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Authentische Aufgaben im theoretischen Rahmen von Instruktions- und Lehr-Lern-Forschung: Effektivität und Optimierung von Ankermedien für eine neue Aufgabenkultur im Physikunterricht

  • Das übergeordnete Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Verbesserung von Lehren und Lernen im Physikunterricht. Damit fügt sie sich in den Bereich physikdidaktischer Forschung ein, die eine forschungsbasierte Entwicklung und Evaluation von Unterricht zum Gegenstand hat, sich also auf die empirische Lehr-Lern-Forschung konzentriert. Die Motivation dazu basiert dabei auf drei in der aktuellen physikdidaktischen Diskussion prioritären Defiziten: Die mangelnde Fähigkeit deutscher Lernender zur Anwendung ihres physikalischen Wissens in neuen Kontexten, die Realitätsferne der Aufgaben und Inhalte des deutschen Physikunterrichts sowie die unzureichende Einbindung der auf diesen Erkenntnissen basierenden Konzepte in den Physikunterricht. Diese Defizite stellen die physikdidaktische Forschung vor drei grundlegende Aufgaben: Initiierung stärker schüler- und anwendungsorientierter Lehr-Lernprozesse, Hervorhebung der Bedeutung einer neuen "Aufgabenkultur" im Rahmen authentischer Problemstellungen sowie Entwicklung von Konzepten zur nachhaltigen Implementation neuer Erkenntnisse in den Physikunterricht. Der Anspruch dieser Arbeit ist die Reduktion der analysierten Defizite. Dazu erfolgt die Ausrichtung auf drei Ziele hin: Die theoriegeleitete Entwicklung praktikabler und flexibler Lernmedien im Rahmen aufgabenorientierter Lernumgebungen, die Implementation und detaillierte empirische Untersuchung des entwickelten Ansatzes sowie die Bildung einer "Learning Community" zur Unterrichtsentwicklung. Dazu wird basierend auf dem instruktionspsychologischen "Anchored Instruction"-Ansatz theoriegeleitet das Konzept einer Modifizierten "Anchored Instruction" (MAI) entwickelt. Dieses greift die Vorzüge der originären Rahmentheorie auf und behebt zudem die damit verbundenen Probleme durch die Umsetzung von drei Leitlinien: "Praktikabilität", "Flexibilität" und "empirische Forschung". Dies wird hier durch die Entwicklung und theoretische Einbettung von "Zeitungsaufgaben" als authentisch wirkendes Lernmedium zur Verankerung des Wissens an realitätsnahen Lerngegenständen verdeutlicht. Die Effektivität der Implementation von "Zeitungsaufgaben" als Lernmedium im Physikunterricht im Sinne des MAI-Ansatzes bildet dabei den ersten Untersuchungsschwerpunkt. Es wird Breitenwirkung und Robustheit des Ansatzes hinsichtlich Lerneffekt und Motivation im Rahmen einer Interventionsstudie mit 911 Lernenden, 15 Lehrkräften und in insgesamt 39 Schulklassen an zehn verschiedenen Schulen untersucht. Die durch Mehrebenenanalysen erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass "Zeitungsaufgaben" themenübergreifend zu größerer Motivation und Leistungsfähigkeit der Lernenden führen als "traditionelle" Aufgaben und dass diese Überlegenheit zudem auch wenigstens mittelfristig Bestand hat (Motivation: p < 0.001; Cohens d = 0.87; Leistung: p < 0.001; Cohens d = 1.13). Zudem wurden vielfache Einflüsse von Moderatorvariablen auf die Motivations- und Lerneffekte geprüft (Lehrkraftmerkmale, Geschlecht, Thema, Schulart, Physik-Vorleistung, Intelligenz und Textverständnis). Es zeigt sich, dass die positive Wirkung von "Zeitungsaufgaben" auf die Motivation der Lernenden weitgehend unempfindlich gegenüber diesen Einflussfaktoren ist. Hingegen wird die Lernleistung neben der großen, positiven Wirkung von "Zeitungsaufgaben" zudem noch durch die Physik-Vorleistung sowie durch die Ausprägung des Interesses der Lehrkräfte am Unterrichten von Physik beeinflusst, und zwar in praktisch bedeutsamen Ausmaß. Neben Breitenwirkung und Robustheit des MAI-Ansatzes stellt dessen Optimierung im Rahmen einer Interventionsstudie den zweiten Untersuchungsschwerpunkt dar. Diese Detailuntersuchung resultiert aus dem Zusammenhang zwischen Authentizität und Komplexität einerseits und kognitiver Belastung andererseits. Bezogen auf das MAI-Lernmedium " Zeitungsaufgabe" steht dabei die Optimierung des Instruktionstextes " also des Zeitungsartikels " im Zentrum der Untersuchung. Es wird nachgewiesen, dass "Zeitungsaufgaben" mit mittelschweren Zeitungsartikeln sowohl Motivation als auch Lernleistung besser fördern als "Zeitungsaufgaben" mit leichten oder schweren Zeitungsartikeln. Dagegen sind Motivation und Leistung bei der Arbeit mit "traditionellen Aufgaben" umso geringer je schwieriger der Aufgabentext ist. Zudem wird im Rahmen von Pfadanalysen ein Wirkgefüge modelliert, das kausale Zusammenhänge zwischen verschiedenen Variablen darstellt, die die positive Wirkung von "Zeitungsaufgaben" auf Motivation und Leistungsfähigkeit beeinflussen. Dieses Kausalmodell verdeutlicht, dass die positive Wirkung von "Zeitungsaufgaben" am stärksten davon abhängt, wie stark die laut Theorie für ein MAI-Lernmedium erforderlichen Merkmale auch tatsächlich von den Lernenden als solche wahrgenommen werden (Motivation: p < 0.001; b = 0.40; Leistung: p < 0.001; b = 0.30). Ein Konzept zur Einbindung der auf Erkenntnissen der Lehr-Lern-Forschung basierenden Maßnahmen in den Physikunterricht stellt den Abschluss dieser Arbeit dar.

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Metadaten
Author:Jochen Kuhn
URN:urn:nbn:de:hbz:lan1-4196
Advisor:Andreas Müller
Document Type:Habilitation
Language:German
Date of completion:2009/07/22
Date of publication:2009/07/22
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Fachbereich 7
Date of final exam:2009/01/23
Release Date:2009/07/22
Tag:Aufgabenkultur; Kontextorientierung; Lehr-Lern-Forschung; Physikdidaktik
assignment-based philosophy; context-sensitivity; physics education; teaching and learning research
GND Keyword:Aufgabe; Empirische Forschung; Fachdidaktik; Instruktionspsychologie; Lernpsychologie; Physikunterricht; Situiertes Lernen; Unterrichtsforschung
Number of pages:X, 382
Institutes:Fachbereich 7 / Institut für naturwissenschaftliche Bildung
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 530 Physik
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