Lehrplan Ontologie

Ein Lehrplan ist ontologisch nicht als Dokument zu verstehen, sondern als Informationsobjekt mit normativer Funktion. Das Dokument (z. B. PDF, Webseite oder Buch) dient lediglich als Träger dieser Information.

Ein Lehrplan stellt eine strukturierte Informationseinheit dar, die eine systematische Zusammenstellung curricularer Elemente umfasst. Er legt verbindlich fest, welche Kompetenzen und Inhalte Schülerinnen und Schüler in einem bestimmten Fach, einer Jahrgangsstufe, einer Schulart oder einem Bildungsgang eines Bundeslandes erwerben sollen.

Ein Lehrplan ist immer spezifisch auf die Bildungspolitik eines Bundeslandes bezogen und unterscheidet sich von bundeslandübergreifenden Bildungsstandards, die von der Kultusministerkonferenz (KMK) verabschiedet werden und als Grundlage für die Entwicklung konkreter Lehrpläne in den Ländern dienen.

Neben den verbindlichen curricularen Vorgaben enthalten Lehrpläne häufig Hinweise zur didaktisch-methodischen Gestaltung des Unterrichts sowie Verweise auf fachübergreifende oder verwandte Kompetenzen und Inhalte. Je nach Bundesland werden hierfür unterschiedliche Bezeichnungen verwendet, beispielsweise Bildungsplan, Fachanforderungen, Kerncurriculum, Kernlehrplan, LehrplanPLUS, Rahmenlehrplan oder Rahmenplan.

Ein Lehrplan bezieht sich auf den Lehrprozess, den Lernprozess, die Kompetenzentwicklung sowie die Leistungsbewertung. Er beschreibt jedoch nicht den tatsächlich stattfindenden Unterricht, sondern spezifiziert, wie Lehr- und Lernprozesse idealerweise gestaltet werden sollen, um die angestrebten Bildungsziele zu erreichen.

Ontologisch kann ein Lehrplan daher als Prozessspezifikation verstanden werden. Er enthält Informationen darüber, welche Prozesse stattfinden sollen, unter welchen Bedingungen sie ablaufen und welche Ergebnisse beziehungsweise Zielzustände angestrebt werden. Der tatsächlich durchgeführte Unterricht ist demgegenüber als Instanz eines solchen spezifizierten Prozesses zu verstehen.

Aus ontologischer Sicht müssen Lehrprozess und Lernprozess klar voneinander unterschieden werden. Der Lehrprozess ist ein didaktischer Prozess, der durch Lehrpersonen oder das Bildungssystem initiiert und gestaltet wird. Der Lernprozess hingegen findet innerhalb der lernenden Person statt und umfasst die kognitiven und motivationalen Vorgänge, die zum Erwerb neuer Fähigkeiten und Kenntnisse führen. Der Lehrprozess kann den Lernprozess unterstützen und beeinflussen, bestimmt ihn jedoch nicht vollständig.

Das Ergebnis eines erfolgreichen Lernprozesses kann der Erwerb einer neuen Kompetenz sein. Ontologisch ist eine Kompetenz kein Informationsobjekt, sondern eine Disposition beziehungsweise Fähigkeit eines Akteurs, in einer Klasse von Situationen erfolgreich zu handeln. Kompetenzen existieren somit als Eigenschaften beziehungsweise Dispositionen der lernenden Person.

Der Lehrplan enthält die Kompetenzen selbst nicht, sondern beschreibt sie in Form von Kompetenzspezifikationen. Eine Kompetenzspezifikation ist wiederum ein Informationsobjekt, das eine Kompetenz hinsichtlich ihres Inhalts, ihres Anwendungsbereichs sowie gegebenenfalls ihres angestrebten Niveaus präzisiert. Kompetenzspezifikationen sind Bestandteil des Lehrplans und dienen dazu, die angestrebten Lernergebnisse eindeutig zu beschreiben.

Die ontologische Modellierung trennt somit konsequent zwischen realweltlichen Entitäten (Akteure, Prozesse und Kompetenzen) und Informationsobjekten (Lehrplan, Kompetenzspezifikationen, Lernziele oder Bewertungsmaßstäbe). Dadurch wird deutlich, dass ein Lehrplan weder Kompetenzen noch Lernprozesse selbst enthält, sondern deren intendierte Ausgestaltung sowie die Beziehungen zwischen ihnen beschreibt. Diese Unterscheidung bildet die Grundlage für eine ontologisch konsistente Repräsentation von Lehrplanwissen.

Aufbau und Struktur der Lehrplan Ontologie

Aus den beschriebenen ontologischen Überlegungen ergeben sich die Anforderungen an die Modellierung der Lehrplan-Ontologie. Ziel der Ontologie ist es, die zentralen Konzepte des deutschen Lehrplansystems sowie ihre Beziehungen formal und maschineninterpretierbar abzubilden. Dabei werden sowohl die semantischen Eigenschaften eines Lehrplans als normatives Informationsobjekt als auch die strukturellen Besonderheiten der Lehrpläne der einzelnen Bundesländer berücksichtigt.

Die Lehrplan-Ontologie ist als OWL-Ontologie implementiert und gliedert sich in fünf konzeptionelle Schichten. Diese Schichten bilden unterschiedliche Aspekte des Lehrplansystems ab – vom institutionellen Bildungskontext über die curriculare Struktur bis hin zu den Beziehungen zwischen den einzelnen Elementen.

1. Bildungskontext: Schule, Fach und Bundesland

(Wo gilt der Lehrplan?)

Bundesland
Schulart
Schulfach

Die erste Schicht der Lehrplan-Ontologie beschreibt den institutionellen Geltungsbereich eines Lehrplans. Sie modelliert den Bildungskontext, in dem ein Lehrplan Anwendung findet, und beantwortet die Frage, für welches Bundesland, welche Schulart und welches Schulfach ein Lehrplan gilt.

Die Klasse Schulfach (LP_0000001) bildet die Wurzelklasse aller Unterrichtsfächer und wird in Subklassen wie MINT-Fach, Naturwissenschaftsfach, Fremdsprachenfach und Gesellschaftswissenschaftsfach untergliedert. Ergänzend beschreibt die Klasse Schulfachbezug (LP_0000540) die Stellung eines Faches innerhalb eines Bildungsgangs, beispielsweise als Pflichtfach, Wahlpflichtfach oder erste, zweite beziehungsweise dritte Fremdsprache.

Die Klasse Schulart (LP_0000111) modelliert den Schultyp (z. B. Gymnasium oder Gesamtschule). Ergänzend beschreibt die Klasse Bildungsgang (LP_0000816) den schulischen Bildungsweg einer Schülerin oder eines Schülers. Sie umfasst unter anderem die Subklassen Gymnasialer Bildungsgang, Hauptschulbildungsgang und Realschulbildungsgang.

Der föderale Charakter des deutschen Bildungssystems wird durch die Klasse Bundesland Bezeichnung (LP_0000040) abgebildet. Die 16 deutschen Bundesländer sind als Individuen dieser Klasse modelliert und dienen der eindeutigen Zuordnung jedes Lehrplans zu seinem jeweiligen Geltungsbereich.

