Psychologie in Erziehung und Unterricht, 2023, 70, 257 -292 DOI 10.2378/ peu2023.art17d © Ernst Reinhardt Verlag n Übersichtsartikel Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten: Empirische Zugänge und Befunde Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Universität Hamburg Zusammenfassung: Naturwissenschaftliche Lernumgebungen im Kindergarten gelten als wichtiger Einflussfaktor für die Entwicklung von naturwissenschaftlichem Wissen und motivationalen Orientierungen von Kindern. Entsprechend finden sich auch in der Literatur eine Reihe von Studien, die die Wirkung naturwissenschaftlicher Lernumgebungen auf die kindliche Entwicklung untersuchen. Der vorliegende Beitrag liefert eine Übersicht über 38 Interventionsstudien der letzten 20 Jahre zu diesem Thema. Die Studien werden hinsichtlich ihres Vorgehens, der Outcomes, der inhaltlichen Schwerpunkte sowie der Befunde analysiert und diskutiert. Anschließend werden daraus Forschungsdesiderata abgeleitet. Schlüsselbegriffe: Frühe Bildung, Naturwissenschaften, Intervention, Lernumgebungen, Review Intervention Studies in Early Science Education: Empirical approaches and findings Summary: Science-specific learning environments in preschools are considered to be important for the development of preschool children’s science-specific knowledge and motivation. Accordingly, there are several studies in the literature that analyze the effects of science learning environments on child development. This article provides an overview of 38 intervention studies from the last 20 years on this topic. The studies are analyzed and discussed with regard to their approach, outcomes, content focus and findings. We conclude the article with a discussion of research desiderata. Keywords: Early childhood education, science, intervention, learning environment, review 1. Frühe naturwissenschaftliche Bildung In Deutschland gelten Naturwissenschaften wie in vielen anderen Ländern als ein wichtiger Bildungsbereich vorschulischer Institutionen (z. B. Fleer, Gomes & March, 2014; Hammer & He, 2016; Kinzie, Whittaker, McGuire, Lee & Kilday, 2015; Steffensky, 2018) und sind entsprechend in den Bildungsplänen der Bundesländer verankert. Dies lässt sich zum einen mit dem Interesse jüngerer Kinder an der Erkundung ihrer Umwelt begründen, in der Naturwissenschaften durch die Präsenz von Phänomenen wie Schatten oder magnetische Wechselwirkungen eine wichtige Rolle spielen. Zum anderen deuten erste Befunde auf die Vorhersagekraft von grundlegendem naturwissenschaftlichen Wissen auf die naturwissenschaftliche Leistungsentwicklung in der Grundschule (Morgan, Farkas, Hillemeier & Maczuga, 2016; Grissmer, Grimm, Aiyer, Murrah & Steele, 2010; Saçkes, 2013) sowie auf positive Zusammenhänge des naturwissenschaftsbezogenen Selbstkonzepts von Kindergartenkindern mit dem Wissen als Grundschüler/ innen hin (Leibham, Alexander & Johnson, 2013). Entsprechende Befunde zur Rolle grundlegender Kompe- 258 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky tenzen für die spätere Leistungsentwicklung sind auch in anderen Domänen wie der Mathematik und dem Schriftspracherwerb gut belegt (z. B. Claessens & Engel, 2013; Duncan et al., 2007; Lonigan, Burgess & Anthony, 2000; Nguyen et al., 2016; Sylva et al., 2013). Das Interesse an früher naturwissenschaftlicher Bildung beruht zudem auf einer langfristigen Perspektive. So werden kognitive und motivationale Kompetenzen im Bereich der Naturwissenschaften als wichtig für die (zukünftige) gesellschaftliche Teilhabe (Siarova, Sternadel & Szo˝nvi, 2019) und für (zukünftige) Berufswahlentscheidungen (vgl. z. B. den MINT-Aktionsplan, Bundesministerium für Bildung und Forschung [BMBF], 2019) angenommen. Inwiefern die frühe Förderung naturwissenschaftlicher Kompetenzen dafür tatsächlich relevant ist, lässt sich allerdings auf der Grundlage der bisherigen Studien nicht einschätzen. Auch aus grundlagenwissenschaftlicher Perspektive zeigt sich ein Interesse an der frühen naturwissenschaftlichen Bildung. So gibt es eine Vielzahl an Studien, vor allem aus der Entwicklungspsychologie, die zeigen, dass Kinder lange vor dem Eintritt in die Schule grundlegende Kompetenzen zu verschiedenen Inhalten der Biologie und Chemie/ Physik, aber auch zum Vorgehen in den Naturwissenschaften entwickeln können (für Übersichten siehe Saalbach, Grabner & Stern, 2013; Trundle & Saçkes, 2012). Im Vergleich dazu ist weniger darüber bekannt, wie eine Förderung auch in realitätsnahen Settings gelingen kann. Erkenntnisse hierüber sind für die Implementierung früher naturwissenschaftlicher Bildung wichtig. Der folgende Beitrag soll einen Überblick über Interventionsstudien im Bereich der frühen naturwissenschaftlichen Bildung geben. Vorab wird darauf eingegangen, welche Ziele aufseiten der Lernenden bei frühen naturwissenschaftlichen Bildungsprozessen verfolgt werden und welche Annahmen sich aus der elementarpädagogischen und naturwissenschaftsdidaktischen Forschung zu naturwissenschaftlichen Lerngelegenheiten ableiten lassen. 1.1 Ziele früher naturwissenschaftlicher Bildung Naturwissenschaftliche Bildungsprozesse im Kindergarten zielen auf Erfahrungen mit der belebten und unbelebten Natur und die Entwicklung von naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen (z. B. beobachten, vermuten und schlussfolgern), grundlegendem Inhaltswissen über naturwissenschaftliche Phänomene und Konzepte und motivational-affektiven Komponenten (z. B. Einstellungen, Motivation und Lernfreude) ab. Diese multikriterialen Ziele stehen im Einklang mit scientific literacy- Konzeptionen, an denen sich viele Studien, didaktische Konzeptionen und Bildungspläne orientieren (Eshach, 2006; Trundle & Saçkes, 2015; Kinzie et al., 2015; Steffensky, 2018). Dabei geht es nicht darum, schulische Inhalte auf den Kindergarten zu übertragen, sondern anschlussfähige Kompetenzen zu fördern, die im nachfolgenden schulischen Kontext weiterentwickelt und differenziert werden können. Eine einheitliche Definition von anschlussfähigen Kompetenzen liegt bisher jedoch nicht vor. So finden sich in didaktischen Materialien oder Bildungsplänen zum Beispiel große Unterschiede hinsichtlich der angestrebten fachlichen Inhalte bzw. deren fachlicher Tiefe. So wird der Fokus teils auf Erfahrungen mit Naturmaterialien und Phänomenen gelegt (z. B. Bildungsplan von Sachsen-Anhalt; Ministerium für Arbeit und Soziales des Landes Sachsen-Anhalt, 2014) und teils werden konkrete (z. T. sehr anspruchsvolle) Konzepte benannt, die Kinder kennenlernen sollen (z. B. Bayerischer Bildungsplan; Bayerisches Staatsministerium für Arbeit und Sozialordnung, 2012). 1.2 Naturwissenschaftliche Lerngelegenheiten Für die Anregung naturwissenschaftlicher Bildungsprozesse sind Kinder auf entsprechende Lerngelegenheiten angewiesen (Trundle & Saçkes, 2012), die in erster Linie im häuslichen oder institutionellen Umfeld, also dem Kinder- Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 259 garten, stattfinden. Im Kindergarten werden verschiedene Dimensionen der Anregungsqualität (Prozess-, Struktur- und Orientierungsqualität) spezifiziert. Für das domänenspezifische kindliche Lernen gilt insbesondere die Prozessqualität als bedeutsam, während für die Struktur- und Orientierungsqualität nur ein indirekter Einfluss auf die kindliche Entwicklung, vermittelt über die Prozessqualität, angenommen wird (Kuger & Kluczniok, 2009). Folglich werden domänenspezifische Lerngelegenheiten, die mit einer hohen Prozessqualität umgesetzt werden, als wirksame Lerngelegenheiten eingestuft. Eine hohe Prozessqualität zeichnet sich dabei zum Beispiel durch kognitiv anregende Interaktionen zwischen Kindern und Erwachsenen bzw. Kindern aus, die darauf abzielen, Kinder zum vertieften Nachdenken über einen Lerngegenstand anzuregen. Es gibt eine Reihe verschiedener Konzeptionen, die solche anregenden Interaktionen mit etwas unterschiedlichen Schwerpunkten beschreiben (z. B. Sustained shared thinking, Siraj-Blatchford, Sylva, Muttock, Gilden & Danny, 2002; Scaffolding, Studhalter et al., 2021; Instructional quality, Hamre, Pianta, Mashburn & Downer, 2007; oder Lernunterstützung im deutschsprachigen Raum, Hopf 2012; Steffensky, 2018). Aus der domänenspezifischen Perspektive ist zudem grundlegend, dass sich die kognitiv anregenden Interaktionen auf lebensweltlich und fachlich relevante sowie altersangemessene Lerngegenstände beziehen (Steffensky, 2018). Kinder sollen also bei naturwissenschaftlichen Lerngelegenheiten unterstützt werden, über naturwissenschaftliche Inhalte vertieft nachzudenken und Denk- und Arbeitsweisen anzuwenden sowie zu reflektieren. Ein in den Naturwissenschaften sehr verbreiteter Ansatz, Lernumgebungen umzusetzen, ist das inquiry-based learning. Bei diesem Ansatz durchlaufen Lernende die naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung im Sinne des Forschungszyklus bzw. Phasen davon, entwickeln Fragen und Vermutungen, untersuchen diese und ziehen Schlussfolgerungen aus den Ergebnissen (Hardy, Saalbach, Leuchter & Schalk, 2020; Samarapungavan, Patrick & Mantzicopoulos, 2011; Steffensky, 2018; Trundle & Smith, 2017). Einerseits werden Lernwege durch die Arbeit im Sinne des Forschungszyklus auf diese Weise strukturiert, andererseits geht es darum, die naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung selbst zum Lerngegenstand zu machen, weshalb die Reflexion der eingesetzten Denk- und Arbeitsweisen ein wichtiger Bestandteil des inquiry-based learning ist. Inquiry-based learning hat ein hohes Potenzial, Lernende kognitiv anzuregen, weil die Lernenden Gelegenheiten bekommen, z. B. Fragen, Vermutungen oder Schlussfolgerungen zu entwickeln und gleichzeitig über ihr Vorgehen nachdenken (Seidel & Shavelson, 2007). Einschränkend muss gesagt werden, dass der Begriff sehr vielfältig verwendet wird, sodass nicht immer klar wird, worauf er sich konkret bezieht und ob dieses Potenzial zur Anregung wirklich vorhanden ist. 2. Ziele des Übersichtsbeitrags Dieser Beitrag gibt eine Übersicht über nationale und internationale Studien, in denen naturwissenschaftliche Lernumgebungen im Kindergarten untersucht wurden. Die im Beitrag verfolgten Fragen zielen darauf ab, einen Überblick über das methodische Vorgehen (Frage 1) und den Fokus der Interventionsstudien (2 und 3) sowie die Ergebnisse (4) zu geben, um so Forschungsdesiderata zu identifizieren: 1. Welches Vorgehen (Art der Vergleichs- und oder Kontrollgruppen, Dauer der Intervention, Anzahl der Messzeitpunkte) wird in den ausgewählten Studien verwendet? 2. Welcher fachlicher und fachdidaktischer Fokus (z. B. Inhalt, Orientierung am inquirybased learning, Untersuchung spezifischer Instruktionsstrategien) lässt sich in den Studien identifizieren? 3. Welche Zielvariablen auf Kinderebene werden in den Studien erhoben? 4. Was sind die zentralen Befunde der Studien im Hinblick auf die Entwicklung der Kinder? 260 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky 3. Methode 3.1 Literaturrecherche Um einen Überblick über den derzeitigen Forschungsstand zu Interventionsstudien im Bereich der frühen naturwissenschaftlichen Bildung zu erhalten, wurde eine Boolesche Literaturrecherche zu Interventionsstudien bei ERIC, Science Direct, Web of Science und Fachportal Pädagogik mit den englischen bzw. äquivalenten deutschsprachigen Schlagwörtern „preschool“, „early childhood education“, „kindergarten“ in Kombination (unter Nutzung des Operators „AND“) jeweils mit „science“, „scientific inquiry“ und „scientific reasoning“ durchgeführt. Die Suche war nicht hinsichtlich der Art der Publikation oder des Jahres der Publikation beschränkt. Sofern in identifizierten Beiträgen Hinweise auf weitere relevante Quellen zu finden waren, erfolgten zusätzliche Recherchen über das Schneeballverfahren. Insgesamt ergab die Literaturrecherche bis zum Frühjahr 2023 potenzielle 69.256 Artikel. 3.2 Kriterien zum Einbzw. Ausschluss von Studien Publikationen mussten folgende Kriterien erfüllen, um in die Literaturübersicht eingeschlossen zu werden: 1.) einen klaren Fokus auf die Domäne Naturwissenschaften haben, 2.) als Stichprobe Kinder im Kindergartenalter von drei bis sieben Jahren umfassen, 3.) keinen ausschließlichen Fokus auf Kinder mit spezifischen physischen oder psychischen Beeinträchtigungen legen, 4.) Ergebnisse einer Interventionsstudie mit mindestens zwei Messzeitpunkten (Prä- und Posttest) auf Kinderebene berichten, 5.) ein Kontrollgruppen- oder Vergleichsgruppendesign bzw. mehrere Interventionsgruppen nutzen und 6.) keine Fortbildungsinterventionsstudie auf Fachkraftebene darstellen. In einem ersten Schritt wurde anhand der Titel und der Zusammenfassung überprüft, inwiefern die Studien Kriterium 1 und 2 erfüllen. Publikationen (N = 68.760), die die ersten beiden Kriterien nicht erfüllten, wurden in diesem Selektionsschritt ausgeschlossen. Da anhand des Titels und des Abstracts nicht immer alle notwendigen Informationen zur Studienauswahl ersichtlich wurden, wurde in einem zweiten Schritt die Eignung der 496 Studien (20 % Doppelkodierung [ κ = .899]) hinsichtlich Kriterium 3, Kriterium 4, Kriterium 5 und Kriterium 6 im Detail geprüft. Eingeschlossen wurden Studien, die eine Fragestellung zur Wirkung einer bestimmten Lernumgebung adressieren, diese Lernumgebung aber durch eine oder mehrere geschulte Fachkräfte durchgeführt wurden. Mögliche Einschränkungen zur internen Validität dieser Studien wurden dabei berücksichtigt. 