Module und Lernzirkel der Plattform FLexKom zur Förderung experimenteller Kompetenzen in der Schulpraxis : Verlauf und Ergebnisse einer Design-Based Research Studie

• Module and learning circle of the FLexKom platform to promote experimental skills in school practice : course and results of a design-based research study

Goertz, Simon; Heinke, Heidrun (Thesis advisor); Theyßen, Heike (Thesis advisor)

Berlin : Logos Verlag Berlin GmbH (2022)
Buch, Doktorarbeit

In: Studien zum Physik- und Chemielernen 334
Seite(n)/Artikel-Nr.: x, 430 Seiten : Illustrationen

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022

Kurzfassung

Die Förderung experimenteller Kompetenzen stellt ein zentrales Bildungsziel des naturwissenschaftlichen Unterrichts dar. Als wesentlicher Bestandteil der Allgemeinbildung werden naturwissenschaftliche Kompetenzen zur gesellschaftlichen Teilhabe, Kommunikation und Meinungsbildung benötigt. Im Rahmen von Experimenten, wie sie im Alltag, in der Technik und in der Medizin vorkommen, sind diese Kompetenzen unerlässlich. Zusätzlich legitimieren einige Kernlehrpläne der deutschen Bundesländer die Förderung experimenteller Kompetenzen explizit. Deshalb sind mit dieser Arbeit unter Nutzung des Design-Based Research Ansatzes Unterstützungsangebote zur Förderung experimenteller Kompetenzen bei Schülerinnen und Schülern (SuS) entwickelt und evaluiert worden. Hierzu wurde die Plattform FLexKom (Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen) konzipiert, die unterschiedliche Module und Unterrichtsmaterialien kostenfrei zur Verfügung stellt. Die Module der Plattform FLexKom sind so designt worden, dass sie eine spezifische Förderung konkreter Teilkompetenzen (z.B. elektronischen Versuchsaufbau durchführen oder Variablenkontrollstrategie anwenden) fokussieren. Methodisch können die Module in verschiedener Weise eingesetzt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, mehrere Module zu einem Lernzirkel zusammenzustellen. Dabei kann die Kombination der Module nach diversen Kriterien erfolgen. Zwei beispielhafte Lernzirkel wurden in einer Studie untersucht. Ein Lernzirkel rückt verschiedene Teilkompetenzen in den Vordergrund, wobei sich alle Module im selben physikalischen Inhaltsfeld bewegen (hier Elektrizitätslehre). Der andere Lernzirkel fokussiert eine Teilkompetenz (hier Variablenkontrollstrategie) in mehreren Inhaltsfeldern. Um die Wirksamkeit der entwickelten Lernzirkel und Materialien untersuchen und weitere Kenntnisse für neue Module schlussfolgern zu können, wurde eine Studie designt und durchgeführt, die die Lernwirksamkeit der Lernzirkel im Schulalltag untersucht und vergleicht. Zur Erhebung der Kompetenzen sind validierte Testinstrumente eingesetzt worden, die einzelne Teilkompetenzen messen und damit detaillierte Aussagen zulassen. Der Lernzuwachs konnte durch den Vergleich der Testdaten zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelt werden. Die konkrete Intervention bestand aus einer Motivationsphase, der Durchführung eines Lernzirkels sowie einer Sicherungsphase. Die beiden Beispiellernzirkel sind mit 15 Schulklassen aus den Jahrgangsstufen 7 bis 9 (Durchschnittsalter 12,9 Jahre) evaluiert worden. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen für die mit den Modulen adressierten Teilkompetenzen einen signifikanten Lernzuwachs mit großer Effektstärke. Nicht geförderte Teilkompetenzen zeigen keine oder nur eine schwache Verbesserung. Neben den Gemeinsamkeiten der beiden Lernzirkeltypen wurden auch Unterschiede herausgearbeitet. Für den Lernzirkel, der die Variablenkontrollstrategie (VKS) in allen Modulen fördert, zeigte sich auch für als schwierig bekannte Teilfähigkeiten der VKS eine deutliche Leistungssteigerung. Wurde die VKS nur in einem Modul des alternativen untersuchten Lernzirkels thematisiert, wurde ein signifikanter Lernzuwachs nur für die einfacheren Teilfähigkeiten der VKS festgestellt. Für den schulpraktischen Einsatz ist neben der Lernwirksamkeit auf Seiten der SuS auch die Akzeptanz der Lehrenden bedeutsam. Eine Befragung der Lehrenden zeigte eine positive Bewertung der Lernziele und ihrer Erreichbarkeit durch die Module. Des Weiteren erfuhr die Konzeptionsidee des Lernzirkels, der die VKS in mehreren Inhaltsfeldern thematisiert, eine besonders große Zustimmung. Damit konnte durch diese Arbeit einerseits ein Modulpool zur Förderung einer Vielfalt von spezifischen experimentellen Teilkompetenzen angelegt werden. Andererseits liefert die Arbeit Erkenntnisse über die Lernwirksamkeit von aus den Modulen kombinierten Lernzirkeln sowie über deren Akzeptanz bei den Lehrenden. Zusammenfassend wurden damit im Sinne des Design-Based Research Ansatzes mit der Plattform FLexKom sowohl schulpraxistaugliche Materialien zur Förderung experimenteller Kompetenzen bereitgestellt als auch wichtige Erkenntnisse zu deren weiteren Entwicklung gewonnen.