Wissenschaftliches Gewinnen von Erkenntnis in den Bildungswissenschaften: Fragestellungen, Theorien, Designs, Hypothesen HWS 2024 PDF

Lehrmethoden und Unterrichtsgestaltung Wissenschaftliches Gewinnen von Erkenntnis in den Bildungswissenschaften: 1- Fragestellungen, Theorien, Designs, Hypothesen HWS 2024 Prof. Dr. Stefan Münzer 1 2 Literatur Brünk...

Lehrmethoden und Unterrichtsgestaltung Wissenschaftliches Gewinnen von Erkenntnis in den Bildungswissenschaften: 1- Fragestellungen, Theorien, Designs, Hypothesen HWS 2024 Prof. Dr. Stefan Münzer 1 2 Literatur Brünken, R., Münzer, S. & Spinath, B. (2019). Pädagogische Psychologie – Lehren und Lernen. Göttingen: Hogrefe, Kap. 2 (Methodologische Grundlagen der Pädagogischen Psychologie), S. 31-57. (online verfügbar) Reinders, H. (2021). Überblick Forschungsmethoden. In: H. Reinders, D. Bergs- Winkels, A. Prochnow & I. Post (Hrsg.), Empirische Bildungsforschung. Eine elementare Einführung. Wiesbaden: Springer VS. (S. 153-160). Reinders, H. (2021). Das Experiment. In: H. Reinders, D. Bergs-Winkels, A. Prochnow & I. Post (Hrsg.), Empirische Bildungsforschung. Eine elementare Einführung. Wiesbaden: Springer VS. S. 195-210. 3 Erkenntnis in Bildungswissenschaft (Angewandte) Wissenschaft soll… § Beschreiben § Erklären § Vorhersagen § Modifizieren 4 Erkenntnis in Bildungswissenschaft (Angewandte) Wissenschaft soll… § Beschreiben iele? § Erklären Beisp § Vorhersagen § Modifizieren 5 Erkenntnis in Bildungswissenschaft (Angewandte) Wissenschaft soll… § Beschreiben: IQB Bildungstrend, PISA Mittlere Kompetenzen in den Ländern § Erklären: COACTIV Studie fachdidaktisches Wissen è kognitive Aktivierung § Vorhersagen: IQ è Bildungserfolg § Modifizieren: Training, Intervention Lesestrategietraining… 6 Fragestellungen, Vermutungen Erkenntnis in Bildungswissenschaft (Beispiele) § Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? 7 Fragestellungen, Vermutungen Erkenntnis in Bildungswissenschaft (Beispiele) § Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? § Welche Faktoren sind für Schüler*innen (Studierende) motivationsfördernd? 8 Fragestellungen, Vermutungen Erkenntnis in Bildungswissenschaft (Beispiele) § Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? § Welche Faktoren sind für Schüler*innen (Studierende) motivationsfördernd? § Macht Musik schlau? 9 Fragestellungen, Vermutungen Erkenntnis in Bildungswissenschaft (Beispiele) § Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? § Welche Faktoren sind für Schüler*innen (Studierende) motivationsfördernd? § Macht Musik schlau? § Ist ein digitales Lernsystem wirksam für Klausurerfolg? 10 Fragestellungen, Vermutungen Erkenntnis in Bildungswissenschaft (Beispiele) § Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? § Welche Faktoren sind für Schüler*innen (Studierende) motivationsfördernd? § Macht Musik schlau? § Ist ein digitales Lernsystem wirksam für Klausurerfolg? § Wie könnte man Lernstrategien vermitteln? 11 Fragestellungen, Vermutungen Erkenntnis in Bildungswissenschaft (Beispiele) § Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? § Welche Faktoren sind für Schüler*innen (Studierende) motivationsfördernd? § Macht Musik schlau? § Ist ein digitales Lernsystem wirksam für Klausurerfolg? § Wie könnte man Lernstrategien vermitteln? § Welche Wirkung entfaltet ein Schulhund im Klassenzimmer? § Ist eine zusätzliche wiederholende Lerneinheit in Geometrie besonders unterstützend für Schüler*innen mit schlechteren räumlichen Fähigkeiten? 12 Fragestellungen, Vermutungen… reichen nicht aus è Begründungen (!) Erkenntnis in Bildungswissenschaft (Beispiele) a rum? § Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live W gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? rum? § Welche Faktoren sind für Schüler*innen (Studierende) Wa motivationsfördernd? a r u m? § Macht Musik schlau? W a r u m? § Ist ein digitales Lernsystem wirksam für Klausurerfolg? W ?Wie könnte man Lernstrategien vermitteln? § um War Welche Wirkung entfaltet ein Schulhund im § a ru m?Klassenzimmer? W § Ist eine zusätzliche wiederholende Lerneinheit in a rum? Geometrie besonders unterstützend für Schüler*innen W mit schlechteren räumlichen Fähigkeiten? 13 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? a rum? W 14 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? Ablenkung: Folgt man der Vorlesung in privaten Räumen, dann a rum? gibt es mehr Gelegenheit für Ablenkung. Höhere Ablenkung führt W zu geringerer Konzentration; es steht weniger Aufmerksamkeit zur Verfügung, die fokussiert auf den Lerngegenstand gerichtet werden kann. Dies führt zu weniger Lernen (aufmerksames Zuhören, Aufnehmen und Verknüpfen von Lerninhalten). 