Lernen erforschen und erfolgreich unterstützen
Die Forschung im Bereich »Learn« umfasst die Analyse und Modellierung von Kompetenzen in verschiedenen Kontexten, in denen Bildung stattfindet. Kompetenzen, wie etwa Fach- und Methodenkompetenz oder Medienkompetenz, werden dabei als Ergebnisse von Lernprozessen verstanden.
Im Mittelpunkt der aktuellen Forschungsprojekte steht die Frage, wie Lernprozesse erfasst und rekonstruiert werden, um herauszufinden, welche von ihnen erfolgreich sind. Die Erkenntnisse ermöglichen es außerdem, Unterschiede in Lern- und Bildungsergebnissen zu erklären und vorherzusagen. Im Fokus stehen experimentelle Forschungsansätze und Laborstudien, in denen innovative Verfahren (wie etwa Eye-Tracking oder digitale Lernumgebungen) eingesetzt werden, aber auch traditionelle Lernszenarien in Schule und Unterricht.
Projektbeispiele
Interaction – students through teacher eyes
Haben Lehrkräfte im Klassenzimmer wirklich alle Schülerinnen und Schüler im Blick? Aufzeichnungen von Blickbewegungen mithilfe der modernen Eye-Tracking Technologie geben Aufschluss darüber, wie sich die Aufmerksamkeit der Lehrkraft während des Unterrichts oder beim Beobachten von Unterrichtsvideos – zum Beispiel im Rahmen von Fortbildungen – verteilt.
In der vom Projekt »Interaction« entwickelten Lehrerfortbildung können solche Befunde genutzt werden, um (angehende) Lehrkräfte für typische Muster in der Aufmerksamkeitsverteilung zu sensibilisieren und ihr eigenes Diagnoseverhalten gegenüber Schülerinnen und Schülern zu reflektieren.
Wie kann man effektiver online lernen?
Immer mehr Lernen findet online statt – und zwar deutlich unstrukturierter als in der Schule oder in anderen formalen Bildungskontexten. Um trotzdem effektiv zu lernen, ist es wichtig, das eigene Verhalten in Online-Lernumgebungen zu regulieren – also den eigenen Lernprozess aktiv und eigenverantwortlich zu steuern.
Das Forschungsprojekt »FLoRA« untersucht, wie Studierende dabei unterstützt werden können. Dafür wird beobachtet, wie Studierende in einer Online-Lernumgebung tatsächlich lernen, z.B. welche Webseiten sie besuchen und welche Lerntools sie nutzen oder ob sie Begriffe unterstreichen oder Notizen machen. Aufbauend auf solchen Analysen entwickelt und evaluiert das Projekt verschiedene Maßnahmen, wie Lernen effektiver und reflektierter stattfinden kann.
Alle Forschungsprojekte
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FractAl – Fractions and Algebra
Studien zeigen, dass Kompetenz im Umgang mit Brüchen mit algebraischen Fähigkeiten zusammenhängen. Algebraische Fähigkeiten sind ihrerseits eine wichtige Komponente höherer mathematischer Kompetenzen. Die zugrundeliegenden Kausalmechanismen sind jedoch nicht ausreichend erforscht. Ziel des DFG-Projekts FractAl ist, empirische Evidenz über die genauen Zusammenhänge zwischen Bruch- und Algebrakompetenz zu finden, um damit mathematische Lernprozesse besser zu verstehen und gezielter unterstützen zu können.
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Mehrdimensionale Unterrichtsziele aus Sicht von Lernenden und Lehrkräften (Ceco)
Im schulischen Unterricht spielt die Berücksichtigung mehrdimensionaler Bildungsziele, wie z.B. Interesse und Freude von Schülerinnen und Schülern, eine tragende Rolle. Das Erreichen dieser Ziele stellt gleichzeitig eine der zentralen Herausforderungen für Lehrkräfte dar.
