Teilprojekte

Förderphase 1: Validierung eines Modells durch metaanalytische Integration der Forschergruppenbefunde

Projektbeschreibung:

• Ein zentrales Kernstück der Forschergruppeninitiative ist das meta-analytische Teilprojekt M. Es leistet einerseits die quantitative Synthese der aktuell verfügbaren Literatur zur Förderung von Diagnosekompetenzen in simulationsbasierten Lernumgebungen und andererseits die teilprojekt-übergreifende Integration der Befunde der Forschergruppe zur Prüfung der Annahmen im gemeinsamen Arbeitsmodell. Die Forschergruppe möchte dadurch auf forschungs-strategischem und methodischem Gebiet einen Innovationsimpuls setzen.

Förderphase 2: Validierung eines Modells durch metaanalytische Integration der Forschergruppenbefunde

Projektbeschreibung:

• Ein zentrales Kernstück der Forschungsgruppeninitiative bleibt das meta-analytischeTeilprojekt M. Es leistet einerseits die quantitative Synthese der aktuell verfügbaren Literatur zur adaptiven Förderung von Diagnosekompetenzen in simulationsbasierten Lernumgebungen und andererseits die teilprojektübergreifende Integration der Befunde der Forschergruppe zur Prüfung der Annahmen im gemeinsamen Arbeitsmodell. Schon in der ersten Förderphase konnte das Teilprojekt durch Veröffentlichungen zum Metaanalytischen Überblick über die Effektivität von Simulationen zum Training komplexer Fähigkeiten (Chernikova et al., 2019), sowie zur Analyse von Prozessdaten (Stadler et al., 2019) wichtige Erkenntnisse liefern, von denen die gesamte Forschungsgruppe profitiert. In der zweiten Förderphase möchte das Teilprojekt an diese bisherigen Erfolge anknüpfen um in forschungsstrategischem und methodischem Gebiet einen Innovationsimpuls zu setzen.

Förderphase 1: Förderung von Kompetenzen zur dokumentenbasierten Diagnose mathematischer Schülerleistungen in simulationsbasierten Lernumgebungen

Projektbeschreibung:

• In Teilprojekt 1 wird die Bearbeitung von Mathematikaufgaben durch Schüler simuliert. Angehende Mathematiklehrkräfte können simulierten Schülern Aufgaben vorlegen und sollen anhand der Schülerlösungen typische Schülerfehler und das mathematische Kompetenzniveau des Schülers diagnostizieren lernen. Es werden drei Studien durchgeführt, in denen die angehenden Lehrkräfte mittels Scaffolding durch Komplexitätsreduktion während des dokumentenbasierten Diagnostizierens sowie durch kooperatives Lernen mit Rollenvorgaben unterstützt werden.

Förderphase 2: Förderung von Kompetenzen zur dokumentenbasierten Diagnose mathematischer Schülerleistungen in simulationsbasierten Lernumgebungen

Projektbeschreibung:

• In der zweiten Förderphase untersuchen wir die Wirkung von Scaffolds in Abhängigkeit der Lernvoraussetzungen. Nachdem sich in der ersten Phase fachdidaktische Scaffolds als effektive Fördermaßnahme erwiesen haben, untersuchen wir nun zusätzlich heuristische Lösungsbeispiele als Fördermaßnahme und vergleichen die Effekte bei Studierenden mit denen bei bereits praktizierenden Lehrkräften. Zusätzlich ist eine Eye-Tracking Studie geplant, um Erkenntnisse über die Nutzung der Scaffolds seitens der Lernenden zu erhalten. In der dritten Studie werden wir schließlich noch die Wirkung obiger Fördermaßnahmen in kollaborativen Lernsituationen untersuchen.

Förderphase 1: Förderung von Diagnosekompetenzen angehender Mathematiklehrkräfte: Voraussetzungsprofile und Effekte von Prompts als Scaffolding

Projektbeschreibung:

• In Teilprojekt 2 wird die Lehrer-Schüler-Interaktion im Geometrieunterricht der Sekundarstufe 1 simuliert. Lehramtsstudierende sollen in einer videobasierten Simulationsumgebung lernen, die mathematische Argumentationskompetenz von Schülern zu ermitteln.
  In Förderphase 1 wurden drei Studien durchgeführt, in denen Voraussetzungsprofile von Diagnosen und die Effekte von Prompts auf den Erwerb von Diagnosekompetenzen untersucht wurden.

