GeoEduc Prof. Dr. Sibylle Reinfried
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Projekte

Konzeptuelle Strukturen von Schülervorstellung mit feinkörnigen Analysemethoden erforschen

Diese qualitative, explorative Studie untersucht den Einfluss intuitiver Wissenselemente und mechanistischen Denkens auf die Wissenskonstruktionsprozesse. Die theoretische Basis der Studie bildet der Conceptual-Change-Ansatz des ‘Knowledge in Pieces’ (KIP) von Andrea diSessa. Eine zentrale Rolle spielt im KIP-Ansatz das Konstrukt der intuitiven Wissenselemente, die sog. phenomenological primitives (P-Prims) und explanatory primitives (E-Prims), die Bestandteile lokal kohärenter konzeptueller Strukturen sind. Die Übertragung einer aktivierten konzeptuellen Struktur, die als Erklärung für ein Phänomen generiert wurde, auf ein anderes Phänomen, kann als konzeptuelle Entwicklung verstanden werden. Dabei spielen innere Evaluationsprozesse eine Rolle, mit denen Individuen überprüfen, was als gute (d.h. plausible) Erklärung gilt. Diese Erklärung muss nicht mit normativen Erklärungen übereinstimmen.

Das Ziel der Studie ist es

  • intuitive Wissenselemente (Primitive), Hinweise auf mechanistisches Denken und individuelle
    Deutungsrahmen (frames) in den Schüleräusserungen zu finden, mit denen sich die konzeptuelle
    Struktur der Schülererklärungen beschreiben lässt.
  • zu analysieren, ob sich mittels Gültigkeitspräferenzen, die sich auf die gefundenen Faktoren beziehen,
    das Überzeugtsein der Lernenden von bestimmten Erklärung verdeutlichen lässt.

Für die Analyse wird Datenmaterial, das im Rahmen des Projekts ‚Wasserquellen und Gebirgshydrologie’ (Reinfried et al., 2013) generiert wurde, verwendet.

Literatur
Reinfried, S. (2016). Warum subjektive Erklärungen von geographischen Phänomenen Sinn machen - ein Blick in die Denkprozesse eines Schülers. In Otto, K.H. (Hrsg.), Geographie und naturwissenschaftliche Bildung - Der Beitrag des Faches für die Schule, Lernlabor und Hochschule. Geographiedidaktische Forschungen, Bd. 63, S. 124-138. Münster: HGD.
Download (pdf, 2.9 MB)

Reinfried, S., Aeschbacher, U., Kienzler, P. M., & Tempelmann, S. (2013). Mit einer didaktisch rekonstruierten Lernumgebung Lernerfolge erzielen – das Beispiel Wasserquellen und Gebirgshydrologie. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 19, 261-288.
Download (pdf, 1.2 MB)

Bildungsprojekt Klimawandel und Klimapolitik CCESO

Das Bildungsprojekt ‚Klimawandel und Klimapolitik (CCESO – Climate Change Education and Science Outreach)’ erarbeitet im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt Grundlagen und Erfahrungsbereiche zu den Themen Klimawandel und Klimapolitik für alle Schulstufen. Beteiligt am Projekt sind Wissenschaftler der Pädagogischen Hochschulen Luzern (Sibylle Reinfried), Bern (Marco Adamina, Matthias Probst) und Waadt (Philippe Hertig) und das Oeschger-Zentrum für Klimaforschung der Universität Bern. Koordiniert wird das Projekt von GLOBE Schweiz.

