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Während der Sekundarstufe I ist ein stetiger Rückgang der Motivation im Physikunterricht zu beobachten. Dies stellt die Lehrerinnen und Lehrer vor eine enorme Herausforderung. Die empirische Forschung zeigt, dass Motivation ein wesentlicher Faktor für die Qualität des Lernens und bedeutsamer Prädiktor für lebenslanges Lernen ist. Große Auswirkung hat neben der fachlichen Wissensvermittlung die didaktische Aufbereitung der physikalischen Inhalte mit besonderem Augenmerk auf die Förderung von Interesse und Motivation der Lernenden.
Der Physikunterricht unterscheidet sich zwar von anderen Unterrichtsfächern, indem die Lernenden durch praktische Übungen sprich Experimente auf vielfache Weise zu wissenschaftlichen Erkenntnissen gelangen können - derartige Erfahrungen wirken an sich motivierend. Die derzeit weit verbreitete Methodik sowie übliche Rahmenbedingungen geben dieser Motivation jedoch oft keinen Raum.
Durch die Verwendung elektronisch unterstützter Medien (Smartphones, Tablets oder Personal Computer) und des Internets kann die Methodenvielfalt besser ausgeschöpft werden. Auch viele Barrieren, wie zum Beispiel örtliche Gebundenheit, zeit- oder kostenintensive Versuchsanordnungen, Verletzungsgefahr und das Fehlen von Versuchsmaterialien für den Einzelnen, lassen sich leichter überwinden. Da nahezu alle Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I Zugang zu Neuen Medien haben und sich intensiv mit ihnen beschäftigen, sollten Konzepte entwickelt werden, um diese in den Unterricht zu integrieren und zwar nicht nur als Instrumente zur Informationsbeschaffung, sondern gezielt als didaktische Hilfsmittel im Unterrichtsgeschehen. Virtuelle Experimente basieren auf dem Einsatz dieser modernen Medien und fördern autonomes Handeln sowie das Gefühl von Kompetenz. Die zahlreichen Möglichkeiten kollaborativen Austausches stärken die soziale Eingebundenheit.
Bislang wurde dem Zusammenhang zwischen virtuellem Experimentieren und Motivationssteigerung im Physikunterricht seitens der wissenschaftlichen Forschung kaum Aufmerksamkeit geschenkt. Daher wurden auch keinerlei pädagogische Konzepte und Unterrichtspraktiken entwickelt, die es den Lehrerinnen und Lehrern erleichtern, moderne Medien für Lehr- und Lernprozesse gewinnbringend einzusetzen.
Die vorliegende explorative Studie nimmt Bezug auf den dramatischen Motivationsrückgang im Physikunterricht in der Sekundarstufe I und untersucht, ob sich dieser durch den gezielten Einsatz virtueller Experimente abschwächen lässt.
Die Forschungsfrage lautet: „Welche Auswirkungen hat der Einsatz von virtuell durchgeführten physikalischen Experimenten im Sekundarstufenbereich I auf die Motivation der Lernenden?“
Insgesamt beteiligten sich fünf Schulen in Österreich und 407 Probandinnen und Probanden an der Studie. Es konnten 1.211 Datensätze mit insgesamt 46.018 Einzeldaten erhoben werden. Durch acht aufgestellte Hypothesen wurde die intrinsische Regulation, das Flow-, das Autonomie- und das Kompetenzerleben sowie die aktuelle Motivation mit ihren Komponenten Herausforderung, Interesse, Erfolgswahrscheinlichkeit und Misserfolgsbefürchtung untersucht.
Die Motivationslage der Schülerinnen und Schüler der sechsten bis achten Schulstufe wurde im Rahmen eines adaptierten Cross Over-Designs mit Hilfe von Online-Fragebögen basierend auf der fünfteiligen Likert-Skala ermittelt.
Das Schreiben von wissenschaftlichen Texten wird nicht nur von Studierenden an der Hochschule verlangt, sondern spätestens seit der Einführung der Facharbeit in der gymnasialen Oberstufe auch von Schülerinnen und Schülern in der Schule. Um den Auf- und Ausbau von wissenschaftlicher Schreibkompetenz außerhalb eines universitären Zusammenhanges gezielt zu fördern, bedarf es entsprechender didaktischer Konzepte. Das Lehren und Lernen von wissenschaftlicher Schreibkompetenz ist derzeit vor allem auf die universitäre Ausbildung ausgerichtet, so dass aktuelle Studien zum Auf- und Ausbau von wissenschaftlicher Schreibkompetenz hauptsächlich im hochschuldidaktischen Rahmen erfolgen. Für den schulischen Bereich liegen nur wenige Untersuchungen und didaktische Konzepte vor, so dass sich hier eine neue Aufgabe für die Schreibforschung und die Didaktik ergibt.
