In der Unterrichtsmethode Flipped Classroom sind schulische und häusliche Aktivitäten vertauscht. Instruktionale Elemente werden in online verfügbare Lernvideos ausgelagert, welche die Schüler als häusliche Vorbereitung ansehen. Im Unterricht stehen dann schülerzentrierte Tätigkeiten im Vordergrund, in denen die Schüler ihr Wissen anwenden und vertiefen können. Durch die Auslagerung von Inputphasen wandelt sich die Rolle des Lehrers vom Instructor zum Lernbegleiter. Die vorliegende quasi-experimentelle Studie im Pre-/Postdesign mit Kontrollgruppe untersuchte die Wirkungen des Flipped Classroom in Physikkursen der Oberstufe (Grundkursniveau) an zwei deutschen Gymnasien mit N = 151 Schülerinnen und Schülern. Acht Physikkurse der 11. Jahrgangsstufe nahmen an der Studie teil, die sich über einen Zeitraum von zwei Schuljahren erstreckte (2015/16 und 2016/17). Vier der fünf teilnehmenden Lehrkräfte unterrichteten sowohl einen Kontroll- als auch einen Treatmentkurs. Sämtliche Lernvideos wurden von den Lehrkräften selbst erstellt. Dabei integrierten sie reale Experimente, um dem Anspruch physikauthentischen Unterrichts gerecht zu werden. Die Forschungsfragen richteten sich sowohl auf die Leistung in einem Fachwissenstest als auch auf affektive Lernmerkmale wie die Motivation, das Interesse und das Selbstkonzept. Zusätzlich wurden die wahrgenommene Lehrerunterstützung und das Hausaufgabenverhalten untersucht. Die Anwendung von Flipped Classroom im Physikunterricht zeigte größtenteils positive Effekte. Die Schülerinnen und Schüler im Flipped Classroom hatten einen höheren kognitiven Lernzuwachs und ein besseres Selbstkonzept als ihre Mitschüler, die traditionell unterrichtet wurden. Das Leistungsniveau und das Geschlecht der Schülerinnen und Schüler hatten dabei keinen Einfluss auf diese Effekte. Während die Motivation, sich mit Physik zu beschäftigen, in der Kontrollgruppe sank, blieb sie in der Treatmentgruppe auf konstantem Niveau. Bei genauerem Blick zeigte sich, dass die Motivation bei Schülerinnen im Flipped Classroom anstieg, bei Schülerinnen im traditionellen Unterricht jedoch abnahm. Das Interesse am Unterrichtsfach Physik wurde in beiden Gruppen geringer. Sowohl die wahrgenommene Lehrerunterstützung als auch die Hausaufgabendauer blieben in beiden Gruppen zwischen Pre- und Posttest unverändert. Die Hausaufgabendisziplin war im Flipped Classroom jedoch deutlich höher, was zeigt, dass die Schülerinnen und Schüler eher bereit waren, sich instruktionale Lernvideos anzusehen als klassische Hausaufgaben zu bearbeiten. / Flipped Classroom inverts traditional teaching methods by delivering direct instruction in online learning videos. The students watch the videos at home so that class time is freed up for student centered and collaborative activities that allow a deeper exploration of the con-tent. By outsourcing lectures, the role of the teacher shifts from instructing to coaching the students. The quasi-experimental pre/post-study with control group examined the effects of flipped classroom applied to basic physics courses at two German secondary schools with N = 151 students in a three-months-treatment. Eight 11th grade physics courses took part in the study that was conducted in the school years 2015/16 and 2016/17. Four of five teachers in-volved in the study taught both control and treatment courses. All videos were produced by the teachers and incorporated real experiments to ensure an authentic physics education experience. The research questions focused on the performance in a content knowledge test as well as non-cognitive attitudes such as motivation, interest and self-concept. In addition, perceived teacher support and homework habits were also evaluated. Applying flipped classroom in physics school education showed largely positive results. The students in flipped classroom had a higher gain in cognitive learning and a better self-concept than those in a traditional classroom setting. Physics aptitude as well as gender did not moderate these effects. Whereas the motivation to engage in physics declined in the control group, it remained unchanged in the treatment group. In particular, female students in flipped classroom developed a higher motivation to engage in physics than their female peers who lost motivation in the traditional classroom. The interest in physics as a school subject decreased in both groups. The perceived teacher support and the average length of homework stayed the same in both groups between pre- and post-test. However, the homework discipline was considerably higher in flipped classroom which showed that stu-dents were more likely to watch instructional videos than do traditional homework.

