Differenzielle Perspektiven im naturwissenschaftlichen Lernen
Donnerstag, 12. Juni 2003
Ort: Hörsaal III im Waldweg 26, Göttingen
Zeit: 16.00 bis 18.00 Uhr
Moderation: Susanne Bögeholz
Wissenschaftliches Problemlösen und epistemologische Überzeugungen
Hans-Peter Ziemek & Jürgen Mayer (Gießen)
Entdeckendes Lernen durch selbstgesteuertes Experimentieren im Chemielabor
Heinz Neber & Doris Heumann-Rupprecht (München)
Außerschulisches Lernen mit einem multimedialen Informationssystem zur Biodiversität: Unterschiede in Interesse und Wissenszuwachs bei Jungen und Mädchen
Angela Krombass, Detlef Urhahne, Jonathan Jeschke & Ute Harms (München)
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Wissenschaftliches Problemlösen und epistemologische Überzeugungen
Hans-Peter Ziemek & Jürgen Mayer (Gießen)
Fragestellung:
Ein ausreichendes wissenschaftstheoretisches Verständnis der Naturwissenschaften und methodische Kompetenzen gehören zum Kern naturwissenschaftlicher Bildung (Scientific Literacy). In der vorgestellten Studie wird der Frage nachgegangen, welche Bedeutung epistemologische Überzeugungen für das wissenschaftliche Problemlösen haben. Dabei standen folgende Fragen im Mittelpunkt:
- Welche epistemologischen Vorstellung zur Biologie können bei Lernenden der Sek. I und II differenziert werden?
- Welche Bedeutung haben die epistemologischen Vorstellungen für die Art der individuellen Herangehensweise an wissenschaftliche Fragestellungen?
Theoretischer Hintergrund:
Den präskriptiven Hintergrund des Projekts bilden Konzepte zum wünschenswerten epistemologischen Verständnis sowie zu Kompetenzen des wissenschaftlichen Arbeitens. Diese werden im breiten Konsens zum Kern der naturwissenschaftlichen Grundbildung (Scientific Literacy) gezählt. Die Modellierung und Operationalisierung dieses Bereichs erfolgt über ein Modell "wissenschaftsmethodischer Problemlösekompetenz", das Konstrukte der psychologischen Problemlöseforschung wie kognitive Fähigkeiten, deklaratives und prozedurales Wissen integriert und fachdidaktisch (Inquiry Learning) differenziert.
Methode der Untersuchung:
Schülerinnen und Schüler der Jahrgänge 6, 8 und 13 (n = 300) wurden mittels Fragebogen zu ihren epistemologischen Vorstellungen befragt (30 Items, 7 Subskalen). 50 Lernende wurden zusätzlich beim Bearbeiten einer wissenschaftlichen Fragestellung (verhaltensbiologische Beobachtung an Fischen) unter standardisierten Bedingungen in Kleingruppen (4-5 Personen, getrennt nach Geschlechtern) videographiert. Die Auswertung der Videodaten erfolgte mit einer Kombination qualitativer inhaltsanalytischer und quantitativer Methoden.
Ergebnisse:
Die Epistemologischen Vorstellungen dokumentieren Defizite für einen Teilbereich des Verständnisses der Biologie.
Der Vergleich der Ergebnisse für die Sek. I und II zeigen deutliche Unterschiede, speziell im Hinblick auf eine differenziertere Sichtweise der Wissenschaft Biologie mit zunehmenden Alter.
Die Analyse der Daten deutet auf Zusammenhänge zwischen den epistemologischen Überzeugungen und der Art der individuellen Herangehensweise an wissenschaftliche Fragestellungen hin.
