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Prof. Dr. Matthias Nückles
Cognition, Learning, and Instruction
Department of Educational Science
matthias.nueckles|at|ezw.uni-freiburg.de
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TEBER
Research focus on analysis and promotion of evidence-based thinking and acting among prospective and in-service teachers.
Teachers‘ Evidence-Based Reasoning
The ability to design instruction based on scientifically sound pedagogical and didactic principles is increasingly seen as a goal for the education of prospective teachers by both educational researchers and policymakers. In this context, reference is often made to the theory-practice gap, according to which the educational sciences (educational psychology, empirical teaching-learning research) have developed a large body of practice-relevant scientific knowledge, which, however, has so far hardly found its way into the teaching practice of teachers. The reasons for this problem are manifold. One main cause is the scarcity of university learning opportunities in the field of educational science, which leads to teachers making didactic decisions in everyday life mostly without recourse to the knowledge of teaching-learning research. Furthermore, there is a lack of a theoretical conception of evidence-based teaching and of the specific function of subject-specific, subject-didactic and educational science knowledge with regard to the planning and design of lessons.
Cooperation: Prof. Dr. Thamar Voss and Prof. Dr. Jörg Wittwer, Department of Educational Sience, Universität Freiburg
ACTion
ACTion
Modellieren, Erklären, Ausprobieren und Feedback erhalten: Wie kann der Erwerb von Core Practices in der Ausbildung angehender Lehrkräfte optimal gefördert werden?
The Acquisition of Core Practices in Teacher Education
Im ACTion-Forschungsprojekt untersuchen wir, wie die instruktionalen Phasen des Modellierens, Erklärens, Ausprobierens und Feedbackerhaltens gestaltet werden müssen, damit angehende Lehrkräfte Handlungskompetenzen optimal erwerben können. Beim Erwerb von Handlungskompetenzen fokussieren die Autoren auf sog. „Core Practices“ (McDonald et al., 2013), die als fachübergreifende, evidenzbasierte und trainierbare Tätigkeiten des Unterrichtens definiert werden. Sollen angehende Lehrkräfte erst „Core Practices“ ausprobieren und dann ein positives Modellierungsbeispiel und eine Erklärung bekommen? Oder ist es effektiver, erst ein positives Modellierungsbeispiel und eine Erklärung zu studieren, bevor sie die Core Practice ausführen? Kann der Erwerb von Core Practices durch ein vorstrukturiertes Ausprobieren im Microteaching zusätzlich gefördert werden? Welche Rolle spielt Feedback beim Kompetenzerwerb?
Zur Beantwortung dieser Fragen werden bedeutende erziehungswissenschaftliche und psychologische Instruktions- und Fertigkeitserwerbsmodelle (der „Learning Cycle“ von McDonald et al., 2013, „Productive-Failure“ von Kapur, 2008, sowie „ACT-R“ von Anderson & Schunn, 2000) in Hinblick auf zentrale theoretische Annahmen vergleichend diskutiert. Aus dieser Diskussion werden Hypothesen zur optimalen Abfolge und Gestaltung von Trainingsphasen abgeleitet, die in vier aufwändigen experimentellen Trainingsstudien geprüft werden. Die zu trainierende „Core Practice“ ist dabei das Anleiten von Schüler*innen im selbstregulierten Erschließen von Sachtexten, welche idealtypisch und evidenzbasiert durch das Lesestrategietraining „Reciprocal Teaching (RT)“ von Palinscar und Brown (1984) realisiert werden kann. Systematisch variiert wird die Komposition der Lehrtrainings sowie die Abfolge und konkrete Ausgestaltung der Trainingsphasen. Als abhängige Variablen werden das (1) konzeptuelle Wissen und die Einstellungen bzgl. RT, (2) die Kompetenz zur professionellen Wahrnehmung von RT-Teaching-Situationen, sowie (3) die Kompetenz, RT mit Schüler*innen fachgerecht durchzuführen, erfasst.
Das Projekt dient der empirischen Untersuchung prominenter Instruktions- und Fertigkeitserwerbsansätze aus erziehungswissenschaftlich geprägter Lehrkräfteforschung und kognitionspsychologischer Lehr-Lernforschung. Bislang finden sich für diese Ansätze keine Studien im Bereich der Lehrkräfteforschung, die die Instruktionsphasen des Erklärens, Modellierens, Ausprobierens und Feedbackerhaltens systematisch und kontrolliert variieren und die Lernwirkung auf Ebene des Wissens, der professionellen Wahrnehmung und der Handlungskompetenz untersuchen. Auf theoretischer Ebene leistet das Projekt einen Beitrag zur theoretischen Integration von Ansätzen, die bislang in getrennten „Scientific Communities“ behandelt wurden. In praktischer Hinsicht werden evidenzbasierte Empfehlungen erarbeitet, wie kompetenzorientierte Lehrtrainings in der Ausbildung angehender Lehrkräfte gestaltet werden sollten.
