Lutz Kasper und Helmut F. Mikelskis

Lernen aus Dialogen und Geschichten im Physikunterricht - Ergebnisse einer Evaluationsstudie zum Thema Erdmagnetismus
Learning from dialogically and narratively styled science content - results of a study concerning geomagnetism

Artikel im pdf-Format (0,65 MB)

Zusammenfassung:
Ein zentrales Anliegen der hier vorgestellten Studie ist die Suche nach empirischen Belegen dafür, dass Lerntätigkeit im Physikunterricht durch ein Angebot speziell gestalteter, diskursiv-narrativer Unterrichtsmedien gefördert werden kann. Unter dieser Vorgabe rücken Sprache und Diskurs gerade in ihrer besonderen Eigenschaft, nämlich als Ausdruck sozialen Handelns, auch in den Mittelpunkt des theoretischen Interesses.
Indem Lernende mit unterschiedlichen, untereinander konkurrierenden Erklärungsansätzen hinsichtlich einer naturwissenschaftlichen Fragestellung konfrontiert werden, wird ihnen ein Angebot von "Denk-Modellen" zur Verfügung gestellt. Lernanlässe und Orientierung bieten die Argumentationen der Protagonisten eines fiktiven Dialoges sowie dazugehörige multimediale Elemente des Lernmoduls. Die durch Instruktion und mithilfe eines kooperativen Arrangements gelenkte Auseinandersetzung der Schüler mit dem Inhalt des Textes, in dem eine der "verhandelten" Theorien sich im Diskurs bewähren muss, kann dabei als Stimulus für jeweils eigene Lerntätigkeit angesehen werden.
Schlüsselwörter: Narration, Dialog, Wissenschaftsgeschichte, Natur der Naturwissenschaften, Erdmagnetismus, Multimedia

Abstract:
This paper reports on a study aimed at investigating how students react to narratively and dialogically styled science content, and how this influences students' scientific knowledge and their understanding of the nature of science. Due to a identified gap in the international research regarding students' conceptions on geomagnetism the study covers this aspect too.
In the dialogue - carried out by members of different epochs and different expertise - the students become witnesses of the negotiation of knowledge about geomagnetism. They experience the necessity of either examining and modifying scientific theories critically or even rejecting them. This will give students an opportunity to learn about the processes of science instead of just facts. A sample of five secondary classes (age 15-16) took part in the study. The main results will be discussed in this paper.
Keywords: narration, dialogue, science history, nature of science, geomagnetism, multimedia

Helmut Fischler

Physikdidaktisches Wissen und Handlungskompetenz
Physics related pedagogical content knowledge and teaching competence

Artikel im pdf-Format (0,6 MB)

Zusammenfassung:
Welche Kenntnisse aus dem Wissensbestand der Physikdidaktik benötigen Studierende, Lehramtsanwärter(innen) und bereits unterrichtende Lehrkräfte, um den Anforderungen und Erwartungen in ihrem Beruf genügen zu können, also vor allem im Stande zu sein, guten Physikunterricht zu planen und durchzuführen? Drei in den letzten Jahren erschienene Lehrbücher der Physikdidaktik geben Anlass, darüber nachzudenken, welche Inhalte dafür besonders geeignet und welche Kriterien für einen angemessenen Umfang und eine akzeptable Qualität ihrer Darstellung anzusetzen sind. Die Erörterungen thematisieren das keineswegs gelöste Problem des Verhältnisses zwischen fachdidaktischem Wissen und unterrichtspraktischem Können, suchen nach der in den Büchern erkennbaren Einbettung der Abhandlungen in größere zeitliche und inhaltliche Zusammenhänge und fragen, ob die in den Büchern behandelten Themen in ihrer Auswahl und in der Tiefe ihrer Verarbeitung den in der Physikdidaktik erreichten Standards entsprechen.
Schlüsselwörter: Physikunterricht, fachdidaktisches Wissen, Handlungskompetenz.

