Forschung

Biologiedidaktik

In unseren Forschungsprojekten knüpfen wir an aktuelle biologiedidaktische und lerntheoretische Diskurse an. Mithilfe qualitativer und quantitativer Methoden führen wir empirische Untersuchungen durch, mit denen wir vielfältige Aspekte biologischer Lehr- und Lernprozesse auf allen Bildungsebenen – von Schülerinnen und Schülern über Studierende bis hin zu Referendarinnen und Referendaren sowie ausgebildeten Lehrerkräften – beleuchten. Unsere Befunde sollen dazu beitragen, gute Biologielehrkräfte auszubilden, damit diese wirksamen, evidenzbasierten Biologieunterricht an Schulen gestalten können.

Zu diesem Zwecke arbeiten wir derzeit an folgenden Projekten:

• Unterrichtsplanungsplanungskompetenz
• Kreativität im Biologieunterricht
• Biologiedidaktische Curriculumsforschung
• Modellierkompetenz im Kontext

Unterrichtsplanungskompetenz

Obwohl die Unterrichtsplanung zu den Kernaufgaben von Lehrkräften zählt und als Prädiktor für den Lernerfolg von Schülerinnen und Schülern gilt, sind grundlegende Fragen der Modellierung und Operationalisierung von Unterrichtsplanungskompetenz noch ungeklärt. So ist insbesondere offen, wie genau (angehende) Lehrkräfte ihre Planungsprozesse gestalten, welchen Herausforderungen sie dabei begegnen und mit welchen Strategien sie diese bewältigen – gerade auch im Umgang mit Künstlicher Intelligenz. Da die Unterrichtsplanungsforschung bislang vor allem generisch ausgerichtet war, sind insbesondere biologiespezifische Aspekte von Unterrichtsplanung noch weitgehend unerforscht. Wir untersuchen daher zurzeit unter anderem, wie Biologielehrkräfte Unterricht zum Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung planen und welches fachdidaktische Wissen sie nutzen, um Lebewesen als Spezifikum des Biologieunterrichts in Lehr-Lern-Prozessen im Unterricht einzusetzen. Langfristig streben wir an, ein empirisch fundiertes und validiertes Unterrrichtsplanungskompetenzstrukturmodell zu entwickeln, das Dozierenden und Seminarleitungen dabei helfen soll, die Unterrichtsplanungskompetenz angehender Biologielehrkräfte im Studium und Referendariat evidenzbasiert zu fördern.

Ausgewählte Publikationen:

• Großmann, L., Koberstein-Schwarz, M., Krüger, D. & Krell, M. (2025). Lesson planning with ChatGPT for inquiry-based biology instruction – A(I) roll of the dice? International Journal of Science Education, 1-20. https://doi.org/10.1080/09500693.2025.2567509 
• Großmann, L., Koberstein-Schwarz, M., Scholl, D., Krüger, D. & Meisert, A. (2025). Establishing Common Ground in Empirical Research on Science Teachers‘ Lesson Planning: A Scoping Review. Studies in Science Education, 61(2), 329–379. https://doi.org/10.1080/03057267.2024.2415246 (geteilte Erstautorenschaft)
• Großmann, L. & Krüger, D. (2024). Erkenntnisgewinnung (v)erklärt. Wie plant man hypothesengeleiteten Unterricht? In B. Reinisch, D. Krüger & D. Mahler (Hrsg.), Biologiedidaktische Nature of Science-Forschung: Zukunftsweise Praxis (S. 99-108). Springer Spektrum. https://doi.org/10.1007/978-3-662-68409-2_9  
• Großmann, L. & Krüger, D. (2024). Assessing the Quality of Science Teachers’ Lesson Plans: Evaluation and Application of a Novel Instrument. Science Education, 108, 153–189. https://doi.org/10.1002/sce.21832
• Großmann, L. & Krüger, D. (2022). Welche Rolle spielt das fachdidaktische Wissen von Biologie-Referendar*innen für die Qualität ihrer Unterrichtsentwürfe? Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 28, 4. https://doi.org/10.1007/s40573-022-00141-w

Kontakt: Jun.-Prof. Dr. Leroy Großmann

Kreativität im Biologieunterricht

Kreativität gilt als eine der Schlüsselkompetenzen im 21. Jahrhundert und wird seit kurzem auch in den PISA-Studien miterfasst. Damit zukünftige Generationen ganz gleich ob in der Wissenschaft oder in anderen Gebieten innovative Lösungen für globale oder lokale Probleme entwickeln können, brauchen sie Kreativität. Sie ist ein zentraler, zugleich oft unterschätzter Bestandteil wissenschaftlichen Arbeitens – auch in der Biologie. Aktuelle Bildungsstandards fordern neben Fachwissen explizit Kompetenzen der Erkenntnisgewinnung (z. B. Experimente planen, Modelle testen). Dennoch fehlen praxistaugliche, fachbezogene Konzepte und Instrumente, mit denen naturwissenschaftliche Kreativität (scientific creativity) systematisch in der Biologielehrkräftebildung und im Unterricht verankert und erfassbar wird. Kreativität in der Schule lässt sich auf drei Ebenen betrachten:

1. Teaching about creativity: Welches Wissen über Kreativität sollte vermittelt werden?
2. Teaching for creativity: Wie kann die Kreativität von Schüler:innen gefördert werden?
3. Teaching with creativity: Wie lässt sich kreativer Biologieunterricht gestalten?

Derzeit fassen wir den aktuellen Forschungsstand zu Kreativität in den Naturwissenschaftsdidaktiken in einem Scoping Review systematisch zusammen. Wir entwickeln Methoden, mit denen man die naturwissenschaftliche Kreativität von Schülerinnen und Schülern als Teil des Kompetenzbereichs Erkenntnisgewinnung valide erfassen und fördern kann, und untersuchen, welches fachdidaktische Wissen (pedagogical content knowledge, PCK) Biologielehrkräfte benötigen, um naturwissenschaftliche Kreativität zu fördern.

Ausgewählte Publikationen:

• Großmann, L., Engelschalt, P., Krüger, D. & Upmeier zu Belzen, A. (eingereicht). Creativity in Science Education: Disentangling a Debated Construct.

Kontakt: Jun.-Prof. Dr. Leroy Großmann

Biologiedidaktische Curriculumsforschung

under construction

Modellierkompetenz im Kontext (MoKoKo)