenschaft verstehen ist in der heutigen Gesellschaft
essentiell. Das Verständnis der Öffentlichkeit für
Wissenschaft ist zu einem großen Teil von den
Erfahrungen, die in den naturwissenschaftlichen
Unterrichtsfächern gemacht worden sind, geprägt.
Daher ist es wichtig, dass Lehrpersonen dieser Fächer
über die nötige fachliche Kompetenz verfügen und die
Inhalte angemessen vermitteln. Wissenschaft setzt
sich zusammen aus einem Grundgerüst von Wissen,
dem Forschungsprozess und den Menschen, die in die
wissenschaftlichen Unternehmungen mit eingebunden
sind. Lehrpersonen naturwissenschaftlicher Fächer
konzentrieren sich normalerweise auf das Wissensgerüst,
auf welches sich ihre Disziplin stützt. Lernende sollen
jedoch auch ein Verständnis für den Forschungsprozess
entwickeln. Dieses Verständnis soll durch Erfahrung
mit dem Forschungsprozess im Unterricht, aber auch
außerhalb des Schulgebäudes entstehen. Wenige
Definitionen der Naturwissenschaft beziehen die in den
Prozess involvierten Forscher ein. Die Geschichte der
Naturwissenschaften hat immer wieder bewiesen, dass
sie die Geschichte der WissenschafterInnen ist. Die
individuellen Qualitäten, die für WissenschafterInnen
wichtig sind, nämlich menschlichen Fehlern vorbeugen und
die wissenschaftliche Arbeit beeinflussen sind notwendig
um ein Gesamtbild der Naturwissenschaften präsentieren
zu können. In den letzten Jahren wurden verschiedene
Modelle naturwissenschaftlicher Forschung entwickelt und
in umfangreicher Art und Weise validiert. Die Ansammlung
gültigen und bewährten Wissens war das Ziel der Modelle.
Lehrpersonen in den Naturwissenschaften sollen die
Stärken und Schwächen, Abläufe und logischen Probleme
der verschiedenen Forschungsmodelle verstehen. Im
Naturwissenschaftsunterricht sollte ein Gleichgewicht
bestehen zwischen der Betonung auf Wissenschaft
als Wissensgerüst, als Prozess und als menschliche
Unternehmung. Die Idee Naturwissenschaften mittels
Forschung zu lehren, hat eine lange Geschichte im Bereich
der naturwissenschaftlichen Erziehung. Es besteht
ebenfalls eine gleichlange Geschichte geprägt von
Verwirrung darüber, was nun Lehren mittels Nachforschung
bedeutet und, abgesehen von seiner Definition, über die
Durchführung im Unterricht. Die Veröffentlichung von
9
“Science Education Now: A renewed Pedagogy for the
Future of Europe” betonte ein weiteres Mal, dass eines der
wichtigsten Unterrichtsziele wäre, Naturwissenschaften
als Forschungsprozess zu präsentieren (US in 1996
NRC, 1996, EDC Center for Science Education,
2007) . Forschungsbasiertes Lernen wurde in vielen
Ländern offiziell als Methode angepriesen, Lernen in
naturwissenschaftlichen Fächern zu begünstigen. (Bybee
et al., 2008 , Savas et al. 2003 , Hounsell & McCune,
2002 ; NRC, 2000 ). Forschung kann definiert werden als
“the intentional process of diagnosing problems, critiquing
experiments, and distinguishing alternatives, planning
investigations, researching conjectures, searching
for information, constructing models, debating with
peers, and forming coherent arguments” (Linn, Davis,
& Bell, 2004) . Es wird oft als Möglichkeit angepriesen,
die wissenschaftlichen Methoden in den Unterricht
einzuführen: “The crucial difference between current
formulations of inquiry and the traditional “scientific
method” is the explicit recognition that inquiry is cyclic and
nonlinear” (Sandoval & Bell, 2004) . Forschungsbasiertes
Lernen wurde im Vorfeld als Naturwissenschaft als
Forschung lernen und Naturwissenschaft durch Forschung
lernen klassifiziert (Tamir, 1985) . Naturwissenschaft als
Forschung lernen beinhaltet, dass über die Art und Weise
gelernt wird, wie wissenschaftliche Unternehmungen
fortschreiten. Es wird gelernt wie der Forschungsprozess,
durchgeführt durch dritte, analysiert wird, indem auch
historische Perspektiven miteingebracht werden (Bybee,
2000 .; Schwab, 1962 ). Mittels Forschung lernen, oder
sich die “the abilities necessary to do scientific inquiry”
(Bybee, 2000)14 aneignen, bindet die Lernenden in
das Hervorbringen von Forschungsfragen, Aufstellen
einer Hypothese, Entwerfen von Experimenten um sie zu
verifizieren, Konstruieren und Analysieren von Evidenzbasierten
Argumenten, Erkennen alternativer Erklärungen,
und Kommunizieren wissenschaftlicher Argumente
ein(Tamir, 1985)15. Naturwissenschaften mittels
Forschung zu Lehren, erfordert nicht nur das Vermitteln
wissenschaftlicher Information sondern auch Vermittlung
von Fähigkeiten, Forschung zu betreiben und Verständnis,
worum es in wissenschaftlicher Forschung geht.

2.
Hindernisse bei der Anwendung forschungsorientierter
Lehr-Lern-Methoden im naturwissenschaftlichen
Unterricht: Die Sicht der Lehrkräfte

*2. Hindernisse bei der Anwendung forschungsorientierter
Lehr-Lern-Methoden im naturwissenschaftlichen Unterricht:
Die Sicht der Lehrkräfte
Die Lehrerinnen und Lehrer sind die Schlüsselpersonen
bei der Umstrukturierung und Weiterentwicklung des
naturwissenschaftlichen Unterrichts. Eine effektive und
flächendeckende Umsetzung von forschenden und
problemlorientierten naturwissenschaftlichen Lehrmethoden in
der Primar- und Sekundarstufe hängt maßgeblich von ihnen ab.
Die Anwendung von forschungsorientiertenLehr-
Lernmethoden im naturwissenschaftlichen Unterricht
weist laut zahlreicher Studien eine Reihe von Hindernissen
auf (Krajcik, Mamlok und Hug, 2001). Diese Analysen
zeigen insbesondere, dass der Begriff »Inquiry« von
Naturwissenschaftsdidaktikern als Inhalt und als Lehr-Lern-
Methode unterschiedlich und teilweise unklar verwendet wird.
Obwohl es Evidenzen dafür gibt, dass Lehrkräfte
forschungsorientierten Verfahren grundsätzlich positiv
gegenüberstehen, offenbaren die vorliegenden
Untersuchungsergebnisse, dass sie sich hauptsächlich für die
Vermittlung von Fakten verantwortlich fühlen; für Lernstoff, der in
Klassenarbeiten abgeprüft wird, für Grundkenntnisse, Stukturen
und und für die Arbeitsmoral (Bybee et al., 2008). Letztendlich
allerdings sollte der Begriff »Inquiry« hauptsächlich als Lehr-Lern-
Methode Berücksichtigung finden.
Die von Lehrkräften genannten Gründe im
naturwissenschaftlichen Unterricht auf forschungsorientierte
Verfahren zu verzichten, sie nicht zur Einführung von
Inhalten einzusetzen oder um Erfahrungen durch sie zu
stiften, sind manigfaltig. Angeführt werden häufig die
Schwierkeiten der Klassenführung, das Einhalten von
Lehrplanvor-gaben, die aufwändige Beschaffung von
Material und Ausstattung, Zeitmangel, potentiell gefährliche
Experimente sowie generelle Zweifel an der Wirksamkeit der
forschungsorientierter Lehr-Lernmethoden.
Die flächendeckende Unterstützung forschungsorientierter
Verfahren ist damit wohl eher Schein als Wirklichkeit in der
schulischen Praxis.
Die von Lehrkräften wahrgenommenen Schwierigkeiten
bei der Anwendung forschungsorientierter Verfahren
zählen zu den größten Hindernissen. Und es herrscht eine
13
berechtigte Verwirrung hinsichtlich der Bedeutung des
Begriffs »Inquiry« im Unterricht. Die Disziplin der Lernenden
und deren Vorbereitung auf die nächste Klassenstufe
sorgen ebenfalls für Bedenken. Aber auch das in der
Lehrerschaft verbreitete Pflichtgefühl, Fakten zu vermitteln
und den Rollenmodellen der Hochschullehrer zu folgen,
bereiten gewissen Schwierigkeiten (Crawford, 2000).
Für die Einbettung forschungsorientierter Lehr-Lern-
Verfahren in der Schule gibt es drei entscheidende
Voraussetzungen:
1. Ein besseres Verständnis der Lehrkräfte zu
wissenschaftlichen Erkenntnismethoden,
2. ein ausreichendes Verständnis für die Strukturen
und Inhalte der Naturwissenschaften (»Nature-of-
Science«) sowie
3. eine Vertrautheit mit den Techniken
forschungsorientierter Lehr-Lern-Methoden.
Dies beschreibt die wichtige Unterscheidung zwischen
«Inquiry» als Inhalt, der zuerst von den Lehrern und
anschließend von den Schülern verstanden werden muss
und «Inquiry» als Unterrichtsmethode, die Lehrkräfte
einsetzen sollten, um die Schüler beim Lernen der
Naturwissenschaften zu unterstützen.
Lehrkräfte naturwissenschaftlicher Fächer sollten daher
drei Konzeptionen unterscheiden können:
Zunächst ist »Inquiry« eine Beschreibung von Methoden und
Prozessen, welche von Naturwissenschaftlern verwendet
werden. Anschließend ist, »Inquiry« die Summe kognitiver
Fähigkeiten, die Schüler entwickeln können und schließlich ist
»Inquiry« ein Verbund von Lehrmethoden, die das Lernen über
naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung, die Entwicklung der
forschungsorientierten Erkenntnismethoden sowie das Verstehen von
naturwissenschaftlichen Konzepten und Prinzipien erleichtern können.
Dieses Dokument konzentriert sich auf das dritte Konzept
und zeigt Methoden und Hilfsmittel auf, welche die
Einbindung forschungsorientierter Verfahren in der Praxis
des Schulunterrichts unterstützen könnten.

3.
Vorbereiten der Lehrpersonen auf
forschungsorientiertes Lehren

*3. Vorbereiten der Lehrpersonen auf
forschungsorientiertes Lehren
Wie bereits erwähnt nehmen Lehrende eine
Schlüsselrolle im Prozess der Implementierung
von forschungsorientiertem Unterricht in den
Naturwissenschaften ein. Diese Art zu lehren stellt
die Lehrpersonen unter Umständen vor einzigartige
und komplexe Herausforderungen (Gallagher, 2007 ,
Marx, Blemenfeld, Krajcik & Soloway, 1997 ). Lehrende
müssen Lernende betreuen um ein Grundgerüst für den
Forschungs- und den Verstehensprozess zu schaffen.
Weiter sollen Unklarheiten durch Modellierpraktiken
verringert werden, Rückmeldung gegeben werden und
Lernende sollen beim Planen und Durchführen ihrer
Untersuchungen unterstützt werden. Es ist wichtig, dass
Lehrende sich von ihrer bisherigen Rolle trennen und in
ihrer neuen Rolle im Unterricht an Sicherheit gewinnen.
Wechseln Lehrende erfolgreich von den traditionellen
Lehrkräfte-zentrierten Praktiken zu den mehr
Lernenden-zentrierten, forschungsbasierten Methoden?
Wie unterstützen Lehrpersonen die Entwicklung
tiefgehenden Verständnisses der Schlüsselideen in
den Naturwissenschaften? Wie führen Lehrkräfte eine
Lernumgebung ein, die forschungsbasiertes Lernen
fördert?
Im Kontext forschungsbasierten Lehrens, der
professionellen Entwicklung eines standardisierten
Ansatzes, bietet das PATHWAY Projekt einen nützlichen
Organizer für diese Fragen.
Lernen mittels Forschung zu
Lehreny
So wichtig, wie es für Lehrpersonen ist, Forschung zu
verstehen, ihre Forschungsfähigkeiten zu entwickeln,
wissenschaftliche Konzepte mittels Forschung zu erlernen,
so müssen sie auch lernen, auf diese Art zu lehren. Dies
kann über professionelle Entwicklung geschehen, die ihre
eigenen Forschungen in Bezug auf die Konsequenzen
für ihren Unterricht erweitert. Es kann auch durch
professionelle Entwicklung geschehen, die speziell
geschaffen wurde, um Lehrpersonen zu helfen mittels
Forschung zu lehren.
Kurse während der Lehrerausbildung, nach Abschluss der
17
Ausbildung und Workshops während der Berufsausübung
ist noch immer die vorherrschende Methode für
Lehrpersonen forschungsbasiertes Lehren zu erlernen
und zu verbessern. Es werden jedoch auch viele
andere Strategien angewandt, um es angehenden und
ausübenden Lehrpersonen zu ermöglichen, mehr über
Naturwissenschaftsunterricht durch Forschung zu lernen.
Loucks-Horsley et al. (1998) haben 15 verschiedene
Strategien für professionelle Entwicklung identifiziert
zu denen Fallbesprechungen, Begutachten der
Arbeit Lernender, Aktionsforschung, Arbeitsgruppen,
technologiebasiertes Lernen, Lehrplanumsetzung,
Coaching und Mentoring und das Eintauchen in
wissenschaftliche Forschung (der Ansatz ist entnommen
aus Joannas Workshop, der weiter unten zu finden
ist), zählen. Ihre Forschung nimmt an, dass Strategien
in welchen Lehrpersonen ihre eigene oder die Praxis
anderer unter die Lupe nehmen sehr effizient sind
in Bezug auf Bildung von Verständnis wie Lernende
am effektivsten lernen. Beispiele für diese Art von
Professionalitätsentwicklung sind die Begutachtung
von Videos, die im Unterricht aufgenommen worden
sind, Diskussion niedergeschriebener Fälle von
LehrInnendilemmata und die intensive Beschäftigung mit
Lehrplanmaterialien und damit in Verbindung stehender
Arbeit Lernender (Aufgaben, Laborberichte usw.)
Niedergeschriebene Fallbeispiele und Videoclips sind für
Lehrpersonen sehr brauchbar, da sie es möglich machen,
viele Aspekte von forschungsbasiertem Unterricht und
forschungsbasiertem Lernen zu untersuchen. Das Denken
Lernender kann analysiert werden, da sie auf Probleme
oder Fragen, die von den Lehrpersonen, aber auch von
den Lernenden selbst aufgeworfen werden, antworten
müssen. Lehrpersonen können die Antworten, die von der
Lehrperson in den Videos gegeben werden, als auch den
Effekt dieser Antworten auf die Lernenden analysieren.
Sie können des weiteren die Lehrentscheidungen, die
entweder in den Videos getroffen worden sind oder die
die Lehrperson hätte treffen können und welche den
SchülerInnen helfen zu lernen, betrachten.

