Oberflächenmerkmale von Modellsubstanzen und ihr Einfluss auf die Bildung von Analogien durch Lernende

Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Bildung von Analogien am Beispiel von Modellexperimenten. Modellexperimente sind als Veranschaulichungsmedien und Medien zur Erkenntnisgewinnung ein fester Bestandteil des Chemieunterrichts. Herzstück des Modellexperiments ist die eingesetzte Substanz, welche die Umsetzung erst ermöglicht. Dabei kann entweder die Originalsubstanz oder eine Modellsubstanz zum Einsatz kommen. Es ist bislang ungeklärt, ob sich die Substanzen in ihren Effekten auf das Lernen, beispielsweise auf die Bildung von Analogien, unterscheiden. In dieser Studie wird untersucht, ob eine erhöhte Ähnlichkeit in den Oberflächenmerkmalen zwischen Originalsubstanz und Modellsubstanz den spontanen Abruf bzw. das Mapping begünstigen. Dazu werden schriftliche Befragungsinstrumente genutzt, die bei einer Interventionsstudie (N = 282 Schülerinnen und Schüler) im between-subject design mit einer Kontrollgruppe und drei Experimentalgruppen zum Einsatz kommen. Thematisch erfolgt die Untersuchung am Beispiel der Mehlstaubexplosion. Es zeigt sich, dass sowohl der spontane Abruf als auch das Mapping (konkret für die Kategorie Brennbares Stoffgemisch) durch eine erhöhte Ähnlichkeit der Oberflächenmerkmale begünstigt werden. Stehen also verschiedene Modellsubstanzen zur Auswahl, sollte auch der Aspekt einer hohen Ähnlichkeit in Oberflächenmerkmalen zur Originalsubstanz berücksichtigt werden.

Abstract

This study investigates how students create analogies from model experiments. Model experiments are used to illustrate scientific concepts as well as to conduct inquiries in the Chemistry classroom. The use of chemical substances is a core aspect of every model experiment. Original substances as well as different model substances can be used. However, it has so far not been investigated whether the use of different substances has an effect on students’ learning from model experiments, for example on how they create analogies. This study investigates whether the degree of superficial similarities between the original and the model substance influences spontaneous recall and mapping. The study was conducted as a between-subject design including three experimental groups and one control group. The sample comprised N = 282 high school students. Data collection included different validated questionnaires. The subject matter of the investigation was a flour dust explosion. Students’ spontaneous recall and mapping (precisely for the category “flammable mixture”) were more successful, when the degree of superficial similarities between original and model substance was higher. Therefore, it is suggested that a model substance with higher degrees of superficial similarities with the original substance should be chosen, if there is a choice between different model substances.