Ziel der an PISA 2022 angekoppelten Studie »Unterrichtsmerkmale, Unterrichtserleben und Unterrichtserfolg: Mehrdimensionale Bildungsziele und die Sicht der Beteiligten« (Ceco) ist es, zu beschreiben, inwieweit die professionelle Kompetenz von Lehrkräften, die Durchführung eines kompetenzorientierten Unterrichts sowie das Erreichen mehrdimensionaler Bildungsziele in Mathematik und den Naturwissenschaften untereinander zusammenhängen.
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COMnPLAY Science
Europaweit begeistern sich immer mehr junge Menschen für Themen der MINT-Fächer und erzielen nachhaltige Lernerfolge, auch außerhalb des Unterrichts. Das EU-Projekt COMnPLAY SCIENCE, das die Professur für Didaktik der Informatik zusammen mit Partnern aus zehn europäischen Ländern betreibt, möchte genauer verstehen, wie und auf welchen Wegen außerschulisches Lernen stattfindet. Diese Erkenntnisse sollen in die Weiterentwicklung innovativer Lernformen einfließen.
COMnPLAY nimmt besonders Lernangebote aus den boomenden Lernfeldern des »Codings« – also Programmieren – und der »Making«-Bewegung in den Fokus. Dabei spielt vor allem auch der spielerische Charakter von informellen und non-formalen Lernsetting eine wichtige Rolle.
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Offene Experimentieraufgaben im Chemiestudium
Eines der wichtigsten Ziele des naturwissenschaftlichen Studium ist es, dass Studierende in der Lage sind, naturwissenschaftliche Problemstellungen eigenständig zu lösen – zum Beispiel anhand von offenen Experimentieraufgaben. Dabei handelt es sich um Aufgaben, bei denen Studierende eigenständig ein Experiment planen, durchführen und auswerten sollen. Allerdings gibt es dafür während des Studiums nur wenig (Lern-)Gelegenheiten.
Das Forschungsprojekt untersucht deshalb in einem ersten Schritt, welche naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsprozesse Studierende beim Bearbeiten von offenen Experimentieraufgaben im Labor durchlaufen. Auf der Basis der diagnostizierten individuellen Fähigkeiten können in einem nächsten Schritt gezielt Fördermöglichkeiten entwickelt werden, um die Problemlösekompetenzen von Naturwissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern zu verbessern.
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Toolbox Lehrerbildung
Die Toolbox Lehrerbildung ist eine digitale Lehr- und Lernplattform für die Aus- und Fortbildung von Lehrkräften. Sie enthält zentrale Themen und Fragestellungen, die für die Aus- und Fortbildung von Lehrpersonen relevant sind. Die Plattform verbindet Inhalte aus allen Bereichen des Lehramtsstudiums: Fachwissenschaft – aktuell vor allem Mathematik -, Fachdidaktik und Erziehungswissenschaft/Psychologie. Lehrerbildende können die Unterrichtsvideos, die aufbereitete Fachliteratur, Videotutorials, Visualisierungen oder (Lern-)Aufgaben selektiv und flexibel nutzen, um sie in ihren Lehrveranstaltungen einzusetzen oder ihre Studierenden dazu anzuregen, sich zentrale Themen des Lernens und Lehrens eigenständig anzueignen.
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Clearing House Unterricht
Das Clearing House Unterricht versteht sich als Schnittstelle zwischen Bildungsforschung und Bildungspraxis und richtet sich an Lehrerbildende in allen Phasen der Lehrerausbildung. Das Projekt fasst aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zu effektivem MINT-Unterricht zusammen und bereitet sie für die Lehrerbildung auf. Ziel ist es im Sinne eines pragmatischen Evidenzverständnisses, dass aktuelle Forschungsergebnisse schnell, direkt und qualifiziert Eingang in die Lehrerbildung finden.
