Naturwissenschaftliches Experimentieren in der Grundschule: eine empirische Studie zu konstruktivistisch orientiertem Lernen und Lehren
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| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Frankfurt am Main [u.a.]
Lang
2008
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|---|---|
| adam_text | Titel: Naturwissenschaftliches Experimentieren in der Grundschule
Autor: Greinstetter, Roswitha
Jahr: 2008
Inhaltsverzeichnis
Vorwort..................................................................................................................5
Einleitung............................................................................................................13
1 Wissenserwerb und Erkenntnisgewinnung....................................................17
1.1 Wissen — Verstehen - Erklären: begriffliche Abgrenzung...........................17
1.2 Theoriegrundlagen zum Wissenserwerb.......................................................20
1.2.1 Genetische Epistemologie nach Jean Piaget und neue Theorien.......20
1.2.2 Wissen und subjektbezogene Einflussfaktoren..................................22
1.2.3 Bloom sehe Taxonomie zum kognitiven Lernprozess......................25
1.3 Konzepterwerb und Wissensstrukturierung..................................................27
1.3.1 Funktionen von Schemata..................................................................28
1.3.2 Conceptional changes.........................................................................28
1.4 Wissenserwerb im Grundschulalter..............................................................30
1.5 Zusammenfassung: Wissenserwerb und Erkenntnisgewinnung...................32
2 Konstruktivismus und Lernen........................................................................35
2.1 Konstruktivistische Ansätze im Unterricht...................................................36
2.2 Konstruktion und Selbststeuerung................................................................39
2.2.1 Selbstgesteuertes Lernen....................................................................41
2.2.2 Selbst erklären und eigenständiges Lernen........................................43
2.3 Situationsspezifität und situiertes Lernen.....................................................44
2.4 Viabilität und fokussierende Elemente.........................................................47
2.5 Interaktion und Reflexion..............................................................................50
2.5.1 Kooperatives Lernen..........................................................................54
2.5.2 Metakognitives Lernen.......................................................................55
2.6 Zusammenfassung: Konstruktivismus und Lernen.......................................56
3 Wissenschaftsverständnis und naturwissenschaftliches Lernen in der
Grundschule..................................................................................................59
3.1 Scientific Literacy.........................................................................................59
3.2 Wissenschaftsverständnis und Grundschulalter...........................................61
3.3 Naturwissenschaftlicher Unterricht in der Grundschule..............................64
3.3.1 Naturwissenschaftliches Experimentieren im Grundschulalter.................64
3.3.2 Forschendes Lernen in der Grundschule...................................................65
3.3.3 Unterrichtsgestaltung und Problemfelder..................................................67
3.7 Zusammenfassung: Wissenschaftsverständnis und
naturwissenschaftliches Lernen in der Grundschule..................................71
4 Naturwissenschaftliche Phänomene im Grundschulunterricht......................73
4.1 Übersicht über naturwissenschaftliche Inhalte an Grundschulen nach
österreichischem Lehrplan..........................................................................74
4.2 Fachinhaltliches Grundkonzept zu den beiden Themen der Studie.............75
4.2.1 Phänomenkreis „Auftrieb des Wassers — schwimmen/sinken von
Gegenständen .........................................................................................76
4.2.2 Phänomenkreis „Luft und Luftbewegungen ............................................77
4.3 Zusammenfassung: Naturwissenschaftliche Phänomene im
Grundschulunterricht..................................................................................78
5 Konkretisierung der beiden Unterrichtsmodelle............................................81
5.1 Konstruktivistische Lehr- und Lernumgebungen zum Experimentieren-
Lernen.........................................................................................................81
5.1.1 Leitideen zur Unterrichtsgestaltung...........................................................81
5.1.2 Lernzyklen zum gemäßigt konstruktivistischen Unterricht......................85
5.2 Gegenüberstellung der beiden Unterrichtsmodelle......................................87
5.2.1 Spezielle Elemente des konstruktivistisch orientierten
Unterrichtsmodells .................................................................................88
