ZfDN - Zeitschrift für Didaktik der NaturwissenschaftZeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
Biologie, Chemie, Physik  -  Jahrgang 11, 2005

 

Aufsätze
SUSANN HARTMANN UND HORST SCHECKER Bietet Robotik Mädchen einen Zugang zu Informatik, Technik und Naturwissenschaft? - Evaluationsergebnisse zu dem Projekt „Roberta”
ANNE BEERENWINKEL UND CORNELIA GRÄSEL Texte im Chemieunterricht: Ergebnisse einer Befragung von Lehrkräften
TANJA RIEMEIER Schülervorstellungen von Zellen, Teilung und Wachstum
HEIKE THEYSSEN Didaktische Rekonstruktion eines Physikpraktikums für Medizinstudierende
BIRGIT NEUHAUS UND HELMUT VOGT Dimensionen zur Beschreibung verschiedener Biologielehrertypen auf Grundlage ihrer Einstellung zum Biologieunterricht
DIRK KRÜGER UND ANNIKA BURMESTER Wie Schüler Pflanzen ordnen
PETER LABUDDE, ANNI HEITZMANN, PETER HEINIGER UND ISABELLE WIDMER Dimensionen und Facetten des fächerübergreifenden naturwissenschaftlichen Unterrichts: ein Modell
MONIKA HÜTHER UND HEIKE THEYSSEN Vergleichende Untersuchung zur Lernwirksamkeit einer hypermedialen Lernumgebung und eines Praktikums an der Hochschule
ARI WIDODO UND REINDERS DUIT Konstruktivistische Lehr-Lern-Sequenzen und die Praxis des Physikunterrichts
DIMITRIOS STAVROU, MICHAEL KOMOREK UND REINDERS DUIT Didaktische Rekonstruktion des Zusammenspiels von Zufall und Gesetzmäßigkeit in der nichtlinearen Dynamik
ULRICH KATTMANN Lernen mit anthropomorphen Vorstellungen? - Ergebnisse von Untersuchungen zur Didaktischen Rekonstruktion in der Biologie
MANFRED HESSE Das Wachstum von Bäumen in der Vorstellung von Studierenden
ALBERT ZEYER Szientismus im naturwissenschaftlichen Unterricht? Konsequenzen aus der politischen Philosophie von John Rawls
MELANIE HERGET UND SUSANNE B�GEHOLZ Empirische Erkenntnisse zu Geschlechterunterschieden beim computergestützten Lernen - Basiswissen für eine geschlechtersensible Konzeption von Lehr-Lern-Arrangements und Unterrichtsforschung
MARTIN HOPF, HARTMUT WIESNER UND MICHAEL A. ANTON Nachwuchs auf hohem Niveau - Doktorandentagung der Fachdidaktik

 

Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 7 - 19 ZfDN - Zeitschrift für 
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Susann Hartmann und Horst Schecker

Bietet Robotik Mädchen einen Zugang zu Informatik, Technik und Naturwissenschaft? - Evaluationsergebnisse zu dem Projekt „Roberta”

Artikel im pdf-Format (1,2 MB)

Zusammenfassung: Mehr Mädchen für Technik, Informatik und Naturwissenschaft zu begeistern, ist das Hauptziel des Projektes „Roberta”. Durch Robotik Angebote sollen die Teilnehmer/innen eine positivere Einstellung gegenüber den genannten Bereichen gewinnen. Erste Kurse, die im Jahr 2003 sowohl innerhalb als auch außerhalb von Schulunterricht stattfanden, ermöglichten es den Teilnehmer/innen, beim Konstruieren und Programmieren von Robotern (Lego Mindstorms) eigene Kompetenz zu erleben. Durch die Stärkung von Selbstvertrauen soll Interesse geweckt werden. Ein Einfluss auf spätere Berufsentscheidungen wird erhofft.
Ergebnisse der Evaluation zeigen eine sehr positive Bewertung der Kurse durch die 499 befragten Teilnehmer/innen. Fast alle Teilnehmer/innen (94%) geben an, die Teilnahme an dem Kurs habe Spaß gemacht und 88% würden einem Freund oder einer Freundin empfehlen, ebenfalls einen Kurs zu besuchen. Darüber hinaus glauben die Teilnehmer/innen, dass sie in den Bereichen Programmierung (88%) und Konstruktion (75%) von Robotern etwas gelernt haben. Veränderungen im Antwortverhalten zu Fragen, die Selbstkonzept und berufliche Orientierung betreffen, haben zwar eine geringe Effektstärke, sind aber für bestimmte Items auf höchst signifikantem Niveau nachweisbar. Angesichts der bisher nur sehr kurzen Kursdauern von zwei bis vier Stunden stützen diese Ergebnisse die Intention der Projektentwickler/innen.


