Schülervorstellungen und conceptual change Zusammenfassung PDF

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Schülervorstellungen 1. Definition Alltagsvorstellungen/Präkonzepte = interne konzeptionelle Repräsentationen von Informationen aus Erfahrungen mit der Umwelt. In der Fachdidaktik versteht man unter Vorstellungen kognitive Repräsentationen von Sachverhalten, die subjektiv als wahr angesehen werden Schülervorstellungen = Alltagsvorstellungen von SuS vorunterrichtliche Vorstellungen = nicht adäquat, da auch nach dem Unterricht existent Laut Kattmann sind Vorstellungen zunächst allgemeine Kognitionen, also "Gedanken zu einem bestimmten Phänomen oder Sachgebiet". Diese Vorstellungen bilden das Interpretationsschema, mit dem darauf Aufbauendes gedeutet wird. Oft stimmen diese Vorstellungen nicht mit den wissenschaftlichen Konzepten oder Erklärungen überein, aber das Aufgreifen ist grundlegend für den Lernerfolg. Alltagsvorstellungen (Gropengießer)  sind subjektive, gedankliche Konstrukte aller Komplexitätsebenen, also sowohl Begriffe, Konzepte, Denkfiguren, Theorie oder Ähnliches  Unterscheidung des Vorstellungsbegriffs nach:  dem Kontext der Verwendung: Lassen sich wissenschaftliche von Alltagsvorstellungen unterscheiden?  Dem Grad der Bewusstheit: Lassen sich explizite Vorstellungen von impliziten unterscheiden?  Je nach Grad ihrer Komplexität können Vorstellungen als Begriff, Konzept, Denkfigur oder subjektive Theorie gekennzeichnet werden.  Begriffe: sprachlich vermittelt, einfach (Sonnenuntergang)  Konzepte: Vorstellungen aus mehreren, durch Relationen verknüpfte Begriffe (warme Luft steigt auf)  Denkfigur/mentale Modelle: komplexere, gestalthafte Vorstellung, die sich bereits auf einen Wirklichkeitsaspekt bezieht, Grundsatz der sich aus verschiedenen Konzepten zusammensetzt, ist aber selbst mehr als nur die Summe dieser Einzelkonzepte (mit der Höhe nimmt die Temperatur zu, weil warme Luft aufsteigt)  subjektive Theorie: sehr komplexe Vorstellung, die sich auf umfangreichen Wirklichkeitsbereich bezieht, besteht aus einzelnen Denkfiguren und Konzepten (Alltagstheorien über Ursachen des Klimawandels) Subjektive Theorie = Kognitionen der Selbst- und Weltsicht als komplexes Aggregat mit (zumindest impliziter) Argumentationsstruktur, das auch die zu objektiven (wissenschaftlichen) Theorien parallelen Funktionen der Erklärung, Prognose, Technologie erfüllt. Kognitionen einer subjektiven Theorie sollen in ihrer Struktur und Funktion eine Parallelität zu wissenschaftlichen Theorien aufweisen. subjektive Theorien bei der Erklärung von Phänomenen, bei der Ableitung von Prognosen und bei der Wissensanwendung im Alltagsleben eingesetzt Alltagstheorie = sind Schülervorstellungen, die in Alltagskontexten zum Einsatz kommen und einen hohen Komplexitätsgrad aufweisen, entstehen im Alltagsleben und in der Schule. Begriff betont, dass Schülervorstellungen in enger Bezugnahme auf die Lebenswelt der SuS betrachtet werden, Lebenswelt den Wissenserwerb/ -anwendung prägt

Grundlage der Analyse von Alltagsvorstellungen ist die Frage, wie Lernen funktioniert. Als Interpretationsansatz dient hier der Konstruktivismus.