Die Betrachtung der Arbeit Lernender, wie der Bericht einer
Untersuchung oder auch Leistungsbeurteilung kann einen
wertvollen Prozess für die Lehrpersonen darstellen.
Eine Vielzahl von Fragen kann in Bezug auf die
Forschungsfähigkeiten Lernender gestellt und diskutiert
werden. Hat der/die SchülerIn eine Frage gestellt,
die behandelt werden kann? Zeigt das Design der
Untersuchung, dass der/die SchülerIn versteht, wie die
Variablen zu kontrollieren sind? Wie ausgearbeitet ist die
Erklärung des/der SchülerIn? Ist sie evidenzbasiert? Hat
der/die SchülerIn sein/ihre Wissen in adäquater Weise auf
die neue Situation angewendet?
Das Arbeiten mit Lehrplanmaterialien kann viele
Formen annehmen. Lehrende können sich durch
Unterrichtseinheiten durcharbeiten, um mehr über
Forschung und Forschungsinhalte zu erfahren, als auch
3. Vorbereiten der Lehrpersonen auf
forschungsorientiertes Lehren
um zu analysieren, was Lernende lernen werden, wo sie
Probleme haben könnten und wie man als Lehrkraft in
diesen Fällen helfen kann. Lehrkräfte können eine Replacement
Unit“ einführen, die eine Einheit im momentanen
Lehrplan durch eine forschungsorientierte Einheit ersetzt.
Lehrende können weiters analysieren wie Lernende eine
bestimmte Reihe an Lernzielen einer Einheit erarbeiten, die
alle Lehrende zur selben Zeit unterrichten.
Das Studieren und die Verwendung von stark
forschungsbasierten Lehrplanmaterialien kann das
Verständnis der Lehrperson von Forschung und
der Wissenschaft, die Lernende durch Forschen
lernen, schärfen. Es können Situationen geschaffen
werden, die das Wissen der Lehrkraft erweitern,
zielgerichtete Diskussionen mit Kollegen anregen und
die die Lehrpersonen motivieren, sich mehr Wissen und
Lehransätze anzueignen.
Den Kosmos mit einem selbstgebauten Teleskop entdecken
Joanna Apostolaki stellt in ihrem Grundschulunterricht Optik und Astronomie vor, um den
Schülerinnen und Schülern im Alter von 10 Jahren den Charakter des Lichts zu erklären.
Wie schaffe ich eine Umgebung, welche Anstrengungen
der Schüler, Nachforschungen durchzuführen,
unterstützt? Wie kann ich durch mein Verhalten
Forschung fördern, unterstützen und beobachten?
Ich habe für viele Jahre an Grundschulen unterrichtet
bevor ich den einwöchigen COSMOS Inquiry
Workshop besucht habe. Ich war bereit eine neue Art
kennenzulernen, Naturwissenschaften zu unterrichten.
Ich war überzeugt, dass traditionelle Ansätze meinen
Schülerinnen und Schülern nicht die Fähigkeiten
angedeihen lassen, die sie brauchen werden, um dann
zu einem späteren Zeitpunkt in einer technologisch
fortgeschrittenen Welt erfolgreich zu sein.
Aber anstatt über das Lehren zu lernen, waren wir
zunächst selbst Schülerinnen und Schüler. Zuerst
bereiteten die Vortragenden eine Langzeituntersuchung
vor. Wir hantierten mit verschiedenen Möglichkeiten,
um ein sehr einfaches Teleskop zu konstruieren, das
Galileoskop henannt wird. Ich habe praktische Übungen
für meine Schülerinnen und Schüler immer als wichtig
erachtet, aber ich hatte nie die Gelegenheit, selbst in
ein Langzeitforschungsprojekt eingebunden zu sein.
Ich habe lediglich in der Mittelschule Laborunterricht
genossen, in welchem man Arbeitsblätter ausfüllt.
Selbst Nachforschungen anzustellen stellte sich als
anders heraus als erwartet. Ich dachte, ich wüsste
über praktische Wissenschaft Bescheid, ich fand aber
heraus, dass es einen großen Unterschied zwischen
Forschung und Praxis gibt.
Beginnend von den Ausgangspunkten, die uns
von unseren AusbildnerInnen vorgegeben wurden,
erarbeiteten wir eine Reihe von Fragen, durch die unsere
Nachforschung geleitet wurde. Die AusbildnerInnen
erklärten uns, dass wir (wie WissenschafterInnen)
flexibel sein müssen und unsere Forschungsarbeit
einige Wendungen nehmen wird, aber dass die Zeit, die
wir in sie investieren, uns zu einem neuen Verständnis
von Licht, Optik, Astronomie, aber auch vom
Forschungsprozess führen wird.
In Partnerarbeit mit zwei anderen Lehrpersonen aus
meinem Land wählten wir eine Forschungsfrage aus.
Wir wurden alle mit den farbenfrohen astronomischen
Bildern neugierig gemacht. Die Hauptaufgabe war es zu
erklären, wie diese Bilder der Himmelsobjekte erstellt
werden. Wir nahmen an, dass wenn wir es uns selbst
erklären können, dann können wir es auch anderen
erklären und dieses Phänomen wirklich verstehen.
Zuerst stellten wir alle Farben des Lichtspektrums
zusammen und dann bestimmten wir welche Farben die
Schatten darstellten. Wie vorhergesehen, nahm unsere
Nachforschung einige Wendungen, aber jede von ihnen
offenbarte einen neuen Puzzleteil. Mit Unterstützung
des Training Teams zum Beispiel haben wir die Salsaj
Software verwendet, die präsentiert, wie das Zufügen
von Farben (indem gefärbte Filter vor eine Lichtquelle
platziert werden) das Licht verändert, welches unser
Auge erreicht. Wir haben ebenso über die Frequenzen
sichtbaren Lichts gelesen und darüber, wie das Auge
diese Frequenzen wahrnimmt.
18 19
3. Vorbereiten der Lehrpersonen auf
forschungsorientiertes Lehren
Hätten wir mehr Zeit gehabt, hätten wir uns in viele
Richtungen vertiefen können. Wir hatten das Gefühl
eine große Menge wissenschaftlichen Inhalts gelernt
zu haben und auch, wie wir die Beantwortung unserer
eigenen Fragen in Angriff nehmen können.
Während unserer Arbeit sprachen wir mit anderen
ForscherInnen, tauschten Ideen aus und begannen zu
verstehen, wie wichtig es ist, zusammen zu arbeiten.
Als die Zeit gekommen war, unsere Nachforschungen
zu teilen, waren wir beeindruckt wie weit unsere
Gruppe in den wenigen Tagen gekommen war und
wie gut unsere Nachforschungen mit den anderen
harmonisierte. Die Nachforschungen bezogen sich auf
Licht und Farben, welche die “big ideas” hinter diesem
Ansatz sind.
Als GrundschullehrerInnen hatten die meisten von
uns noch nie selbst Nachforschungen angestellt,
in keiner Wissenschaft. Wir waren stolz auf unsere
Fähigkeit, eine Frage auszuwählen, sie zu verfolgen
und daraus Schlüsse zu ziehen. Weiters lernten wir
durch das eigenständige Durchführen von Forschung
einige wichtige Teile zu schätzen, wie die Macht des
Infragestellens in jedem Arbeitsschritt. Das im Vorfeld
Etablieren einer zu verfolgenden Frage war wichtig,
jedoch waren auch andere Fragen wichtig wie z.B.
„Wie kann ich erklären, was ich beobachte? Welche
Beweise hast du, die belegen, dass deine Erklärung
eine gute ist? Gibt es eine alternative Erklärung,
die mir einfällt? Warum ist meine glaubhafter?“
Es wurden uns Modelle, Materialien und sich im
Hintergrund befindende Führung, wie zu forschen ist,
geboten. Wir lernten über wichtige wissenschaftliche
Inhalte mittels experimentieren, Interaktion mit
WissenschafterInnen, Inanspruchnahme verschiedener
Ressourcen einschließlich Datenbanken astronomischer

Observatorien. Wir erlangten ein Verständnis über das
komplexe Zusammenspiel von Farbzugabe (Licht) und
Farbwegnahme (Pigment) und darüber, was den Farben,
die wir sehen zugrunde liegt. Wir konnten selbst das
Gefühl von Kompetenz und Selbstvertrauen erleben,
das man als selbstständige/r Lernende/r entwickelt.
Ich habe seitdem ungefähr 200 Galileoskope mit
meinen 10 Jahre alten SchülerInnen gebaut…
Joannas Geschichte dürfte sich fortsetzen, da sie
und ihre KollegInnen dieselben Projekte mit neuen
Lernenden nächstes Jahr wiederholen werden. Da
sie mit dem Material immer vertrauter werden,
werden sie bald in der Lage sein, sich auf die Lern-
und Denkweise von Lernenden zu konzentrieren
und ihre Fragen, Prüfungen und Erklärungen
adaptieren um das Verständnis der Lernenden zu
verbessern und zu vertiefen. Bereits stattfindende
Zusammenarbeit mit anderen Lehrpersonen und mit
solchen, die mehr Expertise in den Wissenschaften
und einen tieferen Einblick in das Lernverhalten von
SchülerInnen vorweisen können, hilft Lehrpersonen
wie Joanna weiterhin wissenschaftliche Konzepte
und Forschungsfähigkeiten zu erlernen. Weiters hilft
es ihr zu verstehen wie wissenschaftliche Erkenntnis
voranschreitet.
Joannas Reflexionen betonen einige wichtige
Charakteristika professioneller Entwicklung für das
forschungsbasierte Lehren. Das eine wäre, dass
Lehrpersonen selbst Forschung betreiben müssen,
um ihre Bedeutung, ihren Wert und wie sie verwendet
werden kann, um SchülerInnen beim Lernen zu helfen,
zu verstehen. Das zweite Charakteristikum ist die
Wichtigkeit einer LehrerInnengemeinschaft, die die
3. Vorbereiten der Lehrpersonen auf
forschungsorientiertes Lehren
wissenschaftliche Gemeinschaft widerspiegelt. In
Anlehnung an den PATHWAY Ansatz, fordern und
unterstützen diese Gemeinschaften die Entwicklung
von Erkenntnis von WissenschafterInnen, Lernenden
und –wie in diesem Fall- von Lehrpersonen. Joannas
Reflexionen zeigen auch, dass es eine beachtliche
Menge an Zeit brauchen kann, um Veränderungen in
seiner Art zu lehren zu tun.
Professionelle Entwicklung, die ein Augenmerk auf die
Verbesserung des Unterrichts mittels Forschung legt,
erreicht verschiedene simultane Ziele:
• Sie versorgt Lehrpersonen mit Lernerfahrung, die
sich von traditionelleren Hochschulkursen oder
Fortbildungen unterscheidet. Es sind One-on-One
Erfahrungen mit eingeschlossen wie Coaching,
Zusammenarbeit wie Lerngruppen und „Job-
Embedded Learning“ wie Aktionsforschung.
• Sie legt besonderes Augenmerk auf wichtige
Aspekte der Lehrpraxis einschließlich Organisation
und Präsentation des Curriculums, Arbeit von
SchülerInnen und Lehrdilemmata.
• Sie hilft Lehrpersonen genau darüber
nachzudenken, wie ihre SchülerInnen wichtige
wissenschaftliche Konzepte mittels Forschung
verstehen können, was ihnen hilft spezielle
Fähigkeiten im Bereich des Forschens zu
erlangen und welche Lernerfahrung die Arbeit der
WissenschafterInnen für ihre SchülerInnen „echt“
macht.
Life-Long “Inquirers” werden
Dieses Kapitel verwendet den Terminus “Professionelle
Entwicklung” um auf Gelegenheiten Bezug zu nehmen,
die Lehrpersonen in allen Stadien ihrer Karrieren lernen
müssen. Demnach umfasst es Lernerfahrungen für
zukünftige, beginnende und erfahrene Lehrpersonen
mittels Kursen die vor Antritt des Berufs, aber besonders
auch während Ausübung des Berufs stattfinden.
Diese Kapitel betont des Weiteren die Wichtigkeit,
von professioneller Entwicklung als Kontinuum zu
denken. Lehrpersonen egal welchen Niveaus wissen
über bestimmte Teilbereiche außerordentlich viel und
über andere nicht. Das Stadium ihrer Karriere soll den
Lehrpersonen nicht vorgeben, was sie lernen werden und in
welchem Umfang.
Der PATHWAY Ansatz betont die Wichtigkeit des Lifelong
Learnings. Professionelle Entwicklung muss den bestehenden
Bedarf aller angehenden und ausübenden Lehrkräfte zu
wachsen, ihr Wissen und Fähigkeiten zu erweitern und
ihren Wert für ihre SchülerInnen zu steigern, abdecken.
Engagement für Forschung als etwas, das alle Menschen
machen müssen, um ihr Leben und das der anderen zu
verbessern, ist ein wichtiges Thema für professionelle
Entwicklung, zusätzlich zu ihren anderen Zielen.
Die wirksamste professionelle Entwicklung regt nicht nur
das Bedürfnis weiterhin zu lernen an. Sie bietet Wissen
darüber, wo Informationen eingeholt werden können,
bietet Möglichkeiten, Lernen und Lehren zu verbessern und
führt Lehrpersonen in Hilfsmittel ein, die kontinuierliche
Verbesserungen ermöglichen sollen. Diese Hilfsmittel
beinhalten Strategien, Unterrichtserfahrungen zu
analysieren; brauchbares Feedback für andere zu geben;
Beobachtungen und wichtige Informationen aufzunehmen
und zu dokumentieren, genauso wie Informationen anderer
Quellen und Datenbanken für brauchbare Hilfestellungen
und Materialien zu durchsuchen.
Das PATHWAY Best Practices (Deliverable D3.1)
zeigt viele dieser Hilfsmittel unter Anwendung. Viele
der „Best Practices“ illustrieren laufendes Lernen
mittels Forschung. Im Rahmen dieser Aktivitäten sind
Lehrpersonen angehalten, eine Forschungsfrage über
20 21
3. Vorbereiten der Lehrpersonen auf
forschungsorientiertes Lehren
ihr Lehren zu formulieren, eine Datensammlung, sowie
ein Analyseschema zu schaffen, zu verwenden um die
Frage in Angriff zu nehmen. Dann soll über die Ergebnisse
für die KollegInnen Bericht erstattet werden. Solche
Aktionsforschung sind wichtige Informationsquellen für
Lehrkräfte.
Sie organisieren was sonst zufällige Eindrücke wären,
unsystematische Beobachtungen und unbewusstes
Verhalten in einen Rahmen, der Lehrpraxis informieren
kann. Lehrpersonen wird ein Hilfsmittel gegeben, dass
verwendet werden kann um Fragen über Lehren während
ihrer gesamten Karriere nachzugehen.
In Joannas Fall hat eine Lehrerin, die vorher noch
keinen Erfahrungswert in diesem Bereich hatte, ihre
Augen für die Möglichkeiten von Forschung als Quelle
anhaltenden Lernens geöffnet. Mittels professioneller
Entwicklung hat sie das Bewusstsein erlangt, weiterhin
in wissenschaftlichen Konzepten zu forschen. Joannas
Motivation in tiefgehender Weise darüber zu reflektieren,
wie ihre SchülerInnen lernen und welche Fähigkeiten
sie benötigen um weiterhin zu lernen rief andauernde
Verfeinerung ihrer Lehrpraxis und der Lernumgebung, die
sie für ihre SchülerInnen schaffte, hervor.
Plan professioneller
Entwicklung für
forschungsbasiertes Lehren
Professionelle Entwicklung hat oftmals das Manko
fragmentarisch bzw. Stückwerk zu sein. Vorberufliche
Lehrgänge sind oftmals einfach eine Sammlung
von Kursen. Es besteht eine große Kluft zwischen
Kursen in den Naturwissenschaften und Kursen in den
Bildungswissenschaften. Neue Lehrpersonen finden sich
oft in den weniger begehrenswerten Lehrpositionen wieder,
mit voller Belastung, hohem Vorbereitungsaufwand,
schwierigen SchüerInnen und wenig oder keine Unterstützung
den Übergang zwischen Studentendasein zu einem/r
vollzeitarbeitenden Professionisten/in zu bewältigen.
Auf ähnliche Weise ist professionelle Entwicklung für ihren Beruf
ausübende Lehrkräfte fragmentarisch, meistens bestehend aus

kurzen Workshops die weder miteinander in Verbindung stehen,
noch mit dem Unterricht, den die Lehrperson hält.
Professionelle Entwicklung, die forschungsorientierten
Unterricht verbessern soll, kann all diese Mängel haben. Dazu
kommt, dass den Lehrpersonen nicht explizit geholfen wird,
Forschungsfähigkeiten und Verständnis dafür zu erlangen.
Es werden Lehrgänge benötigt, die sich explizit auf
Forschung beziehen. Und zwar als Lernergebnis
für Lehrende und als Möglichkeit für Lehrende
wissenschaftliche Inhalte zu erlernen. Des weiteren,
braucht man diese Lehrgänge um Lehrpersonen zu helfen
mittels Forschung zu unterrichten.
PATHWAY Best Practices beschreiben sehr unterschiedliche
professionelle Entwicklungslehrgänge, von der Universität
Beirut, die Kurse für angehender Lehrpersonen anbietet, über
SMEC Kurse, die eine Vertiefung in die Materie der Forschung
erlauben bis zu einem einwöchigen intensiv-COSMOS Kurs
über das Erstellen forschungsorientierter Aktivitäten. Zum
jetzigen Zeitpunkt teilen alle einige Attribute effektiven
Lehrgängen professioneller Entwicklung.
Erst bieten sie kohärente Möglichkeiten für
Obwohl wir alle der Welt in der wir leben neugierig
gegenüberstehen, ist Forschung ein Streben, das
normalerweise VollzeitwissenschafterInnen und
Studierenden vorbehalten ist. Laborplätze und
Ausrüstung sind teuer, Experimente brauchen viel
Zeit und Geduld. Doch manchmal erhält ein Schulkind
die einmalige Chance, in die Schuhe –oder in den
Laborkittel- eines/r WissenschafterIn zu schlüpfen.
Solche Möglichkeiten werden nun leichter zugänglich
sein, dank Lehrenden wie Becky Parker. 2007 reiste
Becky, die in Großbritannien Physik unterrichtet, 10
Stunden lang mit 50 ihrer SchülerInnen in Omnibussen
3. Vorbereiten der Lehrpersonen auf
forschungsorientiertes Lehren
Lehrpersonen an, über eine gewisse Zeit hinweg zu
lernen. Die Implementierung der Masterlehrgangs und
Langzeitcurricula hilft Lehrpersonen neue Erkenntnisse zu
erlangen und diese in ihrem Unterricht mit Unterstützung
ihrer KollegInnen, Schulen und Bezirke anzuwenden.
Weiters waren viele dieser Programme das Produkt von
Zusammenarbeit vieler Menschen und Organisationen.
Partnerschaften zwischen Erziehenden, Universitäten und
Forschungsinstitutionen schlossen WissenschafterInnen in
das Schaffen von Möglichkeiten für Lehrpersonen ein, damit
diese wissenschaftliche Nachforschungen anstellen können.
Diese Aktivität ist so entscheidend für ihren Unterricht,
dass sie sowohl in die vorprofessionelle als auch in die
berufsbegleitende Ausbildung inkludiert werden sollte. Zu
guter Letzt hatten alle diese Programme eine klar Bindung
zur Vision des PATHWAY Ansatzes, welcher dazu aufruft
Lehrpersonen das Wissen und die Fähigkeiten zu vermitteln,
die sie brauchen um den Bedürfnissen ihrer SchülerInnen
im Bereich der wissenschaftlichen Bildung gerecht zu
werden. Forschung wird als eine Reihe von Fähigkeiten und
Erkenntnissen betrachtet, die Lehrpersonen selbst haben
müssen und die ihre Lernenden erlangen müssen – so wie ein
Behelf mittels welchen Stoffes gut gelernt werden kann.
SchulwissenschafterInnen
Becky Parker bindet ihre SchülerInnen in Teilchenphysik in CERN ein.
zum jährlichen Schulbesuch in CERN, dem weltgrößten
Teilchenphysiklabor, das sich in Genf, Schweiz,
befindet. Diese Reise sollte sich als Schlüsselpunkt
ihrer Karriere erweisen.
“Als wir von unserem Besuch aus CERN zurückkamen,
hörten wir von „Space Experiment Competition‘
organisiert vom British National Space Centre –
nun die UK Space Agency- und des Unternehmens
Surrey Satellite Technology Limited.“, sagt Becky.
„Meine SchülerInnen dachten, es wäre eine gute Idee
Teilchendetektoren, die wir in CERN gesehen haben, zu
verwenden, um kosmische Strahlung zu messen.“ Die
Teilchendetektoren, auch bekannt als TimePix Chips,
wurden von der internationalen multi-institutionellen
MediPix Collaboration entwickelt. Jeder MediPix und
TimePix Chip besteht aus einem Gitter von Pixeln. Der
MediPix Chip zählt jedes Lichtteilchen (Photon). Es
hat einen wichtigen Vorteil gegenüber herkömmlichen
Techniken und zwar, dass keinerlei Signal gemessen
wird, wenn kein Photon eintritt. Das heißt, dass es kein
Rauschen gibt abgesehen von der Zeit der Belichtung.
Anders als ein MediPix Chip, der einfach eintretende
Teilchen detektiert, verwendet ein TimePix Chip eine
externe Uhr mit einer Frequenz von bis zu 100MHz
als Zeitreferenz. „Michael Campbell, der Sprecher der
MediPix Collaboration, hat bereits daran gedacht, dass
TimePix Chips in Schulen verwenet werden könnten.“,
meint Becky. „Für den Wettbewerb schufen meine
SchülerInnen den Langton Ultimate Cosmic ray Intensity
Detector (LUCID), der vier TimePix Chips verwendet, die
an den Seiten eines Würfels und am Boden angebracht
sind, um Daten kosmischer Strahlung zu sammeln.“
Kosmische Strahlungen sind subatomare Teilchen,
die durch eine Vielzahl von Ereignissen im Weltraum
entstehen. Sie haben ihren Ursprung in der Sonne,
anderen Sternen und in undefinierten Quellen am
Rande des wahrnehmbaren Universums. Kosmische
Strahlung bewegt sich ungehindert durch die Weiten
des Alls. WissenschafterInnen erfassen sie, kreuzen
sie ihre Wege mit der Erde. Sie offenbaren viel wertvolle
Information über das Universum. Beckys SchülerInnen
hofften ihren eigenen Beitrag im Bereich der Detektion
von kosmischer Strahlung zu leisten. „Wir brachten
LUCID in den Wettbewerb ein und erreichten den
zweiten Platz! Wir wurden mit der Möglichkeit belohnt,
dass LUCID an Bord des TechnoDemoSat Satelliten
angebracht wird, der 2012 in Betrieb genommen
22 23
3. Vorbereiten der Lehrpersonen auf
forschungsorientiertes Lehren
werden soll. Das ursprüngliche LUCID Team waren
drei Mädchen und drei Buben, aber nun sind 30 bis
40 Lernende involviert. Die SchülerInnen arbeiten
an Protokollen um Befehle zu senden, wenn das
Experiment im All ist – sie arbeiten an einer effektiven
Missionskontrolle. Die Resultate, die wir durch LUCID
erlangen, werden wertvolle Einblicke in das Umfeld
kosmischer Strahlung bieten.“
Mit dem Wunsch, die Begeisterung bezüglich LUCID zu
teilen, gründete Becky das CERN@school Programme,
in welchen kleinere Versionen von LUCID an andere
Schulen verteilt werden. Lernende erfassen Daten
kosmischer Strahlung, welche gesammelt wird und
für alle Schulen über die CERN@school Website
zugänglich gemacht wird. 10 Schulen in Großbritannien
und Nordirland sind momentan in dieses Vorhaben
involviert, welches bald auch auf andere Schulen in
Europa und den USA umgelegt wird.
“CERN@school SchülerInnen erfahren die Begeisterung
an echter wissenschaftlicher Forschung beteiligt
zu sein“, sagt Becky. „Sie arbeiten mit einem
internationalen Lernendenkörper zusammen und

