Wie groß war die Geschwindigkeitsüberschreitung und welche Konsequenzen folgen daraus für den Fahrer? Wien, J. Kuhn 1

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1 Wie groß war die Geschwindigkeitsüberschreitung und welche Konsequenzen folgen daraus für den Fahrer? Wien, J. Kuhn 1

2 Zeitungsaufgaben und Co. Einsatz und Effektivität authentischer Lernmedien im Physikunterricht Jochen Kuhn Institut für Naturwissenschaften und naturwissenschaftliche Bildung, Lehreinheit Physik Wien, J. Kuhn 2

3 Inhaltsübersicht Ausgangspunkte und Grundgedanken Zeitungsaufgaben als authentischer Lernanker Untersuchungsschwerpunkt I: Effektivität, Nachhaltigkeit und Robustheit Untersuchungsschwerpunkt II: Cognitive Load vs. Verankerung Zusammenfassung und Ausblick Wien, J. Kuhn 3

4 Wien, J. Kuhn 4 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Ausgangspunkte Interesse und Leistung deutscher SuS: mäßig Insbesondere: Defizite bei Anwendung des Gelernten. Problem des trägen Wissens (Whitehead: inert knowledge ). Quelle: Whitehead, A. (1929). The aims of education and other essays. NY: MacMillan. Wodurch wird träges Wissen erzeugt?

5 Wien, J. Kuhn 5 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Ausgangspunkte 1. Um wie viel Grad haben sich 2,3 kg Sand (c = 0,84 kj/(kg K)) erwärmt, wenn die zugeführte Wärmemenge 70 kj beträgt? Erlebnis Physik 7-10, Schroedel Verlag, Braunschweig, Ein glühender Stahlblock mit einer Masse von 1 t hat eine Temperatur von 900 C und kühlt allmählich auf 20 C ab. Wie viel Wärme wird dabei an die Umgebung abgegeben? Link Physik 8, DUDEN PAETEC Schulbuchverlag, Berlin, 2005 Ziel: Aufgabeneinsatz zur stärkeren Verankerung der Lerninhalte an der Lebenswelt der SuS, aber wie?

6 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Grundgedanke I: Aufgabenorientiertes Lernen Zentrale Rolle von Aufgaben für Unterrichtsqualität alle wesentlichen Schritte des Lernweges betreffend von Lernaufgaben ("worked-out examples") über Übungs- und Anwendungsaufgaben (mit wachsender Selbsttätigkeit und Selbstständigkeit) bis zu Leistungsdiagnose und -überprüfung (als Grundlage von Outputorientierung und eines wissenschaftlich begründeten Kompetenzbegriffs) Wien, J. Kuhn 6

7 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Grundgedanke II: Kontextorientiertes (Situiertes) Lernen thematische Situierung ( Authentizität ) episodische Situierung ( episodisches Gedächtnis ) (Primärerfahrungen, Lernerlebnis, situatives Interesse) soziale Situierung ( communities of learning/practice ) Wien, J. Kuhn 7

8 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Anchored Instruction (AI): Ansatz Motivations- und Lernerfolg durch authentische, sachgleiche, fächerübergreifende Problemstellungen eingebettete Daten selbsttätige Bearbeitung hohe Komplexität Video-Stories Lösungsidee: Anker(-medien) in Form von multimedialen Videodisks ( Anchored Instruction, J.D. Bransford/ CTGV) Wien, J. Kuhn 8

9 Anchored Instruction Der AI-Ansatz ist neben seinen Vorzügen auch mit erheblichen Problemen verbunden Quelle: Cognition and Technology Group at Vanderbilt (CTGV) (1990). Anchored Instruction and its Relationship to Situated Cognition. Educational Researcher, 19 (6), Wien, J. Kuhn 9

10 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Anchored Instruction : Probleme Schlechtes Kosten-Nutzen-Verhältnis: Mindestens 100 Stunden Entwicklungszeit pro Stunde Instruktionszeit Technische Unflexibilität: Nutzungsvoraussetzungen liegen fest (Multimedia-Ausrüstung) Didaktische Unflexibilität: Keine Anpassung auf die Bedürfnisse des Unterrichts möglich; Lernvoraussetzungen, Differenzierung, Sprache, Entwicklung eines modifizierten Anchored Instruction-Ansatzes mit dem Ziel einer höheren Praktikabilität und Flexibilität für den Unterricht Quelle: Kuhn, J. & Müller, A. (2005). Ein modifizierter Anchored Instruction -Ansatz im Physikunterricht: Ergebnisse einer Pilotstudie. Empirische Pädagogik (EP) 19 (2005), Heft 3, Wien, J. Kuhn 10

