Abstract

Seit dem Schuljahr 2026/27 gilt der österreichische Lehrplan der Volksschule in der Fassung von 2023 auf allen vier Schulstufen; er ersetzt im Sachunterricht Stoffkataloge durch Kompetenzbereiche und zentrale fachliche Konzepte wie „Systeme und Wechselwirkungen, Ursachen und Konsequenzen“. Dieses narrative Literaturreview auf Basis von 105 Quellen fragt, welche Anknüpfungspunkte und Grenzen der Lehrplan vom Kindergarten bis zur Sekundarstufe I für das Lernen mit Simulationen bietet, was über deren Wirksamkeit bei Kindern von 5 bis 12 Jahren bekannt ist und welche Gestaltungsprinzipien daraus folgen; Deutschland, die Schweiz und Liechtenstein dienen als knapper Vergleich. Der Lehrplan erwähnt Simulationen im Fachlehrplan nicht, sein Kommentar räumt digitalen Modellen aber dort Platz ein, wo Primärerfahrung an Zeit oder Unsichtbarkeit scheitert. Positive Effekte von Simulationen sind belegt, stammen jedoch überwiegend aus der Sekundarstufe; eine generelle Überlegenheit gegenüber Lernspielen lässt sich nicht nachweisen, für die Jüngsten fehlen kontrollierte Studien weitgehend. Wirksam erscheinen angeleitete, in den Unterricht eingebettete und mit realen Beobachtungen verbundene Simulationen mit schematischer Darstellung und sachimmanenten Zielen, an denen sich etwa die Ökosystem-Simulationen der Lernplattform Systemchen orientieren.

Kapitel 01Einleitung

Ein Lehrplan, der heuer vollständig angekommen ist

Seit 1. September 2026 gilt der Lehrplan der Volksschule in der Fassung von 2023 auf allen vier Schulstufen. Begonnen hat der Umbau am 2. Jänner 2023: Die Sammelnovelle BGBl. II Nr. 1/2023 fasste die Lehrpläne von Volksschule, Mittelschule und AHS-Unterstufe in einem einzigen Rechtsakt neu (BMBWF, 2023b). In der Volksschule trat die neue Fassung stufenweise in Kraft: 2023/24 in der Vorschulstufe und der 1. Schulstufe, danach jedes Jahr eine Stufe weiter (BMBWF, 2023a). Heuer arbeiten damit erstmals alle Volksschulklassen nach demselben Text.

Für den Sachunterricht ist das mehr als ein redaktioneller Wechsel. Aus sechs Erfahrungs- und Lernbereichen wurden sechs Kompetenzbereiche, an die Stelle ausführlicher Stoffkataloge traten Kompetenzbeschreibungen je Schulstufe, Anwendungsbereiche und sechs zentrale fachliche Konzepte (BMBWF, 2023a, 2023e). Das Ministerium fasst den Kern knapp zusammen: Es gebe „kein klassischer ‚Lehrstoff' mehr" (BMBWF, 2022b). Eines der neuen Konzepte heißt „Systeme und Wechselwirkungen, Ursachen und Konsequenzen" und verlangt Verständnis dafür, dass Lebewesen aufeinander wirken und einander verändern (BMBWF, 2023a). Genau solche Wechselwirkungen entziehen sich im Klassenzimmer oft der Beobachtung. Eine Kaulquappe braucht Wochen bis zum Frosch, ein Teich verändert sich über Jahreszeiten, Stoffkreisläufe bleiben unsichtbar.

Digitalisierung als zweite Entwicklungslinie

Parallel dazu hat der Lehrplan dem digital unterstützten Unterricht einen eigenen allgemeinen didaktischen Grundsatz gegeben. Lehrer*innen sollen „Lernmanagementsysteme und Lernplattformen für innovative Lehr- und Lernformate" nutzen; digitale Medien gelten als „wichtige Ergänzung", die bisherige Unterrichtsmittel „nicht vollständig ersetzen" soll (BMBWF, 2023a). Der offizielle Kommentar zum Fachlehrplan wird konkreter: Kinder sollen mit realen Materialien hantieren und selbst experimentieren, und nur wo das nicht möglich ist, etwa bei Evolution oder Selektion, „helfen Animationen" auf digitalen Endgeräten (Nowy-Rummel et al., 2023).

Zwischen Anspruch und Alltag klafft allerdings eine Lücke. In einer Befragung von 949 Lehrkräften Ende 2024 gaben in der Volksschule mehr als 60 % an, digitale Medien selten einzusetzen, der höchste Wert aller Schularten (Johannes Kepler Universität Linz, 2025). Die staatliche Geräteinitiative setzt erst ab der 5. Schulstufe an (George et al., 2025). Auffällig ist zudem eine sprachliche Leerstelle: Eine Volltextsuche im Lehrplantext findet das Wort „Simulation" nicht im Fachlehrplan Sachunterricht, sondern nur im übergreifenden Thema Umweltbildung, das „Rollen-, Plan- sowie Simulationsspiele" neben dem „Verständnis für Ökosysteme" nennt (BMBWF, 2023a). Ob dort digitale Simulationen gemeint sind, lässt der Text offen.

Was die Forschung weiß und was nicht

Dass Computersimulationen im naturwissenschaftlichen Unterricht wirken können, ist gut belegt. Die Evidenz stammt aber überwiegend aus älteren Altersgruppen: In der Meta-Analyse von D'Angelo et al. (2014) kommen von 59 Studien nur 8 aus dem Kindergarten bis zur 5. Schulstufe. Noch unschärfer wird es beim Vergleich mit Lernspielen, weil die Begriffe Spiel, Simulation und Simulationsspiel in der Literatur uneinheitlich verwendet werden (Sauvé et al., 2007). Die Behauptung, Simulationen seien für Kinder von 5 bis 12 Jahren grundsätzlich die bessere Wahl, findet in dieser Befundlage keine Stütze. Dieser Beitrag fragt deshalb nach Bedingungen statt nach Etiketten.

Forschungsfragen

F1: Welche Anknüpfungspunkte bietet der österreichische Lehrplan 2023, vom Übergang aus dem Kindergarten bis zum Anschluss an die Sekundarstufe I, für das Lernen mit Simulationen im Sachunterricht, und wo setzt er Grenzen?
F2: Was ist über die Wirksamkeit von Simulationen bei Kindern zwischen 5 und 12 Jahren bekannt, auch im Vergleich zu Lernspielen, und wie belastbar sind diese Befunde?
F3: Welche Gestaltungs- und Einsatzprinzipien lassen sich daraus für Simulationen im Sachunterricht ableiten, insbesondere für ökologische Systeme?

Vorgehen des Reviews

Der Beitrag ist ein narratives Literaturreview, kein systematisches Review nach einem Protokoll wie PRISMA. Die Recherche folgte zwei Strängen: (1) amtliche Dokumente und Fachliteratur zum österreichischen Sachunterricht, (2) empirische Forschung zu Simulationen, Lernspielen und naturwissenschaftlichem Denken im Kindesalter. Amtliche Texte stammen aus dem Rechtsinformationssystem des Bundes und dem Pädagogik-Paket des BMBWF, Fachliteratur aus DOI-Nachweisen, Repositorien wie peDOCS und österreichischen Zeitschriften wie R&E-SOURCE. Aufgenommen wurden Quellen, die sich direkt auf die Altersgruppe beziehen oder als Synthese übertragbar sind; Meta-Analysen und kontrollierte Studien hatten Vorrang. Ausgeschlossen blieben Arbeiten, deren Befunde sich nicht prüfen ließen.

Jede Quelle wurde auf drei Dimensionen bewertet: Authority (1–4, von grauer Literatur bis zu führenden Fachzeitschriften), Recency (1–3, vor 2019 / 2019–2022 / 2023–2026) und Relevance (1–3, gemessen an der Nähe zum Kernthema). Die Summe ergibt einen Score zwischen 3 und 10. Der Korpus umfasst 105 Quellen aus den Jahren 1991 bis 2026; 61 davon sind peer-reviewed, 34 haben einen Österreich-Bezug, 48 sind deutsch- und 57 englischsprachig. Ältere Grundlagenwerke blieben bewusst im Korpus, weil viele zentrale Experimente zum kindlichen Lernen mit Simulationen älter sind. Eine Einschränkung ist offen zu benennen: Nicht alle Quellen lagen im Volltext vor, bei einigen stützt sich die Auswertung auf Abstracts. Recherche und Auswertung erfolgten mit Unterstützung des KI-Systems Claude (Anthropic); die inhaltliche Verantwortung liegt beim Autor.

Als Praxisbeispiel dient an einzelnen Stellen die Lernplattform Systemchen, die Ökosysteme wie Pfütze, Teich und See als Simulationen abbildet. Der Autor ist an diesem Projekt beteiligt. Systemchen ist daher Anlass und Anschauungsfall, nicht Gegenstand einer Wirksamkeitsbewertung.

Aufbau des Artikels

Kapitel 02 klärt Auftrag, Geschichte und Begriffe. Kapitel 03 analysiert den Lehrplan 2023 mit seinen Anschlüssen und einem knappen Seitenblick auf Deutschland, die Schweiz und Liechtenstein (F1). Die Kapitel 04 und 05 behandeln Didaktik und kindliches Denken, Kapitel 06 bündelt die Evidenz (F2), die Kapitel 07 und 08 leiten Gestaltung und Unterrichtspraxis ab (F3). Kapitel 09 diskutiert Grenzen, Kapitel 10 beantwortet die Forschungsfragen und verweist auf fünf Forschungsdesiderata.

Literatur (Einleitung)

BMBWF. (2022b). Lehrpläne NEU: Kernbotschaften. Pädagogik-Paket, Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Forschung. https://www.paedagogikpaket.at/images/Kernbotschaften-LP.pdf

BMBWF. (2023a). Lehrplan der Volksschule (Verordnung über den Lehrplan der Volksschule, Anlage A), BGBl. Nr. 134/1963 idF BGBl. II Nr. 1/2023 – konsolidierte Fassung. Rechtsinformationssystem des Bundes. https://www.ris.bka.gv.at/GeltendeFassung.wxe?Abfrage=Bundesnormen&Gesetzesnummer=10009275

BMBWF. (2023b). Verordnung des Bundesministers für Bildung, Wissenschaft und Forschung, mit der die Verordnung über die Lehrpläne der Volksschule und Sonderschulen, die Lehrpläne für Minderheiten-Volksschulen, die Lehrpläne der Mittelschulen und die Lehrpläne der allgemeinbildenden höheren Schulen geändert werden (BGBl. II Nr. 1/2023). Bundesgesetzblatt für die Republik Österreich. https://www.ris.bka.gv.at/eli/bgbl/II/2023/1

BMBWF. (2023e). Lehrplan der Volksschule – auslaufende Fassung (Stand 31.08.2023), Anlage A. Rechtsinformationssystem des Bundes. https://www.ris.bka.gv.at/NormDokument.wxe?Abfrage=Bundesnormen&Gesetzesnummer=10009275&FassungVom=2023-08-31&Artikel=&Paragraf=&Anlage=1&Uebergangsrecht=

D'Angelo, C., Rutstein, D., Harris, C., Bernard, R., Borokhovski, E., & Haertel, G. (2014). Simulations for STEM learning: Systematic review and meta-analysis. SRI International. https://www.sri.com/publication/education-learning-pubs/stem-and-computer-science-pubs/simulations-for-stem-learning-systematic-review-and-meta-analysis-full-report/

George, A. C., Helm, C., & Müller, M. A. (2025). Zum Stand von Digitalisierung und Künstlicher Intelligenz im österreichischen Bildungssystem. R&E-SOURCE, 12(3). https://doi.org/10.53349/re-source.2025.i3.a1424

Johannes Kepler Universität Linz. (2025, 16. Mai). JKU Studie: So digital ist Schule in Österreich [Presseaussendung]. https://www.jku.at/news-events/presse/detail/news/jku-studie-so-digital-ist-schule-in-oesterreich/

Nowy-Rummel, S., Schmidt-Hönig, K., & Radler, M. (2023). Kommentar zum Fachlehrplan Sachunterricht (Volksschule). BMBWF, Pädagogik-Paket. https://www.paedagogik-paket.at/component/edocman/449-kommentar-zum-lehrplan-2/download.html?Itemid=0

Sauvé, L., Renaud, L., Kaufman, D., & Marquis, J.-S. (2007). Distinguishing between games and simulations: A systematic review. Educational Technology & Society, 10(3), 247–256.

Kapitel 02Grundlagen: Sachunterricht in Österreich und zentrale Begriffe

Der Bildungsauftrag

Was soll ein Fach leisten, das in der Volksschule zugleich Biologie, Geschichte, Geografie, Technik und Wirtschaft vertritt? Der Lehrplan 2023 antwortet mit einer breiten Formel: Der Sachunterricht soll Schüler*innen unterstützen, „die Welt zu erkunden, ihre unmittelbare und mittelbare Umwelt zu erschließen und sich Weltwissen anzueignen" (BMBWF, 2023a). Ziel ist, die „natürliche, kulturelle, soziale und technische Umwelt in ihren Zusammenhängen zu verstehen", und zwar im Sinne einer reflexiven Grundbildung, die zu Orientierung, Mitgestaltung und eigenständigem Handeln führt. In der Fassung bis 2023 lautete der Auftrag noch, Kinder sollten ihre „unmittelbare und mittelbare Lebenswirklichkeit" erschließen (BMBWF, 2023e). Die Verschiebung von der Lebenswirklichkeit zum Weltwissen ist klein im Wortlaut und groß im Anspruch.

Dahinter steht eine Denkfigur, die die deutschsprachige Sachunterrichtsdidaktik seit Langem prägt. Kahlert (2022) beschreibt die Aufgabe des Faches als „Umwelt erschließen helfen" und verbindet die Perspektive des Kindes mit dem Anspruch der Fächer. Köhnlein (2012) fasst den Auftrag bildungstheoretisch als klärende Auseinandersetzung mit den Sachen der physischen und sozialen Welt. Beide Positionen teilen eine Pointe: Sachunterricht ist kein verkleinerter Fachunterricht, sondern ein eigenständiges Fach, das Erfahrungen der Kinder aufgreift und schrittweise zu tragfähigen Begriffen führt.

Im österreichischen Lehrplan erhält das Fach zusätzlich eine Leitfunktion. Es ist der „zentrale Unterrichtsgegenstand" für überfachliche Kompetenzen und übergreifende Themen (BMBWF, 2023a). Der Kommentar hält fest, dass alle dreizehn übergreifenden Themen mit dem Fachlehrplan Sachunterricht verknüpft sind (Nowy-Rummel et al., 2023). Dem steht ein überschaubares Zeitbudget gegenüber: drei Wochenstunden auf jeder Schulstufe (BMBWF, 2023a). Nach unten schließt das Fach an die verbindliche Übung Sachbegegnung der Vorschulstufe und an den BildungsRahmenPlan der Kindergärten an. Dieser beschreibt bereits für Kinder bis sechs Jahre, dass sie im Experiment Hypothesen bilden, Voraussagen treffen und Theorien aufgrund von Erfahrungen verändern (Charlotte Bühler Institut, 2009). Nach oben sichert der Lehrplan den Anschluss an Physik, Chemie, Biologie und Umweltbildung, Geschichte und Politische Bildung sowie Geografie und wirtschaftliche Bildung (Nowy-Rummel et al., 2023). Für die Altersspanne dieses Artikels, 5 bis 12 Jahre, ist der Sachunterricht damit das Scharnier zwischen zwei Bildungsstufen.

Von der Heimatkunde zum Kompetenzlehrplan

Die Geschichte des Faches lässt sich als schrittweise Lösung vom Nahraum lesen. Bilewicz und Bernauer (2023) vergleichen alle österreichischen Lehrpläne seit 1945 und zeichnen den Weg vom heimatkundlichen Unterricht, in dem Heimatort und Sagen im Mittelpunkt standen, über die Lehrpläne von 1963 und 1986 bis zu einem schüler*innenzentrierten, kompetenzorientierten Sachunterricht nach. Die Wurzeln des Sachlernens reichen freilich weiter zurück, bis zu Ratke und Comenius (Köhnlein, 2012).

Der bis 2023 geltende Lehrplan gliederte das Fach in sechs Erfahrungs- und Lernbereiche: Gemeinschaft, Natur, Raum, Zeit, Wirtschaft und Technik. Der Lehrstoff war nach Grundstufe I und II geordnet (BMBWF, 2023e). Bemerkenswert ist, dass schon dieser Text die eigene Gliederung relativierte: Sie sei für die tägliche Unterrichtsarbeit „nicht das primär strukturierende Prinzip". Ökologische Inhalte waren vorhanden, etwa „erste Einsichten in einfache ökologische Zusammenhänge" und die Wechselbeziehung zwischen Pflanzen und Tieren, sogar der „Tümpel" kam als Beispiel vor.

Der Weg zum neuen Lehrplan begann nicht erst mit der Verordnung. Ab 2017 arbeitete das Forum Sachunterricht in einem österreichweiten Projekt an einem Kompetenzmodell für das Fach, mit Arbeitsgruppen zu Naturwissenschaften und Technik sowie zu Sozial-, Kultur- und Wirtschaftswissenschaften (Pokorny et al., 2018). Konzeptionell stützt sich die Reform auf die in Salzburg entwickelte Idee der reflexiven Grundbildung (Greiner et al., 2019). Die Lehrplanautorinnen stellten die Konzeption 2021 als „Paradigmenwechsel" vor (Schmidt-Hönig et al., 2021); Schmidt-Hönig und Pröbstl (2023) nennen ausdrücklich die Lehrpläne von Nordrhein-Westfalen, Bayern und den Lehrplan 21 als Vorbilder.

Ein kritischer Blick gehört zu dieser Geschichte. Der Lehrplan formuliert anspruchsvolle Ziele, doch die akademische Infrastruktur des Faches ist schmal. Der Sammelband von Neuböck-Hubinger et al. (2019) bilanziert die Lage der Sachunterrichtsdidaktik in Österreich als Fach „in Bewegung". Blaseio und Schmidt-Hönig (2024) zeigen, dass der verpflichtende Sachunterrichtsanteil im Primarstufenstudium (Stand 2022/23) bei nur 12 bis 21 ECTS lag. Die Autorinnen kritisieren außerdem, dass es an den Universitäten keine Professuren für Sachunterricht gibt und die Pädagogischen Hochschulen kein Promotionsrecht haben. Mit der Neuordnung des Studiums ab 2025/26 in einen sechssemestrigen Bachelor und einen viersemestrigen Master verbinden Schmidt-Hönig und Brzobohaty (2026) die Hoffnung auf eine stärkere Fachidentität. Bis dahin übernimmt oft das Schulbuch die Rolle der fachlichen Stütze, gerade für fachfremd Unterrichtende; auf der österreichischen Schulbuchliste stehen rund 80 Sachunterrichtsbücher (Neuböck-Hubinger & Peschel, 2024). Für digitale Lernangebote heißt das: Sie treffen auf Lehrer*innen, die das Fach häufig ohne vertiefte Ausbildung unterrichten. Fachliche Qualität und Anleitung müssen daher im Material selbst stecken.

Vielperspektivität

Kein Begriff kennzeichnet den Sachunterricht so sehr wie Vielperspektivität. Der Lehrplan 2023 zählt gesellschaftliche, historische, politische, geografische, ökonomische, physikalische, chemische, technische, biologische und ökologische Weltbezüge auf, die das Fach umfasst (BMBWF, 2023a). Organisiert werden sie in sechs Kompetenzbereichen: sozialwissenschaftlich, naturwissenschaftlich, geografisch, historisch, technisch und wirtschaftlich. Der Perspektivrahmen der Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts kennt dagegen fünf Perspektiven, ergänzt um perspektivenvernetzende Themenbereiche wie nachhaltige Entwicklung oder Medien (GDSU, 2013). Österreich führt also das Wirtschaftliche als eigenen Bereich. Die Überarbeitung des Perspektivrahmens von 2023 rückt stärker vom Phänomen aus der Lebenswelt der Kinder her vor, führt Basiskonzepte ein und stellt das Natur-Gesellschaft-System ins Zentrum (Haltenberger et al., 2023).

Vielperspektivität bedeutet nicht, ein Thema nacheinander aus allen Blickwinkeln abzuarbeiten. Sie verlangt, Perspektiven aufeinander zu beziehen (Köhnlein, 2012). Am Teich lässt sich das zeigen. Naturwissenschaftlich geht es um die Entwicklung vom Laich zum Frosch, geografisch um den Ort des Gewässers in der Landschaft, historisch um seinen Wandel, wirtschaftlich und sozialwissenschaftlich um Nutzung und Schutz. Der Kompetenzraster nennt den Teich ausdrücklich im Ideenpool der 2. Schulstufe und „Vom Ei zum Frosch" für die 3. und 4. Schulstufe (BMBWF, 2023c). Eine Simulation kann solche Bezüge sichtbar machen, sie kann sie aber auch verengen, wenn sie nur die biologische Seite modelliert. Diese Spannung begleitet den Artikel.