sind bestärkt, Berufe im Bereich der Physik oder
Ingenieurswesen in Betracht zu ziehen. Das Projekt
erlaubt auch Lehrpersonen als teilnehmende
WissenschafterInnen zu agieren und den ForscherInnen
in Schulumgebung zu arbeiten.“ Enthusiasmus für
wissenschaftliche Forschung ist für Becky nichts
Neues. Nachdem sie Naturwissenschaften und
Mathematik an ihrer Schule genossen hat, erlangte sie
einen Abschluss in Physik an der Universität Sussex im
Vereinigten Königreich, und einen Mastertitel im Bereich
konzeptueller Grundlagen an der Universität Chicago,
USA. Sie kehrte an die Universität Sussex zurück, um
Physik als Lehramtsstudium zu absolvieren, weil sie
„das Fach liebt und die Leute von der Physik begeistern
und durch die Physik inspirieren möchte.“ Becky Parker
ist nun seit 18 Jahren Lehrerin und hat an der Simon
Langton Grammar School for Boys unterrichtet, die
auch in ihren letzten zwei Jahren vor der Universität
Mädchen aufnimmt. Sie besuchte CERN zum ersten
Mal 1993 und begann ihren jährlichen Schulausflug im
Jahre 1995, was dann zum schicksalhaften Ausflug
2007 führte, der zum Bau von LUCID inspirierte.
Bedingt durch den Erfolg von LUCID und CERN@
school, gründete Becky vor kurzem das Langton Star
Centre, das Lernende ermuntert über den Bereich
der Teilchenphysik hinaus zu forschen. Das Zentrum
Becky hat mit ihren SchülerInnen CERN viele Jahre lang
besucht. In CERN haben sich die WissenschafterInnen
für den Unterricht interessiert und es den Lehrpersonen
(und in anderen Programmen, den Lernenden)
ermöglicht, an den aktuellen Forschungsvorhaben
teilzunehmen. Die professionelle Entwicklung hat
ihr die Möglichkeit gegeben, tatsächlich Forschung
zu „tun“, was weder in ihrer Ausbildung noch in
Fortbildungen der Fall war. Sie wurde in diese
einzigartige Forschungsumgebung eingeführt auf eine
3. Vorbereiten der Lehrpersonen auf
forschungsorientiertes Lehren
24
bietet Lernenden vieler Schulen die Möglichkeit mit
Experten im Bereich der Plasmaphysik, Astronomie
und Molekularbiologie zu arbeiten. Einer der
Plasmaphysikstudenten hat seine Arbeit in einer
Zeitschrift mit Peer Review veröffentlicht (Hatfield,
2010). In der Tat hat kommen 0.05% bis 1% aller
Physikstudierenden an britischen Universitäten von
der Simon Langton Grammar School seit dem Beginn
des LUCID Projektes. Damit haben sich die Zahlen
um mehr als das doppelte gesteigert im Vergleich zu
den vorherigen Zahlen. Schulabgänger dieser Schule
werden auch immer mehr im Ingenieurwesen tätig, ein
großer Teil der weiblichen Schüler verweilt im Bereich
der Physik und im Bereich des Ingenieurwesens.
Was hat Becky nun als nächstes vor? „Wir hoffen, das
CERN@school Projekt erweitern zu können.“, sagt sie. „Mit
Detektoren an Schulen in ganz Europa haben wir durchaus
das Potential, spannende, neue Physik auszuüben. Wir
arbeiten an einer Möglichkeit, mehr Daten von LUCID
und CERN@school zu speichern, indem wir die Schulen
untereinander mit der Hilfe von GridPP verbinden. Dies
ist eine Zusammenarbeit von TeilchenphysikerInnen und
ComputerwissenschafterInnen aus dem Vereinigten
Königreich und CERN. Sie bildet das UK Distributed
Computing Netzwerk, welches Teil des größeren CERN
Koordinationsnetzes ist. Dieses Netz wird eine
Art, wie sie es vorher nicht gekannt hatte. Es hat ihr
einige Arten gezeigt in dieser Forschungsumgebung
Untersuchungen anzustellen. Im Großen und Ganzen
hat es sie ausgerüstet um darüber nachzudenken, wie
der Forschungsprozess und die Forschungsfähigkeiten
mit dem Fachgebiet verflochten sein können und
wie sie diese gehobene Forschungsumgebung zum
primären Schauplatz des Lernens werden kann.
Beckys Resümee beinhaltet einige Bedenken, die
Lehrpersonen gemein sind in einer frühen Phase des
Forschens. Erst nahm sie wahr, dass ihr Unterricht
schon erfolgreich war und dass es ein wichtiger Teil
ihrer Rolle als Lehrerin der Naturwissenschaften
ist, Lernenden zu helfen mit den unzähligen Fakten
und Konzepten vertraut zu werden. Bisher hatte sie
den Verdacht, dass ihre SchülerInnen nicht wirklich
das lernen (und bei sich behalten), was sie aus
der Sicht der Lehrerin wissen sollen. Sie wusste,
dass sie den Bedarf, ihren SchülerInnen zu helfen,
Forschungsfähigkeiten zu erarbeiten und zu verstehen,
wie diese von WissenschafterInnen verwendet werden,
um Erkenntnisse zu erlangen, vernachlässigte.
Becky erkannte, dass forschungsorientierter
Unterricht die Annahme einer anderen LehrerInnenrolle
bedeutete. Sie schuf mehr Möglichkeiten für ihre
SchülerInnen, damit diese Ideen selbst mit Materialien
und in Gruppenarbeit erforschen konnten. Sie hörte
auch mehr zu, denn so konnte sie verstehen, was ihre
SchülerInnen verstehen, was sie missverstehen, was
sie denken und was sie nun tatsächlich lernen. Des
Weiteren lernte Becky ihre Stunden in Hinblick auf die
„Big Ideas“ zu planen anstatt auf Fakten und Formeln
konzentriert zu sein, welche sie früher als Kernstücke
der Physik betrachtet hat.
3. Vorbereiten der Lehrpersonen auf
forschungsorientiertes Lehren
Beckys Reflexionen zeigen die Veränderungen, die das
Unterrichten forschungsorientiert werden lassen. Sie
verwendet Forschung auf mannigfache Weise. Sie lehrt
Forschungsfähigkeiten, Verständnis von Forschung,
und Fachwissen mittels Forschung. Sie kümmert sich
intensiver um Fragen der Lernenden und bemüht
sich, Möglichkeiten zu schaffen, damit die Lernenden
Beweise sammeln können und diese als Basis ihrer
Erklärungen verwenden können. Dies tut sie bevor sie
Materialien präsentiert.
Dies liegt PATHWAY besonders am Herzen. Alle Kurse
halfen Lehrkräften, mittels eigener Forschung Inhalte
zu lernen und Forschungsfähigkeiten zu entwickeln.
Professionelle Entwicklung für forschungsorientierten
Unterricht und forschungsorientiertes Lernen ist
für die Zukunft von Naturwissenschaftsunterricht
entscheidend.

4.
Richtlinien für die Lehrpraxis

Dieses Kapitel fasst im Format einer Tabelle die wichtigsten
Richtlinien für die erfolgreiche Implementierung von
Forschung in der Praxis zusammen. Das PATHWAY
Projekt bietet parallel dazu eine Liste von „Best Practices“
(Deliverable D3.1), die die Einführung von IBSE Szenarien
ermöglichen soll. Kapitel 6 schlägt PATHWAY Vorgaben für
Folgendes zu beachten:
Zusammenarbeit
zwischen offiziellen
und ungezwungenen
Lernumgebungen zu
fördern, zu entwickeln und
zu unterstützen durch:
Anwenden eines
forschungsorientierten
Lehr- und
Lernansatzes für
naturwissenschaftliche
Fächer, der basiert auf:
Wenn Lernende
forschungsorientierte
Wissenschaft ausüben,
passiert es, dass:
*4. Richtlinien für die Lehrpraxis
29
die Implementierung IBSE Szenarien vor, während Kapitel 7
eine Reihe von Anweisungen präsentiert, wie eine Lehrperson
unter Verwendung des PATHWAY ASL-LDT Hilfsmittels
ihr eigenes Szenario vorbereiten kann (Stundenbild,
Lehrausgang).
Forschungsorientierter Unterricht in den Naturwissenschaften bedeutet ...
• Was SchülerInnen lernen ist zu einem hohen Maße von der Art des Lehrens abhängig.
• Die Handlungen der Lehrpersonen sind in tiefgehender Weise davon beeinflusst, dass Wissenschaft
als Unternehmung aber auch als Fach, dass es zu lehren und lernen wahrgenommen wird.
• Lernendenverständnis wird aktiv durch individuelle und soziale Prozesse geschaffen.
• Handlungen der Lehrpersonen sind in tiefgehender Weise vom Verständnis gegenüber und von der
Beziehung zu Lernenden beeinflusst.
• Organisation von Unterrichtsaktivitäten in Museen, Wissenschafts- und Forschungszentren.
• Zeigen “How Science Works” und “How Scientists Work” indem diese Kontexte als “lebende” Labors
verwendet werden, wo Forschung gefördert und in der Praxis implementiert wird.
• Finden von Möglichkeiten den “Charakter der Wissenschaft” zu zeigen und Lernende in die Kultur von
Wissenschaft ein zuführen.
• Zusammenarbeit mit MuseumspädagogInnen und Outreach Gruppen.
• Den Versuch Ausstellungen und den Schullehrplan miteinander zu verbinden.
Forschungsorientiertes Lernen bedeutet ...
• Beobachtung: genaues Hinsehen, Erstellen von Notizen, Vergleiche anstellen.
• Fragen: Stellen von Fragen über Beobachtungen; Stellen von Fragen, die zu Untersuchungen führen.
• Aufstellen von Hypothesen: Bieten von Erklärungen, die mit den Beobachtungen im Einklang stehen.
• Überprüfen: Planen, Ausführen, Messen, Erlangen von Daten, Kontrolle der Variablen.
• Interpretation: Darstellen, Schlüsse ziehen, Erkennen von Mustern.
• Kommunizieren: andere auf vielfältige Weise informieren: mündlich, schriftlich, gegenständlich.
• Evaluieren: Entwicklung kritischer Meinungen, die auf Beobachtungen und bereits erlangtem Wissen
basieren.
Lernende sich selbst als aktiven Teil des Lernprozesses sehen
• Sie freuen sich, Wissenschaft auszuüben.
• Sie zeigen das Bedürfnis mehr zu lernen.
• Sie möchten mit ihren MitschülerInnen zusammenarbeiten.
• Sie sind selbstsicher, Wissenschaft auszuüben. Sie zeigen Gewilltsein, Ideen abzuändern, Risiken
eizugehen und zeigen gesunde Skepsis.
Sie respektieren Individuen und ungleiche Sichtweisen.
• Lernende akzeptieren die „Einladung zu Lernen“ und bringen sich gerne in den Forschungsprozess ein.
• Sie äußern Neugier und überdenken Beobachtungen.
• Sie nehmen die Möglichkeit wahr ihre eigenen Ideen auszuprobieren und auf ihnen zu beharren.
Lernende planen und führen Untersuchungen durch
• Sie schaffen einen gerechten Test als Möglichkeit, ihre Ideen zu versuchen. Sie erwarten nicht, dass
ihnen gesagt wird, was sie tun sollen.
• Sie planen wie sie Ideen verifizieren, erweitern oder verwerfen können.
• Sie führen Untersuchungen durch, indem sie das Material mit Vorsicht behandeln, beobachten,
messen und Daten aufnehmen.