2. Curriculare Elemente als semantischer Kern der Ontologie

Die Klasse Curriculares Element (LP_0000261) bildet den semantischen Kern der Lehrplan-Ontologie. Sie dient als generische Oberklasse für alle inhaltlichen Bausteine eines Lehrplans und ermöglicht eine einheitliche Repräsentation curricularer Strukturen über alle Bundesländer hinweg.

Eine besondere Herausforderung besteht darin, dass die Lehrpläne der 16 Bundesländer unterschiedliche Terminologien und Strukturierungsprinzipien verwenden. Inhaltlich vergleichbare Konzepte werden häufig unterschiedlich benannt oder auf verschiedene Weise gegliedert. Die Ontologie begegnet dieser Heterogenität durch ein zweistufiges Modellierungsmuster: Auf einer abstrakten Ebene werden bundeslandübergreifende generische Klassen definiert, während die jeweiligen landesspezifischen Ausprägungen als Subklassen dieser generischen Konzepte modelliert werden. Dadurch bleiben sowohl die semantische Vergleichbarkeit als auch die länderspezifischen Besonderheiten erhalten.

Die wichtigsten generischen Klassen sind:

CE-Fragment (LP_0001015): Modelliert strukturelle Bestandteile eines Lehrplans, beispielsweise Kapitel oder Abschnitte. Diese Elemente besitzen selbst keine fachliche Bedeutung, dienen jedoch der hierarchischen Gliederung eines Lehrplans. Länderspezifische Klassen wie Lehrplanfragment (BE), Lehrplanfragment (BY) oder Lehrplanfragment (HH) sind jeweils Subklassen dieses generischen Konzepts.
CE-Bereich (LP_0000349): Repräsentiert fachlich strukturierende Bereiche eines Lehrplans. Hierzu gehören beispielsweise Kompetenzbereiche, Lernbereiche, Leitideen, Themen oder Themenfelder. Entsprechende landesspezifische Klassen – etwa Kompetenzbereich (BE/HH/RP/SN/NW), Lernbereich (BY/SN/NI), Leitidee (BE/BW/HH/RP), Thema, Themenfeld, Inhalt (HH) oder Inhaltsfeld (HE/NW) – werden als Spezialisierungen dieser Oberklasse modelliert.
CE-Kompetenzspezifikation (LP_0000263): Beschreibt die im Lehrplan formulierten Kompetenzanforderungen. Hierzu zählen unter anderem Kompetenzerwartungen (BY), Standards (BE), Anforderungen/Mindestanforderungen (HH), Lernziele/Lerninhalt (SN) oder andere landesspezifische Formen der Kompetenzbeschreibung.
CE-Lerninhalt (LP_0000332): Modelliert die fachlichen Inhalte und Lerngegenstände, die Gegenstand des Unterrichts sind.
CE-Hinweis (LP_0000852): Umfasst ergänzende Informationen wie didaktische, methodische oder organisatorische Hinweise.

Auch die Lehrpläne selbst werden auf einer gemeinsamen abstrakten Ebene modelliert. Die Klasse Lehrplan (LP_0000438) bildet die generische Oberklasse, deren Subklassen die unterschiedlichen Bezeichnungen der Bundesländer repräsentieren. Hierzu gehören unter anderem LehrplanPLUS (BY), Bildungsplan (BW, HH, HB), Kerncurriculum (NI, HE), Kernlehrplan (NV), Rahmenlehrplan (BE/BB), Rahmenplan (MV), Fachanforderung (SH) sowie die in mehreren Bundesländern verwendete Bezeichnung Lehrplan.

3. Zeitliche und stufenbezogene Einordnung

(Wann gilt etwas?)

Jahrgang
Schulstufe
Abschluss

Jahrgangsstufe (LP_0000009) und Schulstufe (LP_0000020) strukturieren den zeitlichen Verlauf von Bildungsgängen. Die Schulstufe differenziert sich insbesondere in Einführungsphase, Qualifikationsphase und Oberstufenphase und bildet damit größere zeitliche Abschnitte schulischer Bildung ab.

Die Klasse Schulabschluss (LP_0000019) modelliert die erreichbaren Bildungsabschlüsse eines Bildungsgangs, darunter die Allgemeine Hochschulreife, das Fachabitur, der Mittlere Schulabschluss sowie der Erste Schulabschluss. Diese Abschlussformen werden in der Ontologie zusätzlich in länderspezifischen Subklassen konkretisiert, beispielsweise als Allgemeine Hochschulreife (HH) oder Mittlerer Abschluss (SN).

4. Niveau-System

(Für welches Anspruchsniveau gilt etwas?)

Bildungsgangniveau
Fachniveau
Fremdsprachenniveau

Die wichtigsten Subklassen sind das Bildungsgangniveau (LP_0000028), das grundlegende schulische Leistungsprofile beschreibt, beispielsweise das Gymnasialniveau der Sekundarstufe I, das Hauptschulniveau, das Realschulniveau sowie das Gymnasialniveau der Sekundarstufe II. Ergänzend hierzu modelliert das Fachniveau Sek II (LP_0000265) die kursbezogenen Anforderungsniveaus der gymnasialen Oberstufe, insbesondere Grundkurse und Leistungskurse sowie deren länderspezifische Ausprägungen.

Darüber hinaus existieren für die einzelnen Bundesländer spezifische Subklassen des Niveaubegriffs, da sowohl Terminologie als auch Zuordnung zu Abschlüssen föderal unterschiedlich ausgestaltet sind. Beispiele hierfür sind etwa die in Berlin verwendeten Niveaus BOA, BBR, EBBR und MSA.

Die Instanzen der Klasse Fremdsprachenniveau ('LP_0010001') geben an, in welchem Umfang Lernende die Sprache verstehen, sprechen, lesen und schreiben können, und dient als Vergleichsgrundlage innerhalb von Bildungsabschlüssen und internationalen Qualifikationen.

5. Relationen und Funktionen

(Wie hängen alle Elemente zusammen?)

hat Teil
hat Jahrgangsstufe
hat Schulfach
von Bundesland
hat Beschreibung
hat Funktionen

Die Ontologie verwendet eine Kombination aus Properties der BFO-basierten Relation Ontology sowie eigens definierter Relations- und Datentyp-Properties, die entsprechend als Sub-Properties dieser Basismodellierung eingeordnet sind. Dadurch wird eine konsistente Anbindung an etablierte ontologische Standards gewährleistet und zugleich die domänenspezifische Modellierung des Lehrplansystems ermöglicht.

