Lernen mit Simulationen und der Einfluss auf das Problemlösen in der Physik

In der vorliegenden fachdidaktischen Arbeit wird den Fragen nachgegangen, ob das Lernen mit Simulationen einen Einfluss auf das Problemlösen hat und wenn ja, welche Phasen des Problemlöseprozesses – die Problemrepräsentation bzw. die Auswahl oder Erarbeitung eines Problemschemas – sich dabei besonders unterstützen lassen. Es wird vermutet, dass sich der Einsatz von Simulationen positiv auf den Aufbau situativer mentaler Modelle auswirkt, was eine Förderung der Problemlöseleistung nach sich ziehen würde.

In einem mehrfaktoriellen Design wird der Einfluss der Faktoren „Medium“ mit den Ausprägungen mit/ohne Simulation und „Instruktionsformat“ mit den Ausprägungen Unterstützung der Problemrepräsentation/-schemabildung auf die abhängige Variable Problemlöseleistung überprüft. Weiterhin werden eine Reihe von lernerbezogenen Variablen betrachtet. Untersucht werden diese Faktoren auf dem Gebiet Gravitation/Keplerbewegungen aus dem Bereich der Mechanik. Als Versuchspersonen wurden Schülerinnen und Schüler der gymnasialen Oberstufe gewählt, um eine Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Physikunterricht zu gewährleisten.

Den theoretischen Rahmen dieser Studie bilden einerseits Theorien zum multimedialen Lernen, die eine positive Wirkung des Lernens mit Simulationen auf eine bessere Speicherung des Wissens im Gedächtnis zurückführen. Andererseits wird das Problemlösen aus Sicht der Expertiseforschung beschrieben, um der zentralen Rolle des Wissens in diesem Prozess Rechnung zu tragen. Dieser Ansatz stellt das Wissen in den Mittelpunkt und fragt, wie sich dessen spezifische Qualität auf den Problemlöseprozess auswirkt.