Abstract:
Research in science education has provided a lot of information about the processes of teaching and learning physics in classrooms. Which parts of this knowledge do prospective teachers as well as experienced teachers need in order to meet the demands and expectations they are confronted with during their professional activities? What are the criteria for the selection of topics and for their presentation in a book that attempts to describe the central ideas and the main research results within physics education? In the following, these questions are discussed on the background of the unsolved problem concerning the relationship between a teacher's pedagogical content knowledge and his/her practical competence in the field of teaching. Three books on physics education published within the last years are the basis of these reflections.
Keywords: Physics education, pedagogical content knowledge, teaching competence.

Ernst Kircher, Helmut F. Mike lskis & Jörg Willer

Stellungnahmen zum Beitrag von Helmut Fischler: "Physikdidaktisches Wissen und Handlungskompetenz"

Artikel im pdf-Format (0,5 MB)

Annette Marohn

"Choice2learn" - eine Konzeption zur Exploration und Veränderung von Lernervorstellungen im naturwissenschaftlichen Unterricht
"Choice2learn" - an approach to explore and change students' alternative conceptions in science education

Artikel im pdf-Format (0,95 MB)

Zusammenfassung:
Der Beitrag beschreibt die Entwicklung und Vorerprobung von "choice2learn" - einer Konzeption zur Exploration und Veränderung von Schülervorstellungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Die Grundlage der Konzeption bilden empirisch entwickelte Multiple-Choice-Aufgaben, die Lehrkräften helfen, Vorstellungen der eigenen Lerngruppen zu erkennen und es Lernern ermöglichen, sich eigener Vorstellungen bewusst zu werden. Im Rahmen von "choice2learn" werden diese Aufgaben durch Lernimpulse erweitert, um Diskussionsprozesse anzuregen und eine Veränderung von Vorstellungen zu initiieren.
Kapitel 3 illustriert am Beispiel einer Studie mit 15785 Schülern der Jahrgangsstufen 11 bis 13, in welcher Weise Multiple-Choice-Aufgaben zur Exploration von Vorstellungen entwickelt werden können. Kapitel 4 erläutert vor dem Hintergrund einer konstruktivistischen Sichtweise des Lernens die verschiedenen Phasen von "choice2learn" und schildert erste Erfahrungen einer Vorerprobung in 43 Kleingruppen der Jahrgänge 9 bis 12 zweier Gymnasien. Um zu entscheiden, an welchen Stellen ein Einsatz der Konzeption sinnvoll erscheint, wird ein Kriterienkatalog zur Identifizierung elementarer Vorstellungen entwickelt, die eine besondere Aufmerksamkeit im Unterricht erfordern.
Schlüsselwörter: Schülervorstellungen, Konzeptwechsel, naturwissenschaftlicher Unterricht, Konstruktivismus, Multiple-Choice-Aufgaben, Argumentation

Abstract:
The article is about the development and trial of "choice2learn" - an approach to explore and change students' alternative conceptions in science education. The approach is based on empirical developed multiple-choice-questions that can be used not only for exploring alternative conceptions but also for making students become aware of them. The multiple-choice-tasks are supported by learning impulses for initializing processes of discussion and conceptual development.
In Chapter 3 the development of suitable multiple-choice-tasks is illustrated by a study with 15785 secondary-school students. Against the background of a constructivist oriented view of learning the following chapter explains the phases of "choice2learn" and describes experiences from a pre-study with 43 groups of 9 to 12th grade-students. A list of criteria for identifying meaningful conceptions can help to decide, at which point "choice2learn" may be useful.
Keywords: alternative conceptions, conceptual change, science education, constructivism, multiple-choice-tasks, argumentation

Florian Theilmann

Physikalisches Verstehen als fachbezogene Kompetenz
Understanding physics - a content specific competence

Artikel im pdf-Format (0,8 MB)

Zusammenfassung:
Das Problem, dass Schüler die Unterrichtsinhalte des Physikunterrichtes in "Hybridmodellen", also unphysikalischen "Modellmischungen" konzeptualisieren, wird erkenntnistheoretisch und im Hinblick auf die Anforderungsbereiche des Kompetenzbereichs Fachwissen der Bildungsstandards hin analysiert. Aus beiden Gesichtspunkten heraus ergibt sich die Perspektive auf die fachbezogene Kompetenz eines spezifisch physikalischen Verstehens, das inhaltlich, im Sinne der Bildungsstandards und unter dem Gesichtspunkt von scientific literacy charakterisiert wird. Die Fragen nach pädagogischen Voraussetzungen und Implikationen dieses Verstehens werden bis hin zu Vorschlägen für dessen schulisches Erfassen und (alternative) Curricula verfolgt.
Schlüsselwörter: Verstehen, fachbezogene Kompetenzen, Bildungsstandards, Interesse, physikalische Modelle.

