Das Lernen von Lehrkräften unterstützen: Scaffolding in Fortbildungen

Eine Studie zu Fortbildungen zum naturwissenschaftlichen Lernbereich in der Grundschule

Thilo KleickmannInstitut für Pädagogik, Abteilung Schulpädagogik

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Wirksamkeit von Fortbildungen

Die Kette kann an vielen Stellen unterbrochen sein

Herausforderung für Fortbildungspraxis und -forschung: Eine lange Wirkungskette

Desimone, 2009; Lipowsky & Rzejak, 2015; Darling-Hammond et al., 2013; Yoon et al., 2007, Wayne et al., 2008

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Herausforderung für Fortbildungspraxis und -forschung: Eine lange Wirkungskette

Wirkungen bei Schüler*innen nachzuweisen bedeutet einen Test beider Theorien

Wirksamkeit von Fortbildungen

Theory of teacher change

Desimone, 2009; Lipowsky & Rzejak, 2015; Darling-Hammond et al., 2013; Yoon et al., 2007, Wayne et al., 2008

Theory of instruction

Kompetenz (Blömeke et al., 2015)

4

Merkmale wirksamer Fortbildungen

Aktuelle Forschungsübersicht zur Wirksamkeit von FortbildungenDarling-Hammond, Hyler & Gardner, 2017

35 Studien (methodische Standards; Wirkungen bei Schüler*innen)

Erweiterung und Differenzierung der „Core Features“z.B. Desimone, 2009; Garet et al., 2001, Lipowsky, 2010; Yoon et al., 2007

1. Is content focused

2. Incorporates active learning

3. Supports collaboration

4. Uses models and modeling of effective practice

5. Provides coaching and expert support

6. Offers opportunities for feedback and reflection

7. Is of sustained duration

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Gliederung

1. Scaffolding – das Konstrukt in der Lehr-Lern-Forschung

2. Studie: Scaffolding in Fortbildungen zum naturwissenschaftlichen Sachunterricht

Fragestellung: Welche Rolle spielt adaptive (vs. statische) Unterstützung durch Fortbildungsleitung?

a. Design der Studie und Fortbildungen

b. Ergebnisse: Effekte auf Überzeugungen, Unterricht und Lernerfolg der Schüler*innen

3. Folgerungen und Desiderata

6

Scaffolding bei Bruner, Wood & Ross (1976)

One-on-one interaction(Elternteil mit Kind zwischen 3 und 5 Jahren)

Scaffolding functions

1. Recruitment, activation

2. Reduction of degrees of freedom

3. Direction maintenance

4. Marking critical features

5. Demonstration (modelling)

6. Frustration control

„Basisdimensionen“ von Scaffolding

(Reiser, 2004):

1. Herausfordern/Aktivieren

2. Strukturieren

7

Scaffolding: ursprünglich und erweitert

Ursprüngliches Konstrukt

one-on-one interactions

Eine kompetentere Person (more knowledgeable person) unterstützt die Lernenden

Unterstützung wird an den fortschreitenden Lernprozess angepasst

Fortlaufende Diagnose des Lernfortschritts (ongoing diagnosis)

Adaptive Unterstützung (graduated assistance)

Ausblenden der Unterstützung (fading)

Puntambekar & Hübscher, 2005; van de Pol et al., 2010

8

Scaffolding framework (van de Pol et al., 2010)

9

Scaffolding: ursprünglich und erweitert

Ursprüngliches Konstrukt

one-on-one interactions

Eine kompetentere Person (more knowledgeable person) unterstützt die Lernenden

Unterstützung wird an den fortschreitenden Lernprozess angepasst

Fortlaufende Diagnose des Lernfortschritts (ongoing diagnosis)

Adaptive Unterstützung (graduated assistance)

Ausblenden der Unterstützung (fading)

