Authentische Aufgaben im theoretischen Bereich von Instruktions- und Lehr-Lern-Forschung (eBook)

PD Dr. habil. Jochen Kuhn wurde vom Fachbereich Natur- und Umweltwissenschaften der Universität Koblenz-Landau im Fachgebiet Didaktik der Physik habilitiert. Seine Arbeitsgebiete in der Physikdidaktik sind die Entwicklung einer neuen Aufgabenkultur und fachübergreifender Unterrichtskonzeptionen zum Physikunterricht sowie die theoriegeleitete empirische Lehr-Lern-Forschung in Schule und Hochschule.

Inhaltsverzeichnis 7
Abbildungsverzeichnis 12
Tabellenverzeichnis 15
Überblick über die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit 20
Kapitel 1: Einleitung 24
1.1 Problemrahmen, Bedarfsanalyse und Einordnung der Arbeit 24
1.2 Ziele, Aufbau und Genese der Arbeit 29
Kapitel 2: Theorie und Forschungsstand 38
2.1 Kontextorientiertes und Situiertes Lernen 38
2.1.1 Kontextorientierung in der Physikdidaktik 39
2.1.2 Situierte Kognition und Situiertes Lernen 41
2.1.2.1 Merkmale und Vertreter 42
2.1.2.2 Ansätze des Situierten Lernens 44
2.2 Der Anchored Instruction-Ansatz 46
2.2.1 Wissenskonstruktion und Designprinzipien 47
2.2.2 Entwicklungslinien von Anchored Instruction 51
2.2.2.1 AI-Ankermedien der ersten Generation 51
2.2.2.2 Ankermedien der zweiten AI-Generation: Interaktive computergestützte Lernumgebungen 54
2.2.2.3 ‚Enhanced Anchored Instruction‘: Ankermedium und Handlungsorientierung 56
2.2.3 Unterrichtsgestaltung und Anforderungen an die Lehrkräfte 57
2.2.4 Effektivität und Diskussion des AI-Ansatzes 59
2.2.4.1 Überblick über bisherige empirische Studienergebnisse 59
2.2.4.2 Diskussion 63
2.3 Der Modifizierte Anchored Instruction-Ansatz 66
2.3.1 Bedarfsanalyse für die theoriegeleitete Entwicklung einer problemorientierten Aufgabenund Lernumgebung in der Physikdidakt 66
2.3.2 Entwicklung des theoretischen Rahmenkonzepts von MAI 68
2.3.3 Zeitungsaufgaben als MAI-Ankermedien 71
2.3.4 Generalhypothesen 79
2.3.5 Themenauswahl: Curriculare Einbindung und Praktikabilität 80
2.3.6 Grundlagen der Aufgabenkonzeption zur empirischen Forschung 83
2.3.7 Pilotstudien: Stand der Forschung 89
2.3.7.1 Material und Methode 90
2.3.7.2 Ergebnisüberblick 93
2.3.7.3 Diskussion und Implementationsplan 94
2.4 Zusammenfassung und Diskussion 97
Kapitel 3: Untersuchungsschwerpunkt I – Effektivität authentischer Ankermedien im Physikunterricht der Sekundarstufe I 98
3.1 Hypothesen und Forschungsfragen der Interventionsstudie 98
3.2 Material und Methode der Interventionsstudie 100
3.2.1 Stichprobe 101
3.2.2 Material und Testinstrumente 102
3.2.2.1 Entwicklung des Testinstruments zur Motivation 102
3.2.2.2 Themenübergreifende Instrumente 106
3.2.2.3 Material und Instrumente im Themenbereich ‚Geschwindigkeit‘ 108
3.2.2.4 Material und Instrumente im Themenbereich ‚Elektrische Energie‘ 112
3.2.3 Organisation und Design der Interventionsstudie 116