Abstract:
It is a common problem that students conceptualize the physics taught in a hybrid and inconsistent mixture of different models. We analyze this situation both epistemologically and with respect to the standards and scientific. Here the demand for a specific competence of physical understanding emerges which is characterized as regards content and with respect to the standards of education. We pursue the question of pedagogical premises and implications and give suggestions for empirical testing and curricular implementation.
Keywords: Understanding, Competence, Standards of Education, Interest, Physical Models.

Markus Rehm, Wolfgang Bünder, Tilmann Haas, Peter Buck, Peter Labudde, Dorothee Brovelli, Edvin Østergaard, Christa Rittersbacher, Markus Wilhelm, Rupert Genseberger und Gregor Svoboda

Legitimationen und Fundamente eines integrierten Unterrichtsfachs Science
Science as integrated school subject: Foundations and Justificatio

Artikel im pdf-Format (1,6 MB)

Zusammenfassung:
Integrierter naturwissenschaftlichen Unterricht (kurz "Science") soll in diesem Artikel (a) bildungstheoretisch und (b) wissenschaftstheoretisch legitimiert werden:
(a) Ausgehend von der Situation des Science-Unterrichts in vier europäischen Ländern (Deutschland, Niederlande, Norwegen und Schweiz) und unter Berücksichtigung der deutschen Bildungstradition wird auf die Diskussion um die Bildungsstandards in der Folge der Klieme-Expertise eingegangen. Die Klieme-Expertise ist der Ausgangspunkt, von dem aus zurzeit versucht wird die "Domänen" festzulegen, aus denen heraus Bildungsstandards für Schulfächer zu entwickeln sind. Hierauf aufbauend werden in diesem Artikel (b) wissenschaftstheoretische Fragen entfaltet wie z.B.: Soll bzw. muss man, wenn Bildungsstandards für den naturwissenschaftlichen Unterricht entwickelt werden, von den universitären Disziplinen (Biologie, Chemie, Physik) ausgehen oder kann eine eigene Structure of the Discipline für den Science-Unterricht entfaltet werden? Letzteres wird im vorliegenden Artikel versucht. Der Beitrag schließt mit einem Ausblick auf vier mögliche curriculare Formen des Science-Unterrichts ab.
Schlüsselwörter: Science-Unterricht; Integrierter naturwissenschaftlicher Unterricht, scientific literacy, Naturwissenschaftliche Bildung, Struktur der Disziplin, Curriculare Formen

Abstract:
This article sets out to legitimate Integrated Science Education from the perspective of a) educational theory and b) the philosophy of science.
(a) Based on the situation of science education in four European countries (Germany, The Netherlands, Norway and Switzerland) and in consideration of the German tradition of Bildung, the discussion on educational standards following the Klieme report is addressed. The Klieme report is the starting point for the current attempts to establish domains from which educational standards for school subjects are to be created. Building on this research, the present article expounds questions relating to (b) the philosophy of science, e.g.: When setting up educational standards for science education, should one - or rather must one - draw on the academic disciplines (biology, chemistry, physics) or can one develop a separate structure of the discipline for science education? The latter approach is attempted by the present article. The article ends by giving a brief overview of four possible curricular forms of science education.
Keywords: Science as a school subject, integrated science education, scientific literacy, Curriculum vs. Bildung, structure of the discipline, characteristics of science curricula.