15 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? Ablenkung: Folgt man der Vorlesung in privaten Räumen, dann a rum? gibt es mehr Gelegenheit für Ablenkung. Höhere Ablenkung führt W zu geringerer Konzentration; es steht weniger Aufmerksamkeit zur Verfügung, die fokussiert auf den Lerngegenstand gerichtet werden kann. Dies führt zu weniger Lernen (aufmerksames Zuhören, Aufnehmen und Verknüpfen von Lerninhalten). Cognitive Load Theory Lernen kann nur geschehen innerhalb der Grenzen der Arbeitsgedächtniskapazität. Informationsverarbeitungsmodell Aufmerksamkeit ist der „bewusste Suchscheinwerfer“ innerhalb der gerade aktivierten Elemente (= Arbeitsgedächtnis). Es besteht ein Zusammenhang zwischen Arbeitsgedächtniskapazität und kontrollierter Aufmerksamkeit. 16 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? Ablenkung: Folgt man der Vorlesung in privaten Räumen, dann a rum? gibt es mehr Gelegenheit für Ablenkung. Höhere Ablenkung führt W zu geringerer Konzentration; es steht weniger Aufmerksamkeit zur Verfügung, die fokussiert auf den Lerngegenstand gerichtet werden kann. Dies führt zu weniger Lernen (aufmerksames Zuhören, Aufnehmen und Verknüpfen von Lerninhalten). Cognitive Load Theory Lernen kann nur geschehen innerhalb der Grenzen der m at ische “axio ptung“ Arbeitsgedächtniskapazität. u Beha Wenn Arbeitsgedächtniskapazität durch irrelevante kognitive Tätigkeit (Ablenkung, schlechtes Design…) verbraucht wird, ist Lernen weniger sgef üge, erfolgreich. ung “ “Wirk Dann-Satz - Wenn 17 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? Ablenkung: Folgt man der Vorlesung in privaten Räumen, dann a rum? gibt es mehr Gelegenheit für Ablenkung. Höhere Ablenkung führt W zu geringerer Konzentration; es steht weniger Aufmerksamkeit zur Verfügung, die fokussiert auf den Lerngegenstand gerichtet werden kann. Dies führt zu weniger Lernen (aufmerksames Zuhören, Aufnehmen und Verknüpfen von Lerninhalten). Social Cues Die soziale Ansprache durch den Dozierenden, die das Lernen erleichtern kann und die Aufmerksamkeit erhöht, ist im Hörsaal wirksamer und verbindlicher als in ZOOM. 18 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? Ablenkung: Folgt man der Vorlesung in privaten Räumen, dann a rum? gibt es mehr Gelegenheit für Ablenkung. Höhere Ablenkung führt W zu geringerer Konzentration; es steht weniger Aufmerksamkeit zur Verfügung, die fokussiert auf den Lerngegenstand gerichtet werden kann. Dies führt zu weniger Lernen (aufmerksames Zuhören, Aufnehmen und Verknüpfen von Lerninhalten). ZOOM Fatigue Das Aufrechterhalten von Aufmerksamkeit in Online-Sitzungen ist anstrengender als in Präsenz. Dadurch ermüdet man schneller und fühlt sich ausgelaugt. Auch dadurch kann das Lernen beeinträchtigt werden. 19 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Welche Faktoren sind für Schüler*innen (Studierende) motivationsfördernd? a rum? W 20 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Welche Faktoren sind für Schüler*innen (Studierende) motivationsfördernd? Selbstbestimmungstheorie (Deci & Ryan): a rum? Der Mensch hat drei Grundbedürfnisse: W Autonomie, Kompetenzerleben, soziale Eingebundenheit. Die Erfüllung/Nichterfüllung dieser drei Grundbedürfnisse wirkt sich auf die intrinsische Motivation aus. Wenn die Grundbedürfnisse erfüllt werden können, dann ist die intrinsische Motivation erhöht. Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass beispielsweise in Bezug auf Lernverhalten selbst initiiertes, zielgerichtetes Verhalten entsteht und aufrechterhalten wird bzw. Anstrengungsbereitschaft besteht. 21 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Welche Faktoren sind für Schüler*innen (Studierende) motivationsfördernd? Selbstbestimmungstheorie (Deci & Ryan): Der Mensch hat drei Grundbedürfnisse: at ische m Autonomie, Kompetenzerleben, soziale Eingebundenheit. “axio ptung“ u Beha Die Erfüllung/Nichterfüllung dieser drei Grundbedürfnisse wirkt sich auf die intrinsische Motivation aus. è gsgefüge, Wenn Grundbedürfnisse erfüllt werden können, dann ist die un “ “Wirk Dann-Satz intrinsische Motivation erhöht. - Wenn Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass beispielsweise in zeichnete Bezug auf Lernverhalten selbst initiiertes, zielgerichtetes Verhalten be näher “ entsteht und aufrechterhalten wird (bzw. Anstrengungsbereitschaft). en “Folg 22 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Macht Musik schlau? a rum? W 23 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Macht Musik schlau? „Transfer-Hypothese“ a rum? Wenn in einer anspruchsvollen kognitiven Domäne kognitive Prozesse W erworben / ausgeführt werden, die denen einer anderen Domäne ähnlich sind, dann könnten Fähigkeiten bezüglich dieser kognitiven Prozesse zwischen Domänen transferieren. Musik: Erwerb einer eigenen „Sprache“ mit einer gewissen Logik (Symbolschrift, Erkennen von melodischen und harmonischen Regeln, Form), komplexe Sinneswahrnehmung mit Rückkopplung (Vorstellung/Spielen/Hören), Genauigkeit, Feinmotorik, Konzentration, Problemlösen, Motivation/Ausdauer… Musik – Mathematik z.B. Verhältnisse: Metren/Takte/Notenwerte – Brüche/Proportionen Musik – Intelligenz (Mythos) „Mozart-Effekt“ 24 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Macht Musik schlau? Expertiseparadigma a rum? Der Erwerb von Expertise ist ein sehr aufwändiger Prozess des Aufbaus W domänenspezifischer kognitiver Strukturen im Gedächtnis zum Lösen von spezifischen Problemen. Transfer kann nicht erwartet werden. 