Auch wenn die im Theorieteil vorgestellten Modelle Unterschiede aufweisen, so haben sie gemeinsam, dass sie alle einen iterativen Entwicklungsprozess empfehlen, bei dem im Kreisprozess entwickelt und evaluiert wird. Zudem sollen die Erkenntnisse der Lehr-Lern-Forschung bereits im Entwicklungsprozess berücksichtigt werden und Praxispersonen sollen in die Entwicklung bzw. Evaluation mit einbezogen werden. Die Modelle geben somit Anregungen für Entwicklungsvorhaben. Diese verbleiben aus unserer Sicht aber größtenteils auf einer „Metaebene“ und es fehlt an konkreten Handlungsempfehlungen für das „wie“, also den genauen Methoden und Kriterien, mit deren Hilfe man erfolgreich (neue) Experimente, Methoden und Materialien entwickeln, evaluieren und implementieren kann. An dieser Stelle setzt unser 5i-Modell an, welches Analogien zu den vier im Theorieteil vorgestellten Modellen aufweist (sich auch teilweise auf diese bezieht) aber einen Schritt weitergehen möchte.
Das 5i-Modell führt die Grundideen der Curricularen Innovationsforschung nach Tausch weiter aus und gibt konkrete (methodische) Hinweise, um die fünf Phasen – von der Inspiration bis hin zur Implementation – wissenschaftlich zu fundieren (Abb. 1).

Am Anfang der Curricularen Innovationsforschung steht immer eine Idee (von Tausch auch als Initialzündung bezeichnet.). Diese Phase bezeichnen wir als Inspiration. Die Inspiration kann dabei aus unterschiedlichen Quellen herrühren. Beispielsweise können Ideen für die Curriculare Innovation im direkten Austausch zwischen Fachwissenschaftler*innen und Fachdidaktiker*innen am eigenen Hochschulstandort (z.B. [1]) oder auch hochschulübergreifend (z.B. [2]) entstehen. Auch strukturierte Kooperationen zwischen Fachwissenschaft und Fachdidaktik in Verbundprojekten wie DFG Graduiertenkollegs (z.B. [3]) oder Sonderforschungsbereichen (z.B. [4]) treiben die Curriculare Innovation voran. Ferner besteht auch die Möglichkeit, dass sich Lehrkräfte mit Ideen an die Fachdidaktik wenden, um bestehende Praxisprobleme zu adressieren (z.B. [5]), oder es werden Themen aufgrund aktueller Anlässe oder ihrer aktuellen politisch-gesellschaftlichen Relevanz aufgegriffen (z.B. [6] und [7]). Kennzeichnend für die Curriculare Innovationsforschung ist jedoch, dass sie nicht per se ein (akutes) Praxisproblem lösen möchte, wodurch sie sich z.B. von der Partizipativen Aktionsforschung oder auch dem Design Based Research abgrenzt. Vielmehr wirkt die Curriculare Innovation präventiv, indem sie durch stetige Modernisierung des Curriculums verhindert, dass Themen, Inhalte und Kontexte „verstauben“ [8].
Die Invention (lat. für Erfindung) ist gewissermaßen die Ingenieursleistung der Fachdidaktik und das Herzstück der Curricularen Innovationsforschung. Hier steht die Entwicklung von (prototypischen) Experimenten und Lernmaterialien im Mittelpunkt. Gerade wenn ein Themengebiet experimentell neu erschlossen wird (kennzeichnend für die Curriculare Innovation) ist hier eine enge Zusammenarbeit zwischen Fachwissenschaft und Fachdidaktik besonders wichtig. Auch können bereits in der Inventionsphase Personen aus der Praxis (z.B. Lehrkräfte) eingebunden werden. Unserer Erfahrung zeigt jedoch, dass die vorzeitige Frage nach der „Schultauglichkeit“ ggf. die Kreativität der Forschenden einschränken kann, welche aus unserer Sicht der Schlüsselfaktor für die Entwicklung von Experimenten ist. Die experimentelle Entwicklung durchläuft dabei typischerweise folgende drei Phasen:
Proof of Concept
Soll ein Experiment zu einem aktuellen, fachwissenschaftlichen Forschungsthema fachdidaktisch erschlossen werden, so empfehlen wir im ersten Schritt die (möglichst originalgetreue) Reproduktion des fachwissenschaftlichen Experimentes. Dies bezeichnen wir als „proof of concept“. Denn es erscheint wenig zielführend, ein Experiment fachdidaktisch anzupassen, ohne sich vorher mit dem „Original“ vertraut gemacht zu haben. Zudem kommt es immer wieder vor, dass Experimente aus fachwissenschaftlichen Publikationen sich im heimischen Labor auch unter Einhaltung „hoher wissenschaftlicher Standards“ nicht reproduzieren lassen. Und gelingt die Reproduktion des Originals nicht, ist auch jede didaktische Anpassung eher aussichtslos. Zudem ist es für Schüler*innen später wichtig zu erfahren, inwiefern sich das didaktisch angepasste Experiment vom Original unterscheidet – auch deshalb sollte der/die Forschende sich intensiv mit den fachwissenschaftlichen Grundlagen des Experimentes auseinandersetzen. Ein enger Austausch mit der Fachwissenschaft in dieser Entwicklungsphase ist daher unabdingbar und kann zudem bereits erste Ideen zur didaktischen Anpassung von Parametern kultivieren.