Abstract: To engage more girls in the area of computer science, technical and natural science is the main aim of the „Roberta”-project. Through robot courses the project wants to build up positive attitudes towards science and technology and to provide especially girls with possibilities to experience themselves as competent in this field. The first courses which took place in schools as well as out of school settings during 2003 gave students the chance to construct and program their own little robots (Lego Mindstorms). These activities were supposed to strengthen participants’ confidence and, thus, enhance their interest as well as take influence on their attitudes towards future career choices.
First results are based on questionnaires that were filled out by 499 participants before and after attending a course. Answers show, that the courses were very much appreciated. Nearly all participants (94%) stated the courses were fun. Many students (88%) would recommend them to a friend. Apart from experiencing fun, participants also think that they learned something about programming (88%) and constructing (75%) robots. Results also show small but notable effects on students’ self-concepts and on students’ attitudes towards career choices.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 21 - 39 ZfDN - Zeitschrift für
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Anne Beerenwinkel und Cornelia Gräsel

Texte im Chemieunterricht: Ergebnisse einer Befragung von Lehrkräften

Artikel im pdf-Format (0,5 MB)

Zusammenfassung: Die Forderung nach lebenslangem Lernen und nach verstärkter Berücksichtigung schülerorientierter Unterrichtsmethoden verlangen, dass auch im Chemieunterricht ein selbstgesteuertes Lernen der Schüler/innen angestrebt wird. Dies setzt eine adäquate Lesekompetenz der Schüler/-innen im Hinblick auf naturwissenschaftliche Texte voraus. Wir haben eine schriftliche Befragung von 240 Chemielehrer/-innen durchgeführt, um zu untersuchen, wie Lehrkräfte Texte im Chemieunterricht der Sekundarstufe I verwenden und wie zufrieden sie mit den aktuellen Schulbuchtexten sind. Zur Analyse der ersten Fragestellung wurden u.a. faktorenanalytische Verfahren verwendet, die verschiedene Einsatzmuster von Texten aufzeigten. Im Allgemeinen scheinen die Hausaufgaben das wichtigste Einsatzgebiet für Texte zu sein.
Weiterhin wurde untersucht, ob es Gruppen von Lehrkräften gibt, die sich darin unterscheiden, wie stark sie Texte im Unterricht bzw. in den Hausaufgaben einsetzen. Mit Hilfe einer Clusteranalyse haben wir fünf verschiedene Gruppen identifiziert. Im Hinblick auf die zweite Fragestellung (Zufriedenheit mit Texten) fanden wir große Diskrepanzen zwischen den Anforderungen der Lehrkräfte und den Beurteilungen.
Lehrer/-innen, die aktiv mit Texten im Unterricht arbeiten, erscheinen dabei besonders unzufrieden mit den aktuellen Schulbuchtexten.