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Entdeckendes Lernen durch selbstgesteuertes Experimentieren im Chemielabor
Heinz Neber & Doris Heumann-Rupprecht (München)
Um die Qualität naturwissenschaftlichen Unterrichts zu steigern, werden erneut Versionen entdeckenden Lernens und damit auch das Lernen durch Experimentieren (LdE) favorisiert. Beim Experimentieren wird Lernen um Problemlösephasen erweitert, die im regulären Unterricht meist ausgeblendet bleiben. Diese Phasen (z.B. das Planen) können durch Lehrkräfte vorstrukturiert werden oder aber selbstgesteuert durch Lernende erfolgen. Wie das LdE im aktuellen Unterricht in diesen Hinsichten realisiert wird und wie es aus Perspektiven von Lernenden und Lehrkräften perzipiert wird, ist weitgehend unerforscht. Ebenso fehlen Untersuchungen zu für selbstgesteuertes Experimentieren notwendige individuelle Voraussetzungen von Lernenden. Der Beitrag beschäftigt sich mit dem Experimentieren im Chemieunterricht mittlerer Jahrgangsstufen des Gymnasiums. Teilnehmer: n=241 Schüler; n=40 Lehrkräfte.
Fragestellungen sind:
1. Welche Phasen des LdE werden im Chemieunterricht realisiert?
2. Wie wird LdE im Unterricht durch Schüler und Lehrkräfte perzipiert?
3. Welche kausalen zusammenhänge ergeben sich zwischen Intentionalität, Selbstsystem, Experimentierpräferenzen und Experimentierstrategien der Schülerinnen und Schüler?
Als Erhebungsverfahren werden neben etablierten Methoden (z.B. zu Zielorientierungen, Selbstwirksamkeit und intrinsischer Motivation) einige neu entwickelte Verfahren eingesetzt, um spezifische individuelle Voraussetzungen für das LdE zu messen.
Einige Ergebnisse:
1. Bestimmte Phasen werden beim LdE wenig berücksichtigt.
2. Diskrepanzen zwischen realisiertem und präferierten LdE lassen sich für Lernenden und Lehrkräfte feststellen.
3. Annahmen über kausale Zusammenhänge zwischen Intentionalität, Selbstsystem, Experimentierpräferenzen und Experimentierstrategien werden bestätigt.
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Außerschulisches Lernen mit einem multimedialen Informationssystem zur Biodiversität: Unterschiede in Interesse und Wissenszuwachs bei Jungen und Mädchen
Angela Krombass, Detlef Urhahne, Jonathan Jeschke & Ute Harms (München)
Ein multimediales Informationssystem zur Biodiversität, das Informationen über Arten und Ökosysteme, deren Bedeutung für den Menschen sowie Ursachen für eine mögliche Gefährdung der biologischen Vielfalt insbesondere jüngeren Bevölkerungsgruppen zugänglich machen soll, wurde in einem österreichischen Naturkundemuseum eingerichtet und erprobt. Ziel der Evaluationsstudie war es, Lernzuwachs, Akzeptanz und Nutzerfreundlichkeit des Informationssystems zu quantifizieren. Den theoretischen Hintergrund bilden interessen- und instruktionstheoretische Konzeptionen.
1018 Schülerinnen und Schüler im Alter von 10 bis 18 Jahren nahmen an der Prä-Posttest-Fragebogenstudie teil. Eine Kontrollgruppe betrachtete einen Film über Biodiversität. Zusätzlich wurden Suchbegriffe und die Häufigkeit und Dauer des Aufrufs einzelner Programmteile durch Logging-Files erfasst.
Bei den kognitiven Leistungen konnte sowohl in der Computergruppe als auch in der Filmgruppe ein signifikanter Lernzuwachs von Vor- zu Nachtest verzeichnet werden. In beiden Gruppen stieg der Lernzuwachs mit dem Alter an. Unterschiede zwischen den Geschlechtern bestanden im Lernzuwachs nicht. In Hinsicht auf die Akzeptanz bereitete das Informationssystem den Evaluationsteilnehmern mehr Spaß und sie zeigten dafür mehr Interesse als für den Film. Mädchen bewerteten die Programminhalte als interessanter und nützlicher als Jungen. Das instruktionale Design als Maß für die Nutzerfreundlichkeit erhielt bei den Teilnehmern hohe Bewertungen. Mädchen wurden dadurch stärker motiviert als Jungen.
Des Weiteren wurden Fehlvorstellungen über Biodiversität in Bezug auf die Rolle des Menschen oder des Räubers Hai festgestellt. Die Daten dienen zur Weiterentwicklung computergestützter Informationssysteme für schulische und außerschulische Lernorte.
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