From TPACK to N-TPACK framework for vocational education and training with a focus on nutritional science and home economics

Context: In Germany, vocational education and training (VET) plays a key role in the transition from school to working life. Due to its proximity to the labour market and an increasingly digitised, connected world, the professional knowledge requirements of VET teachers are changing and an adjustment of competence frameworks for vocational teachers is needed. Approach: Since its introduction, the TPACK (Technological Pedagogical And Content Knowledge) framework of Shulman and Mishra and Koehler has been repeatedly used in the international research discourse as a framework for capturing teachers\u27 professional knowledge. Given the infrequent reference to TPACK in the field of vocational education and training (VET), this theoretical article aims to adapt the TPACK framework for VET teachers. A literature review revealed the importance of developing an adapted TPACK framework that takes into account the peculiarities of the German vocational school system as well as the non technical personal service sector. Based on this research gap, an appropriately adapted TPACK framework was developed. The focus of this article lies on VET of nutritional science and home economics. Findings: After considering and analysing the requirements of the VET system in Germany in the context of digitalisation, it is suggested to adapt and enlarge the existing TPACK framework, thus creating an N-TPACK framework, taking into account "Networking and Collaborative Knowledge (NK)" as an aspect of essential VET teachers\u27 professional knowledge. Conclusion: The present theoretical article considers the research desideratum of extending the TPACK framework by developing a theoretical N-TPACK framework as well as examining and discussing the various knowledge areas. Building on this theoretical article, a survey of the current status quo of these professional knowledge areas among (prospective) VET teachers in the subject area of nutrition and home economics is necessary, in order to provide orientation and to be able to derive recommended actions for an up-to-date and forward looking teacher education and training. (DIPF/Orig.

Digital technologies in science education. Requirements for teacher training

Digitale Medien werden im MINT-Unterricht als Lern- oder künftige Arbeitsmedien in naturwissenschaftlich-technischen Berufsfeldern eingesetzt. Diese innovativen Techniken sind Bestandteil naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen, z.B. bei der Sequenzierung von Genomabschnitten, automatischer Messwerterfassung oder der Datenauswertung von naturwissenschaftlichen Experimenten. Darüber hinaus bieten digitale Medien die Möglichkeit, MINT-Unterricht stärker konstruktivistisch orientiert zu gestalten und aktive bzw. reflexive Lernprozesse zu fördern. Damit steigen auch die Anforderungen an die Schüler*innen, so dass der Einsatz digitaler Medien nicht nur Erfolg verspricht, sondern ohne geeignete Instruktion auch zu schlechteren Lernergebnissen führen kann. Ausgehend von diesen fachspezifisch zu erwerbenden Kompetenzen der Schüler*innen im Umgang mit digitalen Medien wird auch reflektiert, welche zusätzlichen Anforderungen sich für eine zeitgemäße Lehrerbildung der naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächer ergeben, um digitale Medien nachhaltig in den Fachunterricht zu integrieren. Diese werden vor dem Hintergrund aktueller Modelle zu professionellen Handlungskompetenzen (angehender) Lehrkräfte diskutiert. (DIPF/Orig.)Digital technologies are applied in STEM (science, technology, engineering and mathematics) classes as learning- or future working tools for the scientific-technological professional fields. These innovative techniques are a component part of the scientific way of thinking and working, e. g. for genome sequencing or automatic measured value acquisition and data analysis of scientific experiments. Furthermore, digital technologies promote a stronger constructivist focus and allow an active and reflexive learning pro-cess in STEM classes. By putting increasing requirements on students, the use of digital technologies not only promises success but may also lead to worse learning results when proper instruction is missing. Based on these subject-specific competences of students in dealing with digital technologies, further requirements for a contemporary teacher training and professional development to integrate digital technologies in science education are indicated. These requirements are discussed in the context of current models for professional competences of (prospective) teachers. (DIPF/Orig.

