key: cord-0064714-dotmgjpy
authors: Härtig, Hendrik; Ostermann, Anje; Ropohl, Mathias; Schwanewedel, Julia; Kampschulte, Lorenz; Lindmeier, Anke
title: Gibt es einen fachspezifischen Medieneinsatz im naturwissenschaftlichen Fachunterricht? Ergebnisse einer Fragebogenerhebung
date: 2021-06-18
journal: ZfDN
DOI: 10.1007/s40573-021-00130-5
sha: 8e62e4ca07af03c54e1c5397b1c39128c1e565b9
doc_id: 64714
cord_uid: dotmgjpy

Media use has so far hardly been described in a subject-specific manner. In previous studies, the focus was either on equipment and use in general and thus less on the situation in individual subjects; or on subject-specific descriptions for only single media. From a science education perspective, however, the subject-specific function of media for teaching and learning is significant. This deficit takes up a heuristic of media use, which among other things considers the deep structure of media use. In this article first indications for such didactic potential of media are presented. By comparing different exemplary media between biology, chemistry, and physics, earlier results, e.g for hardware, are extended. The availability and use of models and digital media are examined. Subject specifics arise in certain teaching situations that can be interpreted as evidence for the proposed heuristic.

Bildung in der digitalen Welt erfordert die Entwicklung fachdidaktisch begründeter Konzepte unter Einbezug neuer Medien im Sinne einer Unterrichtsentwicklung (KMK 2016) . In diesem Zuge ist inzwischen häufig untersucht worden, mit welchen Medien eine Schule ausgestattet wird und welche der Medien Lehrkräfte als zentrale Akteure der Unterrichtsplanung und -durchführung nutzen. Nicht zuletzt durch die Studie ICILS 2013 ist die Ausstattung von Schulen mit digitalen Medien und deren Nutzung durch Lehrkräfte auch in den Fokus der Bildungsforschung gerückt (Bos et al. 2014) . Dabei hat sich die Forschung allerdings stark auf die Ausstattung von Schulen sowie auf die Nutzung der verfügbaren digitalen Medien durch Lehrkräfte im Allgemeinen gerichtet und weniger die Situation in einzelnen Fächern, Klassen oder Fächergruppen analysiert Lorenz et al. 2017b) . Aus einer naturwissenschaftsdidaktischen Perspektive interessiert neben der bloßen Verfügbarkeit und Nutzungshäufigkeit vor allem das fachdidaktische Potenzial bestimmter Medien im fachlichen Lehr-Lern-Prozess: Wofür wird ein Medium -sei es ein analoges oder digitales -konkret im naturwissenschaftlichen Unterricht eingesetzt? Diese Frage ist bislang nicht im konkreten Fachvergleich und/oder Medienvergleich untersucht worden, sondern nur mit Blick auf einzelne Medien in einzelnen Fächern (z. B. Pietzner 2009). Dieser Beitrag stellt eine Untersuchung vor, die die Mediennutzung praktizierender Lehrkräfte der Naturwissenschaften mit Blick auf den Fachunterricht in Physik, Chemie und Biologie untersucht. Dabei werden exemplarisch analoge und digitale, traditionelle und moderne Medien analysiert. Ziel der Untersuchung war vor allem der Vergleich zwischen den drei Fächern anhand einer Auswahl von Medien, um erste Indizien zu sammeln, inwieweit Lehrkräfte Funktionen innerhalb der Naturwissenschaften (fachspezifisch) erkennen bzw. nutzen.

Medien werden im Unterricht seit jeher als Mittler zwischen Lehrenden, Lernenden und Lerninhalt eingesetzt. Diese Beziehungen -repräsentiert im sogenannten didaktischen Dreieck -greift die Definition der Mediendidaktik zum Medienbegriff auf, nach der Medien sowohl eine kognitive als auch eine kommunikative Funktion haben (Petko 2014) . Mit Blick auf den konkreten Medieneinsatz bedeutet dies, dass Medien zur Prüfung und Beurteilung, zur Lernberatung und Kommunikation, zur Gestaltung von Lernaufgaben, als Werkzeug und Arbeitsmittel sowie als Informations-und Präsentationsmittel genutzt werden können. Aus Sicht der Naturwissenschaftsdidaktiken interessiert insbesondere die kognitive Funktion von Medien als Werkzeug und Arbeitsmittel, da hier starke Bezüge zu fachimmanenten und domänenspezifischen Anforderungen an das Lehren und Lernen gesehen werden können, beispielsweise im Zusammenhang mit dem Experimentieren oder dem Modellieren (Nerdel 2017; Reiners 2017; . Ziel des Medieneinsatzes sind die Nutzung oder Erstellung externer Repräsentationen, die den Lernenden den Aufbau kohärenter Wissensstrukturen und den Erwerb anschlussfähiger Kompetenzen ermöglichen.