Erweiterungen

Gruppensettings – Unterstützung auf Gruppenebene

Statische Unterstützung – bspw. durch Materialien

Puntambekar & Hübscher, 2005; van de Pol et al., 2010

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Studie: Wirksamkeit von Fortbildungenzum naturwissenschaftlichen Lernen in der Grundschule

Hintergrund: Naturwissenschaften in der Grundschule

Anforderungen versus Voraussetzungen, die GS-Lehrkräfte mitbringen

Lehrkräfte oft nicht oder unzureichend ausgebildet (insb. Physik und Chemie)

Probleme beim Fachwissen und fachdidaktischen Wissen

Geringe Selbstwirksamkeitsüberzeugungen

häufig inadäquate Überzeugungen zum Lehren und Lernen

Fortbildung als wichtiger Hebel für Reform

Appleton, 2008; Davis, Petish, & Smithey, 2006; National Research Council, 2012

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Unterstützung durch MaterialienStatische Unterstützung

Educative Curriculum Material (ECM)Ball & Cohen, 1996; Davis & Krajcik, 2005; Grossman & Thompson, 2008

verständlich aufbereitete fachliche Informationen

Schülervorstellungen und Lernschwierigkeiten, Conceptual Change Ansätze

geeignete Darstellungsformen, Instruktionsstrategien, Sequenzierung von Inhalten

Materialien für den Unterricht (für Schüler*innen)

Theory of Instruction: dem Material inhärent

Theory of Teacher Change: wenig Evidenz; unklar, ob statische Unterstützung ausreicht

Darling-Hammond et al. 2009; Remillard, 2000; Scher & O‘Reilly, 2009; Schneider & Krajcik, 2002

Zwei Settings

1. Coaching-Ansätze (in Eins-zu-Eins-Settings)

Campbell & Malkus, 2011; Matsumura, Garnier, Spybrook, 2012; Powell et al., 2010; Staub, 2004

2. Fortbildungsgruppen mit adaptiver Unterstützung des Lernens durch

Fortbildungsleitung

Allen et al., 2011; Carpenter et al., 1989; Heller et al., 2012; Landry et al., 2009; May et al., 2016; Roth

et al., 2011; Wasik & Hindman, 2011

Unterstützung durch Expert*innenAdaptive Unterstützung

Zwei Settings

1. Coaching-Ansätze (in Eins-zu-Eins-Settings)

Campbell & Malkus, 2011; Matsumura, Garnier, Spybrook, 2012; Powell et al., 2010; Staub, 2004

2. Fortbildungsgruppen mit adaptiver Unterstützung des Lernens durch

Fortbildungsleitung

Allen et al., 2011; Carpenter et al., 1989; Heller et al., 2012; Landry et al., 2009; May et al., 2016; Roth

et al., 2011; Wasik & Hindman, 2011

Unterstützung durch Expert*innenAdaptive Unterstützung

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Studie: Wirksamkeit von Fortbildungenzum naturwissenschaftlichen Lernen in der Grundschule

Gemeinsam mit Kornelia Möller und Angela Jonen an der WWU Münster durchgeführt

Ziel der Fortbildungen

Grundschullehrkräfte für das Unterrichten naturwissenschaftlicher Inhalte qualifizieren

Fachwissen, fachdidaktisches Wissen, Überzeugungen, Motivation

Welche Rolle spielt adaptive Unterstützung im Rahmen der Fortbildungen?

1. Konstant zwischen Fortbildungsbedingungen:

Educative Curriculum Material & Theory of Instruction (Hardy et al., 2006)

statische Unterstützung des Lernens

2. Variation zwischen Fortbildungsbedingungen:

adaptive Unterstützung des Lernens

Abhängige Variablen:

Überzeugungen der Lehrkräfte, Unterrichtsqualität, Schülerleistungen

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Überzeugungen als Mediator?