Begriffe: Modell, Simulation, Lernspiel, Simulationsspiel

Die Forschung zu digitalen Lernumgebungen leidet unter unscharfen Begriffen. Sauvé et al. (2007) zeigen in ihrem Review, dass „Spiel" und „Simulation" häufig vermischt werden und Wirksamkeitsstudien dadurch schwer vergleichbar sind. Für diesen Artikel gelten deshalb die folgenden Abgrenzungen.

Ein Modell ist eine vereinfachte Darstellung eines Ausschnitts der Wirklichkeit, die dem Erklären und Vorhersagen dient. Schwarz et al. (2009) betonen zwei Einsichten, die Lernende erst erwerben müssen: Modelle sind Werkzeuge, und sie ändern sich, wenn das Verständnis wächst. Im Sachunterricht reicht das Spektrum von der Nahrungskette bis zum Kreislaufschema; empirische Befunde zur Modellierungskompetenz von Grundschüler*innen sind allerdings selten (Lange-Schubert & Hartinger, 2016). Ab der Sekundarstufe I verlangt der Biologielehrplan ausdrücklich, „Gültigkeitsbereiche und Grenzen" von Modellen zu diskutieren (BMBWF, 2023d).

Eine Simulation beschreiben Sauvé et al. (2007) als vereinfachtes, dynamisches Modell einer Realität. Für diesen Artikel kommt ein Merkmal hinzu: Lernende greifen ein, verändern Bedingungen und beobachten die Folgen. Das unterscheidet eine Simulation von einer Animation, die einen Ablauf nur vorführt. Diese Abgrenzung ist eine Festlegung des Artikels; der Kommentar zum Lehrplan spricht von „Animationen", ohne die Interaktivität zu klären (Nowy-Rummel et al., 2023). Bekannte Beispiele sind die PhET-Simulationen, die unsichtbare Prozesse sichtbar machen und auf Eingriffe sofort reagieren (Wieman et al., 2008).

Ein Lernspiel zeichnet sich nach Sauvé et al. (2007) durch Spieler*innen, Konflikt oder Kooperation, Regeln und vorab festgelegte Erfolgsbedingungen aus. Es muss keine Wirklichkeit abbilden. Ein Rechenspiel mit Punkten ist ein Lernspiel, aber keine Simulation.

Ein Simulationsspiel verbindet beides: ein Wirklichkeitsmodell mit Spielregeln und einem Ziel. Viele Studien, die in Meta-Analysen als „Spiele" laufen, gehören in diese Mischkategorie; Sitzmann (2011) etwa untersucht computerbasierte Simulationsspiele in der Erwachsenenbildung. Im österreichischen Lehrplan taucht der Begriff an einer einzigen, aber wichtigen Stelle auf: Das übergreifende Thema Umweltbildung empfiehlt „Rollen-, Plan- sowie Simulationsspiele" (BMBWF, 2023a), wortgleich mit dem Grundsatzerlass von 2014 (BMBF, 2014). Gemeint sind dort vermutlich vor allem analoge Formate. Den Schritt zur digitalen Simulation macht erst die Interpretation.

Begriff	Kern	Ziel- oder Siegbedingung	Beispiel
Modell	vereinfachte Darstellung zum Erklären und Vorhersagen	keine	Nahrungskette als Schema
Simulation	dynamisches Modell, durch Eingriffe veränderbar	nicht notwendig	Teich, dessen Zustand sich mit der Temperatur ändert
Lernspiel	Regeln, Spieler*innen, Erfolgsbedingung	notwendig	Rechenspiel mit Punkten
Simulationsspiel	Modell plus Spielregeln	notwendig	Ökosystem im Gleichgewicht halten

Was folgt daraus? Erstens sind die Grenzen fließend. Sobald eine Simulation ein Ziel vorgibt oder Punkte vergibt, bewegt sie sich auf das Simulationsspiel zu. Für Systemchen, dessen Pfützen-Szenario etwa die Entwicklung von Kaulquappen in einem austrocknenden Gewässer zeigt, ist das eine Gestaltungsentscheidung, die Kapitel 07 aufgreift. Zweitens verbietet die Begriffslage einfache Überlegenheitsurteile. Bereits Vogel et al. (2006) fanden in ihrer Meta-Analyse Vorteile sowohl für Spiele als auch für interaktive Simulationen gegenüber traditionellem Unterricht, laut der Zusammenfassung bei Clark et al. (2016) ohne Unterschied zwischen beiden Formen. Kapitel 06 prüft, was sich bei genauerem Hinsehen dennoch unterscheiden lässt: nicht das Etikett, sondern einzelne Gestaltungsmerkmale.

Literatur (Grundlagen)

Bilewicz, W., & Bernauer, E. (2023). Curriculumsbasiertes Historisches Lernen in der Primarstufe – Eine deskriptive Lehrplananalyse von 1945 bis in die Gegenwart. R&E-SOURCE, 10(4). https://doi.org/10.53349/resource.2022.i17.a1067

Blaseio, B., & Schmidt-Hönig, K. (2024). Sachunterricht und Natur, Mensch und Gesellschaft – Internationaler Vergleich der Lehrkräftebildung in Deutschland, Österreich und der Schweiz. In C. Egger, H. Neureiter, M. Peschel & T. Goll (Hrsg.), In Alternativen denken. Kritik, Reflexion und Transformation im Sachunterricht (S. 37–50). Klinkhardt. https://doi.org/10.25656/01:28993

BMBF. (2014). Grundsatzerlass Umweltbildung für nachhaltige Entwicklung (Rundschreiben Nr. 20/2014). Bundesministerium für Bildung und Frauen. https://rundschreiben.bmbwf.gv.at/media/2014_20.pdf

BMBWF. (2023c). Sachunterricht 1.–4. Schulstufe – Kompetenzraster (Stand 02/2023). Pädagogik-Paket. https://www.paedagogikpaket.at/component/edocman/679-kompetenzraster-1-4-schulstufe-2/download.html?Itemid=0

BMBWF. (2023d). Lehrpläne der Mittelschulen, BGBl. II Nr. 185/2012 idF BGBl. II Nr. 1/2023. Rechtsinformationssystem des Bundes. https://www.ris.bka.gv.at/GeltendeFassung.wxe?Abfrage=Bundesnormen&Gesetzesnummer=20007850

Charlotte Bühler Institut. (2009). Bundesländerübergreifender BildungsRahmenPlan für elementare Bildungseinrichtungen in Österreich. Ämter der Landesregierungen, Magistrat der Stadt Wien & BMUKK. https://www.ris.bka.gv.at/Dokumente/Landesnormen/LWI40015992/Anlage_2.pdf

Clark, D. B., Tanner-Smith, E. E., & Killingsworth, S. S. (2016). Digital games, design, and learning: A systematic review and meta-analysis. Review of Educational Research, 86(1), 79–122. https://doi.org/10.3102/0034654315582065

GDSU. (2013). Perspektivrahmen Sachunterricht (vollständig überarbeitete und erweiterte Ausgabe). Klinkhardt.

Greiner, U., Kaiser, I., Kühberger, C., Maresch, G., Oesterhelt, V., & Weiglhofer, H. (2019). Reflexive Grundbildung bis zum Ende der Schulpflicht. Konzepte und Prozeduren im Fach. Waxmann. https://doi.org/10.25656/01:30011

Haltenberger, M., Gryl, I., Huser, K., Wiedmann, J., Pokraka, J., & Jekel, T. (2023). Die geographische Perspektive im Perspektivrahmen Sachunterricht der GDSU 2023. GW-Unterricht, 170(2), 33–37. https://doi.org/10.1553/gw-unterricht170s33

Kahlert, J. (2022). Der Sachunterricht und seine Didaktik (5., aktualisierte Aufl.). Klinkhardt.

Köhnlein, W. (2012). Sachunterricht und Bildung. Klinkhardt.

Lange-Schubert, K., & Hartinger, A. (2016). Wege zur Modellierungskompetenz von Grundschüler/innen im Sachunterricht. In H. Giest, T. Goll & A. Hartinger (Hrsg.), Sachunterricht – zwischen Kompetenzorientierung, Persönlichkeitsentwicklung, Lebenswelt und Fachbezug (S. 66–74). Klinkhardt.

Neuböck-Hubinger, B., & Peschel, M. (2024). Schulbuchbilder im sachunterrichtlichen Kontext. In A. Flügel et al. (Hrsg.), Grundschulforschung meets Kindheitsforschung reloaded (Jahrbuch Grundschulforschung, Bd. 28, S. 588–592). Klinkhardt. https://doi.org/10.35468/6111-69

Neuböck-Hubinger, B., Steiner, R., Holub, B., & Egger, C. (Hrsg.). (2019). Sachunterricht in Bewegung. Einblicke und Ausblicke zur Situation der Sachunterrichtsdidaktik in Österreich. Schneider Verlag Hohengehren.

Pokorny, B., Holub, B., Schmidt-Hönig, K., Lehner-Simonis, K., Nosko, C., & Nowak, E. (2018). Auf dem Weg zu einem österreichischen Kompetenzmodell Sachunterricht. R&E-SOURCE. https://journal.ph-noe.ac.at/index.php/resource/article/download/539/566/1958

Sauvé, L., Renaud, L., Kaufman, D., & Marquis, J.-S. (2007). Distinguishing between games and simulations: A systematic review. Educational Technology & Society, 10(3), 247–256.

Schmidt-Hönig, K., & Brzobohaty, J. (2026). Sachunterricht als Studienfach. Entwicklungschancen für die Ausbildung im Fachbereich Sachunterricht im Kontext einer reflexiven Grundbildung. R&E-SOURCE, 13(3). https://doi.org/10.53349/resource.2026.i3.a1570

Schmidt-Hönig, K., Nowy-Rummel, S., & Radler, M. (2021). Paradigmenwechsel im Sachunterricht – der neue Lehrplan für die Primarstufe. Erziehung & Unterricht, (7–8), 569–577.

Schmidt-Hönig, K., & Pröbstl, G. (2023). Der neue österreichische Lehrplan für Sachunterricht der Primarstufe – Chancen für einen Paradigmenwechsel. GW-Unterricht, 170(2), 38–42. https://doi.org/10.1553/gw-unterricht170s38

Schwarz, C. V., Reiser, B. J., Davis, E. A., Kenyon, L., Achér, A., Fortus, D., Shwartz, Y., Hug, B., & Krajcik, J. (2009). Developing a learning progression for scientific modeling: Making scientific modeling accessible and meaningful for learners. Journal of Research in Science Teaching, 46(6), 632–654. https://doi.org/10.1002/tea.20311

Sitzmann, T. (2011). A meta-analytic examination of the instructional effectiveness of computer-based simulation games. Personnel Psychology, 64(2), 489–528. https://doi.org/10.1111/j.1744-6570.2011.01190.x

Vogel, J. J., Vogel, D. S., Cannon-Bowers, J., Bowers, C. A., Muse, K., & Wright, M. (2006). Computer gaming and interactive simulations for learning: A meta-analysis. Journal of Educational Computing Research, 34(3), 229–243. https://doi.org/10.2190/FLHV-K4WA-WPVQ-H0YM

Wieman, C. E., Adams, W. K., & Perkins, K. K. (2008). PhET: Simulations that enhance learning. Science, 322(5902), 682–683. https://doi.org/10.1126/science.1161948

Kapitel 03Der österreichische Lehrplan Sachunterricht 2023

Heuer im September ist der neue Volksschullehrplan auch in der 4. Schulstufe angekommen. Damit unterrichten alle Volksschulen nach einer Fassung, die den Sachunterricht über Kompetenzen, fachliche Konzepte und Anwendungsbereiche ordnet statt über Stoffkataloge. Dieses Kapitel liest den Lehrplan als Primärquelle: Wie ist er gebaut, wo schließt er an Kindergarten und Sekundarstufe I an, und welchen Platz räumt er digitalen Medien und Simulationen ein? Bildungsauftrag und Vielperspektivität behandelt bereits Kapitel 02.

Rechtsgrundlage und Inkrafttreten

Formal ist der Lehrplan keine neue Verordnung. Die „Verordnung über den Lehrplan der Volksschule“ besteht seit BGBl. Nr. 134/1963, der Lehrplantext steht in ihrer Anlage A (BMBWF, 2023a). Neu gefasst wurde diese Anlage durch die Sammelnovelle BGBl. II Nr. 1/2023, die in einem Rechtsakt auch die Lehrpläne der Sonderschulen, Minderheiten-Volksschulen, Mittelschulen und AHS änderte (BMBWF, 2023b). Dass Primarstufe und Sekundarstufe I gleichzeitig und nach derselben Logik reformiert wurden, ist für die Frage der Anschlussfähigkeit wesentlich. Ausgewertet wird die konsolidierte Fassung.

Eingeführt wurde der Lehrplan aufsteigend (BMBWF, 2023a, Art. 1 § 5 Abs. 28):

Schuljahr	Neue Fassung gilt für
2023/24	Vorschulstufe und 1. Schulstufe
2024/25	2. Schulstufe
2025/26	3. Schulstufe
2026/27	4. Schulstufe

Mittelschule und AHS-Unterstufe starteten ebenfalls 2023/24 mit der 1. Klasse (BMBWF, 2022b, 2023d). Den Kompetenzbegriff übernimmt der Lehrplan aus dem Schulorganisationsgesetz: gemeint sind „längerfristig verfügbare kognitive Fähigkeiten und Fertigkeiten“, mit denen Schüler*innen „Aufgaben in variablen Situationen erfolgreich und verantwortungsbewusst“ lösen (BMBWF, 2023a, Zweiter Teil).

Aufbau und Leitgedanken

Die Anlage A gliedert sich in zehn Teile; alle Fachlehrpläne folgen demselben Schema: Bildungs- und Lehraufgabe, didaktische Grundsätze, Kompetenzmodell, zentrale fachliche Konzepte, Kompetenzbeschreibungen und Anwendungsbereiche (BMBWF, 2023a, Erster Teil).

Drei Leitgedanken prägen den allgemeinen Teil: das 4K-Modell aus „Kommunikation, Kollaboration, Kreativität und kritische[m] Denken“, ein „erweitertes Rollenverständnis“ der Lehrperson, die Lernen moderiert und begleitet, und die reflexive Grundbildung. Letztere stammt aus einem Salzburger Arbeitszusammenhang, dessen Autor*innen die Lehrplanentwicklung wissenschaftlich begleiteten (Greiner et al., 2019; Schmidt-Hönig & Pröbstl, 2023). Bemerkenswert bleibt der Satz, es entspreche dem Wesen der Volksschule, „eine strenge Trennung nach Unterrichtsgegenständen zu vermeiden“.

Von den acht allgemeinen didaktischen Grundsätzen verlangt Grundsatz 4 Aufgaben, die „auf eigenständiges, entdeckendes und forschendes Lernen“ abzielen; Grundsatz 8 nennt Kompetenzraster und die individuelle Kompetenzmessung PLUS (BMBWF, 2023a, Dritter Teil). Allerdings erfasst iKMPLUS in der Primarstufe nur Mathematik und Deutsch; über Kompetenzen im Sachunterricht liefert der erste Bundesergebnisbericht keine Daten (IQS, 2026).

Die früheren Unterrichtsprinzipien heißen nun übergreifende Themen (BMBWF, 2022b). Von den dreizehn Themen ist der Sachunterricht mit allen verknüpft (BMBWF, 2023a, Vierter Teil; Nowy-Rummel et al., 2023). Anspruch und Last liegen hier nah beieinander: Was nirgends sonst Platz findet, landet in einem Fach mit drei Wochenstunden.

Kompetenzbereiche und zentrale Konzepte

An die Stelle der sechs Erfahrungs- und Lernbereiche treten sechs Kompetenzbereiche (Bilewicz & Bernauer, 2023). Sie sind laut Lehrplan „übergreifend und vernetzend in den Blick zu nehmen“ und bieten Anschluss an die Fächer weiterführender Schulen.

Kompetenzbereich	Leitidee laut Lehrplan	Beispiel einer Kompetenzbeschreibung	Anschluss Sek I
Sozialwissenschaftlich	Teilhabe an demokratischen Abläufen; Kinderrechte	4. Schulstufe: „den Umgang mit analogen und digitalen Informationen und Medien kritisch reflektieren“	Geschichte und Politische Bildung
Naturwissenschaftlich	biologische, physikalische, chemische und ökologische Zusammenhänge; Experimentieren, Beobachten, Vermuten, Schlussfolgern	2. Schulstufe: „Tiere und Pflanzen in ihren Lebensräumen erkunden und dokumentieren sowie Wechselwirkungen beschreiben“	Biologie und Umweltbildung, Physik, Chemie
Geografisch	Orientierung mit Plan, Karte, Kompass	3. Schulstufe: „analoge und digitale Orientierungsmittel anwenden“	Geografie und wirtschaftliche Bildung
Historisch	reflektiertes Geschichtsbewusstsein	4. Schulstufe: Darstellungen der Vergangenheit „hinterfragen und überprüfen“	Geschichte und Politische Bildung
Technisch	technische Prinzipien, Digitalisierung, Robotik	3. Schulstufe: „Modelllösungen erproben und begründen; […] eventuell programmieren“	Physik, Digitale Grundbildung
Wirtschaftlich	Wirtschafts-, Finanz- und Verbraucher*innenbildung	3. Schulstufe: Kaufvorgang „in realen wie virtuellen Marktplätzen“ beschreiben	Geografie und wirtschaftliche Bildung

Tabelle: Kompetenzbereiche des Sachunterrichts (BMBWF, 2023a, Neunter Teil). Die Zuordnung zur Sekundarstufe I ist eine eigene Darstellung auf Basis der Fächerliste im Kommentar (Nowy-Rummel et al., 2023).

Quer zu den Bereichen liegen sechs zentrale fachliche Konzepte, verstanden als „Deutungs- und Erschließungsmuster“ für elementare Phänomene: Identität, Diversität, Interessen und Macht; Energie, Erhaltung und Veränderung; Zeit, Entwicklung, Dauer und Wandel; Raum und Lebenswelt; Leben und Anpassung, Struktur und Funktion; Systeme und Wechselwirkungen, Ursachen und Konsequenzen (BMBWF, 2023a). Das letzte Konzept beschreibt, wie Lebewesen und Gegenstände „aufeinander [wirken], beeinflussen sich wechselseitig und verändern damit ihren Zustand“. Für Ökosystem-Themen trägt es alles Weitere. Entwickelt werden die Konzepte laut Kommentar von den Präkonzepten der Kinder aus, „zyklisch über die Schulstufen hinweg“ (Nowy-Rummel et al., 2023).

Konkret werden die Bereiche in Kompetenzbeschreibungen für jede einzelne Schulstufe, nicht mehr für Grundstufe I und II. Dazu kommen pro Schulstufe zehn Anwendungsbereiche, etwa „Lebensräume und Artenvielfalt“ (2. Schulstufe) oder „Nachhaltigkeit und Verantwortung“ (4.), die der Kommentar als „repräsentative, verbindliche, fachspezifische Themenfelder“ bezeichnet (Nowy-Rummel et al., 2023, S. 6). Ein ökologischer Strang führt vom Erkennen von Arten über Wechselwirkungen in Lebensräumen bis zum Beobachten von Lebenszyklen. Der amtliche Kompetenzraster ergänzt diese Beschreibungen um drei Niveaus und einen Ideenpool, in dem Teich, Amphibien und „Vom Ei zum Frosch“ ausdrücklich vorkommen (BMBWF, 2023c; Radler et al., 2023); Kapitel 08 nutzt ihn als Bezugspunkt für Rückmeldung.

Unumstritten war die Reform nicht. Im Begutachtungsverfahren nannte die Gewerkschaft der Pflichtschullehrer*innen die Kompetenzformulierungen „unleserlich“ und die dreizehn übergreifenden Themen bei 25 bis 29 Kindern pro Klasse schwer umsetzbar (ORF.at, 2022). Ob der Anspruch im Klassenzimmer ankommt, ist empirisch offen.