Wenn Lernende
forschungsorientierte
Wissenschaft ausüben,
passiert es, dass:
Befinden sie sich im
forschungsbasierten
Unterricht, kann es
Lehrpersonen passieren,
dass:
Es gibt Fähigkeiten, die
eine Lehrperson erlangen
muss, um SchülerInnen
beim Verstehen
wissenschaftlicher Ideen
zu unterstützen.
4. Richtlinien für die Lehrpraxis 4. Richtlinien für die Lehrpraxis
Forschungsorientiertes Lernen bedeutet ...
Lernende kommunizieren, indem sie eine Vielzahl an Methoden anwenden
• Sie drücken Ideen auf vielfältige Art und Weise aus: Zeitschriften, Berichte, Zeichnungen, Tabellen usw.
• Sie hören über Wissenschaft, schreiben und sprechen über Wissenschaft mit ihren Eltern,
Lehrpersonen und FreundInnen.
• Sie verwenden fachspezifische Sprache.
• Sie kommunizieren ihr Verständnisebene der Konzepte, die sie bislang entwickelt haben.
Lernende bieten Erklärungen und Lösungen und sie Schaffen eine Sammlung von Konzepten
• Sie bieten sowohl Erklärungen basierend auf vergangener Erfahrung als auch Erkenntnisse, die
durch momentan laufende Untersuchung gewonnen werden.
• Sie stellen Forschungen an, um ihre eigenen Fragen zu beantworten..
• Sie sortieren Information und entscheiden, was wichtig ist (was funktioniert und was nicht).
• Sie sind bereit, Erklärungen zu überarbeiten und neue Ideen in Betracht zu ziehen, da sie
Erkenntnisse erwerben (Schaffen von Verständnis).
Lernende bringen Fragen auf
• Sie stellen Fragen – verbal oder mittels Handlungen..
• Sie benützen Fragen, die sie zu Nachforschung führen, welche neue Fragen und Ideen aufwirft und
sie neu definiert.
• Sie wertschätzen und genießen es Fragen zu stellen, was einen wichtigen Teil von Wissenschaft darstellt.
Lernende verwenden Beobachtungen
• Sie beobachten mit Umsicht anstatt bloß hinzusehen.
• Sie erkennen Details, suchen nach Mustern, erfassen Sequenzen und Ereignisse, sie bemerken
Veränderungen, Ähnlichkeiten und Unterschiede.
• Sie bilden Verbindungen zu früheren Vorstellungen.
Lernende ihrer Ausübung von Wissenschaft kritisch gegenüber
• Sie schaffen und verwenden Qualitätsindikatoren um ihre eigene Arbeit zu bewerten.
• Sie berichten über und zeigen ihre Stärken und stellen fest, welche Bereiche noch verbessert werden können.
• Sie reflektieren gemeinsam mit Erwachsenen und Gleichaltrigen.
• die LehrerInnen Rolle ihren Schwerpunkt weniger auf direktem Lehren hat, sondern die Lehrperson
wird eher gebraucht um Modelle zu erstellen, zu leiten, zu fördern und auf beständige Art die Arbeit
der Lernenden zu bewerten.
• die Rolle der Lehrperson komplexer wird. Sie beinhaltet nun eine größere Verantwortung, Umstände
zu schaffen und zu erhalten, die dem Erlangen von Verständnis dienlich sind.
• Die Lehrperson ist für die Entwicklung der Ideen von Lernenden verantwortlich als auch für die
Erhaltung der Lernumgebung.
Verhaltens- und Fähigkeitsmodell von Lehrpersonen
• Sie zeigen den Kindern, wie neue Hilfsmittel und Materialien zu verwenden sind.
• Sie führen Lernende an ein größeres Maß an Verantwortung in ihrer Forschung heran.
• Sie helfen Lernenden Fähigkeiten wie Niederschreiben, Dokumentieren und das Ziehen von
Schlüssen zu schaffen und auszuführen.
Lehrpersonen unterstützen das Lernen von Inhalten
• Sie helfen Lernenden von vorläufigen Erklärungen zum eigentlichen Verstehen der Inhalte.
• Sie stellen Hilfsmittel, Materialien und für Inhaltslernen angemessene wissenschaftliche Ideen vor.
• Sie verwenden die passende Terminologie.
Lehrpersonen wenden eine Vielzahl von Beurteilungsmethoden an
• Sie sind einfühlsam, was die Denk- und Lernweisen der Kinder betrifft. Sie erkennen Bereiche, in
denen Kinder Probleme haben.
• Sie sprechen mit den Kindern, fragen, machen Vorschläge, teilen und interagieren.
• Sie bewegen sich und machen sich für alle Lernenden erreichbar.
• Sie helfen den Kindern mittels Tricks und Unterstützung die nächste Lernstufe zu erreichen.
Es gibt Fähigkeiten, die
eine Lehrperson erlangen
muss, um SchülerInnen
beim Verstehen
wissenschaftlicher Ideen
zu unterstützen.
Dass eine Lehrperson
oder ein/e ErzieherIn einen
überzeugenden Dialog
aufwerten kann, indem
Folgendes getan wird:
Fördern Sie Reflexion
über fünf Schritte:`
Berücksichtigen
Sie die falschen
Auffassungen der Kinder
folgendermaßen:
Forschungsorientiertes Lernen bedeutet ...
30 31
Lehrpersonen agieren als Unterstützende
• Sie verwenden offene Fragen, die zu Nachforschung, Beobachten und Denken ermutigt.
• Sie hören sich die Ideen der Kinder, Anregungen und Fragen an und helfen ihnen, ihre Fähigkeiten
und Gedankenprozesse zu entwickeln.
• Sie schlagen neue Dinge vor, sie es anzusehen und auszuprobieren gilt und ermuntern zu weiterem
Experimentieren und Überdenken.
• Sie orchestrieren und fördern den Lernendendialog.
Qualitativer Naturwissenschaftsunterricht bedeutet …
• Stellen Sie authentische Fragen (Näheres finden Sie weiter unten).
• Stellen sie anschließende Fragen, die die Antworten der Lernenden aufwerten.
• Fordern Sie die Lernenden auf angemessener Ebene.
• Lassen sie Platz für Reflexionen durch die Lernenden und unter den Lernenden (z.B.: laden Sie zu
Vergleichen ein, bilden Sie Konflikte usw.).
1. Lösen Sie Interesse durch die Kenntnis, wie ein Phänomen funktioniert, aus.
2. Lassen Sie eine ganzheitliche Beobachtung des Phänomens zu.
3. Lassen sie das Aufstellen von Hypothesen zu.
4. Lassen Sie sie begründen.
5. Lassen Sie Verifizierung mittels empirischer Untersuchung zu.
• Lassen Sie die Kinder von ihrem eigenen Standpunkt aus beginnen. Befragen Sie sie weiterhin
über Beobachtung, Erfahrung, Erstellen von Modellen, und über den Widerspruch mit Ideen anderer
SchülerInnen oder Information von Quellen.
• Konstruktivismus postuliert, dass ein Konzept von einem/r Lernenden auf zwei Ebenen in Frage
gestellt werden kann. Auf der Wissensebene und auf einer individuellen Ebene. Zuerst muss das
Wissenssystem demontiert werden. Dadurch wird der/die SchülerIn verunsichert. Nun muss neues
Wissen restrukturiert werden. Dadurch wird individuelles Lernen restabilisiert.
• Verwenden sie ein experimentelles Element, dass zu einer metakognitiven Reflexion führen kann.
• Verwenden Sie die wissenschaftliche Debatte als Werkzeug um wichtige Qualitäten von
Forscherdenken und kritischer Haltung entstehen zu lassen.
• Stellen Sie Missverständnisse durch Bilden von Hypothesen, die durch Nachforschung überprüft
werden können, in Frage.
• Reflektieren sie auf die (Lern-) Beziehung zwischen der Art wie Wissenschaft in Fachkreisen
konstruiert wird und die Art, wie Kinder an das Lernen von Wissenschaft herangeführt werden.
Forschungsorientiertes Lernen in den Naturwissenschaften bedeutet auch, Museen und
Forschungszentren in Anspruch zu nehmen, um …
Bieten Sie Lernenden die
Möglichkeiten
• mit hochkompetentem Personal von Angesicht zu Angesicht zu interagieren
• zu sehen, wie “Wissenschaft arbeitet” und wie “WissenschafterInnen arbeiten”
• an verspielten, spaßigen Aktivitäten teilzunehmen
• an sinnhaften und reflexiven Gesprächen teilnehmen zu können
• möglichst viele Sinne zu verwenden
• Interaktionen zu entwickeln, die ihren Bedürfnissen entsprechen
• Zu lernen, wie man lernt
• Unabhängige und selbstbestimmte Lernende zu werden
• neu erworbenes Wissen mit bereits vorhandenem Wissen und Erfahrungen zu verbinden
• zu erkunden, zu erforschen und kreativ zu sein
• echtes, authentisches Material zu beobachten und zu erforschen

4. Richtlinien für die Lehrpraxis 5 Guidelines for teachers’ practice
Forschungsorientiertes Lernen in den Naturwissenschaften bedeutet auch, Museen und
Forschungszentren in Anspruch zu nehmen, um …
Verbessern Sie
die Interaktion mit
MuseumspädagogInnen
und WissenschafterInnen
und setzen Sie es sich
zum Ziel den Lernerfolg
Ihrer SchülerInnen zu
verbessern durch:
Übernahme eines
kontextualisierten
Ansatzes
• Anpassung der Lernerfahrung an den Bedarf der Lernenden
• Schaffung eines Umfeldes in dem sich die Lernenden sicher und unterstützt fühlen
• Zulassen einer Vielzahl von Lernergebnissen
• Fördern einer passenden Auswahl von Lernerfahrungen durch den/die Lernenden
• Führen der Lernenden zu Fragen und Ideen, sie für sie neu und herausfordernd sind
• Unterstützung von Lernenden, indem ihr Verständnis gefestigt wird
• Versehen der Erfahrungen von Lernenden mit einem Gerüst passender Fragen, Informationen und
Aktivitäten
• Förderung von sozialem und individuellem, selbstständigem Lernen
• Ansprechen verschiedener Lernstile
• Die Freiheit zu entdecken, zu experimentieren und kreativ zu sein, fördern
• es den Lernenden ermöglichen während der Lernerfahrung Erfolg zu spüren
• Ermöglichen von Fortschritt/Entwicklung
• Übernahme der LehrerInnenperspektive
• Minderung des “Neuigkeitseffekts”
• Verfestigen der Lernerfahrung
• Fördern von produktiven Folgeaktivitäten durch
• Anregen von Diskussionen unter MitschülerInnen und Erwachsenen;
• Fördern von Neugier und Interesse
• Bereitstellung von Auswahl und Kontrolle
• Anregen kognitiven Engagements und Herausforderung
• Schaffen von persönlicher Bedeutung
• Unterstützen von dialogischen, Lese- und Forschungskompetenzen.
32

5.
PATHWAY Szenarien
forschungsorientierten Unterrichts
in den Naturwissenschaften

*5. PATHWAY Szenarien forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften
In diesem Kapitel stellen wir eine tabellarische und
grafische Übersicht der drei charakteristischen
Szenarien des forschungsorientierter Unterrichts in den
Naturwissenschaften vor. Dies sind offene (open inquiry),
gelenkte (guided inquiry) und strukturierte (structured inquiry)
Formen des forschungsorientierten Unterrichts, die im
internen Arbeitsdokument “Grundzüge forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften: Methoden zur
Entwicklung von forschungsorientierten Verfahren als Teil
37
des naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung” definiert
wurden (Levy et al. 2011).
Der Schwerpunkt dieser Darstellung liegt in der Eingliederung
dieser typischen Szenarien mit Hilfe des Computerprogramms
„PATHWAY ASK – LDT“. Dies erleichtert Lehrkräften
in naturwissenschaftlichen Fächern die Entwicklung
verschiedener Szenarien, die auf den erwähnten Formen des
forschungsorientierten Unterrichts beruhen.
Offene Formen forschungsorientierten Unterrichts (open IBSE)
In diesem Abschnitt wird eine allgemeine Abfolge von Lernaktivitäten in offenen Formen forschungsorientierten Unterrichts in
den Naturwissenschaften beschrieben.
Tabelle 1: Beschreibung der Abfolge von Lernaktivitäten in offenen Formen forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften
Offene Formen forschungsorientierten Unterrichts in den Naturwissenschaften
PHASE 1:
DIE FRAGE - ERKUNDE
(NATUR)WISSENSCHAFTLICH
ORIENTIERTE FRAGEN
PHASE 2:
EVIDENZEN - STÜTZE
DICH IN ERSTER LINIE AUF
BELEGE
PHASE 3:
ANALYSE – ANALYSIERE DIE
BELEGE
PHASE 4:
ERKLÄRUNG– FORMULIERE
ERKLÄRUNGEN
PHASE 5:
VERNETZUNG - VERNÜPFE
DIE ERKLÄRUNGEN
PHASE 6:
KOMMUNIKATION-
KOMMUNIZIERE UND
BEGRÜNDE
PHASE 7:
REFLEXION -REFLEKTIERE
DEN PROZESS DER
ERKENNTNISGEWINNUNG
STELLE EINE NATURWISSENSCHAFTLICH ORIENTIERTE FRAGE
Die Lernenden stellen eine naturwissenschaftlich orientierte Frage und erforschen diese mit Hilfe von
weiteren Lernaktivitäten.
SAMMLE EVIDENZEN UND DATEN
Die Lernenden bestimmen und sammeln Evidenzen
sowie Daten. Sie stützen sich in erster Linie auf Belege, welche die Entwicklung von Erklärungen
für die naturwissenscaftliche orientierte Fragestellung erlauben
WÄHLE EINE ANALYSEFORM DER BELEGE AUS
Die Lernenden analysieren die Belege und schlagen mögliche Erklärungen vor.
WÄHLE EINE FORMULIERUNG FÜR DIE ERLÄRUNGEN
Die Lernenden bestimmen, auf welche Weise sie die evidenzbasierten Erklärungen zur Beantwortung
der naturwissenschaftlich orientierten Fragestellung formulieren und bewerten.
VERKNÜPFE DIE RESSOURCEN ZU NATURWISSENSCHAFTLICHEM WISSEN
Die Lernenden finden und analysieren weiteres Material und verknüpfen es zu naturwissenschaftlichem Wissen.
WÄHLE WEGE DER KOMMUNIKATION
Die Lernenden entscheiden sich, auf welche Weise sie ihre Erklärungsvorschläge darstellen,
kommunizieren und begründen.
STRUKTURIERE DIE REFLEXION ÜBER DEN PROZESS DER ERKENNTNISGEWINNUNG
Die Lernenden entscheiden sich, auf welche Weise sie den Prozess der Erkenntnisgewinnung
und ihren Lernprozess reflektieren

5. PATHWAY Szenarien forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften
Abbildung 1: Grafische Darstellung des Ablaufs der Lernaktivitäten in offenen Formen des
forschungsorientierten Unterrichts in den Naturwissenschaften
PHASE 1:
QUESTION - Investigation
of scientifically oriented questions
PHASE 2:
EVIDENCE
Give priority to evidence
PHASE 3:
ANALYSE
Analyse evidence
PHASE 4:
EXPLAIN
Formulate explanations
PHASE 5:
CONNECT
Connect explanations
PHASE 6:
COMMUNICATE
Communicate and Justify
PHASE 7:
REFLECT
Reflect on the inquiry process
POSE A SCIENTIFICALLY ORIENTED
QUESTION
COLLECT EVIDENCE AND DATA
DECIDE THE EVIDENCES’ ANALYSIS
DECIDE EXPLANATIONS’
FORMULATION
CONNECT RESOURCES TO SCIENTIFIC
KNOWLEDGE
CHOOSE HOW TO COMMUNICATE
STRUCTURE REFLECTION ON THE
INQUIRY PROCESS
38 39
5. PATHWAY Szenarien forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften
Gelenkte Formen forschungsorientierten Unterrichts in
den Naturwissenschaften (guided inquiry)
In diesem Abschnitt wird eine allgemeine Abfolge von Lernaktivitäten in gelenkten Formen forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften beschrieben.
Tabelle 2: Beschreibung der Abfolge von Lernaktivitäten in gelenkten Formen forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften
Gelenkte Formen forschungsorientierten Unterrichts in den Naturwissenschaften
PHASE 1:
DIE FRAGE -
ERKUNDE (NATUR)
WISSENSCHAFTLICH
ORIENTIERTE FRAGEN
PHASE 2:
EVIDENZEN - STÜTZE
DICH IN ERSTER LINIE
AUF BELEGE
PHASE 3:
ANALYSE – ANALYSIERE
DIE BELEGE
PHASE 4:
ERKLÄRUNG–
FORMULIERE
ERKLÄRUNGEN
PHASE 5:
VERNETZUNG -
VERNÜPFE DIE
ERKLÄRUNGEN
PHASE 6:
KOMMUNIKATION-
KOMMUNIZIERE UND
BEGRÜNDE
PHASE 7:
REFLEXION -REFLEKTIERE
DEN PROZESS DER
ERKENNTNISGEWINNUNG
WÄHLE UNTER DEN VORGESCHLAGENEN NATURWISSENSCHAFTLICH ORIENTIERETEN FRAGEN AUS
Die Lernenden wählen aus einer (vom Lehrer angebotenen) Auswahl wissenschaftlicher
(naturwissenschaftlich orientierte) Fragestellungen aus (oder entwickeln sie weiter), die mit Hilfe weiterer
Lernaktivitäten erforscht werden können.
TRIFF EINE AUSWAHL AUS VORGESCHLAGENEN EVIDENZEN UND DATEN
Die Lernenden wählen unter Daten und Materialien aus, die ihnen die Lehrkraft zur Verfügung stellt.
Sie stützen sich in erster Linie auf Belege, welche die Entwicklung von Erklärungen für die
naturwissenschaftliche orientierte Fragestellung erlauben.
WÄHLE AUS VORGESCHLAGENEN METHODEN ZUR ANALYSE DER BELEGE AUS
Die Lernenden wählen aus (von der Lehrkraft angebotenen) Wegen zur Analyse der Belege aus und
schlagen mögliche Erklärungen vor.
WÄHLE UNTER DEN VORGESCHLAGENEN ERKLÄRUNGSMETHODEN AUS
Die Lernenden wählen von der Lehrkraft angebotene Möglichkeiten aus und bestimmen, auf welche
Weise sie die evidenzbasierten Erklärungen zur Beantwortung der naturwissenschaftlich orientierten
Fragestellung formulieren und bewerten.
VERKNÜPFE DIE RESSOURCEN ZU NATURWISSENSCHAFTLICHEM WISSEN MIT HILFE VON
LEHRERANLEITUNGEN
Die Lernenden werden von der Lehrkraft auf alternatives Material hingewiesen und sie bekommen
aufgezeigt, wie man dieses zu naturwissenschaftlichem Wissen verknüpft.
KOMMUNIZIERE UND BEGRÜNDE DEINE ERKLÄRUNGEN MIT HILFE VON LEHRERANLEITUNGEN
Die Lernenden erhalten von der Lehrkraft konkrete Anleitungen, um ihre Erklärungsvorschläge
darzustellen, zu kommunizieren und zu begründen.
STRUKTURIERE DIE REFLEXION ÜBER DEN PROZESS DER ERKENNTNISGEWINNUNG MIT HILFE VON
LEHRERANLEITUNGEN
Die Lernenden erhalten von der Lehrkraft konkrete Anweisungen, um den Prozess der
Erkenntnisgewinnung und um ihren Lernprozess zu reflektieren