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Master Berufliche Bildung Integriert (MBBI)
Der Masterstudiengang Berufliche Bildung Integriert verbindet die erste und zweite Phase der Lehrerbildung für berufliche Schulen in den ausgewählten Fachrichtungen Metalltechnik sowie Elektro- und Informationstechnik. Die Ausbildungsinhalte der drei Jahre, die bisher klar einer universitären und postuniversitären Phase zugeordnet waren, werden in diesem Konzept eng aufeinander abgestimmt und häufig lernortübergreifend angeboten – auch von beiden Bildungspartnern gemeinsam. Daraus resultieren eine optimierte Theorie-Praxis-Verzahnung sowie ein Qualitätsgewinn in der Lehre. Phasenübergreifende Redundanzen und Mängel in der Anschlussfähigkeit lassen sich vermeiden. Die Ausbildungszeit für das Lehramt an Beruflichen Schulen kann dadurch verkürzt werden, ohne dass qualitative Einschränkungen hinzunehmen sind. Zum Wintersemester 2016/17 startete die erste Kohorte im Masterstudiengang Berufliche Bildung Integriert, welche zum Ende des Sommersemesters 2019 das Studium erfolgreich abgeschlossen hat. Zum Wintersemester 2019/20 startete bereits die 4. Kohorte den Studiengang.
Weitere Informationen zum Masterstudiengang
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Schülerforschungszentren
Die Schülerforschungszentren der TUM School of Education sollen junge Menschen für die Themen und Projekte der MINT-Fächer begeistern. Dabei bieten sie unterschiedliche Angebote für verschiedene Gruppen: Für große Gruppen oder Klassen (z.B. Klassen- und Ferienkurse), oder zeitintensivere Angebote für ausgewählte Gruppen (z.B. MINT Akademie, Technik-Camps oder W-Seminare zur Biotechnologie in Kooperation mit Lehrkräften), die die fachlichen Kompetenzen der Jugendlichen vertiefen sollen.
Diese Projekte sollen Jugendliche bei der Umsetzung von anspruchsvollen und langfristigen Projekten unterstützen, z.B. um erfolgreich an MINT-Wettbewerben teilzunehmen. Die Angebote werden mit Blick auf die Interessens- und Kompetenzentwicklung unter den besonderen Bedingungen und Fördermöglichkeiten an Schülerforschungszentren systematisch und regelmäßig evaluiert.
Mehr zu den Schülerforschungszentren
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FracMag – Fraction Magnitude
Wie groß ist 3/7? Das DFG-Forschungsprojekt »FracMag - Fraction Magnitude« verortet sich an der Schnittstelle zwischen Fachdidaktik und Neurowissenschaften. Es untersucht die Effekte der Förderung von Größenvorstellungen für Brüche auf der Verhaltensebene und auf der neuronalen Ebene (mit funktioneller Magnet-Resonanz-Tomographie, fMRT). Bestimmte Gehirnregionen sollten bei der Aktivierung von Größenvorstellungen im Gegensatz zum Abarbeiten von Prozeduren besonders aktiv sein. Ergebnisse aus dem Projekt können zur Entwicklung gezielter Fördermaßnahmen beitragen.
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AFin - Vom Finanzwissen zum verantwortungsvollen finanziellen Handeln
Financial Literacy bewährt sich in situationsgerechtem finanzkompetenten Handeln. Im DFG-Projekt Netzwerk AFin wird die Brücke vom finanziellen Wissen und den zugehörigen Einstellungen und motivationalen Aspekten hin zum verantwortungsvollen Finanzhandeln gebaut. Dafür ganzheitliches Rahmenmodell konzipiert. Im Anschluss werden im DFG-Netzwerk Wege gesucht, wie man finanzielles Handeln und die zugehörigen Dispositionen messen und in der Zukunft fördern kann.
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AKoFOOP - Wie lernt man Programmieren?