4. Ergebnisse Die verbleibenden 38 Studien und deren Merkmale sind in Tabelle 1 im Anhang dargestellt. Alle Beiträge stammen aus den letzten 20 Jahren, wobei lediglich vier Beiträge vor 2010 veröffentlicht wurden. Drei Viertel der Studien stammen aus Europa, vor allem aus Deutschland (28,95 %) und der Türkei (18,42 %), während lediglich ein Viertel aus Nordamerika stammt. 4.1 Methodisches Vorgehen der Studien Rund ein Drittel der Studien (34,21 %) nutzen ein Prä-Posttest-Design mit einer Kontrollgruppe, in der nur Testungen, aber keine Intervention durchgeführt wurden und die häufig als „business as usual“ beschrieben wird (s. Tabelle 1 im Anhang). Anders als im schulischen Kontext ist „business as usual“ dabei nicht unbedingt ein „normales“ naturwissenschaftliches Lernangebot, sondern kann auch Freispiel oder andere Angebote umfassen. In diesen Studien wird also eher der Gesamteffekt eines Programms überprüft, ohne über einzelne Merkmale der Intervention Aussagen treffen zu können. Lediglich in vier der 38 Studien wird zusätzlich zur Interventionsgruppe eine Vergleichsgruppe eingesetzt (Kabadayi & Altinsoy, 2018; Levy, 2013; Nayfeld, Brenneman & Gelman, 2011; Windt, Scheuer & Melle, 2014). Auch wenn die Begriffe Kontrollgruppe und Vergleichsgruppe häufig synonym verwendet werden, differenzieren wir zwischen beiden Begriffen und verstehen unter Vergleichsgruppen solche, in denen eine alternative (Pseudo-)Intervention durchgeführt wird, die von den äußeren Bedingungen (z. B. Zeit und durchführende Person) der eigentlichen Intervention ähnlich ist, in der aber andere Inhalte oder Wirkmechanismen adressiert Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 261 werden. In 14 Studien werden die Wirkungen mehrerer Interventionsgruppen verglichen (s. Tabelle 1 im Anhang), mehrerer Interventionsgruppen und einer Vergleichsgruppe (eine Studie: Hong & Diamond, 2012) sowie mehrerer Interventionsgruppen, einer Vergleichsgruppe und einer Kontrollgruppe (vier Studien: Hardy, Sauer & Saalbach, 2019; Mohr, 2022; Nölke, 2013; Steffensky, Lankes, Carstensen & Nölke, 2012), und erlaubt so genauere Aussagen über spezifische instruktionale Merkmale. Insgesamt lässt sich eine große Spannbreite in der Dauer der Interventionen feststellen (einmalige Aktivitäten für 10 Minuten bis hin zu mehrmonatigen Interventionen mit mehrfachen Angeboten). Die Mehrzahl der Studien (13 Studien) nutzt allerdings einmalige Interventionen. Die Posttests wurden in der Regel unmittelbar im Anschluss an die Interventionen durchgeführt, lediglich in den Studien von Klemm, Kohlhauf, Boone, Sodian und Neuhaus (2019), Nayfeld et al. (2011) und Ravanis, Papandreou, Kampeza und Vellopoulou (2013) wurde der Posttest 7 bis 14 Tage bzw. 25 Tage bzw. zwei Monate nach dem Abschluss der Intervention durchgeführt. Lediglich in acht Studien wurden Follow-up-Tests durchgeführt (s. Tabelle 1 im Anhang). In drei Fällen lagen diese mit zwei Wochen relativ nah an den Interventionen, während in drei Studien der Follow-Up-Test circa 10 Wochen und in zwei Studien drei bzw. vier Monate nach der Intervention stattfand (s. Tabelle 1 im Anhang). 4.2 Fokus der Studien 4.2.1 Inhalt Im Hinblick auf die naturwissenschaftlichen Inhalte der Interventionen zeigt sich mehrheitlich eine Fokussierung auf Inhalte aus dem Bereich der unbelebten Natur (20 von 38 Studien [52,63 %]), z. B. Aggregatzustände, Schwimmen und Sinken oder Magnete (s. Tabelle 1 im Anhang). Sieben Studien legen einen Schwerpunkt auf die belebte Natur (s. Tabelle 1 im Anhang), fünf auf eine Kombination aus Themen der belebten und unbelebten Natur (Bulunuz, 2013; Mantzicopoulos, Patrick & Samarapungavan, 2013; Rückl, 2022; Samarapungavan et al., 2011; Unal & Saglam, 2018) und vier auf Inhalte, die sich der Umweltbildung zuordnen lassen (Gulay, Yilmaz, Gullac & Onder, 2010; Kabadayi & Altinsoy, 2018; Kos, Jerman, Anžlovar & Torkar, 2016; Ogelman, 2012). Die vier Studien zur Umweltbildung behandeln alle eine Vielzahl thematischer Aspekte, z. B. Sparen von Strom, Wasser und Mülltrennung (z. B. Kos et al., 2016). Neben den inhaltlichen Schwerpunkten wird in 31,58 % der 38 Studien ein zusätzlicher expliziter Schwerpunkt auf naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen gelegt (s. Tabelle 1 im Anhang). Eine Studie (Klemm et al., 2019) kombinierte Denk- und Arbeitsweisen (Beobachten) mit mehreren Themen der belebten Natur (z. B. Tiere und Pflanzen). Generell ist anzumerken, dass die konkreten Lernziele und Aktivitäten in den Beiträgen unterschiedlich vertieft dargestellt sind, was eine weitergehende fachlich-fachdidaktische Einschätzung kaum möglich macht. 4.2.2 Orientierung am inquiry-based learning Das Modell des inquiry-based learning stellt für über die Hälfte der Studien einen Bezugspunkt dar. So orientieren sich 7 der 38 Studien explizit (Klemm et al., 2019; Levy, 2013 1 *; Mantzicopoulos et al., 2013; Mohr, 2022; Nayfeld et al., 2011; Samrapungavan et al., 2011; van Schijndel, Visser, van Bers & Raijmakers, 2015) oder implizit (8 Studien: Hardy et al., 2020; Hardy, Stephan-Gramberg & Jurecka, 2021; Hong & Diamond, 2012; Leuchter, Saalbach & Hardy, 2014; Steffensky et al., 2012; Weber & Leuchter, 2022; Weber, Reuter & Leuchter 2020; Zacharia, Loizou & Papaevripidou, 2012) daran oder an sehr vergleichbaren Ansätzen. In den 1 In der Studie von Levy 2013 (6) wird inquiry-based learning nur in der Vergleichsgruppe als Kontrast zum design-based learning der Interventionsgruppe eingesetzt. Dabei geht es nicht darum, die Überlegenheit einer der Ansätze zu untersuchen, sondern eine geeignete Vergleichsgruppe umzusetzen. 262 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Studien, die dem inquiry-based learning zugeordnet wurden, wurde sich an einem Vorgehen orientiert, das Phasen des Entwickelns von Fragen und/ oder Vermutungen, des Beobachtens und/ oder Überprüfens und des Schlussfolgerns umfasst. Inwiefern die Kinder Fragen und Vermutungen in Ansätzen selbst entwickeln oder das Vorgehen (in Teilen) selbst planen, ist aus den Beschreibungen der Interventionen kaum ersichtlich. Auch die Frage, inwieweit das Vorgehen reflektiert wird, das Vorgehen also selbst zum Lerngegenstand wird, bleibt bis auf in den 14 Studien, in denen prozessbezogenes Wissen Inhalt der Intervention sowie ein Outcome- Maß war, unklar. 4.2.3 Untersuchung instruktionaler Strategien In fünf Studien wurden Interventionen umgesetzt, die aus mehreren Instruktionsstrategien bestanden. Beispielhaft sei hier die Untersuchung von Gulay et al. (2010) genannt, bei der Beobachtungen, Spiele und Experimente gemeinsam analysiert werden. Über die spezifische Wirkung einzelner Instruktionsstrategien kann daher keine Aussage getroffen werden. Eine weitere Studie stellt Gespräche über selbstgemalte Zeichnungen (Ahi, 2017) als spezifische Instruktionsstrategie in den Mittelpunkt, vergleicht diese allerdings mit nur einer (passiven) Kontrollgruppe, sodass auch hier wenig über diese spezifische Instruktionsstrategie gesagt werden kann. Die Studie von Kabadayi und Altinsoy (2018) vergleicht den Einsatz digitaler Werkzeuge und Medien (Computer, Präsentationen, Internet) mit „traditionellen Lehrmethoden“, wobei auch dabei unklar bleibt, was den genauen Mehrwert der (sehr unterschiedlichen) digitalen Werkzeuge ausmacht. Bei Nayfeld et al. (2011) wird eine Intervention, die sich an scientific inquiry orientiert, mit einer Intervention mit interaktiven Gruppendiskussionen verglichen, die beiden fokussieren aber unterschiedliche Inhalte, was wiederum auch Aussagen über die Wirksamkeit der Instruktionsstrategie stark einschränkt. In weiteren 19 Studien wurden spezifische instruktionale Merkmale in den Interventionen gezielt variiert. Diese lassen sich grob in eher generische und eher fachspezifische Merkmale differenzieren. So sind die eher generischen Merkmale z. B. Nutzung virtueller und physikalischer Objekte (Zacharia et al., 2012), Anzahl und Benennung von Vergleichsgegenständen beim analogen Schließen (Hardy et al., 2020), explizite Instruktion (Hong & Diamond, 2012), Vorlesen mit Prompts oder E-Books mit Prompts (Strouse & Ganea, 2016), Variation von kooperativen bzw. Einzelarbeitsphasen sowie Zusammensetzung anhand sprachlicher Hintergrundvariablen (Hardy et al., 2019) und Variation von verbalen und materiellen Scaffolds (Weber & Leuchter, 2022; Weber et al., 2020) zwar in naturwissenschaftliche Bildungsangebote eingebettet, es wäre aber auch denkbar, sie in anderen Domänen zu nutzen. Eher fachspezifische instruktionale Merkmale untersuchten zwei der 38 Studien (5,26 %): Ganea, Ma & DeLoache (2011) und Opfer und Siegler (2004). So wurden hier die Wirkung sachlicher und anthropomorpher Darstellungen von Tieren im Hinblick auf das Lernen über Tiere bzw. die Wirkung von vier verschiedenen inhaltlichen Schwerpunkten im Zusammenhang mit Kennzeichen von Lebewesen verglichen. In einer weiteren Studie wurden zwei für naturwissenschaftliche Bildungsangebote typische instruktionale Merkmale untersucht: Die Bedeutsamkeit von Experimenten und Phänomenen in Alltagskontexten (Steffensky et al., 2012). Auch die Studie von van Schijndel et al. (2015), bei der der Fokus auf der Wirkung von konfligierender und bestätigender Evidenz auf das Lernen lag, ist den fachspezifischen instruktionalen Merkmalen zuzuordnen. 4.3 Zielvariablen auf Kindebene in den Studien Das zentrale Kind-Outcome ist in 86,84 % aller Studien (bis auf: Dejonckheere, Nele, Van de Keere & Vervaet 2016; Klemm et al., 2019; Tekerci & Kandir, 2017; Unal & Saglam, 2018; Hardy et al., 2021) das naturwissenschaftliche Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 263 Inhaltswissen der Kinder. 16 Studien untersuchen die Wirkung der Interventionen auf das prozessbezogene Wissen der Kinder (s. Tabelle 1 im Anhang). Neun der zuvor genannten Studien untersuchen zusätzlich zur Wirkung der Lernumgebungen auf das Inhaltswissen auch die Wirkung auf das prozessbezogene Wissen der Kinder. Lediglich in sechs Studien wurde die Wirkung der Lernumgebungen auf motivationale Aspekte der Kompetenz untersucht (Mantzicopoulos et al., 2013; Nölke, 2013; Nayfeld et al., 2011; Samarapungavan et al., 2011; Rückl, 2022; Weber & Leuchter, 2022). Fünf der letztgenannten Studien untersuchten motivationale Aspekte dabei zusätzlich zum Inhaltswissen und/ oder prozessbezogenen Wissen. Das Inhaltswissen wurde in den Studien mit unterschiedlich stark standardisierten mündlichen Befragungen erhoben, prozessbezogenes Wissen und Motivation wurde in zwei Studien anhand von Verhaltensbeobachtungen erhoben (Nayfeld et al., 2011; van Schijndel et al., 2015). In zehn der 38 Studien (26,32 %) werden leider keinerlei Angaben zur Objektivität, Reliabilität oder Validität der eingesetzten Instrumente gemacht, sodass es nicht möglich ist, deren Güte einzuschätzen. In Bezug auf die Erfassung des Wissens ist zudem anzumerken, dass die Operationalisierung teils kaum beschrieben ist (z. B. Gulay et al., 2010; Ogelman, 2012; Ravanis et al., 2013) und teils sehr unterschiedlich zu sein scheint. Während einige Studien neben anderen Instrumenten zur Erfassung des Wissens Tests verwenden, die vor allem nach einzelnen Begriffen (Wie nennt man das? ) fragen (z. B. Hardy et al., 2019), werden hingegen in anderen Studien nur Fragen zur Erklärung von Zusammenhängen (Warum löst sich der Zucker hier schneller? ) oder dem (begründeten) Vorhersagen von Ereignissen (z. B. Leuchter et al., 2014; Hardy et al., 2019) gestellt. 4.4 Wirkungen auf die kindliche Entwicklung Alle Studien zeigen in der Interventionsgruppe bzw. bei Vorhandensein mehrerer Interventionsgruppen zumindest in einigen Interventionsgruppen positive Effekte der Interventionen auf die kognitiven und motivationalen Outcomes der Kinder. Effektstärken sind in 50 % der Studien nicht angegeben und lassen sich aufgrund der unterschiedlichen Angaben und Vorgehensweisen, z. B. nur Angaben zu prozentualen Veränderungen (Strouse & Ganea, 2016) oder Berechnung von Gruppenunterschieden auf der Ebene einzelner Aufgaben (Kos et al., 2016; Ravanis et al., 2013), nicht abschätzen. In rund einem Drittel der Studien zeigt sich allerdings, dass auch die Kontrollund/ oder Vergleichsgruppen Lernzuwächse verzeichnen, das wird insbesondere bei den Studien ersichtlich, in denen die Interventionen über einen längeren Zeitraum, also mehrere Monate, implementiert wurden (z. B. Kabadayi & Altinsoy, 2018; Klemm et al., 2019; Steffensky et al., 2012). Rund ein Drittel der Studien, in denen verschiedene Interventionen verglichen wurden, deutet darauf hin, dass längst nicht alle Interventionen gleichermaßen lernförderlich sind. So konnten nicht bei allen dieser Studien mit mehreren Interventionsgruppen für alle Interventionsgruppen ein Lernzuwachs im inhaltlichen Wissen (z. B. Opfer & Siegler, 2004; Steffensky et al., 2012; van Schijndel et al., 2015) oder in den prozessbezogenen Kompetenzen (van Schijndel et al., 2015) festgestellt werden. Zudem zeigen sich in 13 von 20 Studien mit mehreren Interventionsgruppen keine bzw. nicht bei allen Outcome-Maßen Unterschiede zwischen den verschiedenen Interventionsgruppen (z. B. Opfer & Siegler, 2004; Ganea et al., 2011; Hardy et al., 2020; Strouse & Ganea, 2016; Weber et al., 2020; van Schijndel et al., 2015). Beispielsweise konnten keine Unterschiede zwischen Interventionen gezeigt werden, in denen Kindern ein elektronisches Bilderbuch mit Vorlesefunktion und Prompts gegeben wird oder das Buch mit den gleichen Prompts den Kindern vorgelesen wird (Strouse & Ganea, 2016). Die Studienlage lässt aufgrund der in 78,95 % der Studien fehlenden Follow-Up- Tests keine Aussage darüber zu, ob das aufgebaute Wissen über einen längeren Zeitraum bestehen bleibt. 