Konzeptwechsel durch Fehlerverarbeitung

Beim Erwerb mathematischen oder naturwissenschaftlichen Wissens können bestehende Präkonzepte oft nicht einfach durch Zielkonzepte ersetzt werden, sondern bedürfen eines Konzeptwechsels (conceptual change). Hierbei kommt dem Prozess des Vergleichens von falschen und richtigen Beispielen eine zentrale Rolle zu. Bislang finden sich jedoch kaum Studiendesigns, die es erlauben, einen Konzeptwechsel auf der Ebene der Fehlerverarbeitungsprozesse durch Vergleiche zu erklären. Hier setzt das beantragte Projekt an. Ziel ist es, empirisch zu überprüfen, inwieweit eine Passung zwischen individuellen Teillösungen und den für den Vergleich dargebotenen Fehllösungen zu einem erfolgreichen Konzeptwechsel führen. Dieses Projektziel wird im Rahmen eines problembasierten Instruktionsdesigns nach dem Ansatz des PS-I (problem solving prior to instruction) untersucht. Als PS-I werden Lernszenarien verstanden, in denen Lernende zunächst problembasiert individuelle Lösungsideen entwickeln und anschließend eine Instruktion zum Zielkonzept erhalten. Dabei bilden die von Lernenden in der Problemlösephase generierten Lösungen in der Regel nur Teilschritte auf dem Weg zum Zielkonzept ab. In der anschließenden Instruktionsphase kann dann durch einen Vergleich von richtigen und falschen Lösungen das Zielkonzept erarbeitet werden. Auf theoretischer Ebene lassen sich die dabei angeregten Lernprozesse als Konzeptwechsel interpretieren, wenn beim Lösungsvergleich individuelle fehlerhafte Lösungen einbezogen werden und somit ein Anschluss an die jeweils vorliegenden individuellen Teilkonzepte der Lernenden hergestellt wird. Der aktuelle Forschungsstand zeigt jedoch, dass die Bedeutung der Passung der individuellen Lösungen zu den in der Instruktion verwendeten falschen und richtigen Lösungen (im Sinne einer adaptiven Instruktion) nicht hinreichend verstanden ist. In der Hauptstudie wird mittels experimenteller Variation die Annahme überprüft, dass eine Passung zwischen individueller Lösung aus der Problemlösephase und den für die Vergleiche ausgewählten falschen und richtigen Lösungen in der nachfolgenden Instruktion einen Konzeptwechsel fördert. Hierzu erhalten die Lernenden in der Instruktionsphase entweder Lösungen zum Vergleichen, die zu ihrem individuellen Lösungstyp aus der Problemlösephase passen (adaptive Bedingung) oder gezielt nicht passen (kontraadaptive Bedingung). Der generelle Effekt des Vergleichens von falschen und richtigen Lösungen (unabhängig von der Passung) wird durch eine Gegenüberstellung beider Bedingungen mit einer Kontrollbedingung ohne falsche Lösungen abgesichert. Für die adaptive bzw. kontraadaptive on-the-fly Auswahl von Lösungen für die Instruktionsphase wird eine computergestützte Lernumgebung weiterentwickelt, empirisch validiert und eingesetzt. Das beantragte Projekt trägt zu einer empirischen Fundierung der Rolle einer adaptiven Fehlerverarbeitung beim Konzeptwechsel bei und liefert zugleich Evidenzen für einen Lernmechanismus des PS-I-Ansatzes.