Fachdidaktischer Transfer (Prototyping)
Im zweiten Entwicklungsschritt geht es nun um die Anpassung von Parametern, um das Experiment hinsichtlich der intendierten Zielgruppe fachdidaktisch zu transferieren. Neben dem Einsatz im Schulunterricht (als Demonstrationsexperiment oder Schülerexperiment) ist auch der Einsatz in Schülerlaboren, in der Hochschullehre oder für die Wissenschaftskommunikation denkbar. Für den fachdidaktischen Transfer haben wir in Anlehnung an die Auswahlkriterien für Experimente von Bader et al. [9] die fünf sogenannten low-Kriterien formuliert (Tab. 1). Da spätere Barrieren aufgrund von Sicherheit oder Zeit schwieriger zu umgehen sind als beispielsweise eine „Kosten-Barriere“, empfehlen wir ein sukzessives Vorgehen (vgl. Prioritätsreihenfolge in Tab. 1) und sich zunächst auf die ersten drei low-Kriterien (low-risk, low-time und low-tech) zu konzentrieren. Auf diese Weise erhält man schnell einen ersten Prototyp für das Experiment, weshalb diese Phase auch als Prototyping bezeichnet werden kann.
Methodisch lehnt sich der fachdidaktische Transfer eng an die Fachmethodik der experimentellen Chemie an, d.h. es sollte stets nur ein Parameter zeitgleich verändert werden (Validität) und pro veränderten Parameter sollten mindestens drei Wiederholungen durchgeführt werden (Reliabilität) und Ergebnisse sollten möglichst personenunabhängig beurteilt werden (Objektivität). Dabei können die Ergebnisse qualitativ und quantitativ durchaus vom Original abweichen, solange das Experiment weiterhin das intendierte Phänomen aufzeigt und damit didaktisch prägnant bleibt. Als Beispiel sei der Austausch von Methanol durch Ethanol als Lösungsmittel für eine organische Synthese genannt, wodurch sich zwar ihre Ausbeute verringern kann, diese jedoch dadurch „RiSU-konform“ auch von Schüler*innen durchgeführt werden darf.
Tabelle 1: Die fünf low-Kriterien für die Erschließung von Schulexperimenten
| Prio- rität | Kriterium | Beschreibung |
|---|---|---|
| hoch : : : : : : : : : : : : : nie- drig | Low-risk | Laut RISU gilt das Prinzip der Gefährdungsminimierung in der Schule. Der Ersatz gefährlicher Stoffe und die Reduktion der eingesetzten Mengen bzw. Konzentrationen stehen hier beispielsweise im Fokus. |
| Low-time | Eine Unterrichtsstunde dauert i.d.R. 45 – 90 min. Das Experiment muss so angepasst werden, dass es in dieser Zeiteinheit durchführbar ist oder aber in sinnvolle Abschnitte unterteilt werden kann. | |
| Low-tech | In Forschungslaboren arbeiten ausgebildete Fachkräfte, die anspruchsvolle Arbeitstechniken beherrschen. Schüler*innen hingegen sind Novizen und daher sollte das Experiment mit möglichst wenigen Arbeitsschritten und einfachen Arbeitstechniken (low-techniques) auskommen. | |
| Low-cost | Schulen haben ein begrenztes Budget. Teure Materialien und Methoden müssen durch kostengünstige ersetzt werden. Solange das Experiment weiterhin didaktisch prägnant bleibt, können Qualitätseinbußen in Kauf genommen werden. | |
| Low-scale | Im Sinne einer „grünen Chemie“ sollten Experimente so minimalistisch wie möglich und so groß wie nötig konzipiert werden. Dies reduziert zugleich auch die Kosten (low-cost) und die Gefahren (low-risk). |
Prototypische Begleitmaterialien
Mit der Erstellung des prototypischen Experimentes ist die Inventionsphase nicht abgeschlossen. Denn für die Überführung in die Investigationsphase benötigt es Begleitmaterialien. Soll lediglich die psychomotorische Umsetzung des Experiments (z.B. durch Schüler*innen) untersucht werden, benötigt es mindestens eine Experimentieranleitung. Sollen hingegen auch kognitive Aspekte (z.B. Motivation, Verständnisschwierigkeiten, Lernzuwachs, etc.) untersucht werden, werden zusätzlich Lernmaterialien (z.B. Arbeitsblätter, Modelle, etc.) benötigt sowie ein didaktisches Konzept zur Einbettung dieser in eine Lerneinheit (z.B. für das Schülerlabor). Für die Entwicklung der Begleitmaterialien empfehlen wir, sich an das Modell der Didaktischen Rekonstruktion anzulehnen (vgl. Theorieteil) und gemeinsam mit Personen aus der Praxis zusammen zu arbeiten.
Die Dauer der Inventionsphase kann sehr unterschiedlich sein. Sie hängt u.a. davon ab, wie umfangreich und komplex die geplanten Entwicklungen sind und auf wieviel Vorarbeit zurückgegriffen werden kann. Kleinere Inventionen sind beispielsweise im Rahmen von Abschlussarbeiten realisierbar, während die umfassende fachdidaktische Erschließung eines vollkommen neuen Themengebietes eher im Zeitraum mehrerer Jahre (z.B. im Rahmen einer oder mehrerer Dissertationen) zu bewerkstelligen ist.