5.2.2 Phasenablauf des Unterrichtsmodells und Schülermaterialien..................89
5.3 Unterrichtskonzept zu physikalischen Phänomenen des Wassers und der
Luft..............................................................................................................93
5.4 Zusammenfassung: Gegenüberstellung der beiden Unterrichtsmodelle......95
6 Hypothesen....................................................................................................97
7 Forschungsdesign...........................................................................................99
7.1 Ablauf der Untersuchung...............................................................................99
7.2 Stichprobe....................................................................................................102
7.3 Ausgangspositionen und Rahmung der Studie............................................103
7.4 Zusammenfassung: Forschungsdesign........................................................108
8 Methoden, Validierung und Auswertungsverfahren der empirischen
Studie............................................................................................................111
8.1 Methoden.....................................................................................................111
8.2 Schriftlicher Test zu Pre- und Postkonzepten der Schüler und
Schülerinnen - leistungsbezogene Items...................................................112
8.2.1 Konzept zum Forschungsinstrument........................................................112
8.2.2 Testbeispiele aus dem Forschungsinstrument..........................................114
8.3 Schriftliche Befragung der Schüler und Schülerinnen -
nichtleistungsbezogene Konstrukte...........................................................115
8.3.1 Schriftliche Befragung zu Interesse, Motivation, Selbstkonzept —
Prebefragung..........................................................................................115
8.3.2 Schriftliche Befragung zum Unterricht - Postbefragung..........................117
8.4 Prüfung der Gütekriterien zur schriftlichen Befragung und Testung..........118
8.4.1 Überprüfung der inneren Konsistenz........................................................118
8.4.2 Prüfung der Interrater-Reliabilität............................................................119
8.4.3 Validierung durch Vortestung..................................................................121
8.5 Auswertungsverfahren zur schriftlichen Befragung und Testung...............123
8.6 Zusammenfassung: Methoden, Validierung und Auswertungsverfahren... 125
9 Ergebnisse zur schriftlichen Befragung - nichtleistungsbezogene
Konstrukte....................................................................................................127
9.1 Ergebnisse der Prebefragung zu Selbstkonzept, Motivation und
Interesse.....................................................................................................127
9.2 Postbefragung zum subjektiven Empfinden der Unterrichtseinheiten........129
9.3 Postbefragung zur Einschätzung der Unterrichtsmerkmale........................134
9.4 Zusammenfassung: Ergebnisse zu den nichtleistungsbezogenen
Konstrukten...............................................................................................142
10
10 Ergebnisse und Interpretation zur schriftlichen Testung der Studie -
leistungsbezogene Variablen......................................................................145
10.1 Darstellung der Ergebnisse zum Thema WASSER - Überblick..............145
10.2 Ergebnisse der Auswertung zum Teilthema „Gegenstände
schwimmen/sinken ..................................................................................147
10.3 Ergebnisse der Auswertung zum Teilthema „Verdrängung des
Wassers ...................................................................................................156
10.4 Ergebnisse der Auswertung zum Teilthema „Auftrieb ...........................162
10.5 Interpretation der Testergebnisse in einer Gesamtschau — Thema
WASSER..................................................................................................165
10.5.1 Vergleich der Ausgangsposition (Pretestung).......................................165
10.5.2 Auswirkungen der Interventionen in beiden Klassen............................168
10.6 Ergebnisse zum Rahmenthema LUFT......................................................179
10.7 Zusammenfassung: Ergebnisse der schriftlichen Testung.......................183
11 Analyse der Unterrichtsgespräche..............................................................187
11.1 Analyse der Gespräche in den Experimentierphasen...............................187
11.1.1 Forschungsmethodisches zu den Experimentierphasen in
Gruppenarbeiten....................................................................................188
11.1.2 Erkenntnisse auf Basis der Dokumente der Experimentierphasen........189
11.2 Analyse der Reflexionsgespräche.............................................................192
11.2.1 Forschungsmethode und Kategorienschema zu den
Reflexionsgesprächen............................................................................192