2. Entstehung von Alltagsvorstellungen          

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Alltagsvorstellungen sind Ergebnis eines kognitiven Prozesses, bei dem der Einzelne seine indiv. Vorstellung aktiv konstruiert → individuelle Denkmuster bezeichnen subjektive, gedankliche Konstruktionen über Phänomene der Umwelt, die sich Menschen bilden, um die eigene Lebenswelt einleuchtend und nachvollziehbar zu machen entstehen unbewusst Umweltwahrnehmung basiert auf alltagsweltlichen Konzepten, die oft nicht mit vermitteltem Wissen kompatibel sind Viele Alltagsvorstellungen haben einen universellen Charakter und treten in ähnlicher Weise in alles Altersgruppen, Geschlechtern, Kulturen, Fähigkeiten auf sind in großer Zahl und in unterschiedl. Ausprägung vorhanden werden von den Lernenden genutzt, um neue Erfahrungen zu deuten weisen häufig Ähnlichkeiten mit historischen wissenschaftl./philosophischen Erklärungen auf entstehen ohne ein spezifisches Vorwissen und basieren auf Beobachtungen und Verknüpfungen. Außerdem können die Schülervorstellungen auch durch Vermittlungsprozesse im Unterricht entstehen nach der Theorie des erfahrungsbasierten Verstehens können wir konkrete, gegenständliche Schemata und Begriffe, die aus Erfahrungen in der frühen Kindheit stammen, unmittelbar verstehen. Diese erfahrungsbasierten Schemata und Begriffe übertragen wir beim Verstehen der Welt häufig als Metaphern auf andere, abstraktere Zielbereiche. Aus solchen Übertragungsprozessen können vielfältige Vorstellungen entstehen. Von besonderer Relevanz sind solche Übertragungsprozesse bei Themen, zu denen die SuS noch keine fest verankerten Alltagsvorstellungen haben, sodass erst im Unterricht sogenannte ad-hoc-Vorstellungen gebildet werden Konstruktion einer Alltagsvorstellung ist nicht einfach nur ein abgeschlossener kognitiver Prozess, sondern wird maßgeblich von dem sozialen Kontext beeinflusst gilt besonders für Alltagstheorien zu abstrakten globalen Problemen, die sich der unmittelbaren Wahrnehmung über alltägliche Sinneserfahrungen und Handlungen entziehen häufig werden innerhalb der Alltagstheorie Zusammenhänge konstruiert, die zwar für den Einzelnen plausibel erscheinen, aber wissenschaftlich nicht haltbar sind Allgemeine vs. Spezielle Schülervorstellungen (Hammann & Asshoff): Allgemeine Schülervorstellungen beziehen sich auf eine große Anzahl von Phänomenen • naiver Realismus: Ist die Welt so, wie wir sie wahrnehmen? • teleologisches Denken: Lassen sich naturräumliche Strukturen mit ihren Zwecken erklären? • Anthropomorphismen: Warum wird die Natur vermenschlicht? • psychologischer Essentialismus: Besitzen Organismen unveränderliche Eigenschaften?

2.1 Quellen von Schülervorstellungen (Schuler & Felzmann) 1. Alltagsbeobachtungen /-erfahrungen, evtl. zu einem subj. Modell verdichtet, durch alltägliche Sinneserfahrungen, Handlungen 2. Sprache: über Begriffe wie „Sonnenaufgang/Überbevölkerung“ werden bestimmte Vorstellungen und Deutungsmuster transportiert (aus Kommunikation und Medien), Infos aus soz. Umfeld, durch Bildhafte Visualisierung und Metaphern (ozonloch) 3. vorangegangener Unterricht 4. Fälschliche Anwendung bekannter Erklärungsansätze: Schülervorstellungen entstehen häufig bei Phänomenen und Begriffen, die außerhalb des

