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Projekt Lernprozesse und Problemlösen (Fortsetzung)
<b>Lehrstuhl für Lehr- und Lernpsychologie </b>
Lehrstuhl für Lehr- und Lernpsychologie
Antragsteller  
Dr. Joachim Wirth    
Prof. Dr. Detlev Leutner    
Prof. Dr. Hans E. Fischer  
 
Projektmitarbeiter  
Jill Gößling  
Jessica Marschner  
 
Projektzeitraum:
 
01.2007 - 01.2010  
 
Förderkennziffer: WI2663/3-2
Forschungsanliegen
Diagnose und Förderung von Lernprozessen im naturwissenschaftlichen Unterricht  
 

Ziel des Projektes ist eine verbesserte Diagnose und Förderung der Regulation von Lernprozessen in Schülerexperimenten. Ein bereits bestehendes computerbasiertes Diagnoseinstrument, das naturwissenschaftliches Sach- und Handlungswissen zum Erwerb neuen Wissens zu einem physikalischen Inhaltsbereich einsetzt, wird verwendet um die Regulation von Lernprozessen zu untersuchen. Zusätzlich wird eine weitere computerbasierte Experimentierumgebung zu einem chemischen Inhaltsbereich entwickelt und evaluiert. Darauf aufbauend werden adaptive Online-Hilfen zur Förderung des Strategieeinsatzes und der Lernprozessregulation entwickelt und erprobt. Dabei werden zwei Arten adaptiver Online-Hilfen unterschieden: (1) Hilfen, die die Auswahl geeigneter Lernstrategien fördern und (2) Hilfen, die das Erkennen von und den Umgang mit Fehlern fördern, um so eine fehlerhafte Umsetzung der Strategien zu vermeiden.  
Die für den Einsatz der Online-Hilfen notwendige Online-Erfassung von Strategieeinsatz und Lernprozessregulation erfolgt zum einen mit Hilfe der bereits entwickelten computerbasierten Strategie- und Regulationsmaße zum Inhaltsbereich „Auftrieb in Flüssigkeiten“. Zum anderen werden neue computerbasierte Maße für die Diagnostik von Fehlern beim Anwenden dieser Strategien entwickelt und evaluiert.

Methoden und Auswertung

Gemäß dem Scientific Discovery as Dual Search-Ansatz nach Klahr & Dunbar (1988), wird in der zweiten Projektphase eine zweite computerbasierte Lernumgebung entwickelt, die einen Hypothesen- und einen Experimente-Raum bereitstellt, in denen ein Lerner Hypothesen über einen chemischen Inhaltsbereich aufstellen und durch geeignete Experimente überprüfen kann. Die Umgebung wird zudem Daten aufzeichnen, die zu einem Prozessmaß der Lernregulation verrechnet werden.  
Die Lernumgebung wird in zwei Trainingsexperimenten genutzt, in denen überprüft wird, inwiefern die beiden Arten adaptiver Online-Hilfen während des Experimentierens die Lernprozessregulation unterstützen und die Fähigkeit zur Selbstregulation fördern können.

Datenlage und Ergebnisse
Diagnose und Förderung von Lernprozessen im naturwissenschaftlichen Unterricht  
 
Antragsteller: Dr. Joachim Wirth, Prof. Dr. Detlev Leutner, Prof. Dr. Hans E. Fischer    
Projektmitarbeiter: Jill Gößling, Jessica Marschner    
Projektzeitraum: 01.2007 - 01.2010    