Im Fokus dieser Arbeit stehen drei Studien, die sich basierend auf den Prinzipien gestaltungsorientierter Bildungsforschung auf die Entwicklung, Durchführung und Evaluation zweier Unterrichtskonzepte zur Förderung von Medienkritikfähigkeit im Kontext zeitgenössischer Propaganda beziehen. Studie 1 widmet sich der praxis- und theorieorientierten Entwicklung und Evaluation eines fächerübergreifenden Unterrichtskonzepts für die zehnte Jahrgangsstufe an Gymnasien zur Förderung propagandaspezifischer Medienkritik- und Analysefähigkeit. Die auf Basis des Konzepts entwickelte unterrichtliche Handlungslinie nahm vor allem extremistische Propagandabeispiele in den Blick und wurde im Sozialkunde- und Englischunterricht umgesetzt. Die Evaluation erfolgt unter Verwendung von Mixed Methods und belegt die Wirksamkeit des Unterrichtskonzepts. Studie 2 resultiert aus einer Iteration von Studie 1 und behandelt die Entwicklung und Evaluation eines fachspezifischen Unterrichtskonzepts zur Förderung allgemeiner Medienkritikfähigkeit von Schüler*innen der zehnten Jahrgangsstufe an Gymnasien. Die Umsetzung des Unterrichtskonzepts im Englischunterricht ermöglichte eine stärkere Akzentsetzung auf Propagandaformen der gezielten Desinformation und belegt mit Blick auf die Ergebnisse dieser Mixed Methods-Studie die Zielerreichung der Förderung von Medienkrititkfähigkeit. Studie 3 widmet sich der differenzierten Darstellung und Evaluation der Gestaltung von Counter-Narrativen, die einen elementaren Bestandteil in beiden Unterrichtskonzepten ausmacht. Die vor dem Hintergrund theoretischer Grundlagen zu (Counter-)Narrativen und zur Mediengestaltung aus medienkritischer Perspektive entwickelten Produkte wurden mithilfe verschiedener Techniken der qualitativen Inhaltsanalyse untersucht. Die Ergebnisse zeigen unter anderem, dass medienkritische Fähigkeiten im Rahmen der Gestaltung der Counter-Narrative angewandt wurden und unabhängig vom jeweiligen Grad an Narrativität zu identifizieren waren. / This paper is centered around three studies. Based on the overall research methodology of a practice- and theory-oriented development and evaluation of teaching concepts, this cumulative dissertation deals with the development, implementation and evaluation of two teaching concepts aiming at fostering critical media literacy skills in the light of contemporary propaganda. Study 1 presents a practice- and theory-oriented development and evaluation of an interdisciplinary teaching concept for 10th graders at a German high school focusing on advancing propaganda specific critical media literacy and analysis skills. The concept was realized in lessons of Social Studies and English and focused on primarily extremist political propaganda. The chosen mixed-methods evaluation design proves the effectiveness of the concept in terms of fostering the previously mentioned skills. Study 2 can be seen as a result of an iterative review process of study 1 and addresses the practice- and theory-oriented development and evaluation of a subject-specific teaching concept for 10th graders at a German high school which aimed at fostering overall critical media literacy skills. Due to the focus on solely English lessons, there was a stronger accentuation of international propaganda from the field of intentional disinformation. Results of a mixed-methods analysis show a successful promotion of critical media literacy skills. Study 3 deals with a nuanced depiction and evaluation of a Counter-Narrative creation activity, which was a fundamental part of both teaching concepts. These Counter-Narrative artefacts were evaluated with different techniques of qualitative content analysis. As a major result, critical media literacy skills were found to be crucial for the creation of Counter-Narratives regardless of the individual degree of narrativity.