Folgende Bereiche werden im Rahmen des Projekts CCESO bearbeitet:

  • Analyse der fachlichen und fachdidaktischen Literatur zum Bereich Klimawandel und Klimapolitik/Klimaschutz auf allen Bildungsstufen (inkl. Lehrmittel und unterrichtsbezogenen Zeitschriften)
  • Analyse von Lehr- und Lernerfahrungen zu den Bereichen Klimawandel und Klimapolitik/-schutz auf allen Stufen (Befragung von Lehrpersonen und Schülerinnen und Schüler)
  • Entwicklung eines kumulativ angelegten Bildungskonzeptes zum Klimawandel (Grundlagen, Ursachen, Folgen, Anpassung und Klimapolitik und –schutz) vom Kindergarten bis zur Sekundarstufe II.
  • Ausarbeitung eines Konzeptes für exemplarische Lerngelegenheiten zu diesen Themenbereichen.
  • Entwicklung und Praxistest von Lerngelegenheiten für alle Schulstufen.

Literatur

Adamina, M., Hertig, Ph., Probst, M., Reinfried, S. & Stucki, P. (2018). Klimabildung in allen Zyklen der Volksschule und in der Sekundarstufe II. Schlussbericht Projektphase CCESO I 2016/2017 (vollständige Fassung). Bern: Globe Schweiz.

Reinfried, S., Probst, M., Adamina, M., Hertig, Ph. & Stucki, P. (2018). Klimabildung in allen Zyklen der Volksschule und in der Sekundarstufe II. Zusammenfassung der CCESO-Projektphase I 2016/2017. Bern: Globe Schweiz.

Schülervorstellungen über Quellen und Gebirgshydrologie verständnisgeleitet verändern

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurden subjektive Theorien von Laien zum Thema Wasserquellen in den Schweizer Alpen erforscht und in die Entwicklung einer kognitionspsychologisch durchdachten, nach konstruktivistischen Prinzipien konstruierten Lernumgebung, die beständige Vorstellungsänderungen und tiefe Lernprozesse induzieren soll, einbezogen. Die Lernumgebung wurde auf ihre Wirksamkeit getestet. Die quantitative Analyse ergab, dass die Lernumgebung zu Vorstellungsänderungen führt, die über einen Zeitraum von 7 Wochen auf hohen Niveau stabil bleiben. Die qualitative Analyse der Wissenskonstruktionsprozesse von zehn Versuchspersonen zeigte, dass diese im Lernprozess in Abhängigkeit von ihrem Vorwissen unterschiedlich weit kommen. Die Auswertung der qualitativen Daten, die in Form von individuellen Lernpfadanalysen vorlagen, ergab, dass neben kognitiven Faktoren auch motivationale Faktoren bei Vorstellungsänderungen eine grosse Rolle spielen. Das Projekt wurde vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF 13DPD3_134724/1) und der Pädagogischen Hochschule Luzern finanziert.

Literatur
Reinfried S. (2015). Der Einfluss motivationaler Faktoren auf die Konstruktion hydrologischen Wissens – eine Analyse individueller Lernpfade. Zeitschrift für Geographiedidaktik (ZGD), 43(2), 107-138.
Download (pdf, 2.2 MB)

Reinfried, S., Aeschbacher, U., Kienzler, P. M. & Tempelmann, S. (2013). Mit einer didaktisch rekonstruierten Lernumgebung Lernerfolge erzielen – das Beispiel Wasserquellen und Gebirgshydrologie. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, Jg. 19, 261-288.
http://archiv.ipn.uni-kiel.de/zfdn

Reinfried, S. & Aeschbacher, U. (2013). Wo das Quellwasser herkommt: "Tiefenstrukturen" im Berginneren. Beiträge zur Lehrerbildung. Fachdidaktik - Überlegungen und Standpunkte. H. 1, 2013, 93-99.
www.bzl-online.ch/archiv/autor/549

Reinfried, S., Tempelmann, S. & Aeschbacher, U. (2012): Addressing secondary school students’ everyday ideas about freshwater springs in order to develop an instructional tool to promote conceptual reconstruction. Hydrology and Earth System Science, 16, 1365-1377.
http://www.hydrol-earth-syst-sci.net/16/1365/2012/

Projekt Quellen und Gebirgshydrologie

Im Rahmen des Projekts wurde eine Lernumgebung auf lernpsychologischer Basis entwickelt, mit der es möglich wurde, im Unterricht gut verständliches, anschauliches und umweltrelevantes Wissen rund um das Thema Quellen in Berggebieten zu vermitteln. Anlass für das Projekt war die Verleihung des Swiss Mountain Water Award durch das Netzwerk Wasser im Berggebiet (NWB, www.mountain-water-net.ch) an Prof. Dr. Sibylle Reinfried von der PHZ Luzern sowie Dr. Simon Scherrer und Dr. Peter Kienzler von der Scherrer AG für Hydrologie und Hochwasserschutz (www.scherrer-hydrol.ch) im Jahr 2010.