Die wichtigsten Properties sind:

hat Teil (bfo:BFO_0000051): Zentrale mereologische Relation zur Abbildung von Teil-Ganzes-Strukturen. Sie modelliert die hierarchische Gliederung von Lehrplänen in Fragmente, Bereiche und Kompetenzelemente.
von Bundesland (LP_0000029): Verknüpft jeden Lehrplanknoten mit dem jeweiligen Bundesland als Geltungsbereich.
hat Jahrgangsstufe (LP_0000026): Ordnet curricularen Elementen spezifische Jahrgangsstufen zu und verankert sie damit im zeitlichen Verlauf des Bildungsgangs.
hat Bildungsgangniveau (LP_0000833): Gibt das für ein Element relevante Bildungsgang- bzw. Leistungsniveau an.
hat Schulfach (LP_0000537) und für Schulart (LP_0000812): Stellen die fachliche und institutionelle Einbettung der Lehrplanknoten sicher, indem sie diese mit Schulfach und Schulart verknüpfen.
ermöglicht Abschluss (LP_0000021): Modelliert die Beziehung zwischen Bildungsgängen und den jeweils erreichbaren Schulabschlüssen.
hat Beschreibung / Titel / Nummer (LP_0030051 / LP_0030056 / LP_0030057): Metadaten-Properties zur Repräsentation textueller und identifizierender Informationen curricularer Elemente.

Ergänzt wird dieses Relationsmodell durch das Property hat Funktionspezifikation (LP_0000483) und das Konzept der Funktionsspezifikation (LP_0000478). Dieses umfasst unter anderem die Subklassen Strukturierungsfunktion, Beschreibungsfunktion, Bezugsfunktion und Niveauspezifikationsfunktion. Damit kann jedem curricularen Element explizit eine funktionale Rolle innerhalb des Lehrplans zugewiesen werden, etwa ob es strukturierende, beschreibende, referenzierende oder niveauspezifizierende Aufgaben erfüllt.

Weitere Informationen zur Struktur und Modellierung der Lehrplan-Ontologie befinden sich im Kapitel Beispiele.

Modellierung / Designprinzip

Das Grundprinzip der Ontologie lässt sich wie folgt zusammenfassen: eine gemeinsame Abstraktion mit vielfältigen länderspezifischen Konkretisierungen. Alle 16 Bundesländer verwenden dabei dieselben generischen Klassen (z. B. Lehrplan, CE-Fragment, CE-Bereich, CE-Kompetenzspezifikation) sowie zentrale Relations-Properties (z. B. hat Teil, hat Jahrgangsstufe, hat Bildungsgangniveau). Gleichzeitig bleiben die jeweiligen landesspezifischen Ausprägungen in Form eigener Subklassen erhalten, sodass die terminologische und strukturelle Eigenlogik der Länder nicht verloren geht.

Dieses Modell ermöglicht sowohl bundeslandübergreifende Auswertungen (z. B. „alle Kompetenzbereiche zu Thema X in allen Ländern“) als auch detaillierte länderspezifische Analysen (z. B. „alle Lernbereiche im LehrplanPLUS Bayern“).

Die Ontologie ist modular aufgebaut. Die Inhalte und Strukturen der einzelnen Bundesländer werden in getrennten Komponenten modelliert und durch eine übergeordnete Kern-Ontologie (Core) integriert. Diese Kern-Ontologie enthält die generischen Konzepte und Relationen, die in allen Bundesländern wiederkehren, auch wenn sie dort unterschiedlich benannt oder strukturiert sind.

Die Kern-Ontologie übernimmt damit eine verbindende Funktion: Sie stellt gemeinsame semantische Kategorien und Beziehungstypen bereit, über die die jeweiligen landesspezifischen Modelle systematisch miteinander verknüpft werden können. Dadurch entsteht ein gemeinsames semantisches Referenzsystem, ohne die Autonomie der Länderontologien aufzugeben.

Ein vereinfachtes Beispiel verdeutlicht dies: Verschiedene Bundesländer verwenden für inhaltlich vergleichbare Elemente – etwa Kompetenzbeschreibungen – unterschiedliche Begriffe und Strukturierungen. Die Kern-Ontologie führt diese Elemente auf eine gemeinsame funktionale Rolle zurück, beispielsweise als Kompetenzspezifikation. Auf dieser Grundlage lassen sich die unterschiedlichen Modelle eindeutig miteinander verbinden und einheitlich abfragen, ohne die jeweiligen landesspezifischen Modellierungen zu verändern.

Der modulare Aufbau ermöglicht es perspektivisch zudem, dass die Bundesländer ihre jeweiligen Ontologie-Module eigenständig pflegen und weiterentwickeln können, ohne dass Änderungen unmittelbare Auswirkungen auf die Modelle anderer Länder haben.

Die in der Kern-Ontologie modellierten curricularen Elemente bilden dabei die zentrale Strukturierungsbasis. Der Lehrplan fungiert als übergeordnete konzeptionelle Klammer, die eine Vielzahl von CE-Fragmenten umfasst. Diese Fragmente dienen als strukturierende Einheiten und können wiederum CE-Bereiche wie Kompetenzbereiche oder Themenfelder enthalten.

Diese Struktur ist rekursiv aufgebaut: Kompetenzbereiche und Themenfelder können ihrerseits weiter untergliedert sein, wobei sich die Zerlegung typischerweise bis auf die Ebene von Kompetenzspezifikationen oder Lerninhalten fortsetzt.

Ein beispielhafter Aufbau der Lehrplanstruktur auf Basis der Kern-Elemente ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Ein Lehrplan in der Kern-Ontologie lässt sich somit als hierarchisch und zugleich netzartig strukturierte Abfolge curricularer Elemente verstehen, die miteinander verknüpft werden können. So kann beispielsweise eine Kompetenzspezifikation auf einen bestimmten Lerninhalt referenzieren oder mit weiteren Kompetenzspezifikationen sowie Lehr- und Lernmaterialien in Beziehung stehen.

Nachgenutzte Ontologien/Vokabulare

Die Lehrplan-Ontologie wurde nicht als vollständig eigenständiges Modell entwickelt, sondern orientiert sich konsequent am Prinzip der Wiederverwendung etablierter Ontologien. Ziel ist es, vorhandene semantische Standards zu übernehmen, wo diese bereits geeignete Modellierungskonzepte bereitstellen, und nur dort neue Klassen oder Properties einzuführen, wo die Besonderheiten des deutschen Lehrplansystems dies erfordern.

Durch diese Strategie wird die Interoperabilität mit anderen Wissensgraphen erhöht, die Anschlussfähigkeit an bestehende Semantic-Web-Anwendungen verbessert und gleichzeitig der Modellierungsaufwand reduziert. Die Lehrplan-Ontologie versteht sich daher als domänenspezifische Erweiterung etablierter ontologischer Grundlagen.

Basic Formal Ontology (BFO)

Die grundlegende ontologische Struktur orientiert sich an der Basic Formal Ontology (BFO), die als internationale Referenzontologie insbesondere im wissenschaftlichen Bereich weit verbreitet ist. BFO unterscheidet konsequent zwischen real existierenden Entitäten (Continuants und Occurrents) sowie Informationsobjekten.

Diese Unterscheidung bildet die konzeptionelle Grundlage der Lehrplan-Ontologie. Ein Lehrplan wird als Informationsobjekt modelliert, während Lehrprozesse und Lernprozesse als Prozesse aufgefasst werden. Kompetenzen werden nicht als Informationsobjekte verstanden, sondern als Dispositionen beziehungsweise Fähigkeiten von Personen. Kompetenzbeschreibungen innerhalb eines Lehrplans sind dagegen Informationsobjekte, welche diese Kompetenzen spezifizieren.

