Modellexperimente
Kurzbeschreibung
Das Modellexperiment erlaubt den experimentell basierten Erkenntnisgewinn über ein Original,
welches aus verschiedenen Gründen nicht zugänglich ist. Diese Funktion erfüllen Modellexperimente sowohl in der
Fachwissenschaft als auch in Lehr-Lernprozessen. In Sommer et al. (2017) sind die Kriterien, welche ein
Modellexperiment mit dem Fachbezug Chemie auszeichnen, publiziert. An ausgewählten Beispielen wird an dieser
Stelle auch der Begriff Modellierungsgrad diskutiert.
Für den Erkenntnisgewinn ist die Analogiebildung zwischen Modellexperiment und Original bedeutsam. Dabei sind
Ähnlichkeiten in den Objekten, Attributen sowie Relationen (Beziehungen u.a. zwischen Objekten) von besonderer
Bedeutung. Henning Steff (2015) hat den Einfluss oberflächlicher Attribute (z.B. Farbe) von Modellsubstanzen auf die
Wahrnehmung und Verwendung intendierter Analogien am Beispiel der Mehlstaubexplosion untersucht. Er kam zu der Erkenntnis,
dass sowohl der spontane Abruf als auch das Mapping durch eine erhöhte Ähnlichkeit von oberflächlichen Attributen begünstigt werden
(Sommer et al. 2019). Daraus resultierte die Empfehlung, bei der Auswahl der Modellsubstanz auch den Aspekt einer hohen Ähnlichkeit in
Oberflächenmerkmalen zur Originalsubstanz zu berücksichtigen. Christina Toschka (2021) hat die Denkwege während des Mapping-Prozesses genauer analysiert.
Sie hat ihre Erkenntnisse ebenfalls an der Mehlstaubexplosion gewonnen, bei der allerdings die eingesetzte Modellsubstanz eine geringe Ähnlichkeit von
oberflächlichen Attributen aufweist. Sie wollte reziprok untersuchen, ob bei fehlender Ähnlichkeit von oberflächlichen Attributen der Fokus der Schülerinnen
und Schüler auf anderen Elementen liegt. Sie konnte zeigen, dass die Schülerinnen und Schüler in den Denkwegen ihr Augenmerk auf die Objekte, ihre
strukturellen Attribute sowie die zwischen ihnen existierenden Relationen richten, oberflächliche Attribute spielen eine untergeordnete Rolle. Ihre
Erkenntnisse wiederum sprächen gegen eine Modellsubstanz mit einer hohen Ähnlichkeit in Oberflächenmerkmalen.
Kooperationspartner
Prof. Dr. Joachim Wirth (Lehrstuhl für Lehr-Lernforschung, Ruhr-Universität Bochum)
Wichtige Publikationen
Toschka, Chr. & Sommer, K. (2020). Einsatz der Methode Lautes Denken zur Beobachtung von individuellen Denkprozessen beim Umgang mit Modellexperimenten. In: K. Sommer, J. Wirth & M. Vanderbeke, Handbuch Forschen im Schülerlabor, Münster: Waxmann, S. 235-244.
Sommer, K., Toschka, Chr., Steff, H & Wirth, J. (2019). Oberflächenmerkmale von Modellsubstanzen und ihr Einfluss auf die Bildung von Analogien durch Lernende. In: ZfDN 25, S.259-272. DOI: 10.1007/s40573-019-00104-8.
Toschka, Chr. & Sommer, K. (2019). Analogien erkennen, Analogien nutzen. In: Unterricht Chemie 30 (171), S. 16-23.
Sommer, K., Toschka, Chr., Schröder, L., Schröder, Th., Steff, H. & Fischer, R. A. (2017). Modellexperimente im Chemieunterricht - Ein Beitrag zur Definition des Begriffes Modellexperiment und zur Bestimmung des Modellierungsgrades. In: Chemkon 24 (1), S.13-19.
Dissertationen
Toschka, Chr. (2021). Lernen mit Modellexperimenten - Empirische Untersuchung der Wahrnehmung und des Denkens in Analogien beim Umgang mit Modellexperimenten. Dissertation, Ruhr-Universität Bochum.
Schröder, T.P. (2017). Validierungsparameter für Schulexperimente - dargestellt an Modellexperimenten für industrielle Prüfverfahren. Dissertation, Ruhr-Universität Bochum
Steff, H. (2015). Untersuchungen über Modellexperimente des Chemieunterrichts - dargestellt am Beispiel der Mehlstaubexplosion. Dissertation, Ruhr-Universität Bochum.