Neuerungen in Bildungssystemen können nur erfolgreich sein, wenn sie planmäßig implementiert werden. Maßgeblich ist hierfür, dass die Lehrkräfte über die entsprechenden professionellen Kompetenzen verfügen. Die vorliegende Arbeit untersucht diesen Zusammenhang am Beispiel der Implementation von Seminarfächern im bayerischem Gymnasium. Es wird identifiziert, welche neuen Herausforderungen Chemie-Lehrkräfte mit Einführung der Wissenschaftspropädeutischen (W-) und Projekt-Seminare (P-) bewältigen müssen. Aus Interviews mit Lehrkräften wurden per qualitativer Inhaltsanalyse nach Mayring die Anforderungen an das Professionswissen der Lehrkräfte identifiziert. Für die W-Seminare konnte dargestellt werden, dass eine erfolgreiche Wissenschaftspropädeutik häufig an fehlendem Fachwissen der Lehrkräfte zu Nature of Science Inquiry (NOSI) scheiterte. Analog fehlte den Lehrkräften in den P-Seminaren Fachwissen zu Projektmanagement, sodass sie dies weder umsetzten, noch erfolgreich vermitteln konnten. Um die Lehrkräfte bei der Bewältigung der Herausforderungen zu unterstützen, wurden vielfältige Möglichkeiten der Kooperation von Seminarfächern mit der Universität als externem Partner erprobt. Methodenwerkzeuge für eine systematische Wissenschaftspropädeutik wurden entwickelt und im Rahmen von Lehrerfortbildungen weitergegeben. Weiterhin wurde ein Lehr-Lern-Labor „Analyseverfahren der Chemie“ für W-Seminare konzipiert und wiederholt erfolgreich durchgeführt. Damit wurden Erkenntnisse der empirischen Studie in nachweislich praxistaugliche Konzepte umgesetzt, die die erfolgreiche Implementation der Seminarfächer unterstützen können. / Implementations of pedagogical innovations in school systems can only be successful if teachers are qualified for it – i. e. possess adequate pedagogical competencies to realize the new concept. In regard of this perspective, this thesis examines the implementation of Science- and Project-Seminar Courses (W- and P-Seminar) in Bavarian Gymnasium. The aim was to identify, which new challenges to their professional competencies teachers had to master when realizing the new teaching format. For that, interviews with teachers were analyzed according to Mayrings content analysis. It could be shown that Chemistry teachers generally could fulfill most of the tasks imposed on them. However, they lacked content knowledge about Nature of Science Inquiry (NOSI) and about project management. Consequently, they failed in teaching these contents successfully so that major aims of the Seminar Courses were not reached. These findings were directly transferred into concepts that provably may improve the implementation of W- and P-Seminars. Several new teaching tools were developed and repeatedly communicated in advanced training courses. Furthermore, lab-courses for students about chemical analytical methods were designed and extensively tested. Additionally, many other possibilities how Universities may cooperate with Science- and Project-Seminar-Courses are being described in this thesis.

Der Einzug des Rechners in den Mathematikunterricht hat eine Vielzahl neuer Möglichkeiten der Darstellung mit sich gebracht, darunter auch multiple, dynamisch verbundene Repräsentationen mathematischer Probleme. Die Arbeit beantwortet die Frage, ob und wie diese Repräsentationsarten von Schülerinnen und Schüler in Argumentationen genutzt werden. In der empirischen Untersuchung wurde dabei einerseits quantitativ erforscht, wie groß der Einfluss der in der Aufgabenstellung gegebenen Repräsentationsform auf die schriftliche Argumentationen der Schülerinnen und Schüler ist. Andererseits wurden durch eine qualitative Analyse spezifische Nutzungsweisen identifiziert und mittels Toulmins Argumentationsmodell beschrieben. Diese Erkenntnisse wurden genutzt, um Konsequenzen bezüglich der Verwendung von multiplen und/oder dynamischen Repräsentationen im Mathematikunterricht der Sekundarstufe zu formulieren.

Angesichts aktueller und zurückliegender Migrations- und Fluchtprozesse in Deutschland kommen Jugendliche der Residenzgesellschaft in verschiedenen Bereichen ihres Lebens mit Menschen mit Flucht- oder Migrationserfahrung in Kontakt, woraus sich Chancen und Entwicklungspotenziale, aber auch Herausforderungen ergeben. Beispielsweise kann vermehrter interkultureller Kontakt auf individueller Ebene zur Weiterentwicklung von Toleranz und Empathie führen. Jedoch können Jugendliche der Residenzgesellschaft auf vermehrte Zuwanderung auch mit einem Gefühl der Unsicherheit und einer ablehnenden Haltung gegenüber Menschen mit Flucht- oder Migrationserfahrung reagieren. Diese Reaktionen können durch einseitige oder negative Medienberichte zum Themenkomplex Flucht und Migration verstärkt werden. Um Chancen und Entwicklungspotenziale ausschöpfen sowie Herausforderungen im Kontext von Flucht und Migration bewältigen zu können, müssen Jugendliche in der Entwicklung interkultureller Kompetenz gefördert