Abstract: It is widely agreed that both the success of student-orientated teaching methods and the development of lifelong learning habits require students to be capable of self-directed learning. This presumes that students possess adequate reading literacy with regard to scientific texts. We conducted a survey of 240 chemistry teachers to determine how they actually use texts in their teaching as well as how satisfied they are with current textbook texts. The former question was investigated in part using factor analysis. The results show several different patterns of text application. Generally, homework seems to be the most important domain for texts. We further sought to group teachers by the extent to which they use texts in the classroom and for assigning homework. Using cluster analysis we identified five distinct groups. With regard to the latter question (text satisfaction), we found large differences between what teachers are seeking in a text and what they find. Teachers working actively with texts proved to be especially dissatisfied with current textbook texts.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 41 - 55 ZfDN - Zeitschrift für
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Tanja Riemeier

Schülervorstellungen von Zellen, Teilung und Wachstum

Artikel im pdf-Format (0,5 MB)

Zusammenfassung: Die Vorstellungen der Lerner sind eine wesentliche Voraussetzung für das Lernen und sollten sowohl bei der Planung von Unterricht als auch im Lehr-Lernprozess einbezogen werden. In diesem Beitrag wird beschrieben, welches Lernerverständnis im Bereich der Zelltheorie verfügbar sein kann. Hierfür werden vorhandene Befunde aus Primärerhebungen zusammengefasst und auf der Grundlage der Theorie des erfahrungsbasierten Verstehens reinterpretiert. Weiterhin werden Vorstellungen in Vermittlungsexperimenten empirisch erfasst und mithilfe des theoretischen Rahmens verallgemeinert. Es zeigt sich dabei, dass das Lernerverständnis einerseits auf lebensweltlichen Erfahrungen basiert und Vorstellungen von einem lebensweltlichen Ursprungsbereich auf den Zielbereich Zelle übertragen werden. Andererseits erwächst das Lernerverständnis aus wissenschaftsorientierten Vorstellungen, deren Ursprünge in schulischen oder medialen Erfahrungen liegen. Aus diesen Erkenntnissen können letztlich Lernschwierigkeiten im Bereich der Zelltheorie abgeleitet werden.


Abstract: Following constructivism, students conceptions should be considered in planning of lessons and taken up in the learning process. For this, we require information about available conceptions for a certain topic.
The study presented investigate the understanding in the topic of cell theory. For this existing findings from international investigations are summarized and reinterpreted within the theory of experiential realism. Furthermore, students conceptions are collected in teaching experiments. Outcomes demonstrate that the meaning is on the one hand based on real, direct experiences and embodied conceptions are transferred to the domain of cells. On the other hand the understanding arises from scientific-oriented conceptions. Based on these findings learning difficulties can be identified.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 57 - 72 ZfDN - Zeitschrift für
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Heike Theyssen

Didaktische Rekonstruktion eines Physikpraktikums für Medizinstudierende

Artikel im pdf-Format (0,5 MB)

Zusammenfassung: Ein Physikpraktikum für Studierende der Medizin wurde iterativ entwickelt und evaluiert. Theoretischer Rahmen dieser kombinierten Forschungs und Entwicklungsarbeit ist das Modell der Didaktischen Rekonstruktion in einer für Praktikumsentwicklungen im Hochschulbereich adaptierten Form.
Die Didaktische Strukturierung des Praktikums berücksichtigt gleichermaßen die im Rahmen der Fachlichen Klärung erhobenen Anforderungen, speziell von Seiten der Mediziner, sowie die spezifischen Lernervoraussetzungen der Medizinstudierenden, welche im Rahmen von Lernprozessuntersuchungen und Befragungen erhoben wurden. Sie umfasst ein neues methodisches Konzept und dessen Umsetzung im Rahmen von 11 Praktikumsversuchen.
Die Evaluation basiert ebenfalls auf Befragungen und Lernprozessuntersuchungen und überprüft die Passung zwischen der Didaktischen Strukturierung und den fachlichen Anforderungen bzw. den Voraussetzungen der Lerngruppe.


