ZfDN - Jahrgang 15

Zusammenfassung:
In diesem Beitrag wird eine Studie vorgestellt, durch die untersucht werden sollte, ob der Einsatz des Gruppenpuzzles im Chemieunterricht der Sekundarstufe I die Lernleistung und die Einstellung der Schüler im direkten Vergleich zu einer herkömmlich unterrichteten Lerngruppe erhöhen kann. Dabei wurde eine reale Unterrichtssituation experimentell untersucht. Für eine maximale Vergleichbarkeit der Untersuchungsgruppen wurden die beteiligten Klassen nach dem Matched-Pairs-Prinzip in zwei Hälften geteilt. Sie erhielten nacheinander von der gewohnten Lehrkraft Unterricht zum Thema Seifen, wobei dieses bei der ersten Gruppe "herkömmlich" (also im weitesten Sinne darlegend-informativ bzw. fragend-entwickelnd) und bei der Experimentalgruppe nach der Gruppenpuzzle-Methode geschah. In beiden Fällen waren die Lerninhalte identisch. Unmittelbar vor bzw. nach Durchführung der Unterrichtsreihe wurden Wissens- und anonyme Einstellungstests eingesetzt. Insgesamt nahmen 413 Schüler von 10. Gymnasialklassen an der Studie teil. Es zeigt sich u.a., dass das Gruppenpuzzle zu einem signifikant höheren Wissenszuwachs als vergleichbarer Frontalunterricht führt.
Schlüsselwörter: Gruppenpuzzle, Chemieunterricht, Kooperatives Lernen, Einstellung, Randomisierung, Matched-Pairs-Prinzip

Abstract:
This article presents a study which was aimed at the question, whether the use of jigsaw-classroom in lower secondary classes of chemistry can increase the students' learning outcome and alter their attitude towards the subject. In a real classroom situation the experimental group was compared to a conventionally taught learning group. In order to provide maximum comparability, the classes involved in this study were divided into two halves according to the principle of matched pairs. Their regular teacher instructed the two groups consecutively on the topic of soaps. The control group was taught in a "conventional" way, i. e. through direct teaching, while the treatment group was instructed via the jigsaw-classroom. The contents instructed were identical in both cases. Immediately before and after the teaching unit, knowledge tests and anonymous opinion tests have been conducted. All in all, 413 students from tenth-grade grammar-school classes participated in this study. Inter alia, it could be shown that group-puzzles lead to a significantly higher increase in knowledge than comparable teacher-centered learning.
Keywords: Jigsaw-classroom, chemistry lesson, cooperative learning, attitude, randomization, matched pairs.

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 31-45

Matthias Wilde, Katrin Bätz, Anastassiya Kovaleva und Detlef Urhahne

Überprüfung einer Kurzskala intrinsischer Motivation (KIM)
Testing a short scale of intrinsic motivation

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Zusammenfassung:
Außerschulische Lernorte sind in besonderer Weise geeignet, das Erleben intrinsischer Motivation hervorzurufen und Lernprozesse um ihrer selbst Willen anzuregen. In diesem Beitrag wird eine Kurzskala zur intrinsischen Motivation präsentiert, die eine adaptierte, zeitökonomische Version des "Intrinsic Motivation Inventory" von Deci und Ryan darstellt. Die Kurzskala bildet die Faktoren Interesse/Vergnügen, wahrgenommene Kompetenz, wahrgenommene Wahlfreiheit und Druck/Anspannung mit je drei Items ab. 174 Schülerinnen und Schüler nahmen an einer Studie zum selbstgesteuerten Lernen im Berliner Museum für Naturkunde teil und bearbeiteten im Anschluss an den Museumsbesuch und im zeitlichen Abstand von vier Wochen die Kurzskala intrinsischer Motivation. In konfirmatorischen Faktorenanalysen lassen sich die vier postulierten Faktoren gut voneinander trennen. Die vier Subskalen verfügen über hinreichende interne Konsistenzen und sind auch im Retest reliabel. Zur Validität der Kurzskala konnten durch Zusam- menhänge mit der Bereitschaft zu einem erneuten Besuch und der Bewertung des Museumsbesuchs nach Schulnoten positive Belege gesammelt werden.
Schlüsselwörter: Außerschulischer Lernort, intrinsische Motivation, Selbstbestimmungstheorie, Fragebogen

Abstract:
Out-of-school-learning is specifically suitable to arouse intrinsic motivation and to initiate learning processes for its own sake. In this contribution, a short scale of intrinsic motivation is presented which is an adapted, time-economic version of the "Intrinsic Motivation Inventory" by Deci and Ryan. The short scale represents the factors interest/enjoyment, perceived competence, perceived choice and pressure/tension with three items each. 174 students took part in a study of self-regulated learning in the Berlin Museum of Natural History and completed the short scale on intrinsic motivation after the museum visit and again after four weeks. In confirmatory factor analyses, the four postulated factors could be separated from each other. The four subscales reached sufficient internal consistencies and were test-retest reliable as well. For the validity of the short scale, positive evidences can be found by relations to prospective free-choice behavior and the evaluation of the museum visit by school grades.
Keywords: out-of-school learning, intrinsic motivation, self-determination theory, questionnaire