Erfahrungsbereichs der Lernenden liegen, die schwer zu verstehen sind. Schülervorstellungen resultieren dann aus einer unsachgemäßen Übertragung von vorunterrichtlichen Vorstellungen aus einem bekannten Bereich auf einen unbekannten Bereich, in dem andere Gesetzmäßigkeiten gelten (Hammann & Asshoff): durch Analogien-Bildung (Wasseradern wie menschl. Adern) 5. durch Animismus (=Beseelung der unbelebten Natur) (unsere Erde hat Fieber) 6. durch Interpretieren vermittelter Erklärungen und Darstellungen (es regnet, wenn Wolken an einen Berg stoßen) 7. durch allgemeine Denkschemata (Täter-Tat- oder Geben-Nehmen-Schema

2.2 Repräsentationsformen von Wissen  

der Erwerb deklarativen Wissens wird meist als Prozess beschrieben, bei dem der Lernende eine multiple mentale Repräsentation eines Sachverhaltes konstruiert, die sowohl symbolische als auch analoge Repräsentationsformen umfasst 3 Repräsentationsformen: (1) kognitive Schemata: Wissensstrukturen, steuern die Wahrnehmung und Verarbeitung von Infos; schlussfolgerndes Denken über Konzepte möglich, sind nützlich, um Umwelt zu ordnen; Abstraktionen von Objekten mit gleichen Merkmalen aus einer übergeordneten Kategorie (z.B Berg aus Kategorie Gebirge) → aus dem Schema entsteht mentales Modell oder propositionales Netzwerk (2) mentale Modelle: stellt Wissensgegenstand als ganzheitliches, anschauliches Analogiemodell dar, internes Modell das auf der äußeren und inneren Realität des Menschen aufbauen; bereichsspezifische subjektive innere Repräsentationen, vereinfachte Abstraktionen; in mentalen Modellen sind Erfahrungen, Vorstellungen, Interpretationsnetzwerke so organisiert, dass systematische Repräsentation und subjektive Plausibilität erreicht werden (3) Propositionen und propositionale Netzwerke:sprachlich-symbolische Netzwerke aus elementaren Bedeutungselementen, kleinste selbstständige Bedeutungseinheit

2.3 Weshalb sind Alltagsvorstellungen so stabil und schwer veränderbar? (Schuler) 

verschiedene Theorieansätze zur Erklärung der Widerstände gegen Vorstellungsveränderungen:  Stabilität von Vorstellungen ist dort am größten, wo sie tief in Alltagserfahrungen verwurzelt sind, Erfahrungen die mit unmittelbaren/ verkörperten Sinneseindrücken verbunden sind, eigene Beobachtungen  Alltagstheorien werden dadurch stabilisiert, dass sie sich bei ihrer Anwendung im Alltagsleben über längere Zeit bewährt haben, Bestätigung der Theorieannahmen und stetige Anwendung im Alltagshandeln führt zu Stabilisierung  bereits vorhandene Alltagsvorstellungen bestimmen mit, was wir aus dem Informationsangebot letztlich auswählen, aufnehmen und kognitiv verarbeiten, vorhandene kognitive Schemata wirken steuernd auf die zukünftige Infoaufnahme  Rahmentheorie besteht aus tief verwurzelten, ontologischen und epistemologischen Überzeugungen zu einem Wissensbereich, die bereits sehr früh erworben werden und sich durch alltägliche Erfahrungen immer wieder bestätigen (Anordnung aller Objekte nach oben/ unten) Inhaltsspezifische Theorien wie das mentale Modell/Vorstellung werden unbewusst auf der Grundlage der Rahmentheorie entworfen, Vorstellungsänderungen der inhaltsspezifischen Theorien sind leicht möglich, wenn Rahmentheorie unverändert bleiben kann, RahmentheorieVeränderung ist widerständig

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 generelle Resistenz des Menschen gegen Veränderungen Deep structures vs. Current constructions:  current constructions sind ad-hoc-Konstruktionen, während deep structures tief verankerte stabile Überzeugungen sind  deep structures haben häufig hohe Glaubwürdigkeit für die Lernenden → Veränderungen fallen schwer  Überzeugungsgehalt von tief verwurzelten Konzepten kann so stark sein, dass er die Wahrnehmung bestimmt. SuS sehen das, was sie sehen wollen!

