Nutzung von Analogiemodellen für den Aufbau flexibel anwendbarer physikalischer Konzepte bei Grundschüler/innen - Beispiel 'Strom'
Final Report Abstract
Der Projektfokus lag auf der Untersuchung der Frage, ob und in welcher Weise Grundschüler/innen der dritten Jahrgangsstufe Analogiemodelle für den Aufbau abstrakter physikalischer Konzepte nutzen können. Konkretisiert wurde diese Frage am Aufbau eines Stromkreiskonzepts und am Abbau von Stromverbrauchsvorstellungen. Es wurden verschiedene Subgruppen vergleichend untersucht. Die Fragestellung wurde anhand einer quasi-experimentellen Untersuchung mit einem Pre-, Post- und Follow-Up-Test-Design durchgeführt. In zwei Experimentalgruppen wurden Analogiemodelle eingesetzt (EG1: Wasseranalogiemodell, EG2: mechanisches Riemenmodell); KG ohne Analogiemodelle, 1 Wartegruppe (WG) ohne Unterricht zum Stromkreis. Stichprobe: 16 Klassen; je Gruppe ca. 80 Schüler/innen. Insgesamt 7 Lerneinheiten, davon in den Einheiten 4-6: Einsatz von Analogiemodellen; Forschungsinstrument: Fragebogen. Ergebnisse: In allen Interventionsgruppen konnten nach dem Unterricht erfolgreich korrekte Anschlussbedingungen hergestellt und Stromflussvorstellungen aufgebaut werden. Beim Abbau des Stromverbrauchskonzepts zeigte sich, dass vor allem der Einsatz des Riemenmodells einen positiven Lerneffekt auf das Verständnis hatte - insbesondere bei leistungsstärkeren Schüler/innen. Das Wassersäulenmodell scheint einen Teil der Schüler/innen zu überfordern. Ein Vergleich der verschiedenen Interventionsgruppen ergab weder bei Anschlussbedingungen noch bei den Flussvorstellungen signifikante Unterschiede. Bei den Verbrauchsvorstellungen unterschieden sich die Gruppen: Die Schüler/innen der EG2 haben das Stromverbrauchskonzept stärker abgebaut als die beiden anderen Gruppen. Subgruppenunterschiede: Bei den Anschlussbedingungen haben Kinder mit niedrigen Lernvoraussetzungen mehr hinzugelernt als die beiden anderen Lerngruppen. Allerdings sank ihr Wert zum Follow-Up im Vergleich zum oberen Drittel stärker ab. Der Lernzuwachs bei den Mädchen war höher als bei den Jungen. Bei den Flussvorstellungen kompensierte der Unterricht Vorwissensunterschiede. Bezüglich des Abbaus der Stromverbrauchsvorstellungen zeigten sich bei Schüler/innen mit hohem Vorwissen ein Deckeneffekt und im Follow-Up niedrigere Werte als vor dem Unterricht. Den nachhaltigsten Erfolg erzielten in EG 1 und EG 2 die leistungsstarken Schüler/innen. Lerneffekte durch den Unterricht mit Analogiemodellen: Beim Stromflusskonzept führten die Unterrichtseinheiten, in denen die Analogiemodelle eingesetzt worden waren, zu besonders positiven Lernentwicklungen bei den Mädchen, der Lernzuwachs mit Modellen (EG1 und EG2) war höher als in der KG. Ein spezifischer Effekt der Analogiemodelle zeigte sich vor allem beim Abbau der Stromverbrauchsvorstellungen: Die „Wassergruppe“ zeigte fast keinen Lernzuwachs; die Mädchen profitierten nur beim Einsatz der Riemenmodelle, die Jungen hingegen profitierten von beiden Modellen. Diskussion: Dass alle Schüler/innen vom Unterricht profitierten, kann auf den inhaltlich „fairen“, aber auch auf den fachlich und fachdidaktisch kompetenten Unterricht zurückgeführt werden. Die Lehrkraft konnte aufgrund ihres vielfältigen Fachwissens (Studienfach Physik) auf Fragen der Schüler/innen angemessen eingehen. Ein solcher Unterricht bedarf, so scheint es, für den Aufbau von Stromkreisvorstellungen bei den meisten Schüler/innen keiner zusätzlichen Anschauungshilfen durch Analogiemodelle. Die Ergebnisse bestätigen somit den Stellenwert der Lehrkraft und die Abhängigkeit erfolgreichen Unterrichts vom fachlichen und fachdidaktischen) Wissen (vgl. Studien wie PLUS: Lange, Kleickmann, Möller 2012 oder COACTIV (Baumert, Kunter, Voss, Blum, Brunner & Jordan 2010). Die Schwierigkeiten, die gerade auch leistungsstärkere Schüler/innen beim Abbau der Stromverbrauchsvorstellungen hatten, sind erklärbar durch die nicht korrekte Unterscheidung der Termini "Strom" und "Energie". In einem Folgeprojekt soll diesen beiden Konzepten genauer nachgegangen werden.
Publications
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(2012). Die Rolle von Modellen für die Strukturierung naturwissenschaftlicher Lernprozesse. In: Hellmich, F. (Hrsg.) Bedingungen des Lehrens- und Lernens in der Grundschule. VS Verlag für Sozialwissenschaften Wiesbaden
Haider M., Keck, M., Haider, Th., Fölling-Albers, M.
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(2012). Strukturierung des Lerngegenstandes mit Hilfe von Analogiemodellen im Sachunterricht in der Grundschule. In: Bernholt, S. (Hrsg.): Konzepte fachdidaktischer Strukturierung, Lit-Verlag, Münster
Haider M., Fölling-Albers, M., Keck, M., Haider, Th.
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(2013) Anschlussfähiges Lernen im naturwissenschaftlichen Sachunterricht der Grundschule. In SchulVerwaltung Bayern, 36. Jg., 2013 H.12. S. 324-329
Haider M., Fölling-Albers, M.
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(2013). Analogiegestützter Unterricht zum Thema elektrischer Strom. GDSU-Journal 2013. S. 16-20
Keck, M., Haider M., Haider, Th., Fölling-Albers, M.
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(2013). Analogiemodelle als Perspektive in der Planung naturwissenschaftlicher Lernprozesse. In: Pech, D. (2013). Der Sachunterricht und seine Didaktik – Bestände prüfen und Perspektiven entwickeln. Bad Heilbrunn, Klinkhardt. S. 147-154
Haider M., Keck, M., Haider, Th., Fölling-Albers, M.
