Biologieunterricht im Naturkundemuseum im Spannungsfeld zwischen Instruktion und Konstruktion – eine empirische Untersuchung zu kognitiven und affektiven Lerneffekten (am Beispiel des Umweltschutz-Informationszentrums Lindenhof in Bayreuth)

Titelangaben

Wilde, Matthias:
Biologieunterricht im Naturkundemuseum im Spannungsfeld zwischen Instruktion und Konstruktion – eine empirische Untersuchung zu kognitiven und affektiven Lerneffekten (am Beispiel des Umweltschutz-Informationszentrums Lindenhof in Bayreuth).
Bayreuth , 2004
( Dissertation, 2004 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

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Abstract

1. Auf der Erkenntnistheorie des Konstruktivismus basierend, existieren unterschiedliche Lerntheorien des Konstruktivismus. Nach der Position des gemäßigten Konstruktivismus von Reinmann-Rothmeier & Mandl (2001) wird das „Prozessmerkmal“ Selbstbestimmung als besonders wesentlich identifiziert und in einer empirischen Studie kontrolliert variiert. Die Untersuchung findet in einem außerschulischen Lernort, einem Naturkundemuseum, das beschrieben und in seiner didaktischen Bedeutung (einschließlich Lernziele) charakterisiert wird, statt. An 366 Gymnasiasten der fünften Jahrgangsstufe wird auf kognitiver und affektiver Ebene die Lernwirkung dieses Faktors in einer eintägigen Intervention evaluiert. Die Schüler durchlaufen im „Museumsunterricht“ entweder ein weitgehend selbstbestimmtes (S-Gruppe), ein fremdbestimmtes (F-Gruppe) Treatment oder eine Mischform aus Selbst- und Fremdbestimmung (SF-Gruppe). 2. In einem Vortest-Nachtest-Design mit Follow-up-Test nach 40 Tagen (Vortest, Nachtest I und II) werden die kognitiven Leistungen der Probanden mit zwei Messinstrumenten, einem Haupttest aus Items mit Antwortvorgaben (Multiple-Choice Test) und einem Nebentest mit Items ohne Antwortvorgaben (offener Test) bestimmt. Die affektiven Bewertungen der Schüler werden in den Nachtests ebenfalls mit geschlossenen und offenen Formaten erfasst. 3. Die zentralen Fragen nach der affektiven Wirkung und dem kognitiven Lernerfolg sind differenziert zu beantworten: a) Auf affektiver Ebene unterscheiden sich die Schülereinschätzungen der drei Treatments unabhängig vom Messinstrument kaum. In allen Gruppen (Gesamt- und Treatmentgruppen) sind die Bewertungen zu Museumsbesuch insgesamt und Elementen dieses Unterrichts im Nachtest I sehr positiv, im Nachtest II kaum geringer. b) Auf kognitiver Ebene zeigen beide Messinstrumente für die Gesamtgruppe aller Schüler Erwerb, Persistenz aber auch Vergessen von Wissen an. Der Museumsbesuch führt somit zu bleibendem Lernerfolg. Bei der Betrachtung der Treatmentgruppen unterscheiden sich die Ergebnisse der beiden Messinstrumente grundlegend: - Im offenen kognitiven Test sind die Schüler des selbstgesteuerten Treatments am besten. Die beiden anderen Gruppen fallen dagegen deutlich ab, unterscheiden sich untereinander jedoch nicht. Im Nachtest II verschwinden alle Unterschiede zwischen den Treatmentgruppen. - Im Multiple-Choice Test führt das mittlere Treatment in beiden Nachtests zu den besten Resultaten. Die fremdbestimmten Probanden zeigen nur im Nachtest I akzeptablen Lernerfolg, im Nachtest II dagegen schlechtere Ergebnisse. Auch das selbstgesteuerte Treatment schneidet in beiden Nachtests relativ schwach ab. Eine entsprechende Analyse deutet darauf hin, dass hier eine Beeinträchtigung dieser Treatmentergebnisse resultierend aus Itemkonstruktion und einem der Grundfrage der Untersuchung immanenten Dilemma zurückzuführen sein könnte. c) Entscheidende Auswirkung hat der Faktor Bekanntheit des Lindenhofs auf die Lernergebnisse des Multiple-Choice Tests. Obwohl die Schüler, die den Lindenhof schon vor diesem Museumsbesuch kannten, von einem höheren Kenntnisstand starten, ist das Niveau des Wissenszuwachses von Kennern und Nicht-Kennern in beiden Nachtests gleich hoch. Die Lindenhof-Nicht-Kenner reagieren in allen entscheidenden Punkten wie die Gesamtgruppe, die Kenner dagegen lassen kein Vergessen nachweisen, nicht in der Gruppe aller Kenner und nicht in den entsprechenden Gruppen der S-, SF- und F- Schüler. Besonders verwunderlich ist ein Fehlen von Treatmentunterschieden. Möglicherweise verfügen Lindenhof-Kenner über andere Strategien, sich das Museum zu erschließen, und werden darum von den Treatmentaufgaben weniger beeinflusst. 4. Unterrichtliche Konsequenzen der Untersuchung: a) Exkursionen zu einem Naturkundemuseum lohnen sich. Unabhängig von der Treatmentaufgabe führt der Unterrichtsbesuch zu dauerhaftem Lernerfolg und zu anhaltender positiver affektiver Gestimmtheit bezüglich dieses Besuchs. b) Je nach Absicht, sollte man für den Museumsbesuch ein passendes Treatment wählen: Soll es um planbaren Wissenserwerb gehen, einem Unterricht nach operationalisierbaren vorher festgelegten Anforderungen, so ist eine Mischform zwischen Selbstbestimmung und Fremdbestimmung zu empfehlen. Ein sehr deutlich gelenktes Vorgehen kann zu schlechten Behaltensleistungen führen. Ist die Vorbedingung der Planbarkeit verzichtbar, so kann selbstgesteuertes Lernen zu guten Ergebnissen führen und ist bedingt zu empfehlen. c) Die vorherige Bekanntheit des Museums bei Schülern sollte nicht von einem weiteren Besuch abhalten. Gerade in dieser Situation lernen Schüler besonders gut. Das Treatment spielt für diese Situation eine untergeordnete Rolle.