Sascha Schanze und Peter Nentwig

Standards im Naturwissenschaftlichen Unterricht - ein internationaler Vergleich
Standards in science education - an international comparison

Artikel im pdf-Format (0,6 MB)

Zusammenfassung:
Die Entscheidung zur Einführung nationaler Bildungsstandards in Deutschland, Österreich oder der Schweiz gründet sich auf Erfahrungen, die in anderen Nationen mit vergleichbaren Bildungsreformen gemacht wurden. Die in der deutschen Bildungslandschaft vorhandenen Strukturen erfordern adaptive Prozesse, die sich durch alle Ebenen hindurch ziehen. Dazu gibt es übergreifende Fragestellungen, die aus der Perspektive von Nationen mit unterschiedlichen Erfahrungen betrachtet, hilfreich für diese Prozesse sein können. Im Rahmen eines Symposiums wurden daher Erfahrungen von naturwissenschaftlichen Fachdidaktikern aus 14 Nationen zu folgenden Fragen zusammengetragen: Wie sind Standards für den naturwissenschaftlichen Unterricht definiert? Wie kann das Erreichen der Standards für den naturwissenschaftlichen Unterricht überprüft werden? Welche Funktion hat die Überprüfung? Welche Nebenwirkungen werden von der Standardüberprüfung befürchtet bzw. beobachtet? und Können Bildungsstandards für die Naturwissenschaften ohne den Zwang zur zentralen Überprüfung implementiert werden? Dieser Beitrag fasst Ergebnisse des Symposiums zusammen.
Schlüsselwörter: Bildungsstandards, Naturwissenschaftlicher Unterricht, Kompetenzen, Bildungsmonitoring

Abstract:
The decision to introduce national standards to the education systems of Germany, Austria or Switzerland was based on the experience made in other countries with similar reforms. The existing structures require adaptive processes throughout the implementation on all levels of the education system in Germany. For these processes certain questions are crucial, which to answer from other nations' experiences might prove helpful. Science educators from 14 countries therefore dealt with the following questions at an international symposium : How are standards in science education defined? How can the achievement of science education standards be assessed? What function does the assessment have? What side-effects of testing standards are feared or observed? Can standards for science education be implemented without centralized assessment? This article summarizes results of the symposium.
Keywords: standards, science education, competencies, educational monitoring

Nicola Mittelsten Scheid & Corinna Hössle

Wie Schüler unter Verwendung syllogistischer Elemente argumentieren - Eine empirische Studie zu Niveaus von Argumentation im naturwissenschaftlichen Unterricht
Students' skill of argument in terms of syllogisms Levels of the skill of argument within science education - an empirical approach

Artikel im pdf-Format (0,6 MB)

Zusammenfassung:
Der rasante Fortschritt in Biologie und Medizin bringt große ethische Herausforderungen mit sich. Daher gewinnt Argumentation als Teilkompetenz von Bewertungskompetenz zunehmend an Bedeutung für den naturwissenschaftlichen Unterricht: Schüler sollen dazu befähigt werden, im ethischen Diskurs reflektiert und begründet Stellung beziehen zu können. Um die Diagnose und Förderung von Argumentation zu ermöglichen, evaluiert diese Studie Niveaus dieser Teilkompetenz. Dazu werden 108 Interviews mit 13-18jährigen Schülern mittels der Methode der Qualitativen Inhaltsanalyse im Hinblick auf Kompetenzniveaus ausgewertet. Es wird im Speziellen die Frage verfolgt, inwieweit die Schüler die zentralen Elemente einer ethischen Argumentation (Fakt, Norm, Schlussfolgerung) analysieren und verknüpfen können. Dazu wird auf Theorien der philosophischen Logik wie auch der Alltagsargumentation zurückgegriffen. Die Befunde zeigen, dass die Zunahme des Argumentationsniveaus dadurch charakterisiert ist, dass die Schüler Wesen und Funktion der Argumentationselemente sowie deren Zusammenhang verstärkt wahrnehmen und präziser bestimmen. Auch nimmt die Fähigkeit zu, die Elemente kritisch zu reflektieren sowie die Wirkung einer Argumentation zu berücksichtigen.
Schlüsselwörter: Science Education, Argumentation, Bildungsstandards, Bewertungskompetenz, Bioethik, Kompetenzmodelle