11 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Modifizierte Anchored Instruction (MAI) MAI Quelle: Kuhn, J. (2010). Authentische Aufgaben im theoretischen Rahmen von Instruktions- und Lehr-Lern-Forschung: Effektivität und Optimierung von Ankermedien für eine neue Aufgabenkultur im Physikunterricht. Wiesbaden: Vieweg+Teubner. Wien, J. Kuhn 11

12 Wien, J. Kuhn 12 Zeitungsaufgaben als authentische Lernanker: Beispiele

13 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Beispiel: Elektrizitätslehre 1. Beschreibe, wie mit dem Drei-Schluchten-Staudamm elektrische Energie erzeugt wird. Verdeutliche Deine Erklärungen durch ein Energieflussdiagramm. 2. Welche Wassermasse wird in dem Stausee gespeichert, wenn der Wirkungsgrad bei Wasserkraftwerken etwa 80% beträgt? 3. Erstelle ein Modellexperiment, mit dem Du die Funktionsweise des Drei-Schluchten-Staudammes erklären kannst. 4. Wäge Vor- und Nachteile dieses Projektes gegeneinander ab. Ziehe dabei in Betracht, dass eine vierköpfige Familie in etwa kwh elektrische Energie jährlich benötigt. 5. Wie lange wird mit dem Staudamm jährlich elektrische Energie erzeugt? Was meinst Du dazu? VDI Nachrichten, Wien, J. Kuhn 13

14 Wien, J. Kuhn 14 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Traditionelle Aufgabe 1. Beschreibe, wie mit dem Drei-Schluchten-Staudamm elektrische Energie erzeugt wird. Verdeutliche Deine Erklärungen durch ein Energieflussdiagramm. 2. Welche Wassermasse wird in dem Stausee gespeichert, wenn der Wirkungsgrad bei Wasserkraftwerken etwa 80% beträgt? 3. Erstelle ein Modellexperiment, mit dem Du die Funktionsweise des Drei-Schluchten-Staudammes erklären kannst. 4. Wäge Vor- und Nachteile dieses Projektes gegeneinander ab. Ziehe dabei in Betracht, dass eine vierköpfige Familie in etwa kwh elektrische Energie jährlich benötigt. 5. Wie lange wird mit dem Staudamm jährlich elektrische Energie erzeugt? Was meinst Du dazu? Das Kraftwerk des Drei-Schluchten- Staudammes am Jangtse soll eine Leistung von MW haben und jährlich 85 TWh elektrische Energie erzeugen.

15 DIE RHEINPFALZ, Wien, J. Kuhn 15 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Weitere Beispiele: Elektrizitätslehre 1. Erklärt die Funktionsweise eines Hybridmotors aus Sicht eines Physikers unter Berücksichtigung der Fachsprache. 2. Verdeutlicht die Funktionsweise eines Hybridantriebs beim Beschleunigen und beim Abbremsen durch jeweils ein Energieflussdiagramm 3. Vergleicht Vor- und Nachteile eines Hybridantriebs mit denen eines gewöhnlichen Verbrennungsmotor.

16 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Weitere Beispiele: Optik Um zwanzig nach elf stand das Rathaus plötzlich kopf Beurteile die Aussage des Artikels aus physikalischer Sicht. Fertige eine Skizze dazu an. HANNOVERSCHE ALLGEMEINE ZEITUNG (aus Herget & Scholz, 1998) Wien, J. Kuhn 16

17 Wien, J. Kuhn 17 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Weitere Beispiele: Atomphysik

18 1. Fertige eine Skizze vom Aufbau des Teilchenbeschleunigers an und erkläre damit Weitere Beispiele: Atomphysik die grundlegende Funktionsweise. 2. Recherchiere Anwendungsgebiete und stelle jeweils die damit erzeugten Vorgänge innerhalb des Beschleunigers dar. DIE RHEINPFALZ, Wien, J. Kuhn 18