Anschluss an Elementarbildung und Sekundarstufe I

Nach unten schließt der Lehrplan an den BildungsRahmenPlan an, dessen Bildungsbereich „Natur und Technik“ bereits Kinder beschreibt, die im Experiment Hypothesen bilden und Voraussagen treffen (Charlotte Bühler Institut, 2009). Das Modul für das letzte Kindergartenjahr vertieft dies für Fünfjährige, ist aber ausdrücklich kein „Lehrplan“ (Charlotte Bühler Institut, 2010). In der Schule übernimmt die Vorschulstufe die Brückenfunktion: Ihre verbindliche Übung „Sachbegegnung“ spiegelt die sechs Kompetenzbereiche und verlangt, Hypothesen zu „formulieren, überprüfen, annehmen, ergänzen oder revidieren“; ihre Anwendungsbereiche sind ein „optionales Angebot“ (BMBWF, 2023a, Achter Teil).

Nach oben wurden laut Kommentar die Konzepte aller Bezugsfächer „gesichtet und gebündelt“ (Nowy-Rummel et al., 2023, S. 5). In Mittelschule und AHS-Unterstufe (BMBWF, 2023d, 2023f) verlangt Biologie und Umweltbildung, Modelle zu verwenden, zu erstellen und „deren Gültigkeitsbereiche und Grenzen [zu] diskutieren“; Süßwasser-Lebensräume sind Thema der 3. Klasse. Für die 10- bis 12-Jährigen heißt das: Was der Sachunterricht als „Systeme und Wechselwirkungen“ anbahnt, wird in der Sekundarstufe I zur expliziten Modellarbeit.

Digitale Medien und Simulationen im Lehrplan

Wie viel Raum gibt der Lehrplan dem Digitalen? Der zweite didaktische Grundsatz lautet: „Lehrerinnen und Lehrer bieten einen digital unterstützten Unterricht und nutzen innovative Lern- und Lehrformate.“ Derselbe Absatz setzt eine Grenze: Digitale Medien seien „eine wichtige Ergänzung zu den bisher verwendeten Unterrichtsmitteln, soll[en] diese aber nicht vollständig ersetzen“ (BMBWF, 2023a, Dritter Teil).

Das Wort „Simulation“ sucht man im Fachlehrplan Sachunterricht vergeblich. Es erscheint nur im übergreifenden Thema Umweltbildung, das „Rollen-, Plan- sowie Simulationsspiele[]“ als Methoden nennt und im selben Absatz das „Verständnis für Ökosysteme“ verlangt (BMBWF, 2023a, Vierter Teil); die Formulierung geht auf den Grundsatzerlass Umweltbildung zurück (BMBF, 2014). Gemeint sind in erster Linie analoge Formate. Wer daraus eine Legitimation digitaler Ökosystem-Simulationen ableitet, interpretiert den Text.

Deutlicher wird der Kommentar. Digitale Medien könnten „in allen Kompetenzbereichen des Sachunterrichts gewinnbringend und ergänzend eingesetzt werden“, auf ihre Qualität sei zu achten, „um falsche Vorstellungen zu vermeiden“. Für naturwissenschaftliche Konzepte sollen Kinder mit realen Materialien hantieren; „[w]o dies nicht möglich ist (z. B. Evolution, Selektion, Dichte, …), helfen Animationen“ (Nowy-Rummel et al., 2023, S. 11). Damit steht eine Rangfolge fest: Primärerfahrung zuerst, digitale Modelle dort, wo Zeiträume zu lang oder Prozesse unsichtbar sind. Eine Teich-Simulation, die Entwicklung über Wochen zeigt, fällt in genau diese Lücke, ersetzt aber nicht den Besuch am echten Teich. Auffällig ist der Kontrast zur Sekundarstufe I, deren Physiklehrplan „Simulationen“ und „Modellbildung“ ausdrücklich nennt (BMBWF, 2023d). Der Volksschullehrplan setzt nur einen Rahmen, den Kommentar und Praxis füllen.

Blick über die Grenze

Im europäischen Vergleich gehören Österreich, Deutschland und die Deutschschweiz zum sachintegrativ-vielperspektivischen Typ (Blaseio, 2026). In Deutschland liegt die Lehrplanhoheit bei den Ländern; Orientierung bietet der Perspektivrahmen der Fachgesellschaft (GDSU, 2013), dessen Überarbeitung Basiskonzepte einführt (Haltenberger et al., 2023). Nordrhein-Westfalen führt einen Bereich „Technik, digitale Technologien und Arbeit“ (MSB NRW, 2021), Bayern das Fach als Heimat- und Sachunterricht (ISB Bayern, 2014). Digitale Kompetenzen sind über den KMK-Rahmen in alle Fächer integriert (KMK, 2017), ein eigenes Digitalfach lehnt die Fachgesellschaft ab (GDSU, 2021). Österreich hat dagegen ab der 5. Schulstufe den Pflichtgegenstand Digitale Grundbildung (BMBWF, 2023d).

Die Deutschschweiz fasst im Lehrplan 21 Kindergarten und die ersten beiden Klassen zum Zyklus 1 zusammen. Der Fachbereich Natur, Mensch, Gesellschaft beschreibt Kompetenzstufen statt Schulstufen (D-EDK, 2016a), Medien und Informatik ist ein eigenes Modul (D-EDK, 2016b). Er überbrückt damit jene Nahtstelle, an der in Österreich zwei Bildungspläne aufeinandertreffen. Liechtenstein hat den Lehrplan 21 adaptiert und sieht den Übertritt in die Sekundarstufe I bereits nach der 5. Klasse vor (Schulamt des Fürstentums Liechtenstein, 2019).

Im Vergleich wirkt der österreichische Lehrplan dichter: Schulstufen-genaue Kompetenzbeschreibungen, sechs Konzepte und dreizehn übergreifende Themen geben mehr Orientierung, machen ihn aber auch schwerer überschaubar.

Literatur (Lehrpläne)

Blaseio, B. (2026). Unterrichtsfächer des sachbezogenen Lernens der Primarstufe in Europa – ein internationaler Vergleich. In R. Baar, P. Büker, V. Henke, A. Seifert & K. Velten (Hrsg.), Internationalisierung in der Grundschulpädagogik (S. 247–264). Klinkhardt. https://doi.org/10.25656/01:34959

BMBF. (2014). Grundsatzerlass Umweltbildung für nachhaltige Entwicklung (Rundschreiben Nr. 20/2014). Bundesministerium für Bildung und Frauen. https://rundschreiben.bmbwf.gv.at/media/2014_20.pdf

BMBWF. (2022b). Lehrpläne NEU: Kernbotschaften. Pädagogik-Paket. https://www.paedagogikpaket.at/images/Kernbotschaften-LP.pdf

BMBWF. (2023a). Lehrplan der Volksschule (Verordnung über den Lehrplan der Volksschule, Anlage A, BGBl. Nr. 134/1963 idF BGBl. II Nr. 1/2023, konsolidierte Fassung). Rechtsinformationssystem des Bundes. https://www.ris.bka.gv.at/GeltendeFassung.wxe?Abfrage=Bundesnormen&Gesetzesnummer=10009275

BMBWF. (2023b). Verordnung, mit der die Verordnung über die Lehrpläne der Volksschule und Sonderschulen, die Lehrpläne für Minderheiten-Volksschulen, die Lehrpläne der Mittelschulen und die Lehrpläne der allgemeinbildenden höheren Schulen geändert werden (BGBl. II Nr. 1/2023). https://www.ris.bka.gv.at/eli/bgbl/II/2023/1

BMBWF. (2023d). Lehrpläne der Mittelschulen (BGBl. II Nr. 185/2012 idF BGBl. II Nr. 1/2023). Rechtsinformationssystem des Bundes. https://www.ris.bka.gv.at/GeltendeFassung.wxe?Abfrage=Bundesnormen&Gesetzesnummer=20007850

BMBWF. (2023f). Lehrpläne der allgemeinbildenden höheren Schulen (BGBl. Nr. 88/1985 idF BGBl. II Nr. 1/2023). Rechtsinformationssystem des Bundes. https://www.ris.bka.gv.at/GeltendeFassung.wxe?Abfrage=Bundesnormen&Gesetzesnummer=10008568

Charlotte Bühler Institut. (2010). Modul für das letzte Jahr in elementaren Bildungseinrichtungen. Vertiefende Ausführungen zum Bundesländerübergreifenden BildungsRahmenPlan. Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend. https://www.salzburg.gv.at/gesellschaft_/Documents/Modul%205-J%C3%A4hrige.pdf

D-EDK. (2016a). Lehrplan 21 – Fachbereich Natur, Mensch, Gesellschaft (NMG), 1./2. Zyklus. Deutschschweizer Erziehungsdirektoren-Konferenz. https://v-fe.lehrplan.ch/index.php?code=b|6|0

D-EDK. (2016b). Lehrplan 21 – Modul Medien und Informatik. Deutschschweizer Erziehungsdirektoren-Konferenz. https://v-fe.lehrplan.ch/index.php?code=b|10|0

GDSU. (2013). Perspektivrahmen Sachunterricht (vollständig überarbeitete und erweiterte Ausgabe). Klinkhardt.

GDSU. (2021). Sachunterricht und Digitalisierung. Positionspapier der GDSU (erarbeitet von M. Peschel, F. Gervé, I. Gryl, T. Irion, D. Schmeinck & P. Straube). Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts. https://gdsu.de/sites/default/files/PDF/GDSU_2021_Positionspapier_Sachunterricht_und_Digitalisierung_deutsch_de.pdf

Haltenberger, M., Gryl, I., Huser, K., Wiedmann, J., Pokraka, J., & Jekel, T. (2023). Die geographische Perspektive im Perspektivrahmen Sachunterricht der GDSU 2023. GW-Unterricht, 170, 33–37. https://doi.org/10.1553/gw-unterricht170s33

IQS. (2026). Bundesergebnisbericht iKMPLUS Primarstufe, 1. Zyklus (2023–2025). Institut des Bundes für Qualitätssicherung im österreichischen Schulwesen. https://doi.org/10.17888/ikmplus-prim-beb-2023-2025

ISB Bayern. (2014). LehrplanPLUS Grundschule Bayern – Fachprofil Heimat- und Sachunterricht. Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung München. https://www.lehrplanplus.bayern.de/fachprofil/grundschule/hsu

KMK. (2017). Bildung in der digitalen Welt. Strategie der Kultusministerkonferenz (Beschluss vom 08.12.2016 in der Fassung vom 07.12.2017). Sekretariat der Kultusministerkonferenz.

MSB NRW. (2021). Lehrplan Sachunterricht für die Primarstufe in Nordrhein-Westfalen. Ministerium für Schule und Bildung des Landes Nordrhein-Westfalen. https://lehrplannavigator.nrw.de/system/files/media/document/file/ps_lp_su_einzeldatei_2021_08_02.pdf

ORF.at. (2022, 20. September). Lehrerkritik an neuen Lehrplänen. https://orf.at/stories/3285992/

Radler, M., Schmidt-Hönig, K., Maierhofer, M., & Haselbacher, C. (2023). Hinweise der Entwicklergruppe zum Kompetenzraster und zu den beispielhaften Lernaufgaben – Sachunterricht Primarstufe. BMBWF, Pädagogik-Paket. https://www.paedagogikpaket.at/component/edocman/789-hinweise-zu-kompetenzraster-und-lernaufgaben-2/download.html?Itemid=0

Schmidt-Hönig, K., & Pröbstl, G. (2023). Der neue österreichische Lehrplan für Sachunterricht der Primarstufe – Chancen für einen Paradigmenwechsel. GW-Unterricht, 170, 38–42. https://doi.org/10.1553/gw-unterricht170s38

Schulamt des Fürstentums Liechtenstein. (2019). Liechtensteiner Lehrplan (LiLe) – Überblick. Basierend auf dem Lehrplan 21. https://fl.lehrplan.ch/container/FL_Ueberblick.pdf

Kapitel 04Didaktische Prinzipien des Sachunterrichts

Lehrpläne sagen, was Kinder können sollen. Wie sie dorthin kommen, beantwortet die Sachunterrichtsdidaktik, und zwar keineswegs einstimmig. Dieses Kapitel ordnet sieben Prinzipien, auf die sich der österreichische Lehrplan 2023 und die Fachdiskussion im deutschsprachigen Raum beziehen. Sie sind nicht als Checkliste gemeint. Interessant wird es dort, wo sie einander reiben: Lebensweltbezug gegen Fachanspruch, Entdecken gegen Anleiten, Vielfalt gegen gemeinsame Begriffe. Genau diese Spannungen bestimmen später auch die Frage, wie eine Simulation für Kinder gestaltet sein muss.

Lebenswelt und Sache

Den Auftrag des Faches fasst Kahlert als „Umwelt erschließen helfen“ (Kahlert, 2022). Damit ist eine doppelte Bindung gemeint: Unterricht soll an die Erfahrungen der Kinder anknüpfen und zugleich über sie hinausführen. Köhnlein betont die zweite Seite: Bildung geschieht im Sachunterricht durch „klärende Auseinandersetzung mit Sachen der physischen und sozialen Welt“, also durch Sachlernen, das fachlich belastbar ist (Köhnlein, 2012). Der Lehrplan 2023 verbindet beides. Aufgaben sollen aus der Lebenswelt kommen, der Sachunterricht soll die Erfahrungen aus der vorschulischen Sozialisation aufgreifen und zugleich „Weltwissen“ aufbauen (BMBWF, 2023a). Bereits der BildungsRahmenPlan für den Kindergarten nennt Lebensweltorientierung und Sachrichtigkeit nebeneinander als Prinzipien (Charlotte Bühler Institut, 2009).

Lebensweltbezug heißt also nicht, beim Bekannten stehen zu bleiben. Die Pfütze vor dem Schultor ist ein guter Anlass; tragfähig wird er erst, wenn Kinder fragen, woher das Wasser kommt, was darin lebt und warum die Pfütze nach drei Tagen verschwunden ist. Die Überarbeitung des GDSU-Perspektivrahmens setzt genau hier an und wechselt zu einem phänomenbezogenen Zugang aus der Lebenswelt der Kinder (Haltenberger et al., 2023).

Forschend-entdeckendes Lernen

Kaum ein Prinzip ist im Lehrplan so prominent verankert. Aufgaben sollen „auf eigenständiges, entdeckendes und forschendes Lernen“ abzielen und Situationen des „Erprobens, Erkundens, Entdeckens“ erzeugen (BMBWF, 2023a, Dritter Teil). Der naturwissenschaftliche Kompetenzbereich nennt Experimentieren, Beobachten, Vermuten und Schlussfolgern als Methoden. Der Kommentar fügt einen wichtigen Satz hinzu: Methodenkompetenz brauche zuerst eine strukturierte Erarbeitung und erst danach vielfältige Anwendung (Nowy-Rummel et al., 2023).

Dieser Zusatz ist mehr als eine Fußnote. Auf Basis der Cognitive-Load-Theorie wird argumentiert, dass Unterricht mit minimaler Anleitung Noviz*innen überfordert (Kirschner et al., 2006). Eine Meta-Analyse über 72 Studien relativiert den Gegensatz: Forschendes Lernen wirkt, wenn es angeleitet ist; für die Lernergebnisse ergab sich ein Effekt der Unterstützung von d = 0,50 (Lazonder & Harmsen, 2016). Zu Altersunterschieden erlaubt die Studienlage allerdings keine gesicherten Schlüsse. Auch die entwicklungspsychologische Forschung spricht für Anleitung. Kinder verfügen früh über Grundlagen wissenschaftlichen Denkens, die Kontrolle von Variablen entwickelt sich aber langsam und profitiert deutlich von Instruktion (Zimmerman, 2007). Forschend-entdeckendes Lernen ist demnach kein Laissez-faire, sondern eine sorgfältig gebaute Lernumgebung, in der das Entdecken gelenkt wird.

Präkonzepte und Conceptual Change

Kinder kommen nicht leer in den Sachunterricht. Sie haben Erklärungen dafür, warum Dinge schwimmen, wohin Laub im Winter verschwindet oder wie die Erde aussieht. Der Kommentar zum Lehrplan macht diese Vorstellungen zum Ausgangspunkt: „Ausgehend von den Präkonzepten der Schülerinnen und Schüler werden fachlich tragfähige Konzepte entwickelt, aufgebaut und erweitert“ (Nowy-Rummel et al., 2023, S. 3). In der österreichischen Diskussion gelten Schüler*innenvorstellungen als „Dreh- und Angelpunkt“ des Faches (Kalcsics, 2021).

Wie zäh solche Vorstellungen sind, zeigen klassische Studien. Bei Grundschulkindern fanden sich „synthetische Modelle“ der Erde, etwa eine Hohlkugel, in denen neue Information mit alten Rahmenannahmen verschmilzt (Vosniadou & Brewer, 1992). Für die Ökologie ist dokumentiert, dass gerade jüngere Kinder Verrottung kaum als Prozess deuten, in dem Stoffe erhalten bleiben (Leach et al., 1996). Conceptual Change bedeutet daher selten einen schlagartigen Austausch von Vorstellungen, eher einen langsamen Umbau, der Widersprüche erfahrbar machen muss. In der Sachunterrichtsdidaktik steht der Ansatz als eigene Konzeption neben heimatkundlichen und fachsystematischen Traditionen (Kahlert, 2022). Wie sich kindliches Denken dabei entwickelt, vertieft Kapitel 05.

Kognitive Aktivierung und Strukturierung

Ein Unterricht kann sehr handlungsreich sein und trotzdem wenig Denken auslösen. Der Lehrplan nennt deshalb kognitive Aktivierung und kumulatives Lernen ausdrücklich als Merkmale kompetenzorientierten Unterrichts (BMBWF, 2023a, Zweiter Teil). Gemeint ist, dass Kinder vermuten, begründen, vergleichen und ihre Erklärungen gegen Beobachtungen prüfen.

Eine viel zitierte Studie aus der Grundschule zeigt das deutlich (Hardy et al., 2006): Drittklässler*innen arbeiteten zum Thema Schwimmen und Sinken in konstruktivistisch angelegten Lerneinheiten, entweder stark oder schwach strukturiert. Beide Gruppen überwanden Fehlvorstellungen deutlich besser als eine Kontrollgruppe. Ein Jahr später zeigte sich jedoch ein Vorteil der stärker strukturierten Variante, in der die Lehrperson Inhalte sequenzierte und gezielt unterstützte. Aktivierung und Struktur sind also keine Gegensätze; sie wirken gemeinsam.

Inklusion und Diversität

Der Lehrplan verlangt inklusiven Unterricht als gemeinsame Aufgabe aller Beteiligten (BMBWF, 2023a, Dritter Teil). Im Fachlehrplan sollen Lehrpersonen „die Diversität der Lerngruppe als Chance“ wahrnehmen und individuelle Interessen und Stärken aufgreifen. Für den Sachunterricht ist das naheliegender als für viele andere Fächer: Ein gemeinsamer Gegenstand, etwa ein Teich, erlaubt Zugänge auf sehr unterschiedlichen Niveaus, vom Benennen einzelner Tiere bis zum Erklären von Nahrungsbeziehungen.

Die Forschung dazu ist jung. Ein GDSU-Forschungsband versammelt Studien zu forschendem Lernen, zu Schüler*innenvorstellungen und zum Zusammenhang von Sache und Sprache im inklusiven Unterricht, darunter einen österreichischen Beitrag zur Verankerung inklusiver Pädagogik an Pädagogischen Hochschulen (Pech et al., 2019). Für die Planung empfiehlt Kahlert „inklusionsdidaktische Netze“, die Lebenswelt- und Fachbezüge sichtbar verknüpfen (Kahlert, 2022). Für die Lehrer*innenbildung bleibt hier viel zu tun (Schmidt-Hönig & Brzobohaty, 2026).

Sprache als Zugang zur Sache

Sachlernen ist Sprachlernen. Der Fachlehrplan verlangt eine „konsequente Verknüpfung von Sachlichkeit und Sprachlichkeit nach dem Prinzip des fachsensiblen Sprachunterrichts – sprachsensiblen Fachunterrichts“ (BMBWF, 2023a, Neunter Teil). Wie dringlich das ist, zeigen die Daten aus iKMPLUS: Am Ende der 4. Schulstufe erreichen oder übertreffen 70 % der Kinder mit Erstsprache Deutsch die Bildungsstandards im Lesen, aber nur 32 % der Kinder mit anderer Erstsprache (IQS, 2026). Diese Zahlen betreffen das Lesen, nicht den Sachunterricht selbst, doch Sachtexte, Arbeitsaufträge und Erklärungen setzen genau diese Kompetenz voraus.