Das „Paket“ aus prototypischen Experimenten und Begleitmaterialien dient nun als Ausgangspunkt für die Investigationsphase. In dieser werden sowohl die Experimente als auch die Begleitmaterialen in einem zyklischen Prozess aus Entwicklung und Evaluation zu nutzerorientierten Produkten optimiert [10]. Damit entspricht die Investigationsphase dem iterativen Forschungsprozess der Modelle nach Eilks & Ralle, Tausch und Wilke (vgl. Theorieteil) und greift daher auch zentrale Ideen aus diesen Modellen auf. Aus unserer Erfahrung tun sich aber gerade Novizen auf dem Gebiet der Lehr-Lern-Forschung schwer mit den Fragen „Was?“ „Wie?“ und „Womit?“ genau evaluiert werden soll. Auf diese Fragen möchten wir daher in diesem Kapitel beispielhafte Antworten geben.
Was soll untersucht werden?
Da bei der Curricularen Innovationsforschung das Experiment im Zentrum steht, stellt dieses auch den primären Untersuchungsgegenstad für die Evaluation dar. So ist es für die Forschenden natürlich wichtig zu erfahren, inwiefern die prototypischen Experimente sich auch im Schülerexperiment bewähren, welche (psychomotorischen) Schwierigkeiten ggf. auftreten, welche Schwächen die Experimentieranleitungen aufweisen oder inwiefern die Organisation der Experimente zielführend war. Ferner kann auch untersucht werden, wie die Experimente aus schulpraktischer Sicht z.B. durch Lehrkräfte bewertet werden. Den sekundären Untersuchungsgegenstand stellen die Lernmaterialien dar, welche die theoretischen Hintergründe behandeln, sowie das didaktische Konzept der Lerneinheit. Hier kann beispielsweise untersucht werden, inwiefern die Lerneinheit dazu beiträgt, die Schüler*innen für Naturwissenschaften zu motivieren. Bezogen auf das Fachwissen kann von Interesse sein, welchen Lernzuwachs die Schüler*innen durch die Lerneinheit erfahren haben. In den „Supporting Information“ zu diesem Artikel haben wir einige konkrete Forschungsfragen zusammengestellt, welche wir in den vergangenen Jahren für unsere Evaluationen zugrunde gelegt haben. Diese sollen lediglich als Anregungen dienen und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Wie soll untersucht werden?
In Abhängigkeit der genauen Fragestellung, was untersucht werden soll, müssen entsprechende qualitative und/ oder quantitative Forschungsmethoden der Lehr-Lern-Forschung ausgewählt werden [11]. Da in der Entwicklungsforschung vor allem inhaltliche Fragen explorativ untersucht werden, sind i.d.R. qualitative Messmethoden für deren Beantwortung besser geeignet. Diese umfassen (u.a.) Beobachtungsstudien, Befragungen, Interviews, Tests oder Lautes Denken. So lassen sich z.B. die „Fallstricke“ von Experimenten sehr gut über Beobachtungsstudien (mit oder ohne Videographie) aufdecken. Aspekte wie Motivation und Interesse können über (halb-)offene Fragebögen oder Interviews erfasst werden. Und kognitive Strukturen (z.B. Präkonzepte, Lernzuwächse oder Verständnisprobleme) lassen sich z.B. über Tests, Concept-Maps oder dem Lauten Denken untersuchen. Diese Zuordnung ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Es würde den Rahmen dieses Artikels sprengen, auf jede dieser Forschungsmethoden dediziert einzugehen. Daher verweisen wir an dieser Stelle auf das Lehrbuch von Krüger, Parchmann und Schecker, welches wir zum Einstieg in die „Methoden in der naturwissenschaftsdidaktischen Forschung“ [11] besonders empfehlen.
Womit soll untersucht werden?
Die Frage nach dem „Womit?“ führt uns zu den Erhebungsinstrumenten. Als solche werden die konkret ausgearbeiteten Fragebögen, Beobachtungsbögen, Interview-Leitfäden, konzipierten Tests usw. bezeichnet, mit deren Hilfe die Daten erhoben werden. Im Idealfall kann man auf bereits validierte Instrumente (z.B. aus früheren Forschungsprojekten) zurückgreifen und muss diese ggf. nur noch für die jeweilige Untersuchung anpassen. Alternativ kann auch ein eigenes Erhebungsinstrument entwickelt werden. Dabei muss beachtet werden, dass die Entwicklung möglichst theoriegeleitet erfolgt und plausibel dargelegt wird und die Instrumente sollten vor ihrem Einsatz mit einer passenden Stichprobe pilotiert werden. Im Downloadbereich1 haben wir einige Erhebungsinstrumente zusammengestellt, welche wir in den vergangenen Jahren für unsere Evaluationen verwendet haben. Auch diese dienen lediglich der Anregung.
Die Forschungsfragen, -methoden und -instrumente werden im nächsten Schritt zu einem Forschungsdesign zusammengefügt. Dieses veranschaulicht die Zusammenhänge zwischen den Forschungsfragen und den eingesetzten Methoden. Im dargestellten Beispiel (Abb. 2) zur Evaluation der Experimente und Materialien zu Organischen Leuchtdioden [10] möchte die Forscherin der Frage nachgehen, welche Probleme und Erfolge sich bei der Anwendung dieser im Schülerlabor ergeben. Hierzu untersucht sie verschiedene Aspekte, indem sie teilnehmend beobachtet und die Betreuer des Schülerlabors befragt, (zusätzlich nutzt sie Fragebogendaten, welche zu einem späteren Zeitpunkt in Lehrerfortbildungen erhoben wurden).