Häufige Annahme: Überzeugungen der Lehrkräfte verhindern, dass Fortbildungen

wirksam sindGregoire, 2003, Murphy & Mason, 2008; Richardson & Placier, 2001; Woolfolk Hoy, Davis & Pape, 2008

“Teachers’ subject-matter beliefs may constrain [teachers] from adopting practices that conflict

with those beliefs” Gregoire, 2003, p. 148

Befunde: Überzeugungen beeinflussen

die Interpretation von Unterrichtsmaterialien

Fogleman, McNeill & Krajcik, 2011; Roehrig & Kruse, 2005

die Umsetzung von Reformansätzen Gregoire, 2003; Richardson & Placier, 2001

Mediieren Überzeugungen distale Effekte von Fortbildungen?

Experimentelle Anlage und Stichproben

Unterrichts-qualität

“NatürlicherWasserkreislauf”

Videoanalyse

Lehrkräfte

ÜberzeugungenMotivation

PräsenzfortbildungSTARKE

Unterstützung

N = 18

Lehrkräfte

ÜberzeugungenMotivation

Schüler/innen

Verständnis von“Schwimmen und

Sinken”

N = 1.039

Unterrichts-qualität

“Schwimmen und Sinken”

Videoanalyse

Schüler/innen

Verständnis von “Schwimmen und

Sinken”

N = 1.039

PräsenzfortbildungREDUZIERTE

Unterstützung

N = 18

KEINEUnterstützung(nur Material)

N = 18

Keine Daten

KeineFortbildung

N = 19

Keine Daten

vorher Fortbildung nachher

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Merkmale der Fortbildungen

Merkmale EG HI-S EG LO-S CG NO-S BG

Setting Präsenzfortbildung Selbststudium Keine Fortbildung

Ausmaß der adapt. Unterstützung beim Entwickeln von FW und FDW

DurchgängigeUnterstützung

Reduzierte Unterstützung;Lernforschungs-einheit (3 Tage)

Keine Unterstützung

----

Materialien Forschungsbasierte Materialien (ECM) zu 11 naturwissenschaftl. Themen des Sachunterrichts (Möller, 2006)

----

Dauer 5 Monate ----

Dauer Präsenzphase 16 Tage (ca. 100 Stunden), davon 6 Tage (38 Stunden) zum Thema Schwimmen und Sinken

----

Expertin/Fortbildungsleitung

Gleiche Person; Lehrkraft mit hoher fachlich-fachdidaktischer Kompetenz ----

Kollektive Teilnahme ----

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Adaptive Unterstützung durch FortbildungsleitungAuswahl wichtiger Maßnahmen

Entwicklung fachlichen Wissens

Fachliche Vorstellungen der Teilnehmenden ermitteln

Fachliche Vorstellungen herausfordern, ggf. mit Evidenz und Gegenbeispielen konfrontieren

Bildung von Analogien anregen, Anwendung neuer Konzepte unterstützen

Fachliche Diskussion anregen und strukturieren

Entwicklung fachdidaktischen Wissens

Fachdidaktische Vorstellungen ermitteln

Reflexion des eigenen fachlichen Lernens anregen

Interpretation von und Umgang mit Schülervorstellungen

Verknüpfung von (Schüler-)Aktivitäten und fachlichen Inhalten deutlich machen

Vgl. Reisers (2004) „Basisdimensionen“ von Scaffolding: Aktivieren und Strukturieren

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Instrumente

Skala Beispielitem Items CronbachsAlpha

G-Koeffi-zient

Überzeugung:Konstruktivistisch

Im naturwiss. Sachunterricht sollte die Lehrkraftdie SuS mit Evidenzen konfrontieren, die ihrenErwartungen widersprechen.

9 .77 prä.90 post

--

Überzeugung:Transmissiv

Grundschulkinder lernen Naturwissenschaften am besten durch die Erklärungen der Lehrkraft.

7 .75 prä.74 post

--

Unterricht:Aktivierung

Die Lehrkraft konfrontiert die Schüler/-innen mit Evidenz, die ihren Erwartungen widerspricht.

