Lernen mit Modellexperimenten

In der vorliegenden Arbeit wird der Umgang mit Modellexperimenten zur Entwicklung des Verständnisses eines originalen chemischen Sachverhaltes über zugrundeliegende Analogien analysiert.

Ziel der empirischen Studie ist die Untersuchung der Wahrnehmung, des zeitlichen Ablaufs des Prozesses des Denkens in Analogien sowie des Zusammenhangs zwischen Wahrnehmung und Denken in Analogien beim Umgang mit einem Modellexperiment zur Staubexplosion. Die Stichprobe umfasst N = 141 Lernende der 7. Jahrgangsstufe. Die Wahrnehmung wird mittels Eye-Tracking-Technologie erhoben und ausgewertet. Der Prozess des Denkens in Analogien wird mit der Methode des Lauten Denkens erhoben. Die ermittelten audiographierten Laut-Denk-Protokolle werden mittels qualitativer Inhaltsanalyse, Denkgraphen sowie statistischen Tests ausgewertet.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Wahrnehmung des Modellexperiments durch die Handlungsschritte während der Durchführung gesteuert wird. Zudem erfahren prägnante Effekte, wie zum Beispiel die Ausbreitung einer Flamme nach der Entzündung, einen erhöhten Grad an Informationsaufnahme. Weiter zeigt sich, dass die Lernenden Analogien bereits im Anfangsunterricht erkennen und nutzen sowie die relevanten Ähnlichkeiten zwischen Modellexperiment und Original über unterschiedliche Denkwege identifizieren können. Darüber hinaus sind Zusammenhänge zwischen der Wahrnehmung und dem Denken in Analogien erkennbar. Die Ergebnisse der Studie geben Hinweise auf Möglichkeiten zur Unterstützung von Lernprozessen mittels Modellexperimenten.