Forschungsansatz:
Es gibt ca. zwei Duzend Forschungsarbeiten zu Alltagstheorien von Schülerinnen und Schüler über den Treibhauseffekt, jedoch nur wenige Studien, in denen Konzeptveränderungen von naiven Alltagsvorstellungen zu wissenschaftlich korrekteren Vorstellungen systematisch mittels geeigneter Lernumgebungen erforscht wurde. Diese Studie konzentriert sich genau auf diesen bisher vernachlässigten Aspekte der Conceptual Change-Forschung in der Fachdidaktik (Naturwissenschaften/Geographie). Mittels eines standardisierten Fragenbogens wurden Konzeptveränderungen von Schülerinnen und Schülern von 16 Klassen der Sekundarstufe 1 vor und nach einer Intervention rekonstruiert und gegenübergestellt. Das Treibhauseffekt-Konzept von Laien hat sich als aussererdentlich stabil erwiesen (Aeschbacher & Huber, 1995). Das wissenschaftliche Treibhauseffekt-Konzept ist sehr abstrakt und komplex und kann von Laien nur verstanden werden, wenn eine Reihe von physikalischen Einzelphänomene, die ihm zugrunde liegen, richtig verstanden werden. Andernfalls ergibt der Treibhauseffekt für die Lernenden keinen Sinn. Nach Posner et al. (1982) müssten folgende Bedingungen erfüllt sein, damit sehr beständige Ausgangsvorstellungen reorganisiert werden, also ein Konzeptwechsel (Conceptual Change) stattfindet:
1) Unzufriedenheit der Lernenden mit der vorhanden Vorstellung,
2) Verständlichkeit,
3) Plausibilität und
4) Fruchtbarkeit der neuen Vorstellung.
Das für diese Studie konzipierte Unterrichtsmaterial berücksichtigt diese 4 Bedingungen.
Unterrichtsmaterial:
Als Unterrichtsmaterialien dienen sowohl Arbeitsblätter als auch Experimente. Die Arbeitsblätter enthalten für alle Gruppen dieselben Informationen. Für die Experimentalgruppe 1 sind sie aber instruktionspsychologisch optimiert, während sie für die Experimentalgruppe 2 aus Abbildungen und Texten aus gängigen Schulbüchern zusammengestellt sind. Der Versuch der Experimentalgruppe 1, hier Modellexperiment genannt, basiert auf einer instruktionspsychologisch optimierten Versuchsanordnung, die den Treibhauseffekt qualitativ zeigt. Der Versuch für die Experimentalgruppe 2, Lernexperiment genannt, zeigt dieselben Effekte quantitativ, nach den methodologischen Kriterien eines wissenschaftspropädeutischen Unterrichts.Eine dritte Gruppe, die Kontrollgruppe, erhielt keinen auf den Treibhauseffekt bezogenen Unterricht.
Fragebogen:
Der Fragebogen besteht aus mehreren Teilen, die qualitative und quantitative Daten generieren, und welche zu unterschiedlichen Zeitpunkten erhoben werden.
Stichprobe und Rekrutierung:
Die Untersuchungsteilnehmenden bestehen aus Schülerinnen und Schüler des 8. Schuljahrs der Sekundarstufe 1 aus der Deutschschweiz. Die Rekrutierung erfolgt über Kooperationsschulen der PHZ Luzern. Aufgrund der daraus bedingten Klumpenstichprobe wird die Homogenität der Probanden kontrolliert. Es werden 7 Klassen (à ca. 20 Schülerinnen und Schüler) für die Experimentalgruppe, 7 Klassen für die Kontrollgruppe sowie nochmals je 2 Klassen für die Pilotstudie und die Nullgruppe teilnehmen.
Allgemeines Vorgehen:
Pre-, Posttest und Follow-up-Test Design mit Intervention.
Zitierte Literatur:
Aeschbacher, U. & Huber, E. (1995): Der Treibhauseffekt - auch eine pädagogische Herausforderung. Entwicklung eines Demonstrationsexperimentes als didaktische Forschung. Beiträge zur Lehrerbildung, 14 (12), 180-190.
Posner, G., Strike, K., Hewson, P., & Gertzog, W. (1982). Conceptual change and science teaching. European Journal of Science Education, 4(3), 231-240.
Erhebungsverfahren: Quasi Experiment, Standardisierte Befragung face to face, Standardisierte Befragung schriftlich;
Erhebungseinheiten: 16 Sekundarschulen, 8. Schuljahr;
Auswahlverfahren: zufällige Auswahl der Schulen aus PHZ-Kooperationsschulen;
Anzahl Untersuchungseinheiten:16 Schulklassen, 335 Probanden,
Untersuchungsdesign: Experimental-, Kontroll- und Nullgruppen, Interventions- und Längsschnittstudie mit 3 Messzeitpunkten;
Durchführung der Feldarbeit: Dezember 2008 - Juni 2009.
