Problemorientierte Schülerexperimente:
Gespeichert in:
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Logos-Verl.
2007
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| Schriftenreihe: | Studien zum Physik- und Chemielernen
68 |
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| Beschreibung: | Zugl.: München, Univ., Diss., 2007 |
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Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
I
.
I
. Stand der Dinge 1
1.2. Forschungsfragen 1
1.2.
1
. Entwicklungsarbeiten 1
1
.2.2. Unterstützung der Wissensentwicklung 2
1.2.3. Unterstützung nicht kognitiver Merkmale der Schülerinnen und Schüler 2
1.2.4. Wechselwirkung zwischen Wissenserwerb und nicht kognitiven Merkmalen 2
1.2.5. Prozesse während des Experimentierens 2
1.3. Evaluation 3
2. Schülerexperimente aus fachdidaktischer Sicht 5
2.1. Schülerexperimente 5
2.1.1. Geschichtliche Entwicklung 5
2.2. Ziele von Schülerexperimenten 7
2.3. Wissenschaftstheoretische Aspekte von Schülerexperimenten 9
2.4. Probleme beim Einsatz von Schüler
experimenten
13
2.4.1. Experimentieren ohne nachzudenken 13
2.4.2. Unterschiedliche Wahrnehmung der Ziele zwischen Lehrkräften und Lernenden 13
2.4.3. Mangelnde Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler 14
2.4.4. Kaum Effekte beim Wissenserwerb oder bei den Einstellungen 14
2.4.5. Schülerinnen und Schüler verbinden Theorie und Praxis nicht 15
2.4.6. Einfluss der Alltagsvorstellungen 15
2.4.7. Mangelnde Vermittlung experimenteller Fähigkeiten 17
2.4.8. Kochbuchartige Handlungsanweisungen
1
7
2.5. Empirische Arbeiten 18
2.5.1. Generelle Arbeiten 18
2.5.2. Studien mit großer Probandenzahl 20
2.5.3. Metaanalysen 21
2.5.4. Weitere Studien 22
2.6. Zusammenfassung 35
3. Lerntheoretische Überlegungen 37
3.1. Konstruktivismus 38
3.2. Selbstreguliertes Lernen 40
4. Entwicklung von problemorientierten Schülerexperimenten 43
4.1. Konzeption 43
4.2. Konkretisierung der Konzeption 48
4.3. Die entwickelten Experimente 51
4.3.1. Elektrizitätslehre 52
4.3.2. Optik 56
4.3.3. Weitere Entwicklungsarbeiten 60
5.
Empirische Studie
61
5. /. Anlage
der Studie
61
5.2. Wissenstests 62
5.2.1. Elektrizitätslehre 63
5.2.2. Optik 71
5.3. Schülermerkmale 79
5.3.1. Interesse 79
5.3.2. Selbstvertrauen der Schülerinnen und Schüler 82
5.3.3. Motivationale Orientierungen 86
5.3.4. Bewertung der Lernumgebung „Experimentieren" 88
5.3.5. Konstruktion des Fragebogens 90
5.4. Einsatz von Lernstrategien 92
5.5. Prozesse während des Unterrichtes 94
6. Durchführung der empirischen Studie 99
6.1. Erprobungen 99
6.2. Rahmenbedingungen 99
6.3. Beobachtungen bei den Durchführungen 101
1.3.l. Verhalten der Schülerinnen und Schüler 101
6.3.2. Schwierigkeiten der Schülerinnen und Schüler 104
6.3.3. Beobachtungen bei den einzelnen Experimenten in der Elektrizitätslehre 106
6.3.4. Beobachtungen bei den einzelnen Experimenten in der Optik 110
6.3.5. Ergebnis der Beobachtungen 115
6.4. Statistische Kennwerte der Wissenstests 115
6.4
Л
. Elektrizitätslehre 115
6.4.2. Optik 120
6.5. Skalenbildung bei den
Items
zu Schülermerkmalen 123
6.5.1. Faktor 1 : Selbstwirksamkeitserwartung 126
6.5.2. Faktor 2: Relevanz 127
6.5.3. Faktor 3: Allgemeines Interesse am Physikunterricht 127
6.5.4. Faktor 4: Kooperation/Kommunikation 129
6.5.5. Faktor 5: Interessantheit von Experimenten 129
6.5.6. Faktor 6: Forschungsdrang 130
6.5.7. Faktor 7: Motivation 131
