DiAmant S

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DiAmant S

Dissertationsprojekt DiAmant S: „Hypothesenräume und darauf wirkende Einflussfaktoren bei der Diagnose von SchülerInnenschwierigkeiten in SchülerInnen-Experimentier-Situationen im Physikunterricht“

Projektleiter Alexander Kauertz in Zusammenarbeit mit Björn Risch, Jürgen Roth und Gerlinde Lenske

Projektmitarbeiter Jens Fey ; Betreuung Jochen Scheid

Zusammenfassung

Handlungsbegleitende Diagnosen zur Verbesserung von Lernprozessen bei SchülerInnenexperimente sind wichtige Bestandteile des Physikunterrichts. Im Teilprojekt Diamant S werden die Vermutungen von Lehrkräften bezüglich der Ursache von Lernschwierigkeiten bei der Diagnose mithilfe von Videovignetten erfasst und kategorisiert. Es wird untersucht, welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten in den von den Lehrkräften generierten Vermutungen existieren und zentrale Einflussfaktoren auf die informelle Diagnose von SchülerInnen-Experimentier-Situationen identifiziert.

Theoretischer Hintergrund

Das Experimentieren hat im Fach Physik einen hohen Stellenwert. Experimentbasierte Lerngelegenheiten veranschaulichen physikalische Denk- und Arbeitsprozesse und können physikbezogene Schülerleistungen verbessern (vgl. Baumert et al. 2000, Tesch und Duit 2004, Wirth et al. 2008, Kircher et al. 2009, Labudde und Möller 2012 sowie Schmidt 2015). Während der Schülerexperimente sind aber auch spezifische Schwierigkeiten zu erwarten, die häufig auftreten und Einfluss auf den Lernerfolg haben (vgl. Draude und Woidzinski 2015). So fällt es den SchülerInnen schwer, ihren Arbeitsprozess zu strukturieren oder ihr Wissen anzuwenden (vgl. Wirth et al. 2008, Walpuski und Sumfleth 2007, de Jong & van Joolingen, 1998), was insbesondere Problemlöseprozesse erschwert. Durch eine Steuerung und kognitive Aktivierung kann der Lernprozess der SchülerInnen verbessert werden. Eingriffe durch die Lehrenden hinsichtlich einer Strukturierung der Gesprächsführung oder der primären Lernziele sowie der Verwendung metakognitiver Prompts zur Anregung von metakognitiven Regulationsprozessen haben sich dabei als erfolgreich erwiesen (vgl. Schrader 1989, Kobarg und Seidel 2003 Kobarg und Seidel 2007, Wirth et al. 2008, Kleickmann 2012). Grundlage dafür ist eine handlungsbegleitende Beobachtung und Analyse der Schülerprozesse. Ausgangspunkt der Beobachtung und Analyse sind Annahmen bzw. Vermutungen über mögliche Ursachen von problematischen Lernverläufen, die Lehrkräfte haben. Diese Annahmen, Beobachtungen und Analysen sind zentrale Elemente der Diagnose von Lernprozesse der SchülerInnen durch die Lehrenden.

Im naturwissenschaftlichen Unterricht lassen sich allerdings Defizite bei der handlungsbegleitenden Diagnosekompetenz feststellen (vgl. Draude und Wodzinski 2016, Draude 2016). Beispielsweise werden wenige Diagnoseverfahren eingesetzt, um den Lernstand oder das Wissen von SchülerInnen abzuklären (Bischoff et al. 2005, S. 394). Um eine Strukturierungshilfe adäquat auswählen, umsetzen und ihre Wirkung evaluieren zu können, benötigt es eine Mikroanalyse der Lernprozesse in Form einer informellen Diagnose. Dabei steht im Vordergrund, inwieweit mögliche situationsbedingte Zusammenhänge zwischen Fähigkeiten und Handeln identifiziert, durch Intervention geprüft und validiert werden, um Handlungsalternativen zu bilden. Dieser Prozess kann als gezielte und reflektierte Hypothesenbildung und –prüfung aufgefasst werden und ist auch von Merkmalen der Lehrenden (im Sinne einer Kompetenz) abhängig (vgl. Schrader 1989) und situationsspezifisch, etwa von der Komplexität der gestellten Lernaufgabe, der Passung an die Lerngruppe etc. bedingt[J1] . Es ist anzunehmen, dass Lehrpersonen bei der Diagnose von Problemursachen neben prinzipiell unterschiedlichen Hypothesen (Breite des Hypothesenraumes), die verschiedene Ursachen der Probleme annehmen, z.B. durch verschiedene Attribuierung (Ursache beim Lerner, bei der Aufgabe oder in der Situation), auch unterschiedlich elaborierte Hypothesen entwickeln, die sich etwa im Hinblick auf die Kausalität (monokausal, multikausal) oder Theoriebezug (erfahrungsbasiert, intuitiv, explizit) unterscheiden (Hypothesentiefe).