19 Wien, J. Kuhn 19 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Weitere Beispiele: Mechanik 1. Lest den Artikel sorgfältig durch. Was fällt euch auf? 2. Wäre Julius Ruto gemeinsam mit Benoit Zwierzchlewski gestartet und in der Streckenrekordzeit im Ziel angekommen, um wie groß wäre sein Vorsprung vor Benoit Zwierzchlewski gewesen? 3. Wie schnell würdet ihr die Marathondistanz zurücklegen? Formuliert eine Vermutung. 4. Plant ein Experiment, mit dem ihr eure Hypothese überprüfen könnt. Dazu steht euch eine Stoppuhr zur Verfügung. Nehmt das Ergebnis eures Experiments kritisch unter die Lupe. Mitteldeutsche Zeitung,

20 Wien, J. Kuhn 20 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Aufgabenorientiertes Lernen Didaktisches Modell aufgabenorientierten Lernens (Kuhn, 2010; in Anlehnung an H. Peterßen) Initiative Information

21 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Aufgabenorientiertes Lernen 1. Lest den Artikel sorgfältig durch. Was fällt euch auf? 2. Wäre Julius Ruto gemeinsam mit Benoit Zwierzchlewski gestartet und in der Streckenrekordzeit im Ziel angekommen, um wie groß wäre sein Vorsprung vor Benoit Zwierzchlewski gewesen? 3. Wie schnell würdet ihr die Marathondistanz zurücklegen? Formuliert eine Vermutung. 4. Plant ein Experiment, mit dem ihr eure Hypothese überprüfen könnt. Dazu steht euch eine Stoppuhr zur Verfügung. Nehmt das Ergebnis eures Experiments kritisch unter die Lupe Mitteldeutsche Zeitung, Wien, J. Kuhn 21

22 Wien, J. Kuhn 22 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Aufgabenorientiertes Lernen Initiative Information Planung

23 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Aufgabenorientiertes Lernen 1. Lest den Artikel sorgfältig durch. Was fällt euch auf? - Was ist gegeben, was gesucht? 2. Wäre Julius Ruto gemeinsam mit Benoit Zwierzchlewski gestartet und in der Strecken- Wie gehen im Ziel wir angekommen, vor (erforderliche um wie groß -rekordzeit wäre Zusammenhänge sein Vorsprung vor usw.)? Benoit Zwierzchlewski gewesen? Gemeinsames Arbeiten auf einem Blatt ( Notizblatt ). 3. Wie schnell würdet ihr die Marathondistanz zurücklegen? Formuliert eine Vermutung. 4. Plant ein Experiment, mit dem ihr eure Hypothese überprüfen könnt. Dazu steht euch eine Stoppuhr zur Verfügung. Nehmt das Ergebnis eures Experiments kritisch unter die Lupe Mitteldeutsche Zeitung, Wien, J. Kuhn 23

24 Wien, J. Kuhn 24 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Aufgabenorientiertes Lernen Initiative Information Planung Ausführung Beratung

25 Wien, J. Kuhn 25 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Aufgabenorientiertes Lernen Initiative Information Planung Beratung Ausführung Planungspräsentation

26 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Aufgabenorientiertes Lernen 1. Lest den Artikel sorgfältig durch. Was fällt euch auf? 2. Wäre Julius Ruto gemeinsam mit Benoit Zwierzchlewski gestartet und in der Streckenrekordzeit im Ziel angekommen, um wie groß wäre sein Vorsprung vor Benoit Zwierzchlewski gewesen? 3. Wie schnell würdet ihr die Marathondistanz Ziellinie zurücklegen? J. Ruto Formuliert B. eine Zwierzchlewski Vermutung. v 4. Plant ein Experiment, mit dem ihr eure Hypothese überprüfen könnt. Dazu steht euch eine Stoppuhr zur Verfügung. Nehmt das Ergebnis eures Experiments Δs kritisch unter die Lupe Mitteldeutsche Zeitung, Wien, J. Kuhn 26

