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DEFINE – Förderung der Fehlerdiagnosefähigkeit in Elektrotechnischen Berufen – mit Hilfe von authentischen Computersimulationen

Untersuchungen von Walker zeigen, dass Auszubildende Elektroniker*innen für Automatisierungstechnik den curricular verankerten Lernzielen zum analytischen Problemlösen nicht gerecht werden. Aus den Befunden geht hervor, dass das zur Lösung der Fehlerfälle notwendige Fachwissen vorhanden war. Die Auszubildenden wiesen jedoch eine unzureichende strategische Vorgehensweise beim Problemlösen auf (Walker et al., 2016). Neben dem Fachwissen stellt die strategische Vorgehensweise einen bedeutenden Einflussfaktor für den Erfolg des Problemlösens dar. Diesem Umstand soll durch eine Förderung der Suchstrategien im schulischen Kontext entgegnet werden. Feedback von Lehrpersonen hat einen wesentlichen Einfluss auf die Leistungen von Lernenden (Hattie, 2009). Daher stellt Feedback einen wesentlichen Aspekt der Intervention dar.

Im Projekt EELBA (2016-2019) wurde bereits eine Fortbildung zur Förderung des fachdidaktischen Wissens  von Lehrkräften zum analytischen Problemlösen in der Automatisierungstechnik entwickelt und umgesetzt (vgl. Schäfer & Walker, 2018). Die Fehlerdiagnose wird an an der Simulation SINA durchgeführt, welche von Felix Walker entwickelt wurde und in Abbildung 1 zu sehen ist.. Im Sinne der Nachhaltigkeit wurde im Folgeprojekt DEFINE (2019-2023) aus der Fortbildung ein Unterrichtskonzept abgeleitet. Die Fortbildung wird im Projekt DEFINE weitergeführt und wurde dabei digitalisiert. Ergänzend wird in den Fortbildungen ein in die Simulation SINA integrierte Feedback eingesetzt.

Sowohl das Fortbildungs- als auch das Unterrichtskonzept umfassen zwei didaktische Ansätze:

1) den Cognitive Apprenticeship (CA)-Ansatz

2) das informative tutorielle Feedback

Die Simulation SINA umfasst zwei verschiedene Modi von Hilfestellungen (Feedback), welche auf dem informativen tutoriellen Feedback beruhen. Die Hilfestellungen können über ein implementiertes Tablet abgerufen werden (siehe Abbildung 1, oben rechts). Statisches Feedback wird in Form von Feedbackkarten angeboten (siehe Abbildung 2). Die Feedbackkarten können eigenständig abgerufen werden. Adaptives Feedback wird als Chat mit einem erfahrenen Instandhalter angezeigt (siehe Abbildung 3). Die Chatnachrichten werden durch die Anzahl falscher Aktionen der Anwender*in in der Simulation getriggert und automatisch angezeigt.

Durch das Projekt EELBA konnte erstmals die Wirksamkeit der Lehrkräftefortbildung im Bereich der Automatisierungstechnik untersucht werden. Allerdings fehlen bislang Untersuchungen auf der Ebene der Schüler*innen.

 

Ziele

Lehrer*innenebene: In der Fortbildung wird den Lehrpersonen ein fachdidaktisches Konzept vorgestellt, welches den CA-Ansatz und das informative tutorielle Feedback umfasst. Dabei bearbeiten die Lehrpersonen in der Simulation SINA diverse Fehlerfälle und erhalten dabei Feedback (entsprechend dem CA-Ansatz). Die Gestaltung des Feedbacks wird anschließend besprochen.

Schüler*innenebene: Die Auszubildenden erhalten eine Intervention zur Förderung ihrer Fehlerdiagnosefähigkeiten. Dabei bearbeiten sie in der Simulation SINA verschiedene Fehlerfälle. Sie erhalten von den Lehrpersonen sowie innerhalb der Simulation Feedback. Durch die Intervention soll den Auszubildenden eine strategische Vorgehensweise bzw. eine Struktur für die Fehlersuche aufgezeigt werden.

Im Fokus der Untersuchung steht die Frage, ob Auszubildende, welche adaptives Feedback erhalten mehr analytische Problemlösefähigkeiten entwickeln, als Auszubildende welche statisches Feedback erhalten.

 

Vorgehen im Teilprojekt

Der Forschungsansatz kann als quasiexperimentelles, längsschnittliches Experimental-Kontrollgruppen-Mehrebenendesign beschrieben werden. Sowohl auf Ebene der Lehrkräfte als auch auf Ebene der Auszubildenden werden Experimental- und Kontrollgruppen (EG und KG) gebildet. Die Teilnehmenden der EG erhalten adaptives Feedback, Personen in der KG ein statisches Feedback.

Lehrer*innenebene: Die Lehrkräfte besuchen eine eintägige Fortbildung mit fachdidaktischem Fokus. Anschließend werden sie darum gebeten mit ihren Schüler*innen an der Intervention mit dem entwickelten Unterrichtskonzept teilzunehmen.

Schüler*innenebene: Die Auszubildenden durchlaufen eine etwa 8-stündige Intervention, die aus drei Blöcken besteht: einem Vortest, der eigentlichen Intervention und einem Nachtest. Nur während der Intervention erhalten die Schülern*innen über die Simulation entweder statisches oder dynamisches Feedback.

FÖRDERPHASE 2

TEILPROJEKTLEITUNG

Prof. Dr. Leo van Waveren

WISSENSCHAFTLICHE MITARBEITERIN

Pia Schäfer

WEITERE PROJEKTBETEILIGTE

Assozierter Prof. Dr. Felix Walker (Universität Hamburg)

Literaturangaben:

Hattie, J. (2009). Visible learning. A synthesis of over 800 meta-analyses relating to achievement (Reprinted.). London: Routledge.

Schäfer, P. & Walker, F. (2018). Problemlösen im Bereich der Automatisierungstechnik. Entwicklung und Evaluation eines Lehrerfortbildungskonzepts. Journal of Technical Education (JOTED), 6(4), 67–85.

Walker, F., Link, N., van Waveren, L., Hedrich, M., Geißel, B. & Nickolaus, R. (2016). Berufsfachliche Kompetenzen von Elektronikern für Automatisierungstechnik - Kompetenzdimensionen, Messverfahren und erzielte Leistungen (KOKO EA). In K. Beck, M. Landenberger & F. Oser (Hrsg.), Technologiebasierte Kompetenzmessung in der beruflichen Bildung. Ergebnisse aus der BMBF-Förderinitiative ASCOT (Wirtschaft - Beruf - Ethik, Bd. 32, S. 139–170). Bielefeld: Wbv.

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