5. PATHWAY Szenarien forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften
Abbildung 2: Grafische Darstellung des Ablaufs der Lernaktivitäten in gelenkten Formen des
forschungsorientierten Unterrichts in den Naturwissenschaften
PHASE 1:
QUESTION - Investigation
of scientifically oriented questions
PHASE 2:
EVIDENCE
Give priority to evidence
PHASE 3:
ANALYSE
Analyse evidence
PHASE 4:
EXPLAIN
Formulate explanations
PHASE 5:
CONNECT
Connect explanations
PHASE 6:
COMMUNICATE
Communicate and Justify
PHASE 7:
REFLECT
Reflect on the inquiry process
SELECT FROM PROVIDED
SCIENTIFICALLY ORIENTED QUESTIONS
SELECT FROM PROVIDED EVIDENCE
AND DATA
SELECT FROM PROVIDED WAYS
OF ANALYSING EVIDENCE
SELECT FROM PROVIDED WAYS OF
FORMULATING EXPLANATIONS
RECEIVE DIRECTIONS FOR CONNECTING
RESOURCES TO SCIENTIFIC KNOWLEDGE
RECEIVE DIRECTIONS FOR
COMMUNICATION AND JUSTIFICATION
RECEIVE DIRECTIONS FOR STRUCTURING
REFLECTION ON THE INQUIRY PROCESS
40 41
5. PATHWAY Szenarien forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften
In diesem Abschnitt wird eine allgemeine Abfolge von Lernaktivitäten in strukturierten Formen forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften beschrieben.
Tabelle 2: Beschreibung der Abfolge von Lernaktivitäten in strukturierten Formen forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften
Strukturierte Formen forschungsorientierten Unterrichts in den Naturwissenschaften
PHASE 1:
DIE FRAGE -
ERKUNDE (NATUR)
WISSENSCHAFTLICH
ORIENTIERTE FRAGEN
PHASE 2:
EVIDENZEN - STÜTZE
DICH IN ERSTER LINIE
AUF BELEGE
PHASE 3:
ANALYSE – ANALYSIERE
DIE BELEGE
PHASE 4:
ERKLÄRUNG–
FORMULIERE
ERKLÄRUNGEN
PHASE 5:
VERNETZUNG -
VERNÜPFE DIE
ERKLÄRUNGEN
PHASE 6:
KOMMUNIKATION-
KOMMUNIZIERE UND
BEGRÜNDE
PHASE 7:
REFLEXION -REFLEKTIERE
DEN PROZESS DER
ERKENNTNISGEWINNUNG
VORGABE EINER NATURWISSENSCHAFTLICH ORIENTIERTEN FRAGE
Die Lehrkraft schlägt den Lernenden eine naturwissenschaftlich orientierte Frage vor, die mit Hilfe von
weiteren Lernaktivitäten erforscht werden soll.
VORLAGE VON EVIDENZEN UND DATEN
Die Lernenden erhalten Daten/Evidenzen von der Lehrkraft, welche die Entwicklung von Erklärungen für
die naturwissenschaftliche orientierte Fragestellung erlauben.
VORGABE EINER METHODE ZUR ANALYSE DER BELEGE
Die Lernenden werden vom Lehrer angeleitet, wie die Evidenzen zu analysieren ist.
VORGABE EINES WEGES ZUR FORMULIERUNG VON ERKLÄRUNGEN
Die Lehrkraft zeigt den Lernenden auf, wie man Erklärungen formuliert und bewertet, um die
naturwissenschaftlich orientierte Fragestellung zu beantworten.
BEREITSTELLUNG VON RESSOURCEN UND DARSTELLUNG DER VERNETZUNG MIT
NATURWISSENSAFTLICHEM WISSEN
Die Lernenden erhalten von der Lehrkraft alternatives Material und sie bekommen aufgezeigt, wie man
dieses zu naturwissenschaftlichem Wissen verknüpft.
DARSTELLUNG STRUKTURIERTER SCHRITTE ZUR KOMMUNIKATION UND BEGRÜNDUNG
Die Lernenden werden vom Lehrenden mit allen Schritten zur Übermittlung, Darstellung und Begründung
der von ihnen vorgeschlagenen Erklärungen vertraut gemacht.
Die Lernenden erhalten von der Lehrkraft alle notwendigen Schritte, um ihre Erklärungsvorschläge
darzustellen, zu kommunizieren und zu begründen.
VORLAGE EINES STRUKTURIERTEN RAHMENS ÜBER DEN PROZESS DER ERKENNTNISGEWINNUNG
Die Lernenden erhalten von der Lehrkraft einen strukturierten Rahmen, um den Prozess der
Erkenntnisgewinnung und um ihren Lernprozess zu reflektieren.

5. PATHWAY Szenarien forschungsorientierten
Unterrichts in den Naturwissenschaften
Abbildung 3: Grafische Darstellung des Ablaufs der Lernaktivitäten in strukturierten Formen des
forschungsorientierten Unterrichts in den Naturwissenschaften.
PHASE 1:
QUESTION - Investigation
of scientifically oriented questions
PHASE 2:
EVIDENCE
Give priority to evidence
PHASE 3:
ANALYSE
Analyse evidence
PHASE 4:
EXPLAIN
Formulate explanations
PHASE 5:
CONNECT
Connect explanations
PHASE 6:
COMMUNICATE
Communicate and Justify
PHASE 7:
REFLECT
Reflect on the inquiry process
42
PROVIDE A SCIENTIFICALLY ORIENTED
QUESTION
PROVIDE EVIDENCE AND DATA
PROVIDE A WAY OF ANALYSING EVIDENCE
PROVIDE A WAY OF FORMULATING
EXPLANATIONS
PROVIDE RESOURCES AND PRESENT THE
CONNECTION TO SCIENTIFIC KNOWLEDGE
PROVIDE STRUCTURED STEPS FOR
COMMUNICATION AND JUSTIFICATION
PROVIDE STRUCTURED FRAMEWORK FOR
REFLECTION ON THE INQUIRY PROCESS

6.
Benutzerhandbuch und Präsentation
des PATHWAY ASK Learning Design
Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)

*6. Benutzerhandbuch und Präsentation
des PATHWAY ASK Learning Design Toolkit
(PATHWAY ASK-LDT)
In diesem Kapitel präsentieren wir die Funktionalitäten des
PATHWAY ASK Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-
LDT) und ein detailliertes Benutzerhandbuch zum Entwerfen
von IBSE Scenarios mit PATHWAY ASK-LDT basierend
auf den in Kapitel 5 bereits vorgestellten Formen des
forschungsorientierten Unterrichts.
Allgemeine Beschreibung
Das PATHWAY ASK Learning Design Toolkit (PATHWAY
ASK-LDT) in ein unabhängiges Programm, basierend
auf IMS Learning Design (http://www.imsglobal.org/
learningdesign). PATHWAY ASK-LDT wird genutzt um IBSE
Scenarios basierend auf vorprogrammierten Generic IBSE
Abbildung 4: Start der Installation
47
Scenarios zu gestalten und deren Inhalte entsprechend
den IMS Learning Design Anforderungen anzupassen.
Um PATHWAY ASK-LDT zu starten, sollte die Datei PATHWAY
ASK-LDT v1.0.msi ausgeführt werden. Es wird sich ein
Fenster öffnen und Sie werden gefragt, ob Sie mit der
Installation fortfahren möchten. Folgen Sie allen Schritten,
indem Sie auf „Next“ klicken (siehe Abb. 4, 5 und 6).
Nach Beenden der Installation wird die folgende Nachricht
erscheinen: „The InstallShield Wizard has successfully
installed PATHWAY ASK-LDT v 1.0. Click Finish to exit
the wizard“ und das PATHWAY ASK-LDT Logo wird in Ihrem
Windows Menü erscheinen (siehe Abb. 7 und 8).

6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
Abbildung 5: Akzeptieren
Sie die Lizenzvereinbarungen
Abbildung 6: Installation
der Applikation (PATHWAY
ASK-LDT)
48 49
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
Abbildung 8: Zum Ausführen des Programms
über das Windows Menü, wählen Sie:
Windows menu
-> “All Programs”
-> “PATHWAY Tools”
-> “PATHWAY ASK-LDT”
Abbildung 7:
Abschließen der
erfolgreichen
Installation

6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
Vorausgesetzt die Installation wurde erfolgreich abgeschlossen, wird nun das Start-Fenster von PATHWAY ASK-LDT
erscheinen (siehe Abb. 9).
Hauptfunktionen
Die Hauptfunktionen von PATHWAY ASK-LDT sind:
• Creation of a new IBSE Scenario: Der Nutzer kann ein neues
IBSE Szenario basierend auf vordefinierten Generic IBSE
Scenarios („Guided IBSE Scenario“, „Open IBSE Scenario“ und
„Structured IBSE Scenario“), kreieren.
• Definition of the Learning Activity Types: Der Nutzer kann
jede Lernaktivität des IBSE Scenarios unter Nutzung des
allgemeinen Vokabulars, basierend auf „Dialog Plus Learning
Activities Taxonomy“ 16, darstellen und charakterisieren.
Abbildung 9: Start-Fenster
von PATHWAY ASK-LDT
• Definition of the Tools and Services: Der Nutzer kann
die möglichen Tools und Services der Lernaktivitäten
des IBSE Szenarios einstellen.
• Definition of Educational Resources of the Learning
Activities: Der Nutzer kann Zusatzmaterial (in Form
von Internetseiten, Bildern, Videos, etc.) für die
Lernaktivitäten des IBSE Szenarios bestimmen oder
vorhandenes Material ändern.
• Generation of IMS LD Content Packages: Der Nutzer
kann ein IBSE Scenario entsprechend den IMS LD
Anforderungen speichern (gepackt im zip Format)
PATHWAY ASK-LDT IBSE Designprozess der Szenarien
In diesem Abschnitt wird Schritt für Schritt gezeigt, wie ein auf Generic IBSE Scenarios basierendes IBSE
Szenario in PATHWAY ASK-LDT kreiert wird.
50 51
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
1. Anlegen eines neuen IBSE
Szenarios basierend auf den
Generic IBSE Scenarios
2. Charakterisierung und
Darstellung der Lernaktivitäten
des IBSE
3. Definition der Tools und Services
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
6. Sammlung aller Materialien
eines IBSE Szenarios
5. Hinzufügen von Zusatzmaterialien
zu den
Lernaktivitäten des IBSE
Abbildung 10: PATHWAY ASK-LDT Erstellungsprozess von IBSE Szenarios
Abbildung 10 beschreibt den IBSE Scenario Design Process
in PATHWAY ASK-LDT. Dieser Prozess besteht aus sechs
Basisschritten:
• Schritt 1 – Anlegen eines neuen IBSE Szenarios
basierend auf den Generic IBSE Scenarios: Während
dieses Schrittes legt der Nutzer ein neues IBSE
Szenario, basierend auf den vordefinierten Generic
IBSE Scenarios, an.
• Schritt 2 – Darstellen der Lernaktivitäten des IBSE
Szenarios (Optional): Während dieses Schrittes
charakterisiert der Nutzer jede Lernaktivität des
IBSE Szenarios unter Nutzung eines allgemeinen
Vokabulars.
• Schritt 3 – Definition der Tools und Services (Optional):
4. Definition der beteiligten
Aufgaben und Tools/Services
für jede Lernaktivität
Während dieses Schrittes werden alle Tools und
Services definiert, um die Lernaktivitäten des IBSE
Szenarios durchzuführen.
• Schritt 4 – Definition der beteiligten Aufgaben und
Tools/Services für jede Lernaktivität: Während dieses
Schrittes legt der Nutzer alle Aufgaben, Tools und
Services fest.
• Schritt 5 – Hinzufügen von Zusatzmaterial zu den
IBSE Szenario Lernaktivitäten: Nach Abschluss der
Schritte 1-4 kann der Nutzer Zusatzmaterialien zu den
Lernaktivitäten des neuen IBSE Szenarios hinzufügen.
• Schritt 6 – Sammlung aller Materialien eines IBSE
Szenarios: In diesem Schritt sammelt der Nutzer
alle Daten zu einem Paket, welches den IMS LD
Anforderungen entspricht.

6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
Anlegen eines neuen IBSE Szenarios basierend auf den Generic
IBSE Scenarios
Hinsichtlich des ersten Schrittes (Anlegen eines neuen IBSE Szenarios basierend auf den Generic IBSE Scenarios) sollten
folgende Punkte abgehandelt werden: Aus File Menu Bar wählen Sie ―New IBSE Scenario‖ (siehe Abb. 11).
1
2. Geben Sie dem IBSE Szenario einen Titel (siehe Abb 12).
a) Geben Sie einen Titel für das IBSE Szenario ein.
b) Klicken Sie auf den Create-Button .
2a
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
2b
Abbildung 11: Wählen sie:
New IBSE Scenario
Abbildung 12: Titelvergabe
für das neue IBSE Scenario
3. Wählen Sie ein Generic IBSE Scenario für Ihr IBSE Szenario (siehe Abb. 13).
a) Wählen Sie das Generic IBSE Scenario aus der Liste der verfügbaren Generic IBSE Scenarios,
welches die Basis für Ihr IBSE Szenario bilden soll.
b) Klicken Sie auf Create IBSE Scenario.
52 53
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
3a
3
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
4a 4b 4c 4d
Abbildung 13: Auswahl des
Generic IBSE Scenarios
Abbildung 14: Editieren
des IBSE Szenarios nach
den Auswahlkriterien des
Nutzers

6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
4. Nachdem das IBSE Szenario erstellt wurde, erscheint
folgendes Fenster (siehe Abb. 14), in welchem der
Nutzer sein IBSE Szenario bearbeiten kann.
a) Darstellen und Charakterisierung der
Lernaktivitäten (Optional)
b) Definition der Tools und Services (Optional)
c) Definition der Schüler-/Lehrerollen und
Tools/Services für Lernaktivität des IBSE
Szenarios
d) Zuteilung der Zusatzmaterialien zu den IBSE
Szenario Lernaktivitäten
Lernaktivitäten kennzeichnen
Der zweite Schritt (Charakterisierung der Übungsaufgabe)
ist optional und kann wie folgt ausgeführt werden (siehe
Abb. 15):
1. Wählen Sie Learning Activity Types
2. Charakterisieren Sie jede Lernaktivität des IBSE
Scenarios durch definieren von:
a) Dem Type der Lernaktivität: Der Typ
beschreibt die Natur der Lernaktivität
oder Aufgabe, welche die Schüler bearbeiten
sollen, um die beabsichtigten Ergebnisse
zu erhalten. 17 Die Typen sind in sechs
Klassen eingeteilt, (1) assimilativ, (2) Umgang
mit Informationen, (3) adaptiv, (4) kommunikativ,
(5) produktiv und (6) erfahrbar/erlebbar 18 .
b) Der Technique der Lernaktivitäten: Eine
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
Lehrmethode bestimmt die Durchführung und
Umsetzung von Lernaktivitäten. Es gibt mehr
als dreißig Lehrmethoden zur Bestimmung welche
Lernaktivitäten und Aufgaben sich für welche
Kontexte besser eignen 19 .
c) Dem Interaction Type der Lernaktivität: Der
Interaction Type definiert mögliche Wege, wie
die Schüler-/Lehrerrollen innerhalb der einzelnen
Lernaktivitäten miteinander interagieren können.
d) Dem Interaction Medium der Lernaktivität: Das
Interaktionsmedium definiert mögliche Wege,
der Interaktionen zwischen einzelnen
Lernaktivitäten 16 .
e) Dem Interaction Timing der Lernaktivität: Das
Interaktions-Timing definiert die Zeit der
Interaktionen zwischen den einzelnen Schüler-/
Lehrerrollen innerhalb der Lernaktivität16. 16 .
f) Den Educational Resources der Lernaktivität:
Bezieht sich auf jegliches digitales Lehrmaterial,
welches die Lernaktivität oder Aufgabe abhängig
von dessen Typ unterstützt 16 .
3. Navigieren Sie durch die Lernaktivität, in dem Sie auf
den Pfeil-Button klicken.
4. Nachdem Sie die die Lernaktivität charakterisiert
haben, klicken Sie auf „Save an Go tot he Next Step“,
um mit dem Prozess fortzufahren
54 55
3
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
1
2
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
Abbildung 15: Wählen Sie eine Übung aus dem IBSE Scenario, charakterisieren
Sie sie und speichern Sie Ihre Änderungen.
Tools und Services definieren b) Klicken Sie auf „accept“.
Der dritte Schritt (Define Tools and Services) ist
c) Klicken Sie auf „add“, um weitere Tools/
optional und kann wie folgt durchgeführt werden
Services hinzuzufügen.
(siehe Abb. 16):
d) Klicken Sie auf „remove“, um ein oder
1. Wählen Sie „Tools/Services“.
mehrere Tools/Services zu löschen.
2. Definieren Sie das Umfeld der Lernaktivität,
e) Navigieren Sie durch die Tools/Services, in
indem Sie die vordefinierten Werte auswählen.
dem Sie die Pfeil-Buttons nutzen.
3. Definieren Sie die Tools and Services des 4. Speichern Sie die Tools/Services, indem sie
Umfeldes durch folgende Schritte:
auf „Save and Go to the Next Step“ klicken und
a) Bennen Sie das Tool/den Service.
fahren sie mit dem Prozess fort.
2a
2b
2c
2d
2e
2f
4