Förderphase 2 : Förderung von Diagnosekompetenzen angehender Mathematiklehrkräfte: Voraussetzungsprofile und Effekte von Prompts als Scaffolding.

Projektbeschreibung:

• In der zweiten Förderphase des Teilprojekts Visit-Math werden in Fortsetzung der ersten Phase weiter Diagnosekompetenzen von Lehramtsstudierenden der Mathematik untersucht.
  Der Fokus in Förderphase 2 liegt dabei auf der Untersuchung der Entwicklung von Diagnosekompetenzen im Verlauf des Studiums, insbesondere unter Einbeziehung curricalerer Elemente, einerseits und auf der Adaptation von Prompts zur Optimierung der Scaffoldingmaßnahmen, die in Förderphase 1 erprobt wurden, andererseits.

Förderphase 1: Förderung von Professionswissen und Kompetenzen der Unterrichtsdiagnose bei Biologielehrkräften: Effekte von direkter Wissensvermittlung und Scaffolding in simulationsbasierten Lernumgebungen

Projektbeschreibung:

• In Teilprojekt 3 wurden Unterrichtssituationen aus dem Biologieunterricht simuliert. Die angehenden Lehrkräfte sollen lernen, die Umsetzung von Unterrichtsmerkmalen zu diagnostizieren, um auf dieser Basis den weiteren Unterricht gestalten zu können. Es wurden drei Studien durchgeführt, in denen Effekte von direkter Wissensvermittlung unterschiedlicher Wissensarten und deren Reihung während der Wissensvermittlung sowie Scaffolding im Diagnoseprozess mittels Selbsterklärungsprompts untersucht werden.

Förderphase 2: Förderung von Diagnosekompetenzen bei angehenden Biologielehrkräften anhand von simulationsbasierten Lernumgebungen: Effekte von an das fachdidaktische Wissen und die diagnostischen Aktivitäten der Lernenden angepassten Prompts und deren Bedeutung im Verlauf des Studiums

Projektbeschreibung:

• In Teilprojekt 3 wird anhand von drei Studien die Bedeutung von makro- und mikroadaptiven Prompts für die Förderung von Diagnosekompetenzen von angehenden Biologielehrkräften analysiert. Neben der Frage, welche Form von Prompts erfolgreicher für die Förderung von Diagnosekompetenzen sind, wird untersucht, wie Prompts an den Studienverlauf an gepasst werden müssen. Dabei steht die Frage im Fokus, welche Prompts wann im Verlauf des fachdidaktischen Studiums eingesetzt werden müssen, um jeweils effektiv Diagnosekompetenzen zu fördern. Alle drei Studien werden mit Hilfe der videobasierten Simulationsumgebung, die in der ersten Projektphase entwickelt wurde, durchgeführt.

Förderphase 1: Förderung von interaktiven Diagnosekompetenzen im simulierten Anamnesegespräch: Effekte der übernommenen Rolle und unterschiedlicher Reflexionsphasen

Projektbeschreibung:

• In Teilprojekt 4 wird das Anamnesegespräch zwischen Arzt und Patient simuliert. Studierende der Medizin sollen die für diese interaktive Diagnosesituation benötigten Kompetenzen erwerben. Es werden drei Studien durchgeführt, in denen die Effekte der übernommenen Rolle (Arzt, Patient, Beobachter) und von Reflexionsphasen auf den diagnostischen Prozess und den Diagnose-kompetenzerwerb ermittelt werden.