Auf Basis der erhobenen Daten lassen sich gezielt Problemstellen (vor allem auch im Experiment) aufdecken und im Entwicklungsprozess optimieren. Dabei stellt sich die Frage, wie oft der Zyklus durchlaufen werden sollte. Wir empfehlen die Investigation in folgende drei Stufen zu untergliedern, wobei jede Stufe mehrmals durchlaufen werden kann:
- Pilotierung:
- Bei der Pilotierung wird das Evaluations-Setting in den eigenen Räumlichkeiten (z.B. Schülerlabor) durchgeführt und die Probanden werden aus dem näheren Arbeitsumfeld (z.B. Mitarbeiter*innen oder studentische Hilfskräfte) rekrutiert. Hierdurch ergibt sich eine Kontrolle sowohl des Umfeldes als auch der Probanden, wodurch Störfaktoren minimiert werden. Auf diese Weise lässt sich das Forschungsdesign auf seine grundsätzliche Stimmigkeit hin pilotieren und die Materialien können in einer ersten Iteration überarbeitet werden. Treten besonders viele Probleme auf, sollte die Pilotierung mindestens ein zweites Mal durchgeführt werden.
- Laborerprobung
- Bei der Laborerprobung erfolgt das Evaluations-Setting ebenfalls in den eigenen Räumlichkeiten, wodurch das Umfeld weiterhin der Kontrolle der Forschenden unterliegt. Daher sehen wir – analog zu Wilke – das Schülerlabor als den idealen Ort für die Investigationsphase [11]. Im Unterschied zur Pilotierung werden nun Schüler*innen als Proband*innen in die Universität eingeladen. Dieses schrittweise Vorgehen erhöht die Validität der Evaluation, da Störfaktoren gezielter in die Analyse der Ergebnisse mit einbezogen werden können. Aus unserer Erfahrung hat es sich bewährt mindestens drei Laborerprobungen mit anschließender Überarbeitung der Materialien einzuplanen, bevor man das Setting im Feld erprobt.
- Felderprobung
- In der letzten Evaluationsphase erfolgt der Weg in die Schule. In diesem Setting werden weder das Umfeld noch die Proband*innen kontrolliert. Hierdurch ergibt sich ein nahezu authentischer Schuleinsatz und die Entwicklungen werden hinsichtlich ihrer Tauglichkeit im Schulunterricht (dem „Feld“) untersucht. Im Unterschied zur späteren Implementation (Kap. 3.5) wird hier die Lerneinheit weiterhin durch den/die Forschende/n selbst unterrichtet und die Lehrkraft stellt lediglich die Lerngruppe zur Verfügung. Damit soll gewährleistet werden, dass die Erprobung möglichst unabhängig von der Lehrperson bleibt und auftretende Probleme gezielter analysiert werden können. Auch für die Felderprobung empfehlen wir mehrere Durchläufe in möglichst unterschiedlichen Schulen einzuplanen.
Das oben dargestellte dreistufige Evaluationskonzept ist i.d.R. zeitintensiv. Es kann dabei zum „Wettlauf gegen die Zeit“ kommen, wenn einerseits die Aktualität der Innovation erhalten bleiben soll, und andererseits die Effizienz und Wirksamkeit der Lernmaterialien empirisch nachgewiesen werden sollen. Aus unserer Erfahrung heraus erfährt eine experimentelle Lehrinnovation bei Lehrkräften dann besonders hohe Akzeptanz (vgl. Implementation), wenn das Experiment als gut befunden wird. Vor diesem Hintergrund ist es daher empfehlenswert, die Experimente einer intensiven und die Lernmaterialien einer grundlegenden Evaluation zu unterziehen und dann möglichst zeitnah in die nächste Phase des 5i-Modells zu überführen. Auch ist es möglich, die Evaluation nur bis zur Laborerprobung durchzuführen, wenn beispielsweise die Entwicklungen nur für den Einsatz im Schülerlabor geplant sind.
Soll eine Curriculare Innovation den Weg in die Schulen finden, so müssen die Lehrkräfte Zugang zu den Experimentiermaterialien erhalten. Bei technisch anspruchsvollen Innovationsvorhaben sind nicht alle benötigten Chemikalien (z.T. auch erforderliche Gerätschaften) an den Schulen vorhanden und häufig auch nicht über die gängigen Anbieter beziehbar. Auch ist die Angabe der Bezugsquellen nicht immer ausreichend, da es sich z.T. um Spezialanbieter handelt, die z.B. nur Großgebinde abgegeben oder keine Endkunden beliefern. Als Folge bieten immer mehr Forschende einen eigenen Material-Service für Lehrkräfte an und verpacken ihre Innovationen in sogenannte Lehr-Lern-Koffer.
Diesen Vorgang des „Verpackens“ bezeichnen wir als Instrumentation – im Sinne der Bereitstellung der Instrumente für die Implementation. Dieser Prozess, der von Rogers auch als Kommerzialisierung [12] bezeichnet wird, ist nicht trivial und ähnelt dem Upscaling beim Übergang vom Laborexperiment zur industriellen Anwendung. Denn das Experiment muss neben den low-Kriterien (vgl. Invention) zusätzlich so dimensioniert werden, dass die Materialien sinnvoll in eine handelsübliche Verpackungseinheit (z.B. ein Kunststoff-Koffer) einsortiert und verschickt werden können. Dabei stehen auch wirtschaftliche Fragen im Vordergrund. So kann es sinnvoll sein, Einzelteile beispielsweise durch teurere 3D-gedruckte Komponenten zu ersetzen, wenn hierdurch manuelle Arbeitsschritte bei der Produktion und somit Personalkosten eingespart werden können. Zudem benötigt es eine Handreichung für Lehrkräfte, welche neben den Arbeitsmaterialien (fachliche Hintergründe, Experimentieranleitungen, Lernmaterialien etc.) auch vorgefertigte Gefährdungsbeurteilungen sowie exemplarische Vorschläge für den unterrichtlichen Einsatz beinhalten sollte. Auch die Sicherheitsdatenblätter der enthaltenen Chemikalien müssen bereitgestellt werden. Hier sollte entsprechende Fachberatung (z.B. über die Transferstellen der Universitäten) eingeholt werden und es sollte ein Wirtschaftsplan erstellt werden, bevor der Vertrieb der Koffer gestartet werden kann. Nicht zuletzt muss auch die Frage geklärt werden, wie genau der Vertrieb erfolgen soll.