Eine österreichische Handreichung des Sprachen-Kompetenz-Zentrums zeigt, wie Scaffolding auf Wort-, Satz- und Textebene im Sachunterricht aussehen kann: Wörterpools, Satzmuster, Glossare und Diagramme wie Flussdiagramme oder Tabellen (Österreichisches Sprachen-Kompetenz-Zentrum, 2015). Ihre Begründung ist schlicht: Alltagssprachliche Kompetenz garantiert noch kein fachliches Verständnis. Ein Kind kann flüssig über „die Frösche im Teich“ erzählen und dennoch nicht formulieren, warum aus Kaulquappen nicht alle zu Fröschen werden.

Bildung für nachhaltige Entwicklung

Der Sachunterricht ist laut Lehrplan der zentrale Gegenstand für globale Verantwortung und Bildung für nachhaltige Entwicklung (BMBWF, 2023a). Das übergreifende Thema Umweltbildung verlangt Naturbegegnung, forschendes Lernen und ein „Verständnis für Ökosysteme“; Kinder sollen Lebensräume der Umgebung erkunden und „über ökologische Kreisläufe“ nachdenken. Der Grundsatzerlass Umweltbildung formuliert die didaktische Haltung dahinter: Natur soll als „Ort persönlicher Erfahrung“ erlebt, Umwelt „forschend und interdisziplinär“ untersucht werden; Unterricht soll kognitiv aktivierend und emotional ansprechend sein und systemische Zusammenhänge sichtbar machen (BMBF, 2014).

Hier treffen sich die vorangehenden Prinzipien. BNE braucht den Lebensweltbezug der eigenen Umgebung, das forschende Fragen, den Umbau von Präkonzepten (etwa zur Annahme, verrottetes Laub sei einfach „weg“) und eine Sprache, in der Kinder Ursachen und Folgen ausdrücken können. Systemdenken ist dabei die eigentliche Hürde: Wechselwirkungen, Verzögerungen und Kreisläufe lassen sich am Teich nur in Ausschnitten beobachten.

Was daraus für digitale Lernumgebungen folgt

Aus den Prinzipien ergibt sich kein Urteil für oder gegen digitale Medien, wohl aber ein Maßstab. Eine Simulation passt zum Sachunterricht, wenn sie an reale Erfahrungen anknüpft, statt sie zu ersetzen, wenn sie Vermutungen herausfordert, Präkonzepte sichtbar macht und das Entdecken anleitet, statt Kinder allein zu lassen. Die Ökosystem-Szenarien der Plattform Systemchen sind ein Versuch in diese Richtung; ob und unter welchen Bedingungen solche Lernumgebungen wirken, behandeln die Kapitel 06 und 07 anhand der Evidenz.

Literatur (Didaktik)

BMBF. (2014). Grundsatzerlass Umweltbildung für nachhaltige Entwicklung (Rundschreiben Nr. 20/2014). Bundesministerium für Bildung und Frauen. https://rundschreiben.bmbwf.gv.at/media/2014_20.pdf

Haltenberger, M., Gryl, I., Huser, K., Wiedmann, J., Pokraka, J., & Jekel, T. (2023). Die geographische Perspektive im Perspektivrahmen Sachunterricht der GDSU 2023. GW-Unterricht, 170, 33–37. https://doi.org/10.1553/gw-unterricht170s33

Hardy, I., Jonen, A., Möller, K., & Stern, E. (2006). Effects of instructional support within constructivist learning environments for elementary school students' understanding of "floating and sinking". Journal of Educational Psychology, 98(2), 307–326. https://doi.org/10.1037/0022-0663.98.2.307

Kahlert, J. (2022). Der Sachunterricht und seine Didaktik (5., aktualisierte Aufl.). Klinkhardt.

Kalcsics, K. (2021). Vorstellungen von Schülerinnen und Schülern als Dreh- und Angelpunkt des Sachunterrichts. Österreichische pädagogische Zeitschrift (Erziehung und Bildung), 171, 586–593. https://phrepo.phbern.ch/6672/

Kirschner, P. A., Sweller, J., & Clark, R. E. (2006). Why minimal guidance during instruction does not work: An analysis of the failure of constructivist, discovery, problem-based, experiential, and inquiry-based teaching. Educational Psychologist, 41(2), 75–86. https://doi.org/10.1207/s15326985ep4102_1

Köhnlein, W. (2012). Sachunterricht und Bildung. Klinkhardt.

Lazonder, A. W., & Harmsen, R. (2016). Meta-analysis of inquiry-based learning: Effects of guidance. Review of Educational Research, 86(3), 681–718. https://doi.org/10.3102/0034654315627366

Leach, J., Driver, R., Scott, P., & Wood-Robinson, C. (1996). Children's ideas about ecology 2: Ideas found in children aged 5–16 about the cycling of matter. International Journal of Science Education, 18(1), 19–34. https://doi.org/10.1080/0950069960180102

Österreichisches Sprachen-Kompetenz-Zentrum. (2015). Sprachsensibler Unterricht in der Grundschule – Fokus Sachunterricht (ÖSZ Praxisreihe Heft 24; Autorinnen: E. Fuchs, M.-T. Hofer & U. Mulley). ÖSZ. https://www.oesz.at/material/praxisheft24.pdf

Pech, D., Schomaker, C., & Simon, T. (Hrsg.). (2019). Inklusion im Sachunterricht. Perspektiven der Forschung. Klinkhardt.

Vosniadou, S., & Brewer, W. F. (1992). Mental models of the earth: A study of conceptual change in childhood. Cognitive Psychology, 24(4), 535–585. https://doi.org/10.1016/0010-0285(92)90018-W

Zimmerman, C. (2007). The development of scientific thinking skills in elementary and middle school. Developmental Review, 27(2), 172–223. https://doi.org/10.1016/j.dr.2006.12.001

Kapitel 05Kindliches Denken: Naturwissenschaftliches Denken, Modelle und Systeme zwischen 5 und 12

Wer eine Simulation für Volksschulkinder entwirft, muss zuerst klären, was diese Kinder denkend schon leisten und woran sie typischerweise scheitern. Lange galt die Annahme, wissenschaftliches Denken setze erst im Jugendalter ein. Die entwicklungspsychologische Forschung der letzten drei Jahrzehnte zeichnet ein anderes Bild: Grundlagen sind früh vorhanden, ihre Ausformung braucht aber Jahre und vor allem Unterricht (Zimmerman, 2007). Das Kapitel ordnet diese Befunde nach Denken, Variablenkontrolle, Modellverständnis, Präkonzepten und Systemdenken.

Frühe Kompetenzen statt später Stufen

Ein Schlüsselexperiment stammt von Sodian et al. (1991). Kinder der 1. und 2. Schulstufe sollten herausfinden, ob eine große oder eine kleine Maus in einem Haus lebt. Die Mehrheit wählte ein Futterhaus mit kleiner Öffnung, also einen Test, der zwischen beiden Hypothesen tatsächlich unterscheidet, statt einen, der bloß das gewünschte Ergebnis herbeiführt (Sodian et al., 1991). Schon 6- bis 7-Jährige trennen demnach eine Vermutung von der Evidenz, die sie prüfen soll. Die klassische Vorstellung eines späten Einsetzens formal-wissenschaftlichen Denkens, wie sie auf Piaget zurückgeht, wird dadurch relativiert, nicht aber aufgehoben.

Wie entwickelt sich diese Fähigkeit weiter? Aufschluss gibt das Projekt Science-P. Hardy et al. (2010) konzipierten dafür ein Kompetenzmodell für die 2. bis 4. Schulstufe mit zwei Dimensionen: naturwissenschaftliches Wissen (etwa zu Schwimmen und Sinken oder Verdampfen und Kondensieren) und Wissenschaftsverständnis. Beide werden als Entwicklung von naiven über Zwischen- zu wissenschaftsnahen Vorstellungen beschrieben (Hardy et al., 2010). Koerber et al. (2015) prüften das Modell an 1.581 Kindern im Alter von acht bis zehn Jahren mit einem Inventar aus 66 Aufgaben zu Versuchsplanung, Dateninterpretation und Wissenschaftsverständnis. Naturwissenschaftliches Denken erwies sich als eindimensionales Konstrukt, das sich von verbalen und schlussfolgernden Fähigkeiten abgrenzen lässt. Mit jeder Schulstufe nahmen fortgeschrittene Vorstellungen zu und naive ab (Koerber et al., 2015).

Bemerkenswert ist ein Detail dieser Studie: Intelligenz, Beschulung und elterliche Bildung wirkten jeweils eigenständig. Schon in der Volksschule öffnen sich also individuelle Unterschiede, die sich auf späteres naturwissenschaftliches Lernen auswirken (Koerber & Osterhaus, 2019). Für den Sachunterricht heißt das: Experimentier- und Evidenzkompetenz sollte gezielt gefördert und nicht dem Zufall häuslicher Anregung überlassen werden.

Die österreichischen Rahmendokumente rechnen mit diesen frühen Kompetenzen: Schon der BildungsRahmenPlan traut Kindern im Experiment Hypothesen und Voraussagen zu (Charlotte Bühler Institut, 2009; vgl. Kapitel 03). Der naturwissenschaftliche Kompetenzbereich verlangt, dass Schüler\*innen „naturwissenschaftliches Denken“ entwickeln und Methoden wie Experimentieren, Vermuten, Hinterfragen und Schlussfolgern erwerben (BMBWF, 2023a).

Variablenkontrolle: früh lehrbar, spät beherrscht

Eine Kernfähigkeit des Experimentierens ist die Variablenkontrollstrategie: Wer wissen will, ob die Länge eines Pendels dessen Schwingdauer beeinflusst, darf nur die Länge verändern und muss alles andere konstant halten. Zimmerman (2007) zeigt in ihrem umfassenden Review, dass Kinder in Grund- und Mittelstufe diese Strategie nicht spontan anwenden. Die Kontrolle von Variablen und die Koordination von Theorie und Evidenz entwickeln sich langsam und profitieren deutlich von Instruktion und Übung. Domänenwissen und Strategiewissen beeinflussen einander dabei wechselseitig: Wer über ein Thema mehr weiß, plant bessere Versuche, und gute Versuche erweitern das Wissen (Zimmerman, 2007).

Lernbar ist die Strategie dennoch früh. In der Studie von Triona und Klahr lernten Kinder der 4. und 5. Schulstufe, unkonfundierte Experimente zu planen, und zwar gleich gut mit physischen wie mit virtuellen Materialien (Triona & Klahr, 2003). Entwicklungspsychologisch bedeutet das: Die Variablenkontrolle ist keine Reifungsfrage, sondern eine Frage gezielter Anleitung. Für Ökosystem-Simulationen hat das eine direkte Konsequenz. Ein Kind, das in einer virtuellen Pfütze gleichzeitig Temperatur, Wassermenge und Zahl der Kaulquappen verändert, kann aus dem Ergebnis nichts schließen. Die Umgebung sollte deshalb so gebaut sein, dass das Verändern einer einzigen Größe nahegelegt wird.

Modelle verstehen und selbst bauen

Simulationen sind Modelle, und genau darin liegt eine Hürde. Kinder deuten Darstellungen leicht als Abbild der Wirklichkeit statt als vereinfachende Konstruktion. Schwarz et al. (2009) beschreiben eine Lernprogression für naturwissenschaftliches Modellieren mit zwei Dimensionen: Modelle sind Werkzeuge zum Vorhersagen und Erklären, und sie ändern sich, wenn das Verständnis wächst. Modellieren umfasst demnach Konstruieren, Nutzen, Bewerten und Revidieren, begleitet von Wissen über den Zweck von Modellen. Unterrichtsbeispiele aus der 5. und 6. Schulstufe zeigen, dass Kinder zunehmend genauere Modelle mit erklärenden Komponenten erstellen und überarbeiten (Schwarz et al., 2009).

Für die Volksschule ist die Befundlage dünner. Lange-Schubert und Hartinger beschreiben Nahrungsketten und Kreisläufe als typische Modelle des Sachunterrichts und vergleichen in einer Pilotstudie zwei Förderwege: die reflektierte Arbeit mit vorgegebenen Modellen und das eigenständige Konstruieren und Überarbeiten (Lange-Schubert & Hartinger, 2016). Empirische Befunde zur Primarstufe gelten in diesem Feld nach wie vor als selten. Der österreichische Lehrplan bahnt die Modellkritik in der Volksschule nur an, ausdrücklich gefordert ist die Diskussion von „Gültigkeitsbereichen und Grenzen“ von Modellen erst im Lehrplan der Sekundarstufe I für Biologie und Umweltbildung (BMBWF, 2023d). Eine Simulation, die ihre Vereinfachungen offenlegt, könnte diese Lücke überbrücken helfen; belegt ist das nicht.

Präkonzepte zu Natur und Ökologie

Wie hartnäckig Alltagsvorstellungen sind, zeigt eine klassische Studie: Vosniadou und Brewer (1992) befragten Kinder der 1., 3. und 5. Klasse zu ihren Vorstellungen über die Erde. Neben anfänglichen Modellen (flache Erde) und dem wissenschaftlichen Modell fanden sie „synthetische Modelle“, etwa eine Hohlkugel oder eine „duale Erde“. Kinder verbinden neue Information mit den Rahmenannahmen ihres Alltagswissens, statt diese einfach zu ersetzen (Vosniadou & Brewer, 1992). Konzeptwechsel ist deshalb ein langwieriger Umbau, kein Austausch.

Im Bereich Ökologie sind die Präkonzepte gut dokumentiert. Leach et al. (1996) untersuchten Vorstellungen von 5- bis 16-Jährigen über Stoffkreisläufe. Gerade jüngere Kinder deuteten Verrottung kaum als natürlichen Prozess, in dem Stoffe erhalten bleiben und wiederverwertet werden (Leach et al., 1996). Für eine Teich-Simulation, in der abgestorbene Pflanzen zu Nährstoffen werden, ist das ein zentraler Hinweis: Der unsichtbare Teil des Kreislaufs muss sichtbar gemacht werden, sonst bleibt die Fehlvorstellung unberührt.

Das Standardlehrbuch des Faches beschreibt solche phänomenistischen Orientierungen und die Aufgabe, über die bloße Anschauung hinauszukommen (Kahlert, 2022). Dass Lehrplankommentar und österreichische Fachdidaktik die Präkonzepte zum Ausgangspunkt machen, hat Kapitel 04 gezeigt.

Dass Konzeptwechsel im Volksschulalter gelingen kann, wenn der Unterricht strukturiert ist, belegt die in Kapitel 04 dargestellte Studie zum Schwimmen und Sinken (Hardy et al., 2006).

Präkonzepte entscheiden auch darüber, ob das Medium eine Rolle spielt. Zacharia et al. (2012) ließen Kindergartenkinder mit einer physischen oder virtuellen Balkenwaage experimentieren. Haptische Erfahrung erwies sich nur dann als Voraussetzung, wenn die Kinder fehlerhafte Vorstellungen mitbrachten. Mit zutreffendem Vorwissen lernten sie auch virtuell gut (Zacharia et al., 2012). Pavlou et al. (2024) bestätigten bei 132 Fünf- bis Sechsjährigen, dass die Wahl zwischen Realexperiment und Simulation domänenabhängig ist.

Systemdenken: Struktur ja, Rückkopplung kaum

Ökosysteme sind der anspruchsvollste Fall. Wer verstehen will, warum ein Teich kippt, muss mehrere Elemente, ihre Beziehungen, zeitliche Verzögerungen und Rückkopplungen zugleich im Blick behalten. Können Kinder das?

Teilweise. Evagorou et al. (2009) arbeiteten mit 11- bis 12-Jährigen fünf Einheiten zu je 90 Minuten an einer Simulation eines Sumpf-Ökosystems. Die Kinder bauten Systemdenken auf, vor allem beim Erkennen von Elementen und Struktur. Das Denken in Rückkopplungen aber entwickelte sich nicht (Evagorou et al., 2009). Trotz fehlender Kontrollgruppe markiert die Studie eine Grenze.

Eine zweite Hürde beschreiben Grotzer et al. (2013) aus dem EcoMUVE-Projekt mit einer virtuellen Teichumgebung. Viele Lernende der Sekundarstufe I griffen auf ein „Domino-Narrativ“ zurück: Sie zerlegten fortlaufende Prozesse in Ketten einzelner Ereignisse. Langsame Veränderung und Resilienz blieben so schwer verständlich. Nach der Arbeit in der virtuellen Umgebung zeigten sich vielversprechende Verschiebungen im Denken (Grotzer et al., 2013).

Dass jüngere Kinder dennoch weiter kommen können, als man erwarten würde, zeigen Dickes et al. (2016). Fünfzehn Kinder der 3. Schulstufe spielten zunächst die Futtersuche von Tieren körperlich nach, übertrugen ihre Beobachtungen in einfache mathematische Darstellungen und arbeiteten dann mit zwei agentenbasierten Modellen. Nach zwei Wochen formulierten sie mechanistische Erklärungen über mehrere Ebenen hinweg, vom einzelnen Tier bis zur Population (Dickes et al., 2016). Es handelt sich um eine Machbarkeitsstudie mit kleiner Stichprobe. Sie zeigt aber, unter welchen Bedingungen 8- bis 9-Jährige Ökosystem-Simulationen nutzen können: wenn das Modell an eine körperliche Erfahrung anknüpft und schrittweise eingeführt wird.

Was daraus folgt

Die Befunde ergeben ein Profil, das weder Unter- noch Überforderung rechtfertigt. Kinder zwischen 5 und 12 Jahren können Hypothesen von Evidenz unterscheiden, kontrollierte Experimente planen lernen und Systemstrukturen erkennen. Ohne Anleitung gelingt ihnen das selten. Rückkopplungen, langsame Veränderungen und unsichtbare Stoffkreisläufe gehören zu den schwierigsten Inhalten und müssen ausdrücklich zum Thema gemacht werden. Für Systemchen, dessen Simulationen von der Pfütze bis zum See reichen, folgt daraus eine Gestaltungsaufgabe (Kapitel 07). Ob Simulationen in diesem Alter überhaupt nachweislich wirken, prüft Kapitel 06.

Literatur (Kindliches Denken)

BMBWF. (2023d). Lehrpläne der Mittelschulen, BGBl. II Nr. 185/2012 idF BGBl. II Nr. 1/2023 (Anlage 1: Biologie und Umweltbildung u. a.). Rechtsinformationssystem des Bundes. https://www.ris.bka.gv.at/GeltendeFassung.wxe?Abfrage=Bundesnormen&Gesetzesnummer=20007850

Charlotte Bühler Institut. (2009). Bundesländerübergreifender BildungsRahmenPlan für elementare Bildungseinrichtungen in Österreich. Ämter der Landesregierungen, Magistrat der Stadt Wien, BMUKK. https://www.ris.bka.gv.at/Dokumente/Landesnormen/LWI40015992/Anlage_2.pdf

Dickes, A. C., Sengupta, P., Farris, A. V., & Basu, S. (2016). Development of mechanistic reasoning and multilevel explanations of ecology in third grade using agent-based models. Science Education, 100(4), 734–776. https://doi.org/10.1002/sce.21217

Evagorou, M., Korfiatis, K., Nicolaou, C., & Constantinou, C. (2009). An investigation of the potential of interactive simulations for developing system thinking skills in elementary school: A case study with fifth-graders and sixth-graders. International Journal of Science Education, 31(5), 655–674. https://doi.org/10.1080/09500690701749313

Grotzer, T. A., Kamarainen, A. M., Tutwiler, M. S., Metcalf, S., & Dede, C. (2013). Learning to reason about ecosystems dynamics over time: The challenges of an event-based causal focus. BioScience, 63(4), 288–296. https://doi.org/10.1525/bio.2013.63.4.9

Hardy, I., Kleickmann, T., Koerber, S., Mayer, D., Möller, K., Pollmeier, J., Schwippert, K., & Sodian, B. (2010). Die Modellierung naturwissenschaftlicher Kompetenz im Grundschulalter. Zeitschrift für Pädagogik, Beiheft 56, 115–125.

Kahlert, J. (2022). Der Sachunterricht und seine Didaktik (5., aktualisierte Aufl.). Klinkhardt.