Förderphase 2: ViA-ScAn - Förderung von Diagnosekompetenzen im Anamnesegespräch: Die Effekte der Adaptation von Scaffolds in Videosimulationen

Projektbeschreibung:

• Das Teilprojekt 4 (TP 4) beschäftigt sich mit Möglichkeiten der Förderung von Diagnosekompetenzen im ärztlichen Anamnesegespräch. Dabei wird in zwei Studien der Einfluss der Scaffoldingtypen Lösungsbeispiele und Reflexionsphasen auf diagnostische Aktivitäten im Lernprozess sowie auf den Diagnosekompetenzerwerb beim Lernen anhand von Videosimulationen mit typischen und atypischen Fällen untersucht. In einer weiteren Studie werden in enger Abstimmung mit TP 7 Lernprozessdaten und Reflexionsinhalte der Rollenspielsimulationen aus der ersten Antragsphase reanalysiert, um einen Domänenvergleich (Medizin und Mathematikdidaktik) zu ermöglichen.

Förderphase 1: Förderung von Kompetenzen der Diagnose des wissenschaftlichen Denkens und Argumentierens: Effekte von direkter Wissensvermittlung und Kooperationsskripts in simulierter interdisziplinärer Kooperation

Projektbeschreibung:

• In Teilprojekt 5 wird die interdisziplinäre Kooperation von Lehrkräften aus der Biologie und der Physik simuliert. Lehramtsstudierende aus den beiden Fächer sollen lernen, gemeinsam die Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern zum naturwissenschaftlichen Denken zu diagnostizieren. Es werden drei Studien durchgeführt. Bezüglich des instruktionalen Unterstützungsansatzes werden die Effekte der direkten Wissensvermittlung sowie des soziokognitiven Scaffoldings mit Kooperationsskripts für unterschiedlich verteilte Ausgangsinformationen untersucht.

Förderphase 2: Förderung von Kompetenzen der Diagnose des wissenschaftlichen Denkens II: Effekte von adaptivem individuellem und kollaborationsbezogenem Scaffolding

Projektbeschreibung :

• Auch in Projektphase 2 werden drei Studien durchgeführt. Basierend auf den Ergebnissen von Projektphase 1, werden Effekte der professionellen Wissensbasis und des soziokognitiven Scaffoldings kontextübergreifend (zwischen Schulbildung und Medizin) überprüft. Darüber hinaus werden Effekte unterschiedlicher adaptiver Scaffolds untersucht: Mikroadaptation des kognitiven Scaffoldings bei individuellem Diagnostizieren auf Basis der individuellen Diagnosekompetenz und Makroadaptation des soziokognitiven Scaffoldings bei kollaborativem Diagnostizieren auf Basis der kollaborativen Diagnosekompetenz eines Lernpartners.

Förderphase 1: Förderung von Kompetenzen des kooperativen Diagnostizierens in der ärztlichen Zusammenarbeit: Effekte von Kooperationsskripts und Reflexionsphasenfö

Projektbeschreibung:

• In der ersten Projektlaufphase von Teilprojekt 6 wurde zu Beginn eine dokumenten-basierte Simulation entwickelt, in CASUS implementiert und in einer Pilotstudie pilotiert. Außerdem wurden zehn komplexe Patient:innenenfälle entwickelt, die in einem Expert:innenenworkshop validiert wurden. Daraufhin wurden drei Studien durchgeführt, in denen die Lernenden im kooperativen Diagnoseprozess durch verschiedene Varianten von sozio-kognitivem Scaffolding mit Kollaborationsskript sowie durch Reflexionsphasen unterstützt wurden. Im Rahmen der ersten Studie wurden zwei umfangreiche Validierungsstudien realisiert, an der insgesamt über 100 Medizinistudierende mit unterschiedlichen Vorwissensniveaus sowie knapp 30 Internist:innen teilnahmen. In der zweiten Studie wurde eine Interventionsstudie durchgeführt, in denen ca. 150 Medizinstudierende in kollaborativen Diagnoseprozessen mittels eines statischen oder adaptiven Kollaborationsskripts unterstützt wurden. In der dritten Studie wurden die adaptiven Kollaborationsskripts mithilfe eines 2x2 Designs mit Reflexionsphasen über den individuellen Diagnoseprozess experimentell variiert, um sowohl die Effektivität eines gemeinsamen Einsatzes beider instruktionaler Unterstützungsformen als auch ihre Abhängigkeit vom Vorwissen der Lernenden zu untersuchen. Insgesamt nahmen ca. 150 Medizinstudierende teil.