6.5.8. Diskussion der Ergebnisse der Faktoranalyse 132
7. Ergebnisse der Wissenstests in der Elektrizitätslehre 135
7.1. Standarditems 135
7.2. Wissenserwerb in Untergruppen ¡37
7.2.1. Motivation 138
7.2.2. Selbstwirksamkeitserwartung 139
7:2.3. Forschungsdrang 140
7.2.4. Geschlecht 141
7.3. Treatmentbezogene
Items
142
7.4. Wissenserwerb in Untergruppen 143
7.4.1. Selbstwirksamkeitserwartung 144
7.4.2. Kommunikation / Kooperation 144
7.4.3. Allgemeines Interesses am Physikunterricht 145
7.4.4. Forschungsdrang 145
7.4.5. Geschlecht 145
7.5. Längerfristige Effekte bei Standarditems 146
7.6. Längerfristige Effekte bei treatmentbezogenen
Items
149
7.7. Zusammenfassung 152
8. Ergebnisse der Wissenstests in der Optik 153
8.1. Standarditems 153
8.2. Wissenserwerb in Untergruppen 155
8.2.1. Allgemeines Interesses am Physikunterricht 155
8.2.2. Relevanz 156
8.2.3. Motivation 157
8.2.4. Geschlecht 158
8.3. Treatmentbezogene
Items
159
8.4. Wissenserwerb in Untergruppen 161
8.4.1. Intelligenz 162
8.4.2. Kommunikation / Kooperation 163
8.4.3. Allgemeines Interesse am Physikunterricht 164
8.4.4. Motivation 165
8.5. Zusammenfassung 166
9. Entwicklung bei nicht kognitiven Merkmalen 167
9.1. Untersuchungsteil Elektrizitätslehre 167
9.1.1. Selbstwirksamkeitserwartung 167
9.1.2. Allgemeines Interesse am Physikunterricht 169
9.1.3. Interessantheit von Experimenten 170
9.
9.
9.
.4. Relevanz " 172
.5. Kommunikation / Kooperation 173
.6. Forschungsdrang 174
9.1.7. Motivation 176
9.1.8. Zusammenfassung 177
9.2. Längerfristige Effekte bei Schülermerkmalen 178
9.2.1. Selbstwirksamkeitserwartung 178
9.2.2. Allgemeines Interesse am Physikunterricht 179
9.2.3. Interessantheit von Experimenten 179
9.2.4. Relevanz 180
9.2.5. Kommunikation / Kooperation 181
9.2.6. Forschungdrang 182
9.2.7. Motivation 183
9.2.8. Zusammenfassung 184
9.3. Untersuchungsteil Optik 185
9.3.1. Selbstwirksamkeitserwartung 185
9.3.2. Allgemeines Interesse am Physikunterricht 187
9.3.3. Interessantheit von Experimenten 189
9.3.4. Relevanz 190
9.3.5. Kommunikation / Kooperation 191
9.3.6. Forschungdrang 193
9.3.7. Motivation 195
9.3.8. Zusammenfassung 196
10. Prozesse während des Experimentierens 197
10.1, Videoanalyse 197
10.1.1. Methode 197
10.1.2. Ergebnisse 200
10.1.3. Diskussion 208
10.2. Lernstrategien 209
10.2.1. Methode 209
10.2.2. Ergebnisse 209
10.2.3. Faktor 1 : Kritisches Prüfen 21.1
10.2.4. Faktor 2: Anstrengung 212
10.2.5. Faktor 3: Organisation 212
10.2.6. Faktor 4: Elaboration 213
10.2.7. Vergleich der Lernstrategien in Kontroll- und Treatmentgruppe 213
10.2.8. Diskussion 222
11. Diskussion 225
//./. Problemorientierte Schülerexperimente 225
11.1.1. Konzeption 225
11.1.2.
MateriaJentwickłung
225
11.1.3. Erprobung 225
11.1.4. Zusammenfassung 226
11.2. Ergebnisse der empirischen Studie 226
11.2.1. Wissensentwicklung 226
11.2.2. Inhaltsgebiete der entwickelten Lernumgebung 226
11.2.3. Verständnis für physikalische Begriffe 227
/ /. 3. Nicht kognitive Merkmale der Schülerinnen und Schüler 228
11.4. Zusammenhänge zwischen Persönlichkeitsmerkmalen und Wissenserwerb 229
11.4. I.Geschlecht 229
11.4.2. Vorwissen 229
11.4.3. Begabung 229
11.4.4. Relevanz 230
11.4.5. Weitere Zusammenhänge 230
11.5. Prozesse während des Experimentierens 231
11.6. Zusammenfassung 232
11.7. Ausblick 233
Literaturverzeichnis 237
Anhang 243 |
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Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
I
.
