Die Bedeutung von Handlungsoperationen für den Wissenserwerb bei der Durchführung von technischen Experimenten im allgemeinbildenden Technikunterricht
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Forschungsprojektes war es den Einfluss von Handlungsoperationen bei der Bearbeitung technischer Experimente auf den Wissensaufbau (deklarativ/prozedural) im allgemeinbildenden Technikunterricht zu untersuchen, da bisher keine empirisch Ergebnisse aus diesem Forschungsfeld vorliegen. Die Ergebnisse der Vorstudie legen nahe, dass ein direkter Bezug zwischen den Handlungsoperationen, die den SchülerInnen während der Bearbeitung eines technischen Experimentes eingeräumt werden und den durch das Experiment angestrebten Wissensaufbau besteht. Dieser grundsätzliche Zusammenhang wurde im Rahmen des Projektes in einer umfangreichen empirischen Laborstudie differenziert untersucht. Dabei wurden die folgenden Hypothesen zu Grunde gelegt. H0: Deklaratives und prozedurales Wissen stellen zwei empirisch trennbare Wissensdimensionen dar. H1: Die Aneignung von deklarativem Wissen hängt von den Handlungsoperationen während der Durchführung technischer Experimente ab. H2: Die Aneignung von prozeduralem Wissen hängt von den Handlungsoperationen während der Durchführung technischer Experimente ab. Als Forschungsdesign wurde eine experimentelle Laborstudie gewählt, wobei die Handlungsoperationen während der Bearbeitung von technischen Experimenten durch drei Treatments (handeln, beobachten, lesen) systematisch variiert und die Lernergebnisse der Treatments mit einer Kontrollgruppe verglichen wurden. Die Lernwirksamkeit der einzelnen Treatments wurde mit Hilfe eines Wissenstests (in Form von deklarativem und prozeduralem Wissen) in einem Vor-Nachtest-Design erfasst. Insgesamt standen für die Analyse Daten von 305 Schülerinnen und Schülern der Klassen 9, 10 und 11, von Gymnasien und Gesamtschulen aus Nordrhein-Westfalen zur Verfügung. Die Auswertung der Daten erfolgte unter Anwendung der Probabilistischen Testtheorie, der Kovarianzanalyse sowie regressionsanalytischer Verfahren. Die Ergebnisse der Untersuchung belegen anhand großer Effektstärken eindeutig, dass technische Experimente in der Lage sind deklaratives und prozedurales Wissen effektiv aufzubauen. Dabei wurde auch nachgewiesen, dass deklaratives und prozedurales Wissen empirisch trennbare Wissensdimensionen darstellen (H0). Die Auswertung mit Bezug auf die Hypothesen (H1/H2) durch Einzelvergleich der Treatmentgruppen handeln und beobachten erbrachte erwartungskonform signifikante Unterschiede für das Wissen (deklarativ und prozedural) im Nachtest mit einer kleinen bis mittleren Effektstärke zu Gunsten der Treatmentgruppe handeln. Entgegen den Erwartungen verlief die Entwicklung der Wissensentwicklung im Nachtest zwischen den Treatmentgruppen „beobachten“ und „lesen“. Hier wurde eine Überlegenheit der SchülerInnen in der Treatmentgruppe beobachten gegenüber lesen angenommen, welche sich nicht bestätigen ließ. Durch die Regressionsanalysen wurde darüber hinaus deutlich, dass das bereichsspezifische prozedurale Vorwissen für die Vorhersage des Wissenserwerbs (im Nachtest) den größten Prädiktor darstellt. Weitere Faktoren, wie Klassenzugehörigkeit oder das Geschlecht, trugen nur zu einer deutlich geringeren Varianzaufklärung bei. Folglich kann aus den Ergebnissen abgeleitet werden, dass die Handlungsoperationen, also die Interaktion mit dem real vorhandenen Versuchsaufbau und die selbst geplanten bzw. ausgeführten Handlungen, sowie die daraus generierten Handlungsergebnisse einen höheren (deklarativen und prozeduralen) Wissenserwerb evozieren als Demonstrationsexperimente. Keine eindeutigen Aussagen können für den Vergleich von Demonstrationsexperiment und lesendem Bearbeiten eines Experiments getroffen werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2010). Ist handeln wirklich besser als beobachten oder lesen? Erste Ergebnisse einer empirisch quantitativen Studie zur Bedeutung der Handlungsoperationen, bei der Durchführung von technischen Experimenten, für den Wissenserwerb. Zeitschrift Berufsbildung, 125
Fletcher, S. & Walker, F.
- (2013). Der Einfluss von Handlungsmöglichkeiten auf den Wissenserwerb bei der Durchführung technischer Experimente: Universität Duisburg-Essen
Walker, F.
- (2013): Das technische Experiment – Ein Vergleich von Schüler-, Demonstrationsexperiment und dem lesenden Bearbeiten von Experimenten. Journal of Technical Education (JOTED), 1(1), S. 75-97
Walker, F.