Biotechnologie praxisorientiert unterrichten

In diesem Open Access Buch finden Sie Anregungen für die praktische und schülergerechte Umsetzung molekularbiologischer Methoden an ausgewählten Themenbeispielen für den Biologieunterricht. Biotechnologische Methoden wie die DNA – Analyse werden an Schulen hauptsächlich theoretisch unterrichtet und nicht experimentell erarbeitet. In einem Exkurs zu der Umsetzung eines Schüler*innen Seminars in einem S1 – Labor zeigen wir beispielhaft, wie ein längerfristiges Kooperationsmodell zwischen Schule und Universität gelingen kann. Die praktische Umsetzung kann dabei sowohl das Verständnis für komplexe Themen sowie biologische Basiskonzepte fördern, die sich mithilfe molekularbiologischer Methoden bearbeiten lassen, als auch das wissenschaftsmethodische Verständnis schulen und somit tiefere Einblicke in den Berufsalltag eine*r Laborant*in bzw. Wissenschaftler*in geben. Darüber hinaus findet man konzeptuelle Ideen für die Lehrerbildung und -fortbildung, damit sich auch (angehende) Lehrkräfte bei der Vermittlung und praktischen Umsetzung dieser Inhalte sicher fühlen bzw. Dozierende an Universitäten frühzeitig die Bedürfnisse einer modernen Lehrerbildung im Unterrichtsfach Biologie erkennen und berücksichtigen können. Alle hier vorgestellten Arbeitstechniken und Experimente sind so konzipiert, dass sie ohne zusätzliche Sicherheitsregularien außerhalb von professionellen Forschungslaboren an Schulen durchgeführt werden können

Research with video vignettes to measure digital teaching competencies in the vocational field of nutrition and home economics

Die digitale Transformation der Berufswelt und die sich wandelnden Kompetenzanforderungen an Auszubildende erfordern zusätzliche Unterrichtskompetenzen von Lehrkräften. Der Beforschung von Hochschulangeboten in der Lehrkräftebildung und -fortbildung hochschuldidaktischer Vermittlungsformate widmet sich dieser Beitrag. Es wird ein Konzept der Erfassung digitaler Unterrichtskompetenzen mit Videovignetten vorgestellt. (DIPF/Orig.)The digital transformation of the vocational world and the changing competency requirements for apprentices demand additional teaching competencies from teachers. This article contributes to the research of university programs in teacher education. Measuring digital teaching competencies with video vignettes are part of the research design. (DIPF/Orig.

Assessment of the professional knowledge of prospective vocational school teachers in the vocational field of nutrition and home economics. An adaptation of the TPACK model

Lehrkräfteprofessionalität bildet sich in Fachwissen, fachdidaktischem Wissen, pädagogischem Wissen und technologischem Wissen ab. Modelle, die die Komplexität des Professionswissens darstellen, sind an die spezifischen Anforderungen des Unterrichtsgeschehens von Lehrkräften anzupassen. Dieser Artikel adaptiert das eingeführte TPACK Modell für das Berufsfeld Ernährung und Hauswirtschaft und stellt erste Ergebnisse einer Studie vor. (DIPF/Orig.)Teacher professionalism is represented in content knowledge, subject didactic knowledge, pedagogical knowledge and technological knowledge. Models illustrating the complexity of professional knowledge have to be adapted to the specific requirements of teachers\u27 teaching activities. This article adapts the established TPACK model for the vocational field of nutrition and home economics and presents the first results of a study. (DIPF/Orig.

From TPACK to N-TPACK Framework for Vocational Education and Training With a Focus on Nutritional Science and Home Economics

Context: In Germany, vocational education and training (VET) plays a key role in the transition from school to working life. Due to its proximity to the labour market and an increasingly digitised, connected world, the professional knowledge requirements of VET teachers are changing and an adjustment of competence frameworks for vocational teachers is needed.  Approach: Since its introduction, the TPACK (Technological Pedagogical And Content Knowledge) framework of Shulman and Mishra and Koehler has been repeatedly used in the international research discourse as a framework for capturing teachers' professional knowledge. Given the infrequent reference to TPACK in the field of vocational education and training (VET), this theoretical article aims to adapt the TPACK framework for VET teachers. A literature review revealed the importance of developing an adapted TPACK framework that takes into account the peculiarities of the German vocational school system as well as the non technical personal service sector. Based on this research gap, an appropriately adapted TPACK framework was developed. The focus of this article lies on VET of nutritional science and home economics.  Findings: After considering and analysing the requirements of the VET system in Germany in the context of digitalisation, it is suggested to adapt and enlarge the existing TPACK framework, thus creating an N-TPACK framework, taking into account "Networking and Collaborative Knowledge (NK)" as an aspect of essential VET teachers' professional knowledge.  Conclusion: The present theoretical article considers the research desideratum of extending the TPACK framework by developing a theoretical N-TPACK framework as well as examining and discussing the various knowledge areas. Building on this theoretical article, a survey of the current status quo of these professional knowledge areas among (prospective) VET teachers in the subject area of nutrition and home economics is necessary, in order to provide orientation and to be able to derive recommended actions for an up-to-date and forward looking teacher education and training.

