Wissenselemente und Vorstellungen 6- bis 7-Jähriger erfassen und verändern : Studien zum naturwissenschaftlichen Thema einseitiger Hebel

Die Vorstellungen 6- bis 7-Jähriger bei zweiseitigen Hebeln, z.B. Balkenwaage, wurden in vielen entwicklungs- und lernpsychologischen Studien untersucht (z.B. Siegler, 1976). Über Vorstellungen zu einseitigen Hebeln, z.B. Schubkarre, ist wenig bekannt. Daher wird untersucht, welche Vorstellungen 6-...

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Verfasser: Naber, Britta
Weitere Beteiligte: Leuchter, Miriam (Gutachter)
FB/Einrichtung:FB 07: Psychologie und Sportwissenschaft
Dokumenttypen:Dissertation/Habilitation
Medientypen:Text
Erscheinungsdatum:2016
Publikation in MIAMI:12.09.2016
Datum der letzten Änderung:16.09.2016
Angaben zur Ausgabe:[Electronic ed.]
Schlagwörter:einseitiger Hebel; Wissenselemente; Veränderung der Vorstellungen; Impulse; Scaffolding; naturwissenschaftlicher Unterricht
Fachgebiet (DDC):150: Psychologie
Lizenz:InC 1.0
Sprache:Deutsch
Format:PDF-Dokument
URN:urn:nbn:de:hbz:6-64279664574
Permalink:https://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hbz:6-64279664574
Onlinezugriff:diss_naber.pdf
Inhaltsverzeichnis:
  • Abstract ...……………………………………………………………………………..3
  • 1 Einleitung ...................................................................................................... 10
  • 2 Sachanalyse: ein- und zweiseitige Hebel .................................................... 16
  • 3 Lern- und entwicklungspsychologische Grundlagen 6- bis 7-
  • Jähriger ......................................................................................................... 19
  • 4 Naturwissenschaftliches Wissen: Organisation und Arten ...................... 22
  • 4.1 Die Organisation naturwissenschaftlichen Wissens: der
  • Fragmentierungsansatz ................................................................................... 22
  • 4.2 Arten der Wissensrepräsentationen ................................................................ 26
  • 5 Wissenselemente und Vorstellungen zu Hebeln erfassen und
  • auswerten ...................................................................................................... 29
  • 5.1 Systematisierung von Aufgaben an der Balkenwaage ................................... 30
  • 5.2 Methoden zur Erfassung der Vorstellungen zu Hebeln .................................. 31
  • 5.3 Methoden zur Auswertung der Vorstellungen ............................................... 34
  • 5.3.1 Analyse von Protokollen/Videos .................................................................... 34
  • 5.3.2 Zuordnung zu Regeln per Entscheidungsbaummethode ................................ 35
  • 5.3.3 Zuordnen zu Regeln per Latenter Klassenanalyse ......................................... 37
  • 5.3.4 Zuordnung zu Regeln per Information Integration Theory ............................ 38
  • 5.3.5 Die Relational Complexity Theory ................................................................. 39
  • 5.3.6 Weitere Auswertungsmethoden ..................................................................... 41
  • 6 Wissenselemente und Vorstellungen zu Kraftverstärkung und
  • Gleichgewicht bei Hebeln ............................................................................ 42
  • 6.1 Vorstellungen über das Prinzip Kraftverstärkung bei einseitigen Hebeln ..... 43
  • 6.2 Vorstellungen über das Prinzip Gleichgewicht bei zweiseitigen Hebeln....... 44
  • 6.2.1 Vorstellungen zum Wissenselement Gewicht ................................................ 44
  • 6.2.2 Vorstellungen zum Wissenselement Abstand ................................................ 49
  • 6.2.3 Vorstellungen zur Kombination von Gewicht und Abstand .......................... 52
  • 6.3 Fazit: Wissenselemente und Vorstellungen zu Hebeln .................................. 56
  • 7 Die Veränderung von Vorstellungen anregen: Scaffolding und seine
  • Wirkmechanismen........................................................................................ 58
  • 7.1 Berücksichtigung der Zone der nächsten Entwicklung (ZPD) bei der
  • Veränderung von Vorstellungen .................................................................... 59
  • 7.2 Scaffolding ..................................................................................................... 60
  • 7.2.1 Scaffolding als Unterstützung von Gruppen .................................................. 60
  • 7.2.2 Kernmerkmale von Scaffolding ..................................................................... 61
  • 7.2.3 Statisches und adaptives Scaffolding ............................................................. 61
