Umgang mit wissenschaftlichen Fehlannahmen: Das Element der Überraschung

Überraschung hilft Kindern, naturwissenschaftliche Fehlvorstellungen zu korrigieren

26.05.2021 Falsche Vorstellungen von den Zusammenhängen in der Natur halten sich bei Kindern oft hartnäckig – etwa, dass es vom Gewicht eines Objekts abhängt, wie viel Flüssigkeit es verdrängt, wenn man es unter Wasser taucht.

Wie eine Studie des DIPF | Leibniz-Institut für Bildungsforschung und Bildungsinformation jetzt zeigt, legen die Kinder diese tief sitzenden Fehlvorstellungen umso leichter ab, je überraschter sie vom Resultat eines Experiments sind. Die Studie weist auch auf ein probates Mittel hin, um diese Überraschung und damit den Lerneffekt hervorzurufen: Die Kinder sollen im Vorhinein Vermutungen über die Abläufe äußern, bevor sie die korrekte Lösung zu sehen bekommen.

„Es ist teilweise wirklich schwer, naturwissenschaftliche Fehlvorstellungen aus den Köpfen von Kindern zu bekommen. Ein Beispiel ist die Vorstellung, dass die Erde eine Scheibe ist. Es reicht oft nicht aus, sie auf die eigentlichen Tatsachen hinzuweisen“, erläutert Dr. Maria Theobald, die Erstautorin des nun veröffentlichten Artikels in der Fachzeitschrift „Child Development“, in dem die neue Studie vorgestellt wird.

Die verantwortliche DIPF-Arbeitsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Garvin Brod hatte bereits in Untersuchungen zuvor zeigen können, dass Vorhersagen, wie man sie etwa bei einem Quiz abgibt, helfen, sich die richtigen Ergebnisse anschließend besser zu merken. Die größten Lerneffekte zeigten sich bei falschen Vorhersagen und der mit ihnen einhergehenden Überraschung, sobald Proband*innen von den korrekten Antworten erfuhren. Die aktuelle Studie baute auf dieser Erkenntnis auf. Sie ging der Frage nach, ob der Effekt helfen kann, sich nicht nur eher simple Quiz-Fakten besser zu merken, sondern auch die genannten hartnäckigen Fehlvorstellungen zu revidieren. Dabei nahmen die Forscher*innen insbesondere die Rolle der Überraschung in den Fokus.

Studien-Design:

Die Forschenden führten die Studie mit insgesamt 94 Kindern im Alter von sechs bis neun Jahren durch. Wie in einem Wissenstest vorab festgestellt wurde, saßen die meisten teilnehmenden Kinder der Fehlvorstellung auf, dass es vom Gewicht eines Objekts abhängt, wie viel Wasser es verdrängt, wenn man es unter Wasser taucht. Dabei hängt dies allein von seinem Volumen ab. Die Kinder bearbeiteten dann am Computer Aufgaben zu der Thematik – anhand von zwei Kugeln im Vergleich. Die Kinder wurden dazu in zwei Gruppen eingeteilt: Die eine Gruppe äußerte im Vorhinein Vermutungen, was das richtige Ergebnis ist. Die andere bekam erst die Lösung zu sehen und sollte dann angeben, welches Ergebnis sie eigentlich erwartet hatten. Bei einem Teil der Aufgaben führte das Fehlkonzept der Kinder zu einer falschen Lösung. Das galt für die Aufgaben, bei denen eine der beiden Kugeln zwar schwerer, aber genau so groß oder sogar kleiner als die andere Kugel war.

Als die Kinder die korrekten Ergebnisse präsentiert bekamen, erfassten die Wissenschaftler*innen bei beiden Gruppen die Überraschung. Dafür nutzten sie einen wissenschaftlich etablierten Indikator: die Erweiterung der Pupillen, die sich mit fortschrittlichen Kamerasystemen immer genauer vermessen lässt. Zum Schluss absolvierten die Kinder zwei Tests: die gleiche Wissensabfrage aus dem Vorabtest und einen weiteren, der ermittelte, inwieweit die Kinder das gelernte Wissen auf verwandte Themenbereiche transferieren können und damit ob sie das Konzept auch auf einer abstrakten Ebene verstanden haben.

Studien-Ergebnisse:

Bei den Kindern, die vorab Vermutungen über das Ergebnis angestellt hatten, ergaben sich wie erwartet die größeren Lerneffekte. Sie schnitten sowohl im Wissens- als auch im Transfertest besser ab. Sie zeigten zudem im Gegensatz zu der anderen Gruppe eine deutlichere Pupillenerweiterung als Überraschungsreaktion, wenn sie bei den falsch bearbeiteten Aufgaben die Lösung präsentiert bekamen. Die Auswirkungen dieser Überraschung konnten die Forschenden aufgrund des Studiendesigns mit mehreren Aufgabenreihen und moderner statistischer Verfahren relativ genau jedem einzelnen Kind und seiner Lernentwicklung zuordnen.

Dabei stellte sich heraus: Je stärker sich die Pupillen erweiterten, je überraschter die Kinder also waren, desto größer fielen die Lerneffekte aus und desto eher korrigierten sie somit ihre Fehlvorstellungen. Bildungsforscherin Theobald fasst zusammen: „Falsche Vorhersagen helfen, Überraschung auszulösen, und das Maß der Überraschung hat eine Auswirkung darauf, wie sehr Kinder hartnäckige Fehlvorstellungen korrigieren.“

Die Ergebnisse haben durchaus Relevanz für den Schullalltag, wie Dr. Theobald darlegt: „Lehrkräfte können Schüler*innen Vorhersagen treffen lassen, bevor sie die richtige Lösung verraten. Liegen die Lernenden mit ihrer Annahme falsch, sind sie überrascht und stärker emotional involviert. Das begünstigt eine tiefere Auseinandersetzung mit dem Thema.“

Allerdings müssten einige Einschränkungen der Studienergebnisse beachtet werden: So müsste das Ganze beispielsweise noch bei komplexeren Sachverhalten als nur bei der relativ einfachen Regel „Allein das Volumen ist für die Wasserverdrängung untergetauchter Objekte verantwortlich“ überprüft werden. Es kann auch noch nicht gesagt werden, wie dauerhaft die Kinder die Fehlvorstellungen ablegen.

Die Studie im Detail: Theobald, M. & Brod, G. (2021). Tackling Scientific Misconceptions: The Element of Surprise. Child Development. Advance Online Publication. https://doi.org/10.1111/cdev.13582

Quellenangabe: Pressemitteilung DIPF | Leibniz-Institut für Bildungsforschung und Bildungsinformation




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