( Adaptiert aus Reflective Essay geschrieben für den DFG / NSF Spatial Cognition Workshop Juli 2009, New York)
Das Extrahieren von Bedeutung aus räumlichen Daten ist für viele Studenten nicht einfach. Auf seiner Oberfläche besteht eine räumliche Darstellung aus Punkten, Schnörkeln und Farbflecken. Der Prozess, diese Punkte, Schnörkel und Flecken in eine wissenschaftliche Erklärung umzuwandeln, scheint kläglich unterfordert zu sein. Wo soll ein Student anfangen? Wie kommt es, dass erfahrene Raumdenker aus Beobachtungen von Form, Größe, Position, Orientierung, Konfiguration oder Flugbahn von Objekten oder Phänomenen aussagekräftige Rückschlüsse auf kausale Prozesse ziehen können? Welches Gerüst kann ein Pädagoge aufstellen, um einem mystifizierten Schüler zu helfen, methodisch und produktiv über räumliche Daten nachzudenken, ohne ihm einfach die Antwort zu geben?
Ich schlage vor, dass es möglich und nützlich sein könnte, solche Studenten mit einer Reihe von „Hypothesenschablonen“ auszustatten, die mit unverwechselbaren, häufig beobachteten räumlichen Mustern korrespondieren. Für zumindest einige räumliche Muster schlage ich vor, dass es eine begrenzte Anzahl von Interpretationstypen gibt, die Geowissenschaftler immer wieder aufrufen.
Vier Beispiele für Phänomene, die im Weltraum auf der Erdoberfläche gruppiert sind. bildquelle info Zum Beispiel ist es ziemlich üblich zu beobachten, dass ein Prozess, ein Phänomen oder eine Art von Objekt räumlich auf der Erdoberfläche gruppiert ist. Die Abbildung zeigt vier Beispiele für Phänomene, die das gleiche räumliche Muster (Clustering), aber vier verschiedene Erklärungen haben: (Oben links) Krabben sammeln sich an hydrothermalen Quellen am Meeresboden, weil sie von einer Nahrungsquelle an diesem Ort angezogen werden. (Oben rechts) Goldnuggets oder Schwermineralien sind in sich langsam bewegenden Teilen von Flüssen gruppiert, weil ihr vorheriger Transportprozess an dieser Stelle unwirksam wurde. (Unten links) Hydrothermale Quellen gruppieren sich entlang der mittelozeanischen Rücken, weil heißes Magma nahe unter dem Meeresboden an dieser Stelle auftritt. (Unten rechts) Seen gruppieren sich in der nördlichen Hälfte Nordamerikas, weil dort die Entwässerungsmuster durch die pleistozäne Vergletscherung gestört wurden.
Jede dieser Erklärungen kann als eine spezielle Instanz einer breiteren Klasse von Erklärungen für die Beobachtung angesehen werden, dass X’s im Weltraum auf der Erdoberfläche gruppiert sind. Wir können jede dieser Erklärungen verallgemeinern und eine weitere hinzufügen:
Dieser Begriff ist eng mit der Idee der „Schemata“ in den Kognitionswissenschaften verwandt, die von Rütschi und Timpf (2005) als „wiederkehrende mentale Muster“ beschrieben werden, die Menschen helfen, ihre Wahrnehmungen und Handlungen zu verstehen.“ Für die Verwendung im naturwissenschaftlichen Unterricht schlage ich den Begriff „Hypothesenvorlage“ vor, um Schülern und Lehrern mitzuteilen, dass (a) dies ein Werkzeug ist, mit dem Schüler Hypothesen oder mögliche Interpretationen erstellen können, und (b) es die Aufgabe der Schüler ist, die Interpretation unter Verwendung der bereitgestellten Muster als mögliche Ausgangspunkte abzuschließen. Die Verwendung des externen Gerüsts von Hypothesenschablonen soll die mentalen Schemata der Schüler entwickeln, bis der Prozess der Extraktion von Bedeutung aus räumlichen Daten nahezu automatisch wird und Papiervorlagen nicht mehr benötigt werden.
Forschungsidee: Hilft die Bereitstellung einer solchen „Hypothesenschablone“ den Studierenden tatsächlich, aus Beobachtungen Kandidateninterpretationen für Phänomene zu generieren, die sie nicht explizit untersucht haben?