Videounterstützte Analyse und Dokumentation technischer Schüler:innen-Versuche

Digitale Medien im Unterricht sind seit einigen Jahren immer wieder Teil bildungspolitischer und gesellschaftlicher Diskussionen. In den Schulen besteht ein Trend hin zum mobilen Lernen, welches primär mithilfe tragbarer digitaler Endgeräte stattfindet. Auch die Grundschule kommt heutzutage nicht mehr an der Digitalisierung vorbei. Der Frage nach der Effektivität digitaler Medien im Unterricht und ob sie dabei einen Mehrwert darstellen können, haben sich Unterrichtsforschungen in den letzten Jahren zum Thema gemacht. Auf diese Frage gibt es bisher keine universelle Antwort, schon allein aufgrund der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten und Formen digitaler Endgeräte. Tablet-PCs bieten sich insbesondere auch zum Einsatz vor Ort in den Klassenräumen an und finden sich immer öfter als Ausstattung an deutschen Schulen wieder. Diese Arbeit widmet sich der Frage, wie sich das Lernen mit Tablet-PCs im Sachunterricht auf das Verstehen auswirkt. Im Speziellen steht hierbei die Verwendung der Kamera und Videofunktion zur Ergründung technischer Phänomene auf dem Prüfstand.Maximilian Wirnsberger, Jahrgang 1984, hat nach dem Lehramtsstudium der Fächer Geographie, Englisch und Politikwissenschaften als Redakteur für Bildungsmedien in der Westermanngruppe gearbeitet und war von 2018 bis 2021 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Didaktik des Sachunterrichts der Universität zu Köln angestellt. Seine Spezialgebiete liegen in den Bereichen Bildungsmedien und Lernen mit digitalen Technologien.

1 Medienbildung und Aspekte der Digitalisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.1 Entwicklung und Forschungsstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2 Medienkompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.2.1 Medien, Technologie und Fachdidaktik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.2.2 Entwicklung und Historie des Medienkompetenzbegriffs . . . . . . . . . . . . . 15
1.2.3 Medienkompetenzmodelle im deutschsprachigen Raum . . . . . . . . . . . . . . 17
1.2.4 Wissenschaftliche Ansätze zur Entwicklung von Standards in der
Medienbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.2.5 Internationale Ansätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.3 Bildungspolitische Umsetzung in Deutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.4 Hintergrund der Studie im Sachunterricht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2 Identifikation theoretischer Aspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.1 Wissenschaftliche Beobachtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1.1 Beobachtung mit technischen Hilfsmitteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1.2 Mögliche Fehler bei der Beobachtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1.3 Beobachtungskompetenz im schulischen Kontext . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2 Videos im Unterrichtgeschehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.2.1 Multimediale und Multimodale Aspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.2.2 Videoprotokolle von Versuchen im Unterricht und Selbstreflexion . . . . 42
2.2.3 Beobachtungen an Videoaufnahmen als Lerngegenstand . . . . . . . . . . . . . 43
2.3 Lernen mit digitalen Technologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.3.1 Eigenschaften und Einordnung des Lernens mit Tablets . . . . . . . . . . . . . . 44
2.3.2 Zu berücksichtigende Problematiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.3.3 Neue Möglichkeiten und Multimodalität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.4 Lernergebnisse bei Versuchen im Unterricht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.4.1 Versuchsdokumentation in der Naturwissenschaftsdidaktik . . . . . . . . . . . 48
2.4.2 Erstellung von Forscherheften zur Versuchsdokumentation . . . . . . . . . . . 49
2.5 Implikationen für den Sachunterricht der Grundschule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3 Relevanz der Themenbereiche und Modellversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.1 Thematische Einordnung der technischen Modellversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.1.1 Zahnräder und einfache Übersetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.1.2 Ketten- und Umschlingungsgetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2 Technikunterricht im Primarbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.2.1 Curriculum und Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.2.2 Perspektivrahmen Sachunterricht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4 Zugrundeliegende Forschungsfragen und Hypothesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5 Studie, Design und Erhebungsinstrumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.1 Studiendesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.2 Struktur und Datengewinnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.2.1 Gruppenbildung und Interventionsgruppenzuweisung . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.2.2 Setting und Ablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.2.3 Messinstrumente und Fragebogenkonstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.3 Datenquellen und Methodik der Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.3.1 Auswertung quantitativer Daten und statistische Methodik . . . . . . . . . . . 72
5.3.2 Methodik der Annäherung an qualitative Datenquellen . . . . . . . . . . . . . . 73
6 Pilotierung der Messinstrumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.1 Verwendete Hilfsmittel und Methodik der Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
6.2 Auswertung der Fragebögen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
6.3 Weitere Konsequenzen und Implikationen der Pilotierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
7 Auswertung und Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.1 Ergebnisse aus den Wissenstests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.1.1 Ergebnisse aus Studieneinheit 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.1.2 Ergebnisse aus Studieneinheit 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.2 Deutung und kritische Reflexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
7.3 Auswertung erstellter Dokumentationsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
7.3.1 Güte der Beurteilungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
7.3.2 Überprüfung auf mögliche Unterschiede und Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
7.3.3 Deutung der Ergebnisse aus der Dokumentationsauswertung . . . . . . . . . . 103
7.4 Synthese und Interpretation der Gesamtergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
8 Diskussion und praktischer Bezug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
8.1 Implikationen und anwendungsorientierte Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
8.2 Eingrenzung von Wirkungsgefügen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
9 Fazit und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Verzeichnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Abkürzungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Anhänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Anhang A ¿ Statistiken zur Pilotierung von Fragebogen ZD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Anhang B ¿ Statistiken zur Pilotierung von Fragebogen KN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Anhang C ¿ Statistiken zu den Ergebnissen aus Studieneinheit 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Anhang D ¿ Statistiken zu den Ergebnissen aus Studieneinheit 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Anhang E ¿ Statistiken zur Auswertung der Forscherhefte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Anhang F ¿ Material zur Pilotierung von Fragebogen KN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Anhang G ¿ Material zur Pilotierung von Fragebogen ZD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Anhang H ¿ Test-Fragebogen Kettengetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Anhang I ¿ Test-Fragebogen Zahnradgetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Anhang J ¿ Programm und Material für Beurteilungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Anhang K ¿ Forscherhefte beispielhaft ausgefüllt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160