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 47-67

Verena Pietzner

Computer im naturwissenschaftlichen Unterricht - Ergebnisse einer Umfrage unter Lehrkräften
Computer Usage in Science Classes - Results of a Questionnaire among Science Teachers

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Zusammenfassung:
Im Zusammenhang mit der zukünftigen gesellschaftlichen Teilhabe der Schülerinnen und Schüler wird in zunehmendem Maße die programmbezogene Umgangsicherheit mit dem Computer als wichtiges Element einer zukunftsfähigen Bildung diskutiert. Da es in der Verantwortung der Lehrkräfte liegt, den Computer in den Unterricht zu integrieren, sind deren computerbezogenen Einstellungen sowie deren Computerängstlichkeit wichtige Variablen für den schulischen Computereinsatz. Im Rahmen einer Fragebogenstudie wurden Biologie-, Chemie- und Physiklehrkräfte zum Computereinsatz im naturwissenschaftlichen Unterricht befragt und gemäß der angegebenen Computernutzungshäufigkeit in Nutzer und Meider eingeteilt: Bei den Meidern wurde nach Gründen für die Einsatzvermeidung gefragt, die Nutzer gaben Auskunft über typische Unterrichtssituationen, in denen der Computereinsatz stattfindet. Der Beitrag zeigt auf, welche Unterschiede zwischen Nutzern und Meidern bezüglich der computerbezogenen Einstellung sowie der Computerängstlichkeit herrschen, wie der typische Computereinsatz im naturwissenschaftlichen Unterricht aussieht und welche Gründe ausschlaggebend dafür sind, den Computer im Unterricht nicht einzusetzen.
Schlüsselwörter: Computereinsatz, naturwissenschaftlicher Unterricht, Ursachen für die Einsatzvermeidung

Abstract:
In connection with the future social participating of the pupils their competence to use computers is discussed as an important element of a sustainable education. Because the teacher is the person deciding about the computer usage it is necessary to get information about both the teachers' attitudes towards computers and their computer anxiety. This was done by a questionnaire sent to secondary school teachers in Lower Saxony and North Rhine-Westfalia. To find out possible variations during science teachers, biology, chemistry and physics teacher were asked about their computer usage. The teachers were divided online according to their frequency of utilisation into user and non-user. These groups were compared concerning their attitudes and computer anxiety. In addition, reasons were asked for the non-application as well as typical situations of utilisation for the computer users.
Keywords: computer usage, science teaching, reasons for non-usage current textbook texts.

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 69-87

Julia Wadouh, Angela Sandmann und Birgit Neuhaus

Vernetzung im Biologieunterricht - deskriptive Befunde einer Videostudie
Interconnecting subject matter in biology lessons - descriptive results of a video study

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Zusammenfassung:
Schülerinnen und Schüler in Deutschland wiesen nach Ergebnissen internationaler Schulleistungsstudien vergleichsweise geringe Lernzuwächse auf. Dies legt nahe, dass der Wissenserwerb wenig kumulativ verläuft. Fachliche Inhalte werden im Unterricht kaum verknüpft und aufeinander aufbauend unterrichtet. In Bildungsstandards und Kernlehrplänen wird zunehmend gefordert, Unterrichtsinhalte unter anderem mit Hilfe von Basiskonzepten verstärkt miteinander zu vernetzen. Für den Biologieunterricht existieren jedoch bislang kaum empirische Erkenntnisse darüber, inwieweit im Unterricht fachliche Inhalte miteinander verknüpft werden. In der vorliegenden Studie wurde gymnasialer Biologieunterricht in Nordrhein-Westfalen videografiert und mit einem Kategoriensystem in Bezug auf die Vernetzung fachlicher Inhalte analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass im Biologieunterricht insgesamt wenig vernetzt wird. Der Unterricht basiert vornehmlich auf einzelnen Fakten. Zusammenhänge oder Bezüge zu zuvor vermittelten Fachinhalten werden selten hergestellt.
Schlüsselwörter: Biologieunterricht, Vernetzung, Videostudie

Abstract:
Students in Germany achieved comparably low knowledge gains as revealed by international student assessment studies. This suggests that in class knowledge acquisition scarcely proceeds in a cumulative manner. It is assumed that subject matter is taught as isolated facts which are hardly build upon or interconnected with each other. In education standards and core curricula the generation of relations within the subject matter is an explicit aim. There are, however, only few empirical studies that analysed how subject matter is interconnected in the science classroom. In this study, biology lessons of secondary schools in North Rhine-Westphalia were videotaped and analysed in this regard by means of a category system. Findings show that the generation of relations between subject matter rarely takes place in biology class. The lessons are mainly based on single facts. Interconnections between these elements or connections to already learned issues are seldom made.
Keywords: biology class, inner subject linking, video study