werden. Interkulturelle Kompetenz ist eine wesentliche Voraussetzung für das Zusammenleben in einer pluralistischen Gesellschaft und daher ein bedeutsames Bildungs- und Erziehungsziel für Schule und Unterricht. Die Zielstellung der vorliegenden Forschungsarbeit ist demnach die praxis- und theorieorientierte Entwicklung und Evaluation eines Unterrichtskonzepts zur Förderung interkultureller Kompetenz unter Verwendung digitaler Medienangebote und Gestaltung medialer Beiträge. Hinsichtlich theoretischer Grundlagen zu interkultureller Kompetenz wird vor dem Hintergrund eines an Offenheit, Prozesshaftigkeit und Heterogenität orientierten Kulturbegriffs Interkulturalität als sozialer Prozess verstanden, in dem sich Personen unterschiedlicher kultureller bzw. kollektiver Zugehörigkeiten begegnen, miteinander interagieren und kommunizieren. Interkulturelle Kompetenz setzt sich aus Wissen (kognitive Dimension), Einstellungen (affektive Dimension) sowie Verhaltensweisen (behaviorale Dimension) zusammen und es wird angenommen, dass diese erlernt und gefördert werden kann. Vorgehensweisen zur Entwicklung interkultureller Kompetenz sollten die kognitive, affektive und behaviorale Dimension interkultureller Kompetenz adressieren, die Reflexion authentischer, kritischer Überschneidungssituationen einbeziehen sowie realweltliche, interkulturelle Begegnungen als Lerngelegenheiten aufgreifen. Bezüglich theoretischer Grundlagen zum Lehren und Lernen mit Medien stellt vor dem Hintergrund verschiedener Ansätze zum Lehren und Lernen mit Medien die handlungs- und entwicklungsorientierte Didaktik eine bedeutsame Grundlage für die vorliegende Forschungsarbeit dar. Sie wird bezüglich der Prinzipien der Situations-, Bedürfnis-, Erfahrungs- und Entwicklungsorientierung, der Bedeutsamkeit komplexer, lernprozessanregender Aufgabenstellungen und einer idealtypischen Strukturierung von Unterricht mit theoretischen Grundlagen interkultureller Kompetenz und Vorgehensweisen zu ihrer Förderung in Beziehung gesetzt. Hinsichtlich des forschungsmethodischen Vorgehens wird auf Basis einer Gegenüberstellung verschiedener Ansätze der gestaltungsorientierten Bildungsforschung der Ansatz einer praxis- und theorieorientierten Entwicklung und Evaluation von Konzepten unterrichtlichen Handelns für die vorliegende Forschungsarbeit begründet ausgewählt und seine Umsetzung erläutert. Im Rahmen der ersten Studie wird auf der Basis theoretischer und empirischer Grundlagen interkultureller Kompetenz und didaktischer Zugänge ein pädagogisches Konzept zur Förderung interkultureller Kompetenz von Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufe I unter Verwendung digitaler Medien entwickelt und für eine achte Klasse am Gymnasium konkretisiert. Das Konzept wird hinsichtlich seiner Zielerreichung sowie auftretender Nebenwirkungen unter Einsatz von Mixed Methods evaluiert. Die Ergebnisse weisen unter anderem darauf hin, dass das entwickelte Unterrichtskonzept zur Förderung interkultureller Kompetenz der Schülerinnen und Schüler beigetragen hat. Die zweite Studie stellt eine ergänzende qualitative Studie dar, mit dem Ziel, die gemeinsame Mediengestaltung in Zusammenarbeit von Lernenden mit und ohne Flucht- bzw. Migrationserfahrung als bedeutsame Lernaktivität des Unterrichtskonzepts vertiefend zu untersuchen und Vorgehensweisen des kollaborativen Gestaltungsprozesses, die aus der Perspektive der Schülerinnen und Schüler wichtig sind, zu identifizieren. Hierzu werden die subjektiven Sichtweisen der Gymnasiastinnen und Gymnasiasten auf die Gestaltung medialer Beiträge in interkultureller Begegnung unter Bezugnahme auf interkulturelle Sensibilität in Fokusgruppen erhoben und qualitativ-inhaltsanalytisch ausgewertet. Die Ergebnisse der qualitativen Inhaltsanalyse zeigen, dass im Rahmen der Mediengestaltung verschiedene Komponenten interkultureller Sensibilität angesprochen wurden. Beispielsweise geben einige Gymnasiastinnen und Gymnasiasten an, dass ihnen sowohl die Zusammenarbeit mit den Mittelschülerinnen und -schülern als auch die gemeinsame Mediengestaltung Freude bereitete. In der dritten Studie werden die von den Schülerinnen und Schülern gestalteten Medienbeiträge aus interkulturell-kommunikativer und medienbezogener Perspektive vertiefend analysiert. Die Auswertung erfolgt durch qualitative Inhaltsanalysen hinsichtlich wesentlicher Aspekte der Kommunikationssituation, der Medienmerkmale sowie Bezugspunkten zur behavioralen Dimension interkultureller Kompetenz. Aus den Ergebnissen der Videoanalysen geht unter anderem hervor, dass die interkulturellen Begegnungssituationen, die im Rahmen der Beiträge dargestellt werden, aus kommunikationstheoretischer Perspektive komplex und vielschichtig sind. Nach einer abschließenden kritischen Methodenreflexion werden Ergebnisse der Studien zusammengeführt und interpretiert. Beispielsweise geht aus der Zusammenführung der Ergebnisse aus der ersten und der zweiten