Werbeaufgaben im Physikunterricht (eBook)

Dr. Patrik Vogt promovierte bei Prof. Dr. Andreas Müller am Institut für Naturwissenschaften und naturwissenschaftliche Bildung der Universität Koblenz-Landau und ist derzeit auf eine Postdoktorandenstelle abgeordnet. Er ist Realschullehrer für Physik und Mathematik.

Vorwort 7
Inhaltsverzeichnis 9
Abbildungsverzeichnis 12
Tabellenverzeichnis 15
Abkürzungen/Variablen 20
1 Einleitung und Aufbau der Arbeit 22
2 Modified-Anchored-Instruction: Ein Forschungs- und Interventionsprogramm 26
2.1 Ausgangspunkt des Forschungsprogramms 26
2.2 Der Anchored-Instruction-Ansatz 28
2.3 Der modifizierte Anchored-Instruction-Ansatz 31
2.4 „Werbeaufgaben“ als MAI-Ankermedien 33
2.4.1 Leithypothesen 44
2.4.2 Themenauswahl: Curriculare Einbindung und Praktikabilität 46
3 Pilotstudie zur Wirksamkeit von „Werbeaufgaben“ 48
3.1 Stichprobe 48
3.2 Material und Methoden 48
3.2.1 Instruktionsmaterial 48
3.2.2 Testinstrumente und Erhebungsverfahren 48
3.2.2.1 Motivation 49
3.2.2.2 Leistung 50
3.2.2.3 Kovariate 51
3.2.2.3.1 Konzepttest zur Wärmelehre 51
3.2.2.3.2 Lesekompetenztest 52
3.2.2.3.3 Mathematischer Fähigkeitstest 52
3.2.3 Effektstärken- und Teststärkenanalyse 53
3.2.3.1 Effektmaße – eine „Übersetzungshilfe“ 53
3.2.3.2 Teststärke, Stichprobenumfangsplanung 56
3.2.4 Design der Intervention 57
3.3 Ergebnisse der Pilotstudie 59
3.3.1 Beeinflussung des Motivationsverlaufs 59
3.3.1.1 Stichprobenumfangsplanung 59
3.3.1.2 Voraussetzungen der Analysemethode 61
3.3.1.3 Ergebnisse 66
3.3.2 Beeinflussung der Leistung 74
3.3.2.1 Stichprobenumfangsplanung 74
3.3.2.2 Prüfung der Voraussetzungen der Analysemethode 75
3.3.2.3 Ergebnisse 78
3.3.3 Zusammenfassung 82
Hauptstudie zur Wirksamkeit von „Werbeaufgaben“ im Physikunterricht der Sekundarstufe I 84
4 Hypothesen und Forschungsfragen 85
5 Material und Methoden 88
5.1 Stichprobe 88
5.2 Instruktionsmaterial 89
5.3 Testinstrumente und Erhebungsverfahren 91
5.3.1 Motivation 92
5.3.2 Leistung 93
5.3.3 Kovariate 97
5.4 Organisation und Designs der Interventionen 98
5.4.1 Organisation der Untersuchung 98
5.4.2 Design der Forschungsfrage I: „Wirksamkeit“ 99
5.4.3 Design der Forschungsfrage II: „Dosis-Wirkungs-Beziehung“ 101
5.4.4 Design der Forschungsfrage III: „Robustheit“ 103
5.4.5 Methodik zur Dosis-Wirkungs-Beziehung 105
6 Ergebnisse 107
6.1 Ergebnisse zu Forschungsfrage I: „Wirksamkeit“ 108
6.1.1 Beeinflussung des Motivationsverlaufs 108
6.1.1.1 Multivariate Tests 108
6.1.1.2 Innersubjektkontraste 110
6.1.1.3 Zwischensubjekteffekte 111
6.1.2 Beeinflussung des Leistungsverlaufs 119
6.1.2.1 Leistungsverlauf zum Thema „Wärmekapazität“ 119
6.1.2.1.1 Innersubjekteffekte 120
6.1.2.1.2 Zwischensubjekteffekte 121
6.1.2.2 Leistungsverlauf zum Thema „Heizwert“ 125
6.1.2.2.1 Innersubjekteffekte 125
6.1.2.2.2 Zwischensubjekteffekte 126
6.1.3 Zusammenfassung 128
6.2 Ergebnisse zu Forschungsfrage II: „Dosis-Wirkungs-Beziehung“ 129
6.2.1 Beeinflussung des Motivationsverlaufs 129
6.2.1.1 Multivariate Tests 130
6.2.1.2 Innersubjektkontraste 130
6.2.1.3 Zwischensubjekteffekte 131
6.2.2 Beeinflussung des Leistungsverlaufs 136
6.2.2.1 Leistungsverlauf zum Thema „Wärmekapazität“ 136
6.2.2.1.1 Innersubjekteffekte 137
6.2.2.1.2 Zwischensubjekteffekte 137
6.2.2.2 Leistungsverlauf zum Thema „Heizwert“ 140
6.2.2.2.1 Innersubjekteffekte 140