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 89-107

Marion Haugwitz und Angela Sandmann

Kooperatives Concept Mapping in Biologie: Effekte auf den Wissenserwerb und die Behaltensleistung
Collaborative concept mapping in biology education and its influence on achievement and retention

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Zusammenfassung:
Ausgehend von den Defiziten deutscher Schüler in der Wissensanwendung und dem vernetzten Wissen im naturwissenschaftlichen Unterricht (siehe PISA) stellt sich die Frage nach deren Ursache. Unter der Annahme, dass die stark vernetzte Struktur der Naturwissenschaften im Unterricht nicht ausreichend abgebildet wird, werden in dieser Studie kooperativ zu erstellende Concept Maps als Lernhilfe eingesetzt und ihre Wirkung auf den Wissenserwerb und die Behaltensleistung bezüglich rein inhaltlichem und anwendungsorientiertem Wissen sowie dem eingesetzten Aufgabenformat (geschlossen bzw. offen) untersucht. In einer Interventionsstudie mit 248 Achtklässlern des Gymnasiums, die sich auf eine Kontrollgruppe (Zusammenfassung schreiben) und eine Treatmentgruppe (Concept Mapping) aufteilen, wird das Wissen zum Themenbereich Herz und Blutkreislauf erfasst, nachdem die Schüler zuvor Funktionsmodelle zu diesem Thema erstellt haben. Die Ergebnisse der Studie indizieren die Lernförderlichkeit von kooperativ erstellten Concept Maps gegenüber dem Schreiben von Zusammenfassungen. Es werden Ursachen für die unterschiedlichen Effekte für das Lernen und Behalten von Fachwissen und Anwendungen sowie die Abhängigkeit der Effekte vom Testformat diskutiert.
Schlüsselwörter: Concept Mapping, Lernhilfe, Leistung, Aufgabenformat

Abstract:
International school assessment tests like PISA evidence bad results of German students in application, transfer and linkage of knowledge. This may result from the highly complex and linked structure of science. Science education seems to fail to teach students this structure. Therefore, in this study, collaborative concept maps were used to assist learning, understanding, and achievement. Achievement was measured for topic-specific knowledge and transfer knowledge, and in dependence of the used test format (multiple choice test or short answer format test). An intervention study with 248 eighth graders was conducted with the given task to build physical models of the heart and the blood circulation. After the modelling process, students participated in a collaborative summary phase; students in the control group wrote essays while students in the treatment group generated concept maps. Analyses indicate that collaborative concept mapping fosters achievement and understanding. Results are discussed with regard to knowledge and knowledge application as well as the used test format.
Keywords: Concept mapping, learning aid, achievement, test format

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 109-130

Sabine Marsch, Claudia Hartwig und Dirk Krüger

Lehren und Lernen im Biologieunterricht - Ein Kategoriensystem zur Beurteilung konstruktivistisch orientierter Lernumgebungen
Learning and teaching in biology education - A category system for the evaluation of constructivist learning environments

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Zusammenfassung:
Eine moderat konstruktivistische Sichtweise von Lehren und Lernen hat Konsequenzen für die Gestaltung von Lernumgebungen. Wenn Lernen von außen nicht determinierbar ist, sondern allenfalls angeregt werden kann, ändert dies die Sicht auf die Lehrerrolle und damit auf die Gestaltung des (Biologie)-Unterrichts. Der Beitrag beschreibt ein Kategoriensystem, das es ermöglicht, die konstruktivistische Orientierung von Biologieunterricht zu evaluieren. Dazu wurden quantitative und qualitative Auswertungsmethoden zur Beurteilung von Unterrichtsstunden unter der Perspektive von vier Kennzeichen konstruktivistischer Lernumgebungen (situiertes, aktives, selbstgesteuertes und soziales Lernen) herangezogen. Ergänzend dazu wurde ein Fragebogen entwickelt, der die Perspektive der Schüler zu den Kennzeichen konstruktivistischer Lernumgebungen erfasst. Das Kategoriensystem und der Fragebogen wurden zur Einschätzung von fünf videografierten Biologieunterrichtsstunden angewendet und getestet. In den analysierten Biologieunterrichtsstunden waren die Kennzeichen unterschiedlich ausgeprägt. Überwiegend konnte eine konstruktivistische Orientierung beobachtet werden. Der Vergleich der Ergebnisse der Videoanalyse mit den Perspektiven der Schüler lieferte in Bezug auf die Kennzeichen situiert, selbstgesteuert und sozial Übereinstimmungen, während beim Kennzeichen aktiv bezüglich der verschiedenen Beurteilungsebenen Abweichungen auftraten.
Schlüsselwörter: Moderater Konstruktivismus, Kennzeichen konstruktivistischer Lernumgebungen, Videoanalyse, Schülerfragebogen