I
. Stand der Dinge 1
1.2. Forschungsfragen 1
1.2.
1
. Entwicklungsarbeiten 1
1
.2.2. Unterstützung der Wissensentwicklung 2
1.2.3. Unterstützung nicht kognitiver Merkmale der Schülerinnen und Schüler 2
1.2.4. Wechselwirkung zwischen Wissenserwerb und nicht kognitiven Merkmalen 2
1.2.5. Prozesse während des Experimentierens 2
1.3. Evaluation 3
2. Schülerexperimente aus fachdidaktischer Sicht 5
2.1. Schülerexperimente 5
2.1.1. Geschichtliche Entwicklung 5
2.2. Ziele von Schülerexperimenten 7
2.3. Wissenschaftstheoretische Aspekte von Schülerexperimenten 9
2.4. Probleme beim Einsatz von Schüler
experimenten
13
2.4.1. Experimentieren ohne nachzudenken 13
2.4.2. Unterschiedliche Wahrnehmung der Ziele zwischen Lehrkräften und Lernenden 13
2.4.3. Mangelnde Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler 14
2.4.4. Kaum Effekte beim Wissenserwerb oder bei den Einstellungen 14
2.4.5. Schülerinnen und Schüler verbinden Theorie und Praxis nicht 15
2.4.6. Einfluss der Alltagsvorstellungen 15
2.4.7. Mangelnde Vermittlung experimenteller Fähigkeiten 17
2.4.8. Kochbuchartige Handlungsanweisungen
1
7
2.5. Empirische Arbeiten 18
2.5.1. Generelle Arbeiten 18
2.5.2. Studien mit großer Probandenzahl 20
2.5.3. Metaanalysen 21
2.5.4. Weitere Studien 22
2.6. Zusammenfassung 35
3. Lerntheoretische Überlegungen 37
3.1. Konstruktivismus 38
3.2. Selbstreguliertes Lernen 40
4. Entwicklung von problemorientierten Schülerexperimenten 43
4.1. Konzeption 43
4.2. Konkretisierung der Konzeption 48
4.3. Die entwickelten Experimente 51
4.3.1. Elektrizitätslehre 52
4.3.2. Optik 56
4.3.3. Weitere Entwicklungsarbeiten 60
5.
Empirische Studie
61
5. /. Anlage
der Studie
61
5.2. Wissenstests 62
5.2.1. Elektrizitätslehre 63
5.2.2. Optik 71
5.3. Schülermerkmale 79
5.3.1. Interesse 79
5.3.2. Selbstvertrauen der Schülerinnen und Schüler 82
5.3.3. Motivationale Orientierungen 86
5.3.4. Bewertung der Lernumgebung „Experimentieren" 88
5.3.5. Konstruktion des Fragebogens 90
5.4. Einsatz von Lernstrategien 92
5.5. Prozesse während des Unterrichtes 94
6. Durchführung der empirischen Studie 99
6.1. Erprobungen 99
6.2. Rahmenbedingungen 99
6.3. Beobachtungen bei den Durchführungen 101
1.3.l. Verhalten der Schülerinnen und Schüler 101
6.3.2. Schwierigkeiten der Schülerinnen und Schüler 104
6.3.3. Beobachtungen bei den einzelnen Experimenten in der Elektrizitätslehre 106
6.3.4. Beobachtungen bei den einzelnen Experimenten in der Optik 110
6.3.5. Ergebnis der Beobachtungen 115
6.4. Statistische Kennwerte der Wissenstests 115
6.4
Л
. Elektrizitätslehre 115
6.4.2. Optik 120
6.5. Skalenbildung bei den
Items
zu Schülermerkmalen 123
6.5.1. Faktor 1 : Selbstwirksamkeitserwartung 126
6.5.2. Faktor 2: Relevanz 127
6.5.3. Faktor 3: Allgemeines Interesse am Physikunterricht 127
6.5.4. Faktor 4: Kooperation/Kommunikation 129
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6.5.6. Faktor 6: Forschungsdrang 130
6.5.7. Faktor 7: Motivation 131
6.5.8. Diskussion der Ergebnisse der Faktoranalyse 132
7. Ergebnisse der Wissenstests in der Elektrizitätslehre 135
7.1. Standarditems 135
7.2. Wissenserwerb in Untergruppen ¡37
7.2.1. Motivation 138
7.2.2. Selbstwirksamkeitserwartung 139
