Integrated Collaborative Learning and Polya Problem Solving Model for Enhancing Pre Service Teachers Critical Thinking through the Mediating Roles of Student Engagement and Attitudes and the Moderating Role of Prior Knowledge

Stellen Sie sich das Klassenzimmer als eine riesige, geschäftige Küche vor, in der das Ziel darin besteht, das perfekte Laib „Kritisches Denken-Brot“ zu backen. Jahrelang haben viele Lehrer versucht, dieses Rezept zu lehren, indem sie vorne standen, Anweisungen brüllten und die Schüler die Schritte in ein Notizbuch abschreiben ließen. Aber oft haben die Schüler nur die Zutaten auswendig gelernt, ohne zu verstehen, warum das Brot aufgeht. Sie können das Rezept rezitieren, aber wenn man sie bittet, stattdessen einen Kuchen zu backen, erstarren sie. Dies ist das Problem, vor dem angehende Mathematiklehrer stehen: Sie können einfache Gleichungen lösen, aber wenn sie mit einer kniffligen Textaufgabe aus dem echten Leben konfrontiert werden, fällt es ihnen schwer, logisch zu denken, die Situation zu analysieren oder eine kreative Lösung zu finden.

Um dies zu beheben, testen Wissenschaftler ein neues „Küchen“-Setup. Sie kombinieren zwei leistungsstarke Werkzeuge: Kooperatives Lernen, was so ist, als würde man eine Gruppe von Freunden beim gemeinsamen Kochen beobachten, die Ideen austauschen und sich gegenseitig beim Gemüseschneiden helfen; und Polyas Problemlösungsansatz, was eine spezifische, vierstufige Rezeptkarte ist, die genau sagt, wie man ein schwieriges Gericht anpackt (das Problem verstehen, einen Plan machen, die Arbeit ausführen und die Ergebnisse überprüfen). Aber hier ist die große Frage: Läuft das Brot allein dadurch auf, dass man diese Werkzeuge in die Küche stellt? Oder hängt es von anderen Dingen ab, wie etwa dem, wie sehr die Schüler das Kochen mögen (ihre Einstellung), wie hart sie tatsächlich arbeiten (ihr Engagement) oder wie viel sie bereits über das Backen wussten, bevor sie den Raum betraten (ihr Vorwissen)? Diese Studie taucht genau in diese Frage ein, um zu sehen, ob das Mischen dieser Zutaten einen besseren Bäcker erschafft.

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Das große Experiment: Eine neue Art zu backen

In dieser Studie beschlossen die Forscher Dookurong Dilor Isaiah und sein Team, ein „Integriertes Modell aus kooperativem Lernen und Polya-Problemlösung“ an 390 angehenden Mathematiklehrern in Ghana zu testen. Sie wollten sehen, ob diese spezielle Mischung aus Gruppenarbeit und strukturierter Problemlösung diese Studenten in Superstars des kritischen Denkens verwandeln kann.

Stellen Sie sich die Studie wie einen massiven Kochwettbewerb vor. Die Forscher teilten die Studenten in zwei Teams auf. Die Kontrollgruppe war das „Old School“-Team. Ihnen wurde die traditionelle Weise beigebracht: Der Lehrer erklärte die Mathematik und die Studenten übten alleine. Das Experimentalgruppe war das „New School“-Team. Sie wurden in eine kollaborative Küche geworfen, in der sie in Gruppen arbeiten, über Probleme diskutieren und die vierstufige Polya-Rezeptkarte befolgen mussten, um knifflige Textaufgaben zu simultanen Gleichungen zu lösen (wie zum Beispiel die Dimensionen eines Rechtecks zu berechnen oder verschiedene Kosten zu mischen).

Die Forscher schauten nicht nur auf die Testergebnisse am Ende; sie wollten wissen, wie die Magie geschah. Sie vermuteten, dass die neue Methode funktionierte, weil sie veränderte, wie die Studenten sich fühlten (ihre Einstellung) und wie sehr sie sich anstrengten (ihr Engagement). Sie fragten sich auch, ob das Vorwissen der Studenten (Vorwissen) wie ein Turbolader wirkte, der die neue Methode für einige noch effektiver machte als für andere.

Die Ergebnisse: Das Brot geht auf!

Die Erkenntnisse waren köstlich klar. Die „New School“-Gruppe, die den integrierten kollaborativen und Polya-Ansatz nutzte, zeigte eine massive Verbesserung ihrer kritischen Denkfähigkeiten im Vergleich zur „Old School“-Gruppe. Aber die Geschichte wird noch interessanter, wenn wir uns die Zutaten ansehen, die es ermöglicht haben.