Dieses Ziel begründet sich durch die spezifische Herausforderung des naturwissenschaftlichen Unterrichts, mit den Sinnen erfahrbare, naturwissenschaftliche Phänomene mit eher kognitiven, abstrakten Konzepten in Verbindung zu setzen (Sumfleth und Nakoinz 2019) . Um diese Verbindung fachdidaktisch anzubahnen, werden Medien auf der Seite der Phänomene (z. B. Schrader und Schanze 2015; Sieve et al. 2015) gezielt mit der Seite der Konzepte (z. B. Lindenstruth et al. 2019) verknüpft. So dienen die Medien als Mittler zwischen diesen beiden Seiten im Sinne multipler externer Repräsentationen und erfüllen damit eine (nicht beliebige) fachdidaktische Funktion (Gilbert und Treagust 2009) .

Aus Sicht des jeweiligen Fachs ist im Hinblick auf die Unterrichtsqualität ein möglichst spezifischer Medieneinsatz als Teil des Lehr-Lern-Prozesses von Bedeutung (McKnight et al. 2016) . Doch selbst fach-oder domänenspezifische Angebots-Nutzungs-Modelle weisen Medien und ihren Einsatz nicht als explizite Merkmale aus (Neuhaus 2007) , gleichwohl fachspezifische Merkmale wie die Fokussierung auf wesentliche naturwissenschaftliche Fachbegriffe, die Einbettung von naturwissenschaftlichen Experimenten oder die Nutzung von naturwissenschaftlichen Modellen nicht ohne den Einsatz von Medien umgesetzt werden können. Beispielsweise ist bei Steffensky und Neuhaus (2018) die Nutzung geeigneter Medien ein Indikator für Unterrichtsstrukturierung, detaillierte Angaben zur Ausgestaltung des Medieneinsatzes finden sich jedoch nicht.

Insgesamt erscheint es offensichtlich, dass Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht in ihrer kognitiven Funktion bedeutsam sind. Andererseits fehlt es an Arbeiten, in denen jenseits allgemeiner Zuschreibungen spezifische fachdidaktische Potenziale bestimmten Medien zur Erfüllung dieser Funktion zugeschrieben oder untersucht werden. Bei der Untersuchung von Pietzner (2009) wird dies in Teilen für Computer und Software geleistet, wenn dort in der Gruppe der "Nutzer" zum Beispiel Messwerterfassung oder Moleküldarstellungen sogar als fachspezifische Einsätze herausgestellt werden. Einerseits fehlt dort aber ein Vergleich zu analogen Medien, andererseits fehlt -vor dem Hintergrund des Zeitpunkts der Untersuchung -eine Anbindung an den Kompetenzbegriff.

