Experimentieren im Sachunterricht zwischen Wunsch und Wirklichkeit

Abstract

Kinder experimentieren gerne, viele Lehrkräfte aber offenbar nicht. Diese pointiert formulierte Aussage wird beispielsweise durch Studien von HARLEN (1997) und MÖLLER (2004) untermauert, die zeigen, dass naturwissenschaftliche Themen – hier insbesondere physikalische und chemische Themen – sowie das Experimentieren als Fachmethode bei der tatsächlichen Unterrichtsdurchführung im Sachunterricht stark unterrepräsentiert sind. Als Ursachen für die Unterrepräsentanz werden unter anderem fehlendes Professionswissen der Lehrkräfte, persönliche Vorbehalte durch eine negative eigene Lernbiographie sowie das Fehlen von Interesse und Motivation genannt, häufig gekoppelt an ein niedriges Fähigkeitsselbstkonzept und eine geringe Selbstwirksamkeitserwartung. Um der Unterrepräsentanz begegnen zu können, wird in einer Interventionsstudie der Blick auf die zweite Phase der Lehramtsausbildung (Vorbereitungsdienst) im Fach Sachunterricht gerichtet. Die Forschungsfrage lautet: Kann eine explizite Intervention zum Experimentieren im Sachunterricht am Beispiel Sprudelgas das Interesse, das Fähigkeitsselbstkonzept, die Selbstwirksamkeit und das Professionswissen von Lehramtsanwärterinnen und Lehramtsanwärtern langfristig stärken? Die Intervention wird als alltagsrelevante Lernaufgabe gestaltet. Indem sie thematisch die Frage aufwirft: „Was sprudelt in der Brause?“ beinhaltet sie mit dem fachlichen Gegenstand Kohlenstoffdioxid explizit ein Beispiel aus der chemischen und physikalischen Domäne. Methodisch betrachtet ermöglicht die Intervention einen ständigen Wechsel zwischen praktischen Experimentierphasen und Austausch- und Reflexionsphasen und wird damit dem Anspruch nach einem hands-on as well as minds-on im Experimentalunterricht gerecht. Für die Längsschnittstudie wird forschungsmethodisch ein Mixed-Methods-Ansatz gewählt. Die Intervention wird durch einen geschlossenen, quantitativ ausgewerteten Fragebogen zur Selbsteinschätzung entlang der Merkmale Interesse, Fähigkeitsselbstkonzept, Selbstwirksamkeit und Professionswissen im Pre-Post-Follow-up-Design beforscht. Nach Ablauf von zwei Jahren werden die Ergebnisse qualitativ mit Hilfe fakultativer, leitfadengestützter Interviews kommunikativ validiert und vertieft. Die Ergebnisse der Pre-Post-Befragung lassen den Schluss zu, dass die Intervention kurzfristig dazu beigetragen hat, das Interesse, das Fähigkeitsselbstkonzept und die Selbstwirksamkeit bezogen auf das praktische Experimentieren zu stärken. Die Ergebnisse der Follow-up-Befragung nach zwei Jahren zeigen, dass die im Anschluss an die Pre-Post-Befragung vorgenommene Typisierung der Einzelfälle in Profiteure, Nicht-Profiteure und Wider-Erwarten-Typen jedoch nicht mehr erkennbar ist. Für die Auswertung der Interviews kann zusammenfassend festgestellt werden, dass mittelbar moderierende Variablen wie die untersuchten Persönlichkeitsmerkmale Interesse, Fähigkeitsselbstkonzept, Selbstwirksamkeit und Professionswissen in direktem Zusammenhang mit stark moderierenden Variablen wie der vorgefundenen Schulrealität stehen und sich gegenseitig bedingen. Die Intervention während der zweiten Ausbildungsphase mit einem hohen grundschulrelevanten Praxisbezug wird von den interviewten Lehrkräften als gewinnbringend betrachtet und kann damit als ein wichtiger Baustein gewertet werden, um der Unterrepräsentanz von Experimenten im Sachunterricht entgegenzuwirken.

Children like to experiment, but many teachers apparently do not. This pointedly formulated statement is supported, for example, by studies by HARLEN (1997) (1997) and MÖLLER (2004), which show that science topics – especially physical and chemical topics – as well as experimentation as a subject method are strongly underrepresented in the actual implementation of lessons in general science in primary school. Among other reasons for this underrepresentation are the teachers' lack of professional knowledge, personal reservations due to their own negative learning biography, and the lack of interest and motivation, often coupled with a low self-concept and low expectations of self-efficacy. To address the underrepresentation, the intervention study focuses on the preparatory service in the second phase of practically based teacher training. The research question is: Can an explicit intervention on experimentation in general science in primary school using the example of bubbling gas strengthen the interest, self-concept, self-efficacy, and professional knowledge of trainee teachers in the long term? The intervention is designed as a learning task relevant to everyday life. By thematically raising the question: "What's bubbling in the lemonade?" it explicitly includes an example from the chemical and physical domain with the subject matter carbon dioxide. From a methodological point of view, the intervention allows a constant change between practical experimentation phases and exchange and reflection phases and thus meets the demand for a hands-on as well as minds-on approach in experimental teaching. For the longitudinal study, a mixed-methods approach is chosen for the research methodology. The intervention is investigated by means of a closed, quantitatively evaluated questionnaire for self-assessment along the characteristics of interest, self-concept, self-efficacy, and professional knowledge in a pre-post-follow-up design. After two years, the results were qualitatively validated and deepened with the help of facultative, guided interviews. The results of the pre-post survey suggest that the intervention contributed in the short term to strengthen interest, self-concept and self-efficacy in relation to practical experimentation. The results of the follow-up survey after two years show that the typification of the individual cases into profiteers, non-profiteers and against-expectation types, which was carried out after the pre-post survey, is no longer recognisable. For the evaluation of the interviews, it can be summarized that indirectly moderating variables such as the examined personality traits interest, self-concept, self-efficacy and professional knowledge are directly related to the strongly moderating variables such as the found school reality and that they are mutually dependent. The intervention during the second training phase with a high level of practical relevance to primary schools is considered by the interviewed teachers to be profitable and can thus be evaluated as an important component to counteract the underrepresentation of experiments in lessons in general science in primary school.