27 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Aufgabenorientiertes Lernen 1. Lest den Artikel sorgfältig durch. Was fällt euch auf? 2. Geg.: s = 42,1 km; t = 2 h 8 min 26 s 2. Wäre Julius Ruto gemeinsam mit Benoit Zwierzchlewski = 2,141 gestartet h; Δt = und 8 in s der Streckenrekordzeit im Ziel angekommen, um wie groß wäre sein Vorsprung vor Benoit Zwierzchlewski gewesen? Ges.: v; Δs 3. Wie schnell würdet ihr die Marathondistanz zurücklegen? Formuliert eine Vermutung. 4. Plant ein Experiment, mit dem ihr eure Hypothese überprüfen könnt. Dazu steht euch eine Stoppuhr zur Verfügung. Nehmt das Ergebnis eures Experiments kritisch unter die Lupe Mitteldeutsche Zeitung, Wien, J. Kuhn 27

28 Wien, J. Kuhn 28 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Aufgabenorientiertes Lernen Initiative Information Planung Kontrolle Beratung Ausführung Planungspräsentation

29 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Aufgabenorientiertes Lernen 1. Lest den Artikel sorgfältig durch. Was fällt euch auf? 2. Geg.: s = 42,1 km; t = 2 h 8 min 26 s 2. Wäre Julius Ruto gemeinsam mit Benoit Zwierzchlewski = 2,141 gestartet h; Δt = und 8 sin der Streckenrekordzeit im Ziel angekommen, um wie groß wäre sein Vorsprung vor Benoit Zwierzchlewski gewesen? Ges.: v; Δs Lösung: v = s/t = 42,1 km/2,141 h = 19,66 km/h = 5,46 m/s 3. Wie schnell würdet ihr die Marathondistanz zurücklegen? Formuliert eine Vermutung. 4. Plant ein Experiment, mit dem ihr eure Hypothese Δs = überprüfen v Δt = könnt. 5,46 m/s Dazu steht 8 s euch eine Stoppuhr zur Verfügung. Nehmt das Ergebnis eures = 43,70 Experiments m kritisch unter die Lupe Antwort: Mitteldeutsche Zeitung, Wien, J. Kuhn 29

30 Wien, J. Kuhn 30 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Aufgabenorientiertes Lernen Initiative Information Feedback Planung Kontrolle Beratung Ausführung Planungspräsentation

31 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Zeitungsaufgaben, oder: Wie klein kann ein Anker sein? Modifizierte Anchored Instruction (MAI) Grundgedanke: Anker(-medien) in Form Zeitungsaufgaben Gemeinsamkeiten, theoretische Verankerung : realistischer Kontext und sachgleiche, fächerübergreifende Aufgaben eingebettete Daten selbsttätige, aktive Erarbeitung regelbare Komplexität (Video-)Story-Charakter Begründung: Didaktische und technische Flexibilität Praktikabilität (Aufwand, Kosten) Good Practice in der Mathematik-/Naturwissenschaftsdidaktik (Mathematik: Herget & Scholz, 1998; Chemie: Haupt, 2000) Wien, J. Kuhn 31

32 Wien, J. Kuhn 32 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Modifizierte Anchored Instruction (MAI) MAI

33 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Modifizierte Theoretische AnchoredEinordnung Instruction (MAI) Berücksichtigung bestimmter Aspekte des situierten Lernens im Allgemeinen und der Anchored Instruction im Speziellen Geringerer Entwicklungsaufwand sowie größere Praktikabilität und Flexibilität. Erweiterung um weitere Merkmale und Ankermedien möglich. Theoriegeleitete Lehr-Lernforschung. Zeitungsaufgaben als praktikable und flexible Ankermedien für Aufgaben im naturwissenschaftlichen Unterricht. Wien, J. Kuhn 33

34 Wien, J. Kuhn 34 Untersuchungsschwerpunkt I: Effektivität, Nachhaltigkeit und Robustheit

35 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Hypothesen Hypothesen: Größere und beständigere Leistungsfähigkeit sowie größere und beständigere Motivation durch die Arbeit mit Zeitungsaufgaben. Einflussfaktoren: Lehrer, Schulsystem, Schulart, Geschlecht, Vorleistung, Lesekompetenz, allgemeine Intelligenz. Wien, J. Kuhn 35

36 Wien, J. Kuhn 36 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Stichprobe Themenbereich: Geschwindigkeit, Elektrische Energie. Population: Insgesamt 911 SuS hierarchische Modellierung