Studie hervor, dass sich zwischen Pre- und Post-Test eine statistisch signifikante Steigerung des Mittelwertes der Komponente Aufmerksamkeit während der interkulturellen Interaktion ergibt, was unter Berücksichtigung der Resultate aus den Fokusgruppen als gesteigertes Interesse der Probandinnen und Probanden an den Schülerinnen und Schülern der Mittelschulklasse im Laufe der gemeinsamen Videogestaltung gedeutet werden kann. Die vergleichende Betrachtung von Ergebnissen aus der ersten und der dritten Studie zeigt, dass mit einer Steigerung des Summenscores der behavioralen Dimension interkultureller Kompetenz Bezüge zu verschiedenen Komponenten der behavioralen Dimension im Rahmen der gestalteten Videos in Verbindung stehen. Hinsichtlich der Konsequenzen für zukünftige Forschung wird abschließend auf die Notwendigkeit der Entwicklung von Verfahren zur Erfassung interkultureller Kompetenz von Jugendlichen mit unzureichenden Deutschkenntnissen verwiesen. Bezüglich der Praxis in Schule und Unterricht ist die Förderung interkultureller Kompetenz unter Verwendung und Gestaltung digitaler Medienangebote bzw. -beiträge als schulische Querschnittsaufgabe aller Jahrgangsstufen, Fächer und Schulformen wahrzunehmen. Insgesamt leistet die vorliegende Forschungsarbeit damit einen Beitrag zur Verknüpfung der Förderung interkultureller Kompetenz mit der interkulturell-kooperativen Gestaltung medialer Beiträge. / Due to current and former processes of migration and flight in Germany young people encounter migrants and refugees in various contexts of their daily lives which leads to certain opportunities and challenges. For instance, at an individual level increased intercultural contact may enhance tolerance and empathy. However, ever growing rates of immigration might also cause feelings of uncertainty or hostile attitudes towards refugees or migrants. This can be exacerbated through one-sided or negative media coverage about the topic flight and migration. Thus, young people need to be supported in developing intercultural competence in order to seize opportunities and to overcome challenges. Consequently, intercultural competence is considered as an essential requirement of social coexistence in pluralized societies and is supposed to be a crucial educational objective in schools. Against this background, this research project focuses on a practice- and theory-oriented development and evaluation of a teaching concept to foster intercultural competence using and creating digital media. According to an open and processual concept of culture interculturality is defined as a social process in which individuals from different cultural or collective backgrounds come into contact, interact, and communicate. Intercultural competence is comprised of three dimensions: knowledge (cognitive dimension), attitudes (affective dimension) and behavior (behavioral dimension). Moreover, intercultural competence is considered to be learnable and eligible. Furthermore, procedures to foster intercultural competence should address all three dimensions, include reflections of authentic and critical intercultural situations and be based on real-world intercultural encounters as an opportunity for intercultural learning. Against the background of different approaches of teaching and learning with media the action- and development-oriented approach is chosen as the theoretical foundation for the present research. Its underlying principles of situation, need, experience and development orientation, its focus on complex and stimulating tasks, and its ideal-typical structure of teaching were connected with fundamentals and procedures of fostering intercultural competence. Against the background of different approaches of design-oriented research, the practice- and theory-oriented development and evaluation of teaching concepts is chosen and realized in the present research project. Based on theoretical and empirical findings of intercultural competence and pedagogical approaches study 1 presents a practice- and theory-oriented teaching concept to foster intercultural competence of students in secondary education. It was implemented in the 8th grade of a German high school and evaluated according to its outcomes and potential side effects using mixed methods. Evaluation results show that the teaching concept has successfully contributed to the promotion of students’ intercultural competence. Study 2 is a supplementary qualitative study. It focuses on an in-depth examination of the joint media creation process in which learners with and without refugee or migration backgrounds closely collaborated with each other. For this purpose, focus groups and qualitative content analysis were conducted in order to explore the perceptions of high school students on the joint video production focusing on intercultural sensitivity as facet of intercultural competence. The results indicate that various components of