Abstract:
The perspective of moderate constructivist epistomology has consequences concerning the design of learning environments. If you assume that learning cannot be externally determined, the role of the teacher and the design of biology lessons have to change. The following article describes a category system which offers a possibility to evaluate the constructivist orientation of biology lessons. Therefore, four criteria of constructivist learning environments (contextualization, activity, self-direction and cooperation) were chosen and a category system was developed that combines qualitative and quantitative methods. Additionally a questionnaire was designed that surveys the criteria of constructivist learning from the students' perspective. The category system as well as the questionnaire was applied and tested for the analysis of five videotaped biology lessons. The analyzed criteria were implemented differently in the course of the observed biology lessons. Predominantly, a constructivist orientation of the lessons was found. The comparison of the results from the video analysis and the students' ratings provide congruence concerning the criteria of contextualization, self-direction and coo- peration. Regarding the criterion activity appeared variations in the different levels of evaluation.
Keywords: moderate constructivist epistemology, criteria of constructivist learning environments, video analysis, student questionnaire

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 131-153

Christoph Kulgemeyer und Horst Schecker

Kommunikationskompetenz in der Physik: Zur Entwicklung eines domänenspezifischen Kommunikationsbegriffs
Physics Communication Competence: on the development of a domain-specific concept of communication

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Zusammenfassung:
Das in den deutschen Bildungsstandards verwendete Konzept von "Kommunikation" - einer der vier Kompetenzbereiche aller Naturwissenschaften - ist unscharf und theoretisch nicht fundiert. Es fehlt bisher eine theoretische Grundlage als Voraussetzung für empirische Untersuchungen zur Kommunikationskompetenz. Auf Grundlage eines konstruktivistischen und eines psycholinguistischen Kommunikationsmodells entwickeln wir ein Kompetenzmodell für physikalische Kommunikationskompetenz, das den Anforderungen an einen domänenspezifischen Kompetenzbegriff gerecht wird. Es enthält zwei Dimensionen (Perspektive, Aspekt), welche die Breite des Sachverhalts abbilden und eine Dimension (kognitiver Beiwert), die eine Kompetenzstufung beschreiben kann. In einer Pilotstudie konnte mit diesem Wert die Lösungshäufigkeit von Testaufgaben befriedigend aufgeklärt werden. Im vorliegenden Aufsatz liegt der Fokus auf den theoretischen Grundlagen. Die Bezugnahme auf Anlage und Ergebnisse explorativer Pilotstudien dient zur Veranschaulichung der Umsetzung des empirischen Forschungsansatzes.
Schlüsselwort: Bildungsstandards, Kompetenz, Kommunikation, Kommunikationskompetenz

Abstract:
The Germany Educational Standards comprise "communication" as one of the four areas of scientific competence. However, "communication" in or about science has neither been established theoretically as a domain-specific construct nor has it been operationalized for empirical investigations. This paper introduces a model of communication competence for physics. It starts from constructivist and psycholinguistic models of communication. The competence model contains two dimensions describing the features of communication competence (perspective, aspect) and one dimension describing the competence level (cognitive coefficient). In pilot studies, this dimension was successfully applied to describe the difficulty of test items.
Keywords: Educational Standards, Competence, Communication, Communication Competence

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 155-172

Iris Mackensen-Friedrichs

Die Rolle von Selbsterklärungen aufgrund vorwissensangepasster, domänenspezifischer Lernimpulse beim Lernen mit biologischen Beispielaufgaben
The role of self-explanations caused by domains-specific learning-stimuli that are adapted to the learners pre-knowledge while learning with biological worked-examples

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Zusammenfassung:
Ein Ansatz zur Optimierung des Lernens mit Beispielaufgaben stellt das Trainieren von Selbsterklärungen dar. Zahlreiche Studien konnten bereits zeigen, dass solche Trainingsmaßnahmen einen positiven Einfluss auf den Lernerfolg haben. Es wurde aber noch nicht im Detail geklärt, wie sich Trainingsmaßnahmen, die das domänenspezifische Vorwissen der Lernenden berücksichtigen, konkret auf die Selbsterklärungsqualität auswirken. Daher soll in dieser Studie analysiert werden, wie vorwissensangepasste und nicht dem Vorwissen angepasste inhaltsspezifische Impulse, die bestimmte Kategorien von Selbsterklärungen beim Lernenden hervorrufen sollen, wirken. Zu diesem Zweck lernten Schülerinnen und Schüler der Klasse 9 mit 10 Beispielaufgaben, in deren Lösung Impulse zum Selbsterklären integriert waren. Es zeigte sich, dass vorwissensangepasste Impulse zum Selbsterklären sowohl die intendierten als auch zusätzliche Selbsterklärungen hervorrufen. Es konnte damit ein positiver Einfluss auf die Selbsterklärungsqualität und folglich auch auf den Lernerfolg nachgewiesen werden.
Schlüsselwörter: biologische Beispielaufgaben, Selbsterklärungen, Vorwissen, Lernimpulse