Folgende Vertriebsmodelle sind aktuell auf dem Markt vertreten:
- Kooperation mit (Chemie-)Unternehmen:
- Im Rahmen eines (meist exklusiven) Kooperationsvertrages werden die Koffer zu 100% durch ein Unternehmen (meistens aus der Chemie-Branche) finanziert. Ein Beispiel hierfür ist der CHEM2DO® Koffer von Wacker zum Thema Silikone [13]. Lehrkräfte, die an einer entsprechenden Fortbildung teilnehmen, erhalten den Koffer kostenfrei. Diese Form des Vertriebs stellt eher die Ausnahme dar.
- Im Rahmen eines (meist exklusiven) Kooperationsvertrages werden die Koffer zu 100% durch ein Unternehmen (meistens aus der Chemie-Branche) finanziert. Ein Beispiel hierfür ist der CHEM2DO® Koffer von Wacker zum Thema Silikone [13]. Lehrkräfte, die an einer entsprechenden Fortbildung teilnehmen, erhalten den Koffer kostenfrei. Diese Form des Vertriebs stellt eher die Ausnahme dar.
- Vertrieb über Lehrmittelfirmen:
- Die Lehr-Lern-Koffer können auch über gängige Lehrmittelfirmen angeboten werden. Dies hat den großen Vorteil, dass alle Prozessschritte vom Marketing über den Vertrieb bis hin zur Produktion an die Lehrmittelfirma abgegeben werden können, was den Aufwand für die Forschenden stark reduziert. Für gewöhnlich wird eine Gewinnbeteiligung vereinbart. Größter Nachteil bei diesem Modell ist jedoch, dass der Endpreis des Koffers aufgrund der Marge des Zwischenhändlers deutlich höher ausfällt. Ein Beispiel für dieses Vertriebsmodell ist der Photo-Mol-Koffer (AG Tausch, Wuppertal), welcher durch die Firma Hedinger vertrieben wird [14].
- Die Lehr-Lern-Koffer können auch über gängige Lehrmittelfirmen angeboten werden. Dies hat den großen Vorteil, dass alle Prozessschritte vom Marketing über den Vertrieb bis hin zur Produktion an die Lehrmittelfirma abgegeben werden können, was den Aufwand für die Forschenden stark reduziert. Für gewöhnlich wird eine Gewinnbeteiligung vereinbart. Größter Nachteil bei diesem Modell ist jedoch, dass der Endpreis des Koffers aufgrund der Marge des Zwischenhändlers deutlich höher ausfällt. Ein Beispiel für dieses Vertriebsmodell ist der Photo-Mol-Koffer (AG Tausch, Wuppertal), welcher durch die Firma Hedinger vertrieben wird [14].
- Direktvertrieb:
- Das wohl am häufigsten genutzte Vertriebsmodell ist der Direktvertrieb durch die Forschenden selbst oder durch die Transferstellen der Forschungseinrichtung. Der Vorteil liegt darin, dass alle Prozessschritte in den Händen der Forschenden verbleiben und so keine zusätzlichen Kosten anfallen. Dadurch können die Produkte i.d.R. deutlich preiswerter angeboten werden. Nachteilig ist der vergleichsweise hohe Arbeitsaufwand für die Forschenden. Beispiele für dieses Vertriebsmodell sind die Messstation LabPi (AG Wilke, Oldenburg) [15], der ChEM-TiO2 Koffer (AG Bohrmann-Linde, Wuppertal) [16] sowie verschiedene Lehr-Lern-koffer (Organische Elektronik, Gedruckte Elektronik, Wasserstofftechnologien) unserer Arbeitsgruppe, die unter dem Namen boxperiment [17] über die Transfer-GmbH der Universität Potsdam vertrieben werden.
- Das wohl am häufigsten genutzte Vertriebsmodell ist der Direktvertrieb durch die Forschenden selbst oder durch die Transferstellen der Forschungseinrichtung. Der Vorteil liegt darin, dass alle Prozessschritte in den Händen der Forschenden verbleiben und so keine zusätzlichen Kosten anfallen. Dadurch können die Produkte i.d.R. deutlich preiswerter angeboten werden. Nachteilig ist der vergleichsweise hohe Arbeitsaufwand für die Forschenden. Beispiele für dieses Vertriebsmodell sind die Messstation LabPi (AG Wilke, Oldenburg) [15], der ChEM-TiO2 Koffer (AG Bohrmann-Linde, Wuppertal) [16] sowie verschiedene Lehr-Lern-koffer (Organische Elektronik, Gedruckte Elektronik, Wasserstofftechnologien) unserer Arbeitsgruppe, die unter dem Namen boxperiment [17] über die Transfer-GmbH der Universität Potsdam vertrieben werden.
- Finanzierung über Fördermittel
- Eine weitere Möglichkeit, die Lehr-Lern-Koffer an Lehrkräfte zu vermitteln, stellt die Nutzung von Fördermitteln dar. So lassen sich die Kosten für innovative Lehrmittel bereits bei der Antragstellung (z.B. eines DFG-Graduiertenkollegs oder Sonderforschungsbereichs) im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit oder innerhalb eigener Teilprojekte berücksichtigen. Für gewöhnlich beschränkt sich die Bereitstellung auf den Zeitraum des Forschungsvorhabens.
