Presenting theoretical ideas prior to inquiry activities fosters theory‐level knowledge
Authors: Wecker Christof , Rachel Alexander , Heran‐Dörr Eva , Waltner Christine , Wiesner Hartmut , Fischer Frank 
Published: October 2013

In the course of inquiry activities similar to those of real scientists, learners are supposed to develop knowledge both on the level of observable phenomena and on the level of explanatory theories. However, some theories involve theoretical entities (e.g., “Weiss domains”) that cannot be observed directly and therefore may be hard to discover. Presenting theoretical ideas before or after inquiry activities might help to overcome these difficulties. However, whereas prior presentation of theoretical ideas enables learners to apply these ideas during inquiry activities and may therefore have a sustainable effect on knowledge on the theory level, subsequent presentation of theoretical ideas does not allow for applying these ideas during inquiry activities and may therefore fail to yield a lasting effect on knowledge on the theory level. In contrast, specific scaffolds designed to guide learners during their inquiry activities to foster knowledge on the level of phenomena may be ineffective with respect to knowledge on the theory level. A 2 × 2 × 2‐factorial experiment with the factors specificity of scaffolds (unspecific/specific), prior presentation of theoretical ideas (no/yes), and subsequent presentation of theoretical ideas (no/yes) was conducted in an inquiry unit about magnetism. The sample analyzed comprised 538 pupils from 23 seventh‐grade classes. In an immediate and a delayed posttest 2 months later, both knowledge on the level of phenomena and knowledge on the theory level were measured. Prior presentation of theoretical ideas had an immediate as well as a longer‐term effect on knowledge on the theory level, whereas subsequent presentation of theoretical ideas only had a short‐term effect. Specific scaffolds had no effect on any of the outcome variables. These findings suggest that learners may in fact derive predictions and explanations of the outcomes of their experiments if theoretical ideas are presented beforehand, and thereby develop deeper theoretical understanding. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. J Res Sci Teach 50: 1180–1206, 2013

Durch Aktivitäten des Forschenden Lernens, die den Aktivitäten echter Wissenschaftler ähneln, sollen Lernende Wissen sowohl auf der Ebene beobachtbarer Phänomene als auch auf der Ebene explanatorischer Theorien erwerben. Einige Theorien beinhalten allerdings theoretische Entitäten (z. B. “Weisssche Bezirke”), die nicht direkt beobachtbar sind, und können deshalb schwer zu entdecken sein. Die Darstellung theoretischer Ideen vor oder nach Aktivitäten des Forschenden Lernens könnte bei der Überwindung dieser Schwierigkeiten hilfreich sein. Während allerdings die vorherige Darstellung theoretischer Ideen Lernende in die Lage versetzt, diese Ideen bei Aktivitäten des Forschenden Lernens anzuwenden, und dadurch einen nachhaltigen Effekt auf Wissen auf Theorieebene haben könnte, ermöglicht die nachfolgende Darstellung theoretischer Ideen nicht die Anwendung dieser Ideen bei Aktivitäten des Forschenden Lernens und dürfte daher keinen bleibenden Effekt auf Wissen auf Theorieebene haben. In einer Unterrichtseinheit zum Thema Magnetismus wurde ein 2 × 2 × 2‐faktorielles Design mit den Faktoren Spezifität von Scaffolds (unspezifisch/spezifisch), vorherige Darstellung theoretischer Ideen (nein/ja) und nachfolgende Darstellung theoretischer Ideen (nein/ja) realisiert. Die analysierte Stichprobe umfasste 538 Schülerinnen und Schüler aus 23 siebten Gymnasialklassen. In einem unmittelbaren und einem zwei Monate später stattfindenden verzögerten Posttest wurde sowohl Wissen auf Phänomenebene als auch Wissen auf Theorieebene gemessen. Die vorherige Darstellung theoretischer Ideen hatte einen unmittelbaren und einen länger anhaltenden Effekt auf Wissen auf Theorieebene, während die nachfolgende Darstellung theoretischer Ideen nur einen kurzfristigen Effekt zeitigte. Spezifische Scaffolds hatten keinerlei Effekt auf die Ergebnisvariablen. Diese Befunde legen den Schluss nahe, dass Lernende tatsächlich Vorhersagen und Erklärungen zu den Ergebnissen ihrer Versuche ableiten, wenn theoretische Ideen im Vorhinein dargestellt werden, und dadurch ein tieferes theoretisches Verständnis entwickeln.