Kognitive Verarbeitungsprozesse in der Interaktion mit Strömungsexperimenten in einer Ausstellung : Eine empirische Untersuchung mit Besuchenden an außerschulischen Lernorten im Küstenraum

Der Küstenraum ist ein dynamisches System, welches sensibel auf Veränderungen reagiert. Aufgrund der hohen Dynamik ist das Wattenmeer 2009 zum UNESCO Weltnaturerbe ernannt worden. Um diese besondere Bedeutung auch in außerschulischen Lernorten zu vermitteln, wird eine Ausstellung zu Strömungsphänomenen konzipiert und erprobt. Dabei werden kognitive Verarbeitungsprozesse von Besuchenden in der Interaktion mit Experimenten zu Strömungsphänomenen untersucht. Im Sinne des Design-based Research werden Weiterentwicklungen und Generalisierungen herausgearbeitet. Die Ergebnisse der empirischen Untersuchung sind in dieser Arbeit dargestellt, insbesondere werden Leitlinien für die Konzeption bzw. Weiterentwicklung von interaktiven Ausstellungen abgeleitet. Danksagung 5 Inhaltsverzeichnis 7 Abbildungsverzeichnis 11 Tabellenverzeichnis 15 Formelverzeichnis 17 1 Thematische Hinführung 18 2 Lernen und kognitive Verarbeitung 23 2.1 Kognitive Verarbeitungsprozesse und Handlungstheorie 23 2.1.1 Kognitive Verarbeitungsprozesse 24 2.1.2 Handlungstheorie nach Grunert (2012) 29 2.2 Lernen in Ausstellungen 33 2.2.1 Modelle bzw. Theorien zum Lernen 36 2.2.2 Modelle bzw. Theorien zur Ausstellungsentwicklung 46 2.3 Forschungsstand zum Lernen in Ausstellungen 55 2.3.1 Lerngelegenheiten in einer Museumsausstellung und ihre Nutzung nach Thoma (2009) 56 2.3.2 Ausstellungen als Lernumgebungen nach Hauan und Kolstø (2014) 57 2.3.3 Auswirkungen eines Ausstellungsdesigns auf das Lernen der Besuchenden nach Afonso und Gilbert (2007) 59 2.3.4 Zusammenfassung und Bedeutung für diese Studie 60 3 Didaktische Rekonstruktion als theoretische Grundlage 62 3.1 Sachstrukturanalyse 65 3.1.1 Strukturbildungsprozesse bei granularer Materie 65 3.1.2 Entstehung der Gezeiten 78 3.1.3 Entstehung des Golfstroms 83 3.1.4 Entstehung eines Tsunamis 88 3.1.5 Deichprofile an der Küste 90 3.2 Perspektive der Lernenden 94 3.3 Didaktische Strukturierung 100 3.3.1 Paradigmenwechsel der Interaktion 100 3.3.1.1 (Lern-)Aufgabe 105 3.3.1.2 Experiment 110 3.3.2 Struktur der Lernstationen 113 4 Studiendesign und Instrumente 126 4.1 Forschungsfragen 126 4.2 Design-based research – Fachdidaktische Entwicklungsforschung 128 4.2.1 Zyklen der Studien 133 4.2.2 Instrumente der Studien 137 4.2.2.1 Beobachtungen bei den Feldstudien 137 4.2.2.2 Interviews bei den Feldstudien 142 4.2.2.3 Fragebogen bei den Laborstudien 146 4.2.2.4 Interview bei den Laborstudien 148 4.2.2.5 Beobachtungen bei den Laborstudien 155 4.3 Ablauf der Studie 156 Elektronisches Zusatzmaterial 166 5 Datenanalyse und Kategorisierung 167 5.1 Qualitative Inhaltsanalyse nach Kuckartz (2018) 167 5.2 Entwicklung des deduktiven Kategoriensystems 172 5.3 Diskussion der Studiengüte und der Gütekriterien 194 5.4 Fallstudien 198 Elektronisches Zusatzmaterial 199 6 Zyklus I 200 6.1 Fachdidaktische Strukturierung in Zyklus I 200 6.1.1 Station „Rippelbildung“ 207 6.1.2 Station „Gezeitenrippel“ 218 6.1.3 Station „Sandburgenbau und kritischer Winkel“ 224 6.1.4 Station „Dünenentstehung“ 229 6.1.5 Station „Gezeitenwelle“ 238 6.1.6 Station „Golfstromentstehung“ 244 6.1.7 Station „Tsunamientstehung“ 252 6.1.8 Unterschiede zwischen Feldstudie und Laborstudie 259 6.2 Fallbeispiel Martina für die Station „Rippelbildung“ 260 6.3 Empirische Schlüsse für die Weiterentwicklung der Stationen 267 6.3.1 Station „Rippelbildung“ 