Projektinformation (pdf, 98 KB)

Geoscience Concepts And Conceptual Change (GeoConcepts)

GeoConcepts II: Konzeptionelle Entwicklung von mentalen Modellen in den Geowissenschaften und der Geographie
Die im Rahmen von GeoConcepts I (siehe unten) entwickelte Lernumgebung bewirkt nachweislich Veränderungen von fehlerhaften subjektiven Theorien über den Treibhauseffekt und die globale Erwärmung, gibt aber keinen Einblick in die Denkpfade der Lernenden. Eingebettet in Vermittlungsexperimente (teaching experiments) werden die Ko-Konstruktionsprozesse bei der mentalen Modellbildung mit Video aufgezeichnet. Die Art und Weise, wie die Lernenden schrittweise ihre mentalen Modelle im ko-konstruktiven Prozess entwickeln, wird dokumentiert. Die Studie wurde vom Direktionsfonds der PHZ finanziert.

GeoConcepts I: Veränderungen von Alltagsvorstellungen über den Treibhauseffekt und die globale Erwärmung
Das Projekt GeoConcepts I erforschte die Frage, wie man fehlerhafte, aber sehr stabile Alltagsvorstellungen von Lernenden durch Unterricht verändern kann. Diese Alltagsvorstellungen stehen der Einsicht entgegen, dass das anthropogen produzierte Kohlendioxid die Hauptursache für die globale Erwärmung ist. Ein Forschungsteam aus Geographie- und Physikdidaktikern sowie einem Psychologen hat auf der Grundlage konstruktivistischer Prinzipien eine Lernumgebung entwickelt, welche die speziellen Lernschwierigkeiten bezüglich des Treibhauseffekt-Prinzips überwinden helfen und Vorstellungsänderungen induzieren soll. Im Rahmen einer vom Direktionsfonds der PHZ finanzierten Wirksamkeitsstudie konnte nachgewiesen werden, dass die Lernumgebung länger andauernde Vorstellungsänderungen bewirkt. Das Projekt ist abgeschlossen.

Literatur

Reinfried, S. & Tempelmann, S. (2014): The Impact of Secondary School Students' Preconceptions on the Evolution of their Mental Models of the Greenhouse effect and Global Warming, International Journal of Science Education, 36(2), 304-333, http://dx.doi.org/10.1080/09500693.2013.773598

Reinfried, S., Aeschbacher, U. & Rottermann, B. (2012): Improving students’ conceptual understanding of the greenhouse effect using theory-based learning materials that promote deep learning. International Research in Geographical and Environmental Education, 21(2), 155-178.
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10382046.2012.672685

Reinfried, S., Rottermann, B., Aeschbacher U. & Huber, E. (2010). Alltagsvorstellungen über den Treibhauseffekt und die globale Erwärmung verändern – eine Voraussetzung für Bildung für nachhaltige Entwicklung. Schweizerische Zeitschrift für Bildungswissenschaften, 32(2), 251-273.

Reinfried, S., Aeschbacher, U., Huber, E. & Rottermann, B. (2010). Den Treibhauseffekt zeigen und erklären. In S. Reinfried, S. (Hrsg.), Schülervorstellungen und geographisches Lernen. Aktuelle Conceptual Change-Forschung und Stand der theoretischen Diskussion. S. 123-156. Logos Verlag Berlin.