Die Orientierung an BFO sorgt dafür, dass die Modellierung ontologisch konsistent bleibt und sich problemlos mit anderen BFO-basierten Ontologien kombinieren lässt.

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BFO als Top-Level-Ontologie

Die Basic Formal Ontology (BFO) ist eine Top-Level-Ontologie, die einen strukturierten Rahmen zur Organisation von Entitäten anhand ihrer grundlegenden Eigenschaften bereitstellt. Sie enthält keine domänenspezifischen Inhalte, sondern definiert hoch abstrakte Kategorien, die die Entwicklung spezialisierter Ontologien wie die Lehrplan-Ontologie unterstützen.

BFO unterscheidet Entitäten danach, ob sie über die Zeit hinweg bestehen oder sich in der Zeit entfalten, und unterteilt sie in Continuants und Occurrents.

Continuants (Endurants)

Continuants sind Entitäten, die zu jedem gegebenen Zeitpunkt existieren und ihre Identität über die Zeit hinweg behalten. Es gibt drei Arten von Continuants: Independent Continuants, Generically Dependent Continuants und Specifically Dependent Continuants.

Independent Continuants (IC)

Dies sind Entitäten, die unabhängig existieren und keine andere Entität benötigen, um zu existieren.

Material Entities – Physische Objekte mit räumlicher Ausdehnung (z.B. Organismen, Gebäude, Werkzeuge)
Immaterial Entities – Grenzen oder Teile von Objekten, die durch menschliche Konvention definiert sind (z.B. der Äquator, die obere Hälfte einer Kugel).

Generically Dependent Continuants (GDC)

Diese Entitäten hängen in ihrer Existenz von Independent Continuants ab. Generically Dependent Continuants können in mehreren Instanzen existieren oder an verschiedenen Orten repliziert werden. Beispiele:

Der Inhalt eines Buches (im Gegensatz zu einer einzelnen physischen Kopie)
Ein Softwareprogramm (das auf mehreren Computern installiert sein kann)
Eine musikalische Komposition (die auf verschiedenen Instrumenten gespielt werden kann)
Ein Datensatz und einzelne Datenelemente
Entitäten mit Informationsgehalt

Specifically Dependent Continuants (SDC)

Specifically Dependent Continuants sind Qualities, Roles oder Dispositions, die nur in Beziehung zu einem bestimmten Independent Continuant existieren. Sie können nicht unabhängig existieren und müssen stets in etwas anderem inhärent sein.

Qualities – Intrinsische Eigenschaften eines Independent Continuant. Sie beschreiben, wie eine Entität zu einem bestimmten Zeitpunkt ist. Beispiele: Die Farbe eines Blattes, das Gewicht einer Person, die Temperatur einer Flüssigkeit.
Roles – Situative Eigenschaften, die eine Entität aufgrund von Kontext oder sozialer Konvention hat. Beispiele: Die Rolle eines Lehrers, der Status eines Patienten in einem Krankenhaus, die Rolle einer Maschine während der Wartung.
Dispositions and functions – Potenzielle Verhaltensweisen oder Tendenzen, die eine Entität besitzt, auch wenn sie aktuell nicht realisiert sind. Functions sind Dispositions, die den spezifischen Zweck von etwas darstellen. Beispiele: Die Zerbrechlichkeit von Glas (es kann beim Fallen zerbrechen), die Löslichkeit von Salz (es löst sich in Wasser), die Fähigkeit einer Person, mehrere Sprachen zu sprechen, die Funktion eines Ofens zum Erhitzen, die Funktion eines Schraubenziehers zum Ein- und Ausdrehen von Schrauben.

Occurrents (Perdurants)

Ein Occurrent ist eine Entität, die sich in der Zeit entfaltet, oder der Beginn bzw. das Ende einer solchen Entität.

Processes

Processes sind dynamische Aktivitäten mit zeitlicher Dauer. Beispiele: Ein Laufereignis, eine chemische Reaktion, Zellteilung.

Temporal Regions

Diese repräsentieren zeitliche Abschnitte. Beispiele: Eine Sekunde, eine Stunde, ein historischer Zeitraum.

Spatiotemporal Regions

Diese verbinden Raum und Zeit zu einer gemeinsamen Entität. Beispiele: Die Bahn eines bewegten Objekts, die Trajektorie eines Planeten.

Relations in BFO

BFO definiert formale Beziehungen zwischen Entitäten, um Konsistenz zu gewährleisten. Einige zentrale Relations sind:

continuant part of – Beschreibt kompositorische Beziehungen. Beispiel: Ein Rad ist Teil eines Autos.
occurrent part of – Ein Prozess ist Teil eines anderen Prozesses. Beispiel: Eine Konferenz umfasst mehrere Workshop-Events.
located in – Beschreibt räumliche Einbettung. Beispiel: Ein Buch ist located_in einer Bibliothek.
characteristic of – Weist Specifically Dependent Continuants Independent Continuants zu. Beispiel: educator role ist eine Charakteristik einer Lehrperson.
has participant – Ordnet Continuants Prozessen zu. Beispiel: Ein Student nimmt an einer Vorlesung teil.

Repository: https://github.com/bfo-ontology/BFO-2020

Dokumentation: https://bfo-ontology.github.io/bfo-2020.html

Relation Ontology (RO)

Für die Modellierung von Beziehungen zwischen Entitäten werden zentrale Relationen der Relation Ontology (RO) verwendet. RO enthält weitere wichtige Relationen die noch nicht in der BFO enthalten sind.

Insbesondere die mereologische Relation has part (BFO_0000051) bildet die hierarchische Struktur von Lehrplänen ab.

Darüber hinaus werden verschiedene domänenspezifische Properties der Lehrplan-Ontologie als Sub-Properties allgemeiner Relationen der Relation Ontology modelliert. Dadurch bleiben ihre semantischen Eigenschaften erhalten und können von allgemeinen Werkzeugen sowie Reasonern genutzt werden.

Information Artifact Ontology (IAO)

Da Lehrpläne, Kompetenzspezifikationen, Lernziele und weitere curriculare Elemente Informationsobjekte darstellen, orientiert sich ihre Modellierung an der Information Artifact Ontology (IAO), die ebenfalls auf BFO und RO basiert.

Die IAO beschreibt Informationsobjekte unabhängig von ihrer konkreten physischen Repräsentation. Dadurch wird deutlich, dass beispielsweise ein PDF-Dokument lediglich Träger eines Lehrplans ist, der Lehrplan selbst jedoch als eigenständiges Informationsobjekt existiert.

Ebenso werden Kompetenzbeschreibungen oder Lernzielbeschreibungen nicht als Kompetenzen oder Lernziele selbst verstanden, sondern als Informationsartefakte, die diese beschreiben.