3.2.3.1 Organisation: Voraussetzungen und Rahmenbedingungen 116
3.2.3.2 Design der Untersuchung 119
3.3 Auswertungsverfahren 120
3.3.1 Grundlagen der Mehrebenenanalyse 122
3.3.1.1 Hierarchische Datenstrukturierung 122
3.3.1.2 Formale Darstellung der Zusammenhänge bei Mehrebenenanalysen 124
3.3.2 Allgemeines Vorgehen und wichtige Kenngrößen bei Mehrebenenanalysen 127
3.4 Ergebnisse der Interventionsstudie 133
3.4.1 Deskriptive Statistiken 134
3.4.1.1 Daten der Lehrermerkmale 134
3.4.1.2 Daten der Moderatorvariablen 134
3.4.2 Mehrebenenanalysen zur Motivation 136
3.4.2.1 Auswahl und Strukturierung der Ebenen 136
3.4.2.2 Deskriptive Testdaten zur Motivation 140
3.4.2.3 Motivationsverlauf: Gesamtmotivation (total) 142
3.4.2.4 Motivationsverlauf: Subskala ‚Intrinsische Motivation/Engagement‘ IE 151
3.4.2.5 Motivationsverlauf: Subskala ‚Selbstkonzept‘ Sk 157
3.4.2.6 Motivationsverlauf: Subskala ‚Realitätsbezug/Authentizität‘ RA 162
3.4.3 Mehrebenenanalyse zur Beeinflussung der Leistungsfähigkeit 167
3.4.3.1 Auswahl der Ebenen und Vorgehensweise 168
3.4.3.2 Deskriptive Testdaten zur Leistungsfähigkeit 171
3.4.3.3 Untersuchungsergebnisse zur Gesamtleistung LPO (Posttest) 172
3.4.4 Varianzanalyse zur Beeinflussung der Leistungsbeständigkeit 178
3.4.4.1 Themenbereich ‚Geschwindigkeit‘ 179
3.4.4.2 Themenbereich ‚Elektrische Energie‘ 184
3.5 Implementationsstrategie 187
3.5.1 Aktuelle Implementationsstrategien 188
3.5.2 Der symbiotisch-partizipative Implementationsansatz von MAI 189
3.6 Diskussion 195
3.6.1 Ergebnisse der Mehrebenenanalysen zur Motivation52 195
3.6.2 Ergebnisse der Analysen zur Leistung (Mehrebenenund Varianzanalysen) 202
3.6.3 Zusammenfassung 209
Kapitel 4: Untersuchungsschwerpunkt II – Theoriegeleitete Optimierung authentischer Ankermedien 212
4.1 Hypothesen und Forschungsfragen 213
4.1.1 Definition der Variablen 213
4.1.2 Variablen, Instrumente, Hypothesen und Forschungsfragen der Interventionsstudie 214
4.2 Material und Methode der Interventionsstudie 220
4.2.1 Stichprobe 220
4.2.2 Material und Testinstrumente 221
4.2.2.1 Themenübergreifende Instrumente 222
4.2.2.2 Material und Testinstrumente im Themenbereich ‚Geschwindigkeit‘ 227
4.2.2.3 Material und Testinstrumente im Themenbereich ‚Elektrische Energie‘ 231
4.2.3 Organisation und Design der Interventionsstudie 234
4.2.3.1 Organisation: Voraussetzungen und Rahmenbedingungen 234
4.2.3.2 Design der Untersuchung 236
4.3 Auswertungsverfahren 238
4.3.1 Grundlagen der LISREL-Methode 239
4.3.2 Spezialfall des LISREL-Verfahrens: Die Pfadanalyse 240
4.3.3 Strategien und Spezifikationen der Modellierung 243
4.4 Ergebnisse 245
4.4.1 Varianzanalyse zur Beeinflussung von Cognitive Load, Ankereigenschaften und Ankertiefe 246
4.4.1.1 Beeinflussung der Cognitive Load 248
4.4.1.2 Beeinflussung der Ankereigenschaften 248