Die Breite des Hypothesenraums und die Hypothesentiefe kann von Merkmalen der Lehrperson abhängen, etwa der Analysekompetenz. Die Analysekompetenz von Lehrkräften lässt sich dabei u.a. in den Ausprägungen Beschreiben, Erklären und Bewerten unterscheiden und erfassen (Jahn et al. 2014, Seidel und Prenzel 2007). Merkmale der Situation spielen bei der Entwicklung von Hypothesen grundsätzlich eine Rolle, wie Studien zum Problemlösen zeigen. So lassen sich Unterschiede in der Herangehensweise der Problemlöser nachweisen, etwa beim externen Informationsbedarf oder auch beim Grad der Selbstreflexion und –organisation (vgl. Dörner et al. 1981).

Angelehnt an Funke wird in dieser Arbeit die informelle Diagnose von Problemursachen bei Schülerexperimenten als Form des komplexen Problemlösens verstanden. Ein Kennzeichen für komplexe Probleme ist beispielsweise die Dynamik der Problemsituation in welcher der Faktor Zeit in der Situation eine Rolle spielt. So sind bei der Diagnose nicht nur ein zeitpunktbezogener Eingriffe abzuwägen, sondern auch zukünftige Entwicklungen (Lernentwicklung) zu berücksichtigen und zukünftiges Unterrichtshandeln anzupassen, indem bspw. die (zukünftigen) Unterrichtsplanungen wie auch die Schülerexperimente an Bedingungen oder Entwicklungen angepasst werden. Ein weiteres Kriterium ist die Intransparenz durch fehlende oder unvollständige Informationen, welche auch eine aktive Informationsbeschaffung bedingt (vgl. Funke 2003). Für die Problemlösung, in Bezug auf die informelle Diagnose also einer Urteilsbildung und einer daraus folgenden Entscheidung, spielen Erfahrungen oder Wissen eine Rolle (vgl. Reinhold, Lind und Friege 1999). So ist bspw. die Heuristik eine erfahrungsabhängige Vorgehensweise, um zu einer Problemlösung bzw. einer Diagnose zu gelangen (vgl. Hussy 1998). Das Professionswissen (vgl. Riese et al 2015, Vogelsang und Reinhold 2013, Baumert und Kunter 2006, Bromme 1997, Schrader 1989, Shulman 1987) und Überzeugungen (Riese und Reinhold 2010, Oser und Blömeke 2012, Dunker 2016) können dabei ausschlaggebend sein. Der Aspekt schülerorientierte Überzeugung der Lehrperson wirkt sich dabei, neben der Schülerleistung und der kognitiven Aktivierung, bspw. auf die konstruktive Unterstützung durch die Lehrperson aus (Oettinghaus 2015, S. 26).

Forschungsfragen

Das Ziel im Projekt DiAmant S ist somit die Untersuchung der informellen Diagnosen bei SchülerInnen-Experimenten hinsichtlich der Einflüsse der Situation und der Lehrkraftmerkmale auf die Breite des Hypothesenraums und der Hypothesentiefe.

1. Welche Hypothesen zu den Schülerschwierigkeiten generieren Lehrpersonen bei der handlungsbegleitenden Diagnose von Schülerexperimenten und wie lassen sie sich kategorisieren? (Deskription des Hypothesenraums hinsichtlich Breite und Hypothesentiefe)

2. Wie wirkt die Situation auf den Hypothesenraum?  

3. Wie wirken das Professionswissen der Lehrkraft und die Lehrüberzeugungen auf den Hypothesenraum?

Methode

Die Studie unterteilt sich in eine Vor- und Hauptstudie. In der Vorstudie sollen angepasste Fragebögen zu potentiellen Einflussfaktoren hinsichtlich der Lehrerfahrung und -einstellung (Oettinghaus 2015, Oettinghaus, Lamprecht, & Korneck 2012; Lamprecht 2011, Riese 2009, Neuhaus, 2004, Seidel, Prenzel, & Duit 2003), Motivation in lern- und leistungsbezoge Motivation in lern- und leistungsbezogenen Situationennen (Woitkowski 2015, Fachwissenstest Fey & Schad [in Entwicklung] pilotiert und die Hypothesenräume zu Videovignetten exploriert werden. Die Videovignetten werden zunächst, bezugnehmend auf Brovelli et al. (2013) sowie Oser et al. (2007) als authentische, videografierte Schülerexperimente nach Schülerschwierigkeiten (hinsichtlich Lernerfolg und Häufigkeit, angelehnt an Draude und Woidzinski 2015) ausgewählt. Zu den Videovignetten, mit denen die Hypothesen der Lehrpersonen in der Breite und Tiefe erfasst werden, werden leitfadengestützte Interviews mit FachleiterInnen (N=10) für das Fach Physik geführt. Die Auswertung erfolgt mittels einer qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring (2010) und Reinhoffer (2008), in der induktive (materiale) und deduktive (formale) Kategorien zur Analyse der Hypothesentiefe gebildet werden. Durch dieses begleitende Interview sollen die Hypothesen in beide Richtungen (Tiefe und Breite) vervollständigt werden. Dabei soll zum einen die Breite des Hypothesenraumes der von den Lehrpersonen wahrgenommenen Ursachen der Schülerschwierigkeiten und zum anderen die Tiefe der personenspezifischen Hypothesen ergänzt werden, um ein möglichst umfassendes Analyseergebnis gewährleisten zu können. Im Interview soll auch erfasst werden, ob, wie und welche Zusatzinformationen zu den SchülerInnen für den Diagnoseprozess verwendet werden.

Literatur

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