Kontakt: Prof. Dr. Matthias Nückles, Hadmut Hipp (Lehrerin und wissenschaftliche Mitarbeiterin), Prof. Dr. Marc Kleinknecht, Anna Holstein (wissenschaftliche Mitarbeiterin)
Finanzierung: Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG)
Informationen für interessierte Schulen
TIPS
Teachers as Informed Pragmatists
Facilitating Didactic Reasoning: Teachers as Informed Pragmatists
From an epistemological perspective teaching can be conceptualized as complex problem solving (Lampert, 1985; Wegner, Anders, & Nückles, 2014). This means that when planning lessons, there are different didactic strategies to achieve a certain goal and a teacher must be able to weigh up which strategy or combination of strategies will prove to be the most effective. Yet, it is largely unexplored how the ability to make informed didactic decisions and how to justify them based on pedagogical principles and evidence can be taught to preservice teachers.
To this end, we developed a model of didactic reasoning that specifies different types of argumentative moves required to generate and justify didactic actions related to lesson planning. Our model is based on Toulmin’s model of argument (1958, 2003), draws on the philosophy of science (Bunge, 1966), and epistemological foundations of psychotherapy research (Perrez, 1989). Based on this model, we developed self-learning materials (e-portfolio tasks, modelling examples, tutorials) and test them in intervention studies with the aim of teaching didactic reasoning to preservice teachers.
Contact: Roland Ebert-Glang and Prof. Dr. Matthias Nückles
Funding: Federal Ministry of Education and Research (BMBF), second funding phase for the ‘Qualitätsoffensive Lehrerbildung’ in the framework of the joint research project FACE – Researching Practice, Practicing Research.
Publications
Schuba, C., & Nückles, M. (2020). “Teachers as informed pragmatists”: Supporting preservice history teachers’ didactic reasoning by argumentative writing [Paper presentation]. Annual Meeting of the American Educational Research Association, San Francisco, CA, United States of America.
Nückles, M., & Schuba, C. (2019). „Teachers as Informed Pragmatists“ – ein theoretisches Modell und empirische Befunde zur Förderung didaktischer Argumentationskompetenz von angehenden Lehrkräften. In BMBF (Hrsg.), Profilbildung im Lehramtsstudium. Beiträge der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ zur individuellen Orientierung, curricularen Entwicklung und institutionellen Verankerung (S. 132–142). BMBF.
DICE
Diagnostic Competence
Do mathematics teachers consider educational psychological evidence on cognitive load theory when assessing the difficulty of mathematics tasks for students?
The ability to assess the difficulty of tasks for students is an important facet of diagnostic competence. On the one hand, teachers need didactic knowledge about difficulty-generating features of tasks (Ostermann, Leuders & Nückles, 2015). On the other hand, they should also draw on pedagogical-psychological principles for the didactic design of tasks, as they have been derived from Cognitive Load Theory (CLT) and have been empirically proven many times (e.g., integrated format, solution examples, and intermediate goals, cf. Sweller, Ayres, & Kalyuga, 2011). When mathematics teachers assess task difficulty for students*, do they incorporate these evidence-based CLT principles? We address this question in empirical studies in which we present prospective and in-service teachers with didactically optimized (e.g., with integrated format) and non-optimized mathematics tasks (e.g., split-attention format) according to Cognitive Load Theory principles and ask participants to estimate how difficult the tasks are likely to be for students* to solve. We then compare these estimates with the empirically determined actual task difficulties.
Contact: Prof. Dr. Matthias Nückles
Cooperation: Prof. Dr. Timo Leuders (Pädagogische Hochschule Freiburg)
Funding: Own funds as well as funding within the framework of the doctoral program “Subject-related pedagogical competencies and understanding of science – pedagogical professionalism in mathematics and the natural sciences” (ProMatNat, spokespersons: Prof. Dr. Matthias Nückles and Prof. Dr. Timo Leuders), funded by the state of Baden-Württemberg.
Publications
Wagner, S., Bauersfeld, J., & Nückles, M. (2020). Berücksichtigen Mathematiklehrkräfte pädagogisch-psychologische Evidenz zur Theorie der kognitiven Belastung, wenn sie die Schwierigkeit von Mathematikaufgaben für Schüler*innen beurteilen? Vortrag angenommen bei der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Empirische Bildungsforschung, Potsdam.
Lachner, A., Weinhuber, M., & Nückles, M. (2019). To teach or not to teach the conceptual structure of mathematics? Teachers undervalue the potential of principle-oriented explanations. Contemporary Educational Psychology, 58, 175–185. https://doi.org/10.1016/j.cedpsych.2019.03.008
Ostermann, A., Leuders, T., & Nückles, M. (2018). Improving the judgment of task difficulties: Prospective teachers’ diagnostic competence in the area of functions and graphs. Journal of Mathematics Teacher Education, 21, 579–605. https://doi.org/10.1007/s10857-017-9369-z
Ostermann, A., Leuders, T., & Nückles, M. (2015). Wissen, was Schülerinnen und Schülern schwerfällt. Welche Faktoren beeinflussen die Schwierigkeitseinschätzung von Mathematikaufgaben? Journal für Mathematikdidaktik, 36, 45–76. https://doi.org/10.1007/s13138-015-0073-1
Hellmann, K., & Nückles, M. (2013). Expert blind spot in pre-service and in-service math-ematics teachers: Task design moderates overestimation of novices’ performance. In M. Knauff, M. Pauen, N. Sebanz, & I. Wachsmuth (Eds.), Proceedings of the 35th Annual Conference of the Cognitive Science Society (pp. 2518–2523). Cognitive Science Society.