- Eine weitere Möglichkeit, die Lehr-Lern-Koffer an Lehrkräfte zu vermitteln, stellt die Nutzung von Fördermitteln dar. So lassen sich die Kosten für innovative Lehrmittel bereits bei der Antragstellung (z.B. eines DFG-Graduiertenkollegs oder Sonderforschungsbereichs) im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit oder innerhalb eigener Teilprojekte berücksichtigen. Für gewöhnlich beschränkt sich die Bereitstellung auf den Zeitraum des Forschungsvorhabens.
Mit dem Materialservice wird lediglich die technische Infrastruktur für die Schulen bereitgestellt. Für eine nachhaltige Implementation müssen Lehrkräfte für die Themen motiviert und im Rahmen von Lehrerfortbildungen mit den Experimenten und Lernmaterialien vertraut gemacht werden.
Der Begriff Implementation bezeichnet die Einführung und Umsetzung einer Innovation in die pädagogische Praxis [10]. Dabei können vier wesentliche Einflussfaktoren auf die Implementation von Schulinnovationen unterschieden werden (Abb. 3).

Die Einzelschule sowie das Schulumfeld können dabei durch Unterstützung oder Unterbindung von Innovationsvorhaben den Implementationsprozess grundsätzlich fördern oder auch behindern. Hierauf hat der/ die Forschende i.d.R. aber wenig Einfluss. Hingegen unterliegen die Einflussfaktoren „Lehrkraft“ und „Innovation“ der Kontrolle der Forschenden, die durch entsprechende Konzeption der Innovation und einer entsprechenden Lehrkräftefortbildung die Implementation befördern können. Bezogen auf die Innovation selbst, sollte diese grundsätzlich machbar sein, d.h. mit möglichst wenigen bzw. vorhandenen Ressourcen auskommen. Hier spielen die low-Prinzipien (vgl. Invention) und die Instrumentation eine wichtige Rolle. Ebenso sollte die Innovation angemessen sein, d.h. die Lehrkräfte fachlich nicht überfordern und möglichst kompatibel zur gängigen Unterrichtspraxis und den administrativen Vorgaben (z.B. Passung zum Lehrplan) sein. Auch sollte die Innovation den Lehrkräften die Möglichkeit bieten, individuelle Anpassungen vorzunehmen. Letztlich spielt auch die Beobachtbarkeit eine Rolle, d.h. dass positive Effekte der Innovation für andere schnell wahrnehmbar sind. Hier könnten beispielsweise entsprechende Konzepte zur Veröffentlichung der Ergebnisse auf der Schulwebseite oder in Social-Media-Kanälen bereits als Bestandteil der Innovation mitgedacht werden.
Die Lehrkraft stellt als ausführende Instanz der Innovation aufgrund der Bewertungen, die sie anhand der individuellen Ressourcen vornimmt, einen der größten Einflussfaktoren für die Implementation dar [10]. Folglich wirkt es sich sehr positiv auf das Implementationsvorhaben aus, wenn Lehrkräfte die Innovation akzeptieren, weil sie diese als nützlich, sinnvoll und realisierbar erachten. Die Akzeptanz der Lehrkraft stellt damit die Basis für einen erfolgreichen Implementationsprozess dar und kann mit Begriffen wie Annehmen, Einwilligen, Zustimmen oder Bejahen umschrieben werden [10]. Für die Erfassung der Akzeptanz von Curricularen Innovationen durch Lehrkräfte haben wir ein Akzeptanzmodell entwickelt, das auf die beiden Akzeptanzmodelle Theory of Planned Behavior von Ajzen [18] und dem Innovation-Decision-Process von Rogers [12] basiert und die oben beschriebenen Einflussfaktoren inkludiert. Für die genaue Genese des Modells verweisen wir auf die entsprechende Dissertationsschrift von Dörschelln [10].