Abstract: A labwork course in physics for medical students was developed and evaluated with an iterative procedure.
The theoretical framework for this work combining research and development was the Model of Educational Reconstruction, which was adapted to the development of labwork courses for university level.
The design of the labwork course similarly considers scientific demands and the students perspectives.
Both of them were investigated within preceding and accompanying studies. The construction of instruction comprises the development of a new methodical concept and its realisation in the form of 11 labwork tasks.
The Evaluation is based on surveys and on the investigation of the students’ learning processes. Its central question is, in how far the labwork course fits the scientific demands and the students’ preconditions.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 73 - 84 ZfDN - Zeitschrift für
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Birgit Neuhaus und Helmut Vogt

Dimensionen zur Beschreibung verschiedener Biologielehrertypen auf Grundlage ihrer Einstellung zum Biologieunterricht

Artikel im pdf-Format (162 KB)

Zusammenfassung: Bei der Suche nach optimalem Unterricht geht man häufig von Prototypen aus: dem Durchschnittslehrer, für den man ein optimales Methodenrepertoire zu entwickeln versucht, und dem Durchschnittsschüler, dessen Lernprozess optimiert werden soll. Um Lehrer und Schüler im Forschungsprozess individuell berücksichtigen zu können, scheint eine Differenzierung zwischen verschiedenen Lehrern und Schülern auf Grundlage ihrer Ausprägungen auf wesentlichen Dimensionen sinnvoll. Eine solche empirisch begründete Differenzierung lag bisher speziell für den Biologielehrer nicht vor.
Im Rahmen der vorliegenden Studie wurden sechs verschiedene Dimensionen identifiziert, die es erlauben, Biologielehrer auf Grundlage ihrer Einstellung verschiedenen Typen zuzuordnen. Auf der Basis dieser sechs Dimensionen konnten drei eindeutige, gut interpretierbare Lehrertypen identifiziert werden: der Pädagogisch-Innovative Typ, der Fachlich-Innovative Typ und der Fachlich-Konventionelle Typ. Sowohl die sechs Dimensionen als auch die Typenzuordnungen können in Zukunft genutzt werden, um in Forschungsdesigns nicht von einem Durchschnittslehrer ausgehen zu müssen, sondern zwischen identifizierten Biologielehrertypen differenzieren zu können.


Abstract: In teaching and learning research, prototypes are often assumed: A prototype teacher, for whom ideal teaching methods and rules how to behave optimally in class are developed, and a prototype student whose learning process should be optimized. To address teachers and students more individually, an empirical classification on the basis of important dimensions seems to be useful.
This study introduces six attitude dimensions that seem to be useful to classify biology teachers. Furthermore on the basis of these dimensions three types of biology teachers are identified, that seem to be stable and well interpretable: the Pedagogical-Innovative Type, the Scientific-Innovative Type and the Scientific-Conventional Type. The six dimensions as well as the identified attitude types can be used in further studies to differentiate between different types of biology teachers.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 85 - 102 ZfDN - Zeitschrift für 
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Dirk Krüger und Annika Burmester

Wie Schüler Pflanzen ordnen

Artikel im pdf-Format (0,4 MB)

Zusammenfassung: Mithilfe eines Fragebogens wurden die Vorstellungen von Schülern der 4., 6., 9. und 12. Jahrgangsstufe zur Klassifikation von Pflanzen ermittelt. Die Schüler ordnen Pflanzen in erster Linie nach dem Aussehen.
An zweiter Stelle erwägen sie die Nützlichkeit der Pflanzen, wobei der Aspekt Ernährung bedeutsam ist.
Weitere häufiger verwendete Kriterien betreffen den LEBENSRAUM der Pflanzen. Systematische Kriterien spielen beim Ordnen von Pflanzen keine Rolle. Die Schüler beherrschen die Methode des Vergleichens nicht. Nur zwei Prozent der Schüler ordnen 11 Pflanzen aus einer Wörterliste und 11 Pflanzen in Bildern jeweils nach einem übergeordneten Kriterium. Die morphologisch geprägte Gruppenbildung der Schüler beim Ordnen von Pflanzen bietet Chancen, zum fachwissenschaftlichen Ordnen hinzuleiten. Wir empfehlen daher, das systematische Ordnen und kriteriengeleitete Vergleichen im Biologieunterricht mit Pflanzen zu beginnen.