Koerber, S., Mayer, D., Osterhaus, C., Schwippert, K., & Sodian, B. (2015). The development of scientific thinking in elementary school: A comprehensive inventory. Child Development, 86(1), 327–336. https://doi.org/10.1111/cdev.12298

Koerber, S., & Osterhaus, C. (2019). Individual differences in early scientific thinking: Assessment, cognitive influences, and their relevance for science learning. Journal of Cognition and Development, 20(4), 510–533. https://doi.org/10.1080/15248372.2019.1620232

Pavlou, Y., Zacharia, Z. C., & Papaevripidou, M. (2024). Comparing the impact of physical and virtual manipulatives in different science domains among preschoolers. Science Education, 108(4), 1162–1190. https://doi.org/10.1002/sce.21869

Sodian, B., Zaitchik, D., & Carey, S. (1991). Young children's differentiation of hypothetical beliefs from evidence. Child Development, 62(4), 753–766. https://doi.org/10.2307/1131175

Triona, L. M., & Klahr, D. (2003). Point and click or grab and heft: Comparing the influence of physical and virtual instructional materials on elementary school students' ability to design experiments. Cognition and Instruction, 21(2), 149–173. https://doi.org/10.1207/s1532690xci2102_02

Vosniadou, S., & Brewer, W. F. (1992). Mental models of the earth: A study of conceptual change in childhood. Cognitive Psychology, 24(4), 535–585. https://doi.org/10.1016/0010-0285(92)90018-W

Zacharia, Z. C., Loizou, E., & Papaevripidou, M. (2012). Is physicality an important aspect of learning through science experimentation among kindergarten students? Early Childhood Research Quarterly, 27(3), 447–457. https://doi.org/10.1016/j.ecresq.2012.02.004

Zimmerman, C. (2007). The development of scientific thinking skills in elementary and middle school. Developmental Review, 27(2), 172–223. https://doi.org/10.1016/j.dr.2006.12.001

Kapitel 06Lernen in Simulationen: Was die Evidenz für 5- bis 12-Jährige trägt

Lernen Kinder im Volksschulalter mit Simulationen besser als ohne? Und lernen sie damit besser als mit Lernspielen? Die Praxis antwortet darauf gern mit einem selbstverständlichen Ja. Wie weit die Forschung es trägt, prüft dieses Kapitel. Die kurze Antwort vorweg: Für die erste Frage gibt es ein vorsichtiges, an Bedingungen geknüpftes Ja. Für die zweite gibt es keines.

Die großen Synthesen und ihr Altersproblem

Die umfassendste Meta-Analyse zu Simulationen im MINT-Unterricht der Schulstufen K–12 legten D'Angelo et al. vor. Über 59 Studien hinweg schnitten Lernende mit Simulationen in der Leistung deutlich besser ab als ohne (g = 0,62; k = 46), in den Naturwissenschaften allein mit g = 0,67, während sich für Mathematik kein signifikanter Effekt zeigte (D'Angelo et al., 2014). Aufschlussreicher als der Mittelwert sind die Moderatoren: In den Lehrplan eingebettete Simulationen erreichten g = 0,81, nicht eingebettete nur g = 0,20 (nicht signifikant); Simulationen über vier bis sechs Einheiten kamen auf g = 0,91; zusätzliches Scaffolding steigerte die Wirkung gegenüber einfachen Simulationen (g = 0,60).

Der Haken liegt in der Stichprobe. Nur 8 der 59 Studien stammen aus den Schulstufen K–5, 15 aus der 6. bis 8. und 32 aus der 9. bis 12. Schulstufe. Einen Moderator Schulstufe berichtet der Report nicht, weil zu wenige Primarstufenstudien vorlagen (D'Angelo et al., 2014). Die übrigen Synthesen teilen dieses Problem. Starke Belege für Verbesserungen gegenüber traditionellem Unterricht, vor allem bei Laborarbeit, stammen vorwiegend aus Sekundarstufe und Hochschule (Rutten et al., 2012). Smetana und Bell kommen über 61 Studien zu dem Schluss, dass Simulationen mindestens so wirksam sind wie Vortrag, Lehrbuch oder Hands-on-Aktivitäten, oft wirksamer, wenn sie ergänzend eingesetzt werden, Unterstützung bieten und Reflexion anregen (Smetana & Bell, 2012). Die Meta-Analyse zu digitalen Werkzeugen erfasst erst die Schulstufen 5 bis 13 (Hillmayr et al., 2020), jene zum simulationsbasierten Lernen mit dem größten Effekt sogar nur die Hochschule (Chernikova et al., 2020).

Eine Meta-Analyse speziell zu Simulationen in der Primarstufe wurde im Zuge dieser Recherche nicht gefunden. Die altersübergreifend breiteste Basis liefert die Meta-Analyse von Lazonder und Harmsen zum forschenden Lernen, das häufig in Simulationsumgebungen stattfand: Sie schließt 5- bis 22-Jährige ein und zeigt, dass Anleitung den Lernerfolg verbessert (d = 0,50). Die Altersunterschiede streuten stark, die Studienzahl reichte für gesicherte Altersaussagen aber nicht aus (Lazonder & Harmsen, 2016).

Meta-Analyse	Bezugsgruppe	Vergleich	Effekt (Lernleistung)	Einschränkung für 5–12
D'Angelo et al. (2014)	K–12, 59 Studien	Simulation vs. keine	g = 0,62	nur 8 Studien K–5, kein Altersmoderator
Lazonder & Harmsen (2016)	5–22 Jahre, 72 Studien	forschendes Lernen mit vs. ohne Anleitung	d = 0,50	Altersaussagen nicht gesichert
Hillmayr et al. (2020)	5.–13. Schulstufe, 92 Studien	digitale Werkzeuge vs. keine	g = 0,65	Simulationen nur als Teilgruppe
Chernikova et al. (2020)	Hochschule, 145 Studien	simulationsbasiertes Lernen vs. andere Methoden	g = 0,85	nur als Analogie übertragbar
Merchant et al. (2014)	K–12 und Hochschule	Spiele / Simulationen / virtuelle Welten	0,51 / 0,41 / 0,41	Werte laut Abstract, Volltext nicht geprüft
Lamb et al. (2018)	K–12 und Hochschule, 46 Studien	Spiele und Simulationen vs. traditioneller Unterricht	d = 0,67 (kognitiv)	kein signifikanter Unterschied zwischen den Formen
Clark et al. (2016)	K–16, mittleres Alter ca. 13	Spiel vs. kein Spiel	g = 0,33	Durchschnittsalter über dem Volksschulalter
Barz et al. (2024)	Schule, Studien 2015–2020	digitales Lernspiel vs. traditioneller Unterricht	g = 0,54	keine Simulationsbedingung
Lei et al. (2022)	Volksschule bis Universität, 41 Studien	Lernspiel vs. traditioneller Unterricht (Naturwissenschaften)	g = 0,705	stärkster Effekt in der Volksschule

Kontrollierte Studien in der Primarstufe

Wo die Meta-Analysen schweigen, helfen Einzelstudien mit kleinen Stichproben. Ihr gemeinsamer Befund: Virtuelle Experimente sind realen nicht unterlegen. Kinder der 4. und 5. Schulstufe lernten die Variablenkontrollstrategie mit virtuellen Materialien ebenso gut wie mit physischen (Triona & Klahr, 2003). Ein Experiment mit 66 Volksschulkindern zu Stromkreisen fand keinen Unterschied zwischen Simulation und Laborexperiment (Jaakkola & Nurmi, 2008). In der 7. und 8. Schulstufe galt dasselbe für Mausefallen-Autos (Klahr et al., 2007).

Gleichwertig heißt aber nicht voraussetzungslos. Eine Folgestudie verglich bei 50 Volksschulkindern implizite, nur prozedurale Anleitung mit expliziter Anleitung zum Entdeckungsprozess. Mit der Simulation allein und bloß prozeduraler Anleitung erreichten die Kinder kein konzeptuelles Verständnis; erst explizite Anleitung führte zu deutlichem Lernzuwachs (Jaakkola et al., 2011).

Bei den Jüngsten entscheidet der Inhalt. Bei Kindergartenkindern mit fehlerhaftem Vorwissen war haptische Erfahrung an der Balkenwaage wichtig, mit zutreffendem Vorwissen lernten sie auch virtuell (Zacharia et al., 2012). Bei 132 Fünf- bis Sechsjährigen waren virtuelle Manipulative beim Schwimmen und Sinken überlegen, physische bei Federn, an der Balkenwaage gab es keinen Unterschied (Pavlou et al., 2024). Ähnlich half physische Manipulation bei Fehlvorstellungen über tastbare Eigenschaften fallender Objekte, nicht aber bei visuell erkennbaren (Lazonder & Ehrenhard, 2014). Für Simulationen zu Ökosystemen gibt es nur Fall- und Machbarkeitsstudien: 11- bis 12-Jährige bauten mit einer Sumpf-Simulation Systemdenken auf, ohne aber Rückkopplungen zu erfassen (Evagorou et al., 2009); Kinder der 3. und 4. Schulstufe entwickelten mit agentenbasierten Modellen Erklärungen zu Populationsveränderung und Interdependenz (Dickes & Sengupta, 2013; Dickes et al., 2016). Kontrollierte Wirksamkeitsstudien mit 5- bis 7-Jährigen in Ökologie fehlen praktisch ganz.

Simulation und Realexperiment: kein Entweder-oder

Am deutlichsten ist der Befund zur Kombination. In der Studie zu Stromkreisen war die Verbindung von Simulation und Laborexperiment beiden Einzelformen signifikant überlegen (Jaakkola & Nurmi, 2008). Das deckt sich mit der Empfehlung, Simulationen ergänzend statt ersetzend einzusetzen (Smetana & Bell, 2012), und mit dem Befund, dass ergänzender Einsatz digitaler Werkzeuge deskriptiv stärker wirkt (Hillmayr et al., 2020).

Österreichs Lehrplankommentar zieht dieselbe Linie aus didaktischer Sicht. Kinder sollen für naturwissenschaftliche Konzepte selbst mit realen Materialien hantieren; Animationen auf digitalen Endgeräten sollen dort helfen, wo das nicht möglich ist, etwa bei Evolution, Selektion oder Dichte (Nowy-Rummel et al., 2023). Für eine Plattform wie Systemchen bedeutet das: Die Simulation einer Pfütze ersetzt nicht den Gang zur echten Pfütze mit Froschlaich. Sie zeigt, was dort in einer Stunde nicht beobachtbar ist, etwa Entwicklung über Wochen.

Simulation oder Lernspiel?

Hier ist eine verbreitete Erwartung zu korrigieren. Direkte Vergleiche bei 5- bis 12-Jährigen fehlen. Wo Meta-Analysen beide Formen kodieren, zeigt sich kein Unterschied (Vogel et al., 2006; Lamb et al., 2018) oder ein leichter Vorteil für Spiele mit 0,51 gegenüber 0,41 (Merchant et al., 2014). Spiele und interaktive Simulationen waren in der frühen Synthese gleichermaßen traditionellem Unterricht überlegen (Vogel et al., 2006), laut einer späteren Zusammenfassung ohne Alterseffekt (Clark et al., 2016).

Lernspiele wirken nachweislich und in ähnlicher Größenordnung wie Simulationen, mit d = 0,29 (Wouters et al., 2013), g = 0,33 (Clark et al., 2016) und g = 0,54 (Barz et al., 2024). In den Naturwissenschaften zeigte sich der stärkste Effekt bei Volksschulkindern (Lei et al., 2022), eine andere Meta-Analyse fand keinen signifikanten Unterschied zwischen den Bildungsstufen (Tsai & Tsai, 2020). Auch für die Elementarbildung berichtet ein Review moderate bis große Effekte spielbasierten Lernens (Alotaibi, 2024).

Was sich belegen lässt, betrifft einzelne Gestaltungsmerkmale, nicht das Etikett. Einzelspiele mit Wettbewerb zeigten keinen Lerneffekt (g = −0,06), solche ohne Wettbewerb einen deutlichen (g = 0,45), und schematische Grafik wirkte besser als realistische (Clark et al., 2016). Erwartete materielle Belohnungen untergraben die intrinsische Motivation, bei Kindern stärker als bei Studierenden (Deci et al., 1999). Spiele, deren Lerninhalt in die Spielmechanik integriert ist, motivieren und belehren 7- bis 11-Jährige wirksamer als aufgesetzte Spielhüllen (Habgood & Ainsworth, 2011), und Gamification machte eine Simulation nicht lernwirksamer (Brom et al., 2019). Gegenbefunde gibt es ebenso: Gamification zeigt im Mittel positive kognitive Effekte von g = 0,49 (Sailer & Homner, 2020) bis g = 0,82 (Li et al., 2023), und Wettbewerb kann in Verbindung mit Kooperation günstig wirken (Sailer & Homner, 2020).

Unscharfe Begriffe erschweren jeden Vergleich. Ein Spiel definiert sich über Regeln, Konflikt oder Kooperation und eine Siegbedingung, eine Simulation über ein vereinfachtes, dynamisches Modell der Realität (Sauvé et al., 2007). Viele „Spiele“ in den Meta-Analysen sind Simulationsspiele. Haltbar ist daher nur eine Aussage über Merkmale: Die Evidenz spricht gegen individuellen Wettbewerb, extrinsische Belohnung und dekorative Hüllen und für ein exploratives Modell mit klarem Ziel und Anleitung. Eine generelle Überlegenheit von Simulationen gegenüber Spielen folgt daraus nicht.

Datenlücken

Drei Lücken sind festzuhalten. Es fehlen randomisierte Vergleiche desselben Inhalts als Simulation und als Spiel bei Kindern. Es fehlen Langzeitdaten; ein Review zu Lernspielen in der Primarstufe stellte fest, dass die meisten Studien nur über etwa eine Woche liefen (Guan et al., 2024). Und es fehlen Studien zu 5- bis 7-Jährigen. Vertretbar ist: Simulationen können bereits in der Primarstufe lernwirksam sein, sofern sie angeleitet und in den Unterricht eingebettet sind. Eine gesicherte Effektgröße für 5- bis 12-Jährige gibt es nicht. Welche Gestaltung aus diesen Befunden folgt, behandelt Kapitel 07.

Literatur (Lernen in Simulationen)

Alotaibi, M. S. (2024). Game-based learning in early childhood education: A systematic review and meta-analysis. Frontiers in Psychology, 15, Article 1307881. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2024.1307881

Barz, N., Benick, M., Dörrenbächer-Ulrich, L., & Perels, F. (2024). The effect of digital game-based learning interventions on cognitive, metacognitive, and affective-motivational learning outcomes in school: A meta-analysis. Review of Educational Research, 94(2), 193–227. https://doi.org/10.3102/00346543231167795

Brom, C., Stárková, T., Bromová, E., & Děchtěrenko, F. (2019). Gamifying a simulation: Do a game goal, choice, points, and praise enhance learning? Journal of Educational Computing Research, 57(6), 1575–1613. https://doi.org/10.1177/0735633118797330

Chernikova, O., Heitzmann, N., Stadler, M., Holzberger, D., Seidel, T., & Fischer, F. (2020). Simulation-based learning in higher education: A meta-analysis. Review of Educational Research, 90(4), 499–541. https://doi.org/10.3102/0034654320933544

Deci, E. L., Koestner, R., & Ryan, R. M. (1999). A meta-analytic review of experiments examining the effects of extrinsic rewards on intrinsic motivation. Psychological Bulletin, 125(6), 627–668. https://doi.org/10.1037/0033-2909.125.6.627

Dickes, A. C., & Sengupta, P. (2013). Learning natural selection in 4th grade with multi-agent-based computational models. Research in Science Education, 43(3), 921–953. https://doi.org/10.1007/s11165-012-9293-2

Guan, X., Sun, C., Hwang, G.-J., Xue, K., & Wang, Z. (2024). Applying game-based learning in primary education: A systematic review of journal publications from 2010 to 2020. Interactive Learning Environments, 32(2). https://doi.org/10.1080/10494820.2022.2091611

Habgood, M. P. J., & Ainsworth, S. E. (2011). Motivating children to learn effectively: Exploring the value of intrinsic integration in educational games. Journal of the Learning Sciences, 20(2), 169–206. https://doi.org/10.1080/10508406.2010.508029

Hillmayr, D., Ziernwald, L., Reinhold, F., Hofer, S. I., & Reiss, K. M. (2020). The potential of digital tools to enhance mathematics and science learning in secondary schools: A context-specific meta-analysis. Computers & Education, 153, Article 103897. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2020.103897

Jaakkola, T., & Nurmi, S. (2008). Fostering elementary school students' understanding of simple electricity by combining simulation and laboratory activities. Journal of Computer Assisted Learning, 24(4), 271–283. https://doi.org/10.1111/j.1365-2729.2007.00259.x

Jaakkola, T., Nurmi, S., & Veermans, K. (2011). A comparison of students' conceptual understanding of electric circuits in simulation only and simulation-laboratory contexts. Journal of Research in Science Teaching, 48(1), 71–93. https://doi.org/10.1002/tea.20386

Klahr, D., Triona, L. M., & Williams, C. (2007). Hands on what? The relative effectiveness of physical versus virtual materials in an engineering design project by middle school children. Journal of Research in Science Teaching, 44(1), 183–203. https://doi.org/10.1002/tea.20152

Lamb, R. L., Annetta, L., Firestone, J., & Etopio, E. (2018). A meta-analysis with examination of moderators of student cognition, affect, and learning outcomes while using serious educational games, serious games, and simulations. Computers in Human Behavior, 80, 158–167. https://doi.org/10.1016/j.chb.2017.10.040

Lazonder, A. W., & Ehrenhard, S. (2014). Relative effectiveness of physical and virtual manipulatives for conceptual change in science: How falling objects fall. Journal of Computer Assisted Learning, 30(2), 110–120. https://doi.org/10.1111/jcal.12024

Lazonder, A. W., & Harmsen, R. (2016). Meta-analysis of inquiry-based learning: Effects of guidance. Review of Educational Research, 86(3), 681–718. https://doi.org/10.3102/0034654315627366

Lei, H., Chiu, M. M., Wang, D., Wang, C., & Xie, T. (2022). Effects of game-based learning on students' achievement in science: A meta-analysis. Journal of Educational Computing Research, 60(6), 1373–1398. https://doi.org/10.1177/07356331211064543

Li, M., Ma, S., & Shi, Y. (2023). Examining the effectiveness of gamification as a tool promoting teaching and learning in educational settings: A meta-analysis. Frontiers in Psychology, 14, Article 1253549. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2023.1253549

Merchant, Z., Goetz, E. T., Cifuentes, L., Keeney-Kennicutt, W., & Davis, T. J. (2014). Effectiveness of virtual reality-based instruction on students' learning outcomes in K-12 and higher education: A meta-analysis. Computers & Education, 70, 29–40. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2013.07.033

Rutten, N., van Joolingen, W. R., & van der Veen, J. T. (2012). The learning effects of computer simulations in science education. Computers & Education, 58(1), 136–153. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2011.07.017

Sailer, M., & Homner, L. (2020). The gamification of learning: A meta-analysis. Educational Psychology Review, 32(1), 77–112. https://doi.org/10.1007/s10648-019-09498-w

Sauvé, L., Renaud, L., Kaufman, D., & Marquis, J.-S. (2007). Distinguishing between games and simulations: A systematic review. Educational Technology & Society, 10(3), 247–256.

Smetana, L. K., & Bell, R. L. (2012). Computer simulations to support science instruction and learning: A critical review of the literature. International Journal of Science Education, 34(9), 1337–1370. https://doi.org/10.1080/09500693.2011.605182

Tsai, Y.-L., & Tsai, C.-C. (2020). A meta-analysis of research on digital game-based science learning. Journal of Computer Assisted Learning, 36(3), 280–294. https://doi.org/10.1111/jcal.12430

Wouters, P., van Nimwegen, C., van Oostendorp, H., & van der Spek, E. D. (2013). A meta-analysis of the cognitive and motivational effects of serious games. Journal of Educational Psychology, 105(2), 249–265. https://doi.org/10.1037/a0031311

Kapitel 07Gestaltung von Lernsimulationen

Ob eine Simulation Kindern beim Lernen hilft, hängt weniger an ihrem Etikett als an ihrer Bauart. Schon frühe Meta-Analysen fanden zwischen Simulationen und Lernspielen keinen systematischen Unterschied (Vogel et al., 2006). Spätere Arbeiten richten den Blick auf einzelne Merkmale: Spielelemente, die dem Inhaltslernen dienen, wirken stärker als solche, die vor allem das Spielerlebnis anreichern (Gui et al., 2023). Dieses Kapitel fragt daher nicht, ob Simulationen besser sind als Spiele, sondern welche Gestaltungsentscheidungen die Befunde tragen.

Eine Einschränkung gilt für alles Folgende. Die meisten Studien stammen aus der Sekundarstufe oder der Hochschule. In der Meta-Analyse von D'Angelo et al. (2014) betreffen nur 8 von 59 Studien die Schulstufen K–5, und ein Altersmoderator wird nicht berichtet. Für 5- bis 7-Jährige fehlen kontrollierte Simulationsstudien fast völlig. Kriterien für den Sachunterricht sind daher Übertragungen.

