Die Entwicklung von Metakonzepten zur Teilchenvorstellung bei Schülern: Untersuchung eines Unterrichts über Modelle mithilfe eines Systems multipler Repräsentationsebenen
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| Format: | Hochschulschrift/Dissertation Buch |
| Sprache: | Deutsch |
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Berlin
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2002
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1. Einleitung: Problemstellung und Aufbau der Arbeit 11
2. Probleme beim Lehren und Lernen der Teilchenstruktur der Materie 15
2.1. Eine Bestandsaufnahme zu Schülervorstellungen über die Teilchenstruktur 15
der Materie
2.1.1. Einführung 15
2.1.2. Eine Deskription von Fehlvorstellungen zur Teilchenstruktur der 16
Materie
2.1.3. Mögliche Ursachen fflr die Fehlvorstellungen der Schüler 18
2.2. Die Modellbildung zur Teilchenstruktur der Materie - nicht nur ein 20
Schülerproblem
2.2.1. Die Ziele einer kritischen Betrachtung der Schulbuchanalyse 20
2.2.2. Methodisches Vorgehen bei der Betrachtung der Schulbücher 21
2.2.3. Ergebnisse und Schlussfolgerungen der Schulbuchkritik 23
2.2.3.1. Der Bereich des Modelldenkens 23
2.2.3.1.1. Die induktive Einführung eines Teilchenmodells 23
2.2.3.1.2. Sich widersprechende Aussagen in den 24
Schulbuchdarstellungen
2.2.3.1.3. Das Teilchenmodell - doch nur ein Gedankenkonstrukt 25
2.2.3.2. Der Bereich des makroskopischen Denkens 26
2.2.3.2.1. Einführung 26
2.2.3.2.2. Schulbuchdarstellungen, die sich der Zerteilungsmethode 27
bedienen
2.2.3.2.3. Schulbuchdarstellungen, die eine Übertragung inadäquater 27
makroskopischer Eigenschaften fordern
2.2.3.2.4. Schulbuchdarstellungen, die das Kontinuumsdenken fördern 29
2.2.3.3. Der Bereich des mikroskopischen Denkens 30
2.2.3.4. Zusammenfassung der Ergebnisse der Schulbuchkritik 30
2.3. Kritische Betrachtung von didaktischen Vorschlägen für Unterricht über 3
die Teilchenstruktur
2.3.1. Einführung 31
2.3.2. Das in den Unterrichtskonzepten verwendete Teilchenmodell 33
2.3.3. Die Einführung eines Teilchenmodells und dessen Weiterentwicklung 35
in den Unterrichtskonzepten
2.3.3.1. Die unterschiedlichen Wege der Einführung eines 35
Teilchenmodells
2.3.3.2. Die Weiterentwicklung des Teilchenmodells in den 40
Unterrichtskonzepten
2.3.4. Didaktische Konsequenz: Ein Unterricht über Modelle 41
3. Erkenntnistheoretische Gründe für einen Unterricht über Modelle 45
3.1. Der Teilchenbegriff im Wandel der Zeit 45
3.1.1. Einführung 45
3.1.2. Der klassische Teilchenbegriff 45
3.1.3. Der Bedeutungswandel des Teilchenbegriffs 47
3.1.4. Schülervorstellungen zum Teilchenbegriff 4g
3.2. Realistische Positionen in einem Unterricht über die Teilchenstruktur der 49
Materie
3.2.1. Einführung 49
3.2.2. Realistische Positionen im Wissenschaftsbereich und in der Didaktik 52
3.2.3. Naiv-realistische Positionen der Schüler der Sekundarstufe
I
54
3.2.4. Hypothetisch-realistische Positionen in der Naturwissenschaft 56
3.2.4.1. Es gibt kein sicheres Wissen über die Welt! 56
3.2.4.2. Der hypothetische Charakter realistischer Positionen 57
3.2.4.3. Die
projektive
Erkenntnistheorie 59
3.2.5. Schlussfolgerungen für den Unterricht über die Teilchenstruktur in 61
der Sekundarstufe
I
3.2.5.1. Die Forderung nach einer wissenschafts-und 61
erkenntnistheoretischen Reflexion im Physikunterricht
3.2.5.2. Die Einsicht in den artifiziellen Charakter der Modelle 62
4. Modellbegriff und Modellbildung 67
4.1. Probleme der Anschaulichkeit 67
4.1.1. Das Visualisierungsdilemma bei der physikalischen Theoriebildung 67
4.1.2. Der Zugriff auf die submikroskopische Welt durch neuartige 68
Technologien
4.1.3. Was heißt „anschaulich ? 69
4.1.3.1. Einführung 69
4.1.3.2. Welche Strukturen sind anschaulich? 70
4.1.3.3. Eine mögliche Definition von „Anschaulichkeit 71