37 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Woche KONTROLLGRUPPE (KG) EXPERIMENTAL-GRUPPE (EG) 1 Vortests: Intelligenz, Lesekompetenz Motivationsprätest 2 Arbeitsblatt 1 Arbeitsblatt 1 LERNPHASE MIT KONVENTIONELLE N 3 Arbeitsblatt 2 Arbeitsblatt 2 4 Untersuchungsdesign AUFGABEN Aktueller Motivationstest (Verlaufstest) Wien, J. Kuhn 37 LERNPHASE MIT ZEITUNGSAUFGABEN Aktueller Motivationstest Arbeitsblatt 3 Arbeitsblatt 3 5 Motivationsposttest Leistungsposttest konventioneller Unterricht in neuem Stoffgebiet 10 Leistungs-Nachfolgetest konventioneller Unterricht in neuem Stoffgebiet 14 Motivations-Nachfolgetest

38 Wien, J. Kuhn 38 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Ergebnisse: Motivation Motivation (%, bezogen auf Maximalw ert ) Motivation: Gesamtwert Kontrollgruppe (ka) Versuchsgruppe (ZA) Prätest, W1 Verlaufstest, W3*** Posttest, W5*** Nachfolgetest, W14*** Erhebungszeitpunkt

39 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Ergebnisse: Leistung 100 Geschwindigkeit, v Kontrollgruppe (ka) Versuchsgruppe (ZA) 90 Leistung (%, bezogen auf Maximalwert ) Vorleistung, (Mittelwert lfd. Jahr) Posttest, gesamt W5*** Nachfolgetest, W10*** Erhebungszeitpunkt Wien, J. Kuhn 39

40 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Ergebnisse: Leistung (Transfer) Leistung: Transfer (v) 100 Control Group (ct) Experimental Group (NT) 90 Leistung: Transfer (%, bezogen auf Maximalwert Vorleistung (Mittelwert lfd. Jahr) Posttest, W5*** Nachfolgetest, W10*** Erhebungszeitpunkte Wien, J. Kuhn 40

41 Wien, J. Kuhn 41 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Exkurs: Effektstärkemaß Cohen s d Effektstärke Cohen s d 2 1,5 1 0,5 0 Bloom-Benchmark (Einzelunterricht) d SD p X EG TIMSS Singapur vs. Deutschland X SD P KG 2 N 1 SD N 1 EG N EG EG N KG KG 2 SD groß (d 0,8) 2 KG mittel (0,5 d < 0,8) klein (0,2 d < 0,5)

42 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Zusammenfassung der Ergebnisse Deutlich größere Motivation und Leistung durch die Arbeit mit ZA. Motivation: p < 0.001, d = 1.66 Leistung: p < 0.001, d > 0.9 Deutlich größere Stabilität von Motivation und Leistung ( Nachhaltigkeit ) in EG. Motivation: p < 0.001, d = 1.04 Leistung: p < 0.001, d > 1.3 Robustheit: keine (o. schwache) Abhängigkeit von Lesekompetenz, allgemeine Intelligenz Geschlecht, Klassenmerkmalen, Schulart Einfluss der Lehrkraft(merkmale) auf Leistung (positiv) Eigene Ideen entwickeln lassen : klein (p < 0.01, d = 0.27) Interesse am Unterrichten von Physik : mittel (p < 0.001, d = 0.63) Wien, J. Kuhn 42

43 Effektstärke d 2,50 2,00 1,98 1,66 1,50 1,37 1,00 groß 0,91 0,95 1,04 0,80 mittelgroß 0,50 klein 0,00 Lernleistung: Unterschied Lernleistung (Transfer): Unterschied Motivation: Unterschied Motivation: Stabilität Lernleistung: Stabilität Motivation ('Authentizität'): 'Manipulation Check' TIMSS Singapur vs. Deutschland N 900 SuS Untersuchungsaspekt Wien, J. Kuhn 43

44 Wien, J. Kuhn 44 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung MAI-Detailanalysen Effektivität und Robustheit: Hauptergebnis Zeitungsaufgaben sind schulart- und themenübergreifend motivations- und leistungsfördernd (Effektstärke: mittelgroß bis groß). Detailfragen: 1. Welchen Zusammenhang gibt es zwischen der Verankerung des Wissens durch Zeitungsaufgaben und der Komplexität des Instruktionstextes? 2. Wie hängt der beobachtete Effekt von der Offenheit der Aufgabe ab?