Abstract:
Previous studies have shown that the effectiveness of learning from worked-out examples depends on the quality and quantity of self-explanations. Many studies indicate that the quantity and quality of students' self-explanations have a positive influence on learning outcomes. However, it is not known in detail how these training stimuli, which take students' domain-specific prior knowledge into consideration, affect the quality of self-explanations. Therefore, the goal of this study is to analyze the effects of domain-specific stimuli that aim to elicit certain kinds of self-explanations. The stimuli used were either adapted to students' prior knowledge or not. The learning stimuli were implemented in a sequence of ten worked-out examples. Analysis of think-aloud protocols show that the learning stimuli adapted to learners' prior knowledge elicited the desired self-explanations as well as other effective self-explanations. Thereby, it could be shown that they positively influence the quality of self-explanations and learning outcomes.
Keywords: biological worked-examples, self-explaining, pre-knowledge, learning-stimuli

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 173-193

Nicola Mittelsten Scheid

Argumentation aus metakognitiver Perspektive - Leitlinien für Maßnahmen zur Professionsentwicklung naturwissenschaftlicher Lehrkräfte
Skills of argument from a metacognitive perspective - outlining science teacher education

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Zusammenfassung:
Argumentation ist eine zentrale Strategie zur Generierung naturwissenschaftlichen Wissens wie auch ethischer Urteile und ist daher relevant für Lehr- und Lernprozesse im naturwissenschaftlichen Unterricht. Besondere Bedeutung kommt dabei dem metakognitiven Wissen zu, da es eine bewusste und kontrollierte Wissensgenerierung erlaubt. Es umfasst Wissen über das Wesen der Wissensgenerierung und über Strategien der Wissensgenerierung. In diesem Artikel werden die metakognitiven Grundlagen von Argumentation erörtert und als notwendiger Bestandteil des Professionswissens von Lehrkräften definiert. Dazu werden auch Befunde sowie mögliche Fördermaßnahmen in Bezug auf das metakognitive und pädagogische Wissen von Lehrkräften über Argumentation im Unterricht erläutert. Dieser Artikel will eine Grundlage für Professionalisierungsmaßnahmen für naturwissenschaftliche Lehrkräfte im deutschen Raum schaffen. Solche Maßnahmen könnten in Ergänzung bisheriger Studien und Projekte vor allem auf das Wissen über die folgenden Aspekte sowie deren Operationalisierung im Unterricht fokussieren: das Wesen ethischer und nichtethischer Argumentation, die Güte von Argumentation und das Konstrukt epistemologischer Entwicklung.
Schlüsselwörter: Argumentation, Metakognition, epistemologisches Verständnis, metastrategisches Wissen, Wissensgenerierung, professionelle Entwicklung

Abstract:
Both scientific knowledge and moral judgements are generated by the use of argument. Thus, both arguments themselves and knowledge about the use of arguments are crucial for science education. In particular, metacognitive knowledge about arguments is required since it allows for reflected knowledge generation. This article discusses metacognitive underpinnings of argument and suggests an adequate understanding of these underpinnings as crucial for the professional knowledge of teachers. The author reports on findings about teachers' metacognitive and pedagogical knowledge regarding arguments within science education and about ways of enhancing this knowledge. This article might serve as a basis for future science teacher education from a metacognitive perspective. According to relevant theories on argument and in order to complement previous studies and projects it appears to be useful for teacher education to put emphasis on the following issues: the nature of both ethical and nonethical argument, quality criteria of argument, and the notion of epistemological development.
Keywords: argument, metacognition, epistemological understanding, metastrategical knowledge, knowledge generation, professional development

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 195-217

Christine Waltner und Hartmut Wiesner

Lernwirksamkeit eines Museumsbesuchs im Rahmen von Physikunterricht
Learning effectiveness of museum visits as part of physics class

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Zusammenfassung:
Eine Möglichkeit, um den vergleichsweise geringen Lernleistungen von Schülerinnen und Schülern sowie dem abnehmenden Interesse in naturwissenschaftlichen Fächern entgegenzuwirken, könnte in der Erschließung neuer Lernumgebungen liegen. Naturwissenschaftlichen und technischen Museen werden relativ günstige Ausgangsbedingungen als außerschulische Lernorte zugesprochen. Es ist derzeit allerdings nur wenig darüber bekannt, wie Museumsbesuche gestaltet sein sollten, die schulisches Lernen ergänzen und sich dabei zum Ziel setzen, Lernprozesse zu unterstützen. Theoretisch lehnt sich die hier vorgestellte Studie zum Lernen im Deutschen Museum an das Contextual Model of Learning an (Falk & Dierking, 2000), das einen übergeordneten Rahmen für empirische Studien zum Lernen im Museum darstellt. Um der Frage nachzugehen, wie ein Besuch des Deutschen Museums gestaltet sein muss, damit er eine Verbesserung des Lernerfolgs im Physikunterricht mit sich bringt, wurde eine Vergleichsuntersuchung mit Prä-Post-Design durchgeführt. Es konnte unter anderem gezeigt werden, dass ein Besuch im Deutschen Museum erfolgreich zur Verbesserung des Lernerfolgs im Physikunterricht beitragen kann. Dies gilt allerdings nur dann, wenn das Lernen im Museum von gut strukturiertem Lernmaterial unterstützt wird. Der Einfluss der Lernumgebung auf den Lernerfolg zeigt sich gegenüber den restlichen Faktoren (z.B. Geschlecht, Interesse usw.) als einzig ausschlaggebend. Ausgehend von den Untersuchungsergebnissen wird ein Rahmenmodell für das Lernen von Schulklassen in naturwissenschaftlichen Museen vorgeschlagen.
Schlüsselwörter: Physikunterricht, Lernen im Museum, Lernumgebung, Strukturierung