25 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Macht Musik schlau? Beobachtung r =.57 Musik Mathematik 26 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Macht Musik schlau? Beobachtung r =.57 Musik Mathematik r =.33 Sport Mathematik 27 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Macht Musik schlau? Beobachtung ng! r =.57 n ha m e sa m Musik Z u Mathematik l e r usa ka g ! in n ke r =.33 nh a e m a m Sport u s Mathematik r Z le usa ka e in k 28 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Macht Musik schlau? a rum? W Musik Mathematik IQ 29 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Macht Musik schlau? a rum? W Musik Mathematik IQ 30 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Macht Musik schlau? a rum? W Sport Mathematik IQ 31 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Ist ein digitales Lernsystem wirksam für Klausurerfolg? a rum? W 32 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Ist ein digitales Lernsystem wirksam für Klausurerfolg? Testing Effect: Abruf aus dem Gedächtnis stärkt die Aktivierung a rum? (und damit die Abrufwahrscheinlichkeit) langfristig. (Erneutes W Lernen stärkt die Aktivierung nur kurzfristig.) Informationsverarbeitung Elemente im Gedächtnis (Langzeitgedächtnis) besitzen Verknüpfungen untereinander und haben Aktivation. Liegt die Aktivation eines gesuchten Elements unter einer bestimmten Aktivationsschwelle, dann wird es nicht gefunden (kann nicht aktiviert werden). llierende Gebrauch (Abruf über Verknüpfungen, Erinnern, Wiedererkennen…) e “mod ns- erhöht die Aktivation. io Funkt ibung“ Die Aktivation nimmt über die Zeit ab. re besch Künftiger Gedächtnisabruf hängt vom vergangenen Gebrauch ab. Abruf stärkt dabei die Aktivation mehr und längerfristiger als Wiedererkennen. sgef üge, Wenn ein Element in der Vergangenheit häufiger abgerufen wurde, ung “ “Wirk Dann-Satz wird es in Zukunft zuverlässiger erinnert. - Wenn 33 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Ist ein digitales Lernsystem wirksam für Klausurerfolg? Testing Effect: Abruf aus dem Gedächtnis stärkt die Aktivierung a rum? (und damit die Abrufwahrscheinlichkeit) langfristig. (Erneutes W Lernen / Wiedererkennen stärkt die Aktivierung nur kurzfristig.) Informationsverarbeitung Wenn ein Element in der Vergangenheit häufiger abgerufen wurde, wird es in Zukunft zuverlässiger erinnert. è Effektives Lernen: § Retrieval Practice / Practice Testing § Abrufen durch Beantworten von Fragen aus dem Gedächtnis § Dies sollte wiederholt werden § Um den langfristigen Effekt auszunutzen, sollte mit dem Abruf frühzeitig begonnen werden. Wiederholungen sollten in zeitlichen Abständen erfolgen. Somit können größere Stoffmengen gelernt werden, für die kurzfristiges Lernen vor der Klausur nicht funktioniert. 34 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Wie könnte man Lernstrategien vermitteln? a rum? W 35 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Wie könnte man Lernstrategien vermitteln? Informationsverarbeitung: Fertigkeitserwerb Prozedurales Wissen (Knowing-How) wird erworben, indem Regeln a rum? durch Instruktion vermittelt und / oder durch Ausprobieren, W Einsicht, Imitation und reflektiertes Nachvollziehen gelernt werden. 1. Phase: kognitive Phase 2. Phase: assoziative Phase (Prozeduralisierung, Übung) 3. Phase: autonome Phase (routinierte Ausführung) Kognitives Training Das Erlernen einer transferierbaren Strategie und das Entwickeln entsprechender Trainings ist sehr aufwändig. Es soll einerseits eine „bestimmbare“/“eingrenzbare“ Strategie vermittelt werden, andererseits soll sie auf verschiedene Situationen und Materialien übertragbar sein („Power-Generality Trade-Off“). Trainingsprinzipien: Einsicht in die Problemstellung und die Strategieelemente (Reflexion, Metakognition) vermitteln, gleichzeitig variantenreich und mit unterschiedlichem Material. Viel Üben. Beispiele: Lesestrategie 5 Textforscher*innen; Induktives Denken; 36 Training für elaborative Lerntechniken entwickeln Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Welche Wirkung entfaltet ein Schulhund im Klassenzimmer? a rum? W 37 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Welche Wirkung entfaltet ein Schulhund im Klassenzimmer? Unterrichts-Qualitätsmerkmal Klassenführung a rum? Eine gelingende Klassenführung schafft einen Rahmen für W Unterricht. Dabei geht es nicht nur um Disziplin und Vermeidung von Störungen, sondern auch um Kooperation, Respekt und soziale Interaktionen und in der Folge ein gutes Lernklima / Klassenklima. 