7:2.3. Forschungsdrang 140
7.2.4. Geschlecht 141
7.3. Treatmentbezogene
Items
142
7.4. Wissenserwerb in Untergruppen 143
7.4.1. Selbstwirksamkeitserwartung 144
7.4.2. Kommunikation / Kooperation 144
7.4.3. Allgemeines Interesses am Physikunterricht 145
7.4.4. Forschungsdrang 145
7.4.5. Geschlecht 145
7.5. Längerfristige Effekte bei Standarditems 146
7.6. Längerfristige Effekte bei treatmentbezogenen
Items
149
7.7. Zusammenfassung 152
8. Ergebnisse der Wissenstests in der Optik 153
8.1. Standarditems 153
8.2. Wissenserwerb in Untergruppen 155
8.2.1. Allgemeines Interesses am Physikunterricht 155
8.2.2. Relevanz 156
8.2.3. Motivation 157
8.2.4. Geschlecht 158
8.3. Treatmentbezogene
Items
159
8.4. Wissenserwerb in Untergruppen 161
8.4.1. Intelligenz 162
8.4.2. Kommunikation / Kooperation 163
8.4.3. Allgemeines Interesse am Physikunterricht 164
8.4.4. Motivation 165
8.5. Zusammenfassung 166
9. Entwicklung bei nicht kognitiven Merkmalen 167
9.1. Untersuchungsteil Elektrizitätslehre 167
9.1.1. Selbstwirksamkeitserwartung 167
9.1.2. Allgemeines Interesse am Physikunterricht 169
9.1.3. Interessantheit von Experimenten 170
9.
9.
9.
.4. Relevanz " 172
.5. Kommunikation / Kooperation 173
.6. Forschungsdrang 174
9.1.7. Motivation 176
9.1.8. Zusammenfassung 177
9.2. Längerfristige Effekte bei Schülermerkmalen 178
9.2.1. Selbstwirksamkeitserwartung 178
9.2.2. Allgemeines Interesse am Physikunterricht 179
9.2.3. Interessantheit von Experimenten 179
9.2.4. Relevanz 180
9.2.5. Kommunikation / Kooperation 181
9.2.6. Forschungdrang 182
9.2.7. Motivation 183
9.2.8. Zusammenfassung 184
9.3. Untersuchungsteil Optik 185
9.3.1. Selbstwirksamkeitserwartung 185
9.3.2. Allgemeines Interesse am Physikunterricht 187
9.3.3. Interessantheit von Experimenten 189
9.3.4. Relevanz 190
9.3.5. Kommunikation / Kooperation 191
9.3.6. Forschungdrang 193
9.3.7. Motivation 195
9.3.8. Zusammenfassung 196
10. Prozesse während des Experimentierens 197
10.1, Videoanalyse 197
10.1.1. Methode 197
10.1.2. Ergebnisse 200
10.1.3. Diskussion 208
10.2. Lernstrategien 209
10.2.1. Methode 209
10.2.2. Ergebnisse 209
10.2.3. Faktor 1 : Kritisches Prüfen 21.1
10.2.4. Faktor 2: Anstrengung 212
10.2.5. Faktor 3: Organisation 212
10.2.6. Faktor 4: Elaboration 213
10.2.7. Vergleich der Lernstrategien in Kontroll- und Treatmentgruppe 213
10.2.8. Diskussion 222
11. Diskussion 225
//./. Problemorientierte Schülerexperimente 225
11.1.1. Konzeption 225
11.1.2.
MateriaJentwickłung
225
11.1.3. Erprobung 225
11.1.4. Zusammenfassung 226
11.2. Ergebnisse der empirischen Studie 226
11.2.1. Wissensentwicklung 226
11.2.2. Inhaltsgebiete der entwickelten Lernumgebung 226
11.2.3. Verständnis für physikalische Begriffe 227
/ /. 3. Nicht kognitive Merkmale der Schülerinnen und Schüler 228
11.4. Zusammenhänge zwischen Persönlichkeitsmerkmalen und Wissenserwerb 229
11.4. I.Geschlecht 229
11.4.2. Vorwissen 229
11.4.3. Begabung 229
11.4.4. Relevanz 230
11.4.5. Weitere Zusammenhänge 230
11.5. Prozesse während des Experimentierens 231
11.6. Zusammenfassung 232
11.7. Ausblick 233
Literaturverzeichnis 237
Anhang 243 |
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