Schulfach- und Schulart-Ontologien

Die Schulfach- und Schulart-Ontologien wurden als eigenständige, wiederverwendbare Wissensmodelle entwickelt, um die Lehrplan-Ontologie um eine einheitliche Beschreibung des institutionellen Bildungskontexts zu ergänzen. Sie stellen kontrollierte Vokabulare für Schulfächer und Schularten aller deutschen Bundesländer bereit und werden von der Lehrplan-Ontologie referenziert, anstatt diese Informationen mehrfach zu modellieren.

Diese Trennung folgt dem Prinzip der Modularisierung und vermeidet Redundanzen. Änderungen an Fach- oder Schulartbezeichnungen müssen dadurch nur an einer zentralen Stelle gepflegt werden und stehen unmittelbar allen Ontologien zur Verfügung, die diese Vokabulare nachnutzen. Gleichzeitig erhöht sich die Interoperabilität, da unterschiedliche Bildungsontologien über dieselben Identifikatoren für Schulfächer und Schularten miteinander verknüpft werden können. Die Lehrplan-Ontologie konzentriert sich dadurch auf die Modellierung curricularer Inhalte und Relationen, während allgemeine bildungsbezogene Konzepte in diesen spezialisierten Ontologien verwaltet werden.

Schulfach-Ontologie

Die Schulfach-Ontologie (https://w3id.org/schulfach) stellt ein kontrolliertes Vokabular für die Unterrichtsfächer aller 16 deutschen Bundesländer bereit. Sie bildet die unterschiedlichen länderspezifischen Fachbezeichnungen semantisch ab und schafft gleichzeitig die Grundlage für bundeslandübergreifende Vergleiche.

Die Ontologie umfasst insgesamt 16 SKOS Concept Schemes, von denen jeweils eines die Schulfächer eines Bundeslandes repräsentiert (beispielsweise Schulfächer (Hamburg) oder Schulfächer (Bayern)). Innerhalb dieser Concept Schemes sind insgesamt 894 Schulfach-Individuen modelliert. Jedes Schulfach ist sowohl als Instanz der Klasse Schulfach (LP_0000001) als auch als skos:Concept typisiert. Über das Property von Bundesland (LP_0000029) wird jedes Fach eindeutig seinem jeweiligen Bundesland zugeordnet.

Die Bezeichnungen der Schulfächer werden über rdfs:label erfasst. Dadurch können die länderspezifischen Unterschiede erhalten bleiben, obwohl inhaltlich vergleichbare Fächer vorliegen. So existieren beispielsweise für denselben Unterrichtsgegenstand unterschiedliche Benennungen wie Sachkunde, Heimat- und Sachunterricht oder Mensch, Natur und Technik.

Für die bundeslandübergreifende Interoperabilität nutzt die Ontologie die Mapping-Properties von SKOS. Über skos:exactMatch und skos:closeMatch werden fachlich entsprechende Schulfächer sowohl zwischen den Bundesländern als auch mit dem bundesweiten KIM-Schulfachvokabular (https://w3id.org/kim/schulfaecher) verknüpft, das als gemeinsames Referenzvokabular dient. So kann beispielsweise das Hamburger Fach Deutsch über skos:exactMatch sowohl mit dem entsprechenden bayerischen Fach als auch mit dem KIM-Konzept s1005 (Deutsch) verbunden werden, ohne die jeweiligen landesspezifischen Bezeichnungen oder Modellierungen aufzugeben.

Repository: https://github.com/FWU-DE/schulfach-ontologie

SKOS-Vokabular: https://fwu-de.github.io/mem-skos-vocabs/

Schulart-Ontologie

Die Schulart-Ontologie (https://w3id.org/schulart) folgt demselben konzeptionellen Aufbau wie die Schulfach-Ontologie, modelliert jedoch die Beziehungen zwischen Schularten und den ihnen zugeordneten Bildungsgangniveaus.

Auch diese Ontologie besteht aus 16 SKOS Concept Schemes, die jeweils die Schularten eines Bundeslandes repräsentieren. Insgesamt enthält sie 89 Schulart-Individuen, die sowohl als Instanzen der Klasse Schulart (LP_0000111) als auch als skos:Concept modelliert sind.

Über das Property hat Bildungsgangniveau (LP_0000833) werden Schularten unmittelbar mit den zugehörigen Bildungsgangniveaus verknüpft. Dadurch enthält die Ontologie bereits Informationen darüber, welche Leistungs- beziehungsweise Anforderungsniveaus innerhalb einer bestimmten Schulart vorgesehen sind.

Am Beispiel Hamburgs wird dies deutlich: Das Gymnasium (HH_0000003) ist mit den Bildungsgangniveaus Gymnasialniveau Sekundarstufe I (HH) und Studienstufenniveau (HH) verknüpft und deckt damit die gymnasiale Sekundarstufe I sowie die gymnasiale Oberstufe ab. Die Stadtteilschule (HH_0000002) verweist dagegen auf insgesamt fünf unterschiedliche Bildungsgangniveaus, die von Mindestanforderungen bis zu Erhöhten Anforderungen reichen.

Durch diese Modellierung fungiert die Schulart-Ontologie als semantisches Bindeglied zwischen Schularten, Bildungsgangniveaus und den curricularen Elementen der Lehrplan-Ontologie. Verweist ein Lehrplanelement über hat Bildungsgangniveau (LP_0000833) auf ein bestimmtes Bildungsgangniveau, kann daraus unmittelbar die Menge der zugehörigen Schularten bestimmt werden. Umgekehrt lassen sich ausgehend von einer Schulart sämtliche relevanten curricularen Elemente eines bestimmten Leistungsniveaus identifizieren.

Repository: https://github.com/FWU-DE/schulart-ontologie

Verwendung von SKOS

Die Schulfach- und Schulart-Ontologien basieren auf dem Simple Knowledge Organization System (SKOS), einem W3C-Standard zur Repräsentation kontrollierter Vokabulare, Thesauri und Klassifikationen. SKOS wird dort eingesetzt, wo eine Menge normierter Begriffe mit Bezeichnungen, Hierarchien und einfache Beziehungen beschrieben werden soll.

Über Mapping-Properties wie skos:exactMatch und skos:closeMatch lassen sich inhaltlich entsprechende Schulfächer verschiedener Bundesländer sowie externe Referenzvokabulare, beispielsweise das KIM-Schulfachvokabular, miteinander verknüpfen. Dadurch bleiben die landesspezifischen Bezeichnungen erhalten, während gleichzeitig bundeslandübergreifende Abfragen und Vergleiche ermöglicht werden.

OWL-Time

Für die Modellierung zeitbezogener Informationen verwendet die Lehrplan-Ontologie die OWL-Time Ontology, einen W3C-Standard zur formalen Beschreibung von Zeitpunkten, Zeitintervallen und zeitlichen Beziehungen.

Die OWL-Time Ontology kommt überall dort zum Einsatz, wo curriculare Informationen einen zeitlichen Bezug besitzen. Hierzu zählen insbesondere die Gültigkeitszeiträume von Lehrplänen, die Angabe von Unterrichtsumfängen (beispielsweise der Anzahl von Unterrichtsstunden oder Unterrichtseinheiten) sowie weitere zeitliche Eigenschaften curricularer Elemente. Durch die Verwendung eines etablierten Zeitmodells lassen sich sowohl Zeitintervalle als auch Dauerangaben standardisiert und maschineninterpretierbar repräsentieren.