  • 7.3 Wirkmechanismus I: inhaltlich strukturierend ............................................... 63
  • 7.3.1 Strukturierung in der Lehr-Lernforschung ..................................................... 64
  • 7.3.2 Inhaltliche Aspekte der Strukturierung .......................................................... 65
  • 7.3.3 Inhaltliche Strukturierung, ausgerichtet an der ZPD ...................................... 66
  • 7.3.4 Herausforderung von inhaltlichen Aspekten der Strukturierung ................... 67
  • 7.4 Wirkmechanismus II: kognitiv aktivierend .................................................... 67
  • 7.5 Bedeutung von Scaffolding und dessen Wirkmechanismen für die
  • vorliegende Arbeit .......................................................................................... 68
  • 8 Vorstellungen verändern mithilfe von Gegenständen .............................. 72
  • 8.1 Funktionen von Gegenständen ....................................................................... 72
  • 8.2 Herausforderungen bei der Verwendung von Gegenständen ......................... 75
  • 8.3 Vorstellungen verändern mithilfe der Beobachtung von Gegenständen ........ 75
  • 8.4 Vorstellungen verändern mithilfe von Handlungen an Gegenständen ........... 78
  • 8.5 Fazit: Gegenstände können die Veränderung von Vorstellungen
  • unterstützen .................................................................................................... 80
  • 9 Vorstellungen verändern mithilfe von Bildern .......................................... 82
  • 9.1 Arten von Bildern ........................................................................................... 82
  • 9.2 Affektive und motivationale Funktionen von Bildern ................................... 83
  • 9.3 Kognitive Funktionen von Bildern ................................................................. 84
  • 9.4 Voraussetzungen auf Seiten der Rezipienten und der Bilder ......................... 86
  • 9.5 Vorstellungen verändern mithilfe von Handlung an Gegenständen und
  • Bildern ............................................................................................................ 88
  • 9.6 Fazit und Vergleich: Vorstellungen verändern mithilfe von
  • Gegenständen und Bildern ............................................................................. 88
  • 10 Vorstellungen verändern mithilfe verbaler Impulse ................................. 90
  • 10.1 Begriffsbestimmung ‚verbaler Impuls‘ .......................................................... 90
  • 10.2 Arten verbaler Impulse ................................................................................... 91
  • 10.2.1 Aufmerksamkeitslenkende Hinweise geben .................................................. 92
  • 10.2.2 Fragen stellen ................................................................................................. 92
  • 10.2.3 Begründungen einfordern ............................................................................... 93
  • 10.2.4 Ideenaustausch anregen .................................................................................. 95
  • 10.2.5 Zusammenfassungen geben ............................................................................ 95
  • 10.3 Fazit und Bedeutung verbaler Impulse für die vorliegende Arbeit ................ 96
  • 11 Vorstellungen verändern mithilfe verschiedener Kombinationen
  • von Gegenständen, Bildern und verbalen Impulsen ................................. 98
  • 11.1 Vorstellungen verändern mithilfe von verbalen Impulsen in
  • Kombination mit Beobachtung von Gegenständen ........................................ 98
  • 11.2 Vorstellungen verändern mithilfe von verbalen Impulsen in
  • Kombination mit Bildern.............................................................................. 100
  • 11.3 Vorstellungen verändern mithilfe von verbalen Impulsen in
  • Kombination mit Handlungen an Gegenständen.......................................... 101
  • 11.4 Gegenüberstellung: Vorstellungen verändern mithilfe von verbalen
  • Impulsen in Kombination mit Handlung am Gegenstand vs. in
  • Kombination mit Bildern.............................................................................. 104
  • 11.5 Vorstellungen verändern mithilfe einer Kombination von verbalen
  • Impulsen, Gegenständen und Bildern .......................................................... 105
  • 12 Multimediales Lernen ................................................................................ 107
  • 12.1 Prinzipien des multimedialen Lernens ......................................................... 107