264 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Einige der Studien deuten darauf hin, dass insbesondere leistungsstarke Kinder (Klemm et al., 2019) oder Kinder mit hohen sprachlichen Kompetenzen (Strouse & Ganea, 2016) von den Interventionen profitieren. Auch die Studien, in denen Voraussetzungen der Kinder kontrolliert wurden, weisen auf die Bedeutung von kognitiven Fähigkeiten (z. B. Steffensky et al., 2012) sowie des domänenspezifischen Vorwissens (z. B. Weber & Leuchter, 2022) für den Lernerfolg hin. Studien, in denen gezielt Interaktionen zwischen Intervention und spezifischen Voraussetzungen untersucht wurden, sind folglich rar. 5. Diskussion In diesem Beitrag haben wir Interventionsstudien im Kontext der naturwissenschaftlichen Bildung im Elementarbereich analysiert. Im Zuge der Literaturrecherche wurden 38 Studien mit Prä-Post-Design und Kontrollbzw. Vergleichsgruppe(n) oder mehreren Interventionsgruppen identifiziert, die den Bereichen der Naturwissenschaftsdidaktik, Elementarpädagogik oder Entwicklungspsychologie zuzuordnen sind. Angesichts des gesellschaftlichen, politischen und wissenschaftlichen Interesses an (früher) naturwissenschaftlicher Bildung, das sich in den letzten 25 Jahren entwickelt hat, mag diese geringe Anzahl an Studien überraschen. Gleichzeitig sind Interventionsstudien auch in anderen Bereichen der Bildungsforschung ein Desiderat. Die Literaturrecherche zeigt, dass 89,47 % der Studien nach 2010 umgesetzt wurden. Eine mögliche Erklärung hierfür wäre, dass naturwissenschaftliche Bildung in den verschiedenen Bildungsstufen seit dieser Zeit, u. a. aufgrund des Mangels an qualifizierten Fachkräften, in vielen Ländern eine erhöhte Aufmerksamkeit erfahren hat (z. B. Fensham, 2004). Die Studien konzentrieren sich auf Themen, die mehrheitlich aus dem Bereich der unbelebten Natur stammen. Dieser Fokus mag damit zusammenhängen, dass gerade Themen der Chemie und Physik lange als besonders unterrepräsentiert im Elementar- und Primarbereich galten (Appleton, 2002) und daher ein besonderer Fokus auf die Weiterentwicklung dieses Bereichs gelegt wurde. Die vielfältigen instruktionalen Merkmale der Bildungsangebote orientieren sich an elementarpädagogischen Ansätzen (z. B. Spielbasierung oder gemeinsames Lesen) und dem naturwissenschaftsdidaktischen Ansatz des inquiry-based learning. Allerdings lässt sich die Passung der inhaltlichen Tiefe der Lernumgebungen an Erfahrungen und weitere Lernprozesse kaum einschätzen, weil die Interventionen in rund 20 % der Studien nicht im Detail beschrieben werden (z. B. wird lediglich von „32 Aktivitäten“, die darauf abzielen, Denk- und Arbeitsweisen zu adressieren, geschrieben; Tekerci & Kandir, 2017). In Bezug auf die berücksichtigten Outcomes lässt sich ein eindeutiger Fokus auf das inhaltsspezifische Wissen feststellen. Zentrale und gleichwertige weitere Zieldimensionen früher naturwissenschaftlicher Bildung wie das prozessbezogene Wissen und motivationale Kompetenzen werden seltener berücksichtigt. Wünschenswert wären daher Studien, die kognitive und motivationale Outcomes gleichzeitig erheben. Dies ist in der Praxis aufgrund der aufwendigen Erhebungen oft schwer umzusetzen. Jedoch könnten dadurch z. B. unerwünschte „Nebenwirkungen“ wie negative Effekte auf die Motivation geprüft werden. Eine weitere Limitation vieler Studien ist, dass sie kaum längerfristige Wirkungen der Interventionen untersuchen. Erkenntnisse über längerfristige Wirkungen wären gerade auch im Hinblick auf das weitere (schulische) Lernen bedeutsam. Die Ergebnisse der Studien zeigen mehrheitlich ein positives Bild der Wirksamkeit der Lernumgebungen, auch wenn längst nicht alle Interventionen sich als gleichermaßen wirksam erwiesen haben bzw. nicht für alle Kinder gleichermaßen wirksam sind. Keine Effekte einzelner Interventionen zeigen sich insbesondere bei Studien mit Vergleichsgruppen, also Gruppen, in denen eine (Pseudo)Intervention stattfindet. Studien mit „business-as-usual“-Kontrollgruppen, in denen möglicherweise gar keine naturwissenschaftliche Lernsituation stattfin- Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 265 det, zeigen zwar Effekte, sind allerdings weniger aussagekräftig als solche mit Vergleichsgruppen. Inwiefern Veränderungen in Vergleichs- oder Kontrollgruppen natürliche Entwicklungsprozesse sind oder ob die mündlichen Befragungen der Kinder selbst bereits eine Wirkung entfalten, lässt sich schwer abschätzen. Denkbar wäre auch, dass die Studienteilnahme einen Impuls für das Handeln der pädagogischen Fachkräfte mit allen Kindern, also auch denen der Kontroll- und Vergleichsgruppen, darstellt und somit mit einem Einfluss auf das Lernen aller Kinder einhergeht. Zu den Ergebnissen müssen einige Einschränkungen diskutiert werden. So sind die Studien unterschiedlich hinsichtlich ihrer methodischen Anlage und damit auch hinsichtlich ihrer Aussagekraft und Vergleichbarkeit. Dies betrifft einerseits die Erfassung der Outcome-Maße, deren Konzeptualisierung und Güte der Operationalisierung in 11 Studien nicht beschrieben ist, sodass der Vergleich der Studien schwierig ist. Des Weiteren fehlen bei vielen Studien Angaben zur Reliabilität und/ oder Validität der Testinstrumente (z. B. Ahi, 2017; Ganea et al., 2011; Gulay et al., 2010; Hardy et al., 2020; Kabadayi & Altinsoy, 2018; Kos et al., 2016; Nayfeld et al., 2011; Ogelman, 2012; Opfer & Siegler, 2004) und es werden in 7 von 38 Studien unterschiedliche Fragen im Prä- und Posttest verwendet, wobei unklar bleibt, inwiefern sich die Items in ihrer Schwierigkeit unterscheiden (z. B. Levy, 2013; Nayfeld et al., 2011; Ganea et al., 2011; Strouse & Ganea, 2016; van Schijndel et al., 2015). Weitere Einschränkungen zeigen sich im Vorgehen der Studien. So ist die Zuweisung der Kinder zu den Bedingungen, aber auch die Kontrolle von Eingangsvoraussetzungen teils unklar bzw. es fehlen genaue Angaben dazu. Auch die geringe Stichprobengröße in den untersuchten Studien, die aus praktischen Gründen leicht erklärbar ist, schränkt die Generalisierbarkeit der Ergebnisse ein. All dies kann dazu führen, dass die Ergebnisse überschätzt werden (s. Cheung & Slavin, 2016). Bei einigen der Studien zeigen sich auch Einschränkungen hinsichtlich der internen Validität. Diese ergeben sich aus einer eher geringen Standardisierung oder einer zumindest schwer einschätzbaren Standardisierung der Lernumgebungen zum Beispiel hinsichtlich der Zeit oder der durchführenden Personen. Dies betrifft insbesondere die Studien, in denen verschiedene geschulte Fachkräfte die Interventionen umgesetzt haben. Neben möglichen Testleitereffekten fehlen zum Teil Angaben zu durchgeführten Implementationschecks, sodass sich schwer einschätzen lässt, inwiefern das Curriculum in der vorgesehenen Weise umgesetzt wurde. Gleichzeitig sind diese Studien vermutlich ökologisch valider, weil die Kinder die Fachkräfte kennen und die Interventionen mit regulären Gruppengrößen durchgeführt wurden. So wurden in 19 der 38 Studien die Interventionen mit einzelnen Kindern oder deutlich kleineren Gruppen, als es bei der regulären Betreuung der Fall gewesen wäre, umgesetzt (8 Studien mit regulärer Gruppengröße; 11 Studien ohne Angabe zur Gruppengröße). Es bleibt somit unklar, ob die Interventionen unter Praxisbedingungen ähnliche Effekte erzielt hätten. Deshalb wären weitere Studien, bei denen die Lernumgebungen durch praktizierende Fachkräfte implementiert werden und die die Wirkung der Lernumgebungen systematisch unter verschiedenen Praxisbedingungen untersuchen, wünschenswert. Ziel dieses Beitrags war es, einen Überblick über bisherige Studien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen für Kindergartenkinder zu geben. Da in einigen Studien (detaillierte) Informationen zu den Instrumenten und/ oder der Intervention fehlen, können wir nicht ausschließen, dass unsere Einordnung der Ergebnisse und des Fokus der Studien fehlerbehaftet ist. Bei dem gewählten Vorgehen ist zudem nicht auszuschließen, dass ein „publication bias“ vorliegt zugunsten von Studien, die positive Effekte für naturwissenschaftliche Interventionen finden. Gleichwohl lassen sich einige Desiderata ableiten, die wichtig zu adressieren wären, um das Forschungs- und auch das Praxisfeld weiterzuentwickeln. So wäre es zunächst wünschenswert, wenn zukünftige Studien genauere Beschreibungen der Interventionen und Instrumente 266 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky enthielten, um Zusammenhänge zwischen Lernumgebungen und kindlichen Entwicklungen besser einschätzen und vergleichen zu können. Im Hinblick auf die Entwicklung von Wissen und motivationalen Orientierungen über längere Zeiträume und Bildungsetappen hinweg wäre es außerdem zielführend, aufeinander aufbauende Interventionen zu untersuchen, um so auch kumulierte Effekte einschätzen zu können. Dies ist insbesondere wichtig in Bezug auf Wissen über übergeordnete Konzepte oder Denk- und Arbeitsweisen. Bei dem Wissen über übergeordnete Konzepte und Denk- und Arbeitsweisen ist nicht anzunehmen, dass sie durch einmalige Lernumgebungen gefördert werden können, sondern mehrfache Auseinandersetzungen in variierenden inhaltlichen Kontexten notwendig sind (Piasta, Logan, Pelatti, Capps & Petrill, 2015; Zimmerman & Klahr, 2018). Gerade diese Entwicklungen sind im Hinblick auf weiteres schulisches Lernen von großem Interesse. Insbesondere für die Weiterentwicklung des Praxisfeldes sind Studien notwendig, die unter praxisnäheren Bedingungen durchgeführt werden. Dies betrifft nicht nur die Frage, wer Lernumgebungen umsetzt, sondern auch Fragen nach Gruppengrößen, Beteiligung von Kindern mit unterschiedlichen Voraussetzungen oder auch nach vorhandenen Materialien und Ressourcen in den Einrichtungen. Literatur * Ahi, B. (2017). The Effect of Talking Drawings on Five- Year-Old Turkish Children’s Mental Models of the Water Cycle. 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Bulunuz, 2013 Türkei - Intervention: Lernumgebung mit IBL-orientierten Sequenzen und Variation der Instruktionsstrategie Spielbasierung - Design: IG + VG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen bzw. Bildungspläne • Durchführung: Zwei Fachkräfte • Dauer: 8 Stunden die Woche; keine genaue Angabe zur Dauer der einzelnen Sequenzen • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 26 Kinder • IG = 12 Kinder • VG (strukturierte Anleitung sowie weniger Zeit) = 14 Kinder - Umsetzung • Gruppengröße: keine genaue Angabe • Umfang und Dauer: 14 Wochen à 8 Stunden Mehrere Themen der belebten und unbelebten Natur (belebte vs. unbelebte Dinge, Farben, Schwimmen und Sinken, Wasser, Magneten, Luft, Schwerkraft) AV: Inhaltswissen der Kinder Erfassung Inhaltswissen: 20bis 30-minütige Interviews; Interraterreliabilität bei der Kodierung der Antworten: 83 % bis 89 %; keine Angabe zur Validität Signifikanter Gruppenunterschied im Inhaltswissen zugunsten der IG (Wissenstest zur belebten/ unbelebten Natur: χ 2 (2,26) = 16.34, p < .0001; Wissenstestzu Farben: χ 2 (2,22) =22.78, p < .0001; Wissenstest zum Schwimmen und Sinken: χ 2 (2,26) = 19.96, p < .0001; Wissenstest zu den Eigenschaften von Wasser: χ 2 (2,26) = 14.19, p < .001; Wissenstest zu Magneten: χ 2 (2,26) = 10.11, p < .001; Wissenstest zum Thema Luft: χ 2 (2,26) = 21.17, p < .0001; Wissenstest zum Thema Schwerkraft: χ 2 (2,26) = 14.93, p < .001). Tab. 1: Tabellarische Übersicht über die Interventionsstudien. Anmerkungen: IBL-orientiert = orientiert an Inquiry-based Learning; IG = Interventionsgruppe; VG = Vergleichsgruppe; KG = Kontrollgruppe; MZP = Messzeitpunkt; AV = abhängige Variable 270 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde Dejonckheere, Van de Keere & Vervaet, 2016 Belgien - Intervention: Lernumgebung mit 15 IBL-orientierten Sequenzen - Design: IG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • 15 vorgeplante IBL-orientierte Sequenzen, die mindestens zweimal durchgeführt wurden • Durchführung: ein/ e Forscher/ in • Dauer: je Sequenz circa 40 Minuten • Implementationscheck: ja, Überprüfung durch Videos - Stichprobe: 57 Kinder • IG = 27 Kinder • KG (nur Tests) = 30 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: jeweils die Kinder der vier verschiedenen Kitagruppen • Umfang und Dauer: 15 Sequenzen à 40 Minuten verteilt über 7 Wochen MehrereThemender unbelebten Natur (u. a. Schwimmen und Sinken, Magnete etc.) und Denk- und Arbeitsweisen (u. a Wiegen) AV: Prozessbezogenes Wissen (Variablenkontrollstrategie [VKS]) Erfassung prozessbezogenes Wissen: Beobachtung (Videos) derBearbeitungeinerAufgabe zur Variablenkontrollstrategie/ Experimentierverhalten; Interraterreliabilität der Videos: Pearson r = 0.88.; zus. Hinweise auf Validität der Aufgaben berichtet Signifikante Gruppenunterschiede im Lernzuwachs zugunsten der IG, die durch eine signifikant höhere Exploration (F (1,56) = 9.74, p < .003, partial η² = 0.20) und eine häufigere Durchführung von Experimenten mit VKS (F (1, 52) = 7.8; p < .007, partial η² = 0.13) gekennzeichnet waren. Furman, De Angelis, Dominguez Prost & Taylor, 2019 Argentinien - Intervention: Lernumgebung mit 12 IBL-orientierten Sequenzen und Variation der Instruktionsstrategie Nutzung von Tablets - Design: IG + VG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen • Durchführung: 4 Fachkräfte • Dauer: Zwei 40-minütige Sequenzen • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 47 Kinder • IG (Naturwissenschaftliche Aktivitäten mit Tablet) = keine genaue Angabe • VG (Naturwissenschaftliche Aktivitäten ohne Tablet) = keine genaue Angabe - Umsetzung: • Gruppengröße: keine genaue Angabe • Umfang und Dauer: 12 40-minütige Sequenzen verteilt über 6 Wochen Belebte Natur (Pilze, Pflanzen) AV: Inhaltswissen (Pilze und Zersetzung von Nahrungsmitteln) Erfassung Inhaltswissen: 5 offene Fragen; keine Angaben zur Reliabilität und Validität Kein signifikanter Gruppenunterschied (χ 2 = 2.71, p = .439). Beide Gruppen zeigten signifikante Lernzuwächse (χ 2 = 45.59, p < .001). Anmerkung: Keine randomisierte Gruppenzuordnung, da zwei Fachkräfte, die sich im Umgang mit Tablets wohlfühlten, die IG betreuten. 