38 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Welche Wirkung entfaltet ein Schulhund im Klassenzimmer? Unterrichts-Qualitätsmerkmal Klassenführung a rum? Eine gelingende Klassenführung schafft einen Rahmen für W Unterricht. Dabei geht es nicht nur um Disziplin und Vermeidung von Störungen, sondern auch um Kooperation, Respekt und soziale Interaktionen und in der Folge ein gutes Lernklima / Klassenklima. Schulhund als Unterstützer Ein Tier im Klassenzimmer, das Ruhe ausstrahlt, positive Emotionen auf sich zieht und Schüler*innen als nicht-bewertender Interaktionspartner dienen kann, kann das Klassenklima positiv beeinflussen. Interaktionen mit dem Tier können durch Regeln festgelegt werden. Schüler*innen können für das Tier Verantwortung übernehmen. (Schulhund: Verantwortlich ist eine Lehrkraft, die das Tier privat hält. Der Schulhund benötigt eine Ausbildung, oft als 39 Therapiebegleithund.) Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Ist eine zusätzliche wiederholende Lerneinheit in Geometrie besonders unterstützend für Schüler*innen mit schlechteren räumlichen Fähigkeiten? a rum? W 40 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Ist eine zusätzliche wiederholende Lerneinheit in Geometrie besonders unterstützend für Schüler*innen mit schlechteren räumlichen Fähigkeiten? a rum? Aptitude-Treatment-Interaction (ATI) W Eigenschaften, die Schüler*innen besitzen und in den Unterricht “mitbringen“, können die Wirkung, die der Unterricht haben soll, verändern. “Aptitudes“ können sein…: Vorwissen (z.B. Musik, Informatik, Sport, Deutsch, Fremdsprache…) Intelligenz, kognitive Fähigkeiten / Arbeitsgedächtniskapazität Persönlichkeitsfaktoren (z.B. Gewissenhaftigkeit) Ad-hoc-Voraussetzungen (z.B. Hausaufgaben nicht gemacht) Motivation, Interesse, Unlust, Schulangst, Probleme, ADHS,… 41 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Ist eine zusätzliche wiederholende Lerneinheit in Geometrie besonders unterstützend für Schüler*innen mit schlechteren räumlichen Fähigkeiten? a rum? Aptitude-Treatment-Interaction (ATI) W Eigenschaften, die Schüler*innen besitzen und in den Unterricht “mitbringen“, können die Wirkung, die der Unterricht haben soll, verändern. “Aptitudes“ können sein…: Vorwissen (z.B. Musik, Informatik, Sport, Deutsch, Fremdsprache…) Intelligenz, kognitive Fähigkeiten / Arbeitsgedächtniskapazität Persönlichkeitsfaktoren (z.B. Gewissenhaftigkeit) Ad-hoc-Voraussetzungen (z.B. Hausaufgaben nicht gemacht) Motivation, Interesse, Unlust, Schulangst, Probleme, ADHS,… NICHT: „Auditiver Typ“, „Visueller Typ“…. (festgefahrene Lerngewohnheiten, die ineffektiv sind und die man ändern könnte, können natürlich in Wechselwirkung mit Instruktion treten. Aber sie sind keine „festen“ Typen, sondern eben änderbar, ebenso wie Vorwissen nachgeholt werden kann.) 42 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Ist eine zusätzliche wiederholende Lerneinheit in Geometrie besonders unterstützend für Schüler*innen mit schlechteren räumlichen Fähigkeiten? a rum? Aptitude-Treatment-Interaction (ATI) W Eigenschaften, die Schüler*innen besitzen und in den Unterricht “mitbringen“, können die Wirkung, die der Unterricht haben soll, verändern. Beispiel: In einer von Ihnen geplanten Stunde in Englisch hatte Sie vorausgesetzt, dass bestimmte Hausaufgaben hätten erledigt werden sollen. Sie wollten darauf aufbauen und in der Stunde damit arbeiten (z.B. Vokabeln und Redewendungen für eine Kommunikationsübung). Die Hälfte der Schüler*innen hat die Hausaufgaben gemacht. Sie irkung, können von der geplanten Stunde profitieren. ech selw W tion, Die andere Hälfte der Schüler*innen hat die Hausaufgaben nicht ra k Inte t ion gemacht. In der Kommunikationsübung stottern sie herum und era Mod können die Aufgabe nicht bewältigen. Sie profitieren nicht. 43 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Ist eine zusätzliche wiederholende Lerneinheit in Geometrie besonders unterstützend für Schüler*innen mit schlechteren räumlichen Fähigkeiten? a rum? Aptitude-Treatment-Interaction (ATI) W Eigenschaften, die Schüler*innen besitzen und in den Unterricht “mitbringen“, können die Wirkung, die der Unterricht haben soll, verändern. Beispiel: In einer von Ihnen geplanten Stunde in Englisch hatte Sie vorausgesetzt, dass bestimmte Hausaufgaben hätten erledigt werden sollen. Sie wollten darauf aufbauen und in der Stunde damit arbeiten (z.B. Vokabeln und Redewendungen für eine irku ng, Kommunikationsübung). e ch selw W tion, ra k Inte t ion, Nur wenn Schüler*innen die Hausaufgaben gemacht haben, era g “ Mod bedingun profitieren sie von der Kommunikationsübung. sa t z „ Zu 44 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Ist eine zusätzliche wiederholende Lerneinheit in Geometrie besonders unterstützend für Schüler*innen mit schlechteren räumlichen Fähigkeiten? a rum? Aptitude-Treatment-Interaction (ATI) W Eigenschaften, die Schüler*innen besitzen und in den Unterricht “mitbringen“, können die Wirkung, die der Unterricht haben