Anleitung statt freier Entdeckung

Die vielleicht robusteste Botschaft der Forschung lautet: Offenes Entdecken ohne Anleitung überfordert Noviz*innen. Kirschner et al. (2006) begründen das mit der begrenzten Kapazität des Arbeitsgedächtnisses. Wer ein System noch nicht kennt, muss zugleich Variablen suchen, Hypothesen bilden und Ergebnisse deuten.

Wie viel Unterstützung nötig ist, zeigt die Meta-Analyse von Lazonder und Harmsen (2016) über 72 Studien zum forschenden Lernen, viele davon in Simulationsumgebungen, mit Lernenden zwischen 5 und 22 Jahren. Angeleitete Varianten verbesserten die Lernaktivitäten (d = 0,66), den Erfolg während der Aufgabe (d = 0,71) und die Lernergebnisse (d = 0,50). Zu Altersunterschieden erlaubt die Studienlage laut den Autor*innen keine gesicherten Schlüsse. Bei D'Angelo et al. (2014) erreichten Simulationen mit Scaffolding gegenüber einfachen Versionen g = 0,60. Bei Lernspielen wirkt Unterstützung ähnlich (Wouters & van Oostendorp, 2013; Clark et al., 2016).

Direkt aus der Volksschule stammt ein Befund von Jaakkola et al. (2011). Kinder, die Stromkreise ausschließlich in einer Simulation erkundeten und dabei nur prozedurale Hinweise erhielten („Klicke hier, verbinde dort“), bauten kein konzeptuelles Verständnis auf. Erst eine explizite Anleitung zum Entdeckungsprozess änderte das. Dass Struktur auch langfristig trägt, belegt die Studie von Hardy et al. (2006) zum Schwimmen und Sinken in der 3. Schulstufe: Hoch strukturierter Unterricht mit Sequenzierung und Scaffolding durch die Lehrperson zeigte ein Jahr später Vorteile gegenüber einer offeneren Variante.

Anleitung heißt nicht Gängelung. In der Hochschule profitieren Lernende mit wenig Vorwissen eher von Beispielen, solche mit viel Vorwissen eher von Reflexionsphasen (Chernikova et al., 2020). Für Kinder ist das nur eine Analogie, aber eine plausible: Wer zum ersten Mal einen Teich als System betrachtet, braucht zuerst ein Beispiel, kein leeres Experimentierfeld.

Kognitive Belastung und Darstellung

Was auf dem Bildschirm zu sehen ist, konkurriert um dieselbe knappe Aufmerksamkeit. Interessante, aber für das Lernziel irrelevante Details schaden dem Lernen; Rey (2012) erklärt diesen Seductive-Details-Effekt vor allem mit der Überlastung des Arbeitsgedächtnisses. Sundararajan und Adesope (2020) bestätigen den Effekt über 58 Studien und finden ihn verstärkt in den Naturwissenschaften und dort, wo Lernende das Tempo nicht selbst steuern können.

In der Meta-Analyse von Clark et al. (2016) wirkten Spiele mit schematischer Darstellung deutlich (g = 0,48), solche mit realistischer Grafik dagegen praktisch gar nicht (g = −0,01). Wouters et al. (2013) kommen zum selben Muster: Schematische Spiele übertreffen cartoonhafte und realistische. Fotorealismus ist demnach kein Qualitätsmerkmal. Die PhET-Gruppe setzt stattdessen darauf, unsichtbare Prozesse sichtbar zu machen und über das Interface implizit zu führen (Wieman et al., 2008).

Im Sachunterricht kommt eine oft übersehene Last hinzu: die Sprache. Die österreichische Handreichung zum sprachsensiblen Sachunterricht empfiehlt Scaffolding auf Wort-, Satz- und Textebene, etwa Wörterpools, Glossare und Diagramme (Österreichisches Sprachen-Kompetenz-Zentrum, 2015). Eine Simulation, die „Sauerstoffgehalt“ anzeigt, ohne den Begriff zu stützen, verschiebt die Schwierigkeit nur vom Inhalt in die Lektüre.

Feedback

Die Kinder handeln, das Modell reagiert: Unmittelbare Rückmeldung ist ein Grundprinzip (Wieman et al., 2008). Zur Wirkung zusätzlicher Feedbackfunktionen ist die Befundlage dünn: Der Wert g = 0,54 bei D'Angelo et al. (2014) beruht auf nur zwei Vergleichen. Belastbarer ist ein motivationaler Befund: Positives, informatives Feedback fördert die intrinsische Motivation (d = 0,33), während erwartete materielle Belohnungen sie untergraben (Deci et al., 1999). Feedback sagt, was geschehen ist und warum. Eine Belohnung sagt nur, dass etwas gezählt hat.

Eine gute Rückmeldung erklärt deshalb den Zusammenhang („Das Wasser wurde wärmer, weil die Sonne direkt auf die Pfütze scheint“) statt einen Punktestand zu melden. Mayer (2019) zählt Coaching und Aufforderungen zur Selbsterklärung zu den Merkmalen, die Lernspiele nachweislich wirksamer machen; beides lässt sich in Feedback einbauen.

Intrinsische Integration und Spielelemente

Welche Spielelemente nützen, welche schaden? Ordnen lassen sich die Befunde nach der Funktion des Elements.

Element	Befund	Quelle
Intrinsische Integration	Kinder (7–11 Jahre) lernen mehr, spielen freiwillig länger	Habgood & Ainsworth (2011)
Klares Spielziel	am positivsten bewertet	Brom et al. (2019)
Punkte, Währung, Lob als Aufsatz	kein Lernvorteil	Brom et al. (2019)
Individueller Wettbewerb	g = −0,06 vs. g = 0,45 ohne Wettbewerb	Clark et al. (2016)
Wettbewerb mit Power-ups	meiste Spielpunkte, schwächster Lernerfolg	Chen & Huang (2024)
Erwartete materielle Belohnung	senkt intrinsische Motivation, bei Kindern stärker	Deci et al. (1999)
Narrative Rahmengeschichte	kein Zusatznutzen	Adams et al. (2012)
Kooperation	verbessert Einstellungen zum Fach	Ke (2008)

Das zentrale Argument liefern Habgood und Ainsworth (2011): In ihrem Mathematikspiel war das Dividieren selbst die Spielhandlung, und diese Variante übertraf jene, in der dieselbe Mathematik nur als Hürde zwischen Spielphasen auftauchte. Übertragen auf Ökosystem-Simulationen heißt das: Das Ziel „Bring den Lebensraum ins Gleichgewicht“ liegt in der Sache, ein Punktekonto liegt außerhalb.

Ganz so eindeutig ist das Bild freilich nicht. Gamification zeigt im Mittel positive kognitive Effekte von g = 0,49 (Sailer & Homner, 2020), und Wettbewerb wirkt dort günstig, wo er mit Kooperation verbunden ist. Bei Plass et al. (2013) steigerte Wettbewerb das Interesse, nicht aber die Rechenflüssigkeit außerhalb des Spiels. Die Gegenbefunde sprechen nicht für Ranglisten, wohl aber gegen die Annahme, jedes Spielelement schade. Ein gut gestaltetes Lernspiel bleibt eine ernsthafte Alternative zur Simulation.

Vorhersagen, beobachten, erklären

Simulationen wirken besonders dann, wenn sie Reflexion anregen und kognitive Dissonanz erzeugen (Smetana & Bell, 2012). Eine einfache Abfolge leistet beides: Die Kinder sagen voraus, beobachten und erklären die Abweichung. Erst die falsche Vorhersage macht die eigene Vorstellung sichtbar.

Dafür gibt es im Sachunterricht reichlich Anlass. Gerade jüngere Kinder deuten Verrottung kaum als Prozess, in dem Stoffe erhalten bleiben und wiederverwertet werden (Leach et al., 1996). Eine Simulation, die abgestorbene Pflanzen schlicht verschwinden lässt, bestätigt diese Vorstellung, statt sie herauszufordern. Schwarz et al. (2009) beschreiben Modelle ausdrücklich als Werkzeuge zum Vorhersagen und Erklären und zeigen an Beispielen aus der 5. und 6. Schulstufe, dass Kinder Modelle zunehmend genauer bauen und überarbeiten. Empirische Befunde zur Modellierungskompetenz in der Grundschule sind allerdings selten (Lange-Schubert & Hartinger, 2016). Die Schleife aus Vorhersage und Erklärung ist didaktisch gut begründet, für Volksschulkinder in Simulationen aber kaum eigens untersucht.

Rückkopplungen explizit machen

Hier liegt die größte Schwachstelle offener Ökosystem-Simulationen. Evagorou et al. (2009) ließen 11- bis 12-Jährige fünf Einheiten zu je 90 Minuten mit einer Sumpf-Simulation arbeiten. Die Kinder bauten Systemdenken auf, vor allem bei Struktur und Elementen, das Denken in Rückkopplungen aber nicht. Eine Kontrollgruppe fehlte, der Befund passt aber zu Grotzer et al. (2013): Viele Lernende reduzieren fortlaufende Prozesse auf Ereignisketten („erst passiert A, dann B“) und übersehen langsame, wechselseitige Veränderungen.

Dass das Modell Rückkopplungen enthält, heißt nicht, dass Kinder sie bemerken. Verlaufsdiagramme, die Frage „Und was folgt daraus?“ oder gezieltes Zurückspulen machen sie sichtbar. Dass es mit 8- bis 9-Jährigen gelingen kann, wenn das Modell an eine körperliche Erfahrung anknüpft, deutet die Machbarkeitsstudie von Dickes et al. (2016) an. Im Modul „Pfütze“ von Systemchen etwa beeinflussen sich Wasserstand und Temperatur gegenseitig, während Sauerstoff und Wasserqualität im Hintergrund mitlaufen. Ohne Hilfe bleiben solche verdeckten Größen, was die Forschung erwarten lässt: unbemerkt.

Gestaltungskriterien für Lernsimulationen im Sachunterricht

Aus den Befunden lassen sich zehn Kriterien ableiten. Sie sind als begründete Arbeitshypothesen zu verstehen, nicht als für 5- bis 12-Jährige gesicherte Wirkfaktoren.

Anleiten statt freilassen. Hinweise, Prompts, Beispiele, eingeschränkter Suchraum (Lazonder & Harmsen, 2016; Jaakkola et al., 2011).
Schematisch darstellen. Keine dekorativen Details, unsichtbare Prozesse sichtbar machen (Clark et al., 2016; Sundararajan & Adesope, 2020; Wieman et al., 2008).
Sprache stützen. Fachbegriffe erklären, Rückmeldungen kurz halten (Österreichisches Sprachen-Kompetenz-Zentrum, 2015).
Das Ziel in die Sache legen. Inhaltliches Ziel statt Punktekonto (Habgood & Ainsworth, 2011; Brom et al., 2019).
Ohne individuellen Wettbewerb und materielle Belohnung. Kooperation ist eine Option (Clark et al., 2016; Deci et al., 1999; Ke, 2008).
Informativ zurückmelden. Ursache und Wirkung erklären, nicht nur Erfolg melden (Deci et al., 1999; Mayer, 2019).
Vorhersagen einfordern. Vorher vermuten, danach erklären (Smetana & Bell, 2012; Schwarz et al., 2009).
Präkonzepte herausfordern. Typische Fehlvorstellungen nicht bestätigen, etwa beim Stoffkreislauf (Leach et al., 1996).
Rückkopplungen explizit machen. Verläufe zeigen, Wechselwirkungen benennen (Evagorou et al., 2009; Grotzer et al., 2013).
Mit realer Erfahrung und mehreren Einheiten planen. Simulation und Realexperiment kombiniert wirken besser als jede Form allein (Jaakkola & Nurmi, 2008), Einzelsitzungen bringen wenig (Clark et al., 2016). Wie das im Unterricht aussieht, behandelt das folgende Kapitel.

Literatur (Gestaltung von Lernsimulationen)

Adams, D. M., Mayer, R. E., MacNamara, A., Koenig, A., & Wainess, R. (2012). Narrative games for learning: Testing the discovery and narrative hypotheses. Journal of Educational Psychology, 104(1), 235–249. https://doi.org/10.1037/a0025595

Chen, C.-H., & Huang, K. (2024). The interplay of rewards and competition in digital game-based learning: Effects on intrinsic motivation, game performance and behaviors, and computational thinking. Learning and Instruction, Article 101995. https://doi.org/10.1016/j.learninstruc.2024.101995

Gui, Y., Cai, Z., Yang, Y., Kong, L., Fan, X., & Tai, R. H. (2023). Effectiveness of digital educational game and game design in STEM learning: A meta-analytic review. International Journal of STEM Education, 10, Article 36. https://doi.org/10.1186/s40594-023-00424-9

Ke, F. (2008). Computer games application within alternative classroom goal structures: Cognitive, metacognitive, and affective evaluation. Educational Technology Research and Development, 56(5–6), 539–556. https://doi.org/10.1007/s11423-008-9086-5

Lazonder, A. W., & Harmsen, R. (2016). Meta-analysis of inquiry-based learning: Effects of guidance. Review of Educational Research, 86(3), 681–718. https://doi.org/10.3102/0034654315627366

Mayer, R. E. (2019). Computer games in education. Annual Review of Psychology, 70, 531–549. https://doi.org/10.1146/annurev-psych-010418-102744

Österreichisches Sprachen-Kompetenz-Zentrum. (2015). Sprachsensibler Unterricht in der Grundschule – Fokus Sachunterricht (ÖSZ Praxisreihe Heft 24). ÖSZ. https://www.oesz.at/material/praxisheft24.pdf

Plass, J. L., O'Keefe, P. A., Homer, B. D., Case, J., Hayward, E. O., Stein, M., & Perlin, K. (2013). The impact of individual, competitive, and collaborative mathematics game play on learning, performance, and motivation. Journal of Educational Psychology, 105(4), 1050–1066. https://doi.org/10.1037/a0032688

Rey, G. D. (2012). A review of research and a meta-analysis of the seductive detail effect. Educational Research Review, 7(3), 216–237. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2012.05.003

Sailer, M., & Homner, L. (2020). The gamification of learning: A meta-analysis. Educational Psychology Review, 32(1), 77–112. https://doi.org/10.1007/s10648-019-09498-w

Sundararajan, N., & Adesope, O. (2020). Keep it coherent: A meta-analysis of the seductive details effect. Educational Psychology Review, 32(3), 707–734. https://doi.org/10.1007/s10648-020-09522-4

Wieman, C. E., Adams, W. K., & Perkins, K. K. (2008). PhET: Simulations that enhance learning. Science, 322(5902), 682–683. https://doi.org/10.1126/science.1161948

Wouters, P., & van Oostendorp, H. (2013). A meta-analytic review of the role of instructional support in game-based learning. Computers & Education, 60(1), 412–425. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2012.07.018

Kapitel 08Simulationen in der Unterrichtspraxis

Eine gut gebaute Simulation ist noch kein guter Unterricht. Zwischen beiden liegt die Planung der Lehrperson: wann die Simulation zum Einsatz kommt, was vorher und nachher geschieht, wie die Kinder arbeiten und woran man erkennt, was sie gelernt haben. Das vorige Kapitel hat Gestaltungskriterien für das Werkzeug formuliert. Dieses Kapitel fragt nach dem Rahmen, in dem es eingesetzt wird, und zwar unter österreichischen Bedingungen: mit dem Lehrplan 2023, mit der vorhandenen Ausstattung der Volksschulen und mit den Instrumenten, die das Bildungsministerium dafür bereitstellt.

Einbettung statt Ersatz

Der deutlichste Befund zur Unterrichtspraxis betrifft die Einbettung. In der Meta-Analyse von D'Angelo et al. (2014) erreichten Simulationen, die mit dem Lehrplan verknüpft waren, g = 0,81, unverbundene dagegen nur g = 0,20, ein Wert, der nicht signifikant war. Auch die Dauer zählt: Mit vier bis sechs Einheiten stieg der Effekt auf g = 0,91. Smetana und Bell (2012) kommen in ihrem kritischen Review zum selben Schluss. Simulationen wirken dann am besten, wenn sie Realexperimente ergänzen und in eine von der Lehrperson strukturierte Lernumgebung mit Arbeitsaufträgen und Reflexion eingebettet sind. Hillmayr et al. (2020) fanden für die Sekundarstufe, dass ergänzender Einsatz deskriptiv stärker wirkt als Ersatz.

Der österreichische Lehrplan formuliert dieselbe Linie normativ. Lehrer*innen sollen digital unterstützten Unterricht anbieten und Lernplattformen nutzen; der Einsatz digitaler Medien sei „eine wichtige Ergänzung zu den bisher verwendeten Unterrichtsmitteln, soll diese aber nicht vollständig ersetzen“ (BMBWF, 2023a, Dritter Teil). Der Kommentar zum Fachlehrplan wird konkreter: Kinder sollen für naturwissenschaftliche Konzepte selbst mit realen Materialien hantieren und experimentieren; Animationen helfen dort, wo das nicht möglich ist, etwa bei Evolution, Selektion oder Dichte (Nowy-Rummel et al., 2023). Zugleich warnt er vor digitalen Materialien geringer Qualität, die falsche Vorstellungen erzeugen.

Empirisch ist das gut gedeckt. Bei Jaakkola und Nurmi (2008) lernten Volksschulkinder Stromkreise am besten, wenn sie Simulation und Laborversuch kombinierten; jede Form allein blieb dahinter zurück. Für die Planung ergibt sich daraus eine Reihenfolge, die selten falsch ist: reale Begegnung, dann Simulation für das, was real zu langsam, zu verborgen oder zu riskant ist, dann Rückkehr zur Sache.

Die Rolle der Lehrperson

Überraschend wenig weiß man darüber, was Lehrpersonen während der Simulationsarbeit tun. Rutten et al. (2012) stellten fest, dass Primärstudien die Rolle der Lehrperson und das Unterrichtsszenario kaum berücksichtigen. Indirekt ist die Bedeutung dennoch sichtbar. Hillmayr et al. (2020) zeigen, dass Lehrkräftefortbildung den Effekt digitaler Werkzeuge moderiert. Und die Befunde zur Anleitung (Lazonder & Harmsen, 2016) betreffen nicht nur eingebaute Hilfen, sondern auch das, was eine Lehrperson im Gespräch leistet: nachfragen, Vermutungen einfordern, Beobachtungen ordnen.

Eine Spannung bleibt. Vogel et al. (2006) fanden keinen Vorteil, wenn die Lehrperson das Programm steuerte. Das spricht dafür, dass die Kinder selbst navigieren, während die Lehrperson das Denken begleitet, nicht die Maus.

Ob Lehrpersonen dafür gerüstet sind, ist in Österreich eine offene Frage. Blaseio und Schmidt-Hönig (2024) haben die Studienordnungen des Primarstufenlehramts verglichen: Der verpflichtende Anteil des Sachunterrichts lag an den Pädagogischen Hochschulen bei nur 12 bis 21 ECTS. Viele Lehrpersonen unterrichten das Fach also mit schmaler fachdidaktischer Grundlage. Neuböck-Hubinger und Peschel (2024) beschreiben, wie sich das Schulbuch gerade für fachfremd Unterrichtende als Stütze etabliert hat. Eine Simulation, die ohne Begleitmaterial auskommen soll, verfehlt diese Realität. Die Neuordnung des Studiums ab 2025/26 eröffnet laut Schmidt-Hönig und Brzobohaty (2026) Chancen für eine stärkere Fachidentität, wirkt aber erst mit Verzögerung in den Klassenzimmern.

Digitale Grundbildung und Medienbildung

In der Volksschule gibt es kein eigenes Fach für digitale Bildung. Der Lehrplan verankert sie über die übergreifenden Themen Informatische Bildung und Medienbildung; Kinder sollen am Ende der Grundschule etwa „digitale Geräte und Internet beim Lernen verwenden“ und „Medieninhalte und Mediengestaltungen kritisch bewerten“ (BMBWF, 2023a, Vierter Teil). Erst in der Sekundarstufe I folgt der Pflichtgegenstand Digitale Grundbildung, dessen Lehrplan informatische Bildung unter anderem als „Analysieren, Interagieren, Modellieren, Codieren und Testen“ fasst und „Playful Learning“ als Methode nennt (BMBWF, 2023d). Der aktualisierte Grundsatzerlass Medienbildung bindet Datenschutz und Datensicherheit als Schnittstelle von informatischer Bildung und Medienbildung ein (BMBWF, 2022a).

