Universität zu Köln

Henze, Jannik ORCID: 0000-0003-0218-757X (2026). Digitale Souveränität in der Lehrkräftebildung Eine empirische Untersuchung professioneller Entwicklungsprozesse im Kontext generativer Künstlicher Intelligenz und des Physikunterrichts. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Diese Dissertation untersucht, wie Fortbildungskonzepte gestaltet werden müssen, um die digitale Souveränität von Lehrkräften im Umgang mit modernen Technologien zu stärken und für den Fachunterricht nutzbar zu machen. Die Arbeit analysiert in drei aufeinander aufbauenden Studien, unter welchen Bedingungen sich digitale Souveränität bei Lehrkräften entwickeln lässt und wie diese in die fachdidaktische Praxis integriert werden kann. Die erste Studie fokussiert die motivationalen und einstellungsbezogenen Grundlagen bei der Implementierung digitaler Technologien im schulischen Kontext. Mit 14 Lehrpersonen wurde im Pre-Post-Test-Design untersucht, wie digitale Kreativitätswerkzeuge die digitale Souveränität von Lehrkräften beeinflussen. Die Ergebnisse zeigen ein Spannungsverhältnis zwischen der durch die Lehrpersonen wahrgenommenen Schüler:innenkompetenz im Umgang mit technischen Werkzeugen und der eigenen Anwendungssouveränität. Die Studie identifizierte die Notwendigkeit einer reflexiven Austauschphase zum etablierten 5E-Modell. Die zweite Studie untersucht den Aufbau von AI Literacy bei angehenden Physiklehrkräften. Studierende erhielten in zwei Iterationen mit jeweils zwei Sitzungen eine Einführung in die Arbeit mit KI-Werkzeugen. Die Ergebnisse zeigen nicht signifikante Zuwächse in der AI Literacy, steigerten jedoch das Gefühl der professionellen Handlungsfähigkeit. Der Vergleich der Iterationen verdeutlicht, dass kollektiver Austausch essenziell ist, da ohne diesen Fortschritte in anspruchsvollen Bereichen limitiert bleiben. Die dritte Studie fokussiert den didaktischen Mehrwert von KI bei der Auswertung physikalischer Pendelexperimente im Vergleich zur Auswertung mit Excel. Der Chatbot ExperiMentor unterstützte Lernende durch Hinweise und Visualisierungen, ohne fachliche Lösungen vorzugeben. In einem randomisierten Pre-Post-Kontrollgruppendesign mit 50 Lehramtsstudierenden zeigten beide Gruppen signifikante Wissenszuwächse ohne Unterschiede zwischen den Gruppen. Die KI-Gruppe erreichte jedoch signifikant höhere Werte in Motivation und positiven emotionalen Lernerfahrungen bei gleichzeitig reduzierter Frustration und geringerer kognitiver Belastung. Die Studien belegen, dass digitale Werkzeuge und KI-Systeme zwar als Scaffolding kognitive Entlastung bieten und Motivation fördern können, jedoch ohne menschliche Bezugspersonen keine umfassende Erweiterung digitaler Souveränität ermöglichen. Reflexion, kritische Bewertung und die Entwicklung einer professionellen Haltung bleiben an soziale Aushandlungsprozesse gebunden. Digitale Souveränität entsteht durch die systematische Kombination beider Scaffolding-Formen. Die Ergebnisse zeigen, dass erfolgreiche Professionalisierung handlungsorientierte Zugänge zu Technologie erfordert, um Berührungsängste abzubauen. Formate müssen über Einzelinterventionen hinausgehen und Strukturen etablieren, in denen wiederholt zwischen praktischer Anwendung und reflexivem Austausch gewechselt wird.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Henze, Jannik UNSPECIFIED https://orcid.org/0000-0003-0218-757X UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-803681
Date:	2026
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Mathematics and Science Education > Institute of Physics Education
Subjects:	Education Natural sciences and mathematics Physics Technology (Applied sciences)
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Künstliche Intelligenz German generative KI German Fortbildung German Physikdidaktik German STEAM English Wygotski German AI Literacy English Motivation UNSPECIFIED Datenanalyse UNSPECIFIED
Date of oral exam:	22 April 2026
Referee:	Name Academic Title Bresges, André Prof. Dr. Schadschneider, Andreas Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/80368