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Lauschangriff im Dienst der Wissenschaft

29.07.2014

Es geht um Kommunikation und um Wissenserwerb. Roland Biernacki, Biologielehrer und Mitarbeiter der Fachgruppe Didaktik Biologie, erforscht das HOBOS-Projekt und untersucht, welche Methode am besten dafür geeignet ist, Schülern neuen Stoff zu vermitteln und Wissen langfristig zu verankern.

Man nehme eine achte Klasse eines Gymnasiums, verteile die Schüler nach dem Zufallsprinzip in Kleingruppen an verschiedenen Tischen und gebe ihnen jeweils die gleiche Aufgabe: herauszufinden, auf welche Weise Bienen die Temperatur in ihrem Stock regulieren.


Lehrer und Forscher: Roland Biernacki vor einer Schülergruppe aus Kitzingen.

Foto: Gunnar Bartsch

Hierzu greifen die Schülerinnen und Schüler zum einen auf Daten der HOBOS-Plattform zurück, zum anderen stehen den Gruppen Materialien zur Verfügung, um den physikalischen, aber auch chemischen Hintergründen auf die Spur zu kommen.

Die einzelnen Gruppen erhalten jedoch unterschiedlich detailliert ausformulierte Anleitungen. Während die eine Gruppe eine Art „Kochrezept“ erhält, das sämtlich Schritte exakt vorgibt, findet die zweite in ihrem Anleitungsbogen deutlich weniger Details. Und die dritte ist quasi ganz auf sich gestellt; sie erhält nur die Aufgabe, das Material und den Auftrag: „Löst das Problem!“

Die spannende Fragen dabei lauten: Verändert die Art der Anleitung die Kommunikation innerhalb der Gruppe? Und welche Effekte hat dies auf Wissenserwerb und langfristige Behaltensleistung. Kurzum: bei wem ist das neu erworbene Wissen besser im Gedächtnis verankert?

Die Promotionsstudie

Die Antwort auf diese Frage sucht in den kommenden Monaten Roland Biernacki an der Universität Würzburg. Biernacki ist Lehrer für Biologie und Chemie am Gymnasium in Münnerstadt – seit knapp einem halben Jahr allerdings nur noch mit der Hälfte seiner regulären Arbeitszeit. In der anderen Hälfte ist er Teil der Fachgruppe Didaktik Biologie der Universität.

Er unterrichtet Studierende für das Lehramt am Gymnasium, gibt Seminare für angehende Referendare – und erforscht im Rahmen seiner Doktorarbeit „die Erfassung von aufgabenbezogener Schüler-Schüler-Interaktion im problemorientierten naturwissenschaftlichen Unterricht mit dem Ziel der Förderung der Kommunikationskompetenz“, wie sein Projekt wissenschaftlich korrekt heißt.

„Als Lehrer im Schulalltag bleibt leider für die wesentlichen Fragen wie: ‚Warum lernt ein Schüler? Und unter welchen Voraussetzungen tut er das am besten?‘, keine Zeit. Hier aber gibt es sie“, sagt Biernacki, wenn man ihn fragt, warum er an die Uni gegangen und dieses Thema für seine Promotion gewählt hat. Da Kommunikationskompetenz heute eine der wichtigsten Schlüsselqualifikationen für den beruflichen Erfolg sei, interessiere ihn außerdem die Frage, wie er seine Schüler optimal auf diese Anforderung vorbereiten kann.

In diesem Zusammenhang nimmt Biernacki auch regelmäßig mit seinen Schülern am Wettbewerb „Jugend präsentiert“ der Klaus-Tschira Stiftung teil und gibt als Multiplikator Fortbildungen für Lehrkräfte in diesem Bereich.

Das Kommunikationsverhalten der Schüler spielt deshalb auch eine wichtige Rolle in Biernackis Doktorarbeit. „Als 2004 deutschlandweite Bildungsstandards an den Schulen festgelegt wurden, hat jedes Fach Kompetenzbereiche definiert, die jeder Schüler zu bestimmten Zeitpunkten beherrschen sollte. In der Biologie gehören dazu das Fachwissen, der selbständige Erkenntnisgewinn, die Bewertung – und eben die Kommunikationskompetenz“, erklärt Dr. Thomas Heyne, Leiter der Fachgruppe Didaktik Biologie, den dazu gehörigen Hintergrund.

Das Uni-Klassenzimmer stellt die Technik

Viel Technik ist notwendig, damit Roland Biernacki das Kommunikationsverhalten der Schüler in den Kleingruppen untersuchen kann. An der Universität Würzburg steht ihm diese im sogenannten Uni-Klassenzimmer zur Verfügung. Diese Einrichtung des Zentrums für Lehrerbildung und Bildungsforschung ZfL ging Ende 2012 offiziell in Betrieb.