Für Simulationen heißt das: Sie sind nicht nur Lernmittel, sondern selbst Medienprodukte. Daraus lässt sich ableiten, dass Kinder auch über die Simulation nachdenken sollen. Was zeigt sie, was lässt sie weg, wo weicht sie von der echten Pfütze ab? Diese Lesart ist eine Interpretation der Kompetenzziele zur Medienbildung, keine ausdrückliche Vorgabe. In der Sekundarstufe I wird sie verbindlich, wenn der Biologielehrplan verlangt, die „Gültigkeitsbereiche und Grenzen“ von Modellen zu diskutieren (BMBWF, 2023d).

Wie ein österreichisches Primarstufenprojekt den Weg ins Digitale gestalten kann, zeigt digi.case. Erprobt an 100 Volks- und Sonderschulen, führt es in drei Stufen von Arbeitsblättern über Holzmaterialien zu Online-Spielen; befragte Kinder der 3. und 4. Schulstufe arbeiteten am liebsten mit den haptischen Materialien (Bachinger et al., 2024). Das Analoge stand dort also nicht im Weg, es war der Einstieg.

Ausstattung

Die Ausstattung bremst. In einer Befragung von 949 Lehrkräften aller Schularten Ende 2024 gaben 87 % an, ihnen fehle Ausstattung oder Unterstützung; in der Volksschule setzen über 60 % der Lehrkräfte digitale Medien selten ein, die größte Lücke aller Schularten (Johannes Kepler Universität Linz, 2025). Die Befunde stammen aus einer Presseaussendung und sind entsprechend vorsichtig zu lesen. Sie passen aber zur Förderpolitik: Der 8-Punkte-Plan von 2020 sah Endgeräte ab der 5. Schulstufe vor (George et al., 2025), und in Wien gingen bis Mai 2022 fast 30.000 Geräte an Schüler*innen der 5. und 6. Schulstufe (Ebenauer, 2022). Volksschulen kamen bei der Geräteausstattung erst nachrangig zum Zug.

Was folgt daraus für Simulationen? Sie sollten auf wenigen, geteilten Geräten laufen, im Browser ohne Installation und in Partnerarbeit sinnvoll sein. Scheiblecker (2022) betont, dass der Lernerfolg digitaler Angebote an der Nahtstelle stark von Standortausstattung, Lehrkraft und Setting abhängt. Eine Simulation, die jedes Kind an einem eigenen Tablet voraussetzt, ist in vielen österreichischen Volksschulen schlicht nicht einsetzbar.

Learning Analytics und Dashboards

Lernplattformen erfassen, was Kinder tun. Daraus entsteht die Versuchung, Lernstände automatisch auszuwerten und der Lehrperson als Übersicht anzuzeigen. Die Forschung mahnt zur Zurückhaltung. Schwendimann et al. (2017) stellen in ihrem systematischen Review fest, dass viele Learning Dashboards kaum daraufhin evaluiert sind, ob sie das Lernen tatsächlich verbessern. Ein Dashboard zeigt Daten; ob daraus eine bessere pädagogische Entscheidung wird, ist eine empirische Frage.

Hinzu kommt der Schutz der Kinder. Der UN-Kinderrechteausschuss verlangt für die digitale Umgebung informierte Einwilligung, Privacy by Design und den Verzicht auf routinemäßige Überwachung (UN Committee on the Rights of the Child, 2021). Für eine Lernplattform in der Volksschule bedeutet das: so wenige Daten wie möglich, klar auf den Lernzweck bezogen und für Lehrpersonen lesbar statt nur zählbar. Der Lehrplan nennt Kompetenzraster und Rückmeldung ausdrücklich als Teil kompetenzorientierter Leistungsbeurteilung (BMBWF, 2023a, Dritter Teil). Eine automatisierte Beurteilung lässt sich daraus nicht ableiten.

Der Kompetenzraster als Feedbackinstrument

Hier bietet das österreichische System ein Werkzeug, an das digitale Rückmeldung anschließen kann. Der amtliche Kompetenzraster für den Sachunterricht beschreibt je Schulstufe Teilkompetenzen in drei Niveaus mit Can-Do-Statements, ergänzt um Lehrplanbezug und Ideenpool (BMBWF, 2023c). Die Entwicklergruppe versteht ihn ausdrücklich als Feedbackinstrument für Kinder und als Reflexionsinstrument für die Lehrperson; er beschreibt das „WAS“ und das „WIE GUT“, enthält aber keine Methoden (Radler et al., 2023).

Das ist für Simulationen eine nützliche Arbeitsteilung. Der Raster legt fest, worauf es ankommt; die Simulation ist eine mögliche Methode, um dorthin zu gelangen. Ein Dashboard, das Beobachtungen aus der Simulation an Can-Do-Formulierungen knüpft, bliebe in der Logik des Rasters, statt eine eigene Punktewährung zu erfinden. Ob das gelingt, müsste allerdings erst gezeigt werden.

Beispiel: das Modul „Pfütze“

Wie solche Bezüge konkret aussehen, lässt sich am Modul „Pfütze“ der Lernplattform Systemchen zeigen. Die Kinder begleiten Froschlaich über zwölf simulierte Tage bis zum Frosch. Sichtbar sind Wasserstand, Temperatur, Nahrung und Räuber; Sauerstoff und Wasserqualität laufen im Hintergrund mit. Die Kinder entscheiden, ob sie Wasser nachfüllen, Schatten spenden oder zunächst nur beobachten, und erhalten dazu eine erklärende Rückmeldung.

Die Lehrplanbezüge liegen im Ideenpool des Kompetenzrasters. In der 2. Schulstufe nennt er unter den Lebensräumen ausdrücklich den Teich sowie Amphibien; in der 3. Schulstufe heißt ein Eintrag „Einen Lebenszyklus beobachten: Vom Ei zum Frosch/Schmetterling“, in der 4. Schulstufe „Vom Ei zum Frosch“, verbunden mit dem Can-Do, die Abhängigkeit der Entwicklung von Umweltbedingungen zu erkennen (BMBWF, 2023c). Die genaue Zuordnung einzelner Can-Dos zu den drei Niveaus ist aus der Rasterfassung nicht eindeutig zu erschließen. Das übergreifende Thema Umweltbildung nennt zudem „Simulationsspiele“ und das „Verständnis für Ökosysteme“ (BMBWF, 2023a, Vierter Teil). Gemeint sind dort in erster Linie analoge Rollen- und Planspiele; der Bezug auf eine digitale Simulation ist eine Auslegung.

Die Simulation ersetzt dabei nicht das Beobachten am echten Gewässer. Sie verdichtet Wochen auf eine Unterrichtseinheit und macht Zusammenhänge zugänglich, die an einer echten Pfütze verborgen bleiben, etwa dass Wärme den Sauerstoff im Wasser senkt; auch hier gilt aber, dass verdeckte Größen nur mit Anleitung bemerkt werden (Kapitel 07). Genau das ist die Lücke, die der Kommentar zum Lehrplan digitalen Medien zuweist (Nowy-Rummel et al., 2023). Ob Kinder dabei tatsächlich Zusammenhänge zwischen Umweltbedingungen und Entwicklung erkennen, ist nicht belegt, sondern zu prüfen.

Literatur (Simulationen in der Unterrichtspraxis)

Bachinger, A., Gabriel, S., Mader, S., Schöftner, T., & Walchshofer, P. (2024). Denken lernen, Probleme lösen mit digi.case. Ein Projekt des BMBWF zur Förderung des Informatischen Denkens in der Primarstufe – Abschlussbericht der Pilotphase 2022/23. Private Pädagogische Hochschule der Diözese Linz; BMBWF. https://www.bmbwf.gv.at/dam/jcr:16b957bb-00e6-4b82-a2a3-a0126c2f187f/digicase_ab_pilot.pdf

BMBWF. (2022a). Grundsatzerlass Medienbildung, Aktualisierung, Information der Schulen (Rundschreiben Nr. 12/2022, GZ 2022-0.318.453). Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Forschung. https://rundschreiben.bmbwf.gv.at/download/2022_12.pdf

Ebenauer, P. (2022). Die Bundeshauptstadt Wien im digitalen Aufbruch (Praxisbericht). Einblick in die Umsetzung der digitalen Bildungsoffensive des BMBWF. Medienimpulse, 60(3). https://doi.org/10.21243/mi-03-22-15

George, A. C., Helm, C., & Müller, M. A. (2025). Zum Stand von Digitalisierung und Künstlicher Intelligenz im österreichischen Bildungssystem. R&E-SOURCE, 12(3), 342 ff. https://doi.org/10.53349/re-source.2025.i3.a1424

Lazonder, A. W., & Harmsen, R. (2016). Meta-analysis of inquiry-based learning: Effects of guidance. Review of Educational Research, 86(3), 681–718. https://doi.org/10.3102/0034654315627366

Scheiblecker, S. (2022). Digitaler Kompetenzaufbau an der Nahtstelle. „Digilino“ – eine Lernwebsite in Anlehnung an das digi.komp4-Modell. R&E-SOURCE, (17). https://doi.org/10.53349/resource.2022.i17.a1054

Schwendimann, B. A., Rodríguez-Triana, M. J., Vozniuk, A., Prieto, L. P., Shirvani Boroujeni, M., Holzer, A., Gillet, D., & Dillenbourg, P. (2017). Perceiving learning at a glance: A systematic literature review of learning dashboard research. IEEE Transactions on Learning Technologies, 10(1), 30–41. https://doi.org/10.1109/TLT.2016.2599522

UN Committee on the Rights of the Child. (2021). General comment No. 25 (2021) on children's rights in relation to the digital environment (CRC/C/GC/25). United Nations. https://www.unicef.org/bulgaria/en/media/10596/file

Kapitel 09Herausforderungen, Risiken und Grenzen

Die vorangegangenen Kapitel zeichnen ein überwiegend günstiges Bild: Angeleitete, in den Unterricht eingebettete Simulationen können schon in der Volksschule Lernen unterstützen. Ein Literaturreview, das nur die Chancen sammelt, wäre allerdings ein Werbeprospekt. Dieses Kapitel ordnet deshalb die Einwände, und zwar entlang von sieben Spannungsfeldern: Primärerfahrung, Fehlvorstellungen durch Modelle, Gestaltungsfallen, Bildschirmzeit, Datenschutz, Chancengleichheit und Lehrkräftekompetenz. Am Ende steht die unbequemste Grenze – die dünne Evidenz für die jüngsten Kinder.

Primärerfahrung hat Vorrang

Der österreichische Lehrplan zieht eine klare Linie. Digitale Medien gelten als „wichtige Ergänzung“ zu den bisherigen Unterrichtsmitteln, sollen diese „aber nicht vollständig ersetzen“ (BMBWF, 2023a). Noch deutlicher wird der offizielle Kommentar zum Fachlehrplan: Damit naturwissenschaftliche Konzepte verständlich werden, sollen Schüler\*innen mit realen Materialien hantieren und Experimente selbst durchführen; Animationen helfen erst dort, wo das nicht möglich ist, etwa bei Evolution, Selektion oder Dichte (Nowy-Rummel et al., 2023). Simulationen bekommen damit einen nachrangigen, begründungspflichtigen Platz.

Die Forschung stützt diese Vorsicht, wenn auch differenzierter, als der Kommentar vermuten lässt. Zacharia et al. (2012) zeigten bei Kindergartenkindern, dass Experimentieren an einer virtuellen Balkenwaage nur dann schlechter abschnitt, wenn die Kinder falsche Vorannahmen mitbrachten – Haptik scheint also vor allem bei fehlerhaften Präkonzepten nötig zu sein. Pavlou et al. (2024) fanden bei 132 Fünf- bis Sechsjährigen ein domänenabhängiges Muster: Beim Schwimmen und Sinken lagen virtuelle, bei Federn physische Materialien vorn, bei der Balkenwaage gab es keinen Unterschied. Auch bei älteren Kindern hilft physische Manipulation vor allem dort, wo Eigenschaften ertastet werden müssen (Lazonder & Ehrenhard, 2014). Die stärkste Variante war in einer finnischen Volksschulstudie die Kombination aus Simulation und Realexperiment (Jaakkola & Nurmi, 2008).

Für eine Teich-Simulation folgt daraus keine Entweder-oder-Entscheidung. Froschlaich lässt sich im Klassenzimmer beobachten, Wasserproben lassen sich mit der Lupe untersuchen. Was sich im Klassenzimmer nicht zeigen lässt, sind Populationsschwankungen über Monate oder ein Sauerstoffmangel im Hochsommer. Genau hier liegt die legitime Nische, und genau hier endet sie auch. Bezeichnend ist ein Befund aus dem BMBWF-Projekt digi.case: Am liebsten arbeiteten die Kinder mit den haptischen Holzmaterialien, nicht mit den Online-Spielen (Bachinger et al., 2024).

Modelle können Fehlvorstellungen erzeugen

Jede Simulation vereinfacht. Das ist ihr didaktischer Wert – und ihr Risiko. Der Lehrplankommentar verlangt ausdrücklich, auf die Qualität digitaler Materialien zu achten, „um falsche Vorstellungen zu vermeiden“ (Nowy-Rummel et al., 2023). Drei Mechanismen sind in der Literatur gut beschrieben.

Erstens übernehmen Kinder die Logik des Modells. Grotzer et al. (2013) beobachteten in einer virtuellen Teichumgebung, dass viele Lernende fortlaufende Prozesse als Ereigniskette deuten („Domino-Narrativ“). Langsame Veränderung und Resilienz bleiben so unverstanden. Eine Simulation, die Ereignisse dramatisch inszeniert, könnte dieses Muster verstärken statt aufbrechen. Zweitens bleiben bestimmte Strukturen unsichtbar, solange niemand auf sie zeigt: In der Sumpf-Simulation von Evagorou et al. (2009) entwickelten Elf- bis Zwölfjährige zwar ein Verständnis für Elemente und Struktur des Systems, nicht aber für Rückkopplungen. Drittens bringen Kinder hartnäckige Präkonzepte mit, etwa dass Verrottetes einfach verschwindet, statt als Stoff im Kreislauf erhalten zu bleiben (Leach et al., 1996). Ein Modell, das tote Organismen kommentarlos ausblendet, bestätigt diese Vorstellung.

Was hilft? Schwarz et al. (2009) beschreiben Modellieren als Konstruieren, Nutzen, Bewerten und Revidieren – einschließlich des Wissens, dass Modelle Zwecke haben und sich ändern. Wer Kindern sagt „So sieht ein Teich wirklich aus“, verfehlt diesen Anspruch. Tragfähiger ist die Frage: „Was zeigt uns das Modell, und was lässt es weg?“ Ohne solche Anleitung lernen Volksschulkinder mit Simulationen ohnehin wenig Konzeptuelles (Jaakkola et al., 2011).

Gestaltungsfallen: wenn das Spiel das Lernen verdrängt

Ein Teil der Risiken liegt nicht in der Simulation selbst, sondern in ihrer Verpackung. Dekorative, aber irrelevante Details beeinträchtigen das Lernen messbar (Sundararajan & Adesope, 2020). Erwartete materielle Belohnungen senken die intrinsische Motivation, bei Kindern stärker als bei Studierenden (Deci et al., 1999). Wettbewerb kann Spielpunkte steigern und zugleich das eigentliche Lernziel schwächen (Chen & Huang, 2024). Kapitel 07 behandelt diese Befunde ausführlich. Hier genügt der Hinweis, dass dieselben Merkmale, die eine Plattform „ansprechend“ wirken lassen, ihren Lernwert untergraben können. Daraus folgt nicht, dass Lernspiele schlechter wären; gut gestaltete Spiele wirken in der Volksschule nachweislich (Lei et al., 2022).

Bildschirmzeit: ein schwacher Maßstab

Wie viel Bildschirm ist für Fünf- bis Zwölfjährige vertretbar? Belastbare Grenzwerte gibt es für diese Gruppe kaum. Die WHO-Leitlinie empfiehlt für Zwei- bis Vierjährige höchstens eine Stunde täglich, „weniger ist besser“ – sie endet aber beim fünften Geburtstag (WHO, 2019). Für Vorschulkinder und Schulanfänger\*innen ist sie daher bestenfalls ein Orientierungspunkt. Die American Academy of Pediatrics hat sich 2026 sogar von reinen Zeitgrenzen abgewandt: Entscheidend sei, ob digitale Umgebungen entwicklungsgerecht gestaltet sind oder auf Verweildauer und kommerziellen Gewinn optimiert werden, die Schlaf und Bewegung verdrängen (Munzer et al., 2026). Der UN-Kinderrechteausschuss mahnt für die frühe Kindheit besondere Vorsicht an und betont, digitale Geräte dürften persönliche Interaktion nicht ersetzen (UN Committee on the Rights of the Child, 2021).

Für den Unterricht verschiebt sich die Frage damit von „wie lange?“ zu „wofür und wie gestaltet?“. Eine Simulation ohne Endlosschleife, ohne tägliche Belohnungen und mit klarem Abschluss nach einer Unterrichtsphase ist etwas anderes als eine App, die zum Wiederkommen drängt.

Datenschutz: Kinderdaten sind besonders schutzwürdig

Lernplattformen erzeugen Daten: Klicks, Bearbeitungszeiten, Lösungswege. Für Volksschulkinder gelten neben der Datenschutz-Grundverordnung die Grundsätze des UN-Kinderrechteausschusses, der informierte Einwilligung, Privacy by Design und den Verzicht auf routinemäßige Überwachung verlangt (UN Committee on the Rights of the Child, 2021). Ein Dashboard für Lehrpersonen, wie es auch Systemchen anbietet, steht hier in einem Zielkonflikt. Es kann diagnostisch nützlich sein; zugleich zeigt ein systematisches Review, dass viele Learning Dashboards kaum daraufhin evaluiert sind, ob sie das Lernen tatsächlich verbessern (Schwendimann et al., 2017). Datensparsamkeit ist deshalb nicht nur rechtlich geboten, sondern auch didaktisch ehrlich: Was nicht nachweislich hilft, muss nicht erhoben werden. Aus Lernstandsanzeigen darf zudem keine automatisierte Leistungsbeurteilung werden.

Chancengleichheit: Ausstattung, Sprache, Inklusion

Wie Kapitel 08 gezeigt hat, setzte die Geräteausstattung erst ab der 5. Schulstufe an (George et al., 2025), und in der Volksschule nutzt die Mehrheit der Lehrkräfte digitale Medien selten (Johannes Kepler Universität Linz, 2025). Ob eine Simulation ankommt, hängt also stark vom Standort ab, wie auch Scheiblecker (2022) für den Übergang in die Sekundarstufe beschreibt. Ermutigend ist ein Detail aus digi.case: Die Motivation der Kinder hing kaum von der digitalen Ausstattung zu Hause ab (Bachinger et al., 2024).

Schwerer wiegt die Sprache. Laut iKMPLUS erreichen im Lesen 70 % der Kinder mit Erstsprache Deutsch die Bildungsstandards, aber nur 32 % der Kinder mit anderer Erstsprache (IQS, 2026). Simulationen, die Erklärungen über Text transportieren, reproduzieren diese Kluft. Sprachsensible Gestaltung mit Wortspeichern, Diagrammen und kooperativen Formen ist im österreichischen Sachunterricht gut beschrieben (Österreichisches Sprachen-Kompetenz-Zentrum, 2015), in Simulationen aber kaum erprobt. Für inklusiven Sachunterricht gilt Ähnliches: Die Forschung zu Schüler\*innenvorstellungen und zum Verhältnis von Sache und Sprache wächst (Pech et al., 2019), digitale Modelle spielen darin bisher keine Rolle.

Lehrkräftekompetenz: das Nadelöhr

Simulationen wirken stärker, wenn Lehrkräfte entsprechend fortgebildet sind (Hillmayr et al., 2020), und am besten als Ergänzung, eingebettet in Reflexion (Smetana & Bell, 2012). Gerade die Rolle der Lehrperson ist aber kaum untersucht (Rutten et al., 2012). In Österreich trifft das auf eine schmale fachliche Basis: Der verpflichtende Sachunterrichtsanteil im Primarstufenstudium lag bei nur 12 bis 21 ECTS, weit unter den mindestens 50 ECTS, die der GDSU-Qualitätsrahmen für eine Fachidentität ansetzt (Blaseio & Schmidt-Hönig, 2024). Die Neuordnung des Studiums ab 2025/26 eröffnet Chancen, deren Wirkung noch offen ist (Schmidt-Hönig & Brzobohaty, 2026). Dazu kommt die Praxis: Die Gewerkschaft der Pflichtschullehrer\*innen hielt die didaktischen Vorgaben des neuen Lehrplans bei 25 bis 29 Kindern pro Klasse für unrealistisch (ORF.at, 2022). Wer angeleitetes Explorieren am Tablet fordert, muss beantworten, wer in einer solchen Klasse die Anleitung leistet.