Das Projekt geht der Frage nach, wie Schülerinnen und Schüler in (computerbasierten) Experimentierumgebungen ihren Lernprozess strategisch selbst regulieren und wie sie dabei unterstützt werden können. Dafür wurde zusätzlich zu der in der ersten Projektphase entwickelten computerbasierten Experimentierumgebung zum Thema „Auftrieb in Flüssigkeiten“ eine weitere Experimentierumgebung entwickelt. In dieser können Schülerinnen und Schüler Experimente zum Thema „Säuren und Basen“ durchführen. Zusätzlich wurden die in der ersten Projektphase entwickelten verhaltensbasierten Strategie- und Regulationsmaße auf die neue Experimentierumgebung adaptiert. Diese Maße sind die Grundlage für die Entwicklung mikro-adaptiver metakognitiver Onlinehilfen, welche kleinschrittig an das Experimentierverhalten eines Schülers/einer Schülerin adaptiert die Anwendung geeigneter Strategien anregen und damit den Lernprozess verbessern und den Lernerfolg erhöhen. Weitere Onlinehilfen sollen das Erkennen von Fehlern bei der Anwendung von Strategien fördern und somit helfen, entsprechende Fehler zu vermeiden.  
Die Entwicklungsarbeiten sind mittlerweile abgeschlossen, so dass die Experimentierumgebung zum Thema „Säuren und Basen“ inklusive der adaptierten Strategie-, Regulations- und Fehlermaße zurzeit evaluiert wird. Erste vorläufige korrelative Befunde zeigen, dass der Einsatz von Strategien in der einen computerbasierten Experimentierumgebung positiv mit dem entsprechenden Strategieeinsatz in der anderen Experimentierumgebung korreliert. Tiefergehende Analysen werden jedoch erst nach Abschluss der Datenerhebung Ende Februar möglich sein.  
In einer Re-Analyse der Daten aus der ersten Projektphase (n = 255), die mit Hilfe der physikalischen Experimentierumgebung und der darin implementierten verhaltensbasierten Strategiemaße erhoben wurden, wurde eine zentrale Annahme des Scientific Discovery as Dual Search-Modells nach Klahr und Dunbar (1988) überprüft. Nach dem Modell ist es für Lernen notwendig, dass es zu einer Interaktion zwischen Experimente- und Hypothesen-Raum kommt. Diese Interaktion drückt sich entweder in Experimenten aus, die eine zuvor aufgestellte Hypothese überprüfen, oder aber in einer Schlussfolgerung auf der Basis eines durchgeführten Experiments. Gemäß dem Modell sollte diese Interaktion Lernerfolg besser vorhersagen als Experimente, die sich nicht auf eine Hypothese beziehen oder aber als Experimente, die unsystematisch und ohne Variablenkontrolle durchgeführt wurden. Die Re-Analyse bestätigt diese Annahme: Neben dem inhaltsspezifischem Vorwissen (beta = .38) sagt die Interaktion zwischen Experimente- und Hypothesen-Raum mit beta = .29 den inhaltsspezifischen Lernerfolg am besten vorher. Die Ergebnisse konnten in einer weiteren Untersuchung mit einer überarbeiteten Version der physikalischen Experimentierumgebung repliziert werden.

 
Veröffentlichungen des Projekts
Veröffentlichungen zu diesem Projekt
Artikel  
 
 
•   Künsting, J., Thillmann, H., Wirth, J., Leutner, D., & Fischer, H. E. (2008). Strategisches Experimentieren im naturwissenschaftlichen Unterricht. Psychologie in Erziehung und Unterricht, 55, 1-15.  
•   Thillmann, H., Künsting, J., Wirth, J., & Leutner, D. (in press). Is it merely a question of ‘what’ to prompt or also ‘when’ to prompt? - The role of presentation time of prompts in self-regulated learning. Zeitschrift für Pädagogische Psychologie.  
•   Wirth, J., Künsting, J., & Leutner, D. (2009). The impact of goal specificity and goal quality on learning outcome and cognitive load. Computers in Human Behavior, 25, 299-305.  
•   Wirth, J., Künsting, J., & Thillmann, H. (2007). Assessment of self-regulated learning in a computer-simulated science lab. In B. Csapó & C. Csíkos (Eds.), Developing potentials for learning (Abstracts of the 12. European Conference for Research on Learning and Instruction, p. 128). Budapest: University of Szeged.  
•   Wirth, J., Thillmann, H., Künsting, J., Fischer, H. E., & Leutner, D. (2008). Das Schülerexperiment im naturwissenschaftlichen Unterricht - Bedingungen der Lernförderlichkeit einer verbreiteten Lehrmethode aus instruktionspsychologischer Sicht. Zeitschrift für Pädagogik, 54, 361-375.  
 