Um insbesondere dem ersten Defizit zu begegnen, hat das Autorenteam eine Heuristik zur Beschreibung und Analyse der fachdidaktischen Potenziale des Medieneinsatzes vorgeschlagen. Ziel ist eine stärkere Systematisierung der Beschreibung des Potenzials spezifischer Medien, unabhängig von sonstigen Klassifikationen wie analog oder digital, traditionell oder modern, mit Blick auf die Unterrichtsqualität sowie die konkrete Verknüpfung des Medieneinsatzes mit dem Lehr-Lern-Prozess und den damit verbundenen Zielen Ropohl et al. 2018) . Die erste Ausgangsüberlegung zu der Heuristik ist die Unterscheidung zwischen dem Medium selbst auf der einen Seite und dem Medieneinsatz auf der anderen Seite. Damit wird zwischen dem, was ein Medium "kann" und dem, was davon in einer konkreten Situation "genutzt wird", differenziert. Die zweite Ausgangsüberlegung ist -in Anlehnung an die Unterrichtsqualitätsforschung -die Unterscheidung zwischen der Oberflächenstruktur und der Tiefenstruktur von Unterricht (Oser und Baeriswyl 2002; Decristan et al. 2020) . Aus diesen beiden Überlegungen ergibt sich eine Heuristik, mit der sowohl das Medium als auch der Medieneinsatz sowohl auf der Oberflächen-als auch auf der Tiefenstrukturebene betrachtet werden können im Hinblick auf (1) Eigenschaften des Mediums bezüglich der Oberflächenstruktur von Unterricht, (2) Eigenschaften des Mediums bezüglich der Tiefenstruktur von Unterricht, (3) Eigenschaften des Medieneinsatzes bezüglich der Oberflächenstruktur von Unterricht und (4) Eigenschaften des Medieneinsatzes bezüglich der Tiefenstruktur von Unterricht (s. Ropohl et al. 2018 (Forsa 2014) . Auf internationaler Ebene wurden im Rahmen der Vergleichsstudien ICILS 2013 und ICILS 2018 (Bos et al. 2014; Eickelmann et al. 2019 ) deutsche Lehrkräfte zur Nutzungshäufigkeit digitaler Medien für schulische Zwecke befragt. In der Studie von 2013 gaben 9,1 % der befragten Lehrkräfte an, täglich digitale Medien zu nutzen, 34,4 % nutzten sie laut der Befragung mindestens wöchentlich. Damit lag die Gruppe der deutschen Lehrkräfte im internationalen Vergleich von ICILS 2013 auf dem letzten Platz des Rankings , obwohl auch häusliche Recherche-oder Vorbereitungsarbeiten hier eingehen. Auch in der Befragung im Rahmen von ICILS 2018 landet die Gruppe der befragten deutschen Lehrkräfte auf den hinteren Plätzen, obwohl nun 23,1 % der Lehrkräfte angaben, digitale Medien für schulische Zwecke täglich zu nutzen und 60,2 % wöchentlich (Drossel et al. 2019) . Dies führt zu der Vermutung, dass die bloße Verfügbarkeit nicht zwingend zur Nutzung führt.

Die berichteten sehr allgemeinen Befunde lassen sich im Rahmen einer Befragung von MINT-Lehrkräften für den Länderindikator 2017 anhand von fünf Einsatzszenarien spezifizieren. Definiert wurden: "(1) die Arbeit mit Textverarbeitungsprogrammen, (2) die Gestaltung von Präsentationen, (3) die Nutzung von Anwendungen zur Datenerfassung und -bearbeitung, (4) die Arbeit mit Tabellenkalkulationsprogrammen sowie (5) die Arbeit mit Simulations-, Experimentier-oder Modellbildungs-/ Modellierungsprogrammen" (Eickelmann et al. 2017, S. 240) . Damit steht die fachbezogene Nutzung der Medien im Unterricht im Vordergrund, wobei wie in den anderen Studien die Analyseeinheit Lehrkraft gewählt wurde, was die Nutzungsangaben mit Blick auf einzelne Klassen überschätzt. Für die fünf genannten Aktivitäten geben zwischen 20 und 29 % der befragten Lehrkräfte an, dass diese regelmäßig -das bedeutet in dieser Befragung mindestens einmal wöchentlich -mit digitalen Medien durchgeführt werden In einer Videostudie wurden Einsatzszenarien von Medien im Biologieunterricht untersucht (Kramer et al. 2019) . Basis ist eine Beschreibung von zehn möglichen, sowohl kommunikativen wie kognitiven Funktionen von Medien am Beispiel des Computers (Schaal et al. 2013) : (1) Recherche und Information, (2) Übung, (3) Messen und Rechnen, (4) Kommunikation und Kollaboration, (5) Exploration, (6) Visualisierung, (7) Präsentation, (8) Produktion und Dokumentation, (9) Strukturierung, (10) On-Modus und (11) Sonstiges. Mittels N = 85 Unterrichtsvideos von N = 43 bayrischen Gymnasiallehrkräften wurden die darin zu beobachtenden Medien mit ihrer jeweiligen Funktion codiert. Für das Fach Biologie sind die Präsentation sowie Produktion und Dokumentation gemessen an der Anzahl der Unterrichtsstunden, in denen sie zu beobachten sind, von hoher Bedeutung (Kramer et al. 2019 

Dass Medien grundsätzlich das Lehren und Lernen beeinflussen und per se ganz unterschiedliche Funktionen im Lernprozess einnehmen können, ist die Ausgangslage, vor der Unterrichtsplanung und -durchführung stattfinden. Ob und inwiefern entsprechende Potenziale genutzt und ausgeschöpft werden, hängt maßgeblich von den Hauptakteuren der Unterrichtsplanung und -durchführung ab: den Lehrkräften. Es wird davon ausgegangen, dass die Einstellungen einer Lehrkraft ihr Verhalten beeinflussen, also prädiktiv für ihr unterrichtliches Handeln sind (z. B. Dubberke et al. 2008) .