Die Nutzung der OWL-Time Ontology erhöht die Interoperabilität der Lehrplan-Ontologie mit anderen Wissensgraphen und ermöglicht die konsistente Modellierung zeitlicher Informationen auf Grundlage eines international etablierten Semantic-Web-Standards.

OWL-Time Dokumentation: https://www.w3.org/TR/owl-time/

KIM-Vokabulare

Zur bundeslandübergreifenden Harmonisierung von Schulfächern und Schularten werden außerdem die KIM-Vokabulare (Kompetenzzentrum Interoperable Metadaten) nachgenutzt. Die von der DINI-AG KIM entwickelten kontrollierten Vokabulare stellen bundesweit einheitliche Referenzkonzepte für verschiedene Bildungsbereiche bereit und fördern die Interoperabilität zwischen Bildungsplattformen, Repositorien und Metadatenstandards.

In der Lehrplan-Ontologie dienen die KIM-Vokabulare insbesondere als gemeinsamer Referenzpunkt für die Schulfach- und Schulart-Ontologien. Die länderspezifischen Fach- und Schulartkonzepte werden über die SKOS-Mapping-Properties skos:exactMatch beziehungsweise skos:closeMatch mit den entsprechenden KIM-Konzepten verknüpft. Dadurch bleiben die offiziellen Bezeichnungen und Strukturen der einzelnen Bundesländer vollständig erhalten, während gleichzeitig eine bundeslandübergreifende semantische Vergleichbarkeit ermöglicht wird.

Die KIM-Vokabulare übernehmen somit die Rolle eines standardisierten Referenzvokabulars innerhalb der Lehrplan-Ontologie. Anwendungen können entweder auf den länderspezifischen Konzepten arbeiten oder über die Verknüpfungen zu den KIM-Konzepten bundesweite Abfragen und Analysen durchführen, ohne die unterschiedlichen Terminologien der Länder gesondert berücksichtigen zu müssen.

Repository: https://github.com/dini-ag-kim/kmk-vocabs

Überblick über Klassen, Beziehungen, Hierarchien

Klassen

Klassen, die Lern- und Lehrprozess beschreiben:

Hierarchische Übersicht:

independant continuant (BFO)
- material entity (BFO)
  - object (BFO)
    - Person
  - Organisation (BFO)
    - Schule
    - Schulklasse
specifically dependent continuant (BFO)
- realizable entity (BFO)
  - disposition (BFO)
    - function (BFO)
      - Schulartfunktion
    - Kompetenz
  - role (BFO)
    - Schüler Rolle
    - Lehrer Rolle
process (BFO)
- Lehrprozess
- Lernprozess

Klassen, die das Bildungssytem beschreiben:

Hierarchische Übersicht:

generically dependent continuant (BFO)
- information content entity (Informationseinheit) (BFO)
  - Schulfach
  - Schulart
  - Schulstufe
  - Jahrgangsstufe
  - Oberstufenphase
  - Niveau
    - Bildungsgangniveau
    - Fachniveaus Sek II
    - Fremdsprachenniveau
process (BFO)
- Bildungsgang
  - Gymnasialer Bildungsgang
  - Hauptschulbildungsgang
  - Realschulbildungsgang
process boundary (BFO)
- Schulabschluss
  - Erster Schulabschluss
  - Mittlerer Schulabschluss
  - Allgemeine Hochschulreife

Klassen, die die Lehrpläne beschreiben:

Hierarchische Übersicht:

information content entity (Informationseinheit) (BFO)
- Lehrplan
- Curriculares Element
  - CE-Fragment
  - CE-Bereich
  - CE-Kompetenzspezifikation
  - CE-Lerninhalt
  - CE-Hinweis
  - CE-Verweis
  - CE-Leitperspektive
- Funktionsspezifikation
  - Beschreibungsfunktion
  - Strukturierungsfunktion
- symbol (IAO)
  - Identifikationsnummer
- textual entity (IAO)
  - Titel
  - Beschreibung
- data item (IAO)
  - Zeitspezifikation
- Unit

Genaue Definitionen der einzelnen Klassen sind in der Widoco-Dokumentation oder in den Release-Dateien zu finden.

Instanzen (individuals)

Die Individuen der Ontologie lassen sich in thematische Gruppen gliedern. Im Gegensatz zu den Klassen, die abstrakte Konzepte beschreiben, sind Individuen die konkreten Instanzen, auf die in den Lehrplandaten direkt per IRI verwiesen wird.

1. Bundesländer (LP_0000040)

Die 16 deutschen Bundesländer als fest definierte Individuen. Jedes Lehrplanelement trägt über von Bundesland eine dieser IRIs.

LP_3000049 Baden-Württemberg
LP_3000051 Bayern
LP_3000048 Berlin
LP_3000057 Brandenburg
LP_3000056 Bremen
LP_3000045 Hamburg
LP_3000050 Hessen
LP_3000052 Mecklenburg-Vorpommern
LP_3000043 Niedersachsen
LP_3000044 Nordrhein-Westfalen
LP_3000046 Rheinland-Pfalz
LP_3000055 Saarland
LP_3000047 Sachsen
LP_3000053 Sachsen-Anhalt
LP_3000054 Schleswig-Holstein
LP_3000031 Thüringen

2. Jahrgangsstufen (LP_0000009)

13 bundeslandunabhängige Individuen für die Jahrgänge 1–13. Alle Lehrplaninhalte referenzieren dieselben IRIs, was die länderübergreifende Vergleichbarkeit nach Jahrgangsstufe ermöglicht.

LP_2000001 (Jahrgangsstufe 1) bis LP_2000013 (Jahrgangsstufe 13)

3. Schulstufen (LP_0000020)

Individuen, die mehrere Jahrgangsstufen zu pädagogischen Abschnitten bündeln:

LP_0000036 Primarbereich
LP_0000045 Sekundarbereich I
LP_0000046 Sekundarbereich II
LP_0000051 G8 Einführungsphase
LP_0000050 G8 Qualifikationsphase
LP_0000055 G9 Einführungsphase
LP_0000052 G9 Qualifikationsphase

4. Bildungsgangniveaus (LP_0000028, Auswahl)

Die fünf bundeslandunabhängigen Superklassen-Niveaus, von denen alle länderspezifischen Niveaus erben. Sie ermöglichen länderübergreifende Abfragen auf generischem Anspruchsniveau.

