Inquiry-basiertes Lernen im naturwissenschaftlichen Unterricht – Auswirkung auf Motivation und langfristigen Wissensaufbau
Naturwissenschaftlicher Unterricht soll für den MINT-Bereich begeistern, langfristiges Interesse wecken und relevantes Wissen vermitteln. Forschend-entdeckender Unterricht (im englischen Sprachgebrach: inquiry-based learning/ teaching), eine moderne Form konstruktivistischen Lernens, hat dieses Potential (Rocard, Csermely, Jorde, Lenzen, Walberg-Henriksson und Hemmo, 2007; NRC; 1996, 2000). Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Entwicklung und Implementierung einer solchen fächerübergreifenden Unterrichtseinheit, die Biologie mit Physik verbindet und nach Vorbild von strukturiertem Inquiry-Unterricht umsetzt. Dabei sollen Schüler Sachverhalte eigenständig interpretieren und bereitgestelltes Unterrichtsmaterial selbstständig bearbeiten: Ein Schülerheft mit Informationen, Versuchsanleitungen und Fragen zu den Experimenten, sowie bereitgestelltes Versuchsmaterial sollen ermöglichen, eigene Beobachtungen und Ideen in den Kontext der bereitgestellten Informationen einzuordnen und diese zu verknüpfen, um aufgeworfene Fragen beantworten zu können. Die Ziele der Promotionsarbeit waren zum einen eine Überprüfung des kognitiven Lernerfolgs nach einer dreistündigen, strukturierten Unterrichtseinheit, die mittel- und langfristige Abrufbarkeit gelernten Wissens, sowie das Aufdecken eventueller geschlechtsspezifischer Unterschiede (Teilstudie A). Darüber hinaus wurde untersucht, ob sich von der investierten Mühe im Unterricht, der wahrgenommenen Lernkompetenz oder der Wertschätzung des Unterrichts Vorhersagen über das Abschneiden im Wissenstest ableiten lassen (Teilstudie B). Zuletzt wurde untersucht, ob das Unterrichtsmodul zu einer Erhöhung der Motivation für die Naturwissenschaften führt und welche Facetten der Motivation davon betroffen sind (Teilstudie C). In Teilstudie A zeigte sich ein kognitiver Lernerfolg, sowohl kurzfristig, direkt nach der Teilnahme am Unterricht, als auch mittelfristig, nach sechs Wochen und längerfristig bis zu zwölf Wochen nach Teilnahme am Unterricht – das heißt, es konnte gezeigt werden, dass langfristiger Wissenserwerb möglich ist. Das positive Ergebnis unterstützt die wenigen vergleichbaren Studien (Geier, Blumenfeld, Marx, Krajcik, Fishman, Soloway und Chambers, 2008; Nuthall, 1995; Blank, 2000). In Teilstudie B zeigte sich, dass vor allem die investierte Anstrengung zu mittel- und langfristigem Wissen führt. Gute bisherige Fachnoten in Biologie und Physik erlaubten keine Vorhersagen in Bezug auf das Vorwissen, allerdings stehen sie mit langfristigem Behalten von Wissen positiv in Zusammenhang. Dies legt nahe, dass Schüler mit guten Schulnoten gute Leistungen in Wissenstest nicht deshalb erzielen, weil sie zu Beginn eines neuen Themas bereits mehr wüssten, sondern dass sie sich die neuen Informationen besser aneignen und merken können als ihre Mitschüler mit weniger guten Fachnoten. Auch wenn die Variablen der Wertschätzung des Unterrichtes und der Lernkompetenz nicht mit der langfristigen Lernleistung in Zusammenhang standen, wurden doch alle drei Subskalen überdurchschnittlich bewertet. Die Schüler schätzen den angebotenen Unterricht, fühlten sich beim Bearbeiten der Aufgaben kompetent und strengten sich an, gut zu sein. Die in Teilstudie C erhobenen Facetten von Motivation gegenüber den Naturwissenschaften ließen sich nicht gleichmäßig beeinflussen: Die Variablen der Motivation, eine Karriere mit naturwissenschaftlichem Bezug anzustreben und die Selbstwirksamkeit der Schüler konnten nicht beeinflusst werden, die Variablen blieben über die beobachteten vierzehn Wochen unverändert. Dagegen konnte eine kurzfristige Erhöhung der wahrgenommenen Selbstbestimmung erreicht werden. Darüber hinaus wurden Hinweise gefunden, dass sich die eingesetzte Skala „Science Motivation Questionnaire“ (SMQII; Glynn, Brickman, Armstrong und Taasoobshirazi, 2011) nur bedingt für den Einsatz in Schulen eignet. Die Subskala der Selbstbestimmung unterschied sich in allen Berechnungen von den anderen Subskalen und folgte damit nicht der Prognose seiner Autoren. Ein Grund hierfür könnte in der Tatsache begründet sein, dass die Skala bisher nur in Universitätskursen erprobt wurde. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das angebotene strukturierte Unterrichtsmodul bei beiden Geschlechtern zu langfristigem Wissen führte. Die Motivation für Naturwissenschaften ließ sich in Betracht der Facetten Motivation für eine Karriere mit Bezug zu den Naturwissenschaften oder der Selbstwirksamkeit der Schüler nicht steigern. Hierzu war der angebotene Unterricht eventuell zu kurz oder nicht explizit genug. Jedoch ließ sich die individuelle Einschätzung der Selbstbestimmung im naturwissenschaftlichen Unterricht kurzfristig steigern. Dieser Anstieg begründet sich vermutlich im schülerzentrierten, selbstständigen Arbeiten, da hierbei verstärkt Verantwortung für eigenes Lernen übernommen werden muss und eigenes Lernverhalten Lernvortschritte bestimmt. Dass die investierte Mühe während des Unterrichts dabei in positivem Zusammenhang mit dem langfristigen Wissenserwerb stand, ergänzt hierzu, dass es sich für die Schüler im Sinne des Erreichens guter Leistung lohnt, wenn sie sich beim Lösen von Problemen Mühe geben. Insgesamt kann dem Einsatz dieser oder ähnlicher strukturierter Unterrichtseinheiten zugesprochen werden, dass er langfristig Wissen vermittelt und Schülern bewusst(er) macht, dass eigenes Handeln Lernleistungen bestimmt.
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