Molecular biology is becoming increasingly important in everyday life. Virtual and authentic hands-on out-of-school labs have proven effective in teaching it, especially for high-achieving older learners. We developed a blended learning approach integrating the advantages of both methods for lower secondary education students. In a quasi-experimental-control group study we accessed its impact on declarative knowledge in laboratory safety and molecular biology methods, along with perceived authenticity, in comparison to teaching through a virtual desktop simulation, a hands-on wet lab, or regular teaching with a worksheet. N = 229 students took part in the pre–post-follow-up data collection. The results showed a significant difference in laboratory safety knowledge between the blended learning and the other intervention groups. The wet lab group differed significantly in molecular biology knowledge and perceived authenticity from the other intervention groups. Learning success was positively correlated with the authenticity in the overall sample. The blended learning group’s reduced authenticity may contribute to lower learning success in molecular biology.

Teachers in lower secondary education often lack content knowledge and self-efficacy to teach molecular biology. The focus of this study was to develop and evaluate an innovative educational approach to prepare pre-service teachers for teaching molecular biology. Therefore, an educational double-decker, with two master courses in a teaching-learning laboratory, has been developed. First, teacher students acquire virtual and authentic lab experiences in a blended-learning course. Later they gain reflective teaching experience by instructing peers or secondary school students. Using a mixed-methods approach in a one-shot-case study design, we examined the effects of the two courses on content knowledge of molecular biology and self-efficacy to teach it, the relationship between knowledge and self-efficacy, and the influence of teaching secondary students compared to peer teaching on self-efficacy. Questionnaires (N = 92 and N = 20) measured knowledge and self-efficacy before and after both courses; differences were analyzed statistically. In addition, guided interviews were conducted with teacher students after the educational double-decker (N = 14) and analyzed qualitatively using content analysis. The results demonstrate that blended-learning formats are efficacious in developing molecular biology knowledge. Content knowledge is positively correlated with teaching self-efficacy, but this effect diminishes after having a reflective teaching experience. These experiences are pivotal factors in self-efficacy development. Teaching real secondary school students is valuable in fostering self-efficacy, as such authentic experiences can be readily applied in everyday school life.

Zusammenfassung: Der Aufbau einer positiven Lehrer-Selbstwirksamkeitserwartung und die Entwicklung der Reflexionsfähigkeit sind essenzielle Faktoren, um einen möglichen Praxisschock zu bewältigen und einen erfolgreichen Berufseinstieg als Lehrkraft zu gestalten. Hierfür wurde für Master-Studierende ein Lehr-Lern-Labor-Seminar entwickelt und in einer Studie im Prä-Post-Design mit Messwiederholungen während der Intervention, ohne Kontrollgruppe auf seine Wirksamkeit untersucht. Reflexionskompetenz wird dabei als Kontinuum betrachtet und anhand der Reflexionsbereitschaft sowie der Reflexionsperformanz beurteilt. Durch einen mixed-methods-Ansatzes wurde untersucht, ob sich die L‑SWE, die Reflexionsbereitschaft und -performanz im Seminarverlauf entwickeln (i), welcher Zusammenhang zwischen Reflexionsbereitschaft und -performanz besteht (ii), und ob Studierende mit einer höheren inhaltspezifischen, fachdidaktischen L‑SWE häufiger fachdidaktische Aspekte reflektieren (iii). Die Reflexionsbereitschaft und die (inhaltsspezifische) L‑SWE wurden mithilfe eines Online-Fragebogens vor und nach dem Seminar erhoben (N = 73). Die Beurteilung der Reflexionsperformanz erfolgte anhand eines Modells, welches drei Anforderungsbereiche (Situationswahrnehmung, Ursachenanalyse und Handlungsalternativen) in fünf Niveaustufen unterteilt. Es wurden jeweils vier schriftliche Reflexionen zu Videovignetten von N = 63 Studierenden ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen eine positive Entwicklung der L‑SWE sowie in drei von vier untersuchten Faktoren der Reflexionsbereitschaft. Während des Seminars erreichen die Studierenden in den Anforderungsbereichen Ursachenanalyse und Handlungsalternativen höhere Niveaustufen. Im Anforderungsbereich Situationswahrnehmung zeigt sich keine Veränderung. Zusätzlich nimmt der prozentuale Anteil an Handlungsalternativen auf Kosten der Situationswahrnehmung zu (i). Die Triangulation der Datensätze zeigt, dass die Faktoren der Reflexionsbereitschaft allenfalls einen sehr geringen Zusammenhang mit der gezeigten Reflexionsperformanz aufweisen (ii). Studierende mit einer geringeren inhaltsbezogenen L‑SWE reflektieren deutlich seltener fachdidaktische Aspekte (iii).