Um zu untersuchen, welchen Einfluss didaktische Interventionen im Bereich der Förderung von wissenschaftlicher Schreibkompetenz in der Schule haben, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit verschiedene Materialien und Konzepte, die dem Erwerb der wissenschaftlichen Schreibkompetenz in der Schule dienen sollen, entwickelt und evaluiert. Die Materialien und Konzepte wurden speziell für den naturwissenschaftlichen Unterricht konzipiert, da im wissenschaftlichen Schreiben der Schreibprozess immer in Beziehung zur Forschung steht und problemorientierte Forschungsprojekte einen wesentlichen Bestandteil des naturwissenschaftlichen Unterrichts darstellen sollten. Die zentralen neu entwickelten Materialien der vorliegenden Untersuchung umfassen ein Schreibtraining, einen Wissenstest sowie ein Kompetenzraster. Im Schreibtraining werden einerseits die Kennzeichen und der Aufbau eines wissenschaftlichen Textes vermittelt und andererseits anhand praxisorientierter Aufgaben das korrekte Formulieren, Argumentieren, Zitieren und Bibliographieren geübt. Der Wissenstest dient der Überprüfung eines möglichen Wissenszuwachses an wissenschaftlicher Schreibkompetenz nach Absolvieren des Schreibtrainings. Das Kompetenzraster, das speziell für den naturwissenschaftlichen Unterricht entwickelt wurde, wird zur Beurteilung der (natur)wissenschaftlichen Texte der Schülerinnen und Schüler durch die Lehrkraft eingesetzt.
In der vorliegenden Untersuchung wurde das Schreibtraining in Kombination mit einer problemorientierten Lernumgebung (Interventionsgruppe; N=81) und im regulären Unterricht (Kontrollgruppe; N=93) getestet und mittels eines Fragebogens und des Wissenstests evaluiert. Die im Rahmen des Interventions- und Kontrollexperiments verfassten wissenschaftlichen Texte der Schülerinnen und Schüler wurden mit Hilfe des Kompetenzrasters beurteilt.
Anhand des Fragebogens wurden die Selbsteinschätzungen der Schülerinnen und Schüler bezüglich der kognitiven sowie metakognitiven Strategien beim wissenschaftlichen Schreiben im Prä-Post-Design erfasst. Dabei gliedern sich die kognitiven und metakognitiven Aktivitäten beim Verfassen eines wissenschaftlichen Textes in die Teilstrategien „Sammeln“, „Planen“, „Verfassen“ und „Überarbeiten“.
Im Post-Test haben sich in der Interventionsgruppe in allen vier Teilstrategien signifikante Verbesserungen gezeigt. In der Kontrollgruppe lassen sich nur bei den Teilstrategien „Verfassen“ und „Überarbeiten“ signifikante Veränderungen zum Post-Zeitpunkt feststellen. Vermutlich sind die Verbesserungen in den Teilkompetenzen „Verfassen“ und „Überarbeiten“ in der Interventions- und Kontrollgruppe auf die Teilnahme am für beide Gruppen verbindlichen Schreibtraining zurückzuführen. Die Veränderungen in den Teilstrategien „Sammeln“ und „Planen“, die ausschließlich in der Interventionsgruppe beobachtet wurden, scheinen somit gezielt auf der Teilnahme an der Intervention zu beruhen.
Der Post-Wissenstest ergab, dass sich in beiden Gruppen Verbesserungen in Teilkompetenzen des wissenschaftlichen Schreibens (Formulieren, Zitieren und Bibliographieren) eingestellt haben. Eine eindeutige Aussage darüber, ob der Lernzuwachs der Teilnahme an Schreibtraining oder der Teilnahme an Intervention- bzw. Kontrollexperiment geschuldet ist, lässt sich nicht eindeutig tätigen. Aufgrund der Tatsache, dass in beiden Gruppen Verbesserungen beobachtet werden konnten und beide Gruppen das Schreibtraining durchgeführt haben, kann der Wissenszuwachs möglicherweise auf die Teilnahme am Schreibtraining zurückgeführt werden.
Bei der Beurteilung der wissenschaftlichen Texte mittels eines Kompetenzrasters zeigte sich, dass die Interventionsgruppe beim Verfassen der wissenschaftlichen Texte in bestimmten Teilkompetenzen besser abschnitt als die Kontrollgruppe. Die von der Interventionsgruppe verfassten Texte wiesen beispielsweise in über 70% der Fälle eine eigens formulierte Forschungsfrage bzw. Fragestellung auf, wohingegen knapp 70% der Schülerinnen und Schüler der Kontrollgruppe keine Forschungsfrage formulierten und die Texte eher einer Zusammenfassung von Fakten ohne Darstellung eines Erkenntnisgewinns glichen. Vermutlich ist dieses Ergebnis darauf zurückzuführen, dass die Kontrollgruppe im Vergleich zur Interventionsgruppe nicht die Möglichkeit hatte, einen Forschungsprozess mit eigenständigem Recherchieren und Planen selbst zu durchlaufen und sich anhand einer Forschungsfrage einem Thema zu nähern.
Perspektivisch könnte durch die Kombination eines Schreibtrainings mit einer problemorientierten Lernumgebung, die einen Forschungsprozess initiiert, ein didaktisches Konzept geschaffen werden, das den Erwerb von wissenschaftlicher Schreibkompetenz in der Schule fördert. Dies könnte mittelfristig dazu beitragen, die oft von Seiten der Hochschule beklagte Lücke auf dem Gebiet der wissenschaftlichen Schreibkompetenz zu verkleinern und die Schülerinnen und Schüler diesbezüglich besser auf die Anforderungen eines Hochschulstudiums vorzubereiten.