Abstract:
The exploitation of new learning environments could be capable of counteracting the significant decline of low learning efficiencies as well as a decreasing interest in the domain of natural sciences during pupils' school-careers. Science museums (and science centers) may offer a high potential for promoting cognitive and motivational processes. At present we don't know much about the design of school class trips to museums aiming at a supplement to the general learning processes. In this contribution, the Contextual Model of Learning (Falk und Dierking, 2000) is outlined as a theoretical framework for an empirical study about learning in museums. The general aim of this study was to find out, how a school class trip to the German Museum must be organized and designed to improve pupils' learning in physics. A comparison study with pre-post design was carried out. It was shown that a visit of the German Museum could be used to positively influence successful learning in physics class. This, however, is only valid when conducive and highly structured learning material is used to support for the learning process during the museum's visit. The influence of learning environment on the success of pupil's learning progress was the only decisive factor in comparison with others (e.g. gender, interests etc.). A separate model for school classes learning in museums will be proposed, based on the results of the study.
Key words: physics education, museum learning, learning environment, structuring

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 219-245

Sascha Bernholt, Ilka Parchmann und Michael L. Commons

Kompetenzmodellierung zwischen Forschung und Unterrichtspraxis
Modelling Scientific Competence between Research and Teaching Practice

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Zusammenfassung:
Die aktuellen bildungspolitischen Reformen stellen einen Paradigmenwechsel in Richtung einer outcome-Orientierung des Bildungssystems dar. Neben der Setzung von Bildungsstandards als normative Zielvorgaben durch die KMK wird in der Entwicklung von Kompetenzmodellen ein weiterer Schritt zur Umsetzung dieser Richtungsänderung gesehen. Kompetenzmodelle sollen eine Verbindung zwischen den intendierten Zielen und den tatsächlich erbrachten Schülerleistungen herstellen und so im Sinne eines Monitorings zur Qualitätssicherung und Qualitätsentwicklung im Bildungssystem beitragen. Aus der Forschungsperspektive ist dabei neben der empirischen Absicherung der Modellstrukturen auch die angemessene Passung des Modells zu den angestrebten Bildungsvorgaben nachzuweisen. Von ebenso zentraler Bedeutung sind jedoch auch unterrichtspraktische Notwendigkeiten wie die Anschlussfähigkeit und Nützlichkeit des Kompetenzmodells für Unterrichtsgestaltung und Individualdiagnostik, denen bei der Modellentwicklung Rechnung getragen werden muss. Ausgehend von dem normativen Modell der Nationalen Bildungsstandards, dem "Model of Hierarchical Complexity" und weiteren Modellen aus der aktuellen Forschungsliteratur baut dieser Artikel den theoretischen Rahmen eines Kompetenzstrukturmodells für das Fach Chemie auf. Empirische Befunde zur Fundierung der Modellannahmen werden ebenso diskutiert wie weiterführende Forschungsfragen für fachdidaktische Studien und eine mögliche Nutzung des Modells in der Unterrichtspraxis.
Schlüsselwörter: Kompetenzmodelle, Chemie, Bildungsstandards, Unterricht

Abstract:
The current reforms in the German education policy pursue a paradigm shift in the educational system towards an outcome orientation. After implementing the National Educational Standards as normative objectives, the development of competence models is considered to be another important step towards this policy shift. Competence models should link the intended objectives to students' actual achievements and thus contribute for the purposes of a system monitoring. From the research perspective the adequate fit of a particular competence model and the corresponding educational goals is to be shown in addition to the empirical validation of the model structure. Also, the model development has to take into account requirements of the teaching practice. In particular, this implies the usefulness of the competence model for teaching arrangements and its connection to individual diagnostics to aid the effective promotion of competence. This article builds up the theoretical frame for a competence structure model in the field of chemistry based on the "Model of Hierarchical Complexity", the National Educational Standards, and other similar models from the current research literature. Empirical findings to support the model assumptions are discussed and research questions for didactical studies as well as possible applications of the model in teaching practice are presented.
Keywords: competence models, chemistry, educational standards, education

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 247-263

Silvia Schönfelder und Susanne Bögeholz

Bewertungskompetenz in der reflexiven Leitbildarbeit eines Umweltbildungszentrums - Ein Beitrag zur Professionalisierung des pädagogischen Personals
Decision-making competence within Leitbild work of an environmental education centre - A contribution to professionalising educational staff

