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Einführung in die Lehrplan Ontologie

Was deckt die Lehrplan Ontologie ab? (Scope)

Ziel und Umfang der Wissensrepräsentation

Die Ontologie dient der strukturierten Wissensrepräsentation von Lehrplänen im weiteren Sinne für allgemeinbildende Schulen im Primar- und Sekundarbereich. Dies schließt Kerncurricula, Rahmenpläne, Bildungspläne, Fachlehrpläne, Rahmenlehrpläne, Curricula sowie Bildungs- und Erziehungspläne ein. Die Wissensrepräsentation bildet sowohl die fachlichen als auch die strukturellen Elemente der Lehrpläne ab. Dazu gehören die semantisch modellierten Kompetenz- und Inhaltsbeschreibungen sowie deren Einbettung in schulische Kontexte wie Jahrgangsstufen, Fächer, Schularten und Anforderungsniveaus. Zentrales Ziel ist es, die Inhalte dieser Lehrplandokumente formal abzubilden und dadurch eine einheitliche, maschinenlesbare Grundlage für Analyse-, Vergleichs- und Weiterverarbeitungsprozesse zu schaffen.

Inhaltliche Bestandteile

Die Ontologie beschreibt unter anderem:

• Kompetenzen, Operatoren und Bildungsstandards, einschließlich ihrer Definitionen, Strukturierungen und Abhängigkeiten.
• Bildungsziele, als zentrale normative Vorgaben des jeweiligen Lehrplans.
• Bezüge zu Jahrgangsstufen, Schulfächern sowie Schularten und -formen, um curriculare Elemente eindeutig im schulischen Kontext zu verorten.
• Relationen zu Bildungsinhalten, wie Themenfeldern, Sachinhalten oder domänenspezifischem Wissen.

Alle Beschreibungen orientieren sich an den bundesweit geltenden Beschlüssen der Kultusministerkonferenz (KMK), um eine möglichst hohe Anschlussfähigkeit und Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Weiterführende Informationen dazu finden sich im Abschnitt “Integration der Bildungsstandards”.

Abdeckung von bundesweiten und länderspezifischen Besonderheiten

Die Wissensrepräsentation bildet sowohl übergreifende, bundesweit gültige Strukturen ab als auch die Besonderheiten einzelner Bundesländer. Auf diese Weise erlaubt sie sowohl allgemeine Analysen als auch detaillierte Vergleiche und spezifische Auswertungen je nach länderspezifischen Regelungen.

Ausgangslage

Das deutsche Bildungssystem ist föderal organisiert. Die Gestaltung der schulischen Lehrpläne liegt in der Verantwortung der 16 Bundesländer, die jeweils eigene Fächerstrukturen, Terminologien und schulartspezifische Vorgaben entwickeln. Dadurch existiert eine große Vielfalt an Lehrplänen, die sich in Aufbau, Benennungen, Umfang und didaktischer Ausrichtung unterscheiden.

Diese Heterogenität erschwert die übergreifende Analyse und Vergleichbarkeit curricularer Daten erheblich. Hinzu kommt, dass der Digitalisierungsgrad der Lehrpläne stark variiert: Während einige Länder strukturierte digitale Daten bereitstellen, liegen in vielen Fällen nur PDF-Dokumente vor. Insgesamt verfügen derzeit sieben Bundesländer über systematisch digital aufbereitete Lehrplandaten. Für viele andere müssen Inhalte manuell extrahiert, interpretiert und in digitale Strukturen überführt werden. Die Ausgangslage ist somit geprägt von einer hohen inhaltlichen Vielfalt, begrenzter technischer Standardisierung und teilweise fehlender Maschinenlesbarkeit.

Ziele und Anwendungen

Die Lehrplan-Ontologie zielt darauf ab, Lehrpläne aller Bundesländer in einer einheitlichen, maschinenlesbaren Struktur abzubilden. Durch die formale Modellierung zentraler curricularer Elemente entsteht ein gemeinsamer begrifflicher Rahmen, der die bundeslandspezifischen Unterschiede systematisch erfasst, harmonisiert und zugleich respektiert. Unterschiedliche Benennungen können so auf gemeinsame übergeordnete Konzepte abgebildet werden, ohne die Eigenheiten der jeweiligen Lehrpläne zu verlieren. Dadurch wird beispielsweise möglich, dass eine Kompetenz, die in Bundesland A anders benannt oder strukturiert ist als in Bundesland B, dennoch eindeutig erfasst und inhaltlich zugeordnet werden kann. Die Ontologie schafft damit die Grundlage dafür, Lehrplandaten interoperabel, vergleichbar und wiederverwendbar zu machen. Sie ermöglicht vielfältige Anwendungen im Bildungsbereich: von der Entwicklung digitaler Werkzeuge für Unterricht und Schulverwaltung über die Verknüpfung von Lehrplänen mit Lernmaterialien und Bildungsmedien bis hin zu datenbasierten Analysen und bundesweiten Übersichten über curriculare Anforderungen. So kann die Ontologie langfristig als Infrastruktur dienen, auf der innovative Bildungsservices aufbauen – etwa Empfehlungssysteme, automatische Zuordnungen von Bildungsinhalten oder digitale Recherche- und Vergleichstools für Lehrkräfte.