Das Akzeptanzmodell nach Dörschelln (Abb. 4) betrachtet die Lehrkraft als Akzeptanzsubjekt, deren Akzeptanz grundsätzlich vom Akzeptanzobjekt (der Innovation selbst) als auch dem Akzeptanzkontext (der Schule und das Umfeld) beeinflusst wird. Lernt die Lehrkraft die Innovation kennen (z.B. im Rahmen einer Fortbildung), so prägt sich bei ihr zunächst eine Verhaltensintention (auch Adoption) aus. Durch diese wird die Einstellungsakzeptanz bestimmt. Ist die Einstellungsakzeptanz hoch, dann ist auch die Intention hoch, die Innovation im Unterricht umzusetzen. Ist die Einstellungsakzeptanz gering, so wird die Innovation vermutlich nicht im Unterricht ausprobiert. Der/die Forschende sollte die Innovation dann auf Basis der Erkenntnisse überarbeiten. Nach dem erstmaligen unterrichtlichen Einsatz der Innovation (der „Handlung“) entscheidet die Lehrkraft, ob die Innovation auch im Schulalltag anwendbar ist und bildet die Handlungsakzeptanz aus. Kann die Handlung direkt oder durch geringe Anpassung der Innovation übernommen werden, so führt dies zur positiven Nutzungsakzeptanz. Ist die Handlung hingegen gescheitert oder müsste die Innovation erst umfangreich überarbeitet werden, so wird diese im Unterricht nicht mehr genutzt und die Lehrkraft lehnt die Innovation ab. Es ist also durchaus möglich, dass eine Curriculare Innovation zwar nach einer Fortbildung akzeptiert wird (positive Einstellungsakzeptanz), sich im Praxistest aber als untauglich erweist und somit nachträglich abgelehnt wird (negative Nutzungsakzeptanz). Aus diesem Grund empfehlen wir in der Implementationsphase die folgenden beiden Forschungsfragen zentral zu untersuchen:
- FF1: Inwieweit akzeptieren Lehrkräfte die Innovation nach der Teilnahme an einer passenden Fortbildung? (–>Einstellungsakzeptanz)
- FF2: Inwieweit wird die Akzeptanz der Lehrkräfte nach der Umsetzung der Innovation im eigenen Unterricht aufrechterhalten? (–> Nutzungsakzeptanz)
Zur Untersuchung der Einstellungsakzeptanz (FF1) haben wir einen theoriegeleitet Fragebogen entwickelt, der die Einflussfaktoren des schulischen Implementationsprozesses auf Basis relevanter theoretischer Domänen, psychologischer Konstrukte und Fragenformate von Michie et al. [19] berücksichtigt. Die genaue Konstruktion des Fragebogens ist in [10] beschrieben. Der Fragebogen enthält sowohl offene als auch geschlossene Items, welche den folgenden fünf Hauptkategorien zugeordnet sind:
- Kompetenzwahrnehmung der Lehrkraft in Relation der Komplexität der Innovation
- Vorteil der Innovation und Einfluss der Innovation auf Schüler*innen (Förderlichkeit)
- Inhaltliche Relevanz durch Interesse oder persönliche Betroffenheit
- Machbarkeit der Innovation und Kompatibilität mit dem Zielsystem
- (Positive) Emotionen als Basis für Motivation und Akzeptanz
Der gesamte Fragebogen umfasst 42 Items und ist im Downloadbereich1 als Beispielinstrument hinterlegt. Er kann als Basis für weitere Akzeptanzuntersuchungen verwendet werden. Um möglichst repräsentative Aussagen zur Einstellungsakzeptanz zu treffen, empfehlen wir die Daten von mindestens 30 fortgebildeten Lehrkräften heranzuziehen. Die Konzeption der Fortbildung sollte sich dabei auf die Gütekriterien von Lehrerfortbildungen, z.B. [20], [21], stützen.
Die Untersuchung der Nutzungsakzeptanz (FF2) ist im Vergleich zur Einstellungsakzeptanz deutlich aufwendiger. Hier sollten ausgewählte Lehrkräfte nach der Fortbildung bei der Implementation der Innovation im Unterricht wissenschaftlich begleitet werden. Dabei empfehlen wir, den Unterricht der Lehrkraft zu beobachten und im Anschluss ein Experten-Interview mit der Lehrkraft zu führen. Um möglichst authentische Implementationsbedingungen zu schaffen, sollte die Lehrkraft einen Unterrichtsvorschlag sowie das Material (z.B. den Lehr-Lern-Koffer) zur Verfügung gestellt bekommen, ansonsten aber möglichst autonom agieren. Dabei kann es durchaus mehrere Monate dauern, bis die Lehrkraft die Innovation mit einer entsprechenden Lerngruppe im Unterricht testen kann. Dieser zeitliche Vorlauf ist mit einzuplanen. Die Unterrichtsbeobachtung dient zur Erfassung der Abweichungen vom Unterrichtsvorschlag sowie der daraus ergebenden Probleme, die zu einer negativen Akzeptanzausprägung führen können. Das Experten-Interview erhebt die Daten für die Nutzungsakzeptanz und basiert auf demselben theoretischen Konstrukt wie der Fragebogen zur Einstellungsakzeptanz. Im Downloadbereich1 haben wir ein Beispiel-Interviewleitfaden zur Erhebung der Nutzungsakzeptanz hinterlegt. Dieser kann für weitere Untersuchungen angepasst und genutzt werden.
Fazit
Mit dem hier vorgestellten 5i-Modell möchten wir einen (ersten) Vorschlag unterbreiten, den Prozess der Curricularen Innovation im Sinne einer Methodologie zu strukturieren und zu standardisieren. Das beschriebene Framework versteht sich dabei als „Gerüst“ und verbindet wesentliche Methoden der Entwicklungsforschung und der Lehr-Lern-Forschung. Wir hoffen, damit vor allem Einsteiger*innen auf dem Gebiet der experimentellen Entwicklungsforschung eine Orientierung zu geben. Es soll abschließend erwähnt werden, dass nicht alle Phasen des 5i-Modells wie beschrieben durchlaufen werden müssen. In Abhängigkeit der individuellen Merkmale der Innovation, den vorhandenen Ressourcen der Forschenden sowie der anvisierten Zeitskala können einzelne Phasen stark verkürzt oder gänzlich weggelassen werden. Das im Modell mehrfach erwähnte Beispiel zu den organischen Leuchtdioden durchlief alle fünf Phasen im dargelegten Detailgrad. Es stellt bis heute unsere erfolgreichste Curriculare Innovation dar.
Wir laden alle interessierte Kolleg*innen zum Diskurs ein und freuen uns über Rückmeldungen, konstruktive Kritik und Verbesserungsvorschläge zum 5i-Modell im Diskussionbereich dieser Webseite.
Literatur
- A. Banerji, M. W. Tausch, und U. Scherf, „Fantastic Plastic“, CHEMKON, Bd. 19, Nr. 1, S. 7–12, 2012, doi: 10.1002/ckon.201110164.
