Um schon in der Lehramtsausbildung die Relevanz zur Vermittlung digitaler Kompetenzen zu verdeutlichen und angehende Lehrkräfte auf die an sie gestellten Anforderungen vorzubereiten, ist die Integration von geeigneten Lerngelegenheiten zum Erwerb technologischen Wissens und digitaler Kompetenzen in der Lehramtsausbildung unumgänglich. Das Forschungsvorhaben des Teilprojekts 7 beschäftigt sich daher mit der Entwicklung und Evaluation von Lernarrangements, mit denen das Ziel verfolgt wird, eine Einstellungs- und Akzeptanzänderung bei angehenden Physik-Lehrkräften gegenüber der Vermittlung digitaler Kompetenzen zu bewirken.

Innerhalb der Lernarrangements wird ein gestufter Aufbau der im TPACK-Modell (Mishra & Koehler, 2006, siehe Abb. 1) dargelegten Wissensbereiche forciert. Zunächst steht die Vermittlung von technologischem und technologisch-pädagogischem Wissens im Vordergrund, wobei eine Vertiefung des erworbenen Wissens in mehreren Praxisphasen stattfindet. In einem weiteren Schritt wenden die Physik-Lehramtsstudierenden das erlernte Wissen bei der Planung und Durchführung eines Lehr-Lern-Labors-Setting praktisch an, wobei die Vermittlung digitaler Kompetenzen anhand ausgewählter physikalischer Fachinhalte im Fokus steht. Die beschriebenen Lernarrangements werden in das bestehende Konzept der fachdidaktischen Physik-Lehramtsausbildung an der Universität Kassel integriert.

Ausgehend von den im TPACK-Modell beschriebenen Zusammenhänge der Wissensbereiche TK (technologisches Wissen), PK (pädagogisches Wissen) und CK (inhaltliches Wissen) wird das technologische und das technologisch-pädagogische Wissen eng an physikalische und technische Inhalte geknüpft. Die fachlichen Inhalte orientieren sich am Aufbau bestehender Fach- und Fachdidaktik-Veranstaltungen, welche folgende Themen beinhalten: Mechanik, E-Lehre, Wärme und Energie, Optik.

Als Grundlage zur Auswahl der technischen Inhalte werden die im Beschluss der Kultusministerkonferenz und im Kompetenzrahmen DigCompEdu formulierten digitalen Kompetenzen herangezogen. Insbesondere das digitale Problemlösen und der Umgang mit digitalen Medien können im Physikunterricht in besonderem Maße adressiert werden (vgl. DigCompEdu: „6. Förderung der Digitalen Kompetenz der Lernenden, KMK-Beschluss: „5. Problemlösen und Handeln“) (Kultusministerkonferenz, 2017; Redecker, 2017). Unter Berücksichtigung der zuvor genannten Fachinhalte wurden folgende technische Inhalte zur Umsetzung innerhalb der Lernarrangements ausgewählt: digitale Messwerterfassung, digitale Werkzeuge und Medien sowie kollaboratives Arbeiten. Konkrete Beispiele für die Lerngegenstände innerhalb der Lernarrangements sind unter anderem die digitale Messwertaufnahme mit der Arduino-Plattform oder dem Raspberry Pi, die Erstellung von GeoGebra-Simulationen sowie die Datenauswertung und Ergebnispräsentation mithilfe digitaler Werkzeuge (Abbildung 2).