Analyse der Erkenntnisprozesse von Schülerinnen und Schülern in offen gestalteten Lernumgebungen

„Scientific inquiry“ als die Fähigkeit wissenschaftlich forschend zu arbeiten ist ein anerkanntes Ziel naturwissenschaftlicher Grundbildung und seit Jahren in internationalen Standards verankert. Dennoch zeigen Ergebnisse internationaler Leistungsvergleiche wie TIMSS und PISA ebenso wie aktuelle Forschungsstudien Defizite bei Schülerinnen und Schüler der Mittelstufe hinsichtlich des problemlösenden Denkens und des naturwissenschaftlichen Arbeitens auf. Mit Einführung der Bildungsstandards 2004 wurde der Kompetenzbereich „Erkenntnisgewinnung“ verbindlich festgelegt. Neben Fachwissen, Kommunikation und Bewertung müssen Kompetenzen wie das hypothesengeleitete Experimentieren und das systematisches Beobachten gefördert werden. Speziell ist das Anwenden einzelner Schritte naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung wie das Stellen von Fragen und das Aufstellen von Hypothesen, das Planen und Durchführen eines Versuches, das Auswerten der Ergebnisse und Reflektieren der Hypothese und der Versuchsbedingungen als Kompetenzdimension in den Bildungsstandards verankert. In einer empirischen Studie werden offene Arbeitssituationen konstruiert, in denen die Schülerinnen und Schüler mit ihnen unbekannten, biologischen Phänomen konfrontiert werden. Es soll der Frage nachgegangen werden, welche Elemente des naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozesses die Schülerinnen und Schüler zeigen und wie sich ihr Problemlöseverhalten darstellt. Ziel der Untersuchung ist es, eine theoriegeleitete Analyse von Prozessdaten der Kleingruppen in diesen Arbeitssituationen zu erstellen. Mit spezifischen Hintergrundvariablen der Schülerinnen und Schüler können so Aussagen über die Herangehensweise und Motivation in Problemlöseprozessen getroffen werden. Hierzu werden Verhaltensdaten der Schülerinnen und Schüler auf Grundlage einer Videographie gewonnen. Diese Prozessdaten dienen zur Aufklärung grundlegender Wirkungszusammenhänge von Dynamiken des Lernens in Verbindung von individuellem, situativem Erleben und sozialen Interaktionen. Für den Biologieunterricht liefert die Studie Einblicke in das Problemlöseverhalten von Schülerinnen und Schülern bei der Auseinandersetzung mit biologischen Phänomenen. Für einen Unterricht gemäß der Bildungsstandards stellt sich die Frage, welche Kompetenzen Schülerinnen und Schüler im Bereich der Erkenntnisgewinnung bereits erworben haben und in welcher Weise sich ihre Fähigkeiten durch aktive Beiträge weiter entwickeln? Die Ergebnisse der qualitativen Inhaltsanalyse zeigen, dass Schülerinnen und Schüler der Mittelstufe sehr wohl in der Lage Elemente des naturwissenschaftlichen Erkenntnisweges zur Problemlösung heranzuziehen. In der Herangehensweise zeigen sich jedoch unterschiedliche Strategien.