Die Entwicklung von naturwissenschaftlichen Konzepten und Bildungssprache beginnt schon vor dem Schuleintritt und bildungssprachliche und naturwissenschaftliche Kompetenzen werden als wichtige Faktoren für Schulerfolg angesehen (Ehlich, Bredel & Reich, 2008; Saçkes, Trundle & Bell, 2013). Die frühe Förderung dieser Kompetenzen ist deshalb sinnvoll. Lernumgebungen, die naturwissenschaftliche Konzepte fördern (Hardy, Möller & Stern, 2006; Leuchter, Saalbach & Hardy, 2014), zeichnen sich ebenso wie Lernumgebungen, die Bildungssprache fördern (Gibbons, 2006; Quehl & Trapp, 2013), dadurch aus, dass sie zum Sammeln eigener Erfahrungen (z.B. beim Experimentieren) und zum Versprachlichen und Begründen eigener Gedanken anregen (z.B. in Planungs- und Reflexionsphasen). Die zur Förderung von Bildungssprache erforderliche sprachliche Komplexität wird besonders in Gesprächen herausgefordert, die außerhalb der Experimentiersituation, d.h. kontext-reduziert, stattfinden (Gibbons, 2006; Quehl & Trapp, 2013). Bisherige Forschung untersucht allerdings entweder sprachliche oder konzeptuelle Fortschritte und dies überwiegend im schulischen Kontext. Eine gemeinsame Betrachtung beider Bereiche bei Vorschulkindern fehlt bisher. Die zentrale Forschungsfrage der Arbeit lautet daher: „Welche Effekte haben kontext-reduzierte Gespräche auf Vorstellungen von Vorschulkindern zu zweiseitigen Hebeln und deren bildungssprachliche Lexik und Grammatik?“ Die Effekte kontext-reduzierter Gespräche wurden in einem quasi-experimentellen Design (N = 90) mit drei Gruppen untersucht. Alle Gruppen nahmen an Experimentierphasen zu zweiseitigen Hebeln teil. Zwei Gruppen erhielten außerdem Planungs- und Reflexionsphasen mit verbalen Unterstützungsmaßnahmen. In der kontext-reduzierten Bedingung fanden die Planungs- und Reflexionsgespräche in raum-zeitlicher Trennung zum Experimentiermaterial statt, in der kontextualisierten Bedingung stand den Kindern das Material auch während der Planungs- und Reflexionsphasen zur Verfügung. Zwischen kontext-reduzierten und kontextualisierten Gesprächen konnten weder signifikante Unterschiede im naturwissenschaftlichen Konzept noch in den bildungssprachlichen Kompetenzen gefunden werden. Ein signifikanter Fördereffekt von Planungs- und Reflexionsgesprächen gegenüber der reinen Experimentierphase ohne Gespräche zeigt sich für konzeptuelle Vorstellungen zu zweiseitigen Hebeln, jedoch nicht für bildungssprachliche Lexik und Grammatik. Diese Ergebnisse lassen sich aus dem theoretischen Hintergrund nur bedingt erklären und geben Anlass für weitere Forschung.

Dieses Dokument umfasst den zweiten Zwischenbericht zum Projekt GeKOS – Gemeinsam entdecken Kinder ihren Ort mit Studierenden, der im Oktober 2017 an die Schöpflin-Stiftung übergeben wurde. Das Projekt GeKOS wird vom Ministerium für Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur des Landes Rheinland-Pfalz im Rahmen der Programmbudgets Hochschulpakt III sowie von der Schöpflin-Stiftung mit Sitz in Lörrach von 2016 bis 2020 finanziell gefördert. Zudem gewährte das rheinland-pfälzische Ministerium für Integration, Familie, Kinder, Jugend und Frauen im Jahr 2015 eine Anschubfinanzierung.

Externe Repräsentationen spielen eine wichtige Rolle für die Lösung von mathematischen Textaufgaben. Die vorliegende Studie untersucht die Effekte bereitgestellter Repräsentationen beim Lösen problemhaltiger Textaufgaben in der Grundschule. Insbesondere problemhaltige Textaufgaben sind für Schüler anspruchsvoll, da sie nicht direkt mit den eingeübten und routinierten Rechenoperationen gelöst werden können. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sich der Lösungsweg nicht auf einen Blick erschließt, die mathematische Grundstruktur daher zunächst erkannt, entfaltet und verstanden werden muss und häufig mehrere Aufgabenbedingungen bei der Planung und Beschreitung des Lösungswegs bedacht und verarbeitet werden müssen. Um diesen komplexen Anforderungen begegnen zu können, benötigen Schüler die Fähigkeit, das Problem adäquat zu repräsentieren. Dabei können verschiedene Darstellungsformen wie Zeichnungen und Tabellen verwendet werden, die dann als Werkzeuge für die kognitiven Lösungsprozesse dienen. Da Grundschüler von sich aus häufig keine externen Repräsentationen erstellen, geht die vorliegende Studie den Fragen nach, (1) ob vorgefertigte Repräsentationen das Problemlösen verbessern und erleichtern, (2) ob sich eine Auseinandersetzung mit vorgefertigten Tabellen und Zeichnungen auch auf späteres Problemlösen ohne bereitgestellte Hilfsmittel auswirkt, (3) welche Repräsentationsform (Zeichnung oder Tabelle) und (4) wie viel Vorstrukturierung der bereitgestellten Repräsentation dabei hilfreicher ist. In einem experimentellen Studiendesign arbeiteten 199 Viertklässler an unterschiedlichen problemhaltigen Textaufgaben. Das Design bestand aus drei Tests: (1) Vor-, (2) Treatment- und (3) Transfertest. Im Vortest wurde die Ausgangsleistung der Probanden bei problemhaltigen Textaufgaben gemessen. Im Treatment-Test wurde die Performance beim Problemlösen mit vorgegebenen Repräsentationen erhoben: Probanden der Experimentalgruppe erhielten Zeichnungen und Tabellen in unterschiedlichen Vorstrukturierungsgraden zu den Aufgaben (Intervention), eine Kontrollgruppe erhielt keine Repräsentationen. Im Transfertest bearbeiteten die Teilnehmer vergleichbare Aufgaben wiederum ohne vorgegebene Repräsentationen, um die Problemlöse-Performance nach der Intervention zu messen. Die Ergebnisse zeigten erstens, dass die bereitgestellten Repräsenta-tionen entgegen der Annahme die Problemlöseprozesse insgesamt nicht verbessert und erleichtert haben. Zweitens: Wurde eine Repräsentation bereitgestellt, war eine Zeichnung wie angenommen hilfreicher als eine Tabelle. Jedoch war dieser Effekt abhängig vom Problemtyp und vom Grad der Vorstrukturierung. Offensichtlich genügte es nicht, Zeichnungen und Tabellen einfach nur bereitzustellen, da die Probanden vielfach Schwierigkeiten bei der Interpretation und adäquaten Verwendung der Repräsentationen hatten. Dies spricht für die Notwendigkeit eines Trainings zur Ausbildung und Förderung einer frühen „diagram literacy“ bereits bei Grundschülern.