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Zusammenfassung:
Für eine Vermittlung von Bewertungskompetenz sind neben dem Schulunterricht Lernangebote außerschulischer Lernorte zentral. Um außerschulisch Bewertungskompetenz zu fördern, haben Umweltbildner(innen) und Biologiedidaktiker(innen) gemeinsam ein Leitbild (Giesel, 2007) zur Biodiversitätsbildung unter besonderer Berücksichtigung des Kompetenzbereichs Bewertung (KMK, 2005; Niedersächsisches Kultusministerium, 2009, 2007) entwickelt. Nach einer einjährigen Erprobungsphase leitbildbasierter Bildungsveranstaltungen reflektiert die Arbeitsgruppe aus Praxis und Wissenschaft im Zuge einer reflexiven Leitbildarbeit (vgl. Giesel, 2007) in einer Fokusgruppe (Morgan, 1998) die inhaltliche Kohärenz des Leitbildes und die Qualität der Umsetzungen der leitbildbasierten Veranstaltungen zur Vermittlung von Bewertungskompetenz. Der Artikel plädiert erstens für eine Unterstützung der schulischen Vermittlung von Bewertungskompetenz durch außerschulische kompetenzorientierte Lernangebote. Zweitens betont der Artikel das Erfordernis reflexiver Leitbildarbeit und damit einer fortwährenden kritischen Überprüfung des Leitbildes und dessen Umsetzbarkeit in der Bildungspraxis sowie deren Weiterentwicklung (Giesel, 2007).
Schlüsselwörter: reflexive Leitbildarbeit, außerschulische Bildung, Bewertungskompetenz, Biodiversitätsbildung, Bildung für eine nachhaltige Entwicklung

Abstract:
Fostering decision-making competence is a central task of German biology education (KMK, 2005). Beside school education extra-curricular education centres play a central role for teaching decision-making competence. Educators working at an education centre and researchers in biology education developed a Leitbild (Giesel, 2007) for innovative courses on biodiversity education, especially on socio-scientific decision making (KMK, 2005; Niedersächsisches Kultusministerium, 2009, 2007). According to the Leitbild they developed and tested new courses. After one year of practical experience, the working group critically proofed the Leitbild's content coherence and the quality of its application in order to improve teaching interventions. For this reflexive Leitbild work (according to Giesel, 2007) a focus group (Morgan, 1998) was applied. The article firstly argues for the role of Leitbild-based extra-curricular courses for teaching socio-scientific decision making. Secondly, it emphasises the importance of reflexive Leitbild work and thus continuous reflecting and improving the Leitbild and its application in educational practice (Giesel, 2007).
Keywords: reflexive Leitbild work, extra-curricular education, decision-making competence, biodiversity education, Education for Sustainable Development

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 265-285

Albert Zeyer und Freia Odermatt

Gesundheitskompetenz (Health Literacy) - Bindeglied zwischen Gesundheitsbildung und naturwissenschaftlichem Unterricht
Health Literacy - a Link between Health Education and Science Education

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Zusammenfassung:
Gesundheitskompetenz (Health Literacy) wird in der Gesellschaft des 21. Jahrhunderts immer wichtiger. Durch ihre Nähe zur Scientific Literacy schafft sie einen starken Bezug zum naturwissenschaftlichen Unterricht und eröffnet so die Chance, eine in den vergangenen Jahrzehnten kulturell und historisch gewachsene Kluft zur Gesundheitsförderung zu schließen. Der Artikel beschreibt zunächst die Ausgangslage im Rahmen des Salutogenese/Pathogenese-Konzeptes und den sich anbahnenden Paradigmenwechsel zur Gesundheitskompetenz. Ein mögliches Rahmenmodell der Gesundheitskompetenz wird vorgestellt. Eine Literaturrecherche in wichtigen Zeitschriften zum naturwissenschaftlichen Unterricht zeigt, dass zwar der Begriff der Gesundheitskompetenz/Health Literacy in der didaktischen Forschung noch nicht aufgenommen worden ist, doch weist die Vielzahl von Arbeiten, die Gesundheitsfragen thematisieren, auf eine Win-win-Situation zwischen Gesundheitsbildung und naturwissenschaftlichem Unterricht hin. Es werden mögliche Zugänge skizziert, um dieses Potential zu entwickeln, dies unter besonderer Berücksichtigung der Dialektik von Bildung an der Natur und durch die Natur.
Schlüsselwörter: Gesundheit, Medizin, Kompetenzen, naturwissenschaftlicher Unterricht

Abstract:
Health literacy is becoming more and more important in today's society. Being closely linked to scientific literacy, health literacy provides a strong link between health and science education and therefore offers an opportunity to close the cultural-historical gap between science education and health education, which has continuously widened during the last decades. This article starts with the traditional salutogenesis/pathogenesis approach in health promotion and then describes the change of paradigm towards health literacy that has recently been emerging. A conceptual framework of health literacy is presented. A literature survey in important journals of research in science education suggests that, though the issue of health literacy has so far not been thematised in this field, a win-win-situation between health education and science education could arise. However, because of a lack of conceptual stringency and terminological clearness in this considerable body of research, a clear approach to a successful integration of health literacy into science education has not emerged so far. Some possible solutions are finally discussed.
Keywords: Health, Medicine, Literacy, Science Education

