Hochschulschrift:
Dissertation, Technische Universität Dresden, 2020
Anmerkungen:
Beschreibung:
Forschungsarbeiten der letzten Jahre zur Modellierung des Professionswissens von Lehrkräften haben gezeigt, dass fachdidaktisches Wissen ein Prädiktor dafür ist, wie stark Schülerinnen und Schüler kognitiv aktiviert werden (vgl. Lowenberg Ball /Thames /Phelps 2008, Woitkowski / Riese /Reinhold 2011). Das Fachwissen ist dabei die Moderatorvariable (eine notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung) (vgl. Baumert /Kunter 2006). Lehramtsstudierende in den Fächern Chemie und Labor- und Prozesstechnik haben häufig Probleme, Erkenntniswege aus der sachlogischen Struktur der Inhalte abzuleiten, was in einer unzureichenden Durchdringung der Fachinhalte begründet liegt (vgl. Düwel / Niethammer 2017). In der vorliegenden Arbeit werden Verstehensprozesse von Lehramtsstudierenden der höheren Semester bei der Erschließung eines komplexen fachlichen Sachverhaltes und dessen fachdidaktische Verwertung untersucht. Als Wissensquelle werden englische Lehrbuchtexte eingesetzt, weil diese nachweislich weniger lückenhaft in ihren Argumentationslinien sind als deutsche, wie anhand von drei Beispielen zu den Themen Wasser unter dem Stoffaspekt (vgl. Düwel /Eichhorn /Niethammer 2021), Erdölraffination unter dem Verfahrensaspekt (vgl. Düwel 2019) und Chromatografie unter dem Verfahrens- und Analysenaspekt (vgl. Düwel /Eichhorn /Niethammer 2019) gezeigt wurde. Die Darlegung der Begründungszusammenhänge in englischen Lehrbüchern liefert eine didaktische Linienführung, die bereits einen Teil der Inhaltsaufbereitung für den Unterricht ausmacht. Die Forschungsfragen und die damit verbundenen Untersuchungen zielen daher darauf ab, die Stufen der Erkenntnisgewinnung, die Studierende bei der Erschließung der inhaltlichen Zusammenhänge eines komplexen Themas (hier: zur dünnschichtchromatografischen Trennung eines lipophilen Farbstoffgemisches) unter Nutzung englischen Fachtextmaterials durchlaufen, zu erfassen. Zur Operationalisierung der Forschungsfragen wurde ein „Embedded Mixed Methods-Ansatz“ gewählt (vgl. Kuckartz 2014; Creswell 2013). Es wird eine qualitative Studie durchgeführt, in die eine quantitative Teilstudie (quant) eingebettet ist. Die Hauptuntersuchung ist eine Fallstudie, für die ein Lehr-Lernkonzept entwickelt wurde, durch das die Versuchspersonen in ihrem Verstehensprozess und der fachdidaktischen Verwertung ihres neu erworbenen Wissens geleitet wurden. Im Zentrum des Lehr-Lernkonzeptes steht eine Fallsituation, in der alle Rahmenbedingungen für die zu erarbeitenden inhaltlichen und konzeptionellen Aspekte einer zu planenden Vertretungsstunde vorgegeben waren. Da sowohl die fachlichen, fachdidaktischen, englischsprachlichen Vorkenntnisse als auch die aktuelle Lernmotivation einen Einfluss darauf haben, wie gut die Versuchspersonen, die gestellten Aufgaben in dem Lehr-Lernkonzept bewältigen, wurden im quantitativen Teil des Untersuchungsdesigns die personenbezogenen Merkmale wie soziodemografische Faktoren (Fragebogen), englischsprachliche (C-Test) und fachliche Vorkenntnisse (Single-Choice-Fachtest) sowie die Motivation (Fragebogen) der Versuchspersonen (Vpn) vor, während und/oder nach der Bearbeitung der Aufgabenkomplexe im Lehr-Lernkonzept erfasst. Die Ergebnisse zeigen, dass die Englischkenntnisse der Versuchspersonen weniger eine Barriere bei der Erschließung der Fachinhalte darstellen als die fachlichen Voraussetzungen. Dies liegt sicherlich darin begründet, dass die Englischvoraussetzungen von studierenden im fortgeschrittenen Bereich liegen, wie auch die C-Testergebnisse in dieser Fallstudie zeigten. Einige hatten sogar fachkundige Englischkenntnisse auf dem Niveau von Muttersprachlern. Allein die Auseinandersetzung mit dem englischen Textmaterial brachte bei den meisten Versuchspersonen bereits einen Erkenntnisgewinn. Dieser Erkenntnisgewinn war bei den Versuchspersonen am größten, die bereits bessere fachliche Vorkenntnisse zur Thematik hatten. Die bessere Untersetzung der Begründungszusammenhänge erfolgte allerdings erst durch die im Lehr-Lernkonzept integrierten Leitfragen. Das zeigt, dass die relevanten Textpassagen nur z. T. von den Versuchspersonen eigenständig erkannt wurden. Die Zunahme im fachlichen Tiefenverständnis zur Thematik wirkte sich auch auf die fachdidaktische Verwertung und Anwendung des erworbenen Wissens aus. Erkenntniswege wurden besser untersetzt und Schülerfehlkonzepte erkannt. Daraus folgt, dass aus hochschuldidaktischer Sicht zum einen die Wissensquellen und zum anderen die inszenierten Lernanlässe, über die die Auseinandersetzung mit einem Sachverhalt initiiert wird, zu überdenken sind (vgl. Düwel /Niethammer 2017: 420).
