Schülervorstellungen über Quellen und Gebirgshydrologie und ihre verständnisgeleitete Veränderung durch eine konstruktivistische Lernumgebung

Ref. 11456

Description générale

Période concernée

2011-2012

Région géographique

-

Informations géographiques additionnelles

Zentralschweiz

Résumé

Der Wasserkreislauf stellt ein grundlegendes hydrologisches Konzept dar, das in den Lehrplänen aller Schulstufen vorkommt. Wasserquellen sind Teil des Wasserkreislaufs und bilden den Schnittpunkt zwischen dessen oberirdischen und unterirdischen Teilsystemen, die in ihrem Zusammenwirken für das Verständnis der Hydrosphäre zentral sind. Während oberirdische hydrologische Prozesse beobachtet werden können, entziehen sich die unterirdischen Prozesse in der Regel unserer Anschauung. Die Prozesse, die zur Entstehung von Quellen führen, sind generell sehr komplex. Sie beinhalten ein Zusammenspiel von hydrologischen, physikalischen, geologischen und geomorphologischen Faktoren. Es konnte belegt werden, dass das Verständnis unterirdischer hydrologischer Prozesse durch Laien rudimentär und oft falsch ist. Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass sich Menschen mit geringen naturwissenschaftlichen Kenntnissen intuitive Erklärungsmodelle konstruieren, die auf subjektiven Theorien beruhen, welche meist fehlerhaft und wenig hilfreich für das Verständnis von aktuellen hydrologischen Fragestellungen sind. Für das Individuum ist es deshalb schwierig, Zusammenhänge zwischen der Verschmutzung von Oberflächenwasser und Grundwasser oder Fragen des Wassermanagements nachzuvollziehen. Mit einer im Rahmen dieser Studie konstruierte lernpsychologisch optimierten Lernumgebung, die sich theoretisch auf das Modell der didaktischen Rekonstruktion stützt, sollen tiefe innere Lernprozesse initiiert und dauerhaftes „Wasserwissen“ geschaffen werden. Die Wirksamkeit der Lernumgebung wurde quantitativ mittels einer Interventionsstudie in acht Klassen (n= 143) des 7. Schuljahres im Kanton Luzern getestet.

Résultats

Die statistische Analyse (ANOVA) ergab eine signifikante Interaktion von Testzeitpunkt und Gruppenzugehörigkeit (Experimentalgruppe vs. Vergleichsgruppe) (F(2,268) = 52.12, p < .001). Die Experimentalgruppe hat im Gegensatz zur Vergleichsgruppe durch das Treatment einen deutlichen Wissenszuwachs von t1 zu t2 erfahren, welcher auch beim verzögerten Nachtest t3 auf hohem Niveau stabil blieb. Zwischen den Gruppen bestanden zu t1 keine signifikanten Wissensunterschiede, diese wurden aber zu t2 und t3 signifikant, in dem die Experimentalgruppe (EG) zu den Testzeitpunkten t2 und t3 eine signifikant bessere Leistung, als die Vergleichsgruppe (VG) zeigte. Die Schülerzeichnungen und die dazugehörenden, erläuternden Texte wurden mittels eines in mehreren Stufen entwickelten Kodierleitfadens von zwei Ratern ausgewertet (Cohens Kappa = .71). Mittels inferenzstatistische Auswertung und Kreuztabellen wurde berechnet, wie häufig die für Porenquellen relevante Merkmale in den Zeichnungen der EG und VG zu t1 und t3 auftreten. In der EG ergaben sich für alle Merkmale signifikante Zuwächse von t1 zu t3. Die Vergleichsgruppe erzielt in ihren Zeichnungen und Texten keine Fortschritte. Mit der Studie konnte nachgewiesen werden, dass die didaktisch rekonstruierte, kognitionspsychologisch fundierte Lernumgebung zu einer Restrukturierung von Präkonzepten, bzw. zur Wissenskonstruktion und -erweiterung führt und dass der Wissenszuwachs auf hohem Niveau relativ stabil bleibt, also gut behalten wird. Diese Ergebnisse sind für die Konzeption von Unterrichtsmaterial und Lernumgebungen von grosser Bedeutung. Sie zeigen, dass es den meisten Lernenden gelingt, mit didaktisch rekonstruierten Lernumgebungen vorhandenes Wissen zu erweitern und so wissenschaftsnahe Vorstellungen zu konstruieren.