Aktuelle Forschungsbefunde zu den Einstellungen deutscher Lehrkräfte zum Medieneinsatz liegen wiederum zunächst unspezifisch im Rahmen des Länderindikators 2017 (Lorenz et al. 2017b) vor. Mit Hilfe von Regressionsanalysen konnten zwei Faktoren als prädiktiv für den Medieneinsatz im Unterricht identifiziert werden. Dies ist zum K einen die Einschätzung der Lehrkräfte, dass sie über ausreichend Zeit zur Vorbereitung computergestützten Unterrichts verfügen, und zum anderen die Einstellung, dass der Einsatz von Computern im Unterricht die schulischen Leistungen der Schülerinnen und Schüler verbessert. Probanden, die diesen beiden Punkten zustimmen, verwenden Computer signifikant häufiger in ihrem Unterricht als Lehrkräfte, die diesen beiden Indikatoren ablehnend gegenüberstehen. Ebenfalls fachübergreifend haben Lindau et al. (2013) die Bereitschaft von Lehramtsstudierenden zum Medieneinsatz untersucht. Im Fokus des Forschungsinteresses stand unter anderem der Zusammenhang zwischen den generellen Einstellungen sowie den subjektiv wahrgenommenen Kompetenzen und der Bereitschaft, digitale Medien im Unterricht einzusetzen. Sowohl die Einstellungen als auch die subjektiv wahrgenommenen Kompetenzen konnten in der Untersuchung als signifikante Prädiktoren für die Bereitschaft, digitale Medien im Unterricht einzusetzen, bestätigt werden. Spezifisch für den naturwissenschaftlichen Unterricht betrachten Vogelsang et al. (2019) Lehramtsstudierende für naturwissenschaftliche Fächer und bestätigen die Einstellungen und die Selbstwirksamkeitserwartungen als wichtige Prädiktoren für die motivationalen Orientierungen zum Medieneinsatz. Weiterhin zeigt die oben bereits erwähnte Studie von Pietzner (2009) , dass sich in der Gruppe der "Meider" als Hinderungsgründe sowohl die Ausstattung der Schule (also die Verfügbarkeit) als auch die Unsicherheit im Umgang mit Computern finden.

Insgesamt wurde also festgestellt, dass es für den naturwissenschaftlichen Unterricht Befunde zur Ausstattung mit digitalen Medien gibt und darüber hinaus einzelne Studien zur Mediennutzung, die aber nicht zwischen Fächern differenzieren. Zudem basieren diese teilweise auf Stichproben von naturwissenschaftlichen Lehramtsstudierenden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass angehende Lehrkräfte und ausgebildete Lehrkräfte zwar ähnliche Einstellungen zum Einsatz von digitalen Medien haben, ausgebildete Lehrkräfte jedoch äußere Rahmenbedingungen wie die Unterstützung beim Medieneinsatz oder bei der Bereitstellung von Ressourcen als entscheidende Limitationen für den Medieneinsatz benennen (Smarkola 2008) , was die Aussagekraft der Studien mit Lehramtsstudierenden einschränkt.

Bezüglich der Befunde zur Medienverfügbarkeit und -nutzung fehlt es derzeit an einem präziseren Bild der Situation in den naturwissenschaftlichen Fächern. Bisherige Untersuchungen haben die Medienverfügbarkeit und -nutzung im Allgemeinen oder für größere Fächergruppen erhoben und nicht spezifisch für einzelne Fächer oder Domänen. Erhebungen beziehen sich zudem häufig ohne Berücksichtigung der Klassenebene auf das Nutzungsverhalten der Lehrkräfte allgemein oder sogar nur auf die Nutzungsintention von angehenden Lehrkräften. Für die weitere Entwicklung fachdidaktischer Konzepte unter Einbezug analoger und digitaler Medien ist die Analyse des Ist-Zustandes von hoher Bedeutung, um zum einen den damit einhergehenden Ausstattungsbedarf von Schulen aber auch den Fortbildungsbedarf der Lehrkräfte ermitteln zu können und um zum anderen Einstellungen der Lehrkräfte festzustellen. Mit der oben beschriebenen Heuristik wird eine (fachspezifische) Tiefenstruktur des Medieneinsatzes vorgeschlagen. Es ist zu prüfen, inwieweit dieses theoretische Postulat mit der Unterrichtspraxis in Einklang steht. Ein erster möglicher Zugang ist eine Befragung von Lehrkräften.