soll, verändern. Noch ein Beispiel: In der im 1. Semester angebotenen Lernsoftware „CoTutor“ können Inhalte mit Hilfe von wiederholter Retrieval Practice und mit verständnisfördernden Lernfragen gelernt werden. Dies bietet eine gute Klausurvorbereitung Studierende mit angemessenen Lernstragien nutzen den CoTutor verständig, lesen die Rückmeldetexte genau, beobachten ihren Lernfortschritt, steigern ihr Verständnis, fangen früh genug mit der irkung, Retrieval Practice an und verteilen sie zeitlich. Sie profitieren. ech selw W tion, Studierende ohne angemessene Lernstrategien fangen zu spät an, ra k Inte t ion raten und versuchen, die Antworten wiederzuerkennen und ignorieren era Mod die Rückmeldungs-Erklärtexte. Sie nutzen den CoTutor wie die App für die theoretische Führerscheinprüfung – und profitieren nicht. 45 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Ist eine zusätzliche wiederholende Lerneinheit in Geometrie besonders unterstützend für Schüler*innen mit schlechteren räumlichen Fähigkeiten? a rum? Aptitude-Treatment-Interaction (ATI) W Eigenschaften, die Schüler*innen besitzen und in den Unterricht “mitbringen“, können die Wirkung, die der Unterricht haben soll, verändern. In der Lernsoftware „CoTutor“ können Inhalte mit Hilfe von wiederholter Retrieval Practice und mit verständnisfördernden Lernfragen gelernt werden. irku ng, Nur wenn Studierende über angemessene Lernstragien verfügen, ch se lw We t ion, können sie den CoTutor richtig verwenden. Dann hat der CoTutor eine ra k Inte t ion, positive Wirkung auf den Klausurerfolg. e r a g “ Mod bedingun tz „Zusa 46 Fragestellungen, Vermutungen, Gründe Ist eine zusätzliche wiederholende Lerneinheit in Geometrie besonders unterstützend für Schüler*innen mit schlechteren räumlichen Fähigkeiten? a rum? Aptitude-Treatment-Interaction (ATI) W Eigenschaften, die Schüler*innen besitzen und in den Unterricht “mitbringen“, können die Wirkung, die der Unterricht haben soll, verändern. Zwei Formen dieser Interaktion: Ability-as-Enhancer Ability-as-Compensator (Welche Form liegt beim “CoTutor“-Beispiel vor?) 47 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie Was ist eine gute Theorie? 48 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie Was ist eine gute Theorie? Eine gute Theorie bietet eine Erklärung für ein Phänomen an. § oft modellierend, vereinfachend, fokussierend, sparsam § allgemein gehalten è nicht nur für bestimmte, konkrete Kontexte und Fälle Verwendete Konstrukte müssen sinnvoll interpretiert werden (Beispiel: Was genau bedeutet „Autonomie“ in der Selbstbestimmungstheorie?) Zusatzbedingungen könnten für bestimmte Anwendungsfälle gelten Beispiel: Grundsätzlich funktioniert das Designprinzip der Personalisierung; die Erklärung dafür ist gültig. Wenn aber aversive Inhalte angeboten werden, dann funktioniert es nicht. 49 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie Was ist eine gute Theorie? Eine gute Theorie bietet eine Erklärung für ein Phänomen an. Eine gute Theorie ist widerspruchsfrei. Andernfalls könnten einander ausschließende Ergebnisse vorhergesagt werden. Eine gute Theorie erlaubt damit Vorhersagen (Wenn… dann…). 50 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie Was ist eine gute Theorie? Eine gute Theorie bietet eine Erklärung für ein Phänomen an. Eine gute Theorie ist widerspruchsfrei. Andernfalls könnten einander ausschließende Ergebnisse vorhergesagt werden. Eine gute Theorie erlaubt damit Vorhersagen. (Wenn… dann…) Eine gute (anwendungsbezogene) Theorie ist nützlich. Sie ist in einen konkreten Kontext übertragbar und anwendbar. 51 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie Was ist eine gute Theorie? Eine gute Theorie bietet eine Erklärung für ein Phänomen an. Eine gute Theorie ist widerspruchsfrei. Andernfalls könnten einander ausschließende Ergebnisse vorhergesagt werden. Eine gute Theorie erlaubt damit Vorhersagen. (Wenn… dann…) Eine gute (anwendungsbezogene) Theorie ist nützlich. Sie ist in einen konkreten Kontext übertragbar und anwendbar. Eine gute Theorie ist kommunizierbar, kritisierbar, prüfbar Sie kann in konkreten Operationalisierungen erscheinen. Es sind konkrete, prüfbare Hypothesen ableitbar. Eine gute Theorie ist falsifizierbar. 52 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie Ziel der Wissenschaft: erklärende Theorien finden… …die bestimmte strukturelle Eigenschaften der Welt beschreiben …die die zu erklärenden Effekte abzuleiten erlauben „einen Vorgang ‚kausal erklären‘ heißt, einen Satz, der ihn beschreibt, aus Gesetzen und Randbedingungen deduktiv ableiten“ (S. 36) § für Erklärung § für Prognose Popper, Karl. 2005. Logik der Forschung. Gesammelte Werke in deutscher Sprache, Hrsg. H. Keuth, Bd. 3. Tübingen: Mohr Siebeck. 