Energieentwertung erfassbar machen : Konzeption und Evaluation eines curriculumorientierten Lehrgangs mit Fokus auf Energietransfer und Visualisierung mittels Infrarotkamera

Abstract

Energie ist eines der wichtigsten Konzepte der Naturwissenschaften und der Aufbau eines angemessenen Energieverständnisses ein wesentliches Ziel schulischer Bildung. Jedoch ist die Konzeptbildung in Bezug auf die Aspekte Energieerhaltung und -entwertung mit Schwierigkeiten verbunden. Als Ursache werden häufig die von Verbrauch geprägten Alltagserfahrungen genannt, die dem Erhaltungsprinzip scheinbar widersprechen. Um die Energieerhaltung für Lernende erfassbar zu machen, scheint es notwendig, Entwertungsvorgänge näher zu betrachten. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Lehrgang für den Anfangsunterricht Energie entwickelt, der Entwertungsprozesse fokussiert. Ein zentraler Gedanke bei der Konzeption des Lehr-gangs ist die Betrachtung des Energietransfers in die Umgebung als Teil von Entwertungsvorgängen. Dieser Fokus kann mit Hilfe von Infrarotkameras visuell gestützt werden. Zur Untersuchung der Lernwirksamkeit des entwickelten Lehrgangs nach dem didaktischen Konzept Energieentwertung mit Fokus auf Transfer sowie des Einflusses einer Visualisierung der Vorgänge mittels IR-Kamera werden im Rahmen eines 2x3-Designs zwei Studien durch-geführt. Bei der ersten Studie EmIR handelt es sich um eine Vergleichsstudie, in der die Lernwirksamkeit des Einsatzes einer IR-Kamera hinsichtlich des Verständnisses für die Aspekte Energieentwertung und -erhaltung untersucht wird. Hierfür absolvieren zwei 7. Klassen (N = 48) den entwickelten Lehrgang im Kontrollgruppendesign, wobei eine Klasse zum Experimentieren zusätzlich eine IR-Kamera nutzt. Um identische Lerngelegenheiten in beiden Gruppen zu gewährleisten, erfolgt hier zunächst bewusst keine mediendidaktische Einbettung der IR-Kamera in den Lehrgang. Durch diese Studie können darüber hinaus Erkenntnisse über den Umgang sowie die Auseinandersetzung von Lernenden mit Infrarotbildmaterial gewonnen werden, die in der nachfolgenden Studie berücksichtigt werden. In der Folgestudie EmIR+ erfolgt eine mediendidaktische Einbettung der Infrarotkamera in den entwickelten Lehrgang. In diesem Rahmen führen die Lernenden unter anderem einen IR-Kameraführerschein durch. Ziel dieser Studie ist die Untersuchung des Einflusses der mediendidaktischen Einbettung auf das Verständnis für Energieentwertung und -erhaltung. Darüber hinaus wird in dieser Studie die Lernwirksamkeit des Lehrgangs selbst, ohne media-le Stützung durch die IR-Kamera, untersucht. Hierfür wird der entwickelte Lehrgang sowohl ohne Verwendung der Infrarotkamera als auch mit mediendidaktisch eingebetteter Infrarotkamera jeweils in drei 7. Klassen durchgeführt. Zusätzlich werden von drei Klassen Daten erhoben, die am „traditionellen“ Energieunterricht teilnehmen (N = 207). Die Datenerhebung erfolgt im Mixed-Methods-Design, wobei neben quantitativen Daten eines Energietests ebenfalls von einer Subgruppe (N = 32) qualitative Interviewdaten erhoben werden. In der vorliegenden Arbeit wird darüber hinaus eine Kombination der Auswertungsverfahren der qualitativen Daten vorgenommen. Zusammenfassend kann sowohl in den Gruppen, die im neu entwickelten Energielehrgang unterrichtet wurden, als auch bei der „traditionellen“ Energieunterrichtsgruppe eine signifikante Steigerung im Verständnis für Energieentwertung und -erhaltung von Pretest zu Post-test beobachtet werden. Ein Mehrgruppenvergleich zeigt, dass die Lehrgangsgruppen unabhängig vom Einsatz der IR-Kamera ein signifikant höheres Verständnis für Energieentwertung und -erhaltung erreichen als die traditionelle Energieunterrichtsgruppe. Während sich ein Effekt des Einsatzes der IR-Kamera in den Lehrgangsgruppen beim Aspekt Entwertung ausschließlich in den Interviewdaten zeigt, ist durch die mediendidaktische Einbettung der Infrarotkamera eine Steigerung im Verständnis für Energieerhaltung feststellbar, die sich sowohl in den Interviewdaten als auch in den Energietestdaten zeigt. Insgesamt zeigt sich durch den entwickelten Lehrgang nach dem didaktischen Konzept Energieentwertung mit Fokus auf Transfer eine wesentliche Steigerung im Verständnis für Energieentwertung gegenüber dem traditionellen Energieunterricht. Die mediendidaktische Einbettung im Sinne einer Abstimmung des Lehrgangs auf die IR-Kamera führt zu einer Steige-rung im Verständnis für Energieerhaltung. Ebenfalls gibt es Hinweise darauf, dass der Einsatz einer IR-Kamera das Verständnis für Energieentwertung zusätzlich unterstützt.