Förderphase 2: CoSiMed - Förderung kollaborativer Diagnosekompetenzen in der ärztlichen Zusammenarbeit: Effekte der Adaptation von Scaffolding an die professionelle Wissensbasis der Kollaborationspartner

Projektbeschreibung:

• In der zweiten Projektlaufphase von Teilprojekt 6 wurde in der ersten Studie basierend auf Daten der vorangegangenen Studien beider Förderphasen von TP6 und TP5 untersucht, inwiefern sich Zusammenhänge der Erklärungsfaktoren der Diagnosequalität beim kollaborativen Diagnostizieren statistisch nachweisen lassen und ob diese kontext- und studienübergreifend gelten. Im Fokus der zweiten Projektlaufphase von TP6 steht zudem eine umfassende Experimentalstudie mit ca. 200 Medizinstudierenden, die aufgrund von Einschränkungen und zeitlichen Verzögerungen durch die COVID-19 Pandemie erst im Sommer 2022 durchgeführt werden konnte. Auf Grundlage dieser Daten wurde eine Experimentalstudie durchgeführt, in der mithilfe eines 2x2 Designs der Einfluss von Adaptation von Reflexionsphasen an das strategische und konzeptuelle Wissen der eigenen Fachrichtung untersucht wurde. Für diese Studie wurden niedrig- und hochstrukturierte Reflexionsphasen über den kollaborativen Diagnoseprozess entwickelt. Für die dritte Studie wurden weitere Lernvoraussetzungsdaten (z. B. Selbstregulationsfähigkeiten) erhoben, um diese als Ergänzung zu bisherigen Lernprozessdaten unter Nutzung von Learning Analytics-Methoden heranzuziehen. Dabei sollen Lernende mit Unterstützungsbedarf sowie deren Ursachen identifiziert werden. Ziel ist es, eine Adaptationsgrundlage für Lernunterstützung zu schaffen.

Förderphase 1: Förderung von Professionswissen und diagnostischen Kompetenzen der interaktiven mathematischen Lernstandsdiagnose: Effekte von übernommener Rolle und begleitender vs. abschließender Reflexion in simulierter Lehrer-Schüler-Interaktion

Projektbeschreibung:

• Teilprojekt 7 fokussiert auf den Erwerb von Diagnosekompetenzen bei angehenden Mathematiklehrkräften. Dazu werden in Rollenspielen diagnostische Interviews zur Dezimalbruchrechnung zwischen einer Lehrkraft und einem Schüler simuliert. Mit diesen Simulationen sollen die für diese interaktiven Diagnosesituationen notwendigen professionellen Kompetenzen bei Studierende des Lehramts Mathematik gemessen und gefördert werden. Es wird insbesondere fokussiert welches professionelle Wissen für eine erfolgreiche Diagnose notwendig ist. Weiterhin werden die Effekte der übernommenen Rolle im Diagnosegespräch (Lehrkraft, Schüler, Beobachter) sowie der Gestaltung von Reflexionsphasen auf den diagnostischen Prozess und den Erwerb von diagnostischen Kompetenzen untersucht.

Förderphase 2: Förderung von Diagnosekompetenzen angehender Mathematiklehrkräfte in simulierten Diagnoseinterviews: Lernprozessmerkmale und Effekte der Adaptation von Prompting und Präsentationsformat

Projektbeschreibung:

• Teilprojekt 7 fokussiert auf den Erwerb von Diagnosekompetenzen bei angehenden Mathematiklehrkräften. Dazu werden in Rollenspielen diagnostische Interviews zu mathematischen Konzepten zwischen einer Lehrkraft und einem Schüler simuliert. Mit diesen Simulationen sollen die für diese interaktiven Diagnosesituationen notwendigen professionellen Kompetenzen bei Studierende des Lehramts Mathematik gemessen und gefördert werden. In der zweiten Projektphase werden die Effekte des Präsentationsformats (Live- vs. Video-Simulation) untersucht sowie Prompts zur Wissensaktivierung bzw. zur Reflexionsunterstützung adaptiv eingesetzt.