eLearning-gestützter Unterricht am außerschulischen Lernort Labor : Schülervorstellungen und kognitives Lernen

Titelangaben

Langheinrich, Jessica:
eLearning-gestützter Unterricht am außerschulischen Lernort Labor : Schülervorstellungen und kognitives Lernen.
Bayreuth , 2016 . - 110 S.
( Dissertation, 2015 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

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Abstract

Im Biologieunterricht sind Lernschwierigkeiten im Fachbereich Genetik bekannt. Das Lernen am außerschulischen Lernort Labor kann dem entgegenwirken und über schülerzentriertes Arbeiten in einer authentischen Lernumgebung Primärerfahrungen vermitteln, welche ihrerseits zu einem langfristigen und hohen Wissenszuwachs führen. Das Einbinden von eLearning in den außerschulischen Unterricht bietet zusätzlich die Möglichkeit nicht sichtbare molekulargenetische Phänomene zu visualisieren. Aus früheren Arbeiten ist bekannt, dass die Kombination von eLearning-Instrumenten mit schülerzentrierten Experimenten wesentlich effektiver ist als jede der beiden Methoden für sich allein. Dieser Zusammenhang wurde in der vorliegenden Studie aufgegriffen und im konkreten Fall auf die DNA-Struktur angewandt. Das für die Jahrgangsstufe 11 entwickelte Unterrichtsmodul am außerschulischen Lernort Labor enthielt daher neben schülerzentriertem Experimentieren auch eine eLearning-Einheit. Erklärtes Ziel war die Annäherung vorhandener Schülervorstellungen zur DNA-Struktur an fachwissenschaftlich anerkannte Konzepte (Teilstudie A) und die Evaluation kognitiver Lernerfolge in diesem Lehrplanbereich (Teilstudie C). Aufgrund der Vermutung eines Einflusses des Computerselbstkonzeptes auf den in der Computer-Lerneinheit erhaltenen Wissenszuwachs wurde zusätzlich das Computerselbstkonzept empirisch erfasst. Hierzu wurde eine entsprechende Skala zur Messung des Computerselbstkonzeptes überprüft (Teilstudie B). In der qualitativen Teilstudie A konnte mittels einer Draw-and-Write-Aufgabenstellung eine Verbesserung des konzeptuellen Verständnisses sowie der gezeichneten Inhalte über den Unterricht hinweg nachgewiesen werden. Demzufolge konnten die teilnehmenden Schüler vorhandene Vorstellungen fachwissenschaftlichen Konzepten annähern. Dieser Effekt blieb auch langfristig erhalten. In Teilstudie B konnte die Skala für die Messung des Computerselbstkonzeptes vorab erfolgreich bestätigt werden. Dabei wurden geschlechtsspezifische Unterschiede im Computerselbstkonzept sichtbar, welche ihrerseits im Schulalter Auswirkungen auf Lernerfolge und schulische Leistungen nach sich ziehen können. Aus diesem Grund wurde die validierte Skala des Computerselbstkonzeptes in Teilstudie C eingesetzt, um den Einfluss dessen auf den kognitiven Wissenszuwachs zu evaluieren. Die Ergebnisse zeigten einen Lernfortschritt für das gesamte Unterrichtsmodul wie auch für die eLearning-Einheit. Dieser Wissenszuwachs blieb ebenfalls langfristig erhalten und stellte sich als unabhängig vom Computerselbstkonzept heraus. Die gesamte Studie konnte bestätigen, dass die Kopplung von experimentalen und eLearning-gestützten Unterrichtseinheiten Schülervorstellungen und kognitives Lernen signifikant positiv beeinflussen. Da sich der Wissenszuwachs als unabhängig vom Computerselbstkonzept darstellte, eignet sich der Einsatz von eLearning zur Visualisierung molekularer Phänomene für ein breites Schülerspektrum. Diese Ergebnisse sind keineswegs auf das Lernen am außerschulischen Lernort Labor beschränkt, denn der Einsatz von eLearning-gestützten Experimentaleinheiten ist themenübergreifend auch in der Schule möglich. In nahezu allen weiterführenden Schulen sind ausreichend Computer (Desktop-PC, Notebook oder Netbook) für den Einsatz von eLearning im Unterricht vorhanden. Des Weiteren sind in mehr als jeder zweiten Schule interaktive Whiteboards im Klassenzimmer verfügbar, die unter anderem für das Einbinden von eLearning-Elementen in den Unterricht geeignet sind (siehe Initiative D21). Demzufolge könnte in naher Zukunft jeder Experimentalunterricht durch die Integration von eLearning profitieren.

Abstract in weiterer Sprache

Learning difficulties in the subject of genetics are well-known and they need a special consideration in teaching and learning. Learning at an out-of-school setting may offer a potential solution by taking into account authentic environments that provide primary and authentic experiences which especially promote increases in knowledge. Hereby, integration of eLearning might support visualizing the invisible molecular level of genetic phenomena – and thus help to understand it better. In the past, combination of eLearning with student-centered experimentation was shown to be even more effective than each of the teaching methods on its own. In the present study, this latest information was applied and exemplary transferred to the topic of the DNA structure. For this reason, the designed student-centered teaching-module at the outreach laboratory contained an eLearning-unit with the goal to change existing student conceptions to scientifically more correct perceptions (study A) and to improve cognitive achievement in this part of the curriculum (study C). As the computer-related self-concept may influence learning during the eLearning-part, a scale was validated and applied to investigate the construct for empirical monitoring (study B). By implementing a draw-and-write task, study A proved an increase in conceptual understanding as well as an improvement in the drawn elements and their scientific correctness. Consequently, the participants effectively modified existing conceptions to scientifically more correct ones. This effect persisted over long-term. In study B, a scale for measuring the computer-related self-concept was successfully validated and re-confirmed. A gender-specific gap appeared which can possibly impact cognitive achievement and marks in school. To evaluate this assumed impact, the validated scale was applied for measuring the influence of the individual computer-related self-concept on the learning progress during the eLearning-unit in the outreach laboratory (study C). Results showed a sustainable increase in knowledge for the overall teaching-unit as well as the eLearning-subunit, which lasted over longer term and was independent from the individual computer-related self-concept. Overall, the presented study confirmed the positive linkage of experiment- and computer-based learning modules to impact student conceptions and cognitive achievement. Hereby, the knowledge increase showed independence from the computer-related self-concept. Therefore, the implementation of eLearning to visualize invisible phenomena is suitable for a wide range of students. Expansion to classrooms seems suitable since the application of eLearning-supported experimentation is cross-curricularly convertible at school, too. Furthermore, nearly every German secondary school offers enough computers (desktop pc, notebook or netbook) to implement eLearning to every day classrooms. In addition to that, every second school possesses smartboards in classrooms which are also suitable for teaching with eLearning-elements (see Initiative D21). Hence, future experiment-based lessons may benefit from integrating eLearning.