3e
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
3a
2
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
1
3c 3 3b
Teilnehmerrollen und Tools /
Services für jede Lernaktivität
definieren
Der vierte Schritt (Define Participating Roles and Tools/
Services for each Learning Activity) ist erforderlich und
wird wie folgt ausgeführt (siehe Abb. 17):
1. Wählen Sie „IBSE Scenario Flow“.
2. Wählen Sie eine Lernaktivität aus der Grafik und
definieren Sie deren Rollen und Tools/Services. Das
sollten Sie sieben Mal wiederholen, um die sieben
Lernaktivitäten eines IBSE Scenarios zu erhalten.
3. Definieren Sie einen Titel, indem Sie einen Text
schreiben oder den vordefinierten Titel beibehalten.
4. Wählen Sie „Roles“ und definieren Sie die Schüler-/
Lehrerrollen in jeder Lernaktivität, indem Sie eine oder
mehrere der vordefinierten Rollen wählen.
5. Wählen Sie „Tools/Services“ und definieren Sie die
3
4
Abbildung 16:
Definieren von
Tools/Services
des IBSE
Scenarios.
Tools/Services jeder Lernaktivität, indem Sie eine
oder mehrere der vordefinierten Werte wählen.
6. Wähle Sie „Complete“ und definieren Sie das Ende der
Übung (time limit) – Optional.
7. Speichern Sie das IBSE Scenario, indem Sie auf „Save
IBSE Scenario“ klicken.
8. Gehen Sie in den Zusammenpack-Prozess für das
gesamte Dokument über, indem Sie auf „Package
Resources“ klicken.
Beachten Sie: Versichern Sie sich, dass Sie das
IBSE Scenario gespeichert haben und gehen in den
Zusammenpack-Prozess für das gesamte Dokument über,
indem Sie auf die jeweiligen Buttons klicken (Schritt 7 und
8 in Abb. 17). Anderenfalls kann die zip-Datei, die während
des Zusammenpack-Prozess erstellt wird, nicht ausgeführt
werden.
56 57
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
2
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
1
4 5 6
Abbildung 17: Definieren Sie Rollen und Tools/Services für jede Übung des IBSE Scenarios.
3

Lernressourcen dem IBSE
Szenarium für Lernaktivitäten
zuordnen
Der fünfte Schritt (Assign Educational Resources to the IBSE
Scenario Learning Activities) ist erforderlich. Für alle Übungen
des IBSE Scenarios wiederholen Sie folgende Schritte (siehe
Abb. 18):
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
2
1. Wählen Sie „IBSE Scenario‘s Resources Packager“.
2. Wählen Sie eine Lernaktivität aus der Liste der
vorhandenen.
3. Öffnen Sie den Dateimanager und nutzen Sie
die Drag n’ Drop Funktion, um die gewünschten
Zusatzmaterialien zur Aktivität hinzuzufügen Ι .
4. Aus der Liste der hinzugefügten Zusatzmaterialien
wählen Sie die „Primary Resource“ der Lernaktivität.
Ι .Die Dateinamen der Zusatzmaterialien sollten nur lateinische Buchstaben (a-z, A-Z) und Zahlen (0-9) enthalten.
3
1
Falls der Nutzer einen Ordner mit mehreren Dateien zu einer
Übung hinzufügen möchte, z. B. ein Ordner mit Bildern einer
html-Seite, sollten folgende Schritte befolgt werden (siehe Abb.
19 und Abb. 20):
1. Wählen Sie „IBSE Scenario‘s Resources Packager“.
2. Wählen Sie eine Lernaktivität aus der Liste der vorhandenen
Aktivitäten. Press “Create new Folder” button.
58 59
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
3. Klicken Sie auf „Create new Folder“.
4. Bennen Sie den Ordner.
5. Klicken Sie auf „Create“.
6. Öffnen Sie den Dateimanager und nutzen Sie die Drag n’
Drop Funktion, um die gewünschten Zusatzmaterialien zur
Lernaktivität hinzuzufügen 2 .
Abbildung 17: Definieren Sie Rollen und Tools/Services für jede Übung des IBSE Scenarios. Abbildung 18: Fügen Sie Zusatzmaterialien zu den Lernaktivitäten des IBSE Szenarios hinzu.
2
4
ΙΙ. Die Dateinamen der Zusatzmaterialien sollten nur lateinische Buchstaben (a-z, A-Z) und Zahlen (0-9) enthalten.
3
5
1

6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
6
60 61
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
Abbildung 20: Fügen Sie Zusatzmaterialien in den Ordner hinzu. Abbildung 21: IMS Learning Design Package erstellen.
Beachten Sie:: Falls die Drag n‘ Drop Funktion nicht
vorhanden ist (normalerweise bei Windows Vista oder
Windows 7), folgen Sie den Schritten in Anhang 1.
Lernressourcen eines IBSE
Szenariums zusammenpacken
Nachdem alle Zusatzmaterialien zu den Übungen
hinzugefügt wurden (siehe Abb. 18), kann ein IMS
Learning Design package durch folgende Schritte
erstellt werden (siehe Abb. 21):
1. Klicken Sie auf „Create Content Package“.
2. Geben Sie den Dateinamen der zip-Datei, dort
wo sie gespeichert werden soll, ein.
3. Speichern Sie das IMS Learning Design Paket im
gewünschten Ordner.
2
1
3

6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
4. Vorausgesetzt das IMS Learning Design Package wurde erfolgreich erstellt, erscheint nun folgende
Nachricht: „Content Package created successfully!“ (siehe Abb. 22).
Eine gespeichertes IBSE
Szenarium öffnen
Die IBSE Scenarios die der Nutzer mit PATHWAY
ASK-LDT erstellt hat, sind lokal gespeichert und
können durch folgende Schritte geöffnet werden:
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
Abbildung 22: Erfolgreiche Erstellung des IMS Learning Design Package.
4
1. Wählen Sie aus dem Datei-Menü „Open IBSE
Scenario“ (siehe Abb. 23).
2. Wählen Sie ein zu öffnendes IBSE Scenario aus
der Liste (siehe Abb. 24).
3. Klicken Sie auf „Open IBSE Scenario“.
62 63
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
1
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
Abbildung 23: Wählen Sie “Open IBSE Scenario” im File Menü.
2
Abbildung 24: Wählen Sie das zu öffnende IBSE Szenario.
3

6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
Ein IBSE Szenarium
importieren
Das „Import IBSE Scenario“ Feature erlaubt das
Importieren eines IBSE Scenarios in den lokalen
Speicherungsort des PATHWAY ASK-LDT. Dieses
Feature ist nützlich, wenn der Nutzer eine IBSE
Scenario von einem PC auf einem anderen
transferieren will.
1. Der Nutzer kann aus C:\Program Files\PATHWAY
Tools\PATHWAY ASK-LDT\Projects das
gewünschte IBSE Scenario wählen, welches als*.
uol Datei gespeichert ist (siehe Abb. 25). Diese
Dabei kann nun an einen anderen Ort verschoben
werden (z. B. Pathway Projects Ordner auf dem
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
1
Desktop), um den Importprozess durchzuführen.
2. Wählen Sie im File Menü „Import IBSE Scenario“
(siehe Abb. 26).
3. Wählen Sie das IBSE Scenario, welches
importiert werden soll (siehe Abb. 27).
4. Klicken Sie auf „Open“.
5. Vorausgesetzt, dass das IBSE Scenario
erfolgreich importiert wurde, erscheint
folgende Nachricht: „The Scenario imported
successfully!!“ (siehe Abb. 28).
Beachten Sie: Im Fall, dass die Dateien im Project
Ordner des PATHWAY ASK-LTD nicht erscheinen
(normalerweise bei Windows Vista oder Windows 7),
folgen Sie den Schritten in Anhang1.
Abbildung 25: Wählen Sie das zu verschiebende IBSE Szenario.
64 65
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
2
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
Abbildung 26: Wählen Sie “Import IBSE Scenario” aus dem File Menü.
3
Abbildung 27: Wählen Sie das zu importierende IBSE Szenario

6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
Ein IBSE Szenarium mit einem
Learning Design Player abspielen
Das entwickelte IBSE Scenario (siehe Abb. 21) kann
mit einem Learning Design Player entsprechend
den IMS LD Anforderungen ausgeführt werden. Der
Reload Learning Design Player 3 ist ein Beispiel für
ein derartiges Run-Time Tool. Um ein IBSE Scenario,
welches in PATHWAY ASK-LDT implementiert wurde,
mit dem Reload Learning Design Player zu öffnen,
folgen Sie folgenden Schritten:
3. http://www.reload.ac.uk
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
5
1. Installieren und Öffnen Sie den Reload Learning
Design Player.
2. Wählen Sie aus dem Dateimenü die „Import“
Funktion, um die zip-Datei, die mit PATHWAY
ASK-LD erstellt wurde, zu importieren.
3. Wählen Sie aus „Course Manager View“ die
entsprechende Rolle und klicken Sie die rechte
Maustaste. Wählen Sie „Play“.
4. Sie erhalten eine Vorschau auf den Inhalt der
Lernaktivitäten des IBSE Szenarios
66 67
6. Benutzerhandbuch und Präsentation des PATHWAY ASK
Learning Design Toolkit (PATHWAY ASK-LDT)
Abbildung 28: Bestätigung für den erfolgreichen Import-prozess. Abbildung 29: Vorschau auf dein IBSE Szenario durch den “Reload Learning Design Player”.

7.
Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in
den Naturwissenschaften (IBSE)

*7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
In this section two (2) examples of IBSE Scenarios
created with PATHWAY ASK-LDT are described.
The title of the first IBSE Scenario is “Sound and
light - Mechanical and electromagnetic waves”
while the title of the second IBSE Scenario is “The
Electromagnetic Spectrum”. Educational resources
for the implementation of both IBSE scenarios have
been retrieved from the OpenScienceResources
Portal (http://www.osrportal.eu/).
71
IBSE Szenario: Ton und
Licht: Mechanische und
elektromagnetische Wellen
Hier wird ein geleitetes IBSE Szenario, das mittels
PATHWAY ASK-LTD erstellt worden ist, beschrieben
und die Screenshots der Implementierung mit
PATHWAY ASK-LDT präsentiert. Der Titel des IBSE
Szenarios lautet „Ton und Licht – Mechanische und
elektromagnetische Wellen“.
Tabelle 4: Beschreibung einer Sequenz von Lernaktivitäten für das IBSE Szenario “Ton und Licht –
Mechanische und elektromagnetische Wellen”
PHASE 1:
FRAGEN –
UNTERSUCHUNG
WISSENSCHAFTLICH
ORIENTIERTER FRAGEN
PHASE 2:
EVIDENZ – GEBEN SIE
EVIDENZ DEN VORRANG
PHASE 3:
ANALYSE – ANALYSIEREN
DER EVIDENZ
PHASE 4:
ERKLÄREN – FORMULIEREN
VON ERKLÄRUNGEN
PHASE 5:
VERBINDEN – VERBINDEN
VON ERKLÄRUNGEN
PHASE 6:
KOMMUNIZIEREN –
KOMMUNIZIEREN UND
RECHTFERTIGEN
PHASE 7:
REFLEXION – AUF DEN
FORSCHUNGSPROZESS
REFLEKTIEREN
Ton und Licht - Mechanische und elektromagnetische Wellen
WÄHLEN SIE AUS ZUR VERFÜGUNG GESTELLTEN, WISSENSCHAFTLICH ORIENTIERTEN FRAGEN AUS
Lernende wählen aus eine Reihe wissenschaftlich orientierter Fragen, die von der Lehrperson geboten
werden, wie:
“Welche Arten von Wellen gibt es?”
“Wie breiten sich Wellen aus?”
“Wie werden Wellen getragen?”
WÄHLEN SIE AUS BEREITGESTELLTEN EVIDENZEN UND DATEN
Lernende wählen aus Daten und Evidenzen, die von der Lehrperson bereitgestellt werden. Sie geben
Evidenz Vorrang, die die Entwicklung Erklärungen erlauben, welche sich auf die bereits gestellten
wissenschaftlich orientierten Fragen beziehen
WÄHLEN SIE AUS ZUR VERFÜGUNG GESTELLTEN METHODEN, BEWEISE ZU ANALYSIEREN
Lernende wählen aus verschiedenen Möglichkeiten (die von der Lehrperson vorgegeben werden), um Beweise zu
analysieren und die wissenschaftlichen Begriffe zu erklären, auf die sie in den vorangegangen Aktivitäten gestoßen sind.
WÄHLEN SIE AUS VERSCHIEDENEN MÖGLICHKEITEN, ERKLÄRUNGEN ANZUSTELLEN AUS
Lernende wählen Software, die von der Lehrperson zur Verfügung gestellt wird, aus, um Erklärungen zu
formulieren und zu evaluieren. So soll auf die wissenschaftlich orientierten Fragen Bezug genommen werden.
ERHALTEN VON HINWEISEN UM RESSOURCEN MIT WISSENSCHAFTLICHER ERKENNTNIS ZU VERBINDEN
Students are directed by the teacher to alternative resources and they are presented how to form
connections to scientific knowledge.
ERHALTEN VON HINWEISEN FÜR KOMMUNIKATION UND RECHTFERTIGUNG
Den Lernenden werden von der Lehrperson konkrete Richtlinien gegeben, wie sie ihre Sichtweisen des
Sachverhaltes kommunizieren und diskutieren sollen.
ERHALTEN VON HINWEISEN UM EINE REFLEXION AUF DEN FORSCHUNGSPROZESS ZU
STRUKTURIEREN
Lernenden werden von der Lehrperson konkrete Richtlinien vorgegeben, wie sie ihre Reflexion auf den
Forschungsprozess und ihr Lernen strukturieren sollen.

7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
1. Wählen Sie aus “File” in der Menüleiste “New IBSE Scenario” (siehe Figure 30).
2. Geben Sie dem IBSE Szenario einen “Title” (siehe Figure 31).
a) Geben Sie den “Title” des IBSE Szenarios ein, z.B.: “Ton und Licht – Mechanische und
elektromagnetische Wellen”
b) Betätigen Sie den “Create” Button
1
Abbildung 30: Wählen Sie “New IBSE Scenario”
72 73
7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
Abbildung 31: Benennen Sie das IBSE Szenario
2a
2b

7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
3. Wählen Sie das “IBSE” Szenario, auf dem das vorliegende Szenario basieren wird (siehe Figure 32).
a) Wählen Sie “Generic Guided IBSE” Szenario aus der Liste der verfügbaren IBSE Szenarien
b) Betätigen Sie den “Create IBSE Scenario” Button
3a
3b
74 75
7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
Abbildung 32: Wählen Sie das “Generic Guided IBSE” Szenario Abbildung 33: Charakterisieren Sie die Lernaktivitäten des Szenarios “Ton und Licht – Mechanische und
elektromagnetische Wellen”
Wiederholen Sie die folgenden Schritte für alle
z.B.: „Face to face“
Lernaktivitäten des IBSE Szenarios (optional) (siehe e) Das zeitliche Interaktionsintervall der
Figure 33).
Lernaktivität z.B.: „Synchronous“
1. Charakterisieren Sie jede Lernaktivität des IBSE f) Die pädagogischen Ressourcen der
Szenarios indem Sie folgendes definieren:
Lernaktivität z.B.: „Figure“
a) Die Art der Lernaktivität z.B.: Umgang mit 2. Drücken Sie die Pfeiltaste, um zur nächsten
Information: „Analysing“
Lernaktivität voranzuschreiten
b) Die Ausführung der Lernaktivität z.B.: Nachdem Sie diese Schritte für alle IBSE
Umgang mit Information: „Defining“
Lernszenarien wiederholt haben:
c) Den Interaktionstypus der Lernaktivität z.B.: 3. Betätigen Sie den “Save and Go to the Next
„Class Based“
Step” Button und fahren Sie fort.
d) Das Interaktionsmedium der Lernaktivität
1
2
1a
1b
1c
1d
1e
1f
3

7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
Wählen Sie die Registerkarte “Tools/Services” und
definieren Sie die Umgebung und die “Tools and
Services” (optional) der Lernaktivität, indem Sie die
folgenden Schritte durchführen (siehe Figure 34).
1. Definieren Sie die Umgebung der Lernaktivitäten
z.B.: “Information and Learning Resources”.
2. Definieren Sie die „Tools“ und „Services“ indem
Sie die nächsten Schritte berücksichtigen:
2a
1
2
2b
a) Geben Sie den Namen des Behelfs ein, z.B.:
“Projektor“
b) Betätigen Sie den “Accept” Button
3. Speichern Sie Ihre Eingaben, indem sie den
“Save and Go to the Next Step” Button betätigen
und fortsetzen
Abbildung 34: Definieren Sie die Behelfe des Szenarios
“Ton und Licht – Mechanische und elektromagnetische Wellen”
3
76 77
7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
Wiederholen Sie für alle Lernaktivitäten des IBSE
Szenarios die folgenden Schritte (siehe Figure 35):
1. Wählen Sie eine “Learning Activity” aus der Liste
er verfügbaren Lernaktivitäten aus
2. Öffnen Sie den Dateimanager, verwenden Sie die Drag
n’ Drop Funktion, um die gewünschten Ressourcen mit
der ausgewählten Lernaktivität zu verbinden.
1
3. Wählen Sie aus seiner Liste zugehöriger Ressourcen
die “Primary Resource” der ausgewählten
Lernaktivität aus.
Nachdem Sie diese Schritte für alle Lernaktivitäten
wiederholt haben:
4. Betätigen Sie den “Create Content Package”
Button (siehe Figure 35).
Abbildung 35: Versehen des “Ton und Licht – Mechanische und elektromagnetische Wellen”
Szenarios mit Bildungsinhalten
2
4
3

7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
In den Abbildungen 36, 37, und 38 wird das Szenario “Ton und Licht – Mechanische und elektromagnetische
Wellen” mittels Verwendung des “Reload Learning Design Player” gezeigt.
Abbildung 36: Das
IBSE Szenario “Ton und
Licht – Mechanische und
elektromagnetische Wellen”
basiert auf dem “Generic
Guided IBSE” Szenario
Abbildung 37: Auswählen
eines Videos aus verfügbaren
Daten, um auf die gestellten,
wissenschaftlich orientierten
Fragen einzugehen
78 79
7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
Abbildung 38: Auswählen
von Software, um die
Erklärungen in Hinblick auf die
wissenschaftlich orientierten
Fragen zu formulieren.

