Konzeption und Evaluation eines Kinematik/Dynamik-Lehrgangs zur ...
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242 7 Weiterer Einsatz von Teilen des Gesamtkonzeptes hat. Die Untersuchung von Vortest Nachtest rel. Zugewinn GIRWIDZ, KURZ und KAUTZ (2003, S. 3) (FCI-Version 2) MultiMechanics Project (N = 31, 2 LKs) 41 % 62 % 37 % ergibt für die meisten Studiengänge zu Studienbeginn geringere Werte: Ingenieurs- traditioneller LK-Unterricht Bremen (N = 25, 2 LKs) traditioneller Unterricht Bayern (N = 258, 13 Klassen) 32 % 28 % 52 % 41 % 32 % 18 % studiengänge in Esslingen (N = 523): µ = 46 %, Studiengang technische Chemie Treatmentgruppe Bayern (N = 138, 7 Klassen) Studenten technische Chemie FH Mannheim (N = 23) 34 % 36 % 53 % 51 % 31 % 24 % in Mannheim (N = 30): µ = 34 %, Medizin in Würzburg: µ = 37 %, Nanostrukturtech- Maschinenbausstudenten FH Esslingen (N = 52) Elektrotechnikstudenten FH Esslingen (N = 80) 47 % 53 % 57 % 66 % 20 % 28 % nik in Würzburg (N = 85): µ = 59 %. Nur die Studenten, die Diplom-Physik studieren wollten (N = 91), erreichten Physikstudenten Würzburg (N = 49) 75 % 87 % 47 % beim Studienbeginn höhere Werte als die MultiMechanics-Schüler: µ = 69 %. Die Studenten der Fachhochschulen Esslingen und Mannheim erreichen selbst durch das Studium kaum höhere Nachtestwerte bei deutlich geringeren relativen Zugewinnen. Die Physikstudenten der Universität Würzburg (Diplom-Physik, Nanostrukturtechnik und Lehramt Physik) kommen dagegen bei höheren relativen Zugewinnen auch auf deutlich höhere Nachtestwerte. Ein genauerer Vergleich der Ergebnisse des MultiMechanics Project mit den Ergebnissen der beiden herkömmlich unterrichteten Bremer Leistungskursen (Schecker, Gerdes, 1999, S. 80 + 83) ergibt, dass sich die Nachtestwerte beim Gesamtwert und bei der Subskala „Zweites newtonsches Gesetz“ um mehr als eine halbe Standardabweichung unterschieden (siehe Tab. 7.8), was als mittel bzw. als schon relevant bezeichnet werden kann. Tab. 7.7: FCI-Gesamtscore bei verschiedenen Gruppen (Signifikanzen siehe Text). Quelle: Kapitel 6.5.2, SCHECKER, GERDES (1999, S. 80), GIRWIDZ ET AL. (2003, S. 6) Traditioneller Unterricht in Bremen (N = 25, 2 Leistungskurse) Vortest Nachtest rel. Zugewinn g Unterricht im MultiMechanics Project (N = 31, 2 Leistungskurse) Effektstärke Aufgabengruppe Vortest Nachtest rel. Zu- beim gewinn g Nachtest Gesamt 32 % 52 % 32 % 41 % ± 16 % 62 % ± 18 % 37 % ± 27 % 0,55 Kinematik - - - 45 % 56 % 21 % - 1. Newton - - - 46 % 73 % 50 % - 2. Newton 29 % 42 % 19 % 39 % 52 % 22 % 0,55 3. Newton - - - 27 % 60 % 46 % - Superposition - - - 32 % 59 % 39 % - Arten von Kräften - - - 37 % 54 % 27 % - Kraftverständnis - - - 23 % 49 % 34 % - Tab. 7.8: Mittelwerte von Vortest, Nachtest und relativen Zugewinn bei den einzelnen Subskalen, Vergleich zwischen dem MultiMechanics Project und bei traditioneller Unterricht in Bremen.