intercultural sensitivity were crucial in the production process. For example, the results show that high school students enjoyed collaborating with students with refugee or migration backgrounds as well as creating joint media products. Study 3 is a supplementary, qualitative study which includes an in-depth analysis of the videos produced by the students. The analysis refers to aspects of communication, characteristics of media, and references to behavioral aspects of intercultural competence by using qualitative content analysis. Results reveal for instance the complexity of illustrated contact situations as an essential aspect of communication. After a retrospective reflection on the use of methods results of the three studies are combined, analyzed, and interpreted. For instance, an integration of study 1 and study 2 reveals that there is a statistically significant increase of the mean score regarding the component Interaction Attentiveness between pre- and post-test. Taking into account the results from the focus groups, this can be interpreted as test persons’ increased interest in the students with migration or refugee backgrounds during joint media production. Furthermore, a comparative examination of results from study 1 and study 2 shows that an increase of sum scores of the behavioral dimension of intercultural competence is accompanied by references to various components of the behavioral dimension in the stop-motion-videos. Regarding consequences for future research, there is a necessity of developing instruments to measure intercultural competence of young people with insufficient German skills. In terms of practice in schools, the promotion of intercultural competence while using and creating digital media is to be perceived as a cross-curricular task of all grade levels, subjects, and types of schools. Against this background, the present research contributes to the integration of promoting intercultural competences with the interculturally cooperative media creation.

Keine andere Wissenschaft ist in einem so hohen Maße mathematisiert wie die Physik. Aufgrund dieser engen Verbindung beider Wissenschaften muss geklärt werden, welche Rolle die Mathematik im Physikunterricht spielen soll. Um einen theoretischen Rahmen bereitzustellen, wird ein didaktisches Modell erarbeitet, das mathematik- und physikdidaktische Erkenntnisse mit wissenschaftstheoretischen Argumenten zur Rolle der Mathematik in der Physik verbindet. Unter der daraus resultierenden Perspektive der konzeptuell-mathematischen Physik wird die Aufgabenkultur im Physikunterricht beleuchtet und neue Aufgaben zum Themengebiet der Mechanik konstruiert, die die Übersetzung zwischen physikalischer Bedeutung und mathematischen Strukturen thematisieren. Auf diesen Aufgaben basiert die qualitative empirische Studie, die die Verständnisprobleme von Schülerinnen und Schülern neunter und zehnter Klassen verschiedener Gymnasien beim Verbinden von Physik und Mathematik untersucht. Die Analyse ergibt verschiedene Problembereiche, wobei sich insbesondere beim Übersetzen zwischen physikalischer Bedeutung und mathematischen Strukturen problematische Vorstellungen zeigen. So werden teilweise funktionale Abhängigkeiten zwischen den Faktoren eines Produktes gesehen. Andererseits zeigt sich aber auch, dass der Abgleich zwischen der mathematischen Herleitung und der physikalischen Interpretation der entscheidende Faktor für das erfolgreiche Lösen einer Aufgabe sein kann.

Keine andere Wissenschaft ist in einem so hohen Maße mathematisiert wie die Physik. Aufgrund dieser engen Verbindung beider Wissenschaften muss geklärt werden, welche Rolle die Mathematik im Physikunterricht spielen soll. Um einen theoretischen Rahmen bereitzustellen, wird ein didaktisches Modell erarbeitet, das mathematik- und physikdidaktische Erkenntnisse mit wissenschaftstheoretischen Argumenten zur Rolle der Mathematik in der Physik verbindet. Unter der daraus resultierenden Perspektive der konzeptuell-mathematischen Physik wird die Aufgabenkultur im Physikunterricht beleuchtet und neue Aufgaben zum Themengebiet der Mechanik konstruiert, die die Übersetzung zwischen physikalischer Bedeutung und mathematischen Strukturen thematisieren. Auf diesen Aufgaben basiert die qualitative empirische Studie, die die Verständnisprobleme von Schülerinnen und Schülern neunter und zehnter Klassen verschiedener Gymnasien beim Verbinden von Physik und Mathematik untersucht. Die Analyse ergibt verschiedene Problembereiche, wobei sich insbesondere beim Übersetzen zwischen physikalischer Bedeutung und mathematischen Strukturen problematische Vorstellungen zeigen. So werden teilweise funktionale Abhängigkeiten zwischen den Faktoren eines Produktes gesehen. Andererseits zeigt sich aber auch, dass der Abgleich zwischen der mathematischen Herleitung und der physikalischen Interpretation der entscheidende Faktor für das erfolgreiche Lösen einer Aufgabe sein kann.