7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
IBSE Szenario: Das elektromagnetische Spektrum
Hier wird ein Beispiel eines strukturierten IBSE Szenarios beschrieben, das mittels PATHWAY ASK-LDT erstellt
worden ist und es werden die Screenshots der Implementierung mit PATHWAY ASK-LTD präsentiert. Das IBSE
Szenario wird „Das Elektromagnetische Spektrum“ genannt.
Tabelle 5: Beschreibung einer Lernaktivitätensequenz für das IBSE Szenario “Das Elektromagnetische Spektrum”
PHASE 1:
FRAGEN –
UNTERSUCHUNG VON
WISSENSCHAFTLICH
ORIENTIERTEN FRAGEN
PHASE 2:
BEWEIS – GEBEN SIE
BEWEISEN VORRANG
PHASE 3:
ANALYSE – ANALYSIEREN
DER BEWEISE
PHASE 4:
ERKLÄREN –
FORMULIEREN VON
ERKLÄRUNGEN
PHASE 5:
VERBINDEN – VERBINDEN
VON ERKLÄRUNGEN
PHASE 6:
KOMMUNIZIEREN –
KOMMUNIZIEREN UND
RECHTFERTIGEN
PHASE 7:
REFLEXION – AUF DEN
FORSCHUNGSPROZESS
REFLEKTIEREN
Das Elektromagnetische Spektrum
STELLEN SIE BEWEISE UND DATEN ZUR VERFÜGUNG
Lehrpersonen versorgen ihre SchülerInnen mit wissenschaftlich orientierten Fragen wie:
“Gibt es mehr Natur als wir mit unseren Augen wahrnehmen können?
“Wie kann es sein, dass wir nicht alles um uns herum sehen können?“
“Gibt es Möglichkeiten, alles, was wir mit unseren Augen nicht sehen können, für diese sichtbar zu machen?”
STELLEN SIE BEWEISE UND DATEN ZUR VERFÜGUNG
Lernende werden mit Daten/Beweisen versorgt (von der Lehrperson), die das Entwickeln von Erklärungen
erlaubt, welche die wissenschaftlich orientierten Fragen in Angriff nehmen.
BIETEN VON MÖGLICHKEITEN, BEWEISE ZU ANALYSIEREN
Die Lehrperson bringt den Lernenden näher, wie Beweise u analysieren sind und erklären die
wissenschaftlichen Begriffe, die während der vorhergehenden Aktivität aufkommen.
BIETEN EINER MÖGLICHKEIT, ERKLÄRUNGEN ZU FORMULIEREN
Die Lehrperson bietet den Lernenden Beispiele und weiterführende Informationen, wie Erklärungen zu formulieren
und zu evaluieren sind, damit sie sich auf die wissenschaftlich orientierten Fragen beziehen können.
BIETEN VON RESSOURCEN UND DIESE IN VERBINDUNG MIT WISSENSCHAFTLICHER ERKENNTNIS
PRÄSENTIEREN
Den Lernenden werden von ihren Lehrkräften alternative Ressourcen in Verbindung mit wissenschaftlichen
Erkenntnissen präsentiert.
BIETEN SIE EINE STRUKTURIERTE VORGEHENSWEIS IN BEZUG AUF KOMMUNIKATION UND
RECHTFERTIGUNG
Lernenden werden alle Schritte näher gebracht, sodass sie ihre Perspektive bezüglich des Themas
diskutieren und kommunizieren können.
BIETEN SIE EINEN STRUKTURIERTEN RAHMEN FÜR DIE REFLEXION AUF DEN
FORSCHUNGSPROZESS
Lernenden wird ein strukturierter Rahmen für das Reflektieren auf den Forschungs- und ihren Lernprozess geboten.
80 81
7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
1. Wählen Sie aus der Datei Menüleiste “New IBSE Scenario” (siehe Figure 39).
1
2a
2b
Abbildung 39:
Wählen Sie “New
IBSE Scenario”
Abbildung 40:
Benennen Sie das
IBSE Szenario

7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
2. Benennen Sie das IBSE Szenario (siehe Figure 40).
a) Benennen Sie das IBSE Szenario, z.B.: “Das
elektromagnetische Spektrum”
b) Betätigen Sie den “Create” Button
Für alle Lernaktivitäten des IBSE Szenarios,
wiederholen Sie die Folgen Schritte (optional) (siehe
Figure 42).
1. Charakterisieren Sie jede Lernaktivität des IBSE
Szenarios indem Sie Folgendes definieren:
a) Die Art der Lernaktivität z.B.: Umgang mit
3b
3a
3. Wählen Sie das “IBSE” Szenario, auf dem ihr
später vorliegendes IBSE Szenario basieren soll
(siehe Figure 41).
a) WählenSiedas“GenericStructuredIBSE”Szenario
ausderListederverfügbarenIBSESzenarien
b) Betätigen Sie den “Create IBSE Scenario”
Button
Information: Sammeln
b) Die Methode der Lernaktivität z.B. Umgang
mit Information: Internetrecherche
c) Den Interaktionsmodus der Lernaktivität z.B.:
„Class Based“
82 83
7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
d) Das Interaktionsmedium der Lernaktivität
z.B. Online
e) Das Interaktionszeitintervall der
Lernaktivität z.B.: Synchron
f) Die pädagogischen Ressourcen, die der
Lernaktivität zugrunde liegen z.B.: Schaubild
2. Betätigen Sie die Pfeiltaste, um zur nächsten
Lernaktivität voranzuschreiten.
Nachdem Sie diese Schritte für alle Lernaktivitäten des
IBSE Szenarios wiederholt haben:
3. Betätigen Sie den “Save and Go to the Next Step”
Button und fahren Sie mit dem Prozess fort.
Abbildung 41: Wählen Sie das “Generic Structured IBSE” Szenario Abbildung 42: Charakterisieren Sie die Lernaktivitäten des Szenarios “Elektromagnetisches Spektrum”
1
2
1a
1b
1c
1d
1e
1f
3

7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
Wählen Sie die “Tools/Services” Registerkarte und
definieren Sie die Umgebung der Lernaktivitäten und die
„Environment’s Tools and Services“ (optional) indem Sie
die folgenden Schritte beachten (siehe Figure 43).
1. Definieren Sie die Umgebung der Lernaktivitäten
z.B.: „Information and Learning Resources“
2a
1
2
2b
2. Definieren Sie die “Environments’ Tools and
Services” indem Sie folgende Schritte beachten:
a) Bennen Sie das Tool/Service z.B.: Projektor
b) Betätigen Sie den “Accept” Button
3. Speichern Sie Tools/Services indem Sie den “Save
and Go to the Next Step” Button betätigen und
fahren Sie fort.
3
Für alle Lernaktivitäten des IBSE Szenarios,
wiederholen Sie die folgenden Schritte:
84 85
7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
1. Wählen Sie eine “Learning Activity” aus der Liste
der verfügbaren Lernaktivitäten aus.
2. Öffnen Sie den Dateimanager und verwenden Sie
die Drag n’ Drop Funktion um die gewünschte
pädagogische Ressource mit der ausgewählten
Lernaktivität zu verbinden.
3. Aus der Liste verknüpfter Ressourcen wählen Sie
die “Primary Resource” der gewählten Lernaktivität.
Nachdem Sie diese Schritte für alle Lernaktivitäten
wiederholt haben:
4. Betätigen Sie den “Create Content Package”
Button (siehe Figure 44).
Abbildung 43: Definieren Sie “Tools and Services“ des Szenarios “Das Elektromagnetischer Spektrum” Abbildung 44: Bestücken Sie die Lernaktivitäten des “Das Elektromagnetische Spektrum” Szenarios mit
pädagogischem Inhalt.
1
2
4
3

7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
In den Abbildungen 45-48 wird das IBSE Szenario “Das Elektromagnetische Spektrum” mittels Verwendung
des “Reload Learning Design Player” gezeigt.
Abbildung 45: Das
IBSE Szenario “Das
Elektromagnetische Spektrum”
basierend auf dem “Generic
Structured IBS” Szenario
Abbildung 46: Bieten von
Beweisen und Daten, um auf
die wissenschaftlich orientierten
Fragen einzugehen, die von der
Lehrperson gestellt worden sind
86 87
7. Beispiele für den Entwurf von Szenarien
im forschungsorientierten Unterricht in den
Naturwissenschaften (IBSE)
Abbildung 47: Bieten einer
Analyse der wissenschaftlichen
Termini, die in der
vorhergehenden Aktivität
entdeckt worden sind
Abbildung 48: Anbieten
von mehr Ressourcen in
Präsentieren einer Verbindung
zu wissenschaftlichen
Erkenntnissen

8.
A n h a n g

Anhang 1: Leitlinien zur Installation
von PATHWAY ASK-LDT für
Windows Vista und Windows 7
Zuerst sollte der Benutzer PATHWAY ASK-LDT über ein
Administrator-Konto installieren. Nach der Installation kann
91
*8. Anhang
PATHWAY ASK-LDT über ein anderes Benutzerkonto genutzt
werden. Dazu sollten folgende Schritte beachtet werden:
1. Rechtsklick auf die Datei C:\Program Files\
PATHWAY Tools\PATHWAY ASK-LDT\ PATHWAY
ASK-LDT.exe und Eigenschaften auswählen.
Abbildung 49: Wählen Sie Eigenschaften von PATHWAY ASK-LDT.exe

2. Wählen Sie dann den Reiter “Kompatibilität”, markieren Sie die Option “Als Administrator ausführen” und
klicken Sie auf “OK”. Nach dieser Änderung PATHWAY ASK-LDT erneut starten, damit es sich normal öffnet.
Falls weiterhin Probleme beim Ausführen von PATHWAY ASK-LDT auftreten, sollten Sie die
Kontrollkontoeinstellungen wie folgt ändern:
1. Wählen Sie “Systemsteuerung” im Windowsmenü (siehe Abbildung 51).
2. Wählen Sie “Wartungscenter” (siehe Abbildung 52).
2
Abbildung 50:
Markieren Sie das
Privileg von PATHWAY
ASK-LDT.exe
3. Wählen Sie “Einstellungen der Benutzerkontensteuerung ändern” im linken Menü.
4. Das niedrigste Niveau (Nie benachrichtigen) auswählen und auf “OK” klicken.
5. Den Computer neu starten, damit die Änderungen übernommen werden.
8. Anhang 8. Anhang
Abbildung 52:
Einstellungen der
Benutzerkontensteuerung
ändern
Abbildung 51:
Wählen Sie
Systemsteuerung im
Windowsmenü
92 93
3
4
2

Anhang 2:
Technische Anforderungen
von PATHWAY ASK-LDT
PATHWAY ASK-LDT wurde in Borland Delphi
entwickelt und läuft mit Microsoft Windows 98/Me/
NT/2000/XP/2003/Vista/ und Windows 7.
Die minimalen Systemanforderungen für die
Anwendung von PATHWAY ASK-LDT sind:
• Prozessor: 400 MHz Intel Pentium Celeron
oder AMD Duron
• Arbeitsspeicher: RAM: 64 MB
• Eingabegeräte: Tastatur, Maus
• Speicherplatz: 25 MB für die Installation und
weiterer Platz für Benutzerkonten
• Bildschirmfarben: True Color (32 bit)
Die empfohlenen Systemanforderungen für die
Ausführung von PATHWAY ASK-LDT sind:
• Prozessor: 800 MHz Intel Pentium ΙΙΙ oder AMD Athlon
• Arbeitsspeicher: RAM: 128 MB
• Eingabegeräte: Tastatur, Maus
• Speicherplatz: 25 MB für die Installation und
weiterer Platz für Benutzerkonten
• Bildschirmfarben: True Color (32 bit)
Anhang 3: Glossar zur Beschreibung von Lernaktivitäten
ART
ASSIMILATO-RISCH
INFORMATIONS-
BEARBEITUNG
ANWENDBAR
KOMMUNIKATIV
Tabelle 1: Glossar zu den verschiedenen Arten der Lernaktivitäten (Falconer et al, 2006)
Glossar zu den verschiedenen Arten der Lernaktivitäten
ANFORDERUNGS-
STUFE
BESCHREIBUNG
Zuhören Aktives Zuhören und Anpassen von Informationen
Lesen Aktives Lesen und Anpassen von Informationen
Zuschauen Aktives Zusehen und Anpassen von Informationen
Analysieren Etwas methodisch und detailliert untersuchen, um es erklären und interpretieren zu können
Klassifizieren In Klassen oder Kategorien nach gemeinsamen Eigenschaften oder Merkmalen einteilen`
Sammeln Zusammentragen und Erfassen verschiedener Quellen
Bearbeitung
Ordnen
Fachkundiger Umgang mit, oder Beherrschung eines Werkzeugs, Mechanismus,
mit Informationen, etc.
Objekte/Daten bezüglich einer besonderen Abfolge, eines besonderen Schemas
oder einer besonderen Methode in Beziehung zueinander anordnen oder einteilen
Auswählen Von einer Menge das Beste und Passendste selektieren.
Modellierung Modelle entwerfen, um das Verstehen für alltagstaugliche Systeme zu fördern
Simulation Das Verhalten eines echten Systems durch den Einsatz eines Models imitieren
Erörtern
Debatte
Eine detaillierte Analyse und Bewertung von etwas, vor allem einer literarischen,
philosophischen oder politischen Theorie
Eine formale Diskussion einer besonderen Angelegenheit, in der gegenteilige
Argumente vorangebracht werden. Sie endet üblicherweise mit einer Abstimmung
Diskutieren Mit dem Teilnehmer über die verschiedenen Funktionen einer Stunde sprechen
Präsentieren
Eine Einführung, in der ein neues Produkt, eine neue Idee oder ein neuer Teil einer
Arbeit präsentiert und erklärt wird
8. Anhang 8. Anhang
Glossar zu den verschiedenen Arten der Lernaktivitä ten
TYPE VALUE DESCRIPTION
PRODUKTIV
EMPIRISCH
Entwerfen Schreiben oder Anfertigen eines Kunstwerkes
Kreieren Etwas erfinden
Skizzieren Ein Bild oder Diagramm anfertigen
94 95
Produzieren Bewirken, dass ein besonderes Ergebnis oder Ereignis eintritt oder vorkommt
Reorganisieren Eine andere Ausführung von etwas herstellen
Aufbau (Eine Anzahl von Dingen) in einen stimmigen Zusammenhang bringen
Schreiben
Anwendung Anwenden oder Benutzen
(Einen Text oder eine Arbeit) für geschriebene oder gedruckte Vervielfältigung
oder Publikationen verfassen
Experimentieren Einen Versuch durchführen
Forschen (Eine Alternative oder Möglichkeit) untersuchen oder bewerten
Untersuchen (Eine Alternative oder Möglichkeit) untersuchen oder bewerten
Nachahmung Jemanden oder etwas imitieren
Ausführen (Eine Handlung, Tätigkeit oder Arbeitsweise) durchführen, fertigstellen oder erfüllen
Üben
(Eine Handlung) ausführen oder (eine Fertigkeit) wiederholt oder regelmäßig
anwenden, um sie sich anzueignen, sich zu verbessern oder sie zu behalten
Glossar für die Technik von Lernaktivitäten
ART ANFORDERUNGS-STUFE BESCHREIBUNG
ASSIMILATO-RISCH
INFORMATIONS-
BEARBEITUNG
Tabelle 2: Glossar für die Technik von Lernaktivitäten (Falconer et al, 2006)
Scannen Schnelles Lesen, um bestimmte Informationen zu erhalten
Überfliegen Schnelllesen,umdieHauptaussagenzufindenbevorentschiedenwirdetwasgenauerzulesen
Brain storming Offene Diskussion über eine besondere Angelegenheit
Schlagwörter Auflisten von Wörtern, die nach einem speziellen Konzept miteinander verknüpft sind
Begriffsnetz
Kreuzworträtsel
Definieren
Zeigen und teilen von Informationen in Netzdiagrammen, die Beziehungen
zwischen Begriffen darstellen
Ein Rätsel bestehend aus einem Gitternetz mit Quadraten und Lücken, in die horizontal und
vertikal sich kreuzende Wörter den entsprechenden Hinweisen nach eingetragen werden
Die Bedeutung eines Begriffs, einer Bezeichnung oder eines Problems
beschreiben
Mind-maps Zeigen und teilen von Informationen in einem Netzdiagramm
Internetrecherche Das Internet nach themenbetreffenden Informationen durchsuchen
ANWENDBAR Modellieren Modelle erstellen, um Daten von Beobachtungen zu erklären