Tatsächlich handelt es sich dabei um zwei benachbarte Räume im Didaktikzentrum auf dem Hubland-Campus Nord. Während in dem einen Zimmer der Unterricht stattfindet, zeichnen Kameras und Mikrofone das Geschehen auf und übertragen es bei Bedarf in ein Nebenzimmer. Dort können dann beispielsweise Studierende zusammen mit ihren Dozenten den Unterricht live verfolgen und diskutieren.

„Für uns ist es ein großes Glück, dass das Uni-Klassenzimmer existiert und dass es jetzt für unsere Zwecke modifiziert wurde“, sagt Thomas Heyne. Modifiziert heißt in diesem Fall: Zusätzliche Kameras wurden über jedem Gruppentisch aufgehängt und liefern Biernacki detaillierte Bilder von der Arbeit der jeweiligen Gruppen. Zusätzlich bekommt jeder Schüler ein Mikrofon. So kann Biernacki die Kommunikation am Tisch bis in alle Einzelheiten verfolgen und analysieren.

Detaillierte Sprechanalyse

Sind die Äußerungen den Schüler inhaltsbezogen, stehen sie im Zusammenhang mit der gestellten Aufgabe, mit dem Fach? Verwenden die Schüler die speziellen Fachbegriffe, setzen sie diese im richtigen Kontext ein? Diese und viele weitere Fragen wird Biernacki mit der Hilfe eines sogenannten „Analysebaums“ abarbeiten und dabei jede Menge Daten gewinnen. Zusätzlich müssen die Schüler mehrmals einen Fragebogen beantworten, der sich mit dem Leben in einem Bienenstock beschäftigt: Einmal vor Besuch des Uni-Klassenzimmers, dann direkt im Anschluss daran.

Wobei dazugesagt werden muss, dass die Schüler nicht nur zum Arbeiten in Kleingruppen an die Uni kommen. Bevor sie ihre Aufgaben bearbeiten, erhalten sie von Biernacki eine theoretische Einführung in den Stoff. Und anschließend können sie auf eher spielerische Art und Weise Bienen füttern, Blattläuse unter dem Mikroskop betrachten, verschiedene Honigsorten testen und das Arbeitszeug eines Imkers kennen lernen. Der dritte Test findet dann nach zehn Wochen statt.

„Es gibt ganz unterschiedliche Thesen darüber, wie sich die Anleitungsform auf die Kommunikation und das Wissen auswirken. Gesicherte Daten fehlen jedoch bislang“, sagt Biernacki. So lautet beispielsweise eine These, dass eine zu detailreiche Anleitung die Kommunikation der Schüler untereinander verhindert. Weniger Anleitungsschritte sollen den Austausch fördern, sprich: die Schülerinteraktion verbessern. Dann arbeitet das Gehirn anders, was nicht ohne Einfluss auf die Lern-Leistung bleibt. Genauso gut ist aber auch das Gegenteil denkbar: Schüler, die gar keine Anleitung erhalten, tun sich möglicherweise mit dem Lösen der Aufgabe so schwer, dass das Fachwissen dabei auf der Strecke bleibt.

Erfolgreiche Pilotstudie

Mehr als 120 Schüler hat Roland Biernacki inzwischen an seinem Experiment teilnehmen lassen; die Pilotstudie ist damit beendet. Nach der Analyse der Daten weiß Biernacki, dass die Technik funktioniert, die Aufgaben nicht zu schwer oder zu leicht sind und dass durch die Fragebögen der Studie tatsächlich das gemessen wird, was gemessen werden soll und nicht irgendwelche Artefakte, die zu verzerrten Ergebnissen führen würden. Im Herbst 2014 wird die eigentlich Studie starten; wenn alles klappt wie geplant, werden bis Herbst 2015 weitere 500 Schüler mitmachen. Genehmigungen hat sich der Biologe jedenfalls bei den Kultusministerien in Bayern, Hessen, Baden-Württemberg und Thüringen geholt.

Und dann? „Dann werden wir die Daten auswerten und hoffentlich eine Antwort auf unsere Fragen erhalten“, sagt Biernacki. Er selbst jedenfalls sei ziemlich gespannt. Dass ein Effekt nachweisbar sein wird: Dessen ist er sich sicher. Welcher das allerdings sein wird, werden erst die Ergebnisse zeigen.

Unterstützt wird der Biologe von den Bienenforschern der Universität Würzburg. Professor Jürgen Tautz und das von ihm gegründete Projekt HOBOS – die Honeybee Online Studies – versorgen Biernacki mit dem notwendigen Equipment und Know-how. Angefangen bei einem echten Bienenvolk im Garten des Didaktikzentrums bis zur sensorengestützten Hightech-Überwachung eines Bienenstocks im Internet.

Weitere Informationen:

http://www.hobos.de Zur Homepage der Honeybee Online Studies HOBOS

Robert Emmerich | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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