LP_0000073 Grundschulniveau
LP_0000074 Hauptschulniveau
LP_0000075 Realschulniveau
LP_0000069 Gymnasialniveau Sek I
LP_0000835 Gymnasialniveau Sek II

Länderspezifische Beispiele:

LP_0000025 Mittelschulniveau (BY) → Hauptschulniveau
LP_0000030 Realschulniveau (BY) → Realschulniveau
LP_0000023 Gymnasialniveau Sek I (BY) → Gymnasialniveau Sek I
LP_0000279 Gymnasialniveau Sek I (SN) → Gymnasialniveau Sek I
LP_0000294 Oberschulniveau (SN) → Realschulniveau
LP_0000143 Erhöhtes Kompetenzniveau (RP) → Gymnasialniveau Sek I
LP_0000147 Grundlegendes Kompetenzniveau (RP) → Hauptschulniveau
LP_0000093 Erhöhte Anforderungen (HH) → Gymnasialniveau Sek I
LP_0000014 E Niveau (BW) → Gymnasialniveau Sek I
LP_0000016 G Niveau (BW) → Hauptschulniveau

5. Niveaustufen BE/BB (LP_0000443)

Die acht buchstabenbasierten Kompetenzstufen des gemeinsamen Berliner/Brandenburger Rahmenlehrplans:

LP_0000464 Niveaustufe A
LP_0000465 Niveaustufe B
LP_0000466 Niveaustufe C
LP_0000467 Niveaustufe D
LP_0000468 Niveaustufe E
LP_0000469 Niveaustufe F
LP_0000470 Niveaustufe G
LP_0000616 Niveaustufe H

6. Anforderungsbereiche (LP_0000802)

Drei bundesweit einheitliche KMK-Individuen zur Klassifizierung des kognitiven Anspruchs:

LP_0000803 Anforderungsbereich 1: Reproduktion
LP_0000804 Anforderungsbereich 2: Reorganisation und Transfer
LP_0000805 Anforderungsbereich 3: Reflexion und Problemlösung

7. Fremdsprachenniveaus (LP_0010001)

Sechs GER-Stufen als bundeslandunabhängige Individuen:

LP_0030317 A1 (Anfänger)
LP_0030316 A2 (Grundlegende Kenntnisse)
LP_0030315 B1 (Fortgeschrittene Sprachverwendung)
LP_0030314 B2 (Selbständige Sprachverwendung)
LP_0030312 C1 (Fachkundige Sprachkenntnisse)
LP_0030313 C2 (Annähernd muttersprachliche Kenntnisse)

8. Funktionsspezifikations-Individuen

Die Individuen, die als OWL-Restriktionen in den Klassendefinitionen aller länderspezifischen CE-Klassen verankert sind und ihre semantische Rolle maschinenlesbar machen. Sie sind das zentrale Werkzeug für länderübergreifende Abfragen. (s. Mapping unterschiedlicher Terminologien der Bundesländer in Kapitel Ontologie-Modell oder Pattern 8 - Funktionen in Kapitel Patterns)

Strukturierungsfunktionen:

LP_0000627 Fragmentfunktion
LP_0000497 Bereichsfunktion

Beschreibungsfunktionen:

LP_0000479 Kompetenzbeschreibungsfunktion
LP_0000480 Lerninhaltsbeschreibungsfunktion
LP_0001014 Hinweisbeschreibungsfunktion
LP_0002158 Verweisbeschreibungsfunktion
LP_0030326 Leitperspektivenbeschreibungsfunktion

Bezugsfunktionen:

LP_0000500 Prozessbezugsfunktion
LP_0000501 Inhaltsbezugsfunktion
LP_0002171 Domänenbezugsfunktion

9. Schulfächer

Für generisches KIM Vokabular, s. GitHub Repo Werteliste für allgemeinbildende Schulfächer und das SKOS Vokabular dazu.

s. Schulfach-Ontologie in Kapitel Ontologie-Modell und SKOS Vokabular Schulfach Ontologie.

10. Schularten

s. Schulart-Ontologie in Kapitel Ontologie-Modell und GitHub Repo Schulart Ontologie.

Beziehungen (properties)

Hier sind die wichtigsten Properties aufgelistet:

BFO_0000051 – hat Teil: Die zentrale Strukturrelation der gesamten Ontologie. Sie verbindet übergeordnete mit untergeordneten Elementen: Lehrplan → CE-Fragment → CE-Bereich → CE-Kompetenzspezifikation. Transitiv und asymmetrisch.
BFO_0000050 – ist Teil von: Die inverse Property zu hat Teil. Ermöglicht die Navigation von einem Element aufwärts zu seinem Elternelement.
LP_0000029 – von Bundesland → Bundesland Bezeichnung: Bindet jeden Lehrplan und jedes Curriculare Element an ein Bundesland.
LP_0000812 – für Schulart → Schulart: Verknüpft einen Lehrplan mit der Schulart, für die er gilt.
LP_0000537 – hat Schulfach → Schulfach: Verknüpft einen Lehrplan mit dem Unterrichtsfach.
LP_0000026 – hat Jahrgangsstufe → Jahrgangsstufe: Ordnet einen Lehrplan oder ein CE einer oder mehreren Jahrgangsstufen zu. Mehrfachbelegung möglich, z.B. für Doppeljahrgangsstufen.
LP_0000047 – hat Schulstufe → Schulstufe: Alternativ oder ergänzend zu hat Jahrgangsstufe – ordnet einem Element eine ganze Schulstufe zu (z.B. Sekundarbereich I).
LP_0000833 – hat Bildungsgangniveau → Bildungsgangniveau: Gibt an, auf welchem Leistungsniveau ein Element gilt – z.B. Realschulniveau oder Gymnasialniveau Sek I. Zentrales Property für die Vergleichbarkeit über Bundesländer hinweg.
LP_0000840 – hat Niveau → Niveau Allgemeinere Variante; verbindet Niveaustufen-Individuen (BE/BB) mit ihren abschlussspezifischen Bildungsgangniveau-Individuen.
LP_0000578 – hat Niveaustufe (Domain: Curriculares Element, Range: Niveaustufe (BE/BB)): Spezifisch für Berlin und Brandenburg: ordnet einem CE die Buchstabenstufe (A–H) zu.
LP_0000580 – ist Niveaustufe von: Inverse Property zu hat Niveau; zeigt von einem Bildungsgangniveau-Individuum zurück auf seine generische Niveaustufe.
LP_0000071 – benötigt Niveau: Gibt an, welches Vorkenntnissniveau als Eingangsvoraussetzung für ein Element erwartet wird.
LP_0000021 – ermöglicht Abschluss / endet mit Abschluss → Schulabschluss: Verknüpft Bildungsgänge und Schularten mit den erreichbaren Schulabschlüssen. Beide Labels sind in der Ontologie für dieselbe Property definiert.
LP_0000024 – wird beschrieben von: Inverse zu beschreibt (IAO_0000136); von einer Schulart, Jahrgangsstufe oder einem Bundesland aus zeigt sie auf alle Lehrpläne, die diesen Kontext betreffen.
IAO_0000136 – beschreibt: BFO/IAO-Property; verbindet einen Lehrplan mit den Entitäten (Schulart, Bundesland), auf die er sich bezieht.
LP_0030056 – hat Titel → Titel: Trägt die Bezeichnung eines Lehrplans oder CE.
LP_0030051 – hat Beschreibung (Domain: Curriculares Element) → Beschreibung: Trägt längere erläuternde Texte, Hinweise und Beispiele zu einem CE.
LP_0030057 – hat Nummer (Domain: Curriculares Element) → Identifikationsnummer: Trägt die originale Nummerierung oder Codierung aus dem Quelldokument.
LP_0000463 – uri: Trägt den URL zum Originaldokument des Lehrplans beim Herausgeber.
LP_0000483 – hat Funktionsspezifikation → Funktionsspezifikation: Verknüpft länderspezifische CE-Klassen mit ihrer semantischen Rolle (Bereichsfunktion, Kompetenzbeschreibungsfunktion, usw.). In der Regel als OWL-Restriktion in der Klassendefinition verankert, nicht als Datentripel.
LP_0030071 – hat Verweis → CE-Verweis: Hängt einen CE-Verweis an das Element, von dem aus er ausgeht.
LP_0030072 – verweist auf (Domain: CE-Verweis) : eigt vom CE-Verweis-Individuum auf das eigentliche Ziel des Verweises.
LP_0000343 – hat Schulartfunktion → Schulartfunktion: Gibt an, welche Funktion eine Schulart im Bildungssystem übernimmt.
LP_0000477 – konkretisiert Schulart (Domain: Schulartfunktion, Range: Schulart): Verknüpft eine Schulartfunktion mit der konkreten Schulart, auf die sie sich bezieht.
LP_0000041 – hat Einheit: Verknüpft eine Zeitspezifikation mit ihrer Maßeinheit (z.B. Unterrichtsstunden, Schulwochen).
LP_0000141 – entspricht KIM Schulart (Annotation Property): Verknüpft eine Schulart mit dem entsprechenden Eintrag im bundesweiten KIM-Vokabular.