53 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie „Falisifikationismus“ Die Überprüfung der Theorien Theorien können… …induktiv entstehen… … aus vorläufig unbegründeten Antizipationen, Einfällen, Hypothesen bestehen… ….ein “System“ von Aussagen sein… Zunächst zu klären (Deduktion, Nachdenken, Lesen…): § Ist die Theorie widerspruchsfrei? § Kann sie empirisch geprüft werden? § Stellt sie im Vergleich zu anderen Theorien einen Fortschritt dar? (kann sie erklären, was andere Theorie nicht erklären können?) (macht sie alternative Vorhersagen?) (ist sie sparsamer oder bietet andere Vorzüge?) 54 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie „Falisifikationismus“ Es werden empirisch möglichst leicht nachprüfbare, konkrete Folgerungen abgeleitet (Hypothesen) § diese sollten aus anderen Theorien nicht ableitbar sein § bzw. mit ihnen in Widerspruch stehen Über die Ableitungen (Hypothesen) wird entschieden z.B. durch Experiment. è werden die Hypothesen bestätigt, dann hat die Theorie die Prüfung vorläufig bestanden, è werden sie verworfen, dann ist die Theorie einstweilen falsifiziert. 55 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie „Falisifikationismus“ Wissenschaftliche Objektivität Gibt es wissenschaftliche Objektivität? Eine wissenschaftliche Theorie ist nie verifizierbar (!) „Die Objektivität der wissenschaftlichen Sätze liegt darin, daß sie intersubjektiv nachprüfbar sein müssen.“ § Prüfung (der Hypothesen) muss jedem möglich sein und § sie muss wiederholbar sein (Replikation). 56 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie „Falisifikationismus“ Wissenschaft (nach Popper): § Forschende beschreiben widerlegbare Theorien, die einen Fortschritt darstellen (argumentativ darzulegen) § Forschende leiten daraus prüfbare, konkrete Hypothesen ab Forschende versuchen, die Theorie zu widerlegen, d.h. einen Versuch zu entwerfen, der die Möglichkeit bietet, über die Hypothesen zu entscheiden, insbesondere, sie ggf. abzulehnen 57 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie „Falisifikationismus“ Forschende versuchen, die Theorie zu widerlegen, d.h. einen Versuch zu entwerfen, der die Möglichkeit bietet, über die Hypothesen zu entscheiden, insbesondere, sie ggf. abzulehnen (Forschende streben danach, beim Versuch, die Theorie zu widerlegen, zu scheitern, d.h. letztlich ihre Hypothesen trotz eines plausiblen Versuchs zu bestätigen.) 58 Fragestellungen, Vermutungen, Theorie „Falisifikationismus“ Forschende streben danach, beim Versuch, die Theorie zu widerlegen, zu scheitern, d.h. letztlich ihre Hypothesen trotz eines plausiblen Versuchs zu bestätigen. Metaregel: Das wissenschaftliche Verfahren soll so eingerichtet sein, dass eine Falsifikation möglich ist und nicht verhindert wird 59 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen UV, AV Unterschied oder Zusammenhang? Kausale Beeinflussung? Experiment? 60 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen UV, AV UV: Unabhängige Variable „gegebener Faktor“ / beeinflussende Variable manipulierter Faktor / Variable AV: Abhängige Variable beeinflusste Variable, Ergebnis, Outcome 61 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Unterschied oder Zusammenhang? Bei einer Untersuchung eines Unterschieds werden typischerweise Gruppen (Kategorien) gebildet. Die UV ist die übergeordnete Bezeichnung des „Faktors“, die „Stufen des Faktors“ sind die Gruppen (Kategorien). Eine solche UV ist eine kategoriale Variable. (Sie besteht nicht aus Werten/Zahlen, sondern aus Kategorien) Beispiele… 62 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Unterschied Bei einer Untersuchung eines Unterschieds werden typischerweise Gruppen (Kategorien) gebildet. Die UV ist die übergeordnete Bezeichnung des „Faktors“, die „Stufen des Faktors“ sind die Gruppen (Kategorien). Eine solche UV ist eine kategoriale Variable. Unterschied zwischen Männern und Frauen: Kategoriale UV Geschlecht; Stufe Mann, Stufe Frau Unterschied zwischen trainierter Gruppe vs. Kontrollgruppe: Kategoriale UV Training; Stufe Training, Stufe Kontrolle Unterschied zwischen Bayern und Bremen: Kategoriale UV Bundesland; Stufe Bayern, Stufe Bremen 63 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Unterschied Bei einer Untersuchung eines Unterschieds werden für die AV Gruppenmittelwerte (und ihre Standardabweichungen) gebildet. Diese Gruppenmittelwerte werden verglichen. Ziel ist eine Aussage wie „Zwischen Stufe X und Stufe Y des Faktors Z besteht ein Unterschied in der AV.“ Beispiele… 64 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Unterschied, Beispiele „Zwischen der Gruppe der Männer und der Gruppe der Frauen besteht ein Unterschied in den mit dem Paper Folding Test gemessenen räumlichen Fähigkeiten.“ „Zwischen den mittleren Schülerleistungen im Leseverständnis in Bayern und in Bremen besteht ein Unterschied.