Physical-Computing-Geräten wie Robotern und Mikrocontrollern wird eine wichtige Rolle als Lernmedium für Schülerinnen und Schüler zugesprochen. Zu lernende Kontexte sind ähnlich vielfältig wie die inzwischen existierenden Geräte. Die Komplexität der Systeme ist mannigfaltig und bisherige Forschung geht zumeist von dem Gerät als Forschungsgegenstand aus. Im Rahmen dieser Dissertation wird von einem geräteunabhängigen Physical- Computing-Prozess als Problemlöseprozess ausgegangen, um ein Fundament für nachhaltige und geräteunabhängige Forschung zu schaffen sowie Physical Computing als Unterrichtsgegenstand zu beschreiben. Aufgrund von Merkmalen, wie der Arbeit mit Sensorik und Aktuatorik sowie dem iterativen Testen und Evaluieren, scheint Physical Computing Ähnlichkeiten zu dem naturwissenschaftlichen Experiment aufzuweisen. Dieser Zusammenhang und die potentiellen Auswirkungen auf die Informatikdidaktik werden in den folgenden drei Ausprägungsformen untersucht. Basierend auf Modellen aus der Literatur wird ein Modell des Physical-Computing- Prozesses abgeleitet und mithilfe empirischer Studien adaptiert. Bei dem Vergleich der Prozesse der wissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung und des Physical Computing können diverse Gemeinsamkeiten festgestellt werden. Insbesondere verlaufen die Prozesse parallel zueinander, was die Grundlage für einen MINT-Problemlöseprozess bildet. Bislang wurden konkrete Probleme von Schülerinnen und Schülern bei der Interaktion mit den Geräten peripher beschrieben. In dieser Arbeit wird eine Analyse von Problemursachen vorgenommen und auftretende Probleme werden kategorisiert. Probleme, die gleichzeitig mehrere Problemursachen haben, werden aufgedeckt und eine Problemtaxonomie zur Beschreibung von Problemursachen abgeleitet. Ein mehrstufiges Feedback-Modell zur Unterstützung des Problemlösens in Physical- Computing-Aktivitäten wird basierend auf der Problemtaxonomie entwickelt. Durch eine empirische Untersuchung wird es als unterstützend für den Physical-Computing-Prozess evaluiert und bildet damit ein Modell zur Entwicklung von kognitiven Tutorensystemen für Physical Computing. / Physical computing devices like robots and microcontrollers play an important role as learning devices for students. These devices as well as the learning contexts are multifaceted. The complexities of the systems are diverse and the existing research is usually concentrated on the devices. This thesis develops as a starting point a device-independent physical computing process by seeing it as problem-solving process. The goal is to construct a base for sustained and device-independent physical computing research and to describe physical computing as a school subject. The physical computing process seems to share similarities with the scientific inquiry process, because of characteristics like working with sensors and actuators and iterativ testing and evaluating. This relation and the implications on computer science education are explored in the following three facets. Based on existing literature, a model of the physical computing process is derived and supplemented by empirical data. In the comparison of the scientific inquiry and the physical computing processes substantial commonalities are identified. Hence, a base for a joint STEM problem-solving process is built. So far, concrete students’ problems during the activities with physical computing devices are described as a side product. In this thesis problem sources are uncovered and occurring problems categorized. Problems having more than one problem source are uncovered and a problem taxonomy is derived from that. Based on the problem taxonomy, a multilevel feedback model to support problem solving during physical computing activities is developed. With an empirical exploration, the taxonomy is evaluated. Results indicate that the taxonomy is supportive for achieving the physical computing process. Finally a model for a cognitive tutoring system for physical computing is outlined.

In der Bachelorarbeit werden im Rahmen des Studium der Kunstpädagogik an der Universität Leipzig auf Grundlage von Recherche, Quellenstudium, Erfahrungswissen und Synthese einige Aspekte zum Spannungsfeld von BNE und Kunstpädagogik vorgestellt, die einem breiten Publikum einen nachvollziehbaren Zugang sowie ein besseres Verständnis zum Themenkomplex „Bildung für nachhaltige Entwicklung“ ermöglichen sollen. Dazu werden Rahmenbedingungen und entscheidende Dokumente im Kontext der UNESCO-Bestrebungen zur kulturellen Bildung identifiziert sowie Defizite und Reserven im Kontext der weiteren Ausprägung von BNE für den Bereich kunstpädagogischer Praxis abgeleitet.

