Bei der vorliegenden empirischen Studie geht es um die wissenschaftliche Überprüfung der Effektivität und Effizienz des sogenannten Learning Cycle Unterrichtsansatzes in naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächern (Physik & Chemie). Heute liegen, insbesondere im Bereich der Naturwissenschaftsdidaktik, verschiedene Versionen von Lernzyklus-Modellen vor. Gemeinsame Grundlage für alle Varianten ist die Einteilung des Lehr-Lernprozesses in drei Hauptphasen:
In der ersten Phase, genannt „Romance” (Whitehead) oder „Exploration” (Karplus), wird der Schwerpunkt auf das Vorwissen der SchülerInnen gelegt und auf die relativ freie Exploration von naturwissenschaftlichen Phänomenen.
In der zweiten Phase „Precision” (Whitehead) oder „Konzepteinführung” (Karplus) führt die Lehrperson die SchülerInnen in neue Ideen und theoretische Konzepte ein.
In der dritten Phase „Generalization” (Whitehead) oder „Anwendung” (Karplus) werden die erworbenen Kenntnisse und Kompetenzen in einen größeren und neuen Zusammenhang gestellt und dort angewendet. Die Skizzierung der zugrundeliegenden theoretischen Annahmen des Lernzyklenansatzes und seines Prozedere macht deutlich, dass es sich dabei um ein anspruchsvolles Vorgehen – sowohl für SchülerInnen, als auch für LehrerInnen – handelt: Es wird ein eigenaktives, explorativ-kreatives und eigen-verantwortliches Vorgehen auf Seiten der SchülerInnen gegenüber einem bloß äußerlichen Aneignen von Fakteninformationen präferiert, das nur zu inertem Wissen führt; dies macht es unabdingbar, dass sich die traditionelle LehrerInnenrolle verändert: LehrerInnen sind nicht primär und ausschließlich PräsentatorInnen und VermittlerInnen eines vorgegeben Wissensfundus, sondern vielmehr MentorInnen. Sie regen an, stellen in Frage und motivieren. Konkret soll überprüft werden,
1) ob der Lernzyklenunterricht zu einer Verbesserung der „Scientific-Reasoning-Fähigkeit” (= wissenschaftliches Problemlösen) von SchülerInnen beitragen kann, die als Teilkompetenz der naturwissenschaftlichen Kompetenz
verstanden wird. Hierzu werden Science Reasoning Tasks eingesetzt.
2) ob der Lernzyklenunterricht zu einer Verbesserung von wünschenswerten emotional-motivationalen SchülerInnenmerkmalen, wie Selbstwirksamkeit, Interesse oder Lernemotionen führt, welche wiederum einen positiven
Einfluss auf das Unterrichtsverhalten und in Folge auf die Leistung zeigen sollten. Diese Faktoren werden sowohl situativ erhoben (z. B. Interesse am Ende einer Unterrichtsstunde), als auch im Sinne von überdauernden SchülerInnenmerkmalen (z. B. persönliches Interesse an physikalischen Inhalten generell; state-trait Unterscheidung).