Zusammen mit dem Ruhr Institute for Software Technology (paluno) der Universität Duisburg Essen sucht die Professur für Didaktik der Informatik im DFG-Projekt nach Kompetenzkandidaten im Bereich der objektorientierten Programmierung. Das Fernziel ist die Weiterentwicklung eines Kompetenzstrukturmodells zum objektorientierten Programmieren. Dazu werden mehrere Tausend studentische Lösungen von Programmieraufgaben qualitativ und quantitativ untersucht und verglichen. Die Verarbeitung wird durch das Automated-Assessment-System (JACK) der paluno-Gruppe unterstützt, dessen Feedback wiederum durch die Ergebnisse der Kompetenzforschung verbessert werden soll.
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iSearch: Wie lernen Kinder so schnell und effizient?
Wie gelingt es Kindern, aktiv zu lernen und dabei so schnell und effizient zu sein? Das Projekt iSearch untersucht, welche Strategien Kinder dabei anwenden, wie effektiv sie dabei sind und wie sich ihre Annahmen und Theorien im Laufe der Zeit verändern. Außerdem ermittelt das Projekt mögliche Ursachen für Veränderungen in der Entwicklung der Kinder.
Ein besonderer Fokus liegt auf dem ökologischen Lernen von Kindern: Die Fähigkeit flexibel und dynamisch diejenigen aktiven Lernstrategien auszuwählen, die die Lerneffizienz in verschiedenen Lernumgebungen erhöhen.
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DigitUS: Selbstreguliertes Lernen mit digitalen Medien
Unter welchen Bedingungen gelingt guter Schulunterricht mit digitalen Medien? Um Antworten auf diese umfassende Forschungsfrage zu finden, werden SchülerInnen, Lehrkräfte und Schulleitungen im Forschungsprojekt DigitUS systematisch und repräsentativ befragt, Unterricht beobachtet und Workshops für Lehrkräfte in verschiedenen Bundesländern angeboten und evaluiert. Dieses Teilprojekt fokussiert darauf, ob und wie es SchülerInnen gelingt, mit digitalen Medien selbstgesteuert – also eigenständig – zu lernen und wie dies den Unterricht(-serfolg) beeinflusst.
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PISA
Das unter dem Namen »PISA« besser bekannte »Programme for International Student Assessment« erfasst weltweit Schülerkompetenzen und vergleicht sie international. Seit 2012 hat das Zentrum für Internationale Vergleichsstudien (ZIB) an der TU München das nationale Projektmanagement für PISA inne.
PISA stellt das Leistungsniveau der Jugendlichen fest, liefert Informationen über Ergebnisse des Lehrens und Lernens in den Schulen und zeigt Entwicklungen im Bildungssystem auf. Das Programm testet die drei Kompetenzbereiche Naturwissenschaft, Lesen und Mathematik von Schülerinnen und Schülern dabei in möglichst authentischen Situationen. Bei der nächsten Erhebung 2021 wird zusätzlich der Bereich »Kreativität« erfasst.
Mehr zu PISA
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Objektorientiertes Programmieren lernen
Wie lernt man Programmieren? Mit unserem MOOC zum objektorientierten Programmieren (LOOP) haben mittlerweile mehrere Tausend Teilnehmerinnen und Teilnehmer mit vielen interaktiven Übungen die Grundlagen der Informatik erlernt. Die Auswertung der Daten dieses Selbstlernkurses ermöglichen interessante Einblicke in die zugrunde liegenden Lernprozesse und die Perspektiven der Lernenden.
Zum Onlinekurs
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EKGe - Erweiterte Kompetenzmessung im Gesundheitsbereich
Wie kann man in der Pflege das Belastungsempfinden verringern, Versorgungsqualität durch berufsübergreifende Zusammenarbeit fördern und den Fachkräftemangel bekämpfen? Das Projekt EKGe sucht Ansätze in der Pflegeausbildung, indem es erstmals mit innovativen technologiegestützten Verfahren – wie prozessnahen Erhebungen und videobasierten Tests – prüft, was die Ausbildung in Praxiseinrichtungen wirksam macht – u.a. bezüglich der Befähigung zu interprofessioneller Kooperation – und ein digital gestütztes Training zur Bewältigung pflegespezifischer Belastungen entwickelt.