Abstract:
With the development of new technologies in biology and medicine ethical challenges arise. Thus, the skill of argument recently has become an increasingly important aspect of science education. Students should become able to take part in discussions on ethical issues and to judge these issues in a responsible way. This study explores and categorises levels of students' skill of argument regarding human cloning. 108 interviews of 13 to 18 year old students have been analyzed by qualitative content analysis. The main objective is: To what extent are students able to analyse and combine essential elements of arguments (fact, norm, conclusion)? For this, we refer to theories on both arguments in natural settings as well as philosophical reasoning. Our findings indicate a broad range of levels that show an increase of the ability to recognize and define both the function and the interrelations of the elements of an argument. Moreover, the ability to scrutinize elements of arguments from a meta-perspective increases as well as the degree to which students consider the effect of their argument.
Keywords: science education, socioscientific issues, deciscion making, argumentation, bioethics, competence models

Sylvia Leske & Susanne Bögeholz

Biologische Vielfalt regional und weltweit erhalten - Zur Bedeutung von Naturerfahrung, Interesse an der Natur, Bewusstsein über deren Gefährdung und Verantwortung
Impact of Nature Experiences, Interest in Nature, Awareness of endangered Biodiversity and Responsibility on global and local Biodiversity Conservation

Artikel im pdf-Format (0,8 MB)

Zusammenfassung:
Um dem Rückgang der biologischen Vielfalt begegnen zu können, ist es wichtig, Einflussfaktoren von Handlungsbereitschaften zum Schutz der weltweiten und regionalen Biodiversität zu kennen. Im Rahmen einer Fragebogenstudie an 196 Schüler(inne)n der Sekundarstufe I und II wurden als Einflussfaktoren auf weltweite und regionale Handlungsbereitschaften a) Naturerfahrungen, b) Interesse an der Natur, c) Bewusstsein über deren Gefährdung sowie d) Verantwortung für den Schutz der Natur untersucht. Zusätzlich wurde ein Einfluss des Alters geprüft. Für die Verantwortung sowie das Interesse konnten Alterseffekte nachgewiesen werden. Als bedeutsame Prädiktoren für weltweite und regionale Handlungsbereitschaften stellten sich unter anderem das Naturinteresse sowie das Gefährdungsbewusstsein heraus. Für regionale Handlungsbereitschaften sind darüber hinaus erkundende und ökologische Naturerfahrungen von Bedeutung. Die ermittelten Ergebnisse geben Hinweise für die Gestaltung von Bildungsmaßnahmen zum Schutz der regionalen und weltweiten Biodiversität.
Schlüsselwörter: Biodiversität, Naturerfahrung, Interesse, Gefährdung, Verantwortung, Alter

Abstract:
To counteract the loss of biological diversity it is important to know the factors which influence the commitment to protect global and local biodiversity. Therefore we conducted a questionnaire study with 196 students of lower secondary school level (seventh to tenth grade) and upper secondary school level (eleventh and twelfth grade). We investigated the influence of i) nature experiences, ii) interest in nature, iii) awareness of endangered biodiversity and iv) responsibility for nature conservation on global and local commitment. The influence of age was explored additionally. Outcomes show an effect of age on responsibility and interest. Predictors for commitments to protect biodiversity are e.g. interest in nature and awareness of endangerment. Furthermore scientific and ecological nature experiences are important for local commitment. The findings provide information to develop educational measures to protect local and global biodiversity.
Keywords: biodiversity, nature experience, interest, endangerment, responsibility, age

Enken Schröder-Lausen und Claudia Nerdel

Kooperation von Grundschullehrkräften zum Heimat- und Sachunterricht - Erste Ergebnisse einer Fragebogenstudie
Cooperation among Primary School Teacher teaching Science - Preliminary Results of a Questionaire

Artikel im pdf-Format (0,8 MB)