Das Ziel wird über drei Zugänge verfolgt: (1) Die Beschreibung der Medienverfügbarkeit und -nutzung im naturwissenschaftlichen Unterricht, (2) Um die vierte Forschungsfrage zu beantworten, wurde für die drei ausgewählten Medien wieder mit Blick auf den Unterricht in einer Klasse gefragt, mit welchen Zielen sie genutzt werden. Hierfür kam eine vierstufige Skala zum Einsatz, mit den Kategorien: (1) in keiner oder fast keiner Unterrichtsstunde, (2) in weniger als der Hälfte der Unterrichtsstunden, (3) in mindestens der Hälfte der Unterrichtsstunden, (4) in jeder oder fast jeder Unterrichtsstunde. Es muss eingeschränkt werden, dass in der Praxis in einer Stunde ein Medium auch verschiedene Funktionen erfüllen kann, was hier nicht erkennbar ist.

Bei der Betrachtung der Rohdaten zeigt sich für manche Funktionen innerhalb einer Fachgruppe eine deutliche Schiefe in der Verteilung. Aus diesem Grund wurden nun ausschließlich Mediane berichtet und non-parametrische Verfahren gerechnet (vgl. De Winter und Dodou 2010 

Eine entscheidende Limitation der Untersuchung ergibt sich aus der Rekrutierung der Teilnehmenden. Diese wurden per Email oder auf Tagungen angesprochen und konnten freiwillig an der Befragung teilnehmen. Damit handelt es sich um eine Gelegenheitsstichprobe in der Variante Selbstselektionsstichprobe. Weniger motivierte Personen haben vermutlich aufgrund der fehlenden persönlichen Einladung nicht an der Befragung teilgenommen. Damit wird der Medieneinsatz gemessen an der Nutzungshäufigkeit in der vorliegenden Untersuchung vermutlich überschätzt. Nahezu alle Teilnehmenden stammen aus den Bundesländern Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein. Da insbesondere im Kontext des Länderindikators 2017 mitunter große Unterschiede in der Nutzung von Medien für konkrete Funktionen zwischen den Bundesländern festgestellt wurden, kann auf Basis dieser Stichprobe nicht mit Blick auf das gesamte Bundesgebiet generalisiert werden. Es kann nur indirekt auf die Inferenzpopulation geschlossen werden. Ferner muss bedacht werden, dass nahezu alle Befragten an Schulformen mit Oberstufe unterrichten und dass damit Schulen, die zum Mittleren Schulabschluss führen, unterrepräsentiert sind. Eine weitere Limitation betrifft die Auswahl dreier Medien, zu denen die Lehrkräfte mit Blick auf deren Funktion befragt wurden. Bei der Wahl der Medien wurden bewusst analoge und digitale sowie eher typische und weniger typische gewählt. Darüber hinaus ist die Auswahl der Medien auch durch den fächervergleichenden Charakter des Gesamtprojekts geprägt: Neben den Naturwissenschaften fanden parallele Befragungen auch in der Mathematik und an außerschulischen Lernorten statt. Da ein Projektziel auch der Vergleich zu diesen Erhebungen war, wurden solche Medien gewählt, die mögliche Fachspezifika andeuten. Nicht zuletzt war die Auswahl der Medien auch durch die Befragungszeit begrenzt. Dadurch wurde jedoch gleichzeitig eine Engführung vorgenommen, durch die die Lehrkräfte nur spezifisch zu diesen Medien befragt wurden. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Lehrkräfte intensivere Erfahrungen mit der Nutzung anderer Medien gemacht haben und somit spezifischer konkrete Funktionen hätten benennen können. Die gezielte Fokussierung auf wenige beispielhafte Medien hat allerdings den Vorteil, dass dadurch ein Vergleich zwischen den drei naturwissenschaftlichen Fächern Biologie, Chemie und Physik möglich wird. Nichtsdestoweniger: Bei den Resultaten zur Nutzungszeit bestimmter Medien in einer Unterrichtsreihe lässt sich nicht ausschließen, dass es weitere Medien ge-K geben hätte, die Lehrkräfte hier aufführen würden. Auch bei den Funktionen der drei exemplarisch gewählten Medien zeigt sich durch die geringe relative Häufigkeit digitaler Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht, dass zwei Fragen durch die Medienwahl (Funktion von Hardware, Funktion von virtuellen Lernumgebungen) nicht belastbar waren. Es sei an dieser Stelle nur erwähnt, dass sich dies für außerschulische Lernorte und für Mathematikunterricht tatsächlich anders darstellt (Härtig et al. 2020; Kampschulte et al. 2019) . Es bleibt festzuhalten: Aufgrund dieser Auswahl und der damit verbundenen Beschränkung kann die Befragung keinen validen Aufschluss über einzelne Medien geben, sondern höchstens hypothesengenerierend genutzt werden. Dem Ziel eines Fächervergleichs jedoch ist dies nicht abträglich, weil alle diskutierten Einschränkungen alle drei Fächer gleichermaßen betreffen.

