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Die Fehlersuche an elektronischen Schaltungen gehört im Themenbereich der Elektrotechnik zu einem der zentralen Bildungsinhalte des Technikunterrichts. Auch die OECD sieht bei PISA das Diagnostizieren von Fehlern in einem nicht funktionierenden System als fächerübergreifend bedeutende Problemlösekompetenz naturwissenschaftlichen Unterrichts an. Für das Fach Technik standen empirische Evidenzen zu geeigneten Gestaltungsvarianten der curricular intendierten Ziele zur Fehlersuche an elektronischen Schaltungen bisher noch aus. Dieser Forschungslücke begegnet die vorliegende Arbeit mit der theoriegeleiteten Erarbeitung eines geeigneten Unterrichts und dessen Evaluation in einer schulpraktischen Intervention.
Es wird dezidiert untersucht, ob, und wenn ja, inwieweit Lernende mit einem speziellen Unterrichtssetting im Anschluss an den Cognitive Apprenticeship Ansatz durch die gezielte Konfrontation mit realen (fehlerhaften) Schaltungen und der Aufgabe zur strukturierten Fehleranalyse günstiger in ihrer Kompetenz- und Motivationsentwicklung gefördert werden können als Schüler(innen), die eine an der Fertigungsaufgabe orientierte und tradierte Unterrichtsgestaltung durchlaufen. Als Feldexperiment in der Schulpraxis wird über fünf Stundenblöcke der Technikunterricht von n = 18 Klassen mit n = 230 Schüler(innen) der 9. und 10. Jahrgangsstufe in einem Experimental-Kontrollgruppenvergleich im Längsschnitt evaluiert. Während in den Experimentalgruppen zwischen einem uniformen und multiplen Schulungskontext bzgl. der eingesetzten elektronischen Schaltungen unterschieden wird, erhalten Lernende der Kotrollgruppe einen an der Fertigungsaufgabe orientierten traditionellen Unterricht.
Die Ergebnisse der Studie können dahingehend interpretiert werden, dass mit einem situierten Unterricht zur Fehlersuche an elektronischen Schaltungen im Anschluss an den Cognitive Apprenticeship Ansatz eine weitestgehend positive Kompetenzentwicklung bei den Schüler(innen) erreicht wird. Sowohl im elektrotechnischen Fachwissen als auch in der Fehleranalysefähigkeit steigern Lernende im Vergleich zur Kontrollgruppe ihre Outputqualitäten mit einem mittleren bis großen Effekt. Die Ergebnisse ordnen sich in die bisherige Befundlage zu Cognitive Apprenticeship Interventionen der verwandten MINT-beteiligten Fächer Mathematik, Physik und Chemie ein und zeigen außerdem ähnliche Effektstärken, wie sie Hattie (2016) in seiner interdisziplinären Metaanalyse für den Einfluss von Problemlösen im Unterricht auf den Lernerfolg von Schüler(innen) nachweist. Keine signifikant positivere Entwicklung zeigt sich jedoch in den verschiedenen Motivationsformen, der Emotionalen Befindlichkeit und der Freude an Denkaufgaben. Die Annahme, dass Lernumgebungen mit uniformen Repräsentationsformen effektiver für die Fehleranalyse innerhalb dieses Kontextes sind als multiple Formen sowie dass Lernumgebungen mit multiplen Repräsentationsformen effektiver in der Transferfähigkeit der Fehleranalysefähigkeit sind als uniforme Formen, kann ebenfalls nicht bestätigt werden.