Vorgehen

Die Ontologie wurde in einem iterativen, eng begleiteten Prozess entwickelt. Grundlage war eine systematische Sichtung und vergleichende Analyse der Lehrpläne aller Bundesländer durch Fachexpertinnen und Fachexperten. In mehreren Durchläufen wurden inhaltliche Bestandteile identifiziert, die in allen Lehrplänen vorkommen – auch wenn sie unterschiedliche Namen tragen oder unterschiedlich strukturiert sind. Diese Gemeinsamkeiten dienten als Ausgangspunkt für die Definition übergreifender Konzepte, die anschließend mit den bundeslandspezifischen Besonderheiten abgeglichen und ergänzt wurden. Ein zentraler Bestandteil des Vorgehens ist die kontinuierliche Zusammenarbeit mit einer Fachgruppe aus Lehrplanexpertinnen und Lehrplanexperten der Länder. Sie begleitet das Projekt fortlaufend, bringt fachliche Perspektiven ihrer Länder ein und unterstützt bei der Klärung inhaltlicher Fragen sowie bei der Einordnung relevanter curriculärer Strukturen. Der Austausch fand vor allem in den frühen Projektphasen in kurzen Abständen statt, um grundlegende Anforderungen und curricularen Unterschiede frühzeitig abzustimmen. Auch im weiteren Verlauf bleibt die Fachgruppe eine wesentliche beratende Instanz für Rückmeldungen, Diskussionen und fachliche Validierungen. Zusätzlich arbeitet das MEM-Team eng mit Ontologie-Expertinnen und -Experten der yovisto GmbH zusammen. In regelmäßigen gemeinsamen Arbeitssitzungen wurde die Modellierung schrittweise weiterentwickelt, verfeinert und mit technischen sowie wissenschaftlichen Best Practices abgestimmt. Die Zusammenarbeit gewährleistet, dass die Ontologie sowohl fachlich fundiert als auch technologisch robust und erweiterbar umgesetzt wird. Aufgrund der Komplexität und Vielfalt der Lehrplandaten wurde zu Beginn eine inhaltliche Fokussierung vorgenommen. In Abstimmung mit Schwesterprojekten des FWU konzentriert sich die erste Phase auf die Fächer Deutsch, Mathematik, Englisch und Physik. Diese dienen als Pilotbereich, um die Ontologie an realen Bildungsinhalten zu testen, zu verfeinern und für die folgenden Fächer sowie weitere Lehrplanstrukturen zu erweitern.

Kompetenzfragen

• Welche Verknüpfung besteht zwischen Element X und Element Y?
• Was sind die Unterschiede der Kompetenzspezifikationen zwischen den verschiedenen Schularten der 7. Klasse in Mathematik im Saarlan?
• Wie hängen die Niveaustufen in Berlin/Brandenburg mit den Jahrgangsstufen zusammen?
• Welche Jahrgangsstufen umfasst die Niveaustufe C in Berlin im Gymnasium?
• Welcher Bereich aus Hamburg entspricht einem Element aus Bremen?
• Anhand welcher Lerninhalte kann ich eine Kompetenz erlernen?
• Welche Kompetenzen werden benötigt, um Kompetenz X zu erlernen?
• Wie verläuft die Progression im Fach Mathematik in den verschiedenen Schularten in Hessen?
• In welchen Fächern wird in BW das Querschnittsthema "Nachhaltige Entwicklung" gelistet?
• Welche zusätzlichen Kompetenzen müssen erlangt werden im Leistungskurs Physik gegenüber dem Grundkurs Physik in Sachsen-Anhalt?
• Ich möchte alle Kompetenzbereiche in dem Fach Mathe in Bayern sehen.
• Ich möchte alle Kompetenzspezifikationen der Kompetenzen sehen, die in Hessen unter dem Kompetenzbereich "Mathematisch modellieren" in der Jahrgangsstufe 7 erworben werden müssen.
• Ich möchte sehen, welche Lerninhalte in der 5. Klasse in dem Fach Biologie in NRW im Unterricht gelehrt werden sollen.
• Ich möchte alle Kompetenzbereiche in Französisch von der Primarstufe über die Sek I zur Sek II nach Jahrgangsstufe im Saarland sehen.
• Ich möchte alle Kompetenzspezifikationen des Kompetenzbereichs „Lesen“ des Fachs Deutsch in der Primarstufe sehen.
• Ich möchte in Hamburg die unterschiedlichen Kompetenzspezifikationen in Biologie nach Bildungsgang in der 8. Jahrgangsstufe sehen.
• Ich möchte wissen, welche Kompetenzspezifikationen in Englisch von Jahrgangsstufe 1-9 in Baden-Württemberg vorkommen aber in Brandenburg nicht.
• Ich möchte Lerninhalte nach Sprachniveaus (Gemeinsamer europäischer Referenzrahmen für Sprachen) filtern können.
• Ich möchte abbilden, welche Kompetenzen in Mathematik im Primarbereich erlernt werden und wie diese sich in der Sek I je nach Bildungsgang weiterentwickeln.