Prozesse des Kompetenzaufbaus zum naturwissenschaftlichen Experimentieren

• Antragstellerin: Professorin Dr. Claudia von Aufschnaiter
• Fachliche Zuordnung: Allgemeines und fachbezogenes Lehren und Lernen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317314720

In den letzten ca. 15 Jahren wird zunehmend betont, dass sich naturwissenschaftliche Bildung auf fachinhaltliche und fachmethodische Aspekte beziehen muss, um Scientific Literacy aufzubauen. Diese Betonung findet sich in nationalen und internationalen Bildungsvorgaben wieder und zeigt sich auch in einer verstärkten Ausrichtung der empirischen Lehr-/Lernforschung auf fachmethodische Kompetenzen. Der Schwerpunkt aktueller Forschung liegt dabei auf der Erfassung von bei Schüler/-innen zu einem Zeitpunkt vorliegenden Kompetenzen bzw. ihrem Vergleich über verschiedene Alterskohorten hinweg. Bisher nur wenig untersucht wird, in welcher Weise fachmethodische Kompetenzen aufgebaut werden, wie sich diese Lernprozesse unterstützen lassen und welche Gemeinsamkeiten bzw. Unterschiede sich in Prozessen des Kompetenzaufbaus für Schüler/-innen mit spezifischen Profilen identifizieren lassen. Grundsätzliches Ziel des Projektes ist deshalb die Untersuchung von Prozessen des Kompetenzaufbaus zu zentralen Teilkompetenzen naturwissenschaftlichen Experimentierens: Fragestellungen und Hypothesen entwickeln, Untersuchungen planen, Daten auswerten. Der Fokus auf experimentelle Kompetenz wurde u. a. aufgrund ihrer hohen Relevanz in deutschen Bildungsvorgaben sowie der Anschlussfähigkeiten an nationale und internationale Forschung insbesondere zur Strategie der Variablenkontrolle gewählt. Das Experiment bietet sich aber auch deshalb an, weil Schüler/-innen im Lernprozess selbst experimentieren müssen (Experimentieren als Lehrmethode) und sich darin deutlich zeigen kann, welches Verständnis des Experimentierens sie zur Bearbeitung der Lernaufgaben einsetzen und wie sie dieses weiterentwickelt (Experimentieren als Lernziel). Das Projekt soll einen bereits bestehenden Datensatz aus einer im quasi-experimentellen Design angelegten Studie mit N = 160 Schüler/-innen der Einführungsphase (Klasse 11) nutzen. In der eingesetzten Intervention wird die explizite Thematisierung von Konzepten des Experimentierens mit einem impliziten Ansatz kontrastiert, in dem die Lernaufgaben zwar entlang der Konzepte angelegt sind, diese aber eigenständig entdeckt werden müssen (discovery learning). Beide Ansätze haben sich als förderlich für den Kompetenzaufbau erwiesen, der explizite Ansatz zeigt jedoch einen signifikant größeren Effekt. Während der Bearbeitung der Lernaufgaben, die je Ansatz 225 Minuten umfassen und auf drei Wochen verteilt wurden, wurden N = 95 Schüler/-innen in Kleingruppen gefilmt. Diese Videodaten sollen im Projekt kategorienbasierten und, in Ausschnitten, mit sequenzanalytischen Verfahren ausgewertet werden, um die Prozesse des Kompetenzaufbaus nachzuvollziehen und aus dem Kontrast der beiden Instruktionen sowie zugehöriger Vor- und Nachtestergebnisse zu experimentellen Denk- und Arbeitsweisen und ergänzend erfasster Personenmerkmale (Fachwissen Mechanik, kognitive Fähigkeiten, Interesse, Selbstkonzept) Aussagen über das fachmethodische Lernen der Schüler/-innen abzuleiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Andreas Vorholzer