Lernmedien und Lernerfolg - reale und virtuelle Materialien im Physikunterricht. Empirische Untersuchungen in achten Klassen an Gymnasien (Laborstudie) um Computereinsatz mit Simulation und IBE

Medienvergleichsstudien zeigen, dass ein größerer Lernerfolg im Physikunterricht nicht allein durch Einsatz eines Computers zu erreichen ist. Man erwartet insbesondere von der Kombination geeignet gestalteter Materialien, dass sie Schüler dabei unterstützen, zwischen der Welt der mathematischen Modelle und der Welt der Phänomene eine Verknüpfung herzustellen. Für das Schülerexperiment erwartet man, dass virtuelle Materialien wie Interaktive Bildschirmexperimente (IBE) einen großen Lernerfolg bei geringem Logistikaufwand erzielen.
Dieses Forschungsprojekt untersucht in einem 2x2-Design den Lernerfolg beim Einsatz computergestützter, virtueller Materialien im Vergleich zu realen Materialien: Für die Untersuchungen wird eine Unterrichtseinheit Experimentieren mit einem Augenmodell entwickelt, die in Varianten jeweils ein Medium zur Welt der Phänomene (wahlweise ein Realexperiment oder ein IBE) und ein Medium zur Welt der mathematischen Modelle (wahlweise Papiervorlagen oder eine Computersimulation)miteinander kombiniert. Die Schüler werden gleichmäßig auf die Unterrichtsvarianten aufgeteilt und in einem Pre-Post-Test-Design in ihrem Lernerfolg verglichen.

Die grundsätzliche Überlegenheit einer Medienkombination kann nicht nachgewiesen werden. Ebenso lernen die Schüler mit dem IBE genauso gut wie mit dem Realexperiment, jedoch lernen sie mit dem IBE schneller. Die Verwendung der Simulation zusammen mit dem Realexperiment führt in der Welt der mathematischen Modelle zu einem geringeren Lernerfolg. Aus den Korrelations- und Variationsanalysen der Lernervariablen wird ein sogenanntes iteratives Modell für das Physiklernen abgeleitet, in dem die Kombination der kognitiven Fähigkeiten und der Vorkenntnisse einen großen Teil der Variation des Lernerfolges erklärt.