In the past few years research studies focused on modelling the competencies of teachers’ professional knowledge (see Lowenberg Ball /Thames /Phelps 2008, Woitkowski / Riese / Reinhold 2011). They revealed that pedagogical content knowledge is a predictor of the degree to which learners are cognitively activated in class. Subject matter knowledge (knowledge of the subject and its organizing structures) is herein a moderating variable (a necessary, however, not sufficient condition) (see Baumert /Kunter 2006). Students who do a degree course in teaching chemistry or laboratory and process technology often have problems in deducing the steps of scientific reasoning from the connections of the content. This is often due to insufficient subject matter knowledge (see Düwel / Niethammer 2017). In this thesis, processes of understanding and reasoning of undergraduate student teachers have been investigated when elaborating on a complex technical subject matter and applying this knowledge to didactic problems. As text sources, English textbook texts have been used because they have been proved to be more consistent in their lines of arguments than German textbook texts. This was shown prior to this study. Textbook texts have been analysed on the topics regarding water (see Düwel /Eichhorn /Niethammer 2021), crude oil raffination (see Düwel 2019) and chromatography (see Düwel /Eichhorn /Niethammer 2019). These topics represent the didactic perspectives of substances, processes and analytical methods, respectively. The results of the textbook analyses showed that English textbook texts provide a content structure as would be suitable for teaching scenarios. The research questions aim at investigating the test persons’ increase in knowledge throughout their task-based elaboration process on a complex topic (in this study, it is the separation of a lipophilic mixture of colourants by thin layer chromatography) while using English textbook texts. For answering the research questions, an embedded mixed methods approach was chosen (see Kuckartz 2014; Creswell 2013). This means that a minor quantitive study (quant) was embedded in the major qualitative study (QUAL). The main study is a case study, for which an instructional design for learning in higher education has been developed. Thus, students were guided in their elaboration process and in applying their newly acquired knowledge to content-oriented pedagogical problems. The instructional design focuses on a case providing the framework for working out aspects of the content and didactic aspects for planning a replacement lesson. For controlling other influencing factors such as prior knowledge on the subject matter, on the pedagogical content, in English as well as the learning motivation throughout their learning process, quantitative test instruments for determining personal features (a questionnaire), the English skills (a Ctest), the content knowledge (a single choice test) and the learning motivation (a questionnaire) were applied in the minor quantitative study before, during and at the end of the test persons‘ task-based elaboration process of the instructional design. As a result, the English skills of the test persons turned out to be less of a barrier than their knowledge on the subject matter. This is certainly due to the fact that students of higher education have an upper-intermediate to advanced level of English knowledge, which was also proved in this study by the results of the C-test. Some students who participated in the study had even proficient knowledge of English on a level of native speakers. The Independent work with the English text material has already resulted in an increase in knowledge for most test persons. This increase in knowledge was highest for those test persons whose prior knowledge on the subject matter was highest. However, the connections of the content have only been explained in detail through the prompts given in the instructional design. This shows that the relevant passages of the text have only partly been recognized independently by the test persons. All in all, the increase in knowledge on the subject matter has had a positive impact on the test persons‘ application of their newly acquired knowledge to content-oriented pedagogical problems. Steps of scientific reasoning were better explained and misconceptions of provided student answers were recognized. In conclusion from the point of view of higher education didactics, knowledge resources and learning opportunities for student teachers have to be reconsidered (see Düwel / Niethammer 2017: 420).