Die dünne Evidenz für die Jüngsten

Die größte Grenze betrifft die Wissensbasis selbst. Die meistzitierte Meta-Analyse zu Simulationen enthielt unter 59 Studien nur acht aus der Primarstufe (Kindergarten bis 5. Klasse) und konnte keinen Altersmoderator berichten (D'Angelo et al., 2014). Auch die Meta-Analyse zum angeleiteten forschenden Lernen schließt Fünf- bis 22-Jährige ein, hält die Studienzahl für sichere Altersaussagen aber für zu gering (Lazonder & Harmsen, 2016). Für Fünf- bis Siebenjährige liegen fast nur Studien zu virtuellen Manipulativen vor (Zacharia et al., 2012; Pavlou et al., 2024), keine zu dynamischen Ökosystem-Modellen.

Hinzu kommt eine begriffliche Unschärfe. Spiel, Simulation und Simulationsspiel überlappen stark (Sauvé et al., 2007), und Meta-Analysen, die beide Formen kodieren, finden keinen Unterschied (Vogel et al., 2006) oder einen leichten Vorteil für Spiele (Merchant et al., 2014). Wer heute behauptet, Simulationen seien Lernspielen bei Kindern überlegen, argumentiert also über die Daten hinaus. Diese Lücke ist kein Randproblem, sondern der Ausgangspunkt der Forschungsdesiderata am Ende dieses Beitrags.

Literatur (Herausforderungen)

IQS. (2026). Bundesergebnisbericht iKMPLUS Primarstufe, 1. Zyklus (2023–2025) (U. Itzlinger-Bruneforth & A. Petrovic, Red.). Institut des Bundes für Qualitätssicherung im österreichischen Schulwesen. https://doi.org/10.17888/ikmplus-prim-beb-2023-2025

Lazonder, A. W., & Harmsen, R. (2016). Meta-analysis of inquiry-based learning: Effects of guidance. Review of Educational Research, 86(3), 681–718. https://doi.org/10.3102/0034654315627366

Munzer, T., Parga-Belinkie, J., Milkovich, L. M., Tomopoulos, S., & American Academy of Pediatrics, Council on Communications and Media. (2026). Digital ecosystems, children, and adolescents: Policy statement. Pediatrics, 157(2), e2025075320. https://doi.org/10.1542/peds.2025-075320

ORF.at. (2022, 20. September). Lehrerkritik an neuen Lehrplänen. https://orf.at/stories/3285992/

Österreichisches Sprachen-Kompetenz-Zentrum. (2015). Sprachsensibler Unterricht in der Grundschule – Fokus Sachunterricht (ÖSZ Praxisreihe Heft 24; E. Fuchs, M.-T. Hofer & U. Mulley). ÖSZ. https://www.oesz.at/material/praxisheft24.pdf

Pech, D., Schomaker, C., & Simon, T. (Hrsg.). (2019). Inklusion im Sachunterricht. Perspektiven der Forschung (Forschungen zur Didaktik des Sachunterrichts, Bd. 10). Klinkhardt.

Sauvé, L., Renaud, L., Kaufman, D., & Marquis, J.-S. (2007). Distinguishing between games and simulations: A systematic review. Educational Technology & Society, 10(3), 247–256.

UN Committee on the Rights of the Child. (2021). General comment No. 25 (2021) on children's rights in relation to the digital environment (CRC/C/GC/25). Vereinte Nationen. https://www.unicef.org/bulgaria/en/media/10596/file

WHO. (2019). Guidelines on physical activity, sedentary behaviour and sleep for children under 5 years of age. World Health Organization.

Kapitel 10Ausblick und Fazit

Antworten auf die drei Leitfragen

F1 – Welche Anknüpfungspunkte bietet der österreichische Lehrplan 2023, vom Übergang aus dem Kindergarten bis zum Anschluss an die Sekundarstufe I, für das Lernen mit Simulationen im Sachunterricht, und wo setzt er Grenzen? Der Lehrplan ersetzt Lehrstoff durch Kompetenzen, sechs Kompetenzbereiche und zentrale fachliche Konzepte, darunter „Systeme und Wechselwirkungen, Ursachen und Konsequenzen“ (BMBWF, 2023a; Schmidt-Hönig & Pröbstl, 2023). Ökosysteme sind damit kein Randthema, sondern Anwendungsfall eines Kernkonzepts. Nach unten knüpft er an den BildungsRahmenPlan an, der schon Fünfjährigen Hypothesen und Voraussagen zutraut (Charlotte Bühler Institut, 2009); nach oben verlangt die Sekundarstufe I ausdrücklich Modellarbeit und nennt im Physiklehrplan Simulationen beim Namen (BMBWF, 2023d). Im Fachlehrplan der Volksschule fehlt das Wort „Simulation“ dagegen; es taucht nur im übergreifenden Thema Umweltbildung als „Simulationsspiel“ auf. Die Grenze zieht der Kommentar klar: Ergänzung statt Ersatz, reale Materialien zuerst, Animationen dort, wo Primärerfahrung nicht möglich ist (Nowy-Rummel et al., 2023).

F2 – Was ist über die Wirksamkeit von Simulationen bei Kindern zwischen 5 und 12 Jahren bekannt, auch im Vergleich zu Lernspielen, und wie belastbar sind diese Befunde? Mittlere positive Effekte sind gut belegt, stammen aber überwiegend aus der Sekundarstufe; in der größten Synthese betreffen nur 8 von 59 Studien den Bereich bis zur 5. Schulstufe (D'Angelo et al., 2014). Für die Volksschule sprechen kontrollierte Einzelstudien, vor allem für die Kombination aus Simulation und Realexperiment (Jaakkola & Nurmi, 2008) sowie für angeleitetes statt freies Explorieren (Lazonder & Harmsen, 2016; Jaakkola et al., 2011). Für Fünf- bis Siebenjährige fehlen kontrollierte Studien zu dynamischen Modellen fast völlig. Eine generelle Überlegenheit gegenüber Lernspielen lässt sich nicht belegen: Vergleichende Meta-Analysen finden keinen Unterschied (Vogel et al., 2006) oder einen leichten Vorteil für Spiele (Merchant et al., 2014), und gerade bei Volksschulkindern zeigen Lernspiele in den Naturwissenschaften besonders große Effekte (Lei et al., 2022). Belastbar ist die Befundlage damit nur in der Tendenz, nicht für eine Effektgröße in dieser Altersgruppe.

F3 – Welche Gestaltungs- und Einsatzprinzipien lassen sich daraus für Simulationen im Sachunterricht ableiten, insbesondere für ökologische Systeme? Nicht das Etikett entscheidet, sondern die Gestaltung. Gut gestützt sind Anleitung und Scaffolding, Einbettung in den Unterricht über mehrere Einheiten (D'Angelo et al., 2014), schematische statt realistischer Darstellung und Ziele, die in der Sache selbst liegen (Clark et al., 2016; Habgood & Ainsworth, 2011). Gegen individuellen Wettbewerb und erwartete Belohnungen spricht die Motivationsforschung (Deci et al., 1999). Für ökologische Systeme kommt ein Punkt hinzu: Rückkopplungen müssen eigens sichtbar gemacht werden, weil Kinder sie nicht von selbst erschließen (Evagorou et al., 2009).

Was in den nächsten Jahren ansteht

Mit dem Schuljahr 2026/27 gilt der neue Lehrplan erstmals auf allen vier Schulstufen der Volksschule (BMBWF, 2023a). Damit endet die Übergangsphase, und die Frage, wie Kompetenzorientierung im Sachunterricht tatsächlich aussieht, wird empirisch beantwortbar. Ein Hindernis bleibt: Die bundesweite Kompetenzmessung iKMPLUS erfasst am Ende der Volksschule nur Mathematik und Deutsch, nicht den Sachunterricht (IQS, 2026). Wer wissen will, ob Kinder Systemdenken aufbauen, muss eigene Instrumente entwickeln.

Gleichzeitig verändert sich die Lehrer\*innenbildung. Das Primarstufenstudium wird ab 2025/26 neu geordnet (Schmidt-Hönig & Brzobohaty, 2026), nachdem der Pflichtanteil des Sachunterrichts bisher schmal war (Blaseio & Schmidt-Hönig, 2024). Ob in den neuen Curricula Platz für Modellkompetenz und den kritischen Umgang mit Simulationen entsteht, ist offen. Der überarbeitete GDSU-Perspektivrahmen, der Digitalität und Basiskonzepte stärkt (Haltenberger et al., 2023), bietet dafür einen Bezugspunkt über die Grenze hinweg.

Handlungsempfehlungen

Für Lehrkräfte: Simulationen gezielt dort einsetzen, wo reale Beobachtung an Zeit, Größe oder Unsichtbarkeit scheitert, und sie mit Primärerfahrung verbinden. Konkret: Froschlaich im Klassenzimmer beobachten und parallel in einer Teich-Simulation verfolgen, was draußen über mehrere Wochen geschieht. Vor dem Klick eine Vorhersage notieren lassen, danach vergleichen und fragen, was das Modell weglässt.
Für Entwickler\*innen von Lernplattformen: Auf Punkte, Ranglisten und tägliche Belohnungen verzichten, Ziele in die Sache legen („Bring den Teich ins Gleichgewicht“), Rückkopplungen explizit darstellen und fachliche Richtigkeit extern prüfen lassen. Daten nur erheben, wenn ihr Nutzen für das Lernen begründet ist. Für eine Plattform wie Systemchen heißt das auch, die eigenen Wirkungsannahmen offen zu überprüfen, statt sie vorauszusetzen.
Für Pädagogische Hochschulen: Modellkompetenz und die Arbeit mit Simulationen in die fachdidaktischen Module des Sachunterrichts aufnehmen, gekoppelt an Fortbildung, denn diese moderiert die Wirkung digitaler Werkzeuge (Hillmayr et al., 2020).
Für Bildungsverwaltung und Forschung: Volksschulen bei Ausstattung und Support nicht weiter nachreihen und Forschung fördern, die gerade die jüngsten Kinder einbezieht. Fünf konkrete Vorhaben dazu skizziert der folgende Abschnitt Forschungsdesiderata.

Schluss

Die Ausgangsvermutung, Simulationen seien für Kinder das bessere Lernspiel, hält der Literatur nicht stand. Haltbar ist eine bescheidenere, aber tragfähigere Position: Eine angeleitete, ehrlich vereinfachte Simulation kann zeigen, was im Teich über Wochen geschieht und dem bloßen Auge verborgen bleibt – vorausgesetzt, die Kinder haben vorher selbst ins Wasser geschaut. Ob das auch für Fünfjährige gilt, weiß derzeit niemand. Genau das sollte die nächste Studie klären.

Literatur (Ausblick)

Haltenberger, M., Gryl, I., Huser, K., Wiedmann, J., Pokraka, J., & Jekel, T. (2023). Die geographische Perspektive im Perspektivrahmen Sachunterricht der GDSU 2023. GW-Unterricht, (170), 33–37. https://doi.org/10.1553/gw-unterricht170s33

Lazonder, A. W., & Harmsen, R. (2016). Meta-analysis of inquiry-based learning: Effects of guidance. Review of Educational Research, 86(3), 681–718. https://doi.org/10.3102/0034654315627366

Schmidt-Hönig, K., & Pröbstl, G. (2023). Der neue österreichische Lehrplan für Sachunterricht der Primarstufe – Chancen für einen Paradigmenwechsel. GW-Unterricht, (170), 38–42. https://doi.org/10.1553/gw-unterricht170s38

Ausblick für die ForschungForschungsdesiderata: Fünf offene Forschungsvorhaben

Die Literaturarbeit zeigt drei auffällige Lücken: Für Fünf- bis Siebenjährige gibt es kaum kontrollierte Studien zu dynamischen Simulationen, der Vergleich „Simulation oder Lernspiel“ wurde bei Kindern nie mit identischem Inhalt geprüft, und aus österreichischen Volksschulen fehlen Daten zu Simulationen im Sachunterricht nahezu vollständig. Die folgenden fünf Vorhaben setzen an diesen Stellen an. Ausgewählt wurden sie danach, ob sie neu sind, mit den Mitteln einer Pädagogischen Hochschule oder eines Universitätsinstituts machbar sind und für den Unterricht nach dem Lehrplan 2023 unmittelbar Nutzen stiften. Sie decken bewusst unterschiedliche Zugänge ab: Experiment, Vergleichsstudie, Design-Based Research, Lehrer\*innenbildung und Längsschnitt.

1. Erst angreifen, dann simulieren? Ökosystem-Simulationen in Vorschulstufe und 1. Schulstufe

Forschungslücke: Studien mit Fünf- bis Siebenjährigen vergleichen bisher fast nur physische und virtuelle Manipulative bei einfachen physikalischen Phänomenen wie Balkenwaage oder Schwimmen und Sinken (Zacharia et al., 2012; Pavlou et al., 2024). Zu dynamischen Ökosystem-Modellen gibt es in dieser Altersgruppe keine kontrollierten Studien; selbst die große Meta-Analyse zu Simulationen enthielt nur acht Studien aus der Primarstufe (D'Angelo et al., 2014).

Forschungsfrage: Verstehen Kinder der Vorschulstufe und der 1. Schulstufe Nahrungsbeziehungen in einem Teich besser, wenn eine Simulation auf eine reale Beobachtung folgt, als wenn sie allein oder vor der Beobachtung eingesetzt wird?

Mögliches Design: Randomisiertes Experiment mit drei Bedingungen (Beobachtung → Simulation, Simulation → Beobachtung, nur Simulation), rund 150 Kinder aus zehn bis zwölf Klassen, Einzelinterviews mit Bildkarten als Prä-, Post- und Follow-up-Test nach sechs Wochen; Moderator: Vorwissen, gemessen vor der Intervention.

Erwarteter Beitrag: Erste belastbare Aussage, ob und in welcher Reihenfolge Simulationen bei den Jüngsten sinnvoll sind – und damit eine empirische Prüfung der Lehrplanforderung, Primärerfahrung habe Vorrang (Nowy-Rummel et al., 2023).

2. Gleicher Teich, anderes Etikett: Simulation und Lernspiel im direkten Vergleich

Forschungslücke: Meta-Analysen, die Spiele und Simulationen getrennt kodieren, finden keinen Unterschied (Vogel et al., 2006) oder einen leichten Vorteil für Spiele (Merchant et al., 2014). Beide Formen überlappen jedoch begrifflich stark (Sauvé et al., 2007), und die Vergleiche beruhen auf unterschiedlichen Inhalten. Eine Gamifizierung derselben Simulation brachte bei Studierenden keinen Lernvorteil (Brom et al., 2019); für Kinder liegt ein solcher inhaltsgleicher Vergleich nicht vor.

Forschungsfrage: Unterscheiden sich Konzeptverständnis, Transfer und intrinsische Motivation von Kindern der 3. und 4. Schulstufe, wenn dasselbe Teichmodell als offene Simulation, als Spiel mit intrinsisch integriertem Ziel oder als Spiel mit Punkten und Rangliste angeboten wird?

Mögliches Design: Randomisiertes Feldexperiment mit drei Bedingungen auf identischer Modellbasis, etwa 300 Schüler\*innen aus 15 Klassen, vier Einheiten innerhalb von drei Wochen, Prä-Post-Test mit Transferaufgaben, Erhebung der freiwilligen Weiterarbeit als Verhaltensmaß der Motivation.

Erwarteter Beitrag: Trennt erstmals den Effekt der Spielelemente vom Effekt des Inhalts und prüft für Kinder, was bisher nur aus Einzelbefunden zu Wettbewerb und intrinsischer Integration erschlossen wird (Clark et al., 2016; Habgood & Ainsworth, 2011).

3. Rückkopplungen sichtbar machen: Design-Based Research mit einer Teich-Simulation in österreichischen Volksschulen

Forschungslücke: Elf- bis Zwölfjährige bauen mit einer Ökosystem-Simulation Systemwissen auf, das Denken in Rückkopplungen bleibt aber aus (Evagorou et al., 2009). Lernende deuten fortlaufende Prozesse zudem gern als Ereigniskette (Grotzer et al., 2013). Wie Rückkopplungen für Acht- bis Zehnjährige darstellbar werden, ist offen; die Einbettung in den Unterricht und die Rolle der Lehrperson gelten generell als kaum untersucht (Rutten et al., 2012).

Forschungsfrage: Welche Darstellungs- und Unterstützungsformen in einer Teich-Simulation (z. B. Zeitraffer mit Verlaufsgrafik, Wirkungspfeile, Vorhersage-Prompts) ermöglichen Kindern der 3. und 4. Schulstufe, Rückkopplungen zu erkennen und zu erklären?

Mögliches Design: Design-Based Research über drei Zyklen in einem Schuljahr, sechs Volksschulklassen in zwei Bundesländern, Zusammenarbeit von Lehrkräften, Fachdidaktiker\*innen und Entwickler\*innen; Videografie, Logdaten, Kinderinterviews und Lehrkräfte-Reflexionen; nach jedem Zyklus Überarbeitung der Simulation, etwa einer Lernumgebung wie Systemchen.

Erwarteter Beitrag: Erprobte Gestaltungsprinzipien für Rückkopplungen in Primarstufen-Simulationen und lokale Unterrichtstheorie für das Konzept „Systeme und Wechselwirkungen“ des Lehrplans 2023 (BMBWF, 2023a).

4. Simulationen in der Lehrer\*innenbildung: Was Volksschullehrkräfte brauchen

Forschungslücke: Fortbildung moderiert die Wirkung digitaler Werkzeuge (Hillmayr et al., 2020), doch in der Volksschule setzen über 60 % der Lehrkräfte digitale Medien selten ein (Johannes Kepler Universität Linz, 2025). Der Pflichtanteil des Sachunterrichts im Studium war bislang schmal (Blaseio & Schmidt-Hönig, 2024). Wie angehende Lehrkräfte lernen, Simulationen kritisch zu beurteilen und mit Realexperimenten zu verbinden, ist nicht erforscht.

Forschungsfrage: Wie verändern sich Modellverständnis und Planungsentscheidungen von Primarstufenstudierenden, wenn sie in einem fachdidaktischen Modul Simulationen analysieren, mit Realexperimenten kombinieren und im Praktikum erproben?

Mögliches Design: Mixed-Methods-Studie mit zwei Kohorten (je etwa 60 Studierende) an zwei Pädagogischen Hochschulen im neu geordneten Studium (Schmidt-Hönig & Brzobohaty, 2026); Fragebogen zum Modellverständnis prä und post, Analyse von Unterrichtsplanungen, Stimulated-Recall-Interviews nach dem Praktikum; Dauer ein Studienjahr.

Erwarteter Beitrag: Empirisch begründete Bausteine für die Sachunterrichtsmodule an Pädagogischen Hochschulen und ein Instrument zur Erfassung von Modellkompetenz bei Lehrkräften.

5. Systemdenken über drei Schuljahre: eine Längsschnittstudie mit sprachlich heterogenen Klassen

Forschungslücke: Der Lehrplankommentar sieht vor, zentrale fachliche Konzepte zyklisch über die Schulstufen zu entwickeln (Nowy-Rummel et al., 2023), doch die bundesweite Kompetenzmessung erfasst den Sachunterricht nicht (IQS, 2026). Ob Simulationen den Aufbau von Systemdenken langfristig stützen, ist unbekannt. Zugleich zeigt iKMPLUS große Leistungsunterschiede nach Erstsprache (IQS, 2026); sprachsensible Gestaltung ist für den Sachunterricht beschrieben (Österreichisches Sprachen-Kompetenz-Zentrum, 2015), für Simulationen aber nicht geprüft.

Forschungsfrage: Wie entwickelt sich das Verständnis von Wechselwirkungen in Ökosystemen von der 2. bis zur 4. Schulstufe, wenn Simulationen regelmäßig eingesetzt werden, und unterscheidet sich diese Entwicklung zwischen Kindern mit Deutsch als Erst- und als Zweitsprache?

Mögliches Design: Quasi-experimenteller Längsschnitt über drei Schuljahre, zwölf Interventions- und zwölf Vergleichsklassen, je zwei Messzeitpunkte pro Jahr mit einem bildgestützten, sprachreduzierten Test; Mehrebenenanalyse mit Erstsprache als Moderator.

Erwarteter Beitrag: Erste Längsschnittdaten zu Simulationen im österreichischen Sachunterricht, ein sprachfaires Testinstrument zum Systemdenken und Hinweise, ob Simulationen Bildungsungleichheit verringern oder verstärken.

Literatur (Forschungsdesiderata)

Sauvé, L., Renaud, L., Kaufman, D., & Marquis, J.-S. (2007). Distinguishing between games and simulations: A systematic review. Educational Technology & Society, 10(3), 247–256.

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