4.1.4. Über die Unanschaulichkeit der modernen Physik und 73
Schlussfolgerungen für den Physikunterricht
4.2. Theorie- und Modellbildung - von verschiedenen Standpunkten betrachtet 75
4.2.1. Der Begriff „Theorie aus wissenschaftstheoretischer Sicht 75
4.2.2. Der Begriff „Theorie aus physikdidaktischer Sicht
4.2.3. Der Begriff „Theorie aus Schülersicht und Schlussfolgerungen für
den Unterricht
4.3. Modellbegriff und Modellbildung aus physikdidaktischer Sicht
4.3.1. Zum Modellbegriff
4.3.1.1. Einführung
4.3.1.2. Der Modellbegriff auf der Grundlage des hypothetischen
Realismus
4.3.1.3. Schlussfolgerungen aus den Betrachtungen zum Modellbegriff
4.3.2. Eine Modellklassifikation im Hinblick auf die Entwicklung eines
Systems multipler Repräsentationsebenen
4.4. Ausgewählte lernpsychologische Aspekte: Lernen mit multiplen
Repräsentationen
4.4.1. Der Einfluss von Multicodierung auf den Lernprozess
4.4.1.1. Der Begriff „Multicodierung
4.4.1.2. Ausgewählte empirische Befunde für einen positiven Effekt
multicodaler Lernangebote
4.4.2. Der Ansatz der multiplen mentalen Repräsentationen
4.4.2.1. Die Konstruktion von multiplen mentalen Repräsentationen
4.4.2.2. Ein Modell des Text- und Bildverstehens
4.4.3. Didaktische Anregungen für die Konzeption
4.4.3.1. Vorteile und Schwierigkeiten eines multicodalen Lernangebots
4.4.3.2. Die Implementierung multipler Betrachtungsperspektiven
4.4.3.3. Ergebnis: Untersuchung der Mikroweit auf multiplen
Repräsentationsebenen
4.5. Konsequenzen für die Modellbildung im Unterricht über Teilchenmodelle
5. Ein Unterricht über Modelle mithilfe des Ebenensystems
5.1. Metakognition und Metakonzepte
5.1.1. Einführung
5.1.2. Der Begriff der Metakognition
5.1.3. Metakonzepte zu Teilchenvorstellungen
5.2. Ein System multipler Repräsentationsebenen
5.3. Die strukturelle Evaluation des Ebenensystems durch Pilotstudien
5.3.1. Einführung
5.3.2. Die Analyse eines herkömmlichen Unterrichts nach dem
Ebenensystem
5.3.3. Die Konstruktion einer Unterrichtseinheit nach dem Ebenensystem
5.3.4. Schlussfolgerungen aus den Pilotstudien
5.4. Schlüsselideen eines Unterrichts über Modelle
5.5. Die Sequenz „Ein Unterricht über Modelle
5.5.1. Die Struktur der Sequenz
5.5.1.1. Der Workshop-Ansatz
5.5.1.2. Konstruktivistische Gründe für die Wahl des Workshop-Ansatzes
5.5.1.3. Die Grobstruktur der Sequenz
5.5.2. Die Erarbeitungsphase als ein typisches Beispiel fflr einen auf dem
Ebenensystem basierenden Unterricht
6. Die empirische Untersuchung - Evaluationsstudie 123
6.1. Fragestellungen der empirischen Untersuchung 123
6.1.1. Forschungsfragen und Hypothesen der Untersuchung 123
6.1.2. Das Untersuchungsdesign 127
6.2. Untersuchungsinstrumente 128
6.2.1. Überblick über die eingesetzten Instrumente 128
6.2.2. Die Entwicklung und Evaluation eines forschungsbasierten 128
Fragebogens (BPCI)
6.2.2.1. Einführung 128
6.2.2.2. Erster Entwurf des Fragebogens (BPCI) 129
6.2.2.3. Zweiter Entwurf des BPCI und dessen Evaluierung 130
6.2.2.3.1. Problemstellung der Evaluation 130
6.2.2.3.2. Ergebnis der Faktorenanalyse 131
6.2.2.3.3. Schlussfolgerungen aus der Faktoren-und 132
Reliabilitätsanalyse
6.2.2.4. Dritter Entwurf des BPCI - die Endfassung 133
6.2.2.4.1. Eine erneute Befragung von Schülern mit der überarbeiteten 133
Version des BPCI
6.2.2.4.2. Ergebnis einer neuen Faktorenanalyse 136
6.2.2.4.3. Die Bildung von Skalen mithilfe der Reliabilitätsanalyse 138
6.3. Ergebnisse der Analyse der einzelnen Untersuchungsinstrumente 140
6.3.1. Auswertung des Fragebogens 140
6.3.1.1. Bereich „Modellverständnis 140
6.3.1.1.1. Einführung 140
6.3.1.1.2. Veränderungen in der Skala „Modellverständnis 141
6.3.1.1.3. Interpretationen der Veränderungen zum Modelldenken 144
6.3.1.1.4. Weitere Indizien für die Entwicklung eines angemessenen 146
und stabilen Modellverständnisses
6.3.1.1.5.