3. Schülervorstellungen im Unterricht     

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SuS (auch LuL) kommen mit Vielzahl verschiedener Alltagsvorstellungen in den Unterricht Forschung zeigt, das SuS bereits vor dem Unterricht zu den meisten Themen erstaunlich vielfältige und differenzierte Vorstellungen haben Alltagsvorstellungen können neben wissenschaftl. Konzepten weiter bestehen, ohne dass dies vom Individuum als Widerspruch empfunden wird Schülervorstellungen sind nach konstruktivistischer Perspektive wichtige Ressource und Voraussetzung für Planung von Unterricht Imaginative Vorstellungen/ Fehlvorstellungen: Alltagsvorstellungen, die nicht auf direkten Erfahrungen basieren und dennoch auf neue Situationen übertragen werden, werden als imaginative Vorstellungen bezeichnet. Sie können zu wissenschaftlich nicht korrekten Vorstellungen führen. Wenn kein geeignetes Schema vorliegt, können Lernfortschritte dadurch erschwert werden Schülervorstellungen können ganz unterschiedlich, aber auch ähnlich zu den fachwissenschaftlichen Vorstellungen sein Stehen sich vorunterrichtliche und fachliche Vorstellungen konträr gegenüber, kann man diskontinuierliche Lernwege erwarten. Der Lernenden müssen ihre Vorstellungen vollständig rekonstruieren (z.B. durch einen kognitiven Konflikt). Liegen bei den Schülervorstellungen Anknüpfungspunkte für die fachlichen Vorstellungen vor, sind kontinuierliche Lernwege möglich (z.B. durch kleinere Erweiterungen oder Veränderungen mit der Bestimmung von Schülervorstellungen können Lernschwierigkeiten vorher gesagt werden! Schülervorstellungen können Lernbarriere sein, die sich auch durch guten Unterricht nur schwer verändern lässt werden beibehalten, wenn die im Unterricht gelernten Erklärungen direkten perzeptuellen Erfahrungen zuwiderlaufen häufig hartnäckige Alltagsvorstellungen, da sie sich bewährt haben möglich, dass fälschlicherweise Dinge erinnert werden, die zum Schema gehören, aber in einer bestimmten Lernsituation gar nicht existieren → diese Gedächtnisverzerrung führt zu Fehlern beim Lernen mit mentalen Modellen können Vorgänge innerlich simuliert werden, was Bewältigung von Aufgaben und Problemen im Lernprozess ermöglicht

Strategien von SuS, um etablierte Vorstellungen nicht aufzugeben: 1. widersprüchliche Infos ignorieren 2. widersprüchliche Infos als nicht gültig interpretiert 3. widersprüchliche Infos als nicht relevant für die eigene subjektive Theorie aufgefasst 4. Synthesemodell konstruiert aus alten und neuen Vorstellungen (Widersprüche in diesen Modell werden nicht wahrgenommen) Schülervorstellungen in der Humangeographie:  Naturwissenschaftliche Konzepte, die relevant für das Verständnis eines komplexen Sachverhalts sind, sind leichter zu identifizieren (z.B. Treibhauseffekt als isoliertes

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physikalisches Phänomen unterrichtlich behandelbar, ohne alle Aspekte des komplexen Energiehaushalts der Erde aufzugreifen). Naturwissenschaftliche Konzepte zeichnen sich in der Regel durch nur eine richtige Beschreibung und Erklärung aus. Viele humangeographisches Konzepte (z.B. Stadt, Globalisierung,…) sind hingegen unscharf oder nicht eindeutig/unterschiedlich definiert Bearbeitung humangeographischer Fragestellungen unter Einbezug unterschiedlicher Blickwinkel und Maßstabsebenen (z.B. subjektive Raumerfahrung, Perspektivwechsel)