4 Stunden Schulung der Fachkräfte vor der Intervention, 3 Stunden Schulung während der Implementation der Intervention; zusätzlich 2 Stunden für die Fachkräfte der IG. 6 Kinder aus jeder Gruppe (insgesamt 24 Kinder) wurden für die Befragung ausgewählt. Die Fachkräfte wählten jeweils zwei ,high achievers‘, zwei ,middle achievers‘ und ,low achievers‘, unter Berücksichtigung von Alter und Gender aus jeder Gruppe aus. Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 271 Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde Ganea, Ma & DeLoache, 2011 USA/ Kanada - Intervention: Lernumgebung mit Variation des Vorlesens von Bilderbüchern (sachliche Darstellung vs. anthropomorphe Darstellung) - Design: zwei IG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgegebene Bücher wurden vorgelesen • Durchführung: Forschende, keine Angaben zur Anzahl • Dauer: keine Angabe zur Dauer der Vorleseeinheit • Implementationscheck: nein - Stichprobe: • Experiment 1: 72 Kinder IG1 (sachliche Darstellung) = 36 Kinder IG2 (anthropomorphe Darstellung) = 36 Kinder • Experiment 2: 32 Kinder IG1 (sachliche Darstellung) = 16 Kinder • IG2 (anthropomorphe Darstellung) = 16 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: ein Kind • Umfang und Dauer: Ein bis zwei Sequenzen (je nach Alter), Dauer nicht weiter spezifiziert Belebte Natur (Tarnung/ Mimese von Tieren) AV: Inhaltswissen zum Thema Tarnung/ Transfer des inhaltlichen Wissens auf reale Tiere Erfassung Inhaltswissen: Prätest mit zwei Fragen und Fotos zu getarnten und nicht getarnten Schmetterlingen und Fröschen getestet, keine Angaben zur Validität berichtet. Posttest: Zwei Fragen dazu, welches Tier gefressen werden würde, und zwei Fragen zur Begründung der Auswahl. Keine Angaben zur Validität. Beobachterübereinstimmung für 45 % der Daten lag bei 90 % (κ = .86) in Experiment 1 und 87 % (κ = .74) in Experiment 2. Experiment 1: Die Kinder wählten im Posttest mehr korrekte Antworten als im Prätest (F (1, 68) = 9.07, p < .01, η 2 = .118). Es gab keinen signifikanten Haupteffekt für die Art der Intervention. Experiment 2: Die Kinder wählten im Posttest mehr korrekte Antworten als im Prätest (F (1, 28) = 10.93, p < .01, η 2 = .281). Es gab keinen signifikanten Haupteffekt für die Art der Intervention. Gulay, Yilmaz, Gullac & Onder, 2010 Türkei - Intervention: Lernumgebung (Tipitop) mit verschiedenen Sequenzen und instruktionalen Strategien (Theater, Spiele, Beobachtungen bei Exkursionen, Experimente, Frage - Antwort) im Kontext Boden, die Lernen durch eigene Erfahrung ermöglichen sollen - Design: IG + KG; 3 MZP - Hinweise auf interne Validität: • keine genauen Angaben zur Standardisierung der Sequenzen • Durchführung: durch mindestens 4 verschiedene Fachkräfte • Dauer: jeden Tag zwei bis 3 Sequenzen; keine Angabe zur Dauer der einzelnen Sequenzen • Implementationscheck: nein Bildungfür nachhaltige Entwicklung (mehrere Themen der belebten und unbelebten Natur [übergeordnetes Thema: Boden (Organismen, Funktionen, Gründe und Folgen von Erosion, Schutz), Umweltbewusstsein]) AV: Inhaltswissen zum Thema Boden Erfassung Inhaltswissen: Computerbasierter Wissenstest mit 12 Items, der für das Projekt entwickeltwurde: keine Angaben zur Reliabilität oder Validität Signifikanter Gruppenunterschied im Postsowie im Follow-Up-Test (2 Wochen nach der Intervention) im Wissenstest zugunsten der IG (Durchlauf 1: Posttest: U = 63.500, p < .001; Follow- Up-Test: U = 84.50, p < .001; Durchlauf 2: Posttest: U = 14.500,p < .001; Follow-Up- Test: U = 4.500, p < .001). Anmerkung: Die Lernumgebung wurde mit Kindern mit niedrigem sozioökonomischem Status durchgeführt. Die Zuordnung der Kinder zu den Gruppen erfolgte randomisiert. Bei einigen Sequenzen waren Eltern anwesend. 272 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde - Stichprobe: 144 Kinder • Durchlauf 1: IG = 22 Kinder KG = (nur Tests) = 22 Kinder • Durchlauf 2: IG = 26 Kinder KG = (nur Tests): 26 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: Durchlauf 1: 22 Durchlauf 2: 26 • Umfang und Dauer: zwei bis drei Sequenzen pro Tag über 9 Tage Hardy, Saalbach, Leuchter & Schalk, 2020 Deutschland - Intervention: Lernumgebung mit Variation der Benennung und Anzahl der Vergleichsgegenstände - Design: 4 IG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen • Durchführung: Forschende • Dauer: keine genaue Angabe • Implementationscheck: nein - Stichprobe • Experiment 1: 59 Kinder IG1 (Ein nicht-bezeichneter Vergleichsgegenstand) = 15 Kinder IG2 (Ein bezeichneter Vergleichsgegenstand) = 14 Kinder IG3 (Zwei nicht-bezeichnete Vergleichsgegenstände) = 15 Kinder IG4 (Zwei bezeichnete Vergleichsgegenstände) = 15 Kinder • Experiment 2: 99 Kinder IG1 (Ein nicht bezeichneter Vergleichsgegenstand) = 18 Kinder IG2 (Ein bezeichneter Vergleichsgegenstand [mit richtiger Materialbezeichnung])=18 Kinder IG3 (Ein nicht bezeichneter Vergleichsgegenstand [artifizielle Materialbezeichnung]) = 15 Kinder Unbelebte Natur (Schwimmen und Sinken und Materialeigenschaften/ -bezeichnungen) Denk- und Arbeitsweisen (Vergleichen, Vermutungen aufstellen und Erklären) AV: Inhaltswissen zum Schwimmen und Sinken und Material Erfassung Inhaltswissen: Matching-Aufgaben (16 Objekte aus 8 verschiedenen Materialien); keine Angaben zur Validität und Reliabilität Baselinetest: 6 Aufgaben zum Vorhersagen und Begründen des Schwimmverhaltens von Gegenständen; zum Posttest andere Gegenstände als im Prätest; keine Angaben zur Validität und Reliabilität. Experiment 1: Äquivalent zum Baselinetest, nur mit neuen Gegenständen mit anderen Formen; keine Angaben zu Validität und Reliabilität Experiment 2: Erster Teil äquivalent zu Experiment 1, nur wurden Vergleichsgegenstände generell nicht Experiment 1: Vorhersageaufgabe: Es zeigte sich ein signifikanter Effekt der Anzahl der Vergleichsgegenstände (F (1,54) = 4.97, p = .03) mit höheren Werten für die Zwei-Vergleichsgegenstandsbedingung als für die Ein-Vergleichsgegen stands-Bedingung. Die Ergebnisse weisen zudem auf einen kleinen Haupteffekt des Bezeichnens hin (F (1,54) = 4.21, p = .01, η 2 = .04) mit höheren Werten für die Bezeichnungsbedingungen als für die Bedingungen ohne Bezeichnungen. Allerdings gab es keine Interaktion zwischen der Anzahl der Vergleichsgegenstände und den Bezeichnungen (p = .69, η 2 = .003). Erkläraufgabe: Die Ergebnisse zeigten lediglich einen signifikanten Effekt für das Bezeichnen (F (1, 54) = 11.00, p = .002, η 2 = .17). Experiment 2: Vorhersageaufgabe: Haupteffekt für die Anzahl der Vergleichsgegenstände (F (1,92) = 8.28, p = .005, η 2 = .08), mit einem höheren Mittelwert für zwei Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 273 Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde IG4 (Zwei nicht bezeichnete Vergleichsgegenstände) = 18 Kinder IG5 (Zweibezeichnete Vergleichsgegenstände [mit richtiger Materialbezeichnung])=17 Kinder IG6 (Zweibezeichnete Vergleichsgegenstände [artifizielle Materialbezeichnung]) = 13 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: ein Kind • Umfang und Dauer: eine Sequenz, Dauer nicht weiter spezifiziert bezeichnet, zudem schließt sich ein Wissenstransfertest an mit jeweils 5 Aufgaben zu Vorhersagen und Begründen des Schwimmverhaltens, wobei die 5 Objekte so gestaltet sind, dass sie typische Fehlvorstellungen nahelegen. Keine Angaben zu Validität und Reliabilität Vergleichsgegenstände als für die Bedingung mit einem Vergleichsgegenstand. Kein Effekt für das Bezeichnen (p = .49, η 2 = .01) oder eine Interaktion von Anzahl der Vergleichsgegenstände oder Bezeichnungen (p = .87, η 2 = .003). Erkläraufgabe: Signifikanter Effekt für die Anzahl der Vergleichsgegenstände (F (1,92) = 6.16, p = .015, η 2 = .063). Kein Effekt für das Bezeichnen (p = .66, η 2 = .01) und die Interaktion zwischen Anzahl der Vergleichsgegenstände und Bezeichnungen (p = .60, η 2 = .011). Anmerkung: Die Zuordnung der Kinder zu den Gruppen erfolgte in beiden Experimenten randomisiert. Hardy, Sauer & Saalbach, 2019 Deutschland - Intervention: Lernumgebung mit sprachlichem Scaffolding und Variation der Lerngruppenzusammensetzung (sprachlich homogen vs. sprachlich heterogen) und der Arbeitsphasen (Einzelarbeitsphasen vs. Kooperatives Lernen) - Design: 2 IG + VG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Ablaufprotokolle und intensive Pilotierungsphase • Durchführung: zwei Forschende • Dauer: 45 bis 50 Minuten für jede der zwei Sequenzen • Implementationscheck: Sitzungen wurden videografiert; Durchführungsqualität wurde bei 19 von 38 Kindern anhand von Transkripten überprüft - Stichprobe: 113 Kinder • IG1 (heterogene Zusammensetzung Deutsch als Erst- und Zweitsprache; kooperative Lernphasen): 23 Kinder Unbelebte Natur (Magnetismus [Einführung Materialbegriff und Objektbezeichnungen, Materialeigenschaften; magnetische Anziehung und Durchwirkung]) AV: Inhaltswissen zum Magnetismus und Wortschatz Erfassung Inhaltswissen: Inhaltswissen mit 64 Items mit Aufgabenvarianten mit rezeptiver und produktiver Sprachverwendung (rezeptiv Prätest: α = .76, Posttest: α = .91; produktiv Prätest: α = .86, Posttest: α = .92); keine Angaben zur Validität Erfassung Wortschatz: CITO-Sprachtest (computerbasiert) (Subskala Passiver Wortschatz [60 Items; α = .95]; Subskala Kognitive Begriffe [Strukturwortschatz; 65 Items; α = .91]). Signifikante Effekte für die Interaktionsterme Zeit × Gruppe für das rezeptive und produktive Inhaltswissen (F [1,82] = 47.54, p < .001, η² = .37) bzw. (F [1,82] = 33.48, p < .001, η² = .29). Kein signifikanter Effekt für die naturwissenschaftlichen Fachbegriffe zwischen der KG und IGs sowie der VG über die Zeit. Messwiederholungsanalysen mit AV Strukturwortschatz zeigten signifikanten Effekt für Zeit (F [1,67] = 16.10, p < .001, η² = .19), Gruppe (F [1,67] = 11.77, p < .001, η² = .15) und Zeit × Gruppe (F [1,67] = 26.92, p < .001, η² = .29). Kontraste zeigten keine Unterschiede zwischen den beiden IG, hingegen die Überlegenheit der VG in den AV produktives Inhaltswissen (IG2/ VG: p < .05), bzw. (IG1/ VG: n.s., IG2/ IG1: n.s.), 274 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde • IG2 (homogene Zusammensetzung: nur Kinder mit Deutsch als Zweitsprache; kooperative Lernphasen): 22 Kinder • VG (Einzelarbeitsphasen): 22 Kinder • KG (nur Tests): 19 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: 4 Kinder • Umfang und Dauer: 3 Sequenzen verteilt über 2 Tage Naturwissenschaftliche Fachbegriffe (prozessbezogenes Wissen) (14 Items; Prätest: α = .35; Posttest: α = .70); keine Angaben zur Validität rezeptives Inhaltswissen (IG2/ TKG: p < .05; IG1/ VG: n.s.; IG2/ IG1: n.s.) und naturwissenschaftliche Prozessbegriffe (IG1/ IG3: p < .05). Die IG und die VG verzeichneten gleichermaßen einen Zuwachs beim Strukturwortschatz (Zeit: F[1,47]=70.88, p<.001, η²=.60; Gruppe (F[2, 47]=.36, n.s., η² = .01); Zeit× Gruppe, F [2,47] = .64, n.s., η² = .03). Anmerkung: CITO-Test zum Strukturwortschatz konnte nicht bei der Gesamtstichprobe umgesetzt werden Hardy, Stephan- Gramberg & Jurecka, 2021 Deutschland - Intervention: Lernumgebung mit Variation der Instruktionsstrategie Scaffolding (Adaptive Prompts mit/ ohne Modellieren) - Design: 2 IG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen • Durchführung: Forschende (keine genaue Angabe zur Anzahl) • Dauer: keine genaue Angabe • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 63 Kinder • IG1 (Adaptive Prompts): 21 Kinder • IG2 (Adaptive Prompts und Modellieren): 21 Kinder • KG (nur Tests): 21 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: keine genaue Angabe • Umfang und Dauer: 2 Tage Unbelebte Natur (Elastizität [Springverhalten von Objekten]) AV: Prozessbezogenes Wissen (Scientific Reasoning [in Bezug auf Elastizität sowie generell]) Erfassung prozessbezogenes Wissen 1 (Scientific Reasoning in Bezug auf Elastizität): 3 Aufgaben; keine Angaben zur Reliabilität oder Validität Erfassung prozessbezogenes Wissen 2: Generelles Scientific Reasoning (Adaption eines schriftlichen Multiple-Choice- Tests zum Scientific Reasoning von Koerber et al., 2015): 3 Bildergeschichten mit jeweils 4 Bildern; α = 0.69; Beobachterübereinstimmung bei der Doppelkodierung: (κ = 0.76); keine Angaben zur Validität in der vorliegenden Publikation Signifikant multivariater Effekt für die Zeit (F (4, 57) = 3.37, wilks λ = 0.81, p = .015, η 2 = .19); die Interaktion aus Zeit × Gruppe (F (8, 114) = 2.63, wilks λ = 0.71, p = .011, η² = .156), aber nicht für die Gruppe (F (8, 114) = 1.05, wilks λ = 0.87, p = .40, η² = .07). Univariate Follow- Up-Analysen zeigten, dass die IG2 höhere Leistungen im Posttest in den schwierigen Aufgaben im Vergleich zur IG1 erzielte; allerdings unterschied sich die KG nicht in allen Fällen signifikant von den beiden IG. Keine signifikante Interaktion von Zeit × Gruppe für die Konsistenz der Reasoning-Muster (F (2, 60) = 0.249, p = 0.78, η² = .008). Hinsichtlich des Scores der maximalen Reasoning-Muster zeigte sich auch keine signifikante Interaktion zwischen Zeit × Gruppe (F (1, 60) = 2.51, p = .09, η 2 = .078). Kontraste zeigten höhere Mittelwertszuwächse für den Score der maximalen Reasoning-Muster vom Präzum Posttest für die IG2 als die KG (p = .038) und die IG1 (p = .096). Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 275 Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde Anmerkung: Die teilnehmenden Kinder wurden auf der Grundlage eines Maßes für Inhibition parallelisiert und zufällig zu einer von drei Gruppen zugeordnet. Hong & Diamond, 2012 USA - Intervention: Lernumgebung mit Variation verschiedener Instruktionsstrategien (kindinitiiert und konstruktivistisch vs. explizite Instruktion) - Design: 2 IG + VG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgegebener Ablauf • Durchführung: eine Forschende • Dauer: 45 bis 50 Minuten für jede der zwei Sequenzen • Implementationscheck: ja, Einschätzung hinsichtlich der Implementationsgenauigkeit (im Durchschnitt wurde eine Genauigkeit der Durchführung von 93.1 % über alle Interventionsdurchführungen erreicht) - Stichprobe: 104 Kinder • IG1 (kindinitiierter und -zentrierter konstruktivistischer Ansatz) = 35 Kinder • IG2 (kindinitiierter und -zentrierter konstruktivistischer Ansatz und explizite Instruktion) = 37 Kinder • VG (Vorlesen von Büchern) = 32 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: 2 bis 4 Kinder • Umfang und Dauer: 4 15-minütige Aktivitäten innerhalb von 2 bis 2,5 Wochen Denk- und Arbeitsweisen (Messen und Vergleichen von Gewicht mithilfe einer Balkenwaage, Vermuten, Beobachten, Vergleichen und Kategorisieren) Unbelebte Natur ([Schwimmen und Sinken] Anbahnung Dichtekonzept [Das schwerere Objekt sinkt im Wasser, wenn zwei Objekte die gleiche Größe haben und nur einer sinkt] und wie man schwimmende Objekte zum Sinken bringt) AV: naturwissenschaftliche Fachbegriffe, Inhaltswissen sowie prozessbezogenes Wissen Erfassung des Inhaltswissens sowie der naturwissenschaftlichen Fachbegriffe (22 Items): Prätest: α = .77; Posttest: α = .86; einzelne Hinweise zur Validität: werden in der Publikation berichtet. Prozessbezogenes Wissen: zwei Subskalen (inhaltsunabhängige Fähigkeiten (Prätest: α = .66; Posttest: α = .58) und inhaltsspezifische Fähigkeiten (Prätest: α = .83; Posttest: α = .88); keine Angaben zur Validität Signifikante Gruppenunterschiede in allen AVs zugunsten der IG (IG1: t (32) = 2.35, p < .05, d = .55; IG2: t (32) = 7.79, p < .001, d = 1.75). Signifikanter Gruppenunterschied zwischen IG1 und IG2 zugunsten der IG2 (t (32) = 5.59, p < .001, d = 1.01). Anmerkung: Die Zuordnung der Kinder zu den Gruppen erfolgte randomisiert. Kabadayi & Altinsoy, 2018 Türkei - Intervention: Lernumgebung mit Einsatz verschiedener technischer Hilfsmittel (z. B. Computer, Internet, Dias, Datenshows und Projektion) - Design: IG + VG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • 16 vorgeplante Sequenzen • Durchführung: Forschende • Dauer: keine genaue Angabe • Implementationscheck: nein Bildung für nachhaltige Entwicklung (Prävention und Eliminierung von Umweltverschmutzung) AV: Inhaltswissen zum Thema Umweltverschmutzung Erfassung Inhaltswissen: Preschool Students’ Environmental Pollution Structured Interview Form, der für das Projekt entwickelt wurde und 12 Items umfasst; keine Angaben zur Reliabilität und Validität Signifikanter Gruppenunterschied im Lernzuwachs zugunsten der IG (t = -8.386, p < .05). Jedoch: Signifikante Verbesserung vom Präzum Posttest der IG (t = -6.005, p < .05) sowie VG (t = -5.083, p < .05). Anmerkung: Der Prätest zeigt Unterschiede im Wissen zugunsten der IG. 276 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde - Stichprobe: 80 Kinder • IG (mit technischen Hilfsmitteln) = 40 Kinder • VG (Intervention nur mit „traditionellen“ Lehrmethoden; gleicher zeitlicher Umfang) = 40 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: Kitagruppe • Umfang und Dauer: 16 Sequenzen über 8 Wochen verteilt Klemm, Kohlhauf, Boone, Sodian & Neuhaus, 2019 Deutschland - Intervention: Lernumgebung mit Einsatz von Trainingsbzw. Spielmaterialien mit verschiedenen Niveaustufen, die angepasst an den Entwicklungsstand der Kinder eingesetzt werden - Design: IG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • 12 vorgeplante Sequenzen mit standardisierten Manualen zur Umsetzung • Durchführung: 4 verschiedene TrainerInnen • Dauer: je Sequenz circa 90 Minuten • Implementationscheck: Evaluationsbogen zur Anwendbarkeit der Materialien (Beurteilung der Materialien und Teilnahme der Kinder) aber nicht der Durchführung - Stichprobe: 70 Kinder • IG = 40 Kinder • KG (nur Tests) = 30 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: jeweils die IG der 5 teilnehmenden Kitas • Umfang und Dauer: 12 Sequenzen à 90 Minuten verteilt über 5 Monate (nahezu wöchentliche Umsetzung) Mehrere Themen der belebten Natur (Bohne, Baum, Vögel, Bodentiere sowie Hände und Füße) Prozessbezogenes Wissen (Beobachtungskompetenz [Beschreiben von Details, wissenschaftliches Denken und Interpretieren]) AV: prozessbezogenes Wissen (biologische Beobachtungskompetenz) Erfassung prozessbezogenes Wissen: Einsatz der Beobachtungssituation aus dem Beobachtungskompetenztest von Kohlhauf (2013); Entwicklung eines eigenen Kodierschemas (39 Items; α = .74); Beobachterübereinstimmung für 10 % der Daten waren zufriedenstellend bis gut (rSp > .6); keine Angaben zur Validität Signifikanter Zuwachs der Beobachtungskompetenz über die Zeit (F = 31.84, p < .01, η 2 = .32), aber kein Effekt der Gruppenzugehörigkeit (F = 1.64, n.s.) und kein Interaktionseffekt (F = 1.46, n.s.). Für die unteren 50 % zeigte sich nur ein Zeiteffekt (F = 93.30, p < .01, η 2 = .74), aber kein Effekt der Gruppenzugehörigkeit oder Interaktionseffekt. Für die leistungsstärkere Hälfte zeigte sich ein signifikanter Interaktionseffekt (F = 5.27, p = .03, η 2 = .14), für die KG aber nicht. Anmerkung: Die Zuordnung der Kinder zu den Gruppen erfolgte randomisiert. Kos, Jermana, Anžlovarb & Torkara, 2016 Slowenien - Intervention: Lernumgebung mit verschiedenen instruktionalen Strategien (z. B. Erfahrungslernen und exploratives Lernen mit möglichst viel Hands-on-Aktivitäten) - Design: IG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen Bildung für nachhaltige Entwicklung (Umweltbewusstes Verhalten [Sparen von Strom, Wasser und Kohlenstoffdioxid, Mülltrennung]) AV: Inhaltswissenüberumweltbewusstes Verhalten Erfassung Inhaltswissen: 10 offene Fragen; keine Angaben zur Reliabilität und Validität SignifikanteGruppenunterschiedeinden Aufgaben des Posttests zugunsten der IG (Aufgabe 1: Z=-4.134, p<.0001, r=.654; Aufgabe 2: Z = -4.185, p < .0001, r = .662; Aufgabe 3: Z = -3.938, p < .0001, r = .623; Aufgabe 4: Z = -1.903, p < .029, r = .301; Aufgabe 5: Z = -2.21, p < .017, r = .335; Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 277 Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde • Durchführung: Forschende • Dauer: keine genaue Angabe zur Dauer der Sequenzen • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 40 Kinder • IG = 20 Kinder • KG (nur Tests) = 20 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: keine genau Angabe • Umfang und Dauer: 9 Sequenzen verteilt über 6 Wochen Aufgabe 6: Z = -1.897, p < .029, r = .300; Aufgabe 7: Z = -2.236, p < .013, r = .354). Leuchter, Saalbach & Hardy, 2014 Schweiz - Intervention: Lernumgebung mit IBL-orientierten Sequenzen mit Scaffolding - Design: IG + KG; 3 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen • Durchführung: Einführung und Reflexion durch angehende Fachkräfte (Schulung in einem 5-tägigen Workshop) (keine genaue Angabe der Anzahl); Durchführung der Versuche durch Fachkräfte aus den Gruppen (1-stündige Einführung) • Dauer: 45 bis 50 Minuten für jede der zwei Sequenzen • Implementationscheck: ja, Videoaufnahmen von zwei Situationen zur Überprüfung der Genauigkeit der Implementation - Stichprobe: 244 Kinder • IG = 200 Kinder • KG = 44 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: im Mittel 20 Kinder • Umfang und Dauer: 4 Sequenzen verteilt über 4 Wochen Unbelebte Natur (Schwimmen und Sinken) AV: Inhaltswissen zum Schwimmen und Sinken Erfassung Inhaltswissen 1: 12 Items zum Schwimmverhalten von Objekten; Interraterreliabilität der Kodierung der Erklärungen der Kinder: .92; Reliabilität: Prätest: α = .90, Posttest: α = .60; keine Hinweise auf Validität Erfassung Inhaltswissen 2: 1 Item zum Schwimmverhalten von Hohlkörpern; keine Hinweise auf Validität Signifikanter Gruppenunterschied im Lernzuwachs beim korrekten Klassifizieren zugunsten der IG (KindergartenundGrundschulkinder): (F (1,227)=46.98, p= .01, η² = .171) und Follow-up-Test(drei Monate nach Intervention) (F (1,167) = 24.05, p = .01, η² = .126). Signifikanter Gruppenunterschied im Lernzuwachs bei den Erklärungen der Klassifikationen im Posttest zugunsten der IG (F (1,227) = 34.38, p = .01, η² = .132) und Follow-up-Test (F (1,208) = 20.38, p = .01, η² = .089). Anmerkung: Es wurden die Ergebnisse für Kitakinder und Grundschulkinder aufgrund der gemeinsamen Eingangsstufe im Schweizer System zusammen berichtet. Levy, 2013 Israel - Intervention: Lernumgebung mit IBL-orientierten Sequenzen zum Wasserfluss - Design: IG + VG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen Unbelebte Natur (Untersuchung von Einflussfaktoren auf die Fließgeschwindigkeit von Wasser AV: Inhaltswissen über Konstruktion und Wasserfluss Erfassung Inhaltswissen: Wissenstest über die drei phy- Signifikanter Gruppenunterschied im Lernzuwachs zugunsten der IG (Lernzuwachs IG: M = 44, SD = 39; Lernzuwachs VG: M = -7, SD = 37, Hedge’s g = 1.30, CI = 0.50 -2.10). Signifikanter Gruppen- 278 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde • Durchführung: Forschende • Dauer: 4 20bis 40-minütige Sequenzen sowie 15bis 20-minütige Interviews • Implementationscheck: nicht berichtet; Sequenzen wurden videografiert - Stichprobe: 29 Kinder • IG = 15 Kinder • VG (Bildungsangebot im gleichem Umfang mit IBL-Sequenzen zu Astrologie und Mythologie) = 14 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: 1 Kind • Umfang und Dauer: 4 20bis 40-minütige Sequenzen + jeweils 15bis 20-minütige Interviews verteilt auf 4 Wochen in Röhrensystemen [Höhe, Querschnitt und Beschaffenheit der Röhren]) sikalischen Regeln und ihre Kombinationen bestehend aus verschiedenen Items zum Prätest (8 Items) und Posttest (11 Items); Hinweise auf Inhaltsvalidität durch Expert/ inneninterviews; Reliabilität: Beobachterübereinstimmung (Interraterreliabilität: 0.91 (Kodierung der Regeln der Kinder) und 0.96 (Kodierung der Identifikation von kausalen Zusammenhängen); einzelne Angaben zur Validität unterschied bei der Transferaufgabe (einer Unteraufgabe des Wissenstests) zugunsten der VG. Anmerkung: Prä- und Posttest unterscheiden sich in den Aufgaben. Lin, Yang, Wu, Zhu, Wu & Li, 2020 China - Lernumgebung mit IBL-orientierten Sequenzen - Design: IG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • 15 vorgeplante Sequenzen und Materialien • Durchführung: 4 Fachkräfte (3 Stunden Schulung) • Dauer: keine genaue Angabe • Implementationscheck: ja, Einschätzung hinsichtlich der Implementationsgenauigkeit (Genauigkeitsscore bewegt sich zwischen 0.79 und 1.97 auf einer 2-Punkt-Likert-Skala) - Stichprobe: 122 Kinder • IG = 62 Kinder • KG (nur Tests) = 60 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: 3 -4 Kinder • Umfang und Dauer: 15 Sequenzen verteilt über 12 Wochen Mehrere Themen der unbelebten Natur (z. B. Kraft und Bewegung, Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung, Definition technischer Probleme) AV: Inhaltswissen zur BewegungvonObjektenundprozessbezogenes Wissen (Problemlösefähigkeit im technischen Kontext) ErfassungInhaltswissen: Object Motion Test - science knowledge acquisition (OMT-SKA): 6 Items; Reliabilität: α = .76: keine Angaben zur Validität Object Motion Test - engineering problem solution (EPS) 6 Items; Interraterreliabilität bei der Kodierung der Antworten: α = .86; keine Angaben zur Validität Test prozessbezogenes Wissen (Problemlösefähigkeiten) (Picture Problem Solving Task [PPST]; Fusaro & Smith, 2018); Interraterreliabilität bei der Kodierung der Antworten: α = 0.81; keine Angaben zur Validität Signifikanter Gruppenunterschied im Lernzuwachs im Inhaltswissen (d = .64) und den Problemlösefähigkeiten im Bereich Technik und Naturwissenschaften (OMT-EPS (Technik): d = 1.28; PPST (Naturwissenschaften): d = .96) zugunsten der IG. Anmerkung: Die vier Kitagruppen wurden randomisiert zugeordnet. Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 279 Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde Mantzicopoulos, Patrick & Samarapungavan, 2013 USA - Intervention: Lernumgebung (Scientific Literacy Project mit IBL-orientierter Sequenz und Variation von Sequenzen im häuslichen Umfeld) - Design: 2 IG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen • Durchführung: 6 Fachkräfte (verschiedene Schulungen und Treffen mit den Forschenden) • Dauer: keine genaue Angabe • Implementationscheck: Livebeobachtungen von Sequenzen, die hinsichtlich der Implementationsgenauigkeit von Assistenten auf einer 3-Punkt-Skala geratet wurden; Forschende kodierten die Sequenzen anhand von Videos doppelt; Übereinstimmung der Beobachtungen 88 % - Stichprobe: 189 Kinder • IG1 (Lernumgebung und Vorleseeinheiten der Eltern) = 41 Kinder • IG2 (nur Lernumgebung) = 74 Kinder • KG (nur Tests) = 74 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: keine Angabe • Umfang und Dauer: keine genaue Angabe zur Anzahl der Sequenzen; 20 Wochen Mehrere Themen der belebten (z. B. lebende Dinge) und unbelebten Natur (z. B. KraftundBewegung); Denk- und Arbeitsweisen (z. B. vergleichen) AV: Prozessbezogenes Wissen, Inhaltswissen, Selbstkonzept und Freude an Naturwissenschaften Erfassung prozessbezogenes Wissen: Science Learning Assessment (SLA): 12 Items zu Denk- und Arbeitsweisen (α = .71 und .75) und 15 Items zu naturwissenschaftlichen Konzepten (α = .70 und .72); mehrere Hinweise auf Validität werden berichtet Motivation der Kinder (Puppet Interview Scales of Competence in and Enjoyment of Science [PISCES; Mantzicopoulos & Patrick, 2007]); Subskalen: Wahrgenommene Kompetenzen hinsichtlich naturwissenschaftlicher Inhalte (10 Items, α = .82), wahrgenommene Kompetenz hinsichtlich naturwissenschaftlicher Prozesse/ Denk- und Arbeitsweisen (9 Items, α = .85), und Vorliebe zu Naturwissenschaften (7 Items, α = .76); Angaben zur Entwicklung und psychometrischen Eigenschaften siehe Mantzicopoulos et al. (2008) Signifikanter Gruppenunterschied in den motivationalen Outcomes (Freude an Naturwissenschaften: F (2,186) = 25.38, p < .001; Selbstkonzept hinsichtlich des Inhalts: F (2,186) = 52.23, p < .001; Selbstkonzept hinsichtlich des Prozesses: F (2, 86) = 87.84, p < .001) zugunsten der IG. Signifikanter Unterschied im Wissen (Wissen zu naturwissenschaftlichen Inhalten: F (2,179) = 25.20, p < .001; Wissen zu naturwissenschaftlichen Prozessen: F (2,179) =20.65, p < .001) zugunsten der IG. Signifikante Gruppenunterschiede in den Lernzuwächsen zugunsten der IG1 im Vergleich zur IG2 (t (179) = -2.39, p = .02) und KG (t (179) = -8.13, p < .01). Mohr, 2022 Deutschland - Intervention: Lernumgebung zu Denk- und Arbeitsweisen/ Forschungszyklus (Variation: a] explizite Adressierung der Denk- und Arbeitsweisen und Forschungszyklus; b] Vergleichen oberflächlich ähnlicher vs. unähnlicher Beispiele) - Design: 3 IG und KG; 2 MZP Denk- und Arbeitsweisen/ Forschungszyklus sowie unbelebte undbelebte(Magnetismus und Kellerasseln) AV: prozessbezogenes Wissen und Inhaltswissen (Magnetismus) Erfassung Inhaltswissen: 16 Items mit Single-Choice- Fragen; Reliabilität: α = .77 Signifikanter Zuwachs im prozessbezogenen Wissen der IG1 (t (59) = 7.56, p < .001) und IG2 (t (59) = 11.25, p < .001) vom Präzum Posttest. Signifikante Gruppenunterschiede im prozessbezogenen Wissen 280 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde - Hinweise auf interne Validität: • Manual zur Durchführung der Lernumgebungen • Durchführung: eine Forscherin • Dauer: kontrollierte Dauer von ca. 90 min • Implementationscheck: ja,30 %derUmsetzungen wurden durch mehrere Ratende anhand von Audiodateien und Transkripten hinsichtlich der intendierten Durchführung überprüft - Stichprobe: 231 Kinder • IG1 (ähnliche Beispiele und explizite Adressierung Denk- und Arbeitsweisen/ Forschungszyklus) = 60 Kinder • IG2 (unähnliche Beispiele und explizite Adressierung Denk- und Arbeitsweisen/ Forschungszyklus) = 60 Kinder • VG (ähnliche Beispiele und keine explizite Adressierung Denk- und Arbeitsweisen/ Forschungszyklus) = 54 Kinder • KG (nur Test) = 57 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: 3 bis 6 Kinder • Umfang und Dauer: 1 Sequenz à 90 min (Prätest) sowie α = .80 (Posttest); Hinweise zur Validität werden berichtet Erfassung prozessbezogenes Wissen: 32 Multiple-Single- Choice-Items (16 zu einem artifiziellen Kontext und 16 zum inhaltsbezogenen Kontext Magnetismus); Reliabilität: α = .78 (Prätest) sowie α = .87 (Posttest); Hinweise zur Validität (F (3,227) = 37.7, p < .001, η² = .33) (Posthoc-Tests: signifikante Unterschiede (p < .001) im Zuwachs von IG1 und IG2 im Vergleich zu VG/ KG). Keine signifikanten Unterschiede beim Posttest zwischen der IG1 und IG2 im prozessbezogenen Wissen (t (118) = -1.83, p = .070). Signifikanter Gruppenunterschied im Lernzuwachs im Inhaltswissen von IG1, IG2 und VG im Vergleich zur KG (F (3,227) = 8.1, p < .001, η² = .09), Posthoc-Tests. IG1, IG2,VG im Vergleich zu KG. Anmerkung: Randomisierung auf Kita und Individualebene (Individually Randomized Group Treatment Design). Nayfeld, Brenneman & Gelman, 2011 USA - Intervention: Lernumgebung mit IBL-orientierten Sequenzen mit Fokus auf aktivem Lernen und guided instruction - Design: IG + VG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Arbeit mit einem Skript mit vorgefertigten Texten • Durchführung: Forschende • Dauer: keine genaue Angabe • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 84 Kinder • IG = 42 Kinder • VG (interaktive Gruppendiskussion mit gleichem Umfang der Interaktionen zu einem anderen naturwissenschaftlichen Thema [Beschreibung von Objekten und Denk- und Arbeitsweisen (Wiegen und Messen, Vermutungen aufstellen, Vergleichen) AV: Prozessbezogenes Wissen über die „Balkenwaage“ und Verhalten der Kinder (als Indikator für Motivation) Erfassung prozessbezogenes Wissen: Wissenstest 3 Items; keine Angaben zur Reliabilität und Validität Anmerkung: Items zum Prä- und Posttest stimmen nicht überein. Mehrtägige Beobachtung (insgesamt jeweils 120 Minuten), Signifikanter Gruppenunterschied im prozessbezogenen Wissen zugunsten der IG (Haupteffekt für Zeit (Prä- und Postintervention): F (1, 32) = 12,693, p < .001; Haupteffekt für Typ der Intervention (Vergleichs- und IG): F (1, 32) = 6.327, p < .05). Nach der Intervention verbrachten die Kinder der IG mehr Zeit in der naturwissenschaftlichen Ecke der Kita (Anstieg der Zeit von 47 auf 333 Minuten, an denen mindestens 1 Kind in der Nawi-Ecke war). Anmerkung: Prä- und Posttest sind nicht komplett identisch. Im Posttest Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 281 Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde Vorhersage darüber, wie ungewöhnliche Objekte von innen aussehen werden]) = 42 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: jeweils die Kinder der 6 teilnehmenden Kitagruppen • Umfang und Dauer: 2 Sequenzen verteilt über 2 Tage wie viel Zeit die Kinder in der Nawi-Ecke und dort insbesondere mit der Balkenwaage verbringen (als Indikator für Motivation); keine Angaben zur Interraterreliabilität des Beobachtungsinstruments wurden einige Fragen den Kindern doppelt gestellt und sie erhielten nur die volle Punktzahl, wenn sie beide Male richtig geantwortet haben. Die Kita-Gruppen wurden der IG und VG randomisiert zugeordnet. Nölke, 2013 Deutschland - Intervention: Lernumgebung mit Variation verschiedener naturwissenschaftlicher Instruktionsstrategien (Experimente und Alltagssituation) - Design: 3 IG + VG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen und standardisierter Ablaufplan • Durchführung: drei Forschende (pro Sequenz jeweils dieselbe Person in allen IG) • Dauer: konstant bei ca. 90 min pro Sequenz • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 245 Kinder • IG1 (Experimente und keine naturwissenschaftlichen Alltagssituationen) = 42 Kinder • IG2 (keine Experimente und naturwissenschaftliche Alltagssituationen) = 39 Kinder • IG3 (Experimente und naturwissenschaftliche Alltagssituationen) = 40 Kinder • VG (Vorlesen von Büchern mit den entsprechenden Inhalten) = 63 Kinder • KG: 61 Kinder (nur Test) - Umsetzung: • Gruppengröße: 5 bis 8 Kinder • Umfang und Dauer: drei 90-minütige Sequenzen verteilt über 4 Monate Unbelebte Natur (Schmelzen/ Gefrieren von Eis/ Wasser; Verdunsten / Kondensieren von Wasser/ Dampf; Lösen/ Nicht-Lösen in Wasser) AV: Naturwissenschaftliches Interesse Erfassung: naturwissenschaftliches Interesse: Befragung mit 11 Items; Reliabilität: α = .82; mehrere Hinweise auf die Validität Signifikanter Gruppenunterschied zugunsten der IG3 (B = .18, p < .05). Anmerkung: Innerhalb der Kita wurden die Kinder zufällig den Gruppen zugewiesen. 282 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde Ogelman, 2012 Türkei - Intervention: Lernumgebung (Tipitop) mit verschiedenen Sequenzen und instruktionalen Strategien (Theater, Spiele, Beobachtungen bei Exkursionen, Experimente, Frage - Antwort) im Kontext Boden, die Lernen durch eigene Erfahrung ermöglichen sollen - Design: IG + KG; 3 MZP - Hinweise auf interne Validität: • keine Angaben zur Standardisierung • Durchführung: Forschende (13 Personen) und Fachkraft • Dauer: Zwei bis drei Sequenzen pro Tag; Dauer nicht berichtet • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 180 Kinder • IG = 90 Kinder • KG = 90 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: keine genaue Angabe • Umfang und Dauer: Zwei bis drei Sequenzen pro Tag verteilt über 9 Tage Bildung für nachhaltige Entwicklung (mehrere Themen der belebten und unbelebten Natur [übergeordnetes Thema: Boden (Organismen, Funktionen, Gründe und Folgen von Erosion, Schutz, Umweltbewusstsein)]) AV: Inhaltswissen zum Thema Boden Erfassung Inhaltswissen: Computerbasierter Wissenstest mit 12 Fragen zum übergeordneten Thema Boden; keine Angabe zur Reliabilität und Validität Signifikanter Gruppenunterschied im Prä-, Posttest und Follow-Up-Test (2 Wochen nach der Intervention) zugunsten der IG (F (1, 178) = 68.81; p < .001). Anmerkung: Bei einigen Sequenzen waren Eltern anwesend. Opfer & Siegler, 2004 USA - Intervention: Lernumgebung mit experimenteller Variation der Instruktionsstrategie Feedback (Fokus auf vier verschiedene Aspekte des Inhalts) - Design: 4 IG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen • Durchführung: Forschende (keine genaue Angabe zur Anzahl) • Dauer: 3 Sequenzen; keine Angabe zur Dauer • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 80 Kinder • IG1 (Fokus auf die Lebendigkeit von Lebewesen) = 20 Kinder • IG2 (Fokus auf die (gezielte) Bewegung von Lebewesen) = 20 Kinder • IG3 (Fokus auf das Wachstum von Lebewesen) = 20 Kinder Belebte Natur (Kennzeichen von Lebewesen, Fokus Pflanzen als Lebewesen erkennen) AV: Inhaltswissen zu Lebewesen Erfassung Inhaltswissen: Aufgaben zum Leben und zur Teleologie (Adaption von Opfer & Gelman, 2001); Prä- und Posttest identisch; keine Angaben zur Reliabilität und Validität IG1, IG2 und IG3 konnten im Posttest signifikant mehr Dinge korrekt als lebendig bzw. nicht lebendig kategorisieren (IG1: t (19) = 8,39, p < .0001; IG2: t (19) = 5,10, p < .0001; IG3: t (19) = 3,46, p < .01). Keine Veränderung bei IG4 (t (19) = 1.79, n.s.). Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 283 Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde • IG4 (Fokus auf den Wasserbedarf von Lebewesen) = 20 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: keine genau Angabe • Umfang und Dauer: Drei Sequenzen, Dauer nicht weiter spezifiziert Ravanis, Christidou & Hatzinikita, 2013 Griechenland - Intervention: Lernumgebung mit Variation verschiedener Instruktionsstrategien (sozialkognitiver Ansatz vs. „vermittelnder“ Ansatz) - Design: 2 IG, 3 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen und strukturiertes Protokoll • Durchführung: 11 geschulte Fachkräfte • Dauer: 15 bis 20 Minuten • Implementationscheck: ja, Forschende nahmen an allen Interventionen teil und führten systematische Beobachtungen hinsichtlich der Implementationsgenauigkeit durch - Stichprobe: 170 Kinder • IG1 (sozialkognitiver Ansatz mit dem Fokus auf der unzureichenden Erklärungsmächtigkeit spezifischer Alltagsvorstellungen): 85 Kinder • IG2 (vermittelnder Ansatz ohne Berücksichtigung vorhandener Alltagsvorstellungen): 85 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: 3 bis 5 Kinder • Umfang und Dauer: eine Sequenz à 15 -20 Minuten Unbelebte Natur (Licht & Schatten) AV: Inhaltswissen zum Licht und Schatten Erfassung Inhaltswissen: drei Aufgaben; keine Angaben zur Reliabilität und Validität Signifikanter Gruppenunterschied im Posttest (2 Monate nach der Intervention) und Follow-up-Test (4 Monate nach der Intervention) im Inhaltswissen zugunsten der IG1 (Aufgabe 1: Posttest: U = 2167.5, p < .001; Follow-Up-Test: U = 1997.5, p < .001; Aufgabe 2: Posttest: U = 2.768, p < 0.02; Follow-Up-Test U = 2.715, p < .014; Aufgabe 3: Posttest: U = 2315,5, p < .002; Follow-Up-Test: U = 2.243, p < .002). Ravanis, Koliopoulos & Boilevin, 2008 Griechenland - Intervention: Lernumgebung mit Variation von Instruktionsstrategien (sozialkognitiver [Fokus auf die Interaktion zw. Kind und Fachkraft] vs. „Piagetscher Ansatz“ [Fokus auf die Interaktion zw. Kind und Materialien]) - Design: 2 IG, 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen und Skript mit Sätzen, die gesagt werden sollen Unbelebte Natur (Rollreibung) AV: Inhaltswissen zur Rollreibung Erfassung Inhaltswissen: 2 Aufgaben zur Rollreibung; keine Angaben zur Reliabilität und Validität berichtet Signifikante Gruppenunterschiede zugunsten der IG1 (Aufgabe 1: U = 396, p < .003; Aufgabe 2: U = 198, p < .001). 284 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde • Durchführung: geschulte Fachkräfte (keine genaue Angabe zur Anzahl) • Dauer: keine Angabe • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 88 Kinder • IG1 (sozialkognitiver Ansatz) = 44 Kinder • IG2 (Piagetscher Ansatz) = 44 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: ein Kind • Umfang und Dauer: eine Sequenz; keine Angabe zur Dauer Ravanis, Koliopoulos & Hadzigeorgiou, 2004 Griechenland - Intervention: Lernumgebung mit Variation von Instruktionsstrategien (sozialkognitiver [Fokus auf die Interaktion zw. Kind und Fachkraft] vs. „Piagetscher Ansatz“ [Fokus auf die Interaktion zw. Kind und Materialien]) - Design: 2 IG, 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenz • Durchführung: ein/ e Forscher/ in • Dauer: keine Angabe • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 68 Kinder • IG1 (sozialkognitiver Ansatz) = 44 Kinder • IG2 (Piagetscher Ansatz) = 34 Kinder - Umsetzung • Gruppengröße: ein Kind • Umfang und Dauer: eine Sequenz; keine Angabe zur Dauer Unbelebte Natur (Reibung) AV: Inhaltswissen zum Thema Reibung Erfassung Inhaltswissen: Zwei Aufgaben; keine Angabe zur Interraterreliabilität oder Validität berichtet Signifikanter Gruppenunterschied zugunsten der IG1 (Aufgabe 1: U = 363, p < .01; Aufgabe 2: U = 272, p < .003) Anmerkungen: Die Kinder wurden nach Alter und kognitiven Fähigkeiten im Prätest gruppiert. Raynaudo & Peralta, 2019 - Intervention: Lernumgebung mit Variation von Buchdarstellungen (eBook vs. gedrucktes Buch) - Design: 2 IG; 3 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenz • Durchführung: ein/ e Forscher/ in • Dauer: keine genaue Angabe • Implementationscheck: nein Belebte Natur (Mimese/ Tarnung von Tieren) AV: Inhaltswissen über Mimese/ Tarnung von Tieren Erfassung Inhaltswissen: Prätest: Zwei Versuche; Posttest: Zwei Posttests mit jeweils 4 Versuchen; ein Posttest mit elektronischem Format und ei ner mit ausgedruckten Bildern; Kein signifikanter Gruppenunterschied zwischen der IG1 und IG2 im Inhaltswissen (Fisher’s test, Prätest: p = .71; Posttest: p = .24; Follow-Up-Test: p = 1.00), aber signifikante Effekte der Intervention auf beide IG. Signifikanter Effekt der Intervention über die drei Phasen hinweg Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 285 Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde - Stichprobe: 40 Kinder • IG1 (Lernen mit e-Book) = 20 Kinder • IG2 (Lernen mit gedrucktem Buch) = 20 Kinder - Umsetzung • Gruppengröße: ein Kind • Umfang und Dauer: eine Sequenz; Gesamtdauer (inkl. Prä- und Posttest) 10 bis 15 Minuten Follow-Up-Test: Prozedur wie beim Prä- und Posttest nur mit anderen Raubtieren bzw. Beute; Erklärungen der Kinder wurden mit erfragt und separat kodiert und analysiert. 45 % der Erklärungen der Kinder wurden doppelt kodiert; Beobachterübereinstimmung war 87 % (κ = .814); keine Angabe zur Validität (Prätest, Posttest , Follow-Up-Test; IG1: Q = 40,267; p < .001; IG2: Q = 47,081, p < .001). Signifikante Gruppenunterschiede in den Erklärungen zugunsten der IG2 im Posttest (IG2: 71,3 %, IG1: 46,3 %; p < .001). Diese Unterschiede verschwanden jedoch im Follow-Up-Test. Anmerkung: Gruppenzuweisung erfolgte randomisiert. Rückl, 2022 Deutschland - Intervention: Lernumgebung mit „Forschungslabor“ für Kinder, Leihservice für Materialien und ein Handbuch mit Experimentieranleitungen; Umsetzung mit Storytelling und Animismen - Design: IG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen (Fachkräfte durften sich aber selbst aussuchen, was und wie viel sie machen) • Durchführung: 19 geschulte Fachkräfte (Schulung bestehend aus einer Teamschulung und prozessbegleitenden gemeinsamen Treffen) • Dauer: keine genaue Angabe • Implementationscheck: Häufigkeit der Umsetzung von Sequenzen wurde erfragt; keine Hinweise auf Implementationsgenauigkeit - Stichprobe: 193 Kinder • IG = 100 Kinder • KG (nur Tests) = 93 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: Kitagruppe • Umfang und Dauer: 4 Monate Denk- und Arbeitsweisen, belebte und unbelebte Natur AV: Prozessbezogenes Wissen und naturwissenschaftliches Interesse Erfassung prozessbezogenes Wissen: 9 Items aus dem Instrument Science Learning Assessment (SLA); Reliabilität: Prätest: α = .52, Posttest: α = .61; Hinweise auf Validität berichtet Erfassung Interesse: 11 Items; Reliabilität: Prätest: α = .81, Posttest: α = .79; Hinweise auf Validität berichtet Keine signifikanten Unterschiede zwischen IG und KG im Posttest im prozessbezogenen Wissen (β = -.09, t = -1,17; p > .05); kein Moderationseffekt durch die Häufigkeit der durchgeführten Sequenzen. Keine signifikanten Unterschiede zwischen IG und KG im Interesse (β = -.02, t = .29; p > .05). Bei einer kontinuierlicheren Umsetzung der Sequenzen (min. Ausprägung 4 = fast täglich), zeigen sich Unterschiede im Interesse zugunsten der IG. Samarapungavan, Mantzicopoulos & Patrick, 2008 USA - Intervention: Bildungsangebot mit IBL-orientierten Sequenzen mit spezifischem Scaffolding der Fachkräfte - Design: IG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: Belebte Natur (Lebenszyklus von Schmetterlingen); Denk- und Arbeitsweisen AV: Prozessbezogenes Wissen und Inhaltswissen im Bereich der Biologie. Erfassung Inhaltswissen und prozessbezogenes Wissen: Signifikanter Gruppenunterschied im Wissen zugunsten der IG (F (1, 98)=44.10, p < .01). 286 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde • Vorgeplante Sequenzen in Form eines Curriculums • Durchführung: 3 Fachkräfte (waren bei der Entwicklung des Curriculums involviert; zudem jede Woche 30-minütiger Austausch mit Forschenden) • Dauer: 30bis 60-minütige Sequenzen • Implementationscheck: nein (Intervention wurde jedoch videografiert, Austausch mit Forschenden, um richtige Implementation sicherzustellen) - Stichprobe: 100 Kinder • IG = 65 Kinder • KG (nur Tests) = 35 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: Kitagruppe • Umfang und Dauer: Zwei Tage die Woche für 5 Wochen Wissenstest Science Learning Assessment (SLA): 9 Items zu prozessbezogenem Wissen und 15 Items zu naturwissenschaftlichen Konzepten der belebten Natur; Reliabilität der Gesamtskala: α = .79; Hinweise auf die Validität berichtet Samarapungavan, Patrick & Mantzicopoulos, 2011 - Intervention: Lernumgebung Scientific Literacy Project mit IBL-orientierten Sequenzen - Design: IG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen in Form eines Curriculums • Durchführung: 5 Fachkräfte • Dauer: 2 bis 3 Sequenzen pro Tag; Dauer nicht berichtet • Implementationscheck: Livebeobachtungen von Sequenzen, die hinsichtlich der Implementationsgenauigkeit von Assistenten auf einer 3-Punkt-Skala geratet wurden; Forschende kodierten 10 % anhand von Videoaufnahmen, doppelte Beobachterübereinstimmung lag im Durchschnitt bei 93 % - Stichprobe: 186 Kinder • IG = 118 Kinder • KG = 68 Kinder Mehrere Themen der belebten und unbelebten Natur AV: Prozessbezogenes Wissen, Inhaltswissen und motivationale Überzeugungen Erfassung prozessbezogenes Wissen und Inhaltswissen: Wissenstest 1: Science Learning Assessment -Version 2 (SLA - V2); 29 Items: 9 Items zu prozessbezogenem Wissen (Reliabilität: α = .70) und 20 Items zum Inhaltswissen der belebten Natur (Reliabilität: α = .73); Reliabilität Gesamtskala: α = .81; Hinweise auf Validität berichtet Erfassung Inhaltswissen: Wissenstest 2: Woodcock- Johnson - III Science Knowledge Scale (Subtest: bio- Signifikanter Gruppenunterschied zugunsten der IG in den verschiedenen Wissensmaßen (Gesamtskala SLA - V2: F = 215.41, p < .001, d = 2.25; Unterskalen Prozessbezogenes Wissen: F = 280.64, p < .001; d = 2.55; Inhaltswissen: F = 95.49, p < .001; d = 1.49); WJ - III Score: F = 14.09, p < .001; d = 0.64) sowie in den motivationalen Überzeugungen (Wahrgenommene Kompetenz: F = 22.41, p < .001; d = 0.75; Vorliebe für Naturwissenschaften: F = 20.02, p < .001; d = 0.69). Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 287 Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde - Umsetzung: • Gruppengröße: keine genaue Angabe • Umfang und Dauer: Zwei Mal die Woche Sequenzen über 20 Wochen logisches und physikalisches Wissen); Ein-Jahr-Retest- Reliabilitäten: .84 bis .92; Hinweise auf die Validität werden bei McGrew und Woodcock (2001) berichtet Steffensky, Lankes, Carstensen & Nölke, 2012 Deutschland - Intervention: Lernumgebung mit Variation verschiedener naturwissenschaftlicher Instruktionsstrategien (Experimente und Alltagssituation) - Design: 3 IG + VG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen und standardisierter Ablaufplan • Durchführung: drei Forschende (pro Sequenz jeweils dieselbe Person in allen IG) • Dauer: konstant bei circa 90 Minuten • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 245 Kinder • IG1 (Experimente und keine naturwissenschaftlichen Alltagssituationen) = 42 Kinder • IG2 (keine Experimente und naturwissenschaftliche Alltagssituationen) = 39 Kinder • IG3 (Experimente und naturwissenschaftliche Alltagssituationen) = 40 Kinder • VG (Vorlesen von Büchern mit den Interventionsinhalten) = 63 Kinder • KG = 61 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: 5 bis 8 Kinder • Umfang und Dauer: drei 90-minütige Sequenzen über 4 Monate Unbelebte Natur (Schmelzen und Gefrieren von Eis/ Wasser; Verdunsten und Kondensieren von Wasser/ Dampf; Lösen und Nicht- Lösen in Wasser) AV: Prozessbezogenes Wissen und Inhaltswissen über Aggregatzustände Test zum naturwissenschaftlichen Wissen und Wissen über Naturwissenschaften: (WLE- Reliabilitäten: 0,75 [Prätest] und 0,80 [Posttest]) Mehrere Hinweise auf Validität werden in der Publikation und bei Carstensen et al. (2011) berichtet Signifikante Gruppenunterschiede im Wissen zwischen der IG3 und der KG (T = 3,181, p < .003) und VG (T = 2,336, p < .03) zugunsten der IG3. Keine signifikanten Unterschiede zwischen IG1 (B = 0,057, p > .05) und IG2 (B = -0,097, p > .05) zur KG. Anmerkung: Innerhalb der Kitas wurden die Kinder randomisiert den Gruppen zugewiesen. Strouse & Ganea, 2016 USA - Intervention: Lernumgebung mit einem digitalen Buch, Variation der Instruktionsstrategie Darstellung der Prompts zum Vermuten, Begründen u. a. beim Vorlesen - Design: 3 IG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgegebene Bücher Belebte Natur (Mimese/ Tarnung von Tieren) AV: Inhaltswissen der Kinder über Tarnung/ Mimese Erfassung Inhaltswissen: Drei Aufgaben mit mehreren Fragen zur Mimese/ Tarnung; Prä- und Posttest unterschied- 74 % der Kinder aus allen Bedingungen nutzen korrekte Erklärungen beim Posttest (beim Prätest lediglich 2 %). Keine Unterschiede im Posttest zwischen den drei Gruppen. 