Abstract: By using a questionnaire, students‘ concepts (grade 4, 6, 9 and 12) of the classification of plants were determined. Students arrange plants primarily according to their appearance. Secondly, they consider the usefulness of plants, whereby the aspect nutrition is important. Furthermore, frequently used criteria concern the habitat of plants. When arranging plants, systematic criteria are of no significance. Students are not capable of applying the scientific method of comparison. Only two per cent of the students were able to arrange the names of 11 plants presented to them as well as 11 pictures of other plants according to a superordinate criterion. The morphologically motivated grouping of plants offers an opportunity to support students understanding of the scientific method of comparison. Because of this, we recommend that a systematic arranging and criterion-oriented comparison should first be introduced with plants instead of animals.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 103-115 ZfDN - Zeitschrift für 
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Peter Labudde, Anni Heitzmann, Peter Heiniger und Isabelle Widmer

Dimensionen und Facetten des fächerübergreifenden naturwissenschaftlichen Unterrichts: ein Modell

Artikel im pdf-Format (1,1 MB)

Zusammenfassung: Die Bezeichnung „Fächerübergreifender Unterricht” wird als Sammelbegriff in der Schulpraxis sehr unterschiedlich verwendet und konnotiert. Im Rahmen des Forschungsprojekts BEFUN (Beurteilen im fächerübergreifenden Unterricht in Naturwissenschaften) wurde ein Modell entwickelt, das die verschiedenen Bereiche und Dimensionen von fächerübergreifendem Unterricht mit ihren jeweils spezifischen Facetten systematisiert und in ihren Bezügen aufzeigt. Das Modell verknüpft klassische Parameter der Unterrichtsplanung mit neueren Aspekten wie der Performanz und deren Überprüfung und unterscheidet verschiedene Ebenen interdisziplinären Arbeitens. Das Modell dient einerseits den Lehrpersonen als Orientierungsrahmen, möchte andererseits ein Anstoß sein, die Theorie des fächerübergreifenden Unterrichts weiter zu entwickeln.


Abstract: Both in research and in school practice, „interdisciplinary instruction” is used as a collective term with various connotations. Within the scope of the BEFUN (assessment in integrated science instruction) research project, a model that systemizes and shows the different dimensions of integrated instruction with their specific facets was developed. The model combines classical parameters of the planning of instruction with newer aspects such as performance and its assessment. In doing so, different levels of integrated activities are discerned. On the one hand, the model serves as a framework for the orientation of teachers, and, on the other hand, it intends to encourage the further development of the theory of integrated instruction.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 117-129 ZfDN - Zeitschrift für 
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Monika Hüther und Heike Theyssen

Vergleichende Untersuchung zur Lernwirksamkeit einer hypermedialen Lernumgebung und eines Praktikums an der Hochschule

Artikel im pdf-Format (314 KB)

Zusammenfassung: An der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf wurden in den vergangenen Jahren zwei Lernumgebungen für den Einsatz in der Physikausbildung von Studierenden der Medizin entwickelt: ein Praktikum und eine hypermediale Lernumgebung. Die hypermediale Lernumgebung wurde in enger Anlehnung an das Praktikum entwickelt, so dass beide Lernumgebungen eine identische Zielsetzung und eine ähnliche Konzeption aufweisen.
Erstmals wird eine derartige hypermediale Lernumgebung als Ersatz eines Praktikums eingesetzt und evaluiert: In zwei empirischen Studien mit vergleichendem Pre-Post-Design werden die Lernwirksamkeiten von Praktikum und hypermedialer Lernumgebung verglichen. Die Ergebnisse werden zu einer iterativen Optimierung der hypermedialen Lernumgebung genutzt.


Abstract: Recently two learning environments have been developed at Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, both to be implemented in physics education of medicine students: a labwork course and a computerbased learning environment. The computerbased learning environment has been developed on the basis of the labwork course. That is why both learning environments reach for the same aims and show a similar concept.
For the first time, labwork is replaced by a computerbased learning environment. Both learning environments are compard in two intervention studies: the learning efficiency is measured by pre- and post-tests.
The results are used to optimize the educational software.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 131-146 ZfDN - Zeitschrift für 
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Ari Widodo und Reinders Duit

Konstruktivistische Lehr-Lern-Sequenzen und die Praxis des Physikunterrichts

Artikel im pdf-Format (0,9 MB)