4.4.1.3 Beeinflussung der Ankertiefe direkt nach der Instruktion (Posttest) 250
4.4.1.4 Beeinflussung der Ankertiefe (zeitverzögert Follow up-Test)
4.4.2 Varianzanalysen zur themenspezifischen Beständigkeit der Ankertiefe 252
4.4.2.1 Beständigkeit der Ankertiefe im Themenbereich ‚Geschwindigkeit‘ 252
4.4.2.2 Beständigkeit der Ankertiefe im Themenbereich ‚Elektrische Energie‘ 254
4.4.3 Varianzanalysen zu Leistungsentwicklung und -unterschieden 255
4.4.3.1 Themenübergreifende Analyse der Gesamtleistung 256
4.4.3.2 Leistungsanalyse im Themenbereich ‚Geschwindigkeit‘ 258
4.4.3.3 Leistungsanalyse im Themenbereich ‚Elektrische Energie‘ 260
4.4.4 Varianzanalysen zu Motivationsverlauf und -unterschieden 263
4.4.5 Pfadanalyse zu Kausalzusammenhängen zwischen Cognitive Load, Ankereigenschaften, Ankertiefe, Motivation und Leistung 267
4.4.5.1 Modellierungsschritte in dieser Untersuchung 268
4.4.5.2 Ergebnisse der Pfadanalyse 271
4.5 Diskussion 274
4.5.1 Unterschiede zwischen Zeitungsaufgaben und ‚traditionellen Aufgaben‘ 274
4.5.1.1 Über Instruktionsaufgaben gemittelte Ergebnisse: Unterschiede in Cognitive Load, Ankereigenschaften und Ankertiefe 274
4.5.1.2 Für Instruktionsaufgaben differenzierte Ergebnisse: Unterschiede in der Beständigkeit der Ankertiefe 279
4.5.1.3 Leistungsunterschiede und -entwicklung 281
4.5.1.4 Motivationsverlauf und -unterschiede 287
4.5.1.5 Zusammenfassung zu den Unterschiedshypothesen 289
4.5.2 Kausalzusammenhänge zwischen den Variablen 291
4.5.2.1 Instruktionstextübergreifende Kausalzusammenhänge 291
4.5.2.2 Kausalzusammenhänge bei ‚traditionellen Aufgaben‘ 292
4.5.2.3 Kausalzusammenhänge bei Zeitungsaufgaben 293
4.5.2.4 Zusammenfassung zu den Kausalzusammenhängen der Variablen 294
4.5.3 Zusammenfassung und Ausblick 296
Kapitel 5: Nachhaltige Dissemination – Ein regionales LehrerBildungs-Netzwerk 300
5.1 Ausgangspunkt ‚Forschungsorientierung‘: Von empirischer Unterrichtsforschung zu einem regionalen LehrerBildungs-Netzwerk 300
5.2 LeBi-Net: Ein regionales LehrerBildungs-Netzwerk 302
5.2.1 Beteiligte Einrichtungen 302
5.2.2 Abstimmungsmaßnahmen 303
5.2.2.1 Fachdidaktische Vertiefungskurse (V-Kurse) 303
5.2.2.2 ‚Experten‘ 305
5.2.3 Abstimmungsebenen 305
5.2.3.1 Abstimmungsebene ‚Schulen Universität‘ 305
5.2.3.2 Abstimmungsebene ‚Studienseminare/Fortbildungsinstitute Universität‘ 307
5.2.3.3 Abstimmungsebene ‚Fortbildungsinstitute/Schulaufsicht Universität‘ 308
5.2.3.4 Abstimmungsebene ‚Universität Universität‘ 308
5.3 Evaluation der Abstimmungsmaßnahme ‚V-Kurse‘ 309
5.4 Zusammenfassung 312
Kapitel 6: Resümee und Ausblick 314
6.1 Zusammenfassung 315
6.2 Ausblick 324
6.2.1 Anknüpfende Arbeiten und erste Ergebnisse 324
6.2.1.1 Laufende Untersuchung zum Aspekt ‚Offenheitsgrad‘ 324
6.2.1.2 Laufende Dissertationen 328
6.2.2 Weiterführende Forschungsperspektiven 330
Anhang 334
Literaturverzeichnis 386