  • 12.2 Bedeutung der Multimedia-Prinzipien für das naturwissenschaftliche
  • Lernen von Gruppen 6- bis 7-Jähriger ......................................................... 109
  • 13 Der Einfluss kognitiver und verbaler Fähigkeiten auf Vorstellungen
  • zu Hebeln und deren Veränderung .......................................................... 111
  • 14 Forschungslücke, -vorhaben und Hypothesen ......................................... 114
  • 14.1 Forschungslücke ........................................................................................... 114
  • 14.2 Forschungsvorhaben ..................................................................................... 115
  • 14.3 Hypothesen ................................................................................................... 119
  • 15 Methode Studie I: Erfassung der Wissenselemente und
  • Vorstellungen zu einseitigen Hebeln ......................................................... 127
  • 15.1 Methodische Vorüberlegungen .................................................................... 127
  • 15.2 Prä-Pilotierung der Befragung zu einseitigen Hebeln .................................. 130
  • 15.2.1 Stichprobe, Items und Ablauf der Prä-Pilotierung ....................................... 130
  • 15.2.2 Ergebnisse, Reflexion der Prä-Pilotierung und Konsequenzen für die
  • Pilotierung .................................................................................................... 133
  • 15.3 Pilotierung der Befragung zu einseitigen Hebeln ......................................... 134
  • 15.3.1 Stichprobe, Items und Ablauf der Pilotierung .............................................. 134
  • 15.3.2 Reliabilität und Itemschwierigkeit der Pilotierung ...................................... 136
  • 15.3.3 Vorstellungen zu den Aspekten Last, Lastarm und Kraftarm in den
  • Kontexten Schubkarre, Kiste und Schraubenschlüssel ................................ 138
  • 15.3.4 Reflexion der Pilotierung und Konsequenzen für die
  • Hauptuntersuchung ....................................................................................... 139
  • 15.4 Items der Hauptuntersuchung ....................................................................... 141
  • 15.5 Erhebungsinstrumente zur Erfassung der kognitiven und verbalen
  • Fähigkeiten ................................................................................................... 142
  • 15.6 Bestimmung des optimalen Stichprobenumfangs und Wahl des
  • Signifikanzniveaus ....................................................................................... 143
  • 15.7 Stichprobe der Hauptuntersuchung .............................................................. 144
  • 15.8 Ablauf der Befragung ................................................................................... 145
  • 15.9 Überprüfung der Güte der Befragung zu einseitigen Hebeln ....................... 146
  • 15.9.1 Umgang mit fehlenden Werten und Befragungsversionen A und B ............ 146
  • 15.9.2 Die Aspekte Last, Lastarm und Kraftarm lassen sich empirisch trennen
  • und als Wissenselemente abbilden (Hypothese 1) ....................................... 149
  • 15.9.3 Objektivität ................................................................................................... 150
  • 15.9.4 Reliabilität .................................................................................................... 150
  • 15.9.5 Validität ........................................................................................................ 151
  • 15.9.6 Itemschwierigkeit ......................................................................................... 152
  • 15.9.7 Trennschärfe ................................................................................................. 152
  • Ergebnisse Studie I: Vorstellungen 16 6- bis 7-Jähriger zu einseitigen
  • Hebeln .......................................................................................................... 154
  • 16.1 Verteilung der Antworten auf die drei Antwortoptionen ............................. 154
  • 16.2 Lösen 6- bis 7-Jährige mehr Items zum Gewicht als zum Abstand beim
  • einseitigen Hebel im Kontext Schubkarre korrekt? (Hypothese 2) .............. 156
  • 16.3 Lösen 6- bis 7-Jährige mehr Items zum Lastarm als zum Kraftarm beim
  • einseitigen Hebel im Kontext Schubkarre korrekt? (Hypothese 3) .............. 157
  • 16.4 Lösen 6- bis 7-Jährige mehr Items zum Kraftarm im Kontext
  • Schraubenschlüssel als im Kontext Schubkarre korrekt? (Hypothese 4) ..... 157
  • 16.5 Häufigkeit der Wahl der korrekten Antwortalternative ............................... 158
