Lernen mit Modellexperimenten : : Empirische Untersuchung der Wahrnehmung und des Denkens in Analogien beim Umgang mit Modellexperimenten / / Christina Toschka.

• Superior document: Studien zum Physik- und Chemielernen
• VerfasserIn: Toschka, Christina,
• Place / Publishing House: Berlin, Germany : : Logos Verlag Berlin GmbH,, 2022.
• Year of Publication: 2022
• Language: German
• Series: Studien zum Physik- und Chemielernen.
• Physical Description: 1 online resource (390 pages)

In der vorliegenden Arbeit wird der Umgang mit Modellexperimenten zur Entwicklung des Verstandnisses eines originalen chemischen Sachverhaltes uber zugrundeliegende Analogien analysiert. Ziel der empirischen Studie ist die Untersuchung der Wahrnehmung, des zeitlichen Ablaufs des Prozesses des Denkens in Analogien sowie des Zusammenhangs zwischen Wahrnehmung und Denken in Analogien beim Umgang mit einem Modellexperiment zur Staubexplosion. Die Stichprobe umfasst N = 141 Lernende der 7. Jahrgangsstufe. Die Wahrnehmung wird mittels Eye-Tracking-Technologie erhoben und ausgewertet. Der Prozess des Denkens in Analogien wird mit der Methode des Lauten Denkens erhoben. Die ermittelten audiographierten Laut-Denk-Protokolle werden mittels qualitativer Inhaltsanalyse, Denkgraphen sowie statistischen Tests ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wahrnehmung des Modellexperiments durch die Handlungsschritte wahrend der Durchfuhrung gesteuert wird. Zudem erfahren pragnante Effekte, wie zum Beispiel die Ausbreitung einer Flamme nach der Entzundung, einen erhohten Grad an Informationsaufnahme. Weiter zeigt sich, dass die Lernenden Analogien bereits im Anfangsunterricht erkennen und nutzen sowie die relevanten Ahnlichkeiten zwischen Modellexperiment und Original uber unterschiedliche Denkwege identifizieren konnen. Daruber hinaus sind Zusammenhange zwischen der Wahrnehmung und dem Denken in Analogien erkennbar. Die Ergebnisse der Studie geben Hinweise auf Moglichkeiten zur Unterstutzung von Lernprozessen mittels Modellexperimenten.