7 Weiterer Einsatz von Teilen des Gesamtkonzeptes 243 Im Vergleich zu konventionell unterrichteten bayerischen Schülern sind die Unterschiede am größten bei den Subskalen „1. Newton“, „2. Newton“, „3. Newton“ und vor allem bei der Subskala „Superposition“. Der Unterschied bei der Subskala „Superposition“ hat sicher damit zu tun, dass bereits in die Kinematik anhand zweidimensionaler Bewegungen mit Hilfe der Videoanalyse eingeführt wurde. Die guten Ergebnisse bei der Subskala “drittes newtonsches Axiom“ kommen nur von einem der beiden Kurse, in denen die Schüler wie im Unterrichtskonzept dieser Arbeit (Projekt „Innovativer Kinematik-/Dynamikunterricht“) nach der Einführung des Gesetzes das Prinzip an vielen Alltagssituationen anhand von Bildern anwenden mussten (siehe Kapitel 5.3.5). Bemerkt sei noch, dass der Anteil der Schüler, die 17 oder mehr Fragen richtig beantwortet haben (≥ 58,6 %), von 16% im Vortest auf nachher 58 % stieg, was einen hohen relativen Zugewinn von 50 % darstellt. 7.3.3.6 Fragebogen zur Modellbildung In den beiden Kursen wurde auch Modellbildung mit der Software Coach 5 durchgeführt. Zwar wurden nicht viele Vorgänge modelliert, aber die Schüler haben selbst am Laptop die Modelle gebildet. Neben Modellbildung zur Kinematik (gleichmäßig beschleunigte Bewegung, ein Überholvorgang) wurde bis zur Stellung des Fragebogens wie in der Interventionsstudie in Kapitel 4 der Fall mit Luftreibung behandelt (Fall eines Papierkegels bzw. Fall eines Regentropfens). Die 34 Schüler sollten mit den gleichen Fragebogen wie in Kapitel 4.5 ihre Einschätzung der Modellbildung angeben. Problematisch ist, dass die Schüler mit der gleichen Software auch Messwerterfassung und Videoanalyse durchführten und nicht sichergestellt ist, dass sie die Fragen nur auf die Modellbildung bezogen haben; vereinzelte Schülerangaben lassen darauf schließen, dass diese Schüler auch an die Videoanalyse dachten. Die Ergebnisse der beiden Kurse unterscheiden sich bei diesem Fragebogen nicht signifikant. Obwohl es sich bei diesen Schülern um ganz anderes unterrichtete Schüler handelt, die eine andere Software benutzten und mehr eigentätig waren, stellt man auf den ersten Blick ähnliche Ergebnisse wie in der Interventionsstudie (Kapitel 4) fest: Die Modellbildung wird von den Schülern sehr positiv eingeschätzt. Nur wenn diese gegen weitere zusätzliche Versuche und weitere Rechenaufgaben abgewägt werden soll, fällt das Ergebnis nicht so eindeutig aus. Vergleicht man aber die Mittelwerte der Schüler dieses Projektes genauer mit den Mittelwerten der bayerischen Schüler aus der Interventionsstudie stellt man Unterschiede bei den Mittelwerten der Items zur Einschätzung des Modellbildungsunterrichts fest. Auf die Unterschiede, die signifikant (Unabhängiger t-Test bzw. Mann- Whitney-U-Test, p = 0.05) sind, soll hier kurz eingegangen werden. Bei den Leistungskursschülern ist nach deren Angaben die Bereitschaft, sich zu beteiligen (Mittelwert µ = 2,00 statt 2,48), das Interesse, über physikalische Probleme nachzudenken (µ = 2,09 statt 2,67), und die Lernbereitschaft (µ = 1,44 statt 1,69) höher und bei der Wahl zwischen „Zusammenhänge überlegen“ und „Aufgaben rechnen“ fällt die Entscheidung deutlicher für das Überlegen (µ = 1,74 statt 2,36). Da die Schüler sich bewusst für einen Physikleistungskurs entschieden, während die bayerischen Schüler Physik machen müssen, war dies auch zu erwarten. Außerdem sind diese Schüler mehr der Meinung, mit der Modellbildung etwas Sinnvolles gelernt zu haben (µ = 1,65 statt 2,40) und dass der Unterricht