  • 16.6 Zusammenhang der Vorstellungen mit kognitiven und verbalen
  • Fähigkeiten (Nebenfragestellung 1) ............................................................. 160
  • 17 Diskussion Studie I: Vorstellungen 6- bis 7-Jähriger zu einseitigen
  • Hebeln .......................................................................................................... 165
  • 17.1 Zusammenfassungen der wichtigsten Ergebnisse bzgl. der Hypothesen
  • 1 bis 4 und der Nebenfragestellung 1 ........................................................... 165
  • 17.2 Theoretische Bezüge der Vorstellungen zu einseitigen Hebeln ................... 166
  • 17.2.1 Empirische Bestätigung der Wissenselemente Last, Lastarm und
  • Kraftarm (Hypothese 1)................................................................................ 166
  • 17.2.2 Häufigkeit korrekter Vorstellungen zu Gewicht und Abstand im
  • Kontext Schubkarre (Hypothese 2) .............................................................. 167
  • 17.2.3 Verortung der Vorstellungen zur Last im Kontext Schubkarre in
  • bisherigen Forschungsergebnissen ............................................................... 168
  • 17.2.4 Vorstellungen zu Lastarm und Kraftarm unterscheiden sich im Kontext
  • Schubkarre (Hypothese 3) ............................................................................ 171
  • 17.2.5 Verortung der Vorstellungen zum Lastarm und Kraftarm im Kontext
  • Schubkarre in bisherigen Forschungsergebnissen ........................................ 173
  • 17.2.6 Vorstellungen zum Kraftarm in verschiedenen Kontexten (Hypothese 4) .. 174
  • 17.2.7 Verortung der Vorstellungen zum Kraftarm in den Kontexten
  • Schubkarre und Schraubenschlüssel in bisherigen
  • Forschungsergebnissen ................................................................................. 174
  • 17.2.8 Hinweise auf die Organisation der Wissenselemente und Vorstellungen
  • zu einseitigen Hebeln ................................................................................... 175
  • 17.2.9 Zusammenhang der Vorstellungen zu einseitigen Hebeln mit kognitiven
  • und verbalen Fähigkeiten (Nebenfragestellung 1) ....................................... 176
  • 17.3 Methodische Diskussion der Vorgehensweise ............................................. 178
  • 17.3.1 Güte der Befragung ...................................................................................... 178
  • 17.3.2 Mögliche Einflussfaktoren der Befragung auf die Vorstellungen................ 178
  • 17.3.3 Anzahl der zu berücksichtigenden Aspekte bei der Lösung von Items ....... 182
  • 17.3.4 Struktur der Daten ........................................................................................ 183
  • 17.3.5 Bedeutung der Standardabweichungen ........................................................ 184
  • 17.3.6 Erfassung der kognitiven und verbalen Fähigkeiten .................................... 184
  • 17.4 Anregungen für die Praxis ............................................................................ 185
  • 18 Methode Studie II: Veränderungen von Vorstellungen zu Lastarm
  • und Kraftarm .............................................................................................. 187
  • 18.1 Design Studie II ............................................................................................ 187
  • 18.2 Methodische (Vor-)Überlegungen zur Entwicklung der Intervention ......... 189
  • 18.3 Prä-Pilotierung der Intervention ................................................................... 190
  • 18.3.1 Stichprobe und Ablauf der Prä-Pilotierung .................................................. 190
  • 18.3.2 Ergebnisse, Reflexion und Konsequenzen für die Pilotierung ..................... 192
  • 18.4 Pilotierung der Intervention.......................................................................... 194
  • 18.4.1 Stichprobe der Pilotierung ............................................................................ 194
  • 18.4.2 Ablauf der Pilotierung .................................................................................. 195
  • 18.4.3 Ergebnisse der Pilotierung............................................................................ 200
  • 18.4.4 Reflexion der Pilotierung und Konsequenzen für die
  • Hauptuntersuchung ....................................................................................... 203
  • 18.5 Stichprobe der Hauptuntersuchung .............................................................. 207
  • 18.6 Ablauf der Intervention der Hauptuntersuchung .......................................... 208