268 6.3.2 Station „Gezeitenrippel“ 278 6.3.3 Station „Sandburgenbau und kritischer Winkel“ 284 6.3.4 Station „Dünenentstehung“ 288 6.3.5 Station „Gezeitenwelle“ 294 6.3.6 Station „Golfstromentstehung“ 302 6.3.7 Station „Tsunamientstehung“ 310 6.3.8 Resümee 317 Elektronisches Zusatzmaterial 318 7 Zyklus II 319 7.1 Fachdidaktische Strukturierung in Zyklus II 319 7.1.1 Station „Rippelbildung“ 320 7.1.2 Station „Gezeitenrippel“ 325 7.1.3 Station „Dünenentstehung“ 327 7.1.4 Station „Gezeitenwelle“ 330 7.1.5 Station „Golfstromentstehung“ 333 7.1.6 Station „Tsunamientstehung“ 335 7.1.7 Unterschiede zwischen Feldstudie und Laborstudie 337 7.2 Empirische Schlüsse für die Weiterentwicklung der Ausstellung am Beispiel der Station „Rippelbildung“ 339 Elektronisches Zusatzmaterial 349 8 Generalisierte Prozesse der Ausstellungsbesuchenden 350 8.1 Generalisierungsbereich „Lenkung der Entschlüsselung“ 351 8.2 Generalisierungsbereich „Prozesse der Beobachtung“ 354 8.3 Generalisierungsbereich „Ziele der Verwendung schriftlichen Materials“ 357 8.4 Generalisierungsbereich „Verknüpfung von schriftlichem Material und Handlungen/Beobachtungen“ 361 8.5 Generalisierungsbereich „Verknüpfungen von Stationen“ 364 8.6 Generalisierungsbereich „Gründe für Erklärungen“ 368 8.7 Diskussion 371 9 Leitlinien für eine interaktive Ausstellung zum Themenfeld Strömungen und darüber hinaus 377 9.1 Zehn Leitlinien für die Gestaltung von interaktiven Lernstationen in Bildungseinrichtungen der Küste 378 9.1.1 Leitlinie „Bauliche und gestalterische Maßnahmen zur Anregung von Entschlüsselungsprozessen“ 378 9.1.2 Leitlinie „Gestalterische Maßnahmen zur Lenkung der Entschlüsselung“ 379 9.1.3 Leitlinie „Fokussierung der Beobachtung durch multimediales Material“ 379 9.1.4 Leitlinie „Gestaltung multimedialen Materials“ 380 9.1.5 Leitlinie „Unterstützung der Verknüpfung von Objektnamen und realen Gegenständen“ 381 9.1.6 Leitlinie „Fokussierung auf ein Phänomen pro Station“ 381 9.1.7 Leitlinie „Unterstützung der Verknüpfung zwischen Stationen“ 382 9.1.8 Leitlinie „Anregung von Begriffsbildungsprozessen“ 382 9.1.9 Leitlinie „Erklärungen elementarisieren und didaktisch strukturieren“ 383 9.1.10 Leitlinie „Handlungs- und Erklärungsmöglichkeiten zulassen“ 383 9.1.11 Zusammenfassung und Diskussion 384 9.2 Generelle Struktur einer interaktiven Lernstation im Sinne der Leitlinien 385 9.2.1 Erste Phase: Entschlüsselung 385 9.2.2 Zweite Phase: Analogiebildung 388 9.2.3 Dritte Phase: Prinzipbildung 389 9.2.4 Resümee 389 9.3 Forschungsfragen 390 10 Fazit und Ausblick 395 Literaturverzeichnis 398 Front Matter ....Pages I-XVII Thematische Hinführung (Annika Roskam)....Pages 1-5 Lernen und kognitive Verarbeitung (Annika Roskam)....Pages 7-45 Didaktische Rekonstruktion als theoretische Grundlage (Annika Roskam)....Pages 47-110 Studiendesign und Instrumente (Annika Roskam)....Pages 111-151 Datenanalyse und Kategorisierung (Annika Roskam)....Pages 153-185 Zyklus I (Annika Roskam)....Pages 187-305 Zyklus II (Annika Roskam)....Pages 307-337 Generalisierte Prozesse der Ausstellungsbesuchenden (Annika Roskam)....Pages 339-365 Leitlinien für eine interaktive Ausstellung zum Themenfeld Strömungen und darüber hinaus (Annika Roskam)....Pages 367-384 Fazit und Ausblick (Annika Roskam)....Pages 385-387 Back Matter ....Pages 389-400 Der Kustenraum ist ein dynamisches System, welches sensibel auf Veranderungen reagiert. Die Ergebnisse der empirischen Untersuchung sind in dieser Arbeit dargestellt, insbesondere werden Leitlinien fur die Konzeption bzw.