Mapping unterschiedlicher Terminologien der Bundesländer

So wie sich die Bildungssysteme von Bundesland zu Bundesland unterscheiden, variieren auch die Lehrpläne. Jedes Bundesland strukturiert seine Lehrpläne auf eigene Weise und verwendet teilweise unterschiedliches Vokabular, um gleiche oder ähnliche Konzepte zu beschreiben. Darüber hinaus bestehen innerhalb der Bundesländer fächerübergreifende Unterschiede, sowohl im Aufbau der Lehrpläne als auch in den verwendeten Begrifflichkeiten. Dies führt dazu, dass die Inhalte der Lehrpläne nicht immer eindeutig den von uns definierten Kern-Elementen (CE-Bereich, CE-Kompetenzspezifikation, CE-Lerninhalt und CE-Hinweis) zugeordnet werden können. Zusätzlich erschweren spezifische Besonderheiten einzelner Bundesländer, wie etwa die Aufnahme konkreter Unterrichtsbeispiele oder detaillierter Zeitvorgaben für Lerninhalte, die in anderen Lehrplänen nicht enthalten sind, die Einbindung in ein generisches Modell.

Im Rahmen der Analyse der Lehrpläne aller Bundesländer wurden zentrale inhaltliche Strukturen identifiziert, die in nahezu allen Lehrplänen vorkommen. Dabei wurden die Fächer Deutsch, Mathematik, Englisch (bzw. die erste Fremdsprache) sowie Physik (bzw. Sachunterricht oder Naturwissenschaften) berücksichtigt. Die identifizierten inhaltlichen Kernkomponenten werden als „Curriculare Elemente“ (CE) bezeichnet. Dazu gehören:

ToDo Grafik

Die nachfolgende Grafik veranschaulicht, wie diese zentralen Elemente der Ontologie dazu beitragen, bundeslandspezifische Terminologien konsistent abzubilden. Als Beispiel dienen Ausschnitte aus dem Deutsch-Lehrplan Mecklenburg-Vorpommerns. Unter jedem curricularen Element sind die Bezeichnungen aufgeführt, die in anderen Bundesländern für funktional vergleichbare Elemente verwendet werden. Diese Zuordnung ermöglicht es, die terminologischen Unterschiede der Länder beizubehalten und zugleich eine klare und strukturierte Vergleichbarkeit herzustellen.

ToDo Grafik

Integration der Bildungsstandards

Die Rolle der Kultusministerkonferenz (KMK) und die Nutzung ihrer Bildungsstandards in der Ontologie

Die Kultusministerkonferenz (KMK) ist das zentrale Gremium der 16 deutschen Bundesländer für alle Fragen rund um Bildung, Wissenschaft und Kultur. Da das Bildungswesen in Deutschland Länderhoheit ist, sorgt die KMK dafür, dass wichtige Aspekte des Schul- und Bildungsbereichs bundesweit abgestimmt sind und vergleichbare Standards bestehen. Zu ihren Aufgaben gehören unter anderem die Entwicklung gemeinsamer Rahmenvorgaben, die Abstimmung von Schulabschlüssen sowie die Formulierung bundesweit verbindlicher Bildungsstandards.

Für viele dieser Bildungsstandards stellt das IQB (Institut zur Qualitätsentwicklung im Bildungswesen) bereits digital nutzbare Daten bereit. Diese liegen in strukturierten, maschinenlesbaren Formaten vor und ermöglichen dadurch eine effiziente Weiterverarbeitung, Verknüpfung und Analyse. Zu diesen Standards zählen beispielsweise Kompetenzbeschreibungen für die Fächer Deutsch, Mathematik, die erste Fremdsprache (Englisch/Französisch) sowie die naturwissenschaftlichen Fächer (Biologie, Chemie und Physik). Die Bereitstellung in standardisierter Form schafft die Grundlage dafür, Bildungsinhalte über Ländergrenzen hinweg vergleichbar zu machen und digitale Anwendungen zu unterstützen.

In unserer Ontologie dienen die Bildungsstandards der KMK als übergeordnete Referenzstruktur. Analog zur Vorgehensweise bei den einzelnene Bundesländern, werden auch die in den Bildungsstandards vorkommenden Elemente den übergeordneten Curricularen Elementen zugeordnet und als eindeutig definierte Entitäten im Datenmodell hinterlegt. Diese Referenzpunkte können anschließend mit Lehrplanbestandteilen der Bundesländer verknüpft werden. Dadurch unterstützen die Bildungsstandards eine konsistente Verwendung von Kompetenzbeschreibungen, Betitlungen von Bereichen und Erwartungsniveaus und ermöglichen eine vergleichbare Einordnung der Lehrplaninhalte.

Die Bildungsstandards beziehen sich dabei auf eine Bildungsstufe und sind bis zum Ende der Primarstufe, der Sekundarstufe I (aufgeteilt in den Ersten und Mittleren Schulabschluss) und der Sekundarstufe II (Allgemeine Hochschulreife) zu erwerben. Da die Lehrpläne der Bundesländer allerdings meist auf Ebene der Jahrgangsstufen ausdifferenziert sind, können die Bildungsstandards nicht genau gleich übernommen werden. Außerdem gibt es nur für die oben genannten Fächer Bildungsstandards. Aus diesen Gründen reichen die Bildungsstandards nicht als gemeinsamer Nenner aller Lehrpläne. Trotzdem bieten sie eine wichtige Referenzquelle.