Educational robotics competitions as out-of-school learning setting for STEM education: An empirical study on students' learning of problem solving skills through participation in the World Robot Olympiad.

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Autor/in	Pöhner, Nicolai
Titel	Educational robotics competitions as out-of-school learning setting for STEM education: An empirical study on students' learning of problem solving skills through participation in the World Robot Olympiad.
Quelle	Würzburg: Universität Würzburg (2021), XI, 182 S. PDF als Volltext kostenfreie Datei (1); PDF als Volltext kostenfreie Datei (2); PDF als Volltext kostenfreie Datei (3) Link als defekt meldenVerfügbarkeit Dissertation, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, 2021.
Sprache	englisch
Dokumenttyp	online; Monographie
DOI	10.25972/OPUS-24317
URN	urn:nbn:de:bvb:20-opus-243179
Schlagwörter	Erziehung; Fertigkeit; Problemlösen; Alumne; Didaktik; Fachdidaktik; Informatik; Informatikunterricht; Roboter; Robotik; Wettbewerb; Dissertation; Außerschulische Jugendbildung; Würzburg
Abstract	Die Robotik stellt einen handlungsorientierten ("hands-on") Zugang zur Bildung in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT) dar. Dabei fördert sie das Lernen von Schülerinnen und Schülern nicht nur auf kognitiver Ebene, sondern trägt auch zu einer erhöhten Motivation und erhöhtem Interesse bei (affektive Ebene). In den letzten Jahren erfreuen sich gerade Roboterwettbewerbe als außerschulisches Lernangebot steigender Beliebtheit und verzeichnen weltweit jährlich wachsende Teilnehmerzahlen. Beispiele dafür sind die FIRST LEGO League, der RoboCup Junior und die World Robot Olympiad. Zudem steigt auch die Verfügbarkeit der nötigen Robotersysteme für Schülerinnen und Schüler sowie Lehrkräfte, um sie in der Schule einzusetzen und damit verschiedenste Lerninhalte in allen Jahrgangsstufen zu vermitteln. Ein Lerninhalt, der durch die Robotik besonders gefördert werden können soll, ist das Problemlösen. Problemlösen wird in dieser Arbeit als ingenieurwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweise verstanden (im Gegensatz zu naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen). Das Problemlösen gilt dabei als eine wichtige Fähigkeit im Kontext von sog. 21st century skills. Diese beschreiben wichtige Fähigkeiten für die Arbeitswelt von morgen. Sie resultieren aus einer fortschreitenden Automatisierung, Globalisierung und Digitalisierung unserer Welt und werden regelmäßig von Vertretern von Industrie und Politik gefordert. Eine Forschungslücke stellt aber weiterhin die unzureichende systematische wissenschaftliche Forschung und Evaluation hinsichtlich des positiven Einflusses der Robotik auf das Lernen dar. Die fehlende Systematik geht dabei vor allem die Verwendung wenig aussagekräftiger Methodik (z.B. deskriptive Erfahrungsberichte von einzelnen Lehrkräften) zurück. Das übergreifende Ziel dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, ob eine Teilnahme an der World Robot Olympiad (WRO) (als Beispiel für einen beliebten Roboterwettbewerb) einen positiven Einfluss auf die Problemlösefähigkeiten (als Teil der 21st century skills) der Schülerinnen und Schüler hat. Dabei wird im Detail untersucht, a) ob die Problemlösefähigkeiten der Schülerinnen und Schüler durch eine Teilnahme an Roboterwettbewerben verbessert werden können, b) wie diese Verbesserung zustande kommt und c) wie die Team-Coaches die Schülerinnen und Schüler während ihres Lernprozesses unterstützen. Die dazu durchgeführten empirischen Studien fanden in den beiden Jahren 2018 und 2019 im Rahmen der WRO in Deutschland statt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen einen insgesamt positiven Einfluss einer Teilnahme an der WRO auf die Problemlösefähigkeiten der Schülerinnen und Schüler. Dies zeigt sich in einer Verbesserung ihrer Problemlösefähigkeiten durch die Teilnahme, die nicht durch andere Variablen wie der Kategorie und Altersklasse der WRO, dem Geschlecht und der Erfahrung der Schülerinnen und Schüler sowie deren Erfolg beim Roboterwettbewerb moderiert wurde. Die Verbesserung der Problemlösefähigkeiten erfolgt durch die Verwendung von systematischen ingenieurwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen sowie fortgeschrittenen Problemlösestrategien. Die Rolle des Team-Coaches als Manager und Lernbegleiter (im Sinne einer konstruktionistischen Didaktik) im Roboterwettbewerb (besonders bezüglich der affektiven Ebene) wird durch die Ergebnisse der Arbeit ebenfalls unterstrichen. Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass diese Arbeit einen Beitrag hinsichtlich der Forschungslücke leistet und damit dem Aufruf der Community nach weiterer (quantitativer) wissenschaftlicher Forschung nachkommt, der nötig ist, um den positiven Einfluss der Robotik auf das Lernen der Schülerinnen und Schüler zu bestätigen. (Orig.).
Erfasst von	Deutsche Nationalbibliothek, Frankfurt am Main
Update	2022/1