6.2.2.2.2 Zwischensubjekteffekte 141
6.2.3 Zusammenfassung 143
6.3 Ergebnisse zu Forschungsfrage III: „Robustheit“ 144
6.3.1 Beeinflussung des Motivationsverlaufs 144
6.3.1.1 Multivariate Tests 144
6.3.1.2 Innersubjektkontraste 145
6.3.1.3 Zwischensubjekteffekte 146
6.3.2 Beeinflussung der Leistung 152
6.3.2.1 Leistung zum Thema „Wärmekapazität“ 153
6.3.2.2 Leistung zum Thema „Heizwert“ 156
6.3.3 Zusammenfassung 158
6.4 Ergebnisse der Gesamtstichprobe 159
6.4.1 Beeinflussung des Motivationsverlaufs 159
6.4.1.1 Multivariate Tests 160
6.4.1.2 Innersubjektkontraste 161
6.4.1.3 Zwischensubjekteffekte 162
6.4.1.4 Auswertung der zusätzlichen Items 169
6.4.2 Beeinflussung der Leistung 173
6.4.2.1 Leistung zum Thema „Wärmekapazität“ 174
6.4.2.2 Leistung zum Thema „Heizwert“ 177
6.4.3 Beeinflussung der Leistungsbeständigkeit 180
6.4.3.1 Leistungsbeständigkeit zum Thema „Wärmekapazität“ 181
6.4.3.2 Leistungsbeständigkeit zum Thema „Heizwert“ 184
6.4.4 Zusammenfassung 188
6.5 Zusammenfassung und Umrechnung der wichtigsten Effektstärken 190
6.6 Dosis-Wirkungsanalyse des Motivationseffekts 193
6.6.1 Vergleich der Effektstärken 193
6.6.2 Logistische Regression 198
6.6.3 Zusammenfassung 203
6.7 Alltagsprobleme vs. traditionelle Aufgaben 204
6.7.1 Beeinflussung des Motivationsverlaufs 204
6.7.2 Beeinflussung des Leistungsverlaufs 209
7 Resümee, Diskussion und Ausblick 214
7.1 Ergebnisse zur motivationalen Wirkung 214
7.2 Ergebnisse zum Einfluss auf den Leistungsstand 217
7.3 Einfluss der Motivation auf die Leistung 219
7.4 Wirksamkeit von „Zeitungs-“ und „Werbeaufgaben“ – ein Vergleich 225
7.5 Folgen für die Unterrichtspraxis 229
7.6 Weiterführende Entwicklungs- und Forschungsperspektiven 230
7.6.1 Überblick 230
7.6.2 Eine explorative Pilotstudie: „Artikelaufgaben“ 235
Anhang 239
Anhang A: Instruktionsmaterial 240
A.1 Eingesetzte Aufgaben 240
A.2 Erwartungshorizonte der eingesetzten Aufgaben 265
A.3 Sonstiges Instruktionsmaterial 272
A.3.1 Einstiegsfolie zum Thema „Wärmekapazität“ (Pilotstudie) 272
A.3.2 Einstiegsfolie zum Thema „Wärmekapazität“ (Forschungsfrage III) 273
A.3.3 Versuchsprotokoll zur Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität (Pilotstudie/Forschungsfrage III) 274
A.3.4 Einstiegsfolie zum Thema „Heizwert“, qualitativ (Pilotstudie/Forschungsfrage III) 275
A.3.5 Einstiegsfolie zum Thema „Heizwert“, quantitativ (Pilotstudie/Forschungsfrage III) 276
A.4 Lernzielformulierung 277
A.4.1 Lernziele im Themenbereich „spezifische Wärmekapazität“ 277
Anhang B: Testinstrumente 280
B.1 Test zur aktuellen Motivation (Pilotstudie) 280
B.2 Test zum Motivationsverlauf (Pilot- und Hauptstudie) 282
B.3 Kurzfassung des Potsdamer Motivationsinventars 284
B.4 Leistungstest mit Erwartungshorizonten (Pilotstudie) 286
B.5 Leistungstest „spezifische Wärmekapazität“ mit Erwartungshorizonten (Hauptstudie) 288
B.6 Leistungstest „Heizwert“ mit Erwartungshorizonten (Hauptstudie) 290
B.7 Konzepttest zur Wärmelehre 292
Anhang C: Unterrichtskonzept zur Forschungsfrage III („Robustheit“) 301
Anhang D: Organisationsleitfaden zur Forschungsfrage I 309
Anhang E: Checkliste für die beteiligten Lehrkräfte 314
Anhang F: Kompetenzstufen der naturwissenschaftlichen Grundbildung 315
Anhang G: Ergänzung zur Trennschärfebetrachtung 316
Anhang H: Fragebogen zur Akzeptanz von „Artikelaufgaben“ 317
Literaturverzeichnis 321

