Argumentieren ist zentraler Bestandteil naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung. Dennoch gibt es bisher nur wenige Arbeiten, die untersuchen, wie Lernende auf der Grundlage selbstständig durchgeführter Experimente für bzw. gegen eine eigene Hypothese argumentieren. Vor diesem Hintergrund untersucht diese Arbeit, welchen Einfluss personale Faktoren (u. a. das Fachwissen und das situationale Interesse) und die Art der Lernumgebung (Realexperiment vs. Computersimulation) darauf nehmen, welche Typen von Argumenten verwendet werden. Ferner wird in dieser Arbeit untersucht, inwiefern die Verwendung dieser Argumentkategorien den Lernerfolg beeinflusst. Auf der Basis von Interviewdaten konnten zunächst für die vorgebrachten Argumente beim Wechseln bzw. Beibehalten eigener Hypothesen beim Experimentieren zehn Kategorien identifiziert werden (u. a. „Intuition“, „Expertenwissen“, „Messunsicherheiten“ sowie „Daten als Evidenz“). Zur quantitativen Erfassung wurde dann für die vier o. g. Argumentkategorien ein Likert-skaliertes Instrument entwickelt. Die aufgeführten Fragestellungen wurden schließlich in einer randomisierten Studie mit 938 Schülerinnen und Schülern untersucht. Bei der Untersuchung des Einflusses personaler Faktoren zeigt sich u. a., dass Lernende in einer Argumentation umso eher Daten als Evidenz heranziehen, je höher das fachliche Vorwissen ist. Die Verwendung dieser Argumentkategorie erhöht wiederum die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Lernende nach dem Experimentieren eine fachlich adäquate Hypothese aufstellen. Dies impliziert, dass der Umgang mit experimentellen Daten und Beobachtungen im Physikunterricht stärker als bisher berücksichtigt werden muss, z. B. durch eine explizitere Förderung von Fähigkeiten zum Umgang mit experimentellen Daten. Bis auf einen gut erklärbaren Unterschied können grundlegende Unterschiede beim Experimentieren zwischen Gruppen, die mit einem Real- bzw. Computerexperiment gearbeitet haben, nicht belegt werden. / Argumentation from data and evidence evaluation is widely seen as a scientific core practice. One approach to engage students in a meaningful argumentation practice is to provide lab work situations where they can construct hypotheses on the basis of their own prior knowledge and consequently evaluate these hypotheses in light of self-collected data. However, until recently, only little research has analyzed students' argumentation from data. Against this backdrop this research seeks to identify: a) the influences of personal factors (such as content knowledge and situational interest); b) the type of learning environment as a situational factor (real vs. virtual experiment) on the use of different categories of argument (such as Intuition, Appeal to Authority, Measurement Uncertainties (explicit) and Data as Evidence); c) the influence of argumentation on learning outcomes through experimentation in school labs. First, an interview-study was used to identify the different types of arguments used by students. Analyses focused on the nature of justification in argument and revealed ten different categories students use while arguing for or against hypotheses. As a next step, four out of ten categories were operationalized by means of a Likert-scaled instrument to assess the use of different types of argument in a valid and reliable manner. The findings from a randomized study among 938 secondary school students in a lab work setting indicate, among others, that content knowledge is positively related to the use of data as evidence. Again, the use of data as evidence increases the probability of stating a correct hypothesis after conducting the experiment. This implies that the ability to deal with data and measurement uncertainties should be better fostered in physics classes. Besides one explicable difference, no evidence was found, which supports the hypothesis that students' argumentation would differ while working with hands-on materials vs. computer simulations.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/19085 |
| Date | 26 September 2017 |
| Creators | Ludwig, Tobias |
| Contributors | Priemer, Burkhard, Lewalter, Doris, Kauertz, Alexander |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | German |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | Namensnennung-NichtKommerziell-KeineBearbeitung 3.0 Deutschland, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/ |
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