Effects of Teachers' Professional Knowledge and Their Use of Three-Dimensional Physical Models in Biology Lessons on Students' Achievement

Using three-dimensional physical models elaborately in their learning, students can develop high-level understanding of models and modeling in science, thereby attaining higher achievement. However, there are in the literature few indications of how teachers should use three-dimensional physical models in instruction and whether teachers' professional knowledge is a prerequisite for teaching with elaborate use of models. Therefore, our study used a mixed-methods approach to analyze the effects of biology teachers' domain-specific pedagogical content knowledge (PCK) and content knowledge (CK) on students' achievement mediated by elaborate model use (ELMO). Our quantitative sample comprised 36 German secondary school teachers whose lessons on the topic of neurobiology were videotaped twice (N = 72 lessons). Teachers completed professional knowledge tests on their PCK and CK. Students' achievement was measured using pre- and post-knowledge tests. Our qualitative analysis involved five selected teachers according to aspects of ELMO. The results of our study indicated that teachers' PCK and CK had no direct effect on students' achievement. However, teachers' PCK had a significant indirect and positive effect on students' achievement mediated by ELMO. The findings of our study can provide teachers and researchers examples of how to implement biology instruction with elaborate use of three-dimensional physical models

Facilitation of Digital Change of Teaching in School by Professional Learning Communities: Use of Multiplicators to Establish Learning Communities

Zahlreiche Studien zeigen, dass die wirkungsvolle Implementierung von Innovationen davon profitiert und sich positive Effekte auf die Schüler:innen nachweisen lassen, wenn Lehrpersonen kooperieren. In vielen Fällen einer solchen Zusammenarbeit handelt es sich um professionelle Lerngemeinschaften, typischerweise bestehend aus Lehrpersonen, Schulleitung, Schulverwaltung und Wissenschaft. Unter einer Professionellen Lerngemeinschaft (PLG) wird eine «Gemeinschaft fortlaufender Forschung und Verbesserung» verstanden, in der alle Gruppenmitglieder sowohl miteinander als auch voneinander lernen. Eine offene Frage in der Forschung zu Professionellen Lerngemeinschaften ist, inwieweit anstelle einer intensiven Kooperation mit Vertreter:innen aus der Wissenschaft geschulte Multiplikator:innen die Inhalte aus der Wissenschaft einbringen und die Arbeit in den Lerngemeinschaften fördern können. Dieser Fragestellung wird im Rahmen dieser Pilotstudie nachgegangen. Zu diesem Zweck wurden an drei bayerischen Schulen (zwei Mittelschulen, eine Realschule) professionelle Lerngemeinschaften zur Digitalisierung des MINT-Unterrichts in der Schule im Schuljahr 2020/2021 gegründet. Die Befunde der durchgeführten Interviewstudie deuten darauf hin, dass die wissenschaftliche Unterstützung von Lerngemeinschaften zur Digitalisierung von Unterricht in der Schule mit Ausnahme der evidenzbasierten Arbeit an Unterrichtskonzepten erfolgreich mithilfe von Multiplikator:innen umgesetzt werden kann. Für die fachspezifische Unterstützung sollten jedoch zusätzliche Lehrpersonen (z. B. die Fachleitungen) geschult werden, um die fachbezogene Arbeit an den Unterrichtskonzepten zu unterstützen.Numerous studies provide evidence that successful implementation of innovation as well as learning of students benefit from teacher collaboration. Such collaboration often takes place as part of so-called Professional Learning Communities (PLC). PLCs are communities of learners that continuously do research with the goal of further improvement at three levels: individual, community, and institution. All members of PLC learn from and with each other through collaborative work to reach a joint goal. An open issue in research on PLC is, however, to what extent an intensive collaboration with Science can be compensated by facilitation through specifically trained multiplicators. To what extent can multiplicators place the scientific content and facilitate the collaboration within a PLC? To answer these research questions, PLCs on digitalization of teaching STEM in school were founded in 2020/2021 at three Bavarian secondary schools (two Mittelschulen, one Realschule). The results of the conducted interview study suggest, that multiplicators can successfully establish PLCs. However, not all functions of scientific PLC members can be equally compensated. To fulfill the needs of the PLC, additional multiplicators with focus on STEM didactics (e. g., heads of STEM subjects from the schools themselves) may be trained to support the subject-related work on material for teaching with digital media

DigitUS mebis-Kurs | Kurs für Lerngemeinschaften

Ein Mebis-Kurs für die aus Lehrkräften bestehenden Lerngemeinschaften. Der Kurs begleitet die Klausurtage der Lerngemeinschaften in der DigitUS-Studie. Der Kurs behandelt Themen wie die Potentiale digitaler Werkzeuge, Unterrichtsgestaltung in Biologie und Mathematik sowie kognitive Aktivierung

DigitUS mebis-Metakurs | Erstellung von mebis Kursen

Mebis-Kurs, in dem das Erstellen von Mebis-Kursen erklärt wird. Es wird erklärt wie man im Mebis -Kurs verschiedene Lehrmaterialen und Aktivitäten wie Wikis, HP5 Aktivitäten, Feedback, Glossare anlegen kann

DigitUS mebis-Kurs | Materialsammlung für Multiplikatorinnen und Multiplikatoren

Ein Mebis-Kurs für Multiplikator*innen, der als Begleitung der Klausurtage des DigitUS-Projekts dient. Der Kurs soll den Multiplikator*innen helfen nachhaltige professionelle Lerngemeinschaften zu bilden. Der Kurs enthält Informationen zu digitalen Medien und Tools sowie dem Nutzen von digitalen Medien für wirksamen Fachunterricht und Biologie und Mathematik, die Planung von Fachunterricht und die kognitive Aktivierung von Schüler*innen