Auch wenn das deutsche Schulsystem noch immer auf einen Unterricht in möglichst homogenen Lerngruppen setzt, wurden in den letzten zwanzig Jahren zunehmend Stimmen lauter, die vom Erfolg und Nutzen heterogener Lerngruppen überzeugt sind. Begründet wird dies insbesondere durch die zahlreichen Situationen im Schulalltag, in denen Kinder mit verschiedensten Fähigkeiten und Verhaltensweisen sowie unterschiedlichem Vorwissen voneinander lernen können. Auch die im März 2009 in Kraft getretene UN-Konvention über die Rechte von Menschen mit Behinderungen trägt dazu bei, dass das Lernen in heterogenen Lerngruppen ein immer bedeutsameres Thema wird. Trotz der Aktualität und Bedeutung dieses Themas bleibt die Beantwortung der Frage, wie Lernprozesse zwischen Kindern tatsächlich erfolgen, jedoch größtenteils offen. Ziel dieser Arbeit ist es, Lehrkräfte für mögliche Lernprozesse zwischen Kindern in heterogenen Lerngruppen sensibel zu machen, so dass diese, unter Kenntnis förderlicher Bedingungen, für das Lernen genutzt werden können. Heterogenität ist eine Chance, die jedoch allzu oft nicht als solche erkannt wird. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Arbeit der Frage nachgegangen, wie Kinder von Kindern lernen können. Dabei gilt der Fokus Kindern zwischen sieben und neun Jahren, die integrativ in einer zweiten Klasse unterrichtet werden. Da in dieser Arbeit davon ausgegangen wurde, dass prinzipiell alle Kinder voneinander lernen können, wurde die Fragestellung nicht auf das Voneinander Lernen zwischen Kindern mit und ohne sonderpädagogischen Förderbedarf eingegrenzt. Außerdem sollten Kinder nicht auf diese eine Eigenschaft reduziert, sondern in ihrer gesamten Persönlichkeit betrachtet werden. Nachdem zunächst die Begriffe Integration, Inklusion und Heterogenität unter Berücksichtigung verschiedener Autoren definiert und voneinander abgegrenzt werden, erfolgt die Darstellung der theoretischen Grundlagen zur Erklärung menschlichen Lernens. Während in der integrationspädagogischen Literatur vor allem die Bedeutung des Modelllernens diskutiert wird, wurden in dieser Arbeit auch weitere theoretische Ansätze zum Lernen herangezogen. Sie sollen Hilfen und Anregungen für die Analyse von Lernsituationen zwischen Kindern geben. Dabei werden die drei Hauptströmungen der Lernforschung, der Behaviorismus, die kognitive sowie die konstruktivistische Lernpsychologie, unterschieden. Die Auswahl der theoretischen Ansätze für diese Arbeit findet ihre Begründung in der einschlägigen Literatur, die diese als die bedeutendsten und grundlegendsten darstellt, sowie der Bedeutung dieser Ansätze für Lernsituationen zwischen Kindern. Mit Hilfe der sich daraus ableitenden möglichen Lernformen zwischen Kindern, welche aufgrund der Komplexität und Vielschichtigkeit des Lernens nicht immer klar voneinander zu trennen sind und auch kombiniert auftreten können, sowie der Theorie gemeinsamer Lernsituationen von WOCKEN wird exemplarisch eine Auswahl verschiedener Lernsituationen hinsichtlich darin liegender Lernformen analysiert. Zu diesem Zweck wurden Videoaufnahmen gemacht, welche eine möglichst präzise Analyse komplexer Interaktionen ermöglichen. Unter Zuhilfenahme zahlreicher Studien erfolgt anschließend eine Interpretation der aus den Videoaufnahmen resultierenden Ergebnisse. Es zeigt sich, dass zwischen Kindern zahlreiche Lernsituationen entstehen und sie einander, meist unbewusst, vielfältige Lernangebote machen. Insbesondere das Lernen durch Interaktion, gemeint sind damit vor allem Aushandlungsprozesse, sowie durch Beobachtung und Nachahmung scheinen eine wichtige Rolle zu spielen. Auch das Lernen über die Folgen einer Handlung, Verstärkung und Bestrafung, kann zu Lernprozessen zwischen Kindern führen. Es stellt sich heraus, dass diese Lernformen einander oft ergänzen und mit Instruktionen, die Kinder einander geben, unterstützt werden. Deutlich wurde auch, dass das Lernen zwischen Kindern vor allem in einem offenen Unterricht, in dem sich zahlreiche kooperative Lernsituationen entwickeln können, und durch positive emotionale Beziehungen gefördert werden kann. Dabei scheinen kleinere Schülergruppen von zwei bis vier Schülern günstiger zu sein. Zu betonen ist, dass die Erkenntnisse dieser Arbeit nicht repräsentativ sind, sondern exemplarisch mögliche Lernformen zwischen Kindern beschreiben und verstehbar machen. Jede in der Arbeit vorgeschlagene Interpretation einer Lernsituation ist nur eine Möglichkeit, diese Situation zu verstehen. Die Erkenntnisse können jedoch helfen, einen Blick für Lernsituationen zwischen Kindern zu bekommen, sie zu nutzen und Heterogenität als Chance und als zukünftige Realität anzunehmen und willkommen zu heißen.