Zwischenfazit:  Schülervorstellungen kennen und explizit berücksichtigen  das vorunterrichtliche Wissen steht in Wechselwirkung mit dem im Unterricht präsentierten Wissen, was zu Lernergebnissen führen kann, die so nicht beabsichtigt waren  Schon Piaget stellte fest, dass ohne ausdrückliches Abbauen unwissenschaftlicher Vorstellungen, das Erwerben neuer, erfolgreicher Vorstellungen schwer fällt. Der erhebliche Einfluss von Alltagsvorstellungen beim Lernen ist heute unbestritten und wird ausführlich in der Conceptual-Change-Forschung behandelt.  Lernen = Veränderung alltagsweltlicher Konzepte und subjektiver mentaler Modelle = Conceptual Change  In konstruktivistischer Sicht wird Relevanz der Schülervorstellungen deutlich: wichtigste Ressource, auf die Lernen/Wissenskonstruktion aufbaut

4. Conceptual Change = Lernen als Vorstellungsänderung      

Modell des Conceptual-Change wurde von Posner, Strike, Hewson und Gertzog ausgearbeitet und beinhaltet die Veränderung der Vorstellungen einer Person, sowie das Hinzufügen neuen Wissens zu den vorhandenen Vorstellungen Interaktion zwischen vorhandenen und neuen Vorstellungen essentiell für den Lernerfolg Vorwissen kann nicht aus dem Gedächtnis gelöscht werden Conceptual change ist keine rationale Entscheidung, sondern an motivationale, situationale Faktoren gebunden Conceptual change = Vorstellungsänderung, Konzeptentwicklung (nicht Konzeptwechsel) Vorwissen verändert man, indem man es sich bewusst macht, schrittweise neue, wissenschaftsnahe Perspektiven erweitert und zu unterscheiden lernt, welche Perspektive in welchem Kontext angemessener ist

Conceptual-Change-Forschung (Schuler):  Wie können Alltagsvorstellungen durch Unterricht verändert werden?  Wie müssen Lernumgebungen gestaltet werden damit ein conceptual change stattfinden kann?  basierend auf Piaget: kognitivismus, z.B. Posner  basierend auf Vygotski: sozialkonstruktivismus, Bedeutung von Sprache, Emotionen, soz. Kontext beim Lernen  Lernen als aktiver, selbstgesteuerter, konstruktivistischer, emotionaler, situativer, sozialer Prozess  Lernen nicht als vollständiges Neu-Lernen definieren, sondern als Vorstellungsänderung Aufgreifen, Umstrukturieren und Erweitern von bereits vorhandenen Wissensstrukturen

4.1 Bedingungen für den conceptual-change: 1. Individuen die Gelegenheit gegeben wird, eigene Lernstrukturen individuell aufzubauen 2. Aktivität und Eigentätigkeit jedes Lernenden im Unterricht gegeben ist 3. Ein "conceptual growth" stattfindet (nach Piaget: Assimilation) 4. Ein "conceptual change" (nach Piaget: Akkomodation) stattfindet

5. Lernende nutzen ihr Präkonzept und wägen ab, ob eine neue Vorstellung verständlich, plausibel und erfolgreich/fruchtbar ist 6. Unzufriedenheit/kognitiver Konflikt mit bereits existierenden Vorstellungen    

mithilfe dieser Bedingungen kann dann die ursprüngliche Alltagsvorstellung durch eine wissenschaftlich basierte Vorstellung ersetzt oder erweitert werden Dabei sollen nicht "die 'falschen' Schülervorstellungen durch 'richtige' fachliche Vorstellungen ersetzt werden. Unterricht soll Angebote für Vorstellungsänderungen schaffen Unterrichtsformen, die auf conceptual-change-Ansätzen basieren und Vorstellungsveränderungen fördern haben sich als effektiv erwiesen Unterrichtsergebnis ist nicht die vollständige Übernahme der wissenschaftlichen Sichtweise, sondern meist entstehen in mehreren Schritten lediglich wissenschaftsnähere Vorstellungen

