Page 11 - TU Dresden - StuFoExpo 2024: Book of Abstracts

Von Atomkleber und flüssigen Teilchen
Modellvorstellungen von Lernenden im Chemieunterricht

Helbig, Carmen | carmen.helbig@tu-dresden.de
Fakultät Erziehungswissenschaften, Technische Universität Dresden
_____________________________________________________________________________________________________

Naturwissenschaftliche Modelle sind Grundlage für das Beschreiben, Kommunizieren sowie Ablei-
ten neuer Hypothesen über Stoffe und deren Eigenschaften. Das Lernen mit und über Modelle als
Werkzeuge der Erkenntnisgewinnung ist demnach fest in die naturwissenschaftliche Bildung ver-
ankert.

Untersuchungsgegenstand fachdidaktischer Forschung ist unter anderem, wie das Modellieren in
den naturwissenschaftlichen Unterricht eingebunden werden kann und inwiefern es Lernenden
hilft, die Funktionen von Modellen besser zu verstehen und fachsprachlich richtig zu argumentie-
ren. 1,2

Grundlage dieser Forschungsarbeit ist daher eine Lehr-Lern-Einheit, die im Rahmen eines studen-
tischen Projektes entwickelt wurde und Lernende der Klasse sieben selbstständig den Modellier-
prozess am Beispiel des Kern-Hülle- und Elektronengasmodells erleben lässt.

Ziel war es anschließend, über ein offenes Aufgabenformat (Transferaufgaben) zu untersuchen,
inwiefern die Lernenden die Modelle nutzen, um Erkenntnisse über ihnen noch unbekannte Stoffe
und Phänomene abzuleiten. Zusätzlich wurden während der Erarbeitungsphase Audioaufnahmen
erstellt, um mögliche Zusammenhänge zwischen den Vorstellungen der Lernenden während der
Erarbeitungsphase und ihren Antworten in den Transferaufgaben festzustellen. Die Datenauswer- GEISTES- UND SOZIALWISSENSCHAFTEN
tung erfolgte nach dem Prinzip der qualitativen Inhaltsanalyse mittels induktiv und deduktiv er-
stellter Kodierleitfäden.

Die Ergebnisse zeigen, dass der Großteil der Lernenden über verschiedene alternative Vorstellun-
gen der Prozesse auf Teilchenebene verfügt und/oder diese nicht ausreichend differenziert be-
schreiben kann. Dazu zählen, zum Beispiel, das Vermischen zwischen Prozessen der Modell- und
Erscheinungswelt („Die Teilchen werden flüssig“) oder die fehlende Differenzierung von Atom- und
Metallgitterebene („Im Metall ziehen sich Protonen und Elektronen an“). Für einige Lernende waren
Zusammenhänge zwischen ihren Vorstellungen während der Erarbeitungsphase und ihren Ant-
worten in den Transferaufgaben erkennbar.

Die identifizierten (alternativen) Vorstellungen sind jetzt Ausgangspunkt der Überarbeitung der
Lehr-Lern-Einheit. Anschließende Untersuchungen könnten sich auf die Entwicklung adaptiver Ler-
numgebungen konzentrieren, die an den individuellen Vorstellungen der Lernenden anknüpfen.

1 Chiu, M.-H., & Lin, J.-W. (2019). Modeling competence in science education. Disciplinary and Interdisciplinary Science Educa-
tion Research, 1(1), 12. https://doi.org/10.1186/s43031-019-0012-y
2 Nicolaou, C. T., & Constantinou, C. P. (2014). Assessment of the modeling competence: A systematic review and synthesis
of empirical research. Educational Research Review, 13, 52–73.

6