45 Wien, J. Kuhn 45 Untersuchungsschwerpunkt II: Cognitive Load vs. Verankerung

46 Wien, J. Kuhn 46 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung MAI-Verankerung Operationalisierung: Ankermasse : Schwierigkeit des Instruktionstextes Lesbarkeitsformel (z.b. AVI), Hamburger Verständlichkeitskonzept (Expertenrating) low/med/high Ankertiefe : Erinnerung an das Ankermedium ( recognition ). Wissenstransfer: Leistungstest Weitere, abhängige Variablen: Ankereigenschaften: Items bzgl. der Gestaltungskriterien von Ankermedien (Affektivität, Authentizität usw.; Manipulation Check )

47 Wien, J. Kuhn 47 MAI CLT: Beispiel Instruktionstexte: Zeitungsartikel 1. Berechne die Durchschnittsgeschwindigkeit der Ameise, wenn sie vor einer Bedrohung flüchtet. 2. Wie schnell würde sie mit der Durchschnittsgeschwindigkeit aus Nr. 1 eine Strecke von 100 m zurücklegen? Aufgabenstellungen

48 Wien, J. Kuhn 48 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung MAI-Verankerung Operationalisierung: Ankermasse : Schwierigkeit des Instruktionstextes Ankertiefe : Erinnerung an das Ankermedium ( recognition ). Wissenstransfer: Leistungstest Weitere, abhängige Variablen: Ankereigenschaften: Items bzgl. der Gestaltungskriterien von Ankermedien (Affektivität, Authentizität usw.; Manipulation Check ) Cognitive Load: Subjektive Wahrnehmung ( Manipulation Check ) Motivation

49 Wien, J. Kuhn 49 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung MAI-Verankerung Operationalisierung: Ankermasse : Schwierigkeit des Instruktionstextes Ankertiefe : Erinnerung an das Ankermedium ( recognition ). Wissenstransfer: Leistungstest Weitere, abhängige Variablen: Ankereigenschaften: Items bzgl. der Gestaltungskriterien von Ankermedien (Affektivität, Authentizität usw.; Manipulation Check ) Cognitive Load: Subjektive Wahrnehmung ( Manipulation Check ) Motivation

50 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Verankerung vs. Komplexität: MAI CLT Hypothesen (kleine Auswahl): Unterschiedshypothesen (Varianzanalysen) wie z.b. Arbeit mit Zeitungsaufgaben führt zu größerer Ausprägung der Ankereigenschaften als Bearbeitung von trad. Aufgaben. ZA: Bei mittlerer Textschwierigkeit ist die Ausprägung der Ankereigenschaften, die Erinnerungsfähigkeit, Motivation und Leistung am größten. Hypothesen kausaler Zusammenhänge (Pfadanalyse). Wien, J. Kuhn 50

51 Wien, J. Kuhn 51 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung MAI CLT: 2x3-Design Anker-/Textmasse low med high Instruktionsmaterial Zeitungsaufgaben Traditionelle Aufgabe

52 Wien, J. Kuhn 52 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung MAI CLT: Stichprobe EG: Zeitungsaufgaben CG: Traditionelle Aufgaben Thema Lerngruppe Ankermasse (Schwierigkeit d. Instr.-Textes) Ankermasse (Schwierigkeit d. Instr.-Textes) low (leicht) med (mittel) high (schwer) low (leicht) med (mittel) high (schwer) Ges. Geschwindigkeit (Klassenstufe 8) Elektrische Energie (Klassenstufe 10) Gesamt

53 Traditionell sieht es so aus... 2 N 380 SuS 1,5 Mittelwerte (z-standardisiert) 1 0,5 0-0,5-1 -1,5 Texterinnerung Motivation Leistung leicht mittel schwer -2 je schwerer desto schlechter Wien, J. Kuhn 53

54 Mit Zeitungsaufgaben ist es anders... 2 N 380 SuS Mittelwert (z-standardisiert) 1,5 1 0,5 0-0,5-1 -1,5 Texterinnerung Motivation Leistung leicht mittel schwer -2 mittelschwer ist optimal Wien, J. Kuhn 54

55 ZUSAMMENFASSUNG Wien, J. Kuhn 55

56 Wien, J. Kuhn 56 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Zusammenfassung Ausgangspunkt: TIMSS/PISA, Probleme beim Situierten Lernen, Best-Practice-Evidence. MAI-Merkmale: Weitestgehende Übereinstimmung mit dem AI-Ansatz. ABER: U.a. flexiblere und einfachere Gestaltungsund Variationsmöglichkeiten. Erst dadurch Optimierung von Ankermedien möglich.

