Das Institut für Biologiedidaktik der Universität zu Köln betreibt seit einigen Jahren eine kleine Aquaponikanlage, die sowohl für didaktische als auch für wissenschaftliche Zwecke genutzt wird. Aquaponikanlagen (Zusammensetzung aus Aquakultur und Hydroponik) stellen aufgrund des stark verringerten Wasserverbrauchs und des Verzichts auf chemische Dünger eine nachhaltige Alternative zur herkömmlichen Landwirtschaft dar und adressieren gleich acht der Ziele für nachhaltige Entwicklung. Sowohl das Wasser als auch die Nährstoffe befinden sich in einem geschlossenen System mit sehr geringen Verlusten, wodurch Aquaponik eine höchst ressourcenschonende Methode zur Fisch- und Pflanzenzucht darstellt.
Teil der didaktischen Arbeit des Instituts für Biologiedidaktik sind unter anderem Projekttage für Schulklassen weiterführender Schulen, bei denen Studierende praktische Erfahrungen im Umgang mit Schüler:innen machen können. Die dabei behandelten Themen orientieren sich an den Inhalten des Lehrplans für die jeweiligen Klassenstufen, damit die Projekttage sinnvoll in die Lehre an Schulen eingebunden werden können. Ein Inhaltsfeld des Kernlehrplans für die Realschule in Nordrhein-Westfalen im Fach Biologie umfasst das Thema „Ökosysteme und ihre Veränderungen“. Da am Beispiel des Aquaponik-Ökosystems das Basiskonzept System mit seinen Komponenten und die existierenden Stoffkreisläufe anschaulich dargestellt werden können, eignet sich das Thema dementsprechend gut für den Biologieunterricht.
Der 2019 verabschiedete DigitalPakt Schule sowie viele weitere Programme des Bundes und der einzelnen Länder (u.a. Digitalstrategie Schule NRW, KMK-Strategie “Bildung in der digitalen Welt”) verfolgen das Kernziel, die Digitalisierung in der deutschen Bildung zu verbessern und hiermit eine Möglichkeit für Chancengleichheit, Integration und sozialen Ausgleich zu schaffen. Die Studien des ICILS von 2018 belegen, dass Deutschland in den meisten Kategorien schwach abschneidet. Auch die Corona-Pandemie hat das Ausmaß der Lücken in der Hardware-Versorgung sowie im Umgang mit digitalen Medien noch verdeutlicht.
Anknüpfend an die Aktualität und Relevanz des Themas Digitalisierung der Bildung sollte im Rahmen des Praxisprojekts und der anschließenden Bachelorarbeit ein digitales Lernmodul konzipiert werden, welches von den Schüler:innen an iPads oder Tablets durchgeführt werden kann und ein festes Element des Projekttags zur motivierenden und aktivierenden Erarbeitung der theoretischen Grundlagen darstellen soll. Eine gezielte Gestaltung der UX mit Gamification-Elementen soll den Spaß am Lernprozess und die Motivation zur Bearbeitung der Aufgaben erhöhen. Hierbei soll auf einen sinnvollen Einsatz von didaktischen Methoden im digitalen Umfeld und auf eine Orientierung am Lehrplan und Medienkompetenzrahmen geachtet werden.
Um in der Bachelorarbeit die konkrete Konzeption und prototypische Umsetzung des digitalen Lernmoduls mit geeigneten Gamification-Methoden zu erarbeiten, sollte im Laufe des Praxisprojekts zunächst die theoretische und konzeptionelle Grundlagenarbeit erfolgen. Als Orientierung diente hierbei der Design-Thinking-Prozess sowie der Double-Diamond of Design. Entsprechend des Grundsatzes “Design the right Thing, find the right Problem” sollte das Praxisprojekt als Ergebnis eine genaue Analyse des Ist-Zustands der digitalen Lehre an Schulen hervorbringen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden im Rahmen von User Interviews Aussagen zu Anforderungen, Problemen und Wünschen von Lehrkräften gesammelt und kategorisiert.
Während der Fokus des Projekts zu Beginn noch stark auf der Erarbeitung von Lösungsvorschlägen für den Aquaponik-Projekttag und dem UX-Design für die Schüler:innen lag, verschob sich dieser im Laufe des Prozesses auf die genaue Analyse des Problemraums “Unterricht mit digitalen Medien”, in welchem sich die Lehrkräfte - entgegen der ersten Vermutung - als wichtigster Stakeholder des Projekts herauskristallisiert hatten. Nach den User Interviews konnte festgestellt werden, dass die Probleme im Bezug auf Digitale Lehre vor allem in den Bereichen Lehrplan-Passung, Aufwand der Vor- und Nachbereitung sowie Unterstützung bei der Gestaltung des Unterrichts liegen.
Diese Aussagen dienten als Ausgangspunkt für die Ableitung der Problemstellungen und Möglichkeitsbereiche, die im Rahmen der Bachelorarbeit zur Erarbeitung des Lösungsraums zum Einsatz kommen werden.
Entwicklung des gamifizierten Prototyps
Evaluation des Prototyps
Entwicklung eines Differenzierungskonzepts
Entwicklung von Designprinzipien für digitale Lernmodule
Vergleich von expliziter und impliziter Gamification
Integration von Gamification in den Design Thinking Prozess