 
Vorträge  
 
•   Gößling, J., Marschner, J., Wirth, J., Thillmann, H., & Leutner, D. (2007, September). Einfluss von Hypothesenbildung und Ergebnisinterpretation auf den Lernerfolg beim selbstregulierten Experimentieren mit Computersimulationen. Beitrag zur 11. Tagung der Fachgruppe Pädagogische Psychologie (Paeps), Berlin.  
•   Gößling, J., Marschner, J., Wirth, J., Thillmann, H., & Leutner, D. (2008, März). Influence of strategic proceeding on learning outcome in self-regulated learning. Beitrag zur Konferenz der American Educational Research Association (AERA), New York, USA.  
•   Gößling, J., Marschner, J., Wirth, J., Thillmann, H., & Leutner, D. (2008, August). Logfile-basierte Erfassung von Strategien zum Experimentieren beim selbstregulierten Lernen in computerbasierten Lernumgebungen. Vortrag während der 71. Tagung der Arbeitsgruppe für Empirische Pädagogische Forschung (AEPF), Kiel.  
•   Gößling, J., Thillmann, H., Marschner, J., Wirth, J., & Leutner, D. (2008, Mai). Effects of metacognitive prompts on learning strategies and learning outcome in interactive computer-based learning environments. Vortrag während der 3. Tagung der European Association for Research on Learning and Instruction, Special Interest Group (EARLI SIG) 16 Metacognition, Ioannina, Griechenland.  
•   Marschner, J., Thillmann, H., Wirth, J., Gößling, J., & Leutner, D. (2008, August). Entwicklung eines Strategiewissenstest zum Experimentieren. Vortrag während der 71. Tagung der Arbeitsgruppe für Empirische Pädagogische Forschung (AEPF), Kiel.  
•   Wirth, J. (2008, November). Naturwissenschaftliche Grundbildung seit den internationalen Studien des Leistungsvergleiches (TIMSS und PISA). Eingeladener Vortrag im Rahmen des Kolloquiums des Interdisziplinären Zentrums für Wissenschafts- und Technikforschung (IZWT) der Bergischen Universität Wuppertal, Wuppertal.  
•   Wirth, J., Künsting, J., Thillmann, H., Gößling, J., Marschner, J., Leutner, D., & Fischer, H. E. (2008, Oktober). Lernen durch Experimentieren: Diagnose und Förderung mit Hilfe von Computersimulationen. Eingeladener Vortrag auf dem Eröffnungsworkshop des Promotionskollegs exMNU, Heiligkreuzthal.  
•   Wirth, J., Thillmann, H., Künsting, J., Fischer, H.E. & Leutner, D. (2008, März). Lernprozesse beim computersimulierten Experimentieren im naturwissenschaftlichen Unterricht. Vortrag gehalten auf dem 21. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Erziehungswissenschaft, Dresden.  
 
 
Poster  
 
•   Gößling, J., Wirth, J., Fischer, H. E., & Leutner, D. (2008, Februar). Diagnose und Förderung von Lernprozessen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Poster zum nwu-Symposium, Mühlheim.  
•   Gößling, J., Wirth, J., Fischer, H. E., & Leutner, D. (2008, November). Diagnosing and promoting learning processes in science education. Poster zum „Scientist in Residence“, Essen.  
•   Gößling, J., Wirth, J., Fischer, H. E., Leutner, D., & Marschner, J. (2008, Juni). Diagnosing and promoting learning processes in science education. Posterbeitrag zur Summerschool mit dem Finnischen Graduiertenkolleg, Helsinki, Finnland.  
•   Gößling, J., Wirth, J., Fischer, H. E., Leutner, D., & Marschner, J. (2008, Dezember). Diagnosing and promoting learning processes in science education. Posterbeitrag zur Winterschool mit dem Finnischen Graduiertenkolleg und dem Niederländischen Graduiertenkolleg, Velbert.  
•   Gößling, J., Wirth, J., Fischer, H. E., Leutner, D., & Marschner, J. (2007, März). Diagnose und Förderung von Lernprozessen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Poster zum nwu-Symposium, Mühlheim.  
•   Marschner, J., Goessling, J., Thillmann, H., Wirth, J., & Leutner, D. (2008, Juli). Supporting self-regulated inquiry learning by strategy-related feedback. Poster presented at the 11th EARLI-JURE Conference, Leuven, Belgium.
Seite zuletzt bearbeitet am: 23.11.2012 Alle Inhalte © NWU Essen, soweit nicht anderweitig bezeichnet