Wie kann der Erwerb prinzipienbasierter kognitiver Fähigkeiten in Physik gefördert werden? Das Zusammenspiel von angeleitetem Entdecken, verschachteltem Lernen und kooperativem Arbeiten

• Antragsteller: Professor Dr. Roland Berger; Professor Dr. Martin Hänze
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungspsychologie und Pädagogische Psychologie ; Allgemeines und fachbezogenes Lehren und Lernen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450142163

Das Erlernen naturwissenschaftlicher Konzepte erfordert das Verständnis der zugrunde liegenden Prinzipien sowie deren intensive Einübung. Im schulischen Kontext erfordern diese Ziele die Kombination verschiedener Lernphasen, in denen durch geeignete instruktionale Umsetzung günstige Lernprozesse wirksam unterstützt werden. Dieser Antrag konzentriert sich dabei auf zwei verschiedene wünschenswerte Erschwernisse für das nachhaltige Lernen von prinzipienbasierten physikalischen Konzepten. In der ersten Lernphase steht das Generieren physikalischer Gesetze durch angeleitetes Entdecken und in der anschließenden zweiten Lernphase das verschachtelte Lernen mit dem Ziel der Einübung und Abgrenzung von ähnlichen Konzepten im Fokus. Darüber hinaus soll der mögliche Nutzen der Kooperation von Schülerinnen und Schülern für die Wirksamkeit der beiden wünschenswerten Erschwernisse untersucht werden. Dem entsprechend wird die Interaktion von kooperativem (gegenüber individuellem) Lernen sowohl mit angeleitetem Entdecken (gegenüber Erklären durch die Lehrkraft; Studie 1) als auch mit verschachteltem Lernen (gegenüber geblocktem Lernen; Studie 2) analysiert. Fachliche Grundlage des Forschungsprojekts sind wichtige Themen des Physikunterrichts der Sekundarstufe II, nämlich die Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern. Beide Lernphasen – das angeleitete Entdecken der Kraftrichtung im magnetischen Feld sowie deren Abgrenzung vom elektrischen Feld – stützen sich auf ein eigens für das Projekt entwickeltes Computerspiel. Prä-, Post- und Follow-up-Leistungstests ermöglichen es, die Interaktion des kooperativen Lernens mit dem angeleiteten Entdecken bzw. dem verschachtelten Lernen zu untersuchen. Zudem wird die Kommunikation der Schülerinnen und Schüler aufgezeichnet und hinsichtlich ko-konstruktiver oder transaktiver Äußerungen analysiert. Die Ergebnisse der vorgeschlagenen Studien werden wichtige Erkenntnisse darüber liefern, wie der nachhaltige Erwerb von prinzipienbasierten naturwissenschaftlichen Konzepten unterstützt werden kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5254: Nachhaltiges Lernen: Kognitive Mechanismen und effektive Umsetzung im Unterricht