Das Problemlösen stellt einen zentralen Aspekt für den Erwerb physikalischer Kompetenz dar (Brandenburger, 2016). Da reines Faktenwissen jedoch nur ein notwendiges und kein hinreichendes Kriterium für erfolgreiches Problemlösen beschreibt (Friege, 2001), kann dessen Vermittlung nicht als ausreichend im Rahmen der Hochschulbildung betrachtet werden. Folglich muss eine explizite Förderung der Problemlösekompetenz gefordert werden. Zur Einschätzung des Bedarfs einer Umstrukturierung der gegenwärtigen Hochschulpraxis werden zunächst die an der Hochschule Ruhr West verwendeten Übungen anhand eines Kompetenzmodells hinsichtlich verschiedener Aufgabenmerkmale eingeordnet. Aufgrund dessen soll eine Anpassung im Sinne dieser Zielvorstellung vorgenommen werden. Dazu werden die Übungsaufgaben der Studierenden anhand des Problemlöseschemas nach Friege (2001) strukturiert. Weitergehend wird eine Auswahl klassischer physikalischer Lösungsschemata eingeübt, um die Studierenden zu befähigen, geeignete Lösungsschemata auszuwählen und die notwendigen Schritte des Problemlösens eigenständig zu bewältigen.
Nowadays the expectations and requirements for engineers keep changing and involve besides technical, interdisciplinary and project management competencies, in particular problem solving skills (Lehmann et al., 2008). It has been shown that implicit teaching of problem solving strategies fails. The results are missing approaches, no linkage to the existing knowledge and the failure of a solution. (Woitkowski, 2018) However, there is a very well evaluated state of research how novices and experts solve physics problems. Experts use problem schemes, which include heuristics and exemplary problems that ease the process of generating proper solutions and make the process much less error-prone. (Friege, 2001) Therefore, the aim of this study is to develop a strategy training, which contains a strategy exercise and adjusted learning material to promote the problem solving competence of first year engineering students. To implement such a strategy training in the regular physics exercise, a manual concerning different task characteristics has been developed. The resulting categories have been used to create a compilation of tasks, which are suitable for analysing the fitting heuristics. To measure the effect of the new learning material and the strategy training a 2x2-design was chosen to examine the influence of either one of those variables. The pre-post-evaluation will focus on questionnaires considering the stages of the problem solving process.
Das Problem der verbleibend hohen Studienabbruchquoten, besonders in den Natur- und Ingenieurswissenschaften (Heublein, 2017), stellt die Fachdidaktiken, besonders während des Studieneinstiegs, nach wie vor, vor eine Herausforderung. Eine Möglichkeit zur Unterstützung des Lernprozesses zu Studienbeginn stellen dabei die Erkenntnisse der Experten-Novizen- (z.B. Friege, 2001) und Problemlöseforschung (z.B. Brandenburger 2016; Woitkowski 2018) dar. Dabei werden sowohl Kenntnisse zur Tiefenstruktur von Aufgaben, als auch von Problemschemata und Problemlösestrategien als Gelingensbedingungen für erfolgreiches Problemlösen in der Physik identifiziert (Woitkowski, 2020). In der vorliegenden Studie wurde unter Berücksichtigung dieser Faktoren ein entsprechendes Übungskonzept erstellt. Um die explizite Vermittlung dieser kognitiven Strukturen zu evaluieren, müssen sie zunächst ausreichend operationalisiert werden. Dazu werden sowohl Aspekte der Konzeption der Intervention, als auch der Pilotierung eines entsprechenden Testinstruments zum deklarativen Wissen über Problemschemata vorgestellt.
Anhand des Experten-Novizen-Vergleichs konnten bisher das Verständnis von Tiefenstrukturen und Erlernen von Heuristiken als zentrale Gelingensbedingungen beim Bearbeiten von Physikaufgaben festgestellt werden (Friege, 2001). Eine Vermittlung dieser Aspekte erfolgt in universitären Physikübungen oftmals nur implizit, daher wird ein entsprechendes Strategietraining für die Ingenieursstudierenden der Hochschule Ruhr West entwickelt. Die Auswirkung spezifischen Lernmaterials sowie der Strategieübung auf die Problemlösekompetenz wird im Rahmen eines 2x2 Designs untersucht. Die Konzeption des Lernmaterials beinhaltete die Entwicklung eines Manuals, das die Aufgabenanalyse anhand verschiedener Strukturmerkmale ermöglichte. Darauf aufbauend konnten Aufgaben gezielt adaptiert, sowie Worked-Examples konzipiert werden. Diese Gestaltung des Materials soll eine Verschiebung des Fokus auf die Problemrepräsentation und Erarbeitung eines Lösungsansatzes bewirken, welche die Grundlage des strategischen Problemlösens bilden.