2 Modified-Anchored-Instruction: Ein Forschungs- und Interventionsprogramm (S. 5-6)

Die vorliegende Arbeit zur Motivations- und Lernwirksamkeit authentischer Texte (insbesondere Werbetexte) im Physikunterricht der Sekundarstufe I gliedert sich in ein umfangreiches Forschungsprogramm des Lehrstuhls Physik der Universität Koblenz- Landau, Campus Landau ein, in dessen Rahmen verschiedene Realisierungsansätze von kontextorientierten Aufgabenstellungen auf der Basis der „Anchored-Instruction“- Theorie ausgearbeitet und untersucht werden (Müller et al., 2010). Hierzu zählen Aufgaben zu

- Zeitungsartikeln,
- Werbeanzeigen,
- Originalarbeiten,
- dekorativen Bildern
- sowie Comics und Cartoons.

Analog zu einem Forschungsprogramm in den Fachwissenschaften sind auch die einzelnen fachdidaktischen Projekte unserer Arbeitsgruppe eng miteinander verzahnt, beruhen auf demselben theoretischen Hintergrund und nutzen zumindest teilweise die gleiche Infrastruktur (z. B. Lehrernetzwerk), die gleichen Erhebungsinstrumente, Versuchsdesigns sowie statistischen Methoden.

Da der Ausgangspunkt wie auch der theoretische Hintergrund des übergeordneten Forschungsvorhabens von Kuhn und Müller bereits mehrfach publiziert wurden (z. B. Kuhn & Müller, 2005a; Kuhn & Müller, 2005b), erfolgt hierzu an dieser Stelle ausschließlich eine überblicksartige Darstellung der wesentlichen Aspekte. Für ausführliche Erläuterungen sei insbesondere auf die Habilitationsschrift von Kuhn (2008) verwiesen, an der sich die Darstellungen dieses Kapitels grundsätzlich orientieren.

2.1 Ausgangspunkt des Forschungsprogramms

Aufbauend auf den hinlänglich bekannten internationalen Schulleistungsvergleichsstudien der letzten Jahre (z. B. TIMSS und PISA) liegen umfangreiche Analysen vor. Ein entscheidendes Ergebnis dieser Analysen sind die Leistungsschwächen deutscher Schülerinnen und Schüler bei der Anwendung des Gelernten auf neue inner- und außerfachliche Problemstellungen (BLK, 1997) sowie die in dieser Hinsicht konsequente Forderung der hervorgehobenen Bedeutung einer neuen „Aufgabenkultur“ (Kuhn & Müller, 2005b).

In der Fachdidaktik begründet man dieses Defizit damit, dass Begriffe und Inhalte im traditionellen Physikunterricht in einem reinen Schulkontext erlebt werden, welcher mit „der Welt draußen“ kaum etwas zu tun hat (Müller, 2006). Müller spricht in diesem Zusammenhang von einer „synthetischen Wirklichkeit“, die sich u. a. dadurch ergibt, dass man im Physikunterricht weitestgehend mit Gegenständen arbeitet, die man sonst nirgendwo sieht, Begriffe verwendet, welche man im Alltag niemals benötigt und Handlungen vollzieht, die im täglichen Leben keine Rolle spielen.

Um dieser Situation entgegenzuwirken und somit die Problematik des „trägen Wissens“1 zu lösen, wird seit langer Zeit die Forderung eines kontextorientierten Unterrichts erhoben. Diese wird von der instruktionspsychologischen Theorie des Situierten Lernens gestützt, die davon ausgeht, dass Lernen nicht isoliert erfolgt, sondern stets episodisch sowie in einem sozialen und inhaltlichen Kontext, welcher zu einem impliziten Bestandteil des Lerninhalts wird (Schnotz, 2006).

Da das erworbene Wissen mit den sozialen und inhaltlichen Erfahrungen verbunden bleibt, lässt sich die Schlussfolgerung ziehen, dass es neben einem wohl organisierten, sachsystematischen Wissenserwerbs von Anfang an einer Nutzung des erworbenen Wissens in lebensnahen, sozialen und problemorientierten Kontexten bedarf (Weinert, 1998). Unterricht ist also so zu gestalten, dass sowohl eine systematische Entwicklung der Begrifflichkeit als auch eine Anbindung an die Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler möglich ist (Häußler et al., 1998). Reinmann-Rothmeier & Mandel (2001) empfehlen in diesem Zusammenhang, an den Ausgangspunkt des Lernens authentische Probleme zu stellen, die aufgrund ihres Realitätsgehalts und ihrer Relevanz dazu motivieren, neues Wissen oder Fertigkeiten zu erwerben.