9 .94 prä.97 post

.92

Unterricht:Strukturierung

Die Inhalte sind im Unterricht sinnvoll sequenziert. 2 .77 prä.86 post

.87

Schülerleistungstest:Konzeptuelles Verständnis von Schwimmen und Sinken

Zwei Inhaltsgebiete:1. Verdrängung von Wasser2. Erklärungen des Schwimmens und Sinkens

14 .58 (prä).72 (post)

--

20

Ergebnisse: Direkte Effekte der Fortbildungen

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

Zuwächse in der jeweiligen Rohmetrik

Effektstärken aus Mehrebenen-Regressionsanalysen unter Kontrollevon Kovariaten auf Within- und Between-Ebene

-0.50

-0.25

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

Starke Unterstützung

Reduzierte Unterstützung

Keine Unterstützung (nur Material)

Überzeugungen Unterrichtsqualität Verständnis von„Schwimmen und

Sinken“konstruktivist. transmissiv Aktivierung Strukturierung

d = 0.55d = 0.76d = 1.05d = - 0.60d = 1.07

d = - 0.53

d = 0.45

Wie wirkten die Fortbildungen?Indirekte Effekte

Überzeugungen als Mediator?

Alle indirekten Effekte nicht signifikant; alle β < .15

Anm. Zwei-Ebenen-Mediationsanalyse, dargestellt ist nur das Modell auf Klassenebene

Kovariaten Level 1: Vorwissen, Alter, Geschlecht

Kovariaten Level 2: Ausbildungshintergrund der Lehrkräfte, Unterrichtsdauer

Wie wirkten die Fortbildungen?Indirekte Effekte

Unterrichtsqualität als Mediator?

Marginal signifikante (p < .10) indirekte Effekte;

β = 0.30 bzw. 0.37 für Aktivierung und Strukturierung

Anm. Zwei-Ebenen-Mediationsanalyse, dargestellt ist nur das Modell auf Klassenebene

Kovariaten Level 1: Vorwissen, Alter, Geschlecht

Kovariaten Level 2: Ausbildungshintergrund der Lehrkräfte, Unterrichtsdauer

Wie wirkten die Fortbildungen?Indirekte Effekte

Unterrichtsqualität als Mediator? Theory of instruction

Theory of Teacher Change

Zusammenfassung und Diskussion

Zusammenfassung

1. Adaptive Unterstützung durch Fortbildungsleitung zeigte klare Vorteile im Hinblick auf:

Veränderung von Überzeugungen

Selbstkonzept Physik (nur in EG HI-S) war nicht auf der Folie

Verbesserung der Unterrichtsqualität (Aktivierung, Strukturierung)

Verbesserung des naturwissenschaftlichen Verständnisses der Schülerinnen und Schüler

2. Mediation: Über welche Mechanismen wirkte die Fortbildung?

Überzeugungen: nein (aber geringe Power)

Unterrichtsqualität: ja

3. Moderation: Für wen wirkte die Fortbildung? war nicht auf der Folie

Lehrkräfte und Schüler*innen mit unterschiedlichen Lernvoraussetzungen profitierten gleichermaßen von den Fortbildungen (auch hier allerdings geringe Power)

Zusammenfassung und Diskussion

Einschränkungen

– Studie im Bereich des naturwissenschaftlichen Lernbereichs der Grundschule(Übertragbarkeit z.B. auf Sekundarbereich unklar)

– Kleine Stichprobe auf Klassenebene, geringe Power

– Vermittelnde Mechanismen: Fachliches und fachdidaktisches Wissen ev. wichtige (aber nicht erfasste) Mediatoren

Untersuchung der Wirkungsmechanismen von Fortbildungen wichtiges Desiderat

Zusammenfassung und Diskussion

In Selbstberichtmaßen erwiesen sich alle drei Fortbildungen als wirksam Unterschiedliche Wirksamkeit wäre nicht aufgedeckt worden

