Ariane S. Willems hat zum 01. April 2015 am Institut für Erziehungswissenschaft die Professur für Schulpädagogik mit dem Schwerpunkt empirische Unterrichts- und Lernforschung übernommen.
Vor ihrer Berufung an die Georg-August-Universität Göttingen war sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Schulentwicklungsforschung (IFS) der Technischen Universität Dortmund in den Arbeitsbereichen von Prof. Dr. Wilfried Bos und Prof. Dr. Heinz Günter Holtappels tätig. Dort leitete sie die Projekte "StEG - Studie zur Entwicklung von Ganztagsschulen" (BMBF) sowie "Co-Teaching International - Lehrerbildung im interkulturellen Dialog" (DAAD). Außerdem war sie als eingeladene Gastdozentin an den Universitäten Bamberg und Erfurt tätig.
Promoviert wurde Ariane S. Willems an der TUM School of Education der Technischen Universität München. In ihrem Dissertationsprojekt "SIGMA - Situationales Interesse und Gestaltung im Mathematikunterricht" erforschte sie den Zusammenhang zwischen dem situationalen Interesse von Schülerinnen und Schülern und instruktionalen, motivational-affektiven sowie kognitiven Prozessen im Mathematikunterricht der Sekundarstufe I.
Aktuell arbeitet sie zu Fragen der Qualität und Wirkung außerunterrichtlicher Angebote an Ganztagsschulen. Hier untersucht sie u.a., inwieweit die Teilnahme an fachbezogenen außerunterrichtlichen Angeboten in der Grundschule zu einer Kompetenzförderung bei Schülerinnen und Schülern in den Bereichen Lesen, Naturwissenschaften und soziales Lernen beiträgt. Außerdem beschäftigt sie sich mit der Frage differenzieller Wirkungen von Ganztagsschulen und untersucht dabei, ob und unter welchen Bedingungen die Teilnahme am Ganztagsangebot förderlich für bildungsbenachteiligte Kinder ist.
Im Rahmen der Lehrerbildung an der Georg-August-Universität Göttingen unterrichtet Ariane S. Willems Lehrveranstaltungen zu den Themen Unterrichtsqualität und Lehrerkompetenzen, Schulentwicklung und Schulqualität sowie Heterogenität und soziale Ungleichheit in Schule und Unterricht. Außerdem bietet sie Lehrforschungsprojekte an, in denen Studierende eigene quantitativ-empirische Forschungsprojekte durchführen und auswerten.