Zusammenfassung:
In der vorgestellten Fragebogenstudie wurden Voraussetzungen und vorhandene Formen der Kooperation mit Bezug zum Heimat- und Sachunterricht in der Primarstufe untersucht. An der Befragung nahmen 407 Grund- sowie Grund- und Hauptschullehrkräfte aus Schleswig-Holstein teil. Erste Ergebnisse zeigen, dass auch an Grundschulen bereits in der Literatur beschriebene Formen der Zusammenarbeit in den Lehrerkollegien identifiziert werden können. Faktorenanalytisch ließen sich drei Skalen zur Lehrerkooperation mit Bezug zum Heimat- und Sachunterricht, sowie drei Skalen zu schulischen Rahmenbedingungen trennen. Die Daten deuten darauf hin, dass der Austausch von Materialien an Grundschulen weit verbreitet ist, während Unterrichtshospitationen und/oder Teamteaching kaum stattfinden. Darüber hinaus wurden die Zusammenhänge zwischen den Kooperationsformen und den Rahmenbedingungen durch Regressionsanalysen näher spezifiziert.
Schlüsselwörter: Kooperation, Grundschullehrkräfte, Heimat- und Sachunterricht, Ausstausch, Kokonstruktion

Abstract:
The study examines the conditions and the ways of cooperation among teachers at primary schools with regard to science education. 407 teachers from elementary and middle schools in Schleswig-Holstein participated in the study. Preliminary results show that typical forms of cooperation that have been described for other levels can also be identified at primary schools. By factor analysis three scales of cooperation patterns and three scales referring to the basic conditions at school can be defined. Sharing teaching material appears to be common in primary schools while mutual visits to each other's classrooms or team teaching seem rare. Futhermore, regression analysis were conducted to elucidate the interrelation between the types of cooperation and the basic conditions.
Keywords: cooperation, teacher of elementary schools, sharing teaching materials, primary science

Tomáš Janík, Marcela Janíková, Petr Najvar, Veronika Najvarová

Ziele und Zielorientierung im Physikunterricht: Einblicke in die Überzeugungen von tschechischen Physiklehrern
Goals and Goal Orientation in Physics Instruction: Look into Physics Teachers' Beliefs in the Czech Republic

Artikel im pdf-Format (0,6 MB)

Zusammenfassung:
Ziel der vorliegenden Interviewstudie war es, Überzeugungen über Unterrichtsziele bei Lehrern zu untersuchen. Es wurde folgenden Fragen nachgegangen: Welche Ziele erachten die Lehrer im Physikunterricht als wichtig? Wie gehen die Lehrer mit den Zielen im Unterricht um? An der Studie nahmen 11 Lehrer teil, mit denen ein Leitfadeninterview (LINT) durchgeführt wurde. Die Aussagen der Lehrer wurden transkribiert und nach dem Kategoriensystem (LAUKON) kodiert. Im Anschluss daran wurden die Elemente der Überzeugungen rekonstruiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lehrer folgende Ziele des Physikunterrichts für wichtig halten: "Bedeutung der Physik zum Verstehen von Alltagsproblemen" und "Verständnis grundlegender physikalischer Begriffe und Prinzipien". Zum Umgang mit Zielen im Unterricht geben die Lehrer an, dass sie die Ziele im Unterricht explizit nennen, wobei sie aber oft die Ziele mit den Inhalten gleichsetzen. Auf einen reflexiven Umgang mit Zielen im Unterricht wurde nur selten hingewiesen.
Schlüsselwörter: Ziele, Zielorientierung, Lehrerüberzeugungen, Physikunterricht.

Abstract:
The decision to introduce national standards to the education systems of Germany, Austria or The aim of the study presented was to investigate physics teachers' beliefs concerning instructional goals. The following questions were addressed: According to teachers, what goals should be pursued in physics instruction? How do teachers operate with goals in physics instruction? The study involved 11 teachers with whom semi-structured interviews (LINT) were conducted. The teachers' statements were then transcribed and coded using the LAUKON system of categories, and elements of the teachers' beliefs were reconstructed. The results show that for teachers the most important goal of physics instruction lies in improving pupils' awareness of the significance of physics for an understanding of everyday problems and basic concepts and principles of physics. Typically work with instructional goals was explicit while "goals" and "content" were perceived as interchangeable. Teachers rarely referred to achieving goals that would support reflection and awareness of the students' learning process.
Keywords: Goals, goal orientation, teachers' beliefs, physics instruction.