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242 7 Weiterer Einsatz von Teilen des Gesamtkonzeptes<br />
hat. Die Untersuchung von<br />
Vortest Nachtest rel. Zugewinn<br />
GIRWIDZ, KURZ <strong>und</strong> KAUTZ<br />
(2003, S. 3) (FCI-Version 2)<br />
MultiMechanics Project<br />
(N = 31, 2 LKs)<br />
41 % 62 % 37 %<br />
ergibt für die meisten Studiengänge<br />
zu Studienbeginn<br />
geringere Werte: Ingenieurs-<br />
traditioneller LK-Unterricht<br />
Bremen (N = 25, 2 LKs)<br />
traditioneller Unterricht Bayern<br />
(N = 258, 13 Klassen)<br />
32 %<br />
28 %<br />
52 %<br />
41 %<br />
32 %<br />
18 %<br />
studiengänge in Esslingen<br />
(N = 523): µ = 46 %, Studiengang<br />
technische Chemie<br />
Treatmentgruppe Bayern<br />
(N = 138, 7 Klassen)<br />
Studenten technische Chemie<br />
FH Mannheim (N = 23)<br />
34 %<br />
36 %<br />
53 %<br />
51 %<br />
31 %<br />
24 %<br />
in Mannheim (N = 30): µ =<br />
34 %, Medizin in Würzburg:<br />
µ = 37 %, Nanostrukturtech-<br />
Maschinenbausstudenten<br />
FH Esslingen (N = 52)<br />
Elektrotechnikstudenten<br />
FH Esslingen (N = 80)<br />
47 %<br />
53 %<br />
57 %<br />
66 %<br />
20 %<br />
28 %<br />
nik in Würzburg (N = 85): µ<br />
= 59 %. Nur die Studenten,<br />
die Diplom-Physik studieren<br />
wollten (N = 91), erreichten<br />
Physikstudenten Würzburg<br />
(N = 49)<br />
75 % 87 % 47 %<br />
beim Studienbeginn höhere Werte als die MultiMechanics-Schüler: µ = 69 %. Die Studenten der<br />
Fachhochschulen Esslingen <strong>und</strong> Mannheim erreichen selbst durch das Studium kaum höhere Nachtestwerte<br />
bei deutlich geringeren relativen Zugewinnen. Die Physikstudenten der Universität Würzburg<br />
(Diplom-Physik, Nanostrukturtechnik <strong>und</strong> Lehramt Physik) kommen dagegen bei höheren<br />
relativen Zugewinnen auch auf deutlich höhere Nachtestwerte.<br />
Ein genauerer Vergleich der Ergebnisse des MultiMechanics Project mit den Ergebnissen der beiden<br />
herkömmlich unterrichteten Bremer Leistungskursen (Schecker, Gerdes, 1999, S. 80 + 83) ergibt,<br />
dass sich die Nachtestwerte beim Gesamtwert <strong>und</strong> bei der Subskala „Zweites newtonsches<br />
Gesetz“ um mehr als eine halbe Standardabweichung unterschieden (siehe Tab. 7.8), was als mittel<br />
bzw. als schon relevant bezeichnet werden kann.<br />
Tab. 7.7: FCI-Gesamtscore bei verschiedenen Gruppen (Signifikanzen siehe<br />
Text). Quelle: Kapitel 6.5.2, SCHECKER, GERDES (1999, S. 80), GIRWIDZ ET AL.<br />
(2003, S. 6)<br />
Traditioneller Unterricht<br />
in Bremen<br />
(N = 25, 2 Leistungskurse)<br />
Vortest Nachtest rel. Zugewinn<br />
g<br />
Unterricht im<br />
MultiMechanics Project<br />
(N = 31, 2 Leistungskurse)<br />
Effektstärke <br />
Aufgabengruppe<br />
Vortest Nachtest rel. Zu- beim<br />
gewinn g Nachtest<br />
Gesamt<br />
32 % 52 % 32 %<br />
41 %<br />
± 16 %<br />
62 %<br />
± 18 %<br />
37 %<br />
± 27 %<br />
0,55<br />
<strong>Kinematik</strong> - - - 45 % 56 % 21 % -<br />
1. Newton - - - 46 % 73 % 50 % -<br />
2. Newton 29 % 42 % 19 % 39 % 52 % 22 % 0,55<br />
3. Newton - - - 27 % 60 % 46 % -<br />
Superposition - - - 32 % 59 % 39 % -<br />
Arten von Kräften - - - 37 % 54 % 27 % -<br />
Kraftverständnis - - - 23 % 49 % 34 % -<br />
Tab. 7.8: Mittelwerte von Vortest, Nachtest <strong>und</strong> relativen Zugewinn bei den einzelnen Subskalen,<br />
Vergleich zwischen dem MultiMechanics Project <strong>und</strong> bei traditioneller Unterricht in Bremen.
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