Spezifisch für die Frage nach den Zeitanteilen bestimmter Medien an der Unterrichtszeit muss kritisch diskutiert werden, inwieweit die Frage selbst die Ergebnisse beeinflusst hat. In den Ergebnissen deutet sich an, dass die Mehrheit der Lehrkräfte bei ihren Angaben versucht hat, in der Summe exakt auf die vorgegebene Gesamtzeit zu kommen, andere unter-oder überschreiten diese Zeit (mitunter erheblich). Im Nachhinein lässt sich nicht aufklären, ob dies wirklich an der Art der Fragestellung liegt oder eine andere Formulierung der Frage zu vergleichbaren Resultaten geführt hätte. Insofern sind die absoluten Angaben wenig aussagekräftig und die Analysen müssen sich ausschließlich auf den relativen Anteil eines Mediums an der gesamten Mediennutzungszeit beschränken.

Abschließend ist bei den Limitationen der Zeitpunkt der Befragung zu nennen. Dieser liegt zeitlich vor der Umsetzung der vom Bund angestoßenen Initiative zur Ausstattung von Schulen mit digitaler Technik. Damit haben die derzeit in vielen Bereichen stattfindende Stärkung der Bildung in der digitalen Welt und der damit verbundene Ausbau der Ausstattung von Schulen mit Medien noch keinen Niederschlag in den hier berichteten Ergebnissen gefunden. Die Aktualität der Ergebnisse ist folglich zu hinterfragen, gerade vor dem Hintergrund der im Vergleich zu anderen pädagogischen Innovationen schnellen Entwicklung im Bereich Digitalisierung, die durch die spezielle Situation der Schulen während der COVID-19-Pandemie noch einmal weiteres Momentum dazugewonnen hat.

In der Summe bestätigt die Untersuchung das Bild aus den eingangs erwähnten fachübergreifenden Studien, dass digitale Medien bis heute trotz vieler Diskussionen und konkreter Vorschläge seitens der Fachdidaktik kaum Einzug in den naturwissenschaftlichen Unterricht gehalten haben. Insgesamt fällt zunächst auf, dass die Nutzungszeiten der digitalen Medien im Vergleich zu den Zeiten der analogen Medien deutlich geringer ausfallen, obwohl digitalen Medien aufgrund ihrer vielfältigen Potenziale eine hohe Nutzungsdauer zugesprochen werden könnte (Blömeke 2003; Herzig und Grafe 2006; Kerres 2000; McKnight et al. 2016; Schanze und Girwidz 2018 Mit Blick auf die Unterrichtspraxis fehlen insbesondere Untersuchungen, die Auskunft über reale Einsatzszenarien von Lehrkräften und deren damit verbundene Intentionen geben. Dieses Desiderat konnte auch die vorliegende Studie nicht auflösen. Solche Szenarien sind schwierig zu erfassen, da mitunter eine hohe Zahl an Variablen ein solches Szenario beschreibt und bestimmt. Zwar wurden in dieser Erhebung für Modelle einige Rahmenbedingungen seitens der Schule und der Lehrkraft erhoben, diese können hier aber nicht kausal interpretiert werden. Mögliche Szenarien könnten an einer genaueren Untersuchung der Anwendung digitaler Medien zur Datenerfassung und -bearbeitung oder der Nutzung von Simulations-, Experimentier-oder Modellbildungs-/Modellierungsprogrammen ansetzen, da deren Einsatz im naturwissenschaftlichen Unterricht bisher als erweiterbar beschrieben wird (Kramer et al. 2019; Lorenz et al. 2017b) .

