Nachhaltiges Lernen in Physik durch konstruktiven Abruf

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Claudia von Aufschnaiter; Professor Dr. Alexander Renkl
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungspsychologie und Pädagogische Psychologie ; Allgemeines und fachbezogenes Lehren und Lernen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450142163

Im Physikunterricht sollen die Lernenden erstens die Inhalte verstehen, um damit neue Probleme lösen zu können (Transfer); zweitens sollen sie sich die Inhalte langfristig merken (Behalten). Um künftiges Lernen zu erleichtern, sollte Unterricht das Erreichen beider Ziele (Transfer und Behalten) simultan fördern (z. B. um konzeptuelle Kenntnisse zum Zusammenhang von Kraft und Bewegung bei linearen Bewegungen für das spätere Lernen zu Rotationsbewegungen nutzbar zu machen). Obwohl beide Ziele idealiter gleichzeitig zu verfolgen wären, wird deren Erreichen zumeist in verschiedenen Forschungsfeldern untersucht. So wird etwa Wissenskonsolidierung (Behalten) in der Forschung zu Abrufübungen untersucht, während verständnisorientiertes Lernen als Voraussetzung für Transfer in der Forschung zum generativen Lernen untersucht wird. In diesem Projekt kombinieren wir im Physikunterricht Abrufübung und generatives Lernen, hier mit Fokus auf Selbsterklärung und das Vergleichen von Beispielen. Wir testen, ob damit nachhaltiger Lernerfolg (gemessen nach acht Wochen) in Bezug auf Behalten von Fakten, Transfer und Erleichtern künftigen Lernens gefördert werden kann. Spezifischer testen wir die Annahme, dass nur die Kombination aus Abrufanforderungen und Aufforderungen (Prompts) zu generativen Lernaktivitäten – auch konstruktiver Abruf genannt – zu nachhaltigem Lernerfolg führt. Wir adressieren folgende Hauptforschungsfragen: (A) Kann nachhaltiger Lernerfolg durch eine Kombination aus Abrufanforderungen und Selbsterklärungsprompts gefördert werden? Wird dieser Effekt durch mentale Anstrengung und Selbsterklärungsqualität mediiert? (Exp. 1). (B) Nutzen Lernende Lernaufgaben mit Abrufanforderungen (Investieren mentaler Anstrengung) und mit Selbsterklärungsprompts (Geben guter Selbsterklärungen) besser, wenn sie über den Zweck dieser Lernaufgaben informiert werden (Prinzip des informierten Trainings)? Mediiert eine bessere Nutzung besseren nachhaltigen Lernerfolg? (Exp. 2). (C) Werden die Effekte einer Kombination von Abruf und generativem Lernen durch die Komplexität der generativen Lernaktivität moderiert (Prompts zu Selbsterklärung vs. zu Beispielvergleich; letzteres ist für Lernende komplexer)? (Exp. 3). (D) Werden die Effekte unserer instruktionalen Maßnahmen (Abrufanforderungen, Selbsterklärungsprompts, Beispielvergleichsprompts, und informiertes Training) durch die motivationalen Zielorientierungen der Lernenden moderiert? (Exp. 1-3). Wir replizieren ferner ein Experiment eines Partnerprojekts aus der Forschungsgruppe (Exp. 4). Wir führen Feldexperimente im Mechanikunterricht an Gymnasien (Klassenstufe 11) durch; dabei werden wichtige schulrelevante Inhalte vermittelt. Insgesamt streben wir an, Erkenntnisse dazu zu generieren, wie Lernen durch eine Kombination von instruktionalen Maßnahmen optimiert werden kann, die aus unterschiedlichen Forschungsfeldern stammen (Abrufübung und generatives Lernen).

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5254: Nachhaltiges Lernen: Kognitive Mechanismen und effektive Umsetzung im Unterricht
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Alexander Eitel; Dr. Tino Endres; Professor Dr. Andreas Vorholzer
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Shana Carpenter