Abstract in weiterer Sprache

1. ‘Constructivists view reality as personally constructed (…)’ (Cooper 1993). Reinmann-Rothmeier & Mandl (2001) characterize a learning process according to their understanding of constructivism (‘new constructivism’) by the following qualities: Learning should be an active and self-regulated process in situated and authentic environments to encourage the construction of the learner’s own reality. This process should involve meta-cognitive awareness of the learner. The key objective of our empirical study was to examine this learner centered approach compared to less learner centered treatments in extracurricular learning processes regarding cognitive and affective domains. Three treatments were created: a self-regulated, an externally regulated and a treatment of medium self and external regulation. The study was conducted in a natural history museum with 366 5th graders (average age 10.8) from a comprehensive secondary school. This extracurricular learning environment offers a real world learning context: In a variety of displays zoological and ecological subjects are dealt with and idealized biotopes of the region are exhibited. These authentic situations can easily be controlled. 2. A pre-post-test design was conducted: Seven days before the visit of the museum (pre-test), immediately after the visit (post-test I), and 40 days after (post-test II), the students were tested via a questionnaire. With respect to the affective domain, there were seven items particularizing the likings of the students towards the study trip to the museum in general and its elements by means of a 5-ary scale (Lickert: 5 – maximum positive affection, 1 - maximum negative affection). Regarding the cognitive domain, 18 items of the questionnaire contained a statement that was to be deemed as right, wrong or unknown to them. Six items were of a more open format concerning the general understanding of the displays. 3. The following results are presented: a) In the affective domain both post-tests report high positive affections towards the study trip in general and towards the elements of the trip. The scores unveiled very few differences between the treatments. b) In the cognitive domain, both formats of items (open and multiple choice items) revealed an increase of knowledge and a substantial retention of that knowledge, but also some decrease of knowledge after seven weeks. Regarding treatments, the results of the two formats of items led to very different results: - The open items of the cognitive domain led to better results by students of the self regulated treatment in post-test I. Interestingly, in post-test II, no differences between the treatments could be verified. - In contrast with multiple choice items, students of the medium approach performed best in post-test I and in post-test II. The externally regulated students had quite reasonable results in post-test I, but a very poor outcome in post-test II. The self regulated approach also led to a poor performance in both post-tests. Analyzing these results, the latter finding could have been due to the construction of the items and a dilemma regarding the aim of the study. c) With multiple choice items the familiarity with the Lindenhof museum had major effects towards the learning outcome. Students not familiar with Lindenhof got nearly identical results as the whole group of students. Students familiar with Lindenhof had very different results: No knowledge decrease could be verified and no differences between the treatments could be verified. This ability to learn better and not to be affected by differing instructional situations is probably due to a different learning strategy. 4. These findings are of practical value and suggest the following conclusions: a) Excursions to a natural history museum are a valuable contribution towards education in science. Regardless of the treatment, students benefit from the visit: In the cognitive domain it may lead to a permanent knowledge increase; in the affective domain, it may lead to a permanent positive attitude towards the museum and its elements. b) The treatment should fit the intention of the visit to the museum. If the aim of the visit is to learn about specific issues, a medium approach between self and external regulation is to be recommended. A strictly planned, step-by-step guided and externally regulated treatment leads to poor long-term results in the cognitive domain. Therefore, this approach cannot be recommended. If the intention of the excursion to the museum is of a more general character, a self regulated approach may succeed as well. c) Familiarity with a museum should not hinder a further visit to this extracurricular learning environment, because those students already familiar with the museum were able to learn particularly well regardless of the treatment.