Ziel des Projekts 

Im Zentrum stand die Frage, wie digitale Tools und Künstliche Intelligenz sinnvoll in den sprachsensiblen naturwissenschaftlichen Unterricht integriert werden können, um Tiefenstrukturen im Lernen zu fördern. 

Ein zentrales Anliegen war es, die erarbeiteten Lehr-Lern-Konzepte über den Methodenpool des Mercator-Instituts für Lehrkräfte bundesweit verfügbar zu machen und damit den nachhaltigen Wissenstransfer aus der universitären Lehrkräftebildung in die schulische Praxis zu sichern. 

Relevanz 

Das Lehr-Lern-Forschungsprojekt reagierte auf die aktuellen Herausforderungen und Chancen, die sich aus der zunehmenden Digitalisierung und dem Einsatz von Künstlicher Intelligenz im Bildungsbereich ergeben. Besonders im sprachsensiblen naturwissenschaftlichen Unterricht bietet sich ein großes Potenzial, Lernende beim Aufbau von Tiefenstrukturen und beim verstehensorientierten Lernen zu unterstützen. 

Projektbeschreibung

In einem ersten Schritt definierten die Teilnehmenden ihre individuellen Interessen innerhalb der übergeordneten Fragestellung und formulierten darauf basierend eigene Forschungsfragen. Anschließend führten sie Experten- und Expertinneninterviews nach der Methode des „Interviews für Empathie“ durch, um zentrale Perspektiven und Bedarfe aus der Praxis zu erheben. 

Die Analyse dieser Interviews führte zur Formulierung gemeinsamer Desiderate, die als Leitlinien für alle Teilprojekte dienten. Dabei wurde deutlich, dass KI im Unterricht nicht als unfehlbare Wahrheit oder Ersatz analoger Methoden verstanden werden darf, sondern als ergänzendes Werkzeug, das menschliche Anleitung und Reflexion erfordert. Ebenso wurde betont, dass handlungsorientierte und reale Lernerfahrungen Vorrang behalten sollen, um authentische Lernprozesse zu ermöglichen. 

Ein weiterer zentraler Befund betraf den gezielten Einsatz multimodaler Materialien, um unterschiedliche Lernkanäle zu aktivieren und individuelle Lernwege zu fördern. Differenzierte Hilfestellungen sollten in abgestufter Form

angeboten werden, damit Lernende ihren Fortschritt selbstbestimmt gestalten können. Darüber hinaus zeigten die Diskussionen der Studierenden, dass geschlossene Aufgaben eine effiziente Lernkontrolle ermöglichen, während offene Reflexionsfragen für die Förderung von Tiefenstrukturen und kritischem Denken essenziell sind. 

Besonderes Augenmerk lag zudem auf kooperativen Lernformen, die die sprachliche und soziale Interaktion der Lernenden fördern. Gleichzeitig reflektierten die Studierenden kritisch mögliche Risiken des KI-Einsatzes, etwa die Verstärkung fachlicher Fehlkonzepte, Stereotype oder Rollenbilder. Daraus wurde die Notwendigkeit einer didaktisch begleiteten, kontinuierlich reflektierten Nutzung von KI-Systemen abgeleitet. Ebenso wurde der Energieverbrauch solcher Systeme thematisiert und als Aspekt nachhaltiger Bildung in den Unterrichtskontext eingebettet. 

Schließlich wurde hervorgehoben, dass Schülerinnen und Schüler eine solide Medien- und KI-Kompetenz benötigen, um diese Technologien eigenverantwortlich und reflektiert einsetzen zu können. Altersangemessene Zugänge und bewusste Begrenzungen der Nutzung bildeten daher ebenfalls einen wichtigen Bestandteil der Überlegungen. 

Auf Grundlage dieser Desiderate entwickelten die Studierenden im Rahmen des Projekts eigene Forschungsfragen, die digitale Innovation mit sprachsensibler und fachlicher Förderung im naturwissenschaftlichen Unterricht verbanden. Dabei erprobten sie praxisnahe Ansätze, etwa den Einsatz eines digitalen Escape-Rooms zur Förderung von Problemlösefähigkeit und kognitiver Aktivierung, den Einsatz von 

Megaprompting zur Vertiefung physikalischer Konzepte, sowie die Nutzung von ChatGPT als Lernassistent zur Entwicklung von Textsortenkompetenz. Begleitet wurden die Studierenden von Expertinnen und Experten aus Wissenschaft und Praxis, die als Critical Friends den Reflexionsprozess unterstützten und den Transfer zwischen Forschung, Lehrkräftebildung und schulischer Praxis gezielt stärkten. 

Ergebnisse 

Den Abschluss des Projekts bildete eine Posterpräsentation, zu der Vertreterinnen und Vertreter aus Wissenschaft, Lehrkräfteausbildung und Schulpraxis eingeladen waren. Die Veranstaltung diente dem Austausch über Chancen, Grenzen und didaktische Potenziale des KI-Einsatzes im sprachsensiblen naturwissenschaftlichen Unterricht. In diesem Rahmen präsentierten die Studierenden ihre Forschungsprojekte, diskutierten ihre Ergebnisse mit den Expertinnen und Experten und erhielten wertvolles Feedback zu Umsetzbarkeit und Weiterentwicklung der Konzepte. 

Ein Teil der erarbeiteten Methoden und Materialien wurde in den Methodenpool des Mercator-Instituts aufgenommen, um Lehrkräften bundesweit praxisorientierte Anregungen zur Verfügung zu stellen. Nicht alle Projekte konnten dort integriert werden, doch auch diese tragen durch ihre Dokumentation und Reflexion in Postern zur wissenschaftlichen und didaktischen Diskussion bei. Ein Beispiel dieser Poster ist dem Bericht unter „Material“ beigefügt; ergänzend werden die entsprechenden Links zu den veröffentlichten Methoden bereitgestellt, um den Wissenstransfer zwischen Hochschule und Schule nachhaltig zu unterstützen.