1. Der Einstellungsschalter (Die Geheimzutat)
Die Studie fand heraus, dass die neue Lehrmethode nicht nur Mathematik lehrte, sondern auch veränderte, wie die Studenten über die Mathematik dachten. Vor dem Experiment waren viele Studenten zögerlich oder sogar ein wenig verängstigt vor Textaufgaben. Aber nach der Arbeit in Gruppen und dem Befolgen der Polya-Schritte änderte sich ihre Einstellung. Sie wurden selbstbewusster und interessierter.
Die Forscher entdeckten, dass diese positive Einstellung als Mediator fungierte. Denken Sie es sich so vor: Die neue Lehrmethode goss nicht einfach Wissen direkt in die Gehirne der Studenten. Stattdessen brachte sie sie zuerst dazu, die Aufgabe zu mögen. Weil sie sie mochten und sich sicher fühlten, waren sie eher bereit, tief nachzudenken. Die Daten zeigten, dass dieser Wandel in der Einstellung einen großen Teil dessen erklärte, warum ihr kritisches Denken sich verbesserte. Wie ein Student sagte, machte eine positive Einstellung sie „offener für die Zusammenarbeit“, was ihnen half, tiefer in die Probleme einzutauchen.

2. Der Engagement-Motor (Das Feuer unter dem Topf)
Als Nächstes untersuchten die Forscher das Engagement. Hierbei geht es darum, wie aktiv und fokussiert die Studenten waren. Die „New School“-Studenten saßen nicht einfach nur da; sie diskutierten, stritten, tauschten Ideen aus und überprüften gegenseitig ihre Arbeit.
Die Studie ergab, dass Engagement ein weiterer Mediator war. Die neue Methode brachte die Studenten dazu, die Arbeit tatsächlich zu tun, und weil sie aktiv dabei waren, wuchsen ihre kritischen Denkfähigkeiten. Es reichte nicht aus, nur im Raum zu sein; sie mussten im Raum präsent sein und teilnehmen. Die Daten zeigten, dass die kritischen Denkwerte umso besser wurden, je engagierter die Studenten waren. Es ist wie ein Feuer: Die neue Methode lieferte das Holz, aber die aktive Teilnahme der Studenten war das Feuer, das das Essen tatsächlich gar kochte.

3. Der Vorwissen-Turbo (Das Motor-Upgrade)
Hier wird es etwas komplizierter, aber auch sehr wichtig. Die Forscher testeten, ob das Vorwissen (was die Studenten bereits vor Beginn der Studie über Mathematik wussten) die Ergebnisse veränderte. Sie fanden heraus, dass dies der Fall war und als Moderator fungierte.
Stellen Sie sich die neue Lehrmethode als einen Hochleistungs-Sportwagen vor. Wenn Sie einen Fahrer haben, der bereits weiß, wie man ein Schaltgetriebe bedient (Hohes Vorwissen), kann er mit dem Auto über die Straße jagen und die Geschwindigkeit des Wagens voll ausnutzen. Aber wenn Sie einen Fahrer haben, der noch nie zuvor gefahren ist (Geringes Vorwissen), kommt er zwar auch ans Ziel, aber er wird mit demselben Auto nicht so schnell oder so weit kommen.
Die Daten zeigten, dass Studenten mit starkem Vorwissen am meisten von der neuen Methode profitierten. Ihre Werte im kritischen Denken sprangen am höchsten an. Studenten mit durchschnittlichem Wissen verbesserten sich ebenfalls, aber nicht so dramatisch. Studenten mit geringem Vorwissen wurden zwar auch besser, aber der Zuwachs war deutlich kleiner. Die Studie legt nahe, dass die neue Methode zwar allen hilft, aber am besten funktioniert, wenn die Studenten bereits ein solides Fundament zum Daraufaufbauen haben.

Was dies für die Zukunft bedeutet

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass dieser integrierte Ansatz ein Gewinner ist. Durch die Kombination der sozialen Kraft der Zusammenarbeit mit der logischen Struktur der Polya-Schritte gelang es ihnen, die kritischen Denkfähigkeiten angehender Lehrer zu steigen.

Die Studie gab jedoch auch eine sanfte Warnung. Obwohl die Methode kraftvoll ist, ist sie kein Zauberstab, der bei jedem exakt gleich wirkt. Sie hängt stark von der Bereitschaft der Studenten ab, teilzunehmen (Engagement), und von ihren Gefühlen gegenüber der Mathematik (Einstellung). Zudem funktioniert sie am besten, wenn die Studenten bereits über gewisse mathematische Kenntnisse verfügen.

Die Autoren schlagen vor, dass Ausbildungsprogramme für Lehrer diesen „Gruppen-Koch“-Stil übernehmen sollten. Sie empfehlen Pädagogen, das Vorwissen der Studenten zu prüfen, bevor sie beginnen, damit sie den Schwierigkeitsgrad anpassen können. Sie sagen auch, dass Lehrer ein Umfeld schaffen müssen, in dem sich die Studenten sicher und begeistert fühlen, über Dinge zu sprechen und Fehler zu machen, denn genau dort findet das eigentliche Denken statt.

Kurz gesagt: Wenn Sie angehende Lehrer lehren wollen, wie man kritisch denkt, halten Sie nicht nur Vorträge. Bringen Sie sie in eine Gruppe, geben Sie ihnen eine klare Karte (die Polya-Schritte) und stellen Sie sicher, dass sie dabei Spaß haben und sich sicher fühlen. Das ist das Rezept für den Erfolg.