57 Wien, J. Kuhn 57 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Zusammenfassung Kleine Anker funktionieren! Effektiv (d = 0.5-2), nachhaltig und robust Motivation und Leistung hauptsächlich durch Ankereigenschaften beeinflusst (positiv!). Größter Effekt bei mittlerem Schwierigkeitsgrad. MAI: Modifizierte, Modifizierbare, Minimale Anchored Instruction.

58 Wien, J. Kuhn 58 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Wie geht s weiter? Verschiedene Varianten von Ankermedien Dosis-Wirkungs-Beziehung? Vermischungseffekt? Offenheitsgrad? Situiertes Lernen beim Experimentieren? MAI-Forschungsprogramm und Umsetzung

59 Wien, J. Kuhn 59 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Comicaufgaben Wie geht s weiter?

60 Aus: The Amazing Spiderman #1 (1973), Nr. 121 Spidermans Erzfeind, der grüne Kobold, stößt während eines Angriffs auf Spiderman dessen Freundin Gwen Stacy von der ca. 100 m hohen George Washington Bridge in New York. Obwohl Spiderman Gwen mit einem Netz auffangen kann, überlebt sie den Sturz nicht. Überprüfe a) rechnerisch, b) experimentell und c) durch Modellbildung, ob Gwen den Sturz tatsächlich nicht überleben konnte. Wien, Gib mögliche Rettungsalternativen, wie die Überlebenschancen J. Kuhn von Gwen hätten erhöht werden können. 60

61 Wien, J. Kuhn 61 Fallkörper: Wiimote (Nintendo) als Beschleunigungssensor. Übertragung: Bluetooth Software: GlovePie (mit Skript G-Force- Meter.pie) Auswertung: Tabellenkalkulation

62 Kuhn et al. (2010). Spiderman und andere Superhelden: Comicaufgaben als Beispiele für Science Fiction im Physikunterricht. In: Praxis der Naturwissenschaften Physik (PdN) 1 (59), Aus: Superman #1 (1939), Nr. 1, S. 5 Damit der Reporter Clark Kent alias Superman den Chef der Zeitung Daily Star mit einer Story beeindrucken kann, muss er das Telefonat des Redakteurs abhören. Dazu springt er mit einem Satz zum Fenster des Arbeitszimmers des Redakteurs in ca. 80 m Höhe. Bernshausen & Kuhn (2010). Comics von Superhelden: Ein Thema für den Astronomie- und Physikunterricht. In: Astronomie+Raumfahrt, 47 (2010), Heft 1, Mit welcher Kraft muss Superman alias Clark Kent abspringen, um mit einem Sprung das Fenster des Redakteurs zu erreichen? Gehen Sie dazu davon aus, dass er ca. ¼ s benötigt, um seine Masse von ca. 100 kg vom Boden abzustoßen. 2. Ist Supermans Kraft tatsächlich so außerirdisch? Diskutieren Sie dies auch, indem Sie Supermans Absprungskraft mit Wien, J. Kuhn 62

63 Wien, J. Kuhn 63 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Comicaufgaben und MAI MAI

64 Ausgangspkt./Grundged. Zeitungsaufgaben U.-Schwerpkt. I U.-Schwerpkt. II Zusammenfassung Welches fundamentale Naturgesetz liegt dem Cartoon zugrunde? Was sagt es aus und warum befindet sich das verhörte Atomi in einer so misslichen Lage? Aufgabe: P. Vogt Bildquelle: P. Evers (2002). Die wundersame Welt der Atomis 10 Jahre in den Physikalischen Blättern. Berlin: WILEY-VCH Verlag Wien, J. Kuhn 64

65 Wien, J. Kuhn 65