  • 18.6.1 Basisintervention (EG 4) .............................................................................. 211
  • 18.6.2 Intervention mit Bildern (EG 3) ................................................................... 211
  • 18.6.3 Intervention mit verbalen Impulsen (EG 2) ................................................. 213
  • 18.6.4 Intervention mit verbalen Impulsen und Bildern (EG 1) ............................. 213
  • 18.6.5 Kontrollgruppe (KG) .................................................................................... 213
  • 18.7 Erhebungsinstrumente .................................................................................. 213
  • 18.7.1 Erfassung der Vorstellungen zu einseitigen Hebeln in den Kontexten
  • Schubkarre und Hebelmodell ....................................................................... 213
  • 18.7.2 Erfassung der kognitiven und verbalen Fähigkeiten .................................... 215
  • 19 Ergebnisse Studie II: Veränderungen der Vorstellungen zu
  • Lastarm und Kraftarm .............................................................................. 216
  • 19.1 Vorüberlegungen zur Hypothesenauswertung ............................................. 216
  • 19.2 Ergebnisse der Interventionsstudie ............................................................... 220
  • 19.2.1 Die handlungsorientierte Basisintervention führt zu gleich vielen
  • korrekt gelösten Items wie keine Intervention (Hypothese 5) ..................... 220
  • 19.2.2 Übersicht der Ergebnisse im Kontext Schubkarre ....................................... 221
  • 19.2.3 Die handlungsorientierte Intervention mit weiteren Impulsen führt meist
  • zu mehr korrekt gelösten Items im Kontext Schubkarre als die
  • handlungsorientierte Intervention (Hypothese 6) ......................................... 222
  • 19.2.4 Die Annahme ,verbale Impulse + Bilder‘ > ‚verbale Impulse‘ >
  • ‚Bilder‘ > ‚Basisintervention‘ wird für den Kontext Schubkarre nicht
  • bestätigt (Hypothese 7) ................................................................................. 224
  • 19.2.5 Beim Kraftarm gelingt eine Übertragung der Vorstellungen auf den
  • neuen Kontext Hebelmodell (Hypothese 8) ................................................. 226
  • 19.2.6 Die Annahme ,verbale Impulse + Bilder‘ > ‚verbale Impulse‘ >
  • ‚Bilder‘ > ‚Basisintervention‘ wird für den Kontext Hebelmodell nicht
  • bestätigt (Hypothese 9) ................................................................................. 228
  • 19.2.7 Kognitive und verbale Fähigkeiten haben kaum Einfluss auf die Anzahl
  • korrekter Vorstellungen nach der Intervention (Nebenfragestellung 2) ...... 229
  • Diskussion Studie II: Veränderungen 20 der Vorstellungen zu
  • Lastarm und Kraftarm .............................................................................. 232
  • 20.1 Zusammenfassung der Ergebnisse ............................................................... 232
  • 20.2 Theoretische Bezüge der Ergebnisse ............................................................ 234
  • 20.3 Methodische Diskussion der Vorgehensweise ............................................. 245
  • 20.4 Anregungen für die Praxis ............................................................................ 250
  • 21 Generelle Diskussion .................................................................................. 253
  • 21.1 Zusammenfassung der Ergebnisse von Studie I und Studie II ..................... 253
  • 21.2 Limitationen ................................................................................................. 254
  • 21.3 Implikationen für zukünftige Forschung – Optimierungsmöglichkeiten
  • und Ausblick................................................................................................. 256
  • 21.3.1 Optimierungen bzgl. der Erfassung der Vorstellungen ................................ 256
  • 21.3.2 Optimierungen bzgl. der Veränderung der Vorstellungen ........................... 259
  • 21.3.3 Weiterführende Fragestellungen .................................................................. 261
  • 22 Fazit ............................................................................................................. 265
  • Literaturverzeichnis....…………………………………………………………......268
  • Abbildungsverzeichnis....…………………………………………………………..294
  • Tabellenverzeichnis………………………………………………………………...296
  • Lebenslauf………………………………………………………………………..…298
  • Dank.………………………………………………………………………………...299
  • Erklärung………………………………………………………………………...…300
  • A Anhang……………………………………………………………………….......301.

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