Ein gezielter Ansatz zur Verbesserung der räumlichen Visualisierungsfähigkeiten von Erstsemestern im Ingenieurwesen

Zusammenfassung Jahrzehnte an Studien zu räumlichen Visualisierungsfähigkeiten haben überzeugende Beweise dafür geliefert, dass die Verbesserung solcher Fähigkeiten das Lernen in den MINT-Fächern allgemein fördert. Während einige Hochschulen und Universitäten eine Schulung im räumlichen Denken in den Lehrplan integriert haben, ist es nicht immer effizient, von allen Studierenden zu verlangen, die Schulung zu absolvieren, angesichts der wirtschaftlichen und administrativen Kosten. Dieses Papier dokumentiert eine explorative Studie an einem kleinen College innerhalb einer öffentlichen Universität in Pennsylvania. Mehr als 200 Erstsemester-Studierende aus drei Naturwissenschafts- und Ingenieurklassen nahmen teil, und die Effektivität des 6-wöchigen Ausbildungsprogramms wurde gemessen. Ziel der Studie ist es, die folgenden Fragen zu beantworten: Gibt es einen Zusammenhang zwischen räumlichen Visualisierungsfähigkeiten und den Abschlussnoten in den Erstsemester-Naturwissenschafts- und Ingenieurklassen? Studierende mit welchem Niveau an räumlichen Fähigkeiten profitieren am meisten von dem Ausbildungsprogramm? Sowohl Leistungs- als auch qualitative Umfragedaten wurden vor und nach dem Ausbildungsprogramm gesammelt. Die räumlichen Visualisierungsfähigkeiten der Teilnehmenden wurden sowohl auf einer 30-Punkte- als auch auf einer 78-Punkte-Skala gemessen, wobei letztere das vierstufige System der Itemkomplexität nach Maeda, Yoon, Kim-Kang und Imbrie repräsentiert. Die Ergebnisse der 30-Punkte-Skala zeigten keinen Zusammenhang zwischen der Leistung im Vortest und den Abschlussnoten. Auf der 78-Punkte-Skala wurden kleine positive Korrelationen zwischen der Fähigkeit, komplexere Probleme der mentalen Rotation zu lösen, und den Abschlussnoten in der Informatik festgestellt. Die leistungsstarken Studierenden im Vortest zeigten nach der Schulung keinen größeren Fortschritt im Nachtest. Der Nachtest zeigte jedoch einen starken Zuwachs bei denen mit niedrigen bis mittleren räumlichen Fähigkeiten zu Semesterbeginn. Dieses Ergebnis stimmt mit einer vorherigen Studie überein. Insgesamt wuchs das Selbstvertrauen der Studierenden beim Lösen von Problemen der mentalen Rotation erheblich. Dieses Papier teilt detaillierte Ergebnisse, Implikationen sowie curricularen Planungen.