Analyse
des Modellverständnisses im Gruppenvergleich 148
6.3.1.2. Bereich „Makroskopisches Denken 152
6.3.1.2.1. Verzicht auf Übertragung inadäquater makroskopischer 153
Attribute
6.3.1.2.2. Verzicht auf Übertragung makroskopischen Verhaltens 160
6.3.1.2.3. Beziehungszusammenhänge zwischen den 164
Vorstellungsbereichen zum makroskopischen Denken
6.3.1.3. Bereich „Mikroskopisches Denken
6.3.1.3.1. Einführung
6.3.1.3.2. Veränderungen in den Skalen
6.3.1.3.3. Analyse unter dem Gesichtspunkt von
Vorstellungszusammenhängen
6.3.1.4. Zusammenfassende Betrachtung der Ergebnisse der 177
Skalenanalyse
6.3.1.5. Zusammenhängende Betrachtung der einzelnen Bereiche des 179
Fragebogens mithilfe einer LISREL-Analyse
6.3.1.5.1. Grundgedanke der Kausalanalyse
6.3.1.5.2. Ergebnisse der LISREL-Analyse
6.3.1.5.3. Diskussion der Ergebnisse der LISREL-Analyse
6.3.2. Auswertung der
Concept
Maps
6.3.2.1.
Concept Mapping
- eine weitere Methode zur Erhebung von
Schülervorstellungen
6.3.2.2. Funktion und Gestaltung der
Concept Maps
6.3.2.3. Auswertungsprozeduren und deren Ergebnisse
6.3.2.3.1. Methoden zur Auswertung der
Concept Maps
6.3.2.3.2. Ergebnisse der Auswertung der Modalnetze
fur die
gesamte
Stichprobe
6.3.2.3.3. Interpretation der Ergebnisse des
Concept
Mapping
6.3.2.4. Zusammenfassende Betrachtung der Ergebnisse des Fragebogens
und des
Concept Mappings
6.3.3. Analyse der Unterrichtsstunden nach dem Ebenensystem
6.3.3.1. Problemstellung der Unterrichtsanalyse
6.3.3.2. Ein Versuch, den unterschiedlichen Entwicklungen im
Modelldenken empirisch auf die Spur zu kommen
6.3.3.2.1. Einführung
6.3.3.2.2. Methode zur Analyse der Unterrichtsstunde
6.3.3.2.3. Die Auswahl der zu analysierenden Lehrer als Ergebnis der
Analyse von Gruppenunterschieden
6.3.3.2.4. Ergebnisse der Analyse der Lehreräußerungen und deren
Interpretation
6.3.3.2.5. Analyse in Hinblick auf metakonzeptuelle 225
Argumentationsmuster in den Schüleräußerungen
6.3.3.3. Zusammenfassung der Ergebnisse der Unterrichtsanalyse 237
7. Empirische Untersuchungen in der Fachdidaktik - Evaluation als 241
Lernprozessforschung
8. Zusammenfassung und Perspektiven 253
9. Literatur 263
Anhang 277
Anhang
I:
Die Darstellung des Unterrichtskonzepts als eine Handreichung für 279
Lehrer
Anhang
II:
Die Untersuchungsinstrumente (Fragebogen und
Concept Map)
319
Anhang
III:
Ausgewählte Daten der Faktorenanalyse 337
Anhang
IV:
Analysen zu den Vorstellungsänderungen zwischen Vor- und 349
Nachtest in einzelnen Skalen (Lerneffekte)
Anhang
V:
Ausgewählte Aspekte der Skalenanalyse zu den einzelnen 357
Vorstellungsbereichen
Anhang
VI:
Analyse ausgewählter Unterrichtsstunden 365
Anhang
VII:
Ergebnisse der quantitativen Analyse der Unterrichtsstunden 409
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Inhaltsverzeichnis
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Teilbibliothek Stammgelände
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|---|---|
| Exemplar 1 | Ausleihbar Am Standort |