Kapitel 5: Nachhaltige Dissemination – Ein regionales LehrerBildungs-Netzwerk (S. 277-278)

In den vorangehenden Kapiteln standen zunächst die Entwicklung des MAI-Ansatzes als Rahmentheorie sowie die Implementation und differenzierte Analyse von Zeitungsaufgaben als ein praktikables und flexibles MAI-Lernmedium im Zentrum dieser Arbeit. Die dabei analysierten positiven Effekte geben Grund zum Optimismus hinsichtlich eines erfolgreichen Einsatzes von MAI und einer damit verbundenen Verbesserung des Physikunterrichts. Allerdings werden die daraus resultierenden Chancen nur dann zur Erhöhung der Lernwirksamkeit und Lernmotivation im alltäglichen Physikunterricht beitragen, wenn es gelingt, das Lernmedium auch wirklich nachhaltig in die Unterrichtspraxis zu verankern.

Dieser Aspekt wurde bis vor kurzem in der fachdidaktischen und pädagogisch-psychologischen Lehr-Lern-Forschung stark vernachlässigt, sodass bis in jüngster Vergangenheit kaum eine nachhaltige Implementation erfolgreicher Konzepte aus der fachdidaktischen Unterrichtsforschung in die Unterrichtspraxis gelungen ist (Eilks et al., 2005, Fischer &Wecker, 2006). Dies bedeutet für den vorliegenden Fall dieser Arbeit einerseits, dass Effektivität und Chancen des MAI-Ansatzes den für die Gestaltung des Unterrichtsalltags Verantwortlichen, nämlich den Lehrern, kommuniziert und einsichtig gemacht werden müssen. Ein erster Schritt in diese Richtung ist bereits durch die symbiotisch-partizipative Implementationsstrategie gelungen.

Für eine nachhaltige Dissemination ist dieser Schritt infolge der Dynamik von Unterrichtspraxis und Unterrichtsforschung allerdings nicht ausreichend. Den Entwicklungen in beiden Bereichen muss durch deren kontinuierliche, wechselseitige Vernetzung Rechnung getragen werden. Über die Realisierung einer solchen dynamischen Vernetzungsstruktur in Form eines lernenden und forschenden LerhrerBildungs-Netzwerk (LeBi-Net) auf regionaler Ebene wird in diesem Kapitel ausgehend von der in Kapitel 4 dargestellten Forschungsorientierung berichtet. Nach den verschiedenen Abstimmungsmaßnahmen sowie deren Integration im Rahmen von LeBi-Net werden zudem ein zur Analyse einer spezifischen Maßnahme entwickeltes Evaluationsinstrument vorgestellt sowie bisher daraus resultierende, aktuelle Ergebnisse präsentiert.

5.1 Ausgangspunkt ‚Forschungsorientierung‘: Von empirischer Unterrichtsforschung zu einem regionalen LehrerBildungs-Netzwerk

Die Implementation von MAI in Kapitel 3 orientierte sich an einer symbiotischpartizipativen Implementationsstrategie. Diese Vorgehensweise erfüllt sowohl die aus der Lernpsychologie heraus gestellte Forderung nach einem integrativen Forschungsansatz (Stark, 2004, Stark & Mandl, 2007) als auch den Ruf nach einer stärkeren Forschungsorientierung resultierend aus Analysen der federführenden Stellungnahmen zur Lehrerbildung:

Die Gutachten und Expertisen der Hochschulrektorenkonferenz (s. Fußnote 2), der Kultusministerkonferenz (Terhart, 2000), des Wissenschaftsrates (s. Fußnote 3), mehrerer Bundesländer (s. Fußnote 4) und Verbände (z.B. DPG, 2006, DMV, GDM & MNU, 2007) stellen als gemeinsame und zentrale Forderung eine verstärkte Forschungsorientierung als essentiellen Bestandteil der Lehrerbildung in allen Phasen heraus. Diese Forderung wurde zudem in dem KMK-Beschluss über die Standards in der Lehrerbildung für die Bildungswissenschaften explizit als Kompetenz verankert (KMK, 2004).