“ 65 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Unterschied zwischen Gruppen M, SD M, SD E R D EN N EN W H E N P ER S O G L EI C SEN AL L E H D ER EM ES C H T L IC A B L E G HINS I V A RI G I G EN AB H Ä N 66  Vp-Nr Ge- PFT Score Studiendesign schlecht 1 w 13 Versuch, eine Studie zu planen 2 3 w w 15 9 4 m 7 Unterschied zwischen5 Gruppen m 11 6 d 13 7 m 15 8 m 10 9 w 9 10 w 14 11 m 8 12 m 13 13 w 12 14 w 7 15 m 5 16 m 12 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Unterschied oder Zusammenhang? Bei einer Untersuchung eines Zusammenhangs werden typischerweise kontinuierliche Variablen miteinander in Beziehung gesetzt. Kontinuierliche Variable haben Zahlen / Messwerte, mit denen man rechnen kann. Beispiele… 68 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Zusammenhang Zusammenhang zwischen räumlichen Fähigkeiten und Mathematiknote Zusammenhang zwischen Mathematiknote und Anzahl Stunden Instrumentalunterricht Zusammenhang zwischen Mathematiknote und Intelligenzwert (IQ, g) 69 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Zusammenhang I T D EN D EN M N W ER E N S O N E RI A BL L E PE R EN VA AL ERE N D R ES SI INT E EN E M E SS G 70  Vp-Nr Ge- PFT Score Mathe- Std Üb Studiendesign schlecht Note Instrum 1 w 13 2,7 0 Versuch, eine Studie zu planen 2 3 w w 15 9 1,7 3,3 254 367 4 m 7 3,0 0 Zusammenhänge 5 m 11 2,0 1348 6 d 13 2,3 122 7 m 15 1,3 2458 8 m 10 2,0 0 9 w 9 3,7 0 10 w 14 2,3 589 11 m 8 2,7 0 12 m 13 1,7 636 13 w 12 2,7 0 14 w 7 3,7 0 15 m 5 3,0 75 16 m 12 1,7 934 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Kausale Beeinflussung? Experiment? Was ist ein Experiment? 72 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Das Experiment dient dem Nachweis einer kausalen Beeinflussung UV è AV Beispiel: Untersucht werden soll der kausale Effekt von Personalisierung beim Lernen mit Erklärvideos. Theorie: Personalisierung führt über Selbstrelevanz zu höherer Aufmerksamkeit und Verknüpfungen. Damit wird Lernen unterstützt. Ableitung Hypothese: Ein personalisierter Lerntext erhöht den Lernerfolg. Die UV wird manipuliert / variiert. (Dahinter steckt oft eine sorgfältige Überlegung zur Operationalisierung) z.B. UV = „Personalisierung“ des Lerntextes è manipuliert werden (nur) Personalpronomen 73 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Das Experiment dient dem Nachweis einer kausalen Beeinflussung UV è AV Beispiel: Untersucht werden soll der kausale Effekt von Personalisierung. Arbeitshypothese: Ein personalisierter Lerntext erhöht den Lernerfolg. Die UV wird manipuliert / variiert. UV = „Personalisierung“ des Lerntextes è manipuliert: Personalpronomen Lerntext „personalisiert“: mit Personalpronomen Lerntext „nicht personalisiert“: neutrale Ausdrucksweise Alles andere wird gleich gehalten. Die Durchführung muss ebenfalls streng gleich gehalten sein. 74 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Das Experiment dient dem Nachweis einer kausalen Beeinflussung UV è AV Arbeitshypothese: Ein personalisierter Lerntext erhöht den Lernerfolg. Die UV „Personalisierung“ wird variiert. Lerntext „personalisiert“: mit Personalpronomen Lerntext „nicht personalisiert“: neutrale Ausdrucksweise Alles andere wird gleich gehalten. AV: Lernerfolg. Design: Unterschiedshypothese, zwei Gruppen (è UV), Mittelwerte des gleichen Lernerfolgstests werden zwischen den beiden Gruppen verglichen. 75 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Das Experiment dient dem Nachweis einer kausalen Beeinflussung UV è AV Die UV „Personalisierung“ wird variiert. Lerntext „personalisiert“: mit Personalpronomen Lerntext „nicht personalisiert“: neutrale Ausdrucksweise AV: Lernerfolg. Design: Unterschiedshypothese, zwei Gruppen (è UV) § Es muss einen gewissen Stichprobenumfang geben (hier bspw. je Gruppe ca. 30 Personen)! § Die Stichprobe muss aus der Population (zufällig) gezogen sein! § Die Zuweisung von untersuchten Personen zu den beiden Gruppen muss zufällig (randomisiert) erfolgen! 76 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Das Experiment dient dem Nachweis einer kausalen Beeinflussung UV è AV Die UV „Personalisierung“ wird variiert. Lerntext „personalisiert“: mit Personalpronomen Lerntext „nicht personalisiert“: neutrale Ausdrucksweise g l i c h i st , e n t “ AV: Lernerfolg. n i c ht m ö -E x pe r i m Design: d n n as Unterschiedshypothese, u a zwei Gruppen „Q si (è UV) W§e Es muss einenicgewissen h u m e i n Stichprobenumfang geben (hier bspw. d e l t e s s n ha§ Die Stichprobe je Gruppe ca. 30 Personen)! muss aus der Population (zufällig) gezogen sein! § Die Zuweisung von untersuchten Personen zu den beiden Gruppen muss zufällig (randomisiert) erfolgen! 