- A. Banerji, A.-K. Schönbein, und J. Wolff, „OLED Reloaded: Die Synthese des Halbleiterpolymers MEH-PPV als Schulversuch“, CHEMKON, Bd. 24, Nr. 4, S. 251–256, 2017, doi: 10.1002/ckon.201790008.
- L. Halbrügge, A. Banerji, und K. Meerholz, „Hello future! Printed electronics as a hands‐on‐experiment for teaching science in high schools and universities“, CHEMKON, Bd. 29, Nr. S1, S. 355–361, Juni 2022, doi: 10.1002/ckon.202200030.
- S. Schwarzer, J. Rudnik, und I. Parchmann, „Chemische Schalter als potenzielle Lernschalter“, CHEMKON, Bd. 20, Nr. 4, S. 175–181, 2013, doi: 10.1002/ckon.201310206.
- A. Tschiersch, A. Banerji, und L. Remus, „Thymol blue – hands‐on synthesis & AR‐based learning materials“, CHEMKON, Bd. 28, Nr. 6, S. 266–269, Sep. 2021, doi: 10.1002/ckon.202100011.
- M. Hasselmann und M. Oetken, „Versuche zu Lithium-Ionen-Akkus“, Chem. Unserer Zeit, Bd. 48, Nr. 2, S. 102–113, 2014, doi: 10.1002/ciuz.201400619.
- V. Meggyes und A. Banerji, „Chemiedidaktik: Wasserstofftechnik in der Plastikbox“, Nachrichten Aus Chem., Bd. 71, Nr. 6, S. 15–18, 2023, doi: 10.1002/nadc.20234134091.
- M. W. Tausch und A. Goodwin, „… zur Forschung in der Didaktik: 7 Thesen …“, Chem. Unserer Zeit, Bd. 37, Nr. 3, S. 210–211, 2003, doi: 10.1002/ciuz.200300261.
- H. J. Bader u. a., Konkrete Fachdidaktik Chemie, 3. Aufl. München: Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2002.
- J. Dörschelln, Organische Leuchtdioden. Implementation eines innovativen Themas in den Chemieunterricht, Bd. 274. in Studien zum Physik- und Chemielernen, vol. 274. Logos, 2018. Zugegriffen: 4. Juni 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.logos-verlag.de/cgi-bin/engbuchmid?isbn=4865&lng=deu&id=
- D. Krüger, I. Parchmann, und H. Schecker, Methoden in der naturwissenschaftsdidaktischen Forschung. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg Imprint Springer Spektrum, 2014.
- E. M. Rogers, Diffusion of Innovations, 5th Edition von Everett M. Rogers | ISBN 978-0-7432-2209-9 | Sachbuch online kaufen – Lehmanns.de, 5th Aufl. New York: Free Press, 2003. Zugegriffen: 3. März 2024. [Online]. Verfügbar unter: https://www.lehmanns.de/shop/naturwissenschaften/5502414-9780743222099-diffusion-of-innovations-5th-edition
- „WACKER-Schulversuchskoffer“. Zugegriffen: 9. März 2024. [Online]. Verfügbar unter: https://www.chem2do.de/de/service/ueberblick_4/contentseite_10.jsp
- „Photo-Mol Experimentierkoffer | www.der-hedinger.de“. Zugegriffen: 9. März 2024. [Online]. Verfügbar unter: https://www.der-hedinger.de/photo-mol-experimentierkoffer-phm%201
- M. Wejner und T. Wilke, „Low Cost – High Tech: The Digital Measurement System LabPi“, CHEMKON, Bd. 26, Nr. 7, S. 294–300, Okt. 2019, doi: 10.1002/ckon.201900016.
- „Der Koffer ChEMTiO2“. Zugegriffen: 9. März 2024. [Online]. Verfügbar unter: https://chemiedidaktik.uni-wuppertal.de/de/unterrichtsmaterialien/solarzellen-mit-titandioxid/
- „boXperiment – Vom Forschungslabor ins Klassenzimmer“. Zugegriffen: 9. März 2024. [Online]. Verfügbar unter: https://boxperiment.de/
- I. Ajzen, „The theory of planned behavior“, Organ. Behav. Hum. Decis. Process., Bd. 50, Nr. 2, S. 179–211, Dez. 1991, doi: 10.1016/0749-5978(91)90020-T.
- S. Michie u. a., „The Behavior Change Technique Taxonomy (v1) of 93 Hierarchically Clustered Techniques: Building an International Consensus for the Reporting of Behavior Change Interventions“, Ann. Behav. Med., Bd. 46, Nr. 1, S. 81–95, Aug. 2013, doi: 10.1007/s12160-013-9486-6.
- Ingeborg Klapproth-Hildebrandt u. a., „Ergebnisse des Projektes Qualitätsentwicklung in der Lehrkräftefortbildung – Teil 2“, in Musterorientierungsrahmen für die Lehrkräftefortbildung, in forum Lehrerfortbildung, vol. Heft 48. Deutscher Verein zur Förderung der Lehrerinnen und Lehrerfortbildung e.V. (DVLfB), 2018, S. 72. Zugegriffen: 21. Juli 2023. [Online]. Verfügbar unter: http://www.lehrerinnenfortbildung.de
- F. Lipowsky und D. Rzejak, Fortbildungen für Lehrpersonen wirksam gestalten – Ein praxisorientierter und forschungsgestützter Leitfaden. Gütersloh: Bertelsmann Stiftung, 2021.
- Der Downloadbereich befindet sich aktuell im Aufbau und wird demnächst auf dieser Webseite ergänzt. ↩︎