Wissenschaftliches Problemlösen lernen: Dyaden und Einzelpersonen experimentieren im simulierten Labor

Wissenschaftliches Argumentieren und Problemlösen sind zentrale Ziele der universitären
Ausbildung. Die zugrundeliegenden Kompetenzen umfassen komplexe
Fertigkeiten in den Bereichen Theoriebildung, Formulierung von Hypothesen, Versuchsplanung,
statistische Datenauswertung, Ergebnisinterpretation sowie bei der
Integration von Inhalten und Methoden. Dabei treffen Studienanfängerinnen und -
anfänger immer wieder auf typische Schwierigkeiten: Wie kann aus einer Theorie
eine Hypothese abgeleitet werden? Wie kann der empirische Gehalt einer Hypothese
experimentell überprüft werden? Wie ist eine Hypothese im Licht empirischer
Befunde zu bewerten? Bisher ist noch wenig darüber bekannt, wie sich der
Erwerb von Fertigkeiten für das wissenschaftliche Entdecken fördern läßt. Zwei
Herangehensweisen bieten sich für diesen Zweck besonders an, das Arbeiten mit
Computersimulationen und das kooperative Lernen. Simulationen sind eine Möglichkeit
für Studierende, ein Kernstück wissenschaftlichen Problemlösens, die
experimentelle Methodologie, aktiv zu erlernen und einzuüben, bevor sie eigene
reale Experimente planen. Wo die erwähnten Schwierigkeiten beim Experimentieren
auftreten, bieten kognitive Werkzeuge, an der entsprechenden Stelle in die
Simulation integriert, Möglichkeiten der didaktischen Unterstützung. Kooperatives
Problemlösen hat sich im Hinblick auf das wissenschaftliche Entdecken als günstig
erwiesen. Durch das kooperative Setting werden die Teilnehmenden dazu angeregt,
Wissen zu explizieren, Aussagen zu hinterfragen, zu reflektieren und ihre Argumente
zu begründen.
Um Studierende beim wissenschaftlichen Problemlösen zu beobachten und
im Erwerb der dafür notwendigen Kompetenzen zu unterstützen, wurde
virtue
entwickelt,
ein internet-basiertes psychologisches Labor. In ihm können Studierende
selbständig Experimente zur Überprüfung der Merkmals-Integrations-Theorie über
das wahrnehmungspsychologische Phänomen der visuellen Suche planen und
durchführen. Die dem System zugrundeliegende Simulation basiert dabei auf realen
experimentellen Daten.
An einer experimentellen Studie nahmen Psychologiestudierende in kooperierenden
Dyaden oder als Einzelpersonen teil. Sie absolvierten parallele Vor- und
Nachtests. Logfiles der simulierten Experimente wurden ebenso aufgezeichnet wie
Videos von den Dialogen der Dyaden und den Einzelpersonen beim lauten Denken.
Beide Gruppen zeigten vom Vortest zum Nachtest einen deutlichen Wissenszuwachs,
sowohl inhaltsübergreifend im Bereich der Versuchsplanung und der
experimentellen Methodik als auch für den inhaltlichen Gegenstandsbereich der
visuellen Suche. Die Gruppen unterschieden sich in Bezug auf den Wissenszuwachs
nicht voneinander. Deutliche Unterschiede zugunsten der Dyaden ergaben
sich hinsichtlich eines insgesamt sorgfältigeren Vorgehens, bezogen auf die Versuchsplanung
und die theoriegeleitete Abfolge von Experimenten, und im Sinne
einer geringeren Tendenz, eine durch die Ergebnisse eines Experiments falsifizierte
Hypothese beizubehalten (Bestätigungsfehler). Eine qualitative Analyse der Transkripte
von zwei Einzelpersonen und zwei Dyaden gibt Aufschluß über unterschiedliche
Vorgehensweisen in beiden Settings. Einzelpersonen zeigten ein
eingeschränktes Repertoire an Lernstrategien. Es erstreckt sich darauf, die Theorie
zu konsultieren, sich frühere Experimente nochmals zu vergegenwärtigen, überraschende
Ergebnisse zu hinterfragen und zu reflektieren, sowie eine gewisse Stringenz
bei der Planung der Experimentalreihe zu demonstrieren. Dyaden nutzten im
Gegensatz zu Einzelpersonen Analogien für ihre Argumentation und diskutierten
ein breiteres Inhaltsspektrum als diese. Zudem reflektierten Dyaden ihr Vorgehen
in häufigeren Metaaussagen als Einzelpersonen.
In der Studie erwies sich das simulierte psychologische Labor
virtue
als
geeignete Lernumgebung zur Vermittlung von Fertigkeiten für das wissenschaftliche
Problemlösen. Während es in den parallelen Vor- und Nachtests nicht möglich
war, eine Überlegenheit von Dyaden gegenüber Einzelpersonen zu messen, zeigten
Prozeßanalysen, daß Dyaden beim wissenschaftlichen Problemlösen Vorteile
gegenüber Einzelpersonen haben. Damit entsprechen die Ergebnisse der vorliegenden
Studie dem Stand der Forschung. Die Ergebnisse erlauben Schlußfolgerungen
über den weiteren Forschungsbedarf im Bereich des wissenschaftlichen Problemlösens,
über Gestaltung von Lehrveranstaltungen für Methodologie sowie über den
Einsatz simulierter Labors im universitären Kontext.