Inclusion and Digitisation in Teacher Education

Inklusion ist die Aufgabe aller Lehrkräfte. Eine inklusionsdidaktische Lehrveranstaltung begünstigt, basierend auf Forschungsergebnissen und im Hinblick auf die Herausforderungen der schulischen Praxis, die professionelle Handlungskompetenz angehender Lehrkräfte. Das Lehrkonzept berücksichtigt die bisher wenig beforschte Inklusion am Gymnasium mit einer inklusionsdidaktischen Lehrveranstaltung für Masterstudierende des gymnasialen Lehramts im Fach Biologie. Im Lehrkonzept werden die beiden Querschnittsthemen Inklusion und Digitalisierung verknüpft und damit die Professionalisierung gefördert. Ziel ist die Kompetenzförderung Studierender, inklusiv unter dem Einsatz digitaler Medien zu unterrichten und ihre Einstellung und Selbstwirksamkeitserwartung im inklusiven Kontext zu steigern.Inclusion is the task of all teachers. Based on research results and regarding the challenges of school practice, an inclusive didactic lecture promotes the professional competence of prospective teachers. The teaching concept considers the so far hardly researched Inclusion at the Gymnasium with an inclusive didactic lecture for secondary school master students with a major in biology. The teaching concept connects the two cross-disciplinary topics of inclusion and digitisation and fosters the professionalization. The aim is to support students in their competences in inclusive teaching using digital media and to increase their selfefficacy in an inclusive context

Taking the Next Step with Generative Artificial Intelligence: The Transformative Role of Multimodal Large Language Models in Science Education

The integration of Artificial Intelligence (AI), particularly Large Language Model (LLM)-based systems, in education has shown promise in enhancing teaching and learning experiences. However, the advent of Multimodal Large Language Models (MLLMs) like GPT-4 with vision (GPT-4V), capable of processing multimodal data including text, sound, and visual inputs, opens a new era of enriched, personalized, and interactive learning landscapes in education. Grounded in theory of multimedia learning, this paper explores the transformative role of MLLMs in central aspects of science education by presenting exemplary innovative learning scenarios. Possible applications for MLLMs could range from content creation to tailored support for learning, fostering competencies in scientific practices, and providing assessment and feedback. These scenarios are not limited to text-based and uni-modal formats but can be multimodal, increasing thus personalization, accessibility, and potential learning effectiveness. Besides many opportunities, challenges such as data protection and ethical considerations become more salient, calling for robust frameworks to ensure responsible integration. This paper underscores the necessity for a balanced approach in implementing MLLMs, where the technology complements rather than supplants the educator's role, ensuring thus an effective and ethical use of AI in science education. It calls for further research to explore the nuanced implications of MLLMs on the evolving role of educators and to extend the discourse beyond science education to other disciplines. Through the exploration of potentials, challenges, and future implications, we aim to contribute to a preliminary understanding of the transformative trajectory of MLLMs in science education and beyond

Inklusives Experimentieren im naturwissenschaftlichen Unterricht digital unterstützen

Die Entwicklung einer scientific literacy for all stellt die Zielsetzung eines inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts dar, in dem Lernende neben Fachinhalten auch fächerübergreifende Kompetenzen erwerben. Insbesondere der Prozess der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung, der einhergeht mit dem Erwerb und der Anwendung naturwissenschaftstypischer Denk- und Arbeitsweisen, eröffnet vielfältige Nutzungsmöglichkeiten für digitale Medien, um im Prozess immanente Barrieren zu minimieren. Ausgehend vom NinU-Schema wird das didaktische Wirkungsfeld digitaler Medien im inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht mit Fokus auf das Experimentieren in diesem Beitrag theoretisch umrissen sowie Einstellungen und die resultierende Unterrichtspraxis von Lehrkräften innerhalb dieses Feldes dargestellt. Die Ergebnisse verschiedener Projekte zeigen, dass, obwohl der Einsatz digitaler Medien beim Experimentieren bereits Einzug in die naturwissenschaftliche Unterrichtspraxis gefunden hat, das Potenzial einiger Medien für eine inklusive Unterrichtsgestaltung bisher noch nicht ausgeschöpft bzw. beachtet wird. Beispiele hierfür sind die Nutzung von eBooks zur Verständnisunterstützung von Experimentieranleitungen sowie die Einbindung von Experimentiervideos, um die Planungs-, Durchführungs- und Auswertungsphase beim Experimentieren zu unterstützen. (DIPF/Orig.