Unterrichtsmerkmale in den Naturwissenschaften

Mit dem Schwerpunkt auf den Naturwissenschaften wurde bei PISA 2015 auch der Unterricht in den Naturwissenschaften genauer untersucht. Eine Reihe von Unterrichtsmerkmalen hat sich in wissenschaftlichen Studien als effektiv für den naturwissenschaftlichen Unterricht herausgestellt, und einige solcher Merkmale wurden bei PISA 2015 erhoben.

Sämtliche erfassten Merkmale stützen sich auf Aussagen im Schülerfragebogen. Aus der Forschung ist bekannt, dass die Wahrnehmung des Unterrichts aus der Sicht der Schülerin/des Schülers als zuverlässig eingestuft werden kann. Die Aussagen im Schülerfragebogen bezogen sich auf konkrete Lehr- und Lernaktivitäten im naturwissenschaftlichen Unterricht (z. B. „Die Schüler dürfen ihre eigenen Experimente entwickeln“) oder auf allgemeinere Unterrichtsmerkmale (z. B. die Disziplin), die entweder für den naturwissenschaftlichen Unterricht im Allgemeinen oder für ein spezifisches Fach nach eigener Wahl beantwortet wurden.

Die Antwortskalen waren hierbei Häufigkeitsangaben, die von „in jeder Stunde“ bis „nie oder fast nie“ (bzw. einer ähnlichen Umschreibung oder in umgekehrter Reihenfolge) reichten. Da es sich bei diesen Häufigkeitsangaben um konkrete Angaben handelt, sollten Aussagen von Schülerinnen und Schülern, die aus verschiedenen Lernkontexten kommen (z. B. aus verschiedenen Schulformen), zuverlässig miteinander vergleichbar sein.

In diesem Bericht wird zwischen „Allgemeinen Merkmalen der Unterrichtsqualität“ und dem „Forschungs- und anwendungsbezogenen Unterricht“ unterschieden.

Allgemeine Merkmale der Unterrichtsqualität

Diese Merkmale beschreiben grundlegende, fächerübergreifende Dimensionen von Unterrichtsqualität, die das Lernen der Schülerinnen und Schüler beeinflussen und sich auf deren Kompetenzentwicklung und Motivation auswirken.

  • Lehrergesteuerter Unterricht“ erfasst, inwieweit der Lehrer/die Lehrerin aus Sicht der Schülerinnen und Schüler Diskussionen anregt und wissenschaftliche Konzepte erklärt und beweist. Eine Beispielaussage lautet: „Die Lehrerin/der Lehrer diskutiert mit uns über unsere Fragen“.
  • Disziplin“ erhebt, inwiefern der Lehrer/die Lehrerin aus Sicht der Schülerinnen und Schüler ein angemessenes, ruhiges Klassenklima und Lernumfeld schafft, indem er/sie Disziplin herstellen kann und die Klasse im Griff hat. Die Aussagen waren so formuliert, dass eine hohe Zustimmung („in vielen“ bzw. „in den meisten Stunden“) einen Mangel an Disziplin widerspiegelt (z. B. „Schülerinnen und Schüler hören nicht auf das, was der Lehrer/die Lehrerin sagt“). In der Ergebnisdarstellung wurden die Antworten so umkodiert, dass eine hohe Zustimmung für ein hohes Maß an „Disziplin“ steht.
  • Unterstützung durch den Lehrer/die Lehrerin“ erfasst, wie unterstützend die Schülerinnen und Schüler den Lehrer/die Lehrerin im Naturwissenschaftsunterricht wahrnehmen, z. B. „Der Lehrer/die Lehrerin unterstützt uns beim Lernen“ oder „Unser Lehrer/unsere Lehrerin erklärt etwas so lange, bis wir es verstehen.“
  • Feedback vom Lehrer/von der Lehrerin“ erhebt, inwieweit der Lehrer/die Lehrerin dem Schüler/der Schülerin Rückmeldung über den individuellen Lernstand und die Stärken gibt sowie ihm/ihr diejenigen Bereiche nennt, die noch verbessert werden können. Eine Beispielaussage lautet: „Die Lehrerin/der Lehrer sagt mir, in welchen Punkten ich mich noch verbessern kann.“

Für diese Gruppe von Merkmalen wurden die Antwortkategorien „in vielen Stunden“ und „in (fast) jeder Stunde“ zu einer Gruppe zusammengefasst und der prozentuale Anteil dieser Gruppe pro Aussage berechnet. Um zu einem Gesamtwert für ein bestimmtes Merkmal zu kommen, wurde anschließend über die einzelnen Aussagen ein Durchschnittswert (in Prozent) berechnet. Schülerinnen und Schüler, die angegeben hatten, in diesem Schuljahr kein naturwissenschaftliches Fach zu besuchen, wurden bei den Analysen nicht berücksichtigt.

Forschungs- und anwendungsbezogener Unterricht

Es handelt sich hierbei um konkrete Lehr- und Lernaktivitäten, die im naturwissenschaftlichen Unterricht eine wichtige Rolle spielen. Dazu zählen:

  • das forschende Lernen (z.B. „Die Schülerinnen und Schüler dürfen ihre eigenen Experimente entwickeln“),
  • das Experimentieren („Die Schülerinnen und Schüler führen praktische Experimente im Labor durch“),
  • der Anwendungsbezug („Der Lehrer/die Lehrerin erklärt deutlich die Wichtigkeit von naturwissenschaftlichen Konzepten für unser Leben“) und
  • die Diskussion (z. B. „Die Schülerinnen und Schüler werden aufgefordert, über naturwissenschaftliche Fragen zu diskutieren“).

Die einzelnen Aussagen, die unter dem Merkmal „Forschungs- und anwendungsbezogener Unterricht“ zusammengefasst werden, wurden einzeln dargestellt. Die Antwortkategorien „in den meisten Stunden“ und „in jeder Stunde“ wurden zu einer Gruppe zusammengefasst und der prozentuale Anteil dieser Gruppe pro Aussage berechnet. Schülerinnen und Schüler, die angegeben hatten, in diesem Schuljahr kein naturwissenschaftliches Fach zu besuchen, wurden bei den Analysen nicht berücksichtigt. Für die Trendanalyse können 6 von 9 Items berichtet werden, die bei PISA 2006 und PISA 2015 identisch waren.