Isabel Wahser, Elke Sumfleth

Training experimenteller Arbeitsweisen zur Unterstützung kooperativer Kleingruppenarbeit im Fach Chemie
Training of experimental working to support cooperative group work in chemistry education

Artikel im pdf-Format (1,6 MB)

Zusammenfassung:
Die Studie setzt an den Problemen im Bereich des naturwissenschaftlichen Experimentalunterrichts an. Es wird untersucht, ob der Einsatz eines Trainings zum Umgang mit strukturierenden Lernprozesshilfen einen Effekt auf den Lernprozess und den Lernerfolg der SchülerInnen hat. Das Projekt wurde mit insgesamt 172 SchülerInnen der 7. Jahrgangsstufe von drei Gymnasien in Nordrhein-Westfalen als experimentelle Laborstudie durchgeführt. Die Lernwirksamkeit des Trainings und eines zusammenfassenden Lehrervortrags (Feedback) wurden anhand von fachspezifischen Leistungstests und die durch die Hilfen induzierten Veränderungen des Problemlöseprozesses durch eine kategoriengeleitete videobasierte Analyse der Verhaltensbeobachtungen und einen speziell entwickelten Strukturierungstest überprüft. Die Analyse der Test- und Videodaten zeigt einen signifikanten Vorteil der Kombination von Training und Lehrervortrag gegenüber der Kontrollgruppe.
Schlüsselwörter: Feedback, Fehlerkultur, Kleingruppen, naturwissenschaftliche Arbeitsweisen, Strukturierung, Training

Abstract:
This study applies to problems in the range of scientific experimental education. It is analysed, whether the use of a training for an adequate dealing with structuring aids has an effect on students' learning process and achievement. Additionally it is tested, to which extend these variables are influenced by a teacher based summary of the results at the end of the experimental phase. The study was conducted with 172 7th grade students as a lab-study with a one-factorial controlgroup design in three secondary schools in North Rhine-Westphalia. The efficacy of the training and the teacher based summary (feedback) are analysed by a test on chemical knowledge. And the changes in the problem-solving process, related to the given aids, are tested by category based analysis of the video data and a structuring test with respect to the problem-solving process. The analyses of the test and video data show a significant advantage for the combination of training and teacher based lecture compared to the control group.
Keywords: feedback, mistakes, scientific inquiry, small groups, structuring, training

Anke Meisert

Vom Modellwissen zum Modellverständnis - Elemente einer umfassenden Modellkompetenz und deren Fundierung durch lernerseitige Kriterien zur Klassifikation von Modellen
From knowing models to an understanding of models - elements of comprehensive model competence and its well founded learner-based development criteria to identify models

Artikel im pdf-Format (1,1 MB)

Zusammenfassung:
Ausgehend von einer Modellkompetenz, die sich aus Modellwissen, Modellarbeit und einem übergeordneten Modellverständnis zusammensetzt, werden positive Effekte der Teilkompetenzen Modellarbeit und Modellwissen auf das übergeordnete Modellverständnis im Sinne implizit angeregter Lernprozesse angenommen. Mit Hilfe eines Untersuchungsdesigns, das das Verständnis des Modellcharakters konkreter Modelle aus den Biowissenschaften erhebt und sich nicht auf Vorstellungen zum Modellbegriff bezieht, kann gezeigt werden, dass Lernende der 9. Jahrgangsstufe mit großer Sicherheit Modelle und Nicht-Modelle unterscheiden können. Aus den hierzu erhobenen Begründungen lässt sich zudem ableiten, dass das von den Lernenden durch implizite Vermittlungswege entwickelte Modellverständnis eine fruchtbare Basis für eine weiterführende Differenzierung dieser Teilkompetenz bietet. Es werden von den Lernenden überwiegend Kriterien gewählt, die sich auf das Modell-Original-Verhältnis beziehen und somit einen Schlüsselaspekt des Modellverständnisses in den Blick nehmen. Darüber hinaus werden diese tragfähigen Kriterien mit einer hohen Konstanz zu verschiedenen Modellen als Klassifikationsargument genutzt, während Kriterien, die eher einem reduzierten Modellverständnis entsprechen, nur vereinzelt herangezogen werden. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass Lernende in Auseinandersetzung mit konkreten Modellen über zentrale Elemente eines fundierten Modellverständnisses verfügen, und geben somit wichtige Hinweise für die Entwicklung indirekt instruierender Lernumgebungen zur Modellkompetenz.
Schlüsselwörter: Modellverständnis, Modellkompetenz, indirekte Instruktion