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 287-305

Holger Weitzel und Harald Gropengiesser

Vorstellungsentwicklung zur stammesgeschichtlichen Anpassung: Wie man Lernhindernisse verstehen und förderliche Lernangebote machen kann
Development of students' conceptions of biological adaptation: Understanding students' learning difficulties and addressing them with appropriate learning activities

Artikel im pdf-Format (2,6 MB)

Zusammenfassung:
Zahlreiche Studien belegen die Schwierigkeiten, die Schüler mit dem Erlernen von Evolution haben. Das wesentliche Ziel dieser Untersuchung besteht darin, die Schwierigkeiten der Schüler mit einem zentralen Aspekt von Evolution, der stammesgeschichtlichen Anpassung, zu untersuchen und die Wirkung von Lernangeboten auf deren Vorstellungen zu erheben. Auf Grundlage des Modells der Didaktischen Rekonstruktion besteht das Untersuchungsdesign aus den Schritten Fachliche Klärung, Erfassen der Lernerperspektiven und Didaktische Strukturierung. Die Lernangebote werden in fünf Vermittlungsexperimenten mit je drei Schülerinnen und Schülern der Oberstufe (16 - 18 Jahre) evaluiert. Die Vorstellungen der Schüler und deren Entwicklung in den Vermittlungsexperimenten werden in Form von "Denkpfaden" festgehalten. Den theoretischen Rahmen für die Interpretation der Denkpfade bildet die Theorie des erfahrungsbasierten Verstehens. Theoretischer Rahmen, Methoden und Ergebnisse können zu einem vertieften Verständnis der konzeptuellen Struktur der Lernervorstellungen zu stammesgeschichtlicher Anpassung beitragen und den Prozess der Vorstellungsentwicklung bei der Arbeit mit didaktisch rekonstruierten Lernangeboten aufdecken.
Schlüsselwörter: Didaktische Rekonstruktion, Vermittlungsexperiment, Schülervorstellungen, Anpassung

Abstract:
Students encounter various difficulties in understanding the theory of biological evolution. Therefore, our research project has focussed on the investigation of students' difficulties in learning the important concept of biological adaptation and studying the impact of teaching and learning activities on students' conceptions. Using the Model of Educational Reconstruction, a four-phase design was carried out. Firstly, a clarification of science matter was performed. Secondly, students' conceptions were investigated, and thirdly, teaching and learning activities were designed. Finally the learning activities were evaluated using five teaching experiments, each with three students aged 16 - 18. Interpretation of students' conceptions and their "learning pathways" during the teaching experiments were framed theoretically by experiential realism. The theoretical framework, methods as well as outcomes may contribute to a deeper understanding of students' ways of thinking about biological adaptation and reveal the process of conceptual development while working with well-designed teaching and learning activities.
Keywords: biological adaptation, educational reconstruction, experiental realism, teaching experiment

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 307-323

Katrin Bätz, Ludmilla Beck, Laura Kramer, Jessica Niestradt und Matthias Wilde

Wie beeinflusst Schülermitbestimmung im Biologieunterricht intrinsische Motivation und Wissenserwerb?
How does pupils' choice in biology lessons influence intrinsic motivation and knowledge gain?

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Zusammenfassung:
Selbststeuerung gilt für schulisches Lernen als wichtiger Einflussfaktor. Dies wird gestützt durch die Selbstbestimmungstheorie sowie durch gemäßigt konstruktivistische Vorstellungen zum Lernen. Mittels eines Prä-Posttest-Designs wurden Wissenserwerb und intrinsische Motivation bei 96 Realschülerinnen und Realschülern1 der fünften Jahrgangsstufe evaluiert. Die Schüler der Versuchsgruppe erhielten die Möglichkeit über Inhalt und Methoden einer vierstündigen Unterrichtssequenz abzustimmen. Der darauf folgende Unterricht wurde auf die Schülerwünsche zugeschnitten. Die Schüler der Kontrollgruppe erhielten denselben Unterricht ohne jede Mitbestimmung. Die Umsetzung der Schülerwünsche gelang gut. Im Wissenszuwachs und in unterschiedlichen Dimensionen intrinsischer Motivation waren die Resultate der Versuchsgruppe deutlich erhöht.
Schlüsselwörter: Flow-Erleben - intrinsische Motivation - Lernermitbestimmung - selbstgesteuertes Lernen

Abstract:
For learning outcomes elements of self-regulation at school are regarded as valuable. In the Self-Determination Theory as well as in moderate constructivist approaches self regulation plays an important role. In a pre-post-test study with follow-up test, knowledge and intrinsic motivation of 96junior high school pupils were evaluated. The self-regulated treatment voted on the subject and on the methods of a sequence of four biology lessons. The lessons were designed to match the pupils' decision as good as possible. The control group got identical lessons without vote. The implementation of the lessons succeeded well. Knowledge and intrinsic motivation of the self-regulated treatment were superior to the results of the control group.
Key words: flow - intrinsic motivation - learners` choice - self-regulated learning

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Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
Biologie, Chemie, Physik

Stand: 05.02.2010
ZfDN-Redaktion

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