Table of Contents

i Einleitung i -- 2 Grundlagen und Stand der Forschung 3 -- 2.i Analogien 3 -- 2.1.1 Definition des Begriffes Analogie 3 -- 2.1.2 Denken in Analogien 7 -- 2.1.3 Empirische Studien zum Umgang mit Analogien im LehrLernKontext n -- 2.2 Modellexperimente 16 -- 2.2.1 Definition der Begriffe Modell, Original und Modellexperiment 16 -- 2.2.2 Charakteristika von Modellexperimenten 21 -- 2.2.3 Staubexplosion 22 -- 2.3 Synthese von Modellexperiment und Denken in Analogien am Beispiel -- Staubexplosion 28 -- 2.3.1 Modellexperiment 28 -- 2.3.2 Charakterisierung 28 -- 2.3.3 Denken in Analogien beim Umgang mit Modellexperimenten im LehrLernKontext 31 -- 2.3.4 Empirische Studien zum Lernen mit Modellexperimenten und deren Zusammenhang mit dem -- Denken in Analogien 33 -- 2.4 Visuelle Wahrnehmung 35 -- 2.4.1 Wahrnehmungsprozess 35 -- 2.4.2 Stimulus als Grundlage der Wahrnehmung37 -- 2.4.3 Aufmerksamkeitssteuernde Faktoren 37 -- 2.4.4 Gedächtnis39 -- 2.4.5 Unterstützung der Wahrnehmung im LehrLernKontext 40 -- 3 Zielsetzung der Arbeit undForschungsfragen -- 4 Methodisches Vorgehen -- 4.1 Das Forschungsdesign 53 -- 4.2 Intervention 53 -- 4.3 Erhebungsmethoden und instrumente 57 -- 4.3.1 Fragebogen zur Erhebung des Vorwissens zum Themengebiet Verbrennungen und -- Explosionen 59 -- 4.3.2 EyeTracking zur Erhebung von objektiven Wahrnehmungsdaten 63 -- 4.3.3 Fragebogen zur Erhebung der Verarbeitung aufgenommener Informationen 76 -- 4.3.4 Lautes Denken zur Erhebung des Denkens in Analogien81 -- 4.3.5 Kontrollvariablen IT5 -- 4.4 Stichproben 116 -- 4.5 Zusammenfassung der Datenauswertungsmethoden und weiterführende Analysen -- in SPSS 119 -- Ergebnisse 121 -- 5.1 Vorwissen 121 -- 5.1.1 Vergleich des spezifischen Vorwissens der Probandengruppen zur Charakterisierung des -- Leistungsspektrums 126 -- 5.2 Wahrnehmung des Modellexperiments 129 -- 5.2.1 Zusammenhang zwischen Informationsaufnahme und Verarbeitung 147 -- 5.2.2 Ergebnis der Informationsverarbeitung differenziert nach Probandengruppen 149 -- 5.3 Denken in Analogien 152 -- 5.3.1 Mapping von Schülerinnen beim Umgang mit Modellexperimenten -- 5.3.2 Beschreibung des Originals als Ergebnis des Mappingprozesses (Ergebnis Mapping)176 -- 5.3.3 Anwendung von Erkenntnissen aus dem Mapping auf ein neues Original 180 -- 5.4 Wahrnehmung und Denkmuster beim Mapping 195 -- 5.5 Wissenszuwachs 199 -- 6 Diskussion der vorliegenden Studie 2O5 -- 6.1 Diskussion der Ergebnisse 205 -- 6.2 Diskussion des Erhebungsdesigns und der Erhebungsmethodik228 -- 7 Schulische Implikationen 235 -- 7.1 Wahrnehmung 235 -- 7.2 Denken in Analogien 236 -- 8 Zusammenfassung und Ausblick 241 -- 8.1 Zusammenfassung 241 -- 8.2 Ausblick -•251 -- 9 Literaturverzeichnis 257 -- 10 Abbildungsverzeichnis 277 -- 11 Tabellenverzeichnif: 283 -- 12 Anhang287 -- 12.1 Versuchsskripte des Schülerlaborprojektes Feuer(löschen) im Schülerlabor 287 -- 12.2 Verlaufspläne der Vorerhebung und Intervention 298 -- 12.3 Fragebogen zum Vorwissen 302 -- 12.4 Musterlösung Vorwissensfragebogen 307 -- 12.5 Leitfaden zur Instruktion vor der Präsentation des Videos beim EyeTracker 314 -- 12.6 Vorversuch zum Modellexperiment Staubexplosion 315 -- 12.7 EyeTracking Protokoll 316 -- 12.8 Beobachtungs und Verständnisfragebogen zur Wahrnehmung des -- Modellexperiments 318 -- 12.9 Beispielhafte .txtAusgabedatei des EyeTracking Systems 323 -- 12.10 Einführung der Methode Lautes Denken 326 -- 12.11 Leitfaden für den Analogiedenkprozess 328 -- 12.12 Kategoriensysteme Denken in Analogien 329 -- 12.13 Ergebnisse zum Vergleich der Stichprobengruppen Video und -- Schüler^innenexperiment 344 -- 12.14 Ergebnisse weiterer Augenparameter 348 -- 12.15 Ergebnisse zur Informationsverarbeitung 350 -- 12.16 AnalogieDenkgraphen Mapping353 -- 12.17 AnalogieDenkgraphen Anwendung353 -- 12.18 Zusammenhänge zwischen den Bedingungen während der Anwendung 354 -- Danksagung 355.