Welche Chancen und Risiken ergeben sich durch Stiftungsengagements bzw. -arrangements im schulnahen Umfeld? Ziel soll es sein, die Entscheidungsfelder in dieser speziellen Kooperationsform zu systematisieren und einen ersten generalisierbaren, praxisrelevanten Überblick anbieten zu können. Aus erziehungswissenschaftlicher Sicht interessiert insbesondere, ob sich Veränderungen in Bildungsinstitutionen und bei pädagogischen Leitvorstellungen nachweisen lassen, die auf Kooperationsaktivitäten oder –bestrebungen zurückgehen. Es ist zu prüfen, ob sich diese Veränderungen perspektivisch negativ oder positiv auf den gesellschaftlichen Bildungsauftrag der Schule und auf ihr untergeordnete pädagogische Domänen auswirken. Darüber hinaus versteht sich die Untersuchung als Pionierarbeit, die eine Lücke in der Forschung über normative Motive in der Arbeit pädagogischer und gemeinnützlicher Institutionen schließt und eine Methode entwickelt, die weitere systematische Untersuchungen in diesem Bereich erleichtert. Diese Arbeit ist als qualitative Studie konzipiert. Die vorliegende Arbeit arbeitet empirisch, indem sie bereits vorhandene Erfahrungswerte abfragt und diese systematisiert. Auf der anderen Seite arbeitet sie explorativ, indem sie blinde Flecke im Entscheidungsfeld theoretisch herleitet, überprüft und in eine Entscheidungsmatrix überführt.:1. Einleitung 1.1. Hinführung 1.2. Forschungsfrage 1.3. Forschungsmethode 1.4. Aufbau 2. Theoretischer Hintergrund 2.1. Begriffe 2.1.1. Definitionen 2.1.2. Einengung des Themenfeldes 2.2. Schulen 2.2.1. Schulen im Spannungsfeld – ein Annäherungsversuch (Zugang I) 2.2.2. Besonderheit Fokus Freie Schulen (Zugang II) 2.2.2.1. Definition 2.2.2.2. Inhaltliche Ausrichtung Freier Schulen 2.2.3. Konzepte progressiver Schulentwicklung 2.2.3.1. Schule als Institution (Schlaglicht I) 2.2.3.2. Schule als System im System (Schlaglicht II) 2.2.3.3. Schule als integrierender Sozialraum (Schlaglicht III) 2.2.3.4. Schule als pädagogischer Raum (Schlaglicht IV ) 2.2.3.5. Schulkonzept und Schulkultur (Schlaglicht V ) 2.3. Stiftungen 2.3.1. Definition 2.3.2. Stiftungen als Akteure des Dritten Sektors 2.3.3. Stiftungstypen 2.3.3.1. Metabetrachtung 2.3.3.2. Typologisierungen 2.3.4. Praktische Stiftungsarbeit & Wirkungsfelder 2.3.5. Schnittmenge Schule & Stiftung 2.4. Zusammenführung vor Kooperationsfolie 2.4.1. Implikation aktueller Forschungsergebnisse 2.4.1.1. Forschung Fundraising–Studie I 2.4.1.2. Forschung Stiftungsmanagement – Studie II 2.4.2. Chancen und Risiken von Stiftungsarrangements - Kategorienbildung 2.4.2.1. Kategorie 1: Authentizität und Kommunikation 2.4.2.2. Kategorie 2: Mission und Vision - Perspektivenabgleich 2.4.2.3. Kategorie 3: Augenhöhe & Eigenständigkeit 2.4.2.4. Kategorie 4: Erwartung Vorbehalte 2.4.2.5. Kategorie 5: Ressourcen 2.5. Exkurs Andragogik 3. Untersuchung 3.1. Sensibilisierende Konzepte 3.2. Forschungsdesign 3.2.1. Feld 3.2.2. Methode und Instrument 3.2.3. Stichprobe 3.2.4. Durchführung 3.2.5. Auswertung 3.3. Aufbereitung und Theoriebezug – Experteninterviews 3.3.1. Authentizität und Kommunikation 3.3.2. Mission und Vision - Perspektivenabgleich 3.3.3. Augenhöhe & Eigenständigkeit 3.3.4. Erwartung & Vorbehalte 3.3.5. Ressourcen 3.4. Zusammenfassung der Experteninterviews 4. Schlussbetrachtung 4.1. Reflexion der Arbeitsschritte 4.2. Inhaltliches Fazit 4.3. Ausblick