4.2 Leitlinien der Unterrichtsgestaltung zum conceptual change:        

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Situationales Lernen anregen und individuelles Interesse aktualisieren Einbringen von Alltagserfahrungen (im Unterrichtseinstieg) Erkunden von Schülervorstellungen  Concept Mapping, Klassengespräch etc. (vor der Erarbeitungsphase) Lernen als Umstrukturierung von Schülervorstellungen  sorgsamer Umgang mit Begriffen und Abbildungen (Erarbeitungsphase) Anwendung der neuen, noch nicht gefestigten Vorstellungen bzw. Fertigkeiten (Nach der Erarbeitungsphase) Metakognition ist notwendig, um Unvereinbarkeiten zwischen Vorwissen und neuem Wissen zu bemerken Lernstrategien sind notwendig, die tiefe Verarbeitung des Lernstoffs erlauben (z.B. Elaborations-, Reduktionsstrategien) korrektes fachbezogenes Begriffssystem ist notwenig, um Verständnis zu ermöglichen. Bedingungen für Begriffslernen:  Begriff mittels relevanter Merkmale definieren, mit Bsp. Verdeutlichen  Begriffe zunehmend nach wissenschaftl. Merkmalen klassifizieren  Gelegenheiten zum Üben und Anwenden des Begriffs Untersuchungen zeigen, dass nicht davon ausgegangen werden kann, dass eine einzelne Unterrichtssituation einen radikalen Vorstellungswandel bewirken kann  Häufig nur Zwischenstufen  Schülervorstellungen kontinuierlich erweitert und umstrukturiert  Annäherung an fachwissenschaftlichen Vorstellungen Conceptual-Change-Strategie (Driver/Oldham) 1. Orientierung: SuS für das Thema motivieren 2. Hervorlocken: Vorwissen bewusst machen (z.B. durch Diskussion, Zeichnen, Schreiben), umgangssprachliche Begriffe verwendet 3. Umstrukturierung der Schülervorstellungen: Auseinandersetzung mit dem gesicherten Wissen und seiner Entstehung, Disparitäten zwischen Vorstellungen werden zur Diskussion gestellt. Neues Konzept wird mit Beispiel eingeführt, erarbeitet. Kognitive Konflikte zw. den Konzepten werden thematisiert. An ausbaufähigem Vorverständnis wird angeknüpft, fachspezifische Begriffe verwendet, Diskrepanz zwischen der wissenschaftlichen und der Alltagstheorie offenlegen, durch Vernetzung des alten und neuen ein Gesamtverständnis aufbauen 4. Anwenden: neues Konzept wird angewendet, erprobt, auf ähnlichen Kontext übertragen, Komplexität wird erhöht. Innere Bindung zu den neuen Konzepten aufbauen und stabilisieren durch deren Übertragung

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auf einen sinnvollen, nützlichen, motivierenden Kontext 5. Vergleich und Rückblick: SuS reflektieren über ihre Vorstellungsveränderung. Vergleichen altes und neues Wissen Strategie der mentalen Modellbildung (Reinfried):

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Conceptual Change-Theorie:

- es braucht multiple Konzeptwechsel (conceptual changes) für erfolgreiches Lernen → also Konzeptwechsel auf verschiedenen Ebenen: auf begrifflich-inhaltlichen Ebene und wissenschaftstheoretischen Ebene und metakognitiven Ebene - Vorstellungen nicht nur ersetzen/erweitern, sondern vorhandene Vorstellungen rekonstruieren → aufbauend auf dem Conceptual-Change-Modell, das Forschungsmodell der didaktischen Rekonstruktion speziell für die Naturwissenschaften entwickelt - Das Modell der didaktischen Rekonstruktion soll dabei das Conceptual-Change-Modell keinesfalls ersetzen, sondern bietet eine Möglichkeit im Unterricht der Naturwissenschaften struk...