Glossar für die Technik von Lernaktivitäten
ART ANFORDERUNGS-STUFE BESCHREIBUNG
KOMMUNIKATIV
PRODUKTIV
Bewertung formulieren Schüler formulieren ihre Beurteilung mündlich
Argumentieren Eine mündliche Diskussion
Coaching Der Lehrer leitet die Schüler
Debatte Eine strukturierte Diskussion gegensätzlicher Standpunkte
Diskussion
Fischglas
Die Durchführung eines Gesprächs, um eine Entscheidung zu erreichen oder
Ideen auszutauschen
Ein Thema in einer kleinen Gruppe von Schülern diskutieren, während der Rest
zusieht. Am Ende kommt die Gruppe zusammen, um die Diskussion zu bewerten
Eisbrecher Kurze, lustige Aktivitäten, um die Einführung zu einem ausgewählten Thema zu erleichtern
Interview Gespräch zwischen zwei oder mehreren Leuten, die Fragen stellen um - zu entlocken
Verhandlung Eine Diskussion mit der Absicht eine Vereinbarung zu erlangen
Sofortbefragung Eine Frage stellen und zufällig Schüler auswählen, um Antworten zu erhalten
Paargespräche Paarweise Diskussion über ein Thema und Präsentation in der Klasse
Podiums-diskussion Diskussion über ein Thema in einer Gruppe vor Publikum
Fachgespräch Ideen-und Arbeitsaustausch unter Kollegen
Vorführung Eine Thematik live vor Publikum vorstellen
Frage und Antwort Fragen stellen und Antworten geben
Runden Eine Frage stellen, im Raum umhergehen und jeden auffordern umgehend zu antworten
Gerüst
Einen Rahmen oder ein Gerüst bereitstellen, das Schülern dabei hilft eine
Aufgabe auszuführen
Kurze Antwort Kurze Antworten zu Fragen vorbereiten
Schneeball
Ideen zu einem Thema auf Paare verteilen und in größere Gruppen zur weiteren
Diskussion zusammenfassen
Sokratische Anweisung Begriffe eher mit Hilfe von Fragen als durch Erzählen verstehen und entdecken
Geordnete Debatte Eine strukturierte Debatte führen, die auf einer Beweisführung durch Beobachtung basiert
Gegenstand Ein materielles Objekt, das von einer Person oder einer Gruppe hergestellt wurde
Auftrag Eine Aufgabe, die für eine zusammenfassende Beurteilung genutzt werden kann
Bücher-beschreibung Ein Buch, das von einer Person oder einem Team beschrieben wurde
Dissertation/ Doktorarbeit Ein langer Text, der auf unabhängige Studien oder Forschungen basiert
Drill und Übung Wiederholtes Ausführen einer kleinen Aufgabe, um besondere Fähigkeiten zu verbessern
Essay Eine kurze Stellungnahme aus Sicht des Autors
Übung Eine Aufgabe um Fertigkeiten oder Verständnis zu verbessern
8. Anhang 8. Anhang
Glossar für die Technik von Lernaktivitäten
ART ANFORDERUNGS-STUFE BESCHREIBUNG
PRODUKTIV
EMPIRISCH
DIMENSION
Aufzeichnung Eine persönliche Aufzeichnung einer Durchführung
96 97
TYP
MEDIUM
Literatur-Review Eine kritische Erfassung von Publikationen zu einem vorgesehenem Thema
MCQ Multiple Choice Quiz
Portfolio Eine Sammlung von persönlichen Arbeiten
Präsentation Präsentation eines Themas
Produkt Das Ergebnis einer Handlung oder Durchführung
Puzzel Ein Problem mit einer eindeutigen Lösung, die Schüler herausfinden sollen
Bericht/ Publikation Anfertigen eines Berichts, der die Durchführung und die Ergebnisse beschreibt
Test Eine Abfrage von Wissen, Fertigkeiten oder Fähigkeiten
Abstimmung Eine Frage aufwerfen und verschiedene mögliche Antworten vorschlagen
Fallstudie
Experiment
Exkursion
Ein Prozess oder eine Aufzeichnung von einer Untersuchung in der Entwicklung
einer einzelnen Person, Gruppe oder Situation über einen gewissen Zeitraum
Ein wissenschaftliche Durchführung, um Entdeckungen zu machen, Hypothesen
zu testen oder eine bekannte Tatsache zu demonstrieren
Auseinandersetzung mit einem Thema in einer Gruppenexkursion außerhalb der
Lernumgebung
Spiel Eine Form von wetteifernder Aktivität oder Spielsportes mit Regeln
Rollenspiel
Vorgeben jemand anderes zu sein, um ein Verständnis für komplexe soziale
Prozesse zu entwickeln
Schnitzeljagd Eine Liste von versteckten Gegenständen beschaffen
Simulation Das Verhalten eines realen Systems durch den Einsatz eines Modells nachahmen
Tabelle 3: Begriffe für interaktive Lernaktivitäten (Falconer et al, 2006)
ANFORDERUNGS-
STUFE
Begriffe für interaktive Lernaktivitäten
BESCHREIBUNG
Klassenzentriert An einer Lernaktivität innerhalb eines Klassenraums teilnehmen
Gruppenzentriert An einer Lernaktivität im Rahmen einer Gruppe teilnehmen
Individuell Individuell an einer Lernaktivität teilnehmen
Einer mit vielen Interaktion von einer Person mit einer Gruppe
Einer mit einem Interaktion einer Person mit einer anderen Person
Audio Interaktion durch den Gebrauch von Audiogeräten
Von Angesicht zu
Angesicht
Direkte Auseinandersetzung des Teilnehmenden mit dem Unterrichtsmaterial
oder anderen Teilnehmern
Online Interaktion mit Hilfe des Internets

Begriffe für interaktive Lernaktivitäten
DIMENSION ANFORDERUNGS-STUFE BESCHREIBUNG
MEDIUM
ZEIT-EINTEILUNG
98
8. Anhang
Text-benachrichtigung Interaktion durch den Einsatz von Textnachrichten, beispielsweise Chat
Video Interaktion mit Hilfe von Video
Asynchron Nicht gleichzeitige Interaktion der Teilnehmer
Synchron Gleichzeitige Interaktion der Teilnehmer
Glossar für die verschiedenen Lehrmethoden von Lernaktivitäten
ANFORDERUNGS-STUFE BESCHREIBUNG
Übung Eine Aktivität, die für einen besonderen Zweck durchgeführt wird
Simulation Ein Computermodell von etwas anfertigen
Fragebogen
Diagramm
Figur
Graph
Verzeichnis
Eine Sammlung von Fragen mit Antwortmöglichkeiten, die für den Zweck einer Umfrage oder statistischen
Studie entwickelt wurde
Eine vereinfachte Zeichnung, die das Auftreten, die Struktur oder Arbeiten von etwas zeigt; eine
schematische Darstellung
Eine Form, die durch eine oder mehr Linien zweidimensional (z.B. ein Kreis oder ein Dreieck), oder
dreidimensional definiert ist (z.B. eine Kugel oder ein Quader), entweder für den mathematisch Gebrauch in
Geometrie oder zur Verwendung eines dekorativen Designs
Ein Diagramm, das die Beziehung von meistens zwei variablen Mengen zeigt, die entlang zweier Achsen im
rechten Winkel zueinander dargestellt sind
Eine alphabetische Auflistung von Namen, Gegenständen, usw. mit Verweisen, auf welcher Seite sie
erwähnt werden
Folie Querverweisendes Mediendokument
Tabelle Fakten oder Figuren systematisch abgebildet, normalerweise in Zeilen und Spalten
Erzählender Text Eine geschriebene Darstellung von verbundenen Geschehnissen; eine Geschichte
Prüfung Kontrolle von Gelerntem
Versuch
Tabelle 4: Glossar für die verschiedenen Lehrmethoden von Lernaktivitäten (IEEE LTSC, 2005)
Stellungnahme zu
einem Problem
Selbstreflexion
Eine wissenschaftliche Durchführung, um Entdeckungen zu machen, eine Hypothese zu verifizieren oder
eine bekannte Tatsache zu zeigen
Eine definierte oder genaue Aussage eines Problems in Wort oder Schrift
Beurteilung oder Einschätzung von einem selbst, dem eigenen Handeln, der eigenen Haltungen oder des
eigenen Verhaltens
Vorlesung Ein Lehrvortrag vor einem Publikum, besonders einer vor Studenten in einer Universität
Sonstiges Jede weitere Lehrmethode, die nicht in dieser Liste aufgeführt ist

9.
Literatur

1. Education Development Center (EDC), Center
for Science Education (2007). Publications and
Other Resources Resulting from a Synthesis
of Research on the Impact of Inquiry Science
Instruction, Retrived January 11, 2009 from:
http://cse.edc.org/products/inquirysynth/
default.asp
2. Rodger W. Bybee, Leslie W. Trowbridge, Janet
Carlson Powell: Teaching Secondary School
Science: Strategies for Developing Scientific
Literacy (9th Edition). ISBN -13: 978-0-13-
230450-4.
3. Savas, S., Apostolakis, M., Tskogeorga, A.,
Tsagliotis, N., & Sotiriou, S. (2003) Explore and
Discover: The New Science Texbooks for Primary
School.
4. Hounsell, D. and McCune, V. (2003). ‘Students’
experiences of learning to present’. In: Rust,
C., ed.. Improving Student Learning Theory and
Practice „– Ten Years On. (Proceedings of the
Tenth International Symposium on Improving
Student Learning, Brussels, September 2002.
Oxford: CSLD. pp. 109-118.
5. Education Development Center (EDC), Center
for Science Education (2007). Publications and
Other Resources Resulting from a Synthesis
of Research on the Impact of Inquiry Science
Instruction, Retrieved January 11, 2009 from:
http://cse.edc.org/products/inquirysynth/
default.asp
6. Bell, P. L., Hoadley, C., & Linn, M. C. (2004).
Design-based research as educational inquiry. In
M. C. Linn, E. A. Davis & P. L. Bell (Eds.), Internet
environments for science education. Mahwah,
NJ: Lawrence Erlbaum Associates
103
*9. Literatur
7. Sandoval, W. A., & Bell, P. (Eds.). (2004).
Design-based research methods for studying
learning in context. [Special Issue] Educational
Psychologist, 39(4).
8. Tamir, P. (1985). Content analysis focusing on
inquiry. Journal of Curriculum Studies, 17(1),
87-94.
9. Bybee, R. W. (2000). Teaching science as
inquiry. In van Zee, E. H. (Ed.), Inquiring into
Inquiry Learning and Teaching Science (pp.
20–46). Washington, DC: AAAS.
10. Schwab, J. J. (1962). The teaching of science as
inquiry. In Brandwein, P. F. (Ed.), The Teaching of
Science. Cambridge: Harvard University Press.
11. Krajcik, J., Mamlok, R., & Hug, B. (2001).
Modern content and the enterprise of science:
Science education in the twentieth century. In
L. Corno (Ed.), Education across a century: The
centennial volume (pp. 205–238). Chicago, IL:
National Society for the Study of Education
12. Crawford, B.A. (2000). Embracing the essence
of inquiry: New roles for science teachers.
Journal of Research in Science Teaching, 37(9),
916-937.
13. Airasian, P. W., Engemann, J. F. & Gallagher, T.
L. (2007). Classroom assessment: Concepts
and applications – First Canadian edition.
Toronto, ON, Canada: McGraw-Hill Ryerson
14. Krajcik, J., Blemenfeld, P., Marx, R., and Soloway
E, 1997,Instructional, curricular and technological
supports for inquiry in science classrooms, in:
Minstrell, J.,and van Zee, E., editors, Inquiring
into Inquiry Learning and Teaching in Science,
Washington, DC, American Association for the
Advancement of Science, p. 285-315.

15. Loucks-Horsey, S., Stiles, K., & Hewson, P.
(1996). “Principles of effective professional
development for mathematics and science
education: A synthesis of standards.” Madison:
University of Wisconsin at Madison, National
Institute for Science Education.
16. Falconer, I., Conole, G. Jeffery, A. & Douglas,
P. (2006). Learning Activity Reference Model
– Pedagogy. Retrieved from LADIE’s project
website http://misc.jisc.ac.uk/refmodels/
LADIE/www.elframework.org/refmodels/ladie/
guides/LARM_Pedagogy30-03-06.doc
9. Literatur
17. Conole, G. (2007). Describing learning activities:
tools and resources to guide practice. In H.
Beetham & R. Sharpe (Eds.), Rethinking Pedagogy
for a Digital Age: Designing and Delivering
E-Learning (pp. 81–91). RoutledgeFalmer, London.
18. Laurillard, D. (1993). Rethinking University
Teaching: A Framework for the Effective Use of
Educational Technology. London: Routledge.
19. Conole, G. & Karen, F. (2005). A learning design
toolkit to create pedagogically effective learning
activities. Journal of Interactive Media in Education
(Advances in Learning Design, 43 (1-2), 17-33.

10.
Lebensläufe der Autoren

Dr. Sofoklis Sotiriou has worked at
CERN, at the National Center for Scientific Research
“DEMOKRITOS” in Athens and in the Physics
Laboratory of Athens University. He holds a PhD in
Astrophysics and a PhD in Technology Enhanced
Science Education. He is the Head of R&D Department
of Ellinogermaniki Agogi, the first research department
that operates in the school environment in Greece,
where has been active in the co-ordination and
development of research projects on implementation
of advanced technologies (e.g. mobile applications,
wearable computers, VR and AR applications, robotics)
in science education and training. Since 2001 he is
the Director of the Ellinogermaniki Agogi Center for
Science Teachers Training. His main research field is
the design, application, and evaluation of virtual and
digital media environments that could bridge the gap
between formal and informal science learning. He has
been involved in a long series of EC joint research and
technology funded projects. He is a member of the
European Academy of Sciences (since 2003), member
of the board of ECSITE (2004 - 2009) and member
of the NAP (Network of Academics and Professionals)
Executive Committee of EDEN. He has been appointed
by the EPS (European Physical Society) to lead the
design and development of the European Science
Education Academy, which will support the effective
integration of Inquiry Based and Problem Based
approaches in the teaching, through the development
of effective Professional Development Programmes.
He has also act as a consultant to the development of
the FP7’s Science in Society Work programme. He is
author of numerous articles, publications and teachers
guides on the use of ICT in science education. He is
also author of the Science Textbooks that are used in
all primary Greek schools since 2003.
*10. Lebensläufe der Autoren
109
Sara Calcagnini is Head of the Science
& Citizens Programmes at the National Museum of
Science and Technology Leonardo da Vinci in Milan.
She holds a BA degree in Cultural Heritage Studies.
Her expertise focuses on participatory strategies
used by museums and science centres for engaging
adult citizens in dialogue on cutting-edge science.
In the Museum, she works for the development
of programmes for adult visitors based on active
engagement and dialogue with science experts. She
is also involved in European cooperation projects
on science education, citizenship and informal
learning. She contributes to teacher-training
activities focusing mainly on methodological issues.
She published articles and contributed to books
on science communication. She is also trained in
the field of arts and ethnography museums and in
the past worked for Castello d’Albertis in Genoa,
Castello di Rivoli in Turin and the Sainsbury Centre
for Visual Arts in Norwich UK.
Panagiotis Zervas has received a
Diploma in Electronics and Computer Engineering
from the Technical University of Crete, Greece in
2002 and a Master’s Degree in Computational
Science from the Department of Informatics
and Telecommunications of the National and
Kapodistrian University of Athens, Greece in 2004.
His research interests focus on Technology-
enhanced Learning Systems. He is the co-author of
40 scientific publications and he has co-received the
Best Poster Award in IEEE International Conference
on Advanced Learning Technologies ICALT11,
Athens, Georgia, USA, July 2011 (with Sofoklis
Sotiriou and Demetrios Sampson), the Best Paper
Award in the 2nd International Conference on
Intelligent Networking and Collaborative Systems

InCoS 2010 (with Demetrios Sampson), the Best
Short Paper Award in IEEE International Conference
on Advanced Learning Technologies ICALT
2009, Riga, Latvia, July 2009 (with Alexandros
Kalamatianos and Demetrios Sampson) and the
Best Poster Award in IEEE International Conference
on Advanced Learning Technologies ICALT 2007,
Niigata, Japan, July 2007 (with Demetrios Sampson
and Kerstin Götze). He is also member of the
Executive Board of the IEEE Technical Committee on
Learning Technology, as the Web-Site Management
Chair.
Prof. Demetrios G. Sampson
holds a Diploma in Electrical Engineering (1989)
from Demokritus University of Thrace and a Ph.D. in
Multimedia Communications (1995) from University
of Essex, UK. He is an Associate Professor on
Technology-enhanced Learning at the Department
of Digital Systems of the University of Piraeus.
His main research interests are in the areas of
Technology-enhanced Learning Systems. He is the
co-author of 265 publications in scientific books,
journals and conferences with at least 1.050 known
citations (h-index 20). He has received six (6) times
Best Paper Award in International Conferences on
Advanced Learning Technologies (August 2001,
August 2004, July 2007, July 2009, November
2010, July 2011). He is a Senior Member of IEEE
and the elected Chair of the IEEE Computer Society
Technical Committee on Learning Technologies
(LTTC). He is Co-Editor-in-Chief of the Educational
Technology and Society Journal, an international
journal with Impact Factor 1.066 (2010) on the
Thomson Scientific 2010 Journal Citations Report.
He is also Associate Editor of the IEEE Transactions
on Learning Technologies, a Member of the Advisory
Board of (2) International/ National Journals, a
10 Lebensläufe der Autoren
110
Member of Editorial Board of (17) International/
National Journals, and Guest Co-Editor in (19)
Special Issues of International Journals. His
participation in the organization of international/
national scientific conferences involves: General
Chair in (13) International Conferences, Program
Committee Chair in (15) International Conferences,
Memberships in (246) Program Committees in
International Conferences and Memberships in (8)
Program Committees in National Conferences.
He has been a Keynote/ Invited Speaker in (20)
International Conferences and (18) National
Conferences.
Prof. Dr. Franz X. Bogner
Professor Franz X. Bogner, trained teacher and
biologist, first doctoral degree in Zoology (Dr.rer.
nat. University of Regensburg) and a second one in
Biology Didactics (1996; Dr.rer.nat.habil. University
of Munich). Postdoctoral fellowship at the Cornell
University [1989-1991, Ithaca, New York]).
After a first Full Professorship at the University of
Education in Ludwigsburg/Stuttgart (1997-2004),
appointment at the University of Bayreuth, again as
a Full Professor, head of the Institute of Biology
Didactics and director of the Z-MNU (Centre of Math
& Science Education). He, together with his group,
is mainly involved in pre-service teacher education,
professional development and educational research.
Prof.Bogner’s research projects consistently include
cognitive, emotional and attitudinal assessment. An
attitudinal model (2-MEV), first published in 1996,
was worldwide independently confirmed by three
groups (NZ, US, BE) providing a worldwide use of the
model (up to now applied in 18 languages).