Abstract:
Starting from a model competence including knowing models, understanding models and working with models, it is assumed that knowing models and working with models have positive effects on corresponding learning processes stimulated implicitly. Analysing the understanding of concrete models from the biological sciences without focussing on the concept "model", learners in 9th grade can differentiate capably between models and non-models. The corresponding rationales analysed demonstrate a productive basis for further differentiations of the understanding of models. The learners mostly use criteria with reference to the model-original-relation which represents a key aspect for an understanding of models. Furthermore, these well-founded criteria are applied constantly to different models. Criteria revealing a naive understanding of models are consulted sporadically. The results show, that in view of concrete models learners are well grounded in central elements of a sophisticated understanding of models. This gives some important indication on the development of indirectly instructing learning environments to foster model competence.
keywords: understanding models, model competence, indirect instruction

Paul Jatzwauk, Stefan Rumann, Angela Sandmann

Der Einfluss des Aufgabeneinsatzes im Biologieunterricht auf die Lernleistung der Schüler - Ergebnisse einer Videostudie
The effect of usage of tasks in biology education on learning performance - a video study

Artikel im pdf-Format (0,6 MB)

Zusammenfassung:
Obwohl seit langem die Forderung nach einer Weiterentwicklung der Aufgabenkultur für den Unterricht im Fach Biologie besteht, liegen bislang keine empirisch abgesicherten Erkenntnisse darüber vor, in welchem Umfang Aufgaben im Biologieunterricht eingesetzt werden, welche Merkmale sie haben und wie sich unterschiedliche Ausprägungen dieses Aufgabeneinsatzes auf die Leistungsentwicklung der Schüler auswirken. In einer Feldstudie in 45 Gymnasialklassen der Jahrgangsstufe 9 im Fach Biologie wurde der Einsatz von Aufgaben mittels Videoanalyse untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass der Biologieunterricht überwiegend durch die Bearbeitung von Aufgaben gekennzeichnet ist und dass ein zeitlich umfangreicherer Einsatz von Aufgaben insbesondere bei leistungsschwachen Klassen auch mit einem höheren Lernzuwachs assoziiert ist. In der Betrachtung einzelner Aufgabenmerkmale wird deutlich, dass die eingesetzten Aufgaben meist einen geringen kognitiven Anspruch besitzen und dass zu ihren Lösungen vielfach lediglich Kurzantworten erforderlich sind. Zusammenhänge zwischen den kognitiven Anforderungen der eingesetzten Aufgaben und der Leistungsentwicklung der Schüler werden im Beitrag diskutiert.
Schlüsselwörter: Aufgabeneinsatz, Biologieunterricht, Videoanalyse

Abstract:
For a long time there has been a demand for further enhancement of a more effective use of tasks in biology education. At present there is no empirical data though at what scale tasks are being used in biology lessons, which characteristics they have and how these characteristics have an impact on students' learning. In a field study the use of tasks in biology lessons was tested by video analysis in 45 9th grade grammar school classes. The results show that biology lessons are predominantly characterized by working on tasks and that a more extensive use of tasks is associated with an increase in learning. By focussing on individual characteristics of the tasks it becomes evident, that the used tasks mostly have a low cognitive standard and that in many cases only short answers are required. Correlations between cognitive requirements of the used tasks and the students' development of performance are being discussed in the following article.
Keywords: use of tasks, biology education, video analysis