11.2.2 Ergebnisse der Analyse - zeitliches Ausmaß........................................194
11.2.3 Analyse zum Feststellen und Erklären von Phänomenen
(Rahmenthema WASSER)....................................................................195
11.2.4 Analyse aus fachinhaltlicher Perspektive..............................................197
11.2.5 Analyse zur Initiierung der Teilinhalte durch Lehrer/Schüler -
Rahmenthema WASSER.......................................................................199
11.2.6 Analyse zum Alltagsbezug - Rahmenthema WASSER........................201
11.2.7 Analyse der Reflexionsgespräche zum Rahmenthema LUFT...............202
11.2.8 Qualitative Betrachtung der Reflexionsgespräche - weitere Aspekte
konstruktivistischen Unterrichtes..........................................................204
11.2.8.1 Art der Fragestellungen und Umgang mit „Falsch -Aussagen..........205
11.2.8.2 Art der Diskussion (Frage-Antwort, Wechselgespräch, intensive
Diskussion).........................................................................................208
11.2.8.3 Viabilitätscheck und Einsatz von Gegenbeispielen............................210
11
11.3 Zusammenfassung und Schlussfolgerung zur Analyse der
Unterrichtsgespräche.................................................................................213
12 Entscheidung zu den Hypothesen und theoriegeleitete Reflexion..............217
12.1 Hypothesen zur Studie...............................................................................217
12.2 Kritische Reflexion und Ergänzungen zur Studie.....................................221
12.2.1 Erkenntnisse aus weiteren Studien.........................................................221
12.2.2 Reflexion zum Forschungsdesign und den Forschungsmethoden.........223
12.2.3 Reflexion zu einzelnen Versuchen.........................................................225
12.2.4 Ergänzende Überlegungen zu neuen Forschungsansätzen.....................228
12.3 Zusammenfassung: Entscheidung zu den Hypothesen und
theoriegeleitete Reflexion..........................................................................229
13 Weiterentwicklung Naturwissenschaftlichen Unterrichtes an
Grundschulen...............................................................................................231
13.1 Naturwissenschaftliche Arbeitsweisen und Experimentierkompetenz
entwickeln..................................................................................................231
13.2 Unterrichtsmaßnahmen zum Experimentierenlernen - Rolle der
Lehrperson.................................................................................................234
13.3 Perspektiven für die Selbstevaluation von Lernprozessen und
Unterricht...................................................................................................240
13.4 Zusammenfassung: Weiterentwicklung Naturwissenschaftlichen
Unterrichtes...............................................................................................241
14 Ausblick.......................................................................................................245
Literaturverzeichnis...........................................................................................249
Verzeichnis der Abbildungen............................................................................271
Verzeichnis der Tabellen...................................................................................275
Abkürzungen......................................................................................................279
12
ANHANG
A Unterrichtsmodelle........................................................................................283
AI Merkmale der beiden Unterrichtsmodelle................................................283
A2 Phasenmodell zum Thema WASSER - konstruktivistisch orientiert.......285
A3 Phasenmodell zum Thema LUFT - konstruktivistisch orientiert.............286
B Forschungsinstrumente.................................................................................287
Bl Schriftliche Befragung pre (nichtleistungsbezogen)................................287
B2 Schriftliche Befragung post (nichtleistungsbezogen)...............................289
B3 Testaufgaben zum Thema WASSER (leistungsbezogen)........................290
B4 Testaufgaben zum Thema LUFT (leistungsbezogen)..............................293
C Leistungsbezogene Variablen -Testaufgaben mit offenem Antwortformat. 297
Cl Kategorisierung der Levelstufen zu den Testaufgaben............................297
C2 Tabellarische Übersicht zu den Leveleinstufungen zum Thema
WASSER..................................................................................................303
C3 Tabellarische Übersicht zu den Leveleinstufungen - Thema LUFT........305
D Analyse der Reflexionsgespräche.................................................................307
Dl Kriterienraster zur Analyse der Reflexionsgespräche..............................307
D2 Zeitliches Ausmaß der Sinneinheiten zu den 4 Stufen.............................309
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