Reinfried, S., Rottermann, B., Aeschbacher, U. & Huber, E. (2010). Wirksamkeit einer lernpsychologisch optimierten Lernumgebung auf die Veränderungen von Schülervorstellungen über den Treibhauseffekt und die globale Erwärmung – eine Pilotstudie. Geographie und ihre Didaktik, 38(4), 205-226.

Reinfried, S., Schuler, S., Aeschbacher, U. & Huber, E. (2008). Der Treibhauseffekt - Folge eines Lochs in der Atmosphäre? Wie Schüler sich ihre Alltagsvorstellungen bewusst machen und sie verändern können. geographie heute, 265, 24-33.

Projekt Ludwigsburg-Luzerner Bibliographie

Die Ludwigsburg-Luzerner Bibliographie zur Erfassung und Auswertung der internationalen Forschungsliteratur zur Vorstellungsforschung in den Geowissenschaften (LLGB)
Prof. Dr. Sibylle Reinfried (PHZ Luzern) und Dr. Stephan Schuler (PH Ludwigsburg) haben im Jahr 2005 damit begonnen, eine Literaturdatenbank über die Vorstellungsforschung in den Geowissenschaften und der Geographie aufzubauen. Ziel ist es, den Forschungsstand in der Vorstellungsforschung systematisch auszuloten und Bereiche zu identifizieren, in denen Forschungsdefizite herrschen. Bisher wurden über 500 Publikationen zusammengetragen, bei denen es sich um empirische, theoretische und "best practice" Studien zu Alltagsvorstellungen und Vorstellungsänderungen von Lernenden und Lehrenden handelt. Das Projekt wird von den Pädagogischen Hochschulen in Luzern und Ludwigsburg finanziert. Die Bibliographie kann heruntergeladen werden unter www.ph-ludwigsburg.de/geographie

Literatur
Reinfried, S. & Schuler S. (2009). Die Ludwigsburg-Luzerner Bibliographie zur Alltagsvorstellungsforschung in den Geowissenschaften – ein Projekt zur Erfassung der internationalen Forschungsliteratur. Geographie und ihre Didaktik, 37(3), 120-135.

Projekt GeoWissenDirekt

Didaktische Rekonstruktion zentraler geowissenschaftlicher Konzepte – ein Weg zur Veränderung von Alltagsvorstellungen in der Geographie
Das Projekt erforscht Schülervorstellungen über geowissenschaftliche und geographische Konzepte und über die Wechselbeziehungen geowissenschaftlicher Systeme. In nach konstruktivistischen Kriterien entwickelten Lernumgebungen wird anschliessend versucht, Vorstellungsänderungen zu bewirken. Die Unterrichtsmodule werden auf der Grundlage des Models der didaktischen Rekonstruktion (Kattmann et al. 1997) entworfen und in der Praxis getestet.

Literatur

Reinfried, S. (2015). Der Einfluss des Vorwissens auf geographisches Lernen. GeoAgenda H. 4, S. 22-25.
Download (pdf, 529 KB)

Reinfried, S., Aeschbacher, U., Kienzler, P. M. & Tempelmann, S. (2013). Mit einer didaktisch rekonstruierten Lernumgebung Lernerfolge erzielen – das Beispiel Wasserquellen und Gebirgshydrologie. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, Jg. 19, 261-288. http://archiv.ipn.uni-kiel.de/zfdn

Reinfried, S., Mathis, C. & Kattmann, U. (2009). Das Modell der Didaktischen Rekonstruktion - eine innovative Methode zur fachdidaktischen Erforschung und Entwicklung von Unterricht. Beiträge zur Lehrerbildung, 27(3), 404-414.

Reinfried, S. (2006). Conceptual change in pysical geography and environmental sciences through mental model building – the example of groundwater. International Research in Geographical and Environmental Education, 15(1), 41-61.

Reinfried, S. (2006). Alltagsvorstellungen – und wie man sie verändern kann. Das Beispiel Grundwasser. geographie heute, 243/244; 38-43.