288 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde • Durchführung: ein/ e Forscher/ in • Dauer: 5 bis 6 Minuten (Zeiten sind dokumentiert) • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 91 Kinder • IG1 (digitales Bilderbuch inklusive vorgelesene Prompts) = 32 Kinder • IG2 (digitales Bilderbuch mit Prompts im Text vorgelesen von den Forschenden) = 28 Kinder • IG3 (digitales Bilderbuch mit Prompts, die nicht im Buch gedruckt stehen und face-to-face von den Forschenden gegeben werden [extratextual]) = 31 Kinder - Umsetzung • Gruppengröße: ein Kind • Umfang und Dauer: Eine Sequenz (circa 5 bis 6 Minuten) lich; Beobachterübereinstimmung bei der Kodierung des Posttests: κ = .91; Beobachterübereinstimmung bei der Kodierung des Posttests in Bezug auf Erklärungen: κ = .92.; keine Angabe zur Validität Anmerkung: Kinder wurden aus der Studie ausgeschlossen, wenn sie beim Prätest eine korrekte Wahl trafen und eine auf der Tarnung basierende Antwort gaben. Tekerci & Kandir, 2017 Türkei - Intervention: Lernumgebung mit 32-IBL-Sequenzen - Design: IG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen • Durchführung: Fachkräfte (keine genaue Angabe zur Anzahl) • Dauer: 3 Sequenzen pro Woche (Mindestumfang: 20 Minuten) • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 40 Kinder • IG = 20 Kinder • KG = 20 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: keine genaue Angabe • Umfang und Dauer: 32 Sequenzen mit einem Minimum von 20 Minuten Dauer (drei Sequenzen pro Woche) verteilt über 8 Wochen Denk- und Arbeitsweisen Prozessbezogenes Wissen Erfassung prozessbezogenes Wissen: Scientific Process Skills Evaluation Scale (SPSES); 79 Items verteilt auf 8 Subskalen; keine Angaben zur Reliabilität des Tests in der Stichprobe; Hinweise auf Reliabilität und Validität berichtet Signifikante Gruppenunterschiede in einigen Subdimensionen des Wissenstests zugunsten der IG (Beobachtung: f = 16.834; p < .05, η 2 = .207; Klassifizieren: f = 25,801, p < .05, η 2 = .411; Messen: f = 8,668, p < .05, η 2 = .407; Dokumentieren: f = 13,261, p < .01, η 2 = .264; Schlussfolgern: f = 8,668, p < .05, η 2 = .190; Vermuten: f = 6.730, p < .05, η 2 = .154). Anmerkung: Beim Prätest gab es bereits signifikante Unterschiede in 6 Kategorien zwischen IG und KG (in 3 Kategorien schnitt die IG besser ab und in 3 Kategorien die KG). Um die Effekte der Prätest-Ergebnisse auf die Ergebnisse des Posttests zu eliminieren, wurde dafür kontrolliert. Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 289 Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde Unal & Saglam, 2018 Türkei - Intervention: Lernumgebung GEMS (Great Explorations in Math and Science) - Design: IG + KG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplante Sequenzen • Durchführung: Fachkräfte (keine genaue Angabe zur Anzahl) • Dauer: 3 Sequenzen pro Woche (Mindestumfang: 20 Minuten) • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 25 Kinder • IG = 11 Kinder • KG (gängiges Curriculum, das zeitlich nicht so intensiv ist wie die GEMS-Lernumgebung) = 14 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: Kitagruppe • Umfang und Dauer: 3 mind. 20-minütige Sequenzen pro Woche für fast 1 Jahr Mehrere Themen der belebten und unbelebten Natur AV: Prozessbezogenes Wissen (Problemlösefähigkeiten und prozessbezogenes Wissen) Erfassung Problemlösefähigkeiten: Problem Solving Scale in Science Education (PSSSE; Unal and Aral, 2014 a); „Science and Nature Problems (SNP - 9 Items)“; „Material Usage Problems (MUP - 7 Items)“; Reliabilität: α = .75 weitere Angaben zum Test berichtet Erfassung prozessbezogenes Wissen: The Science Processes Observation Form; 22 Items (3 Subskalen); Reliabilität Gesamtskala: α = .93; Split- Half-Correlation: .87 Signifikanter Gruppenunterschiedin den Problemlösefähigkeiten zugunsten der IG (t (23) = 3.5, p = .002). Bei Verwendung eines Mann-Whitney-U-Tests zeigten sich allerdings keine Unterschiede im Gesamttest (U = 53.00, p = .189), sondern lediglich für die zwei Subskalen (SNP [Naturwissenschaftliche Probleme]: U = 25.00, p = .004; MNP [Fokus auf Probleme, die nur unter Zuhilfenahme von Materialien gelöst werden können]: U = 22.00, p = .002). Kein signifikanter Gruppenunterschied zwischen IG und KG im prozessbezogenen Wissenstest (p > .05). van Schijndel, Visser, van Bers & Raijmakers, 2015 Niederlande - Intervention: Lernumgebung mit Variation naturwissenschaftsspezifischer Instruktionsstrategien (Lernen mit konfligierender vs. bestätigender Evidenz) - Design: 2 IG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplanter Ablauf mit Skript • Durchführung: 2 Forschende • Dauer: für das gesamte Experiment circa 20 Minuten • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 35 Kinder • IG1 (Experimente mit konfligierender Evidenz + freies Explorieren mit Materialien) = 15 Kinder • IG2 (Experimente mit bestätigender Evidenz + freies Explorieren mit Materialien) = 20 Kinder Unbelebte Natur (Licht und Schatten) Prozessbezogenes Wissen (konklusive Versuche zur Anbahnung der Variablenkontrollstrategie) AV: Inhaltswissen, Nutzung eigenständige Umsetzung von konklusiven Versuchen Erfassung Inhaltswissen: Prätest: 12 Vermutungsaufgaben zu Schattengrößen; Posttest: 4 Vermutungsaufgaben, jeweils zwei zur Variable Größe bzw. Entfernung zur Lichtquelle; keine Angaben zu Reliabilität und Validität Erfassung eigenständige Umsetzung konklusiver Versuche: Freies Spiel: Kind darf 5 min selbst Materialien nutzen, beobachtete Experimente IG1 setzte mehr konklusive Experimente um als IG2 (Fisher exact, n = 35, p < .01). Im Wissen zeigten sich Unterschiede in den zwei Testteilen (Größe des Gegenstands und Entfernung zur Lichtquelle). IG2 schnitt im Testteil Größe besser ab als IG1 (F (1, 31) = 5.17, p < .05, η 2 = .14). Im anderen Testteil zeigen sich keine Unterschiede. Anmerkung: Es wurden nur Kinder in die Analysen einbezogen, die spezifische Fehlvorstellungen zeigten. 290 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde - Umsetzung • Gruppengröße: 1 Kind • Umfang und Dauer: eine 20-minütige Sequenz inkl. Prä- und Posttest werden codiert, Beobachterübereistimmung für 19 % der Daten: 96 % (κ = .95); keine Angaben zur Validität Weber & Leuchter, 2022 Deutschland - Intervention: Lernumgebung mit Variation von verbalen und materiellen Scaffolds (Fotos von verschiedenen komplexen Blockkonstruktionen) beim Bauen mit Bausteinen - Design: 3 IG; 3 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Intervention wurde nach Ablaufplan und Skript durchgeführt • Durchführung: 6 Forschende • Dauer: ca. eine Stunde • Implementationscheck: ja, Überprüfung der Implementationsgenauigkeit - Stichprobe: 184 Kinder • IG1 (angeleitetes Spiel mit verbalen und materiellen Scaffolds) = 64 Kinder • IG2 (angeleitetes Spiel mit materiellen Scaffolds) = 59 Kinder • IG3 (Freispiel mit den Bausteinen) = 61 Kinder - Umsetzung • Gruppengröße: drei Kinder • Umfang und Dauer: eine Sequenz für ca. eine Stunde Unbelebte Natur (Stabilität) AV: Selbstkonzept und motivationale Überzeugungen hinsichtlich des Bauens mit Bausteinen und Inhaltswissen Erfassung Selbstkonzept und motivationale Überzeugungen: Standardisiertes und validiertes 1-zu-1-Interview; Young Children’s Science Motivation scale (Y-CSM; Oppermann, Brunner, Eccles & Anders, 2017); keine Angabe zur Reliabilität in der Stichprobe berichtet Erfassung Inhaltswissen über Stabilität: Center-of-Mass Test (COM Test) (16 Items), entwickelt von Plöger (2020) und validiert von Weber & Leuchter (2020); keine Angabe zur Reliabilität in der Stichprobe berichtet Das Selbstkonzept blieb vom Prätest zum Follow-Up-Test unverändert in der IG1 und IG2 (IG1: γ11 = -0.04, p = .448; IG2: γ12 = 0.04, p = .550), aber nahm in der IG3 ab (γ13 = -0.18, p = .002). Unterschiede zeigten sich zwischen der IG1 bzw. IG2 und IG3 (ΔIG3 - IG1, Δγ = 0.14, pone-tailed=0.042; ΔIG3-IG2, Δγ =0.21, p one-tailed = 0.005). Motivationale Überzeugungen blieben vom Prätest zum Follow-Up-Test unverändert in der IG1 und IG2 (IG1: γ11 = -0.053, p = .646; IG2: γ12 = 0.04, p = .506), aber nahm in der IG3 ab (γ13 = - 0.19, p = .004). Unterschiede zeigten sich zwischen der IG1 bzw. IG2 und IG3 (ΔIG3 - IG1, Δγ = 0.14, p one-tailed = .042; ΔIG3 - IG2, Δγ = 0.21, p one-tailed = .005). Das Inhaltswissen nahm vom Prätest zum Follow-Up-Test in der IG1 und IG2 zu (IG1: γ11 = 1.28, p < .001; IG2: γ12 = 1.02,p = .008). Eszeigtensichkeine Unterschiede zwischen den Gruppen. Anmerkung: Die Kinder wurden in Dreiergruppen mit ähnlichen Sprachfähigkeiten eingeteilt. Weber, Reuter & Leuchter, 2020 Deutschland - Intervention: Lernumgebung mit Variation von verbalen und materiellen Scaffolds (Fotos von verschieden komplexen Blockkonstruktionen) beim Bauen mit Bausteinen - Design: 3 IG; 3 MZP Unbelebte Natur (Stabilität) AV: Inhaltswissen Erfassung Inhaltswissen: Konsistente Nutzung der Massentheorie zur Erklärung der Beim Posttest zeigte die Cox-Regression Gruppenunterschiede in der konsistenten Nutzung der Massentheorie zwischen der IG1 und IG3 (b = 1.31, p < 0.05; hazard ratio = 3.70) zugunsten Interventionsstudien zu naturwissenschaftlichen Lernumgebungen im Kindergarten 291 Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde - Hinweise auf interne Validität: • Intervention wurde nach Ablaufplan und Skript durchgeführt • Durchführung: 6 Forschende • Dauer: ca. eine Stunde • Implementationscheck: ja, die Spielsituationen (play sessions) wurden video- oder audiografiert und hinsichtlich der Spielfreude der Kinder geratet - Stichprobe: 183 Kinder • IG1 (angeleitetes Spiel mit verbalen und materiellen Scaffolds) = 64 Kinder • IG2 (angeleitetes Spiel mit materiellen Scaffolds) = 59 Kinder • IG3 (Freispiel mit den Bausteinen wie in den anderen IG aber ohne Fotos) = 60 Kinder - Umsetzung: • Gruppengröße: 2 bis 6 Kinder • Umfang und Dauer: eine Sequenz für ca. eine Stunde Stabilität von Konstruktionen: videografierte Interviews mit drei Items; Kodierung der Antworten: Cohen’s κ > 0.90. Transfertest mit Aufgaben zur Einschätzung der Stabilität von Konstruktionen (nur zum 3. MZP eingesetzt, Gruppentestung): keine Angaben zur Reliabilität oder Beobachterübereinstimmung der IG1 (die fast viermal so häufig mit der Massentheorie argumentierte im Vergleich zur IG3). Das entsprechende Muster zeigt sich auch im Vergleich zwischen Posttest und Follow-Up-Test (b = 1.22, p < 0.01; hazard ratio = 3.45). Im Transfertest zeigten sich keine Unterschiede zwischen den Gruppen (F (2) = 0.27, p = 0.762). Windt, Scheuer & Melle, 2014 Deutschland - Intervention: Lernumgebung mit Variation des Niveaus der Unterstützung und kognitiven Anregung durch die Fachkraft - Design: 3 IG + KG; 3 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplanter Ablauf mit Skript mit Texten • Durchführung: 12 geschulte Fachkräfte (Schulungsdauer: 10 Stunden verteilt auf drei Treffen) • Dauer: Zwei Mal 45 Minuten • Implementationscheck: ja, Einschätzung hinsichtlich der Implementationsgenauigkeit (80,764 < κ < 0,959) - Stichprobe: 198 Kitakinder • IG1 (kognitiv anregende Interaktionen durch die Fachkraft beim Experimentieren)=54 Kinder • IG2 (freies Experimentieren; Fachkraft gibt nur Informationen aufgrund inhaltlicher oder organisatorischer Fragen der Kinder) =52 Kinder Unbelebte Natur (Wasser; Waschmittel) AV: Inhaltswissen Erfassung Inhaltswissen: 12-Multiple-Choice-Items; Reliabilität: Prätest: α = .35 und Posttest α = .63; keine Hinweise auf Validität Unterschied zwischen den Gruppen im Posttest (F (3,172) = 5.154, p = .002, η 2 = .083). Kontraste zeigen signifikante Unterschiede zwischen IG1 und KG (p = .001; d = ,73) sowie IG3 und KG (p = .001; d = .72). Keine Unterschiede zwischen den drei IG (F (2,132) = 1.784, p = .172, η 2 = .026). Beim Follow-Up-Test zeigten sich im VergleichzumPrätest(F (2,114) = 0.035, p = .965, η 2 = .001) und zum Posttest (F (2,114) = 1.004, p = .369, η 2 = .017.) keine signifikanten Unterschiede zwischen den IG. 292 Julia Barenthien, Mirjam Steffensky Autor/ innen und Jahr Land Studiendesign Inhaltlicher Fokus Abhängige Variable(n) und Instrumente Zentrale Befunde • IG3 (täglicher Wechsel zwischen dem angeleiteten und dem freien Angebot der IG1 und IG2) = 46 Kinder • KG (nur Test) = 46 Kinder - Umsetzung • Gruppengröße: 4 bis 7 Kinder • Umfang und Dauer: 2 Wochen lang jeden Tag etwa 45 Minuten Zacharia, Loizou & Papaevripidou, 2012 Zypern - Intervention: Lernumgebung mit Variation der Instruktionsstrategie Lernen mit physischen oder virtuellen Objekten (am Computer) - Design: 4 IG; 2 MZP - Hinweise auf interne Validität: • Vorgeplanter Ablauf mit Skript • Durchführung: Forschende (keine genaue Angabe) • Dauer: keine Angabe • Implementationscheck: nein - Stichprobe: 80 Kinder • IG1 (Kinder mit Wissen über die Funktion einer Balkenwaage und mit physischer Waage und Gegenständen) = 20 Kinder • IG2 (Kinder mit Vorwissen [siehe IG1] und mit virtueller Waage und Gegenständen) = 20 Kinder • IG3 (Kinder ohne Vorwissen [siehe IG1] und mit physischer Waage und Gegenständen) = 20 Kinder • IG 4 (Kinder ohne Vorwissen [siehe IG1] und mit virtueller Waage und Gegenständen) = 20 Kinder - Umsetzung • Gruppengröße: keine genaue Angabe • Umfang und Dauer: für die gesamte Prozedur (inkl. Tests) 45 Minuten Unbelebte Natur (Materialien, Masse, angebahnt Volumen und Dichte) Denk- und Arbeitsweisen (Messen [Wiegen], Vergleichen) AV: Prozessbezogenes Wissen zum Thema Balkenwaage und Wissen zum Thema Masse Erfassung: Prozessbezogenes Wissen: Einzelbefragung mit 8 Items zum Thema Masse und 4 Aktivitätsaufgaben nach dem Predict-Observe- Explain-Prinzip; α > .94 für beide Tests; Doppelkodierung von 25 % der Daten Signifikante Verbesserungen im Wissenstest bei 3 von 4 Gruppen (IG1: t (19) = 25.46, p < .0001, d = 5.69; IG2: t (19) = 19.33, p < .0001, d = 4.32; IG3: t (19) = 54.50, p < .0001, d = 12.18). Lediglich in IG4 zeigte sich keine signifikante Veränderung (t (19) = 0.33, p = .74, d = 0.07). Anmerkung: Aus 237 Kindern wurden 80 Kinder nach folgenden Kriterien ausgewählt: (a) gleiche Anzahl von Jungen und Mädchen in der Gruppe und (b) gleiche Anzahl von Kindern mit bzw. ohne Wissen über die Benennung und Funktionsweise einer Balkenwaage.