Umfangreiche Fortbildung mit Freistellung (4 h pro Woche) vom Unterricht

Fortbildungsumfang und erreichte Effekte (Lernerfolg Schüler*innen)

Wichtiges Desiderat aus ökonomischer Sicht:Transfer-Effekte von Fortbildungen mit Content Focus auf andere Themen/Inhalte

Metaanalyse Yoon et al. 2009 Aktuelle Studie

Dauer M = 49 h 100 h

38 h Thema „Schwimmen u. Sinken“

Effektgröße

(student-level SD)

0.51 SD 0.45 SD (EG HI-S vs EG LO-S)

0.55 SD (CG vs EG)

0.78 SD (CG vs EG HI-S)

27

Zusammenfassung und Diskussion

Implications for policy (Darling-Hammond et al., 2017)

1. adopt standards for professional development to guide the design, evaluation, and funding of

professional learning provided to educators

2. evaluate and redesign the use of time and school schedules to increase opportunities for

professional learning and collaboration

3. conduct needs assessments using data from staff surveys to identify areas of professional

learning most needed and desired by educators

4. identify and develop expert teachers as mentors and coaches

5. provide technology-facilitated opportunities

for professional learning and coaching

28

Scaffolding: Diagnosis and Support

Korrelationen z.T. recht klein

Lehrkräfte mit spezifischen Kompetenzprofilen

Diagnose und angepasste Unterstützung nötig

Basisdimensionen

Kognitive Aktivierung

Konstruktive Unterstützung

Klassenführung

Kompetenz (Blömeke et al., 2015)

Wissensbereiche

Fachwissen

Fachdidaktisches Wissen

Pädagogisches Wissen

Fauth et al., 2014; Großschedl et al., 2015; König et al., 2015; Kunter & Voss, 2011; Wagner et al., 2016

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Scaffolding: Diagnosis and Support

Wie diagnostizieren?

Selbsteinschätzung: Häufig invalide, Fortbildungswahl oft nach Neigung (z.B. Richter, 2011)

Einschätzungen von Kolleg*innen und Externen ergänzen

Self-Assessment Tools

Worauf sollte sich die Unterstützung beziehen?

Richardson & Placier, 2001

Aktuelle Ansätze

Kompetenz (Blömeke et al., 2015)

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Zusammenfassung und Diskussion

Implications for policy (Darling-Hammond et al., 2017)

1. adopt standards for professional development to guide the design, evaluation, and funding of

professional learning provided to educators

2. evaluate and redesign the use of time and school schedules to increase opportunities for

professional learning and collaboration

3. conduct needs assessments using data from staff surveys to identify areas of professional

learning most needed and desired by educators

4. identify and develop expert teachers as mentors and coaches

5. provide technology-facilitated opportunities

for professional learning and coaching

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Entwicklung und Evaluation von Fortbildungen

Forschungsstadien Hill, Beisiegel & Jacob, 2013

1. Zyklen von kleinen Entwicklungsstudien

2. Experimentelle Studien mit hoher interner Validität

3. Scale-up Studien und Transfer

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Merkmale wirksamer Fortbildungen

Aktuelle Forschungsübersicht zur Wirksamkeit von FortbildungenDarling-Hammond, Hyler & Gardner, 2017

1. Is content focused

2. Incorporates active learning

3. Supports collaboration

4. Uses models and modeling of effective practice

5. Provides coaching and expert support

6. Offers opportunities for feedback and reflection

7. Is of sustained duration

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

kleickmann@paedagogik.uni-kiel.de

Kleickmann, T., Tröbst, S., Jonen, A., Vehmeyer, J., & Möller, K. (2016). The effects of expert scaffolding in elementary science professional development on teachers' beliefs and motivations, instructional practices, and student achievement. Journal of Educational Psychology, 108, 21–42. doi:10.1037/edu0000041