77 Studiendesign Experiment Überprüfung einer vermuteten kausalen Wirkung von UV auf AV. UV (Effekt) AV (Effektstärke) 78 Studiendesign Experiment Störvariablen sind Merkmale der Versuchspersonen, der Situation oder der Versuchsleitung, die („unbeabsichtigt“) den Zusammenhang zwischen UV und AV beeinflussen können und im Design möglicherweise nicht berücksichtigt wurden. INTERNE VALIDITÄT UV AV „Störvariablen“ Im Experiment 79 Studiendesign Experiment Störvariablen sind Merkmale der Versuchspersonen, der Situation oder der Versuchsleitung, die („unbeabsichtigt“) den Zusammenhang zwischen UV und AV beeinflussen können und im Design möglicherweise nicht berücksichtigt wurden. Versuchspersonen: Unterschiedliches Vorwissen, unterschiedliche kognitive Fähigkeiten, unterschiedliche Motivation, unterschiedliche Personenmerkmale (z.B. Ängstlichkeit, Gewissenhaftigkeit, „need for cognition“…) Situation: z.B. Studie durchgeführt im Labor vs. online; Feldstudie (è Faktoren wie Ablenkung, Konzentration, Herangehensweise an Aufgaben…) Versuchsleitung: Möglicherweise unbewusste Beeinflussung von Versuchspersonen in bestimmten Bedingungen (z.B. Trainingsstudie, Lehr- Lernsituation) 80 Studiendesign Experiment Störvariablen sind Merkmale der Versuchspersonen, der Situation oder der Versuchsleitung, die („unbeabsichtigt“) den Zusammenhang zwischen UV und AV beeinflussen können und im Design möglicherweise nicht berücksichtigt wurden. Versuchspersonen Situation Versuchsleitung Wie können Störeinflüsse reduziert werden? 81 Studiendesign Experiment Störvariablen sind Merkmale der Versuchspersonen, der Situation oder der Versuchsleitung, die („unbeabsichtigt“) den Zusammenhang zwischen UV und AV beeinflussen können und im Design möglicherweise nicht berücksichtigt wurden. Versuchspersonen: Unterschiedliches Vorwissen, unterschiedliche kognitive Fähigkeiten, unterschiedliche Motivation, unterschiedliche Personenmerkmale (z.B. Ängstlichkeit, Gewissenhaftigkeit, „need for cognition“…) VORHER MESSEN UND „KONTROLLIEREN“ (statistisch „herausrechnen“) Situation: z.B. Studie durchgeführt im Labor vs. online; Feldstudie (è Faktoren wie Ablenkung, Konzentration, Herangehensweise an Aufgaben…) SITUATION KONTROLLIEREN (LABOR); BEI DER INTERPRETATION BERÜCKSICHTIGEN; EFFEKTSTÄRKE KENNEN Versuchsleitung: Möglicherweise unbewusste Beeinflussung von Versuchspersonen in bestimmten Bedingungen (z.B. Trainingsstudie, Lehr- Lernsituation) LERNEN UND VERMEIDEN (Z.B. „BLINDE“ VL) 82 Studiendesign Experiment Störvariablen sind Merkmale der Versuchspersonen, der Situation oder der Versuchsleitung, die („unbeabsichtigt“) den Zusammenhang zwischen UV und AV beeinflussen können und im Design möglicherweise nicht berücksichtigt wurden. Versuchspersonen: RANDOMISIEREN! Randomisierte = zufällige Zuweisung von Versuchspersonen zu Bedingungen (UV) des Experiments Bei einer zufälligen Zuweisung sollten Personenmerkmale in den Gruppen (UV) in gleicher, zufälliger, unsystematischer Weise vorzufinden sein und somit keine systematischen Unterschiede zwischen den Gruppen (UV) erzeugen. Das ist aber nicht immer möglich (Feld-Experiment, Selbst-Selektion, vorgefundene Gruppen, Klassen….). ==> „Quasi-Experiment“ 83 Studiendesign Experiment EXTERNE VALIDITÄT INTERNE VALIDITÄT UV AV 84 Studiendesign Experiment EXTERNE VALIDITÄT Testing Effect in echten Lernkontexten, z.B. bei der Prüfungsvorbereitung mit sinnvollem, verbundenen Lernmaterial INTERNE VALIDITÄT UV AV Testing Effect geprüft mit Kunstwörtern mit genau festgelegten Lernbedingungen (Re-Study; Abruf) in genau festgelegten Intervallen 85 Studiendesign Versuch, eine Studie zu planen Kausale Erklärung Zusammenhang Experiment Korrelationsstudie § Unterschied zwischen § Zusammenhang zwischen Gruppen in AV Variablen (X, Y) § Für kausalen Schluss alles § Vorhersage möglich: „X sagt gleich halten außer Y vorher“ experimenteller § „Umfang aufgeklärter Manipulation der UV Varianz in Y durch X“ § Kontrollierte Durchführung § „Erklärung“ hier anders § Randomisierte Zuweisung verstanden! § Kein kausaler Schluss! 86 Fragestellungen, Vermutungen Erkenntnis in Bildungswissenschaft § Lernt man in einer Präsenzvorlesung mehr als in einer live gestreamten Vorlesung, der man in ZOOM folgt? § Sind die Basisbedürfnisse der Selbstbestimmungstheorie für die Motivation in einem Schulfach relevant? § Kann durch das Hören von Musik die kognitive Leistung kurzfristig gesteigert werden? § Ist ein digitales Lernsystem wirksam für Klausurerfolg? § Ist ein Lernstrategietraining wirksam für Klausurerfolg? § Kann ein Schulhund die Klassenführung unterstützen? § Ist eine zusätzliche wiederholende Lerneinheit in Geometrie besonders unterstützend für Schüler*innen mit schlechteren räumlichen Fähigkeiten? 87 Versuchsplanung Versuch, eine Studie zu planen Studie: UV: AV: Versuchsdesign: Hypothese: 88 Literatur Brünken, R., Münzer, S. & Spinath, B. (2019). Pädagogische Psychologie – Lehren und Lernen. Göttingen: Hogrefe, Kap. 2 (Methodologische Grundlagen der Pädagogischen Psychologie), S. 31-57. (online verfügbar) Reinders, H. (2021). Überblick Forschungsmethoden. In: H. Reinders, D. Bergs- Winkels, A. Prochnow & I. Post (Hrsg.), Empirische Bildungsforschung. Eine elementare Einführung. Wiesbaden: Springer VS. (S. 153-160). Reinders, H. (2021). Das Experiment. In: H. Reinders, D. Bergs-Winkels, A. Prochnow & I. Post (Hrsg.), Empirische Bildungsforschung. Eine elementare Einführung. Wiesbaden: Springer VS. S. 195-210. 89