Ein zumindest in Teilen überraschendes Desiderat ergibt sich aus der Nutzungszeit und Verfügbarkeit von digitalen Medien. Einerseits bewegt sich die Verfügbarkeit im Rahmen anderer Untersuchungen (Lorenz et al. 2017a; Pietzner 2009 ). Gleichwohl muss festgehalten werden, dass die Angaben aus der vorliegenden Untersuchung allenfalls auf eine Grundausstattung hindeuten, in dem Sinne, dass bestimmte Medien zumindest in geringer Stückzahl in den Fachräumen verfügbar sind. Dies ist insofern überraschend, als dass den Naturwissenschaften eine hohe Affinität zur Technik zugesprochen wird. Entsprechend gibt es auch viele Projekte an den Universitäten, in denen durchaus sehr konkrete Un-terrichtsvorhaben entwickelt werden. Diese scheinen noch nicht in der Breite in der Unterrichtspraxis angekommen zu sein, auch aus Ausstattungsgründen. Aus Perspektive von Schulentwicklung wäre an diesem Punkt anzusetzen und es gälte Modelle für die Transformation der Ausstattung von Schulen mit Medien zu entwickeln. Neben der Ausstattung leuchtet zudem ein, dass die bloße Verfügbarkeit von Medien jedweder Form die Unterrichtsqualität nicht automatisch erhöht. Wie sich in der vorliegenden Befragung gezeigt hat, sind hier neben fachübergreifenden, mediendidaktischen Aspekten auch fachspezifische Aspekte verstärkt zu berücksichtigen. Welchen Anteil kann welches Fach zur Medienbildung spezifisch beitragen?

Geht es um konkrete Einsatzszenarien für Medien im Sinne der Heuristik gilt es basierend auf dieser Untersuchung, den Medieneinsatz neu zu bewerten. Ausgehend von der Frage "Was wirkt am besten?" sollten fachdidaktisch und pädagogisch-psychologisch begründete Szenarien entwickelt und evaluiert werden. Dies ist sicher ein aktuelles und vielfach gefordertes Desiderat. Des Weiteren wäre in diesem Zusammenhang die daraus folgende Beschreibung und Analyse von Unterrichtsqualität unter Berücksichtigung des Medieneinsatzes wünschenswert. Einleitend waren die Merkmale von Medien und das sich daraus ergebende Potenzial für das Lehren und Lernen erläutert worden. Welche Schülergruppen profitieren von welchen Medien unter welchen Rahmenbedingungen am besten? Die Heuristik zur Beschreibung und Analyse von Merkmalen der Medien sowie ihres Einsatzes böte hier eine Basis, von der ausgehend gleichzeitig die dem Medieneinsatz zugeschriebenen Funktionen nicht außer Acht gelassen würden.

Zusatzmaterial online Zusätzliche Informationen sind in der Online-Version dieses Artikels (https://doi.org/10.1007/s40573-021-00130-5) enthalten.

Danksagung Das Autorenteam dankt allen Lehrkräften für ihre Bereitschaft zur Teilnahme an der Fragebogenerhebung. Die Befragung der Lehrkräfte wurde im Rahmen des Projekts "Medien im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht" (MiU) durchgeführt. Das Autorenteam dankt der Joachim Herz Stiftung für die großzügige Finanzierung des Projekts; insbesondere Dr. Jenny Meßinger-Koppelt für ihre Unterstützung und Bereicherung zu jedem Zeitpunkt. Ein besonderer Dank gilt der wissenschaftlichen Mitarbeiterin im Projekt, Anje Ostermann. Außerdem gilt unser Dank dem Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik (IPN), an dem sich die Autoren kennengelernt und das Projekt als Nachwuchsteam eigenständig durchgeführt haben. Nicht zuletzt dankt das Autorenteam den beiden Gutachtenden für ihre freundlichen und zielführenden Anmerkungen.

Funding Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.

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