Zusammenfassung: In der Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften haben wir eine Studie publiziert, in der auf Video aufgezeichnete Physikunterrichtsstunden mit einem Kodiersystem KONU (Konstruktivistisch Orientierter Naturwissenschaftlicher Unterricht) analysiert wurden (Widodo & Duit, 2004). Dabei ging es u.a. darum, ob und wie an vorunterrichtliche Schülervorstellungen angeknüpft wird, ob affektive Aspekte beim Lernen berücksichtigt werden, kurz ob und wie lernförderliche Kontexte bereitgestellt werden, um die eigenständige Konstruktion des Wissens durch die Schülerinnen und Schüler nachhaltig zu unterstützen.
Ergänzend haben wir mit einem zusätzlichen Kodiersystem die Entwicklung des naturwissenschaftlichen Wissens ausgehend von den vorunterrichtlichen Vorstellungen unter die Lupe genommen. Dabei wird die Sequenzierung des Unterrichts aus der Perspektive von konstruktivistischen Lehr-Lern-Sequenzen, die in der Literatur zum Konzeptwechsel (conceptual change) eine wichtige Rolle spielen, untersucht. Es wird damit möglich, im Detail zu verfolgen, welche Lehr-Lern-Sequenzen im Unterricht zur Erarbeitung der physikalischen Sicht ablaufen. Die Untersuchungen führen zum Ergebnis, dass sich die in der Literatur zu konstruktivistischen Konzeptwechselansätzen vorgeschlagenen Lehr-Lern-Sequenzen in der Praxis der von uns aufgezeichneten Unterrichtsstunden nur in eingeschränktem Maße beobachten lassen.


Abstract: In the present journal we published an analysis of physics lessons documented on video by using a coding system COSC (Constructivist Oriented Science Classrooms). This instrument investigates constructivist characteristics in actual practice. Major characteristics are the way teachers address students’ conceptions when developing physics concepts, whether students’ interests, attitudes and needs are explicitly taken into account, in short whether a learning environment is provided that persistently supports students’ construction processes. In order to allow a more fine-graded investigation of teachers’ attempts to guide students from their pre-instructional conceptions to the physics concepts we have developed an additional coding system. The sequencing of instruction observed is analysed from the perspective of constructivist teaching and learning sequences which have played a significant role in conceptual change approaches.
Employing this system reveals that actual practice of the video documented lessons meets the steps as proposed by the constructivist sequences in the literature only to a certain extent.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 147-164 ZfDN - Zeitschrift für
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Dimitrios Stavrou, Michael Komorek und Reinders Duit

Didaktische Rekonstruktion des Zusammenspiels von Zufall und Gesetzmäßigkeit in der nichtlinearen Dynamik

Artikel im pdf-Format (359 KB)

Zusammenfassung: Das Zusammenwirken von zufälligen und gesetzmäßigen Teilprozessen stellt ein zentrales Merkmal der Dynamik nichtlinearer Systeme dar. Es kennzeichnet sowohl die Langzeitentwicklung deterministisch chaotischer Systeme als auch die Bildung von Strukturen, die durch Selbstorganisation entstehen oder fraktale Gestalt aufweisen. Auf Basis des Modells der Didaktischen Rekonstruktion wird eine Analyse der Sachstruktur durchgeführt und es wird empirisch erkundet, inwieweit Schüler 1 des 11. Gymnasialjahrgangs ein wissenschaftliches Verständnis des Zusammenwirkens von Zufall und Gesetzmäßigkeit bei nichtlinearen Systemen entwickeln können. Im Rahmen eines Teaching Experiment Designs werden Lernprozesse bei der Deutung von Experimenten untersucht. Diese stehen für Klassen unterschiedlicher nichtlinearer Systeme bzw. für lineare Systeme. Die Ergebnisse zeigen, dass Schüler weitgehend zum angestrebten Verständnis des Zusammenwirkens geführt werden können. Die Lernprozesse werden durch vorunterrichtliche Vorstellungen von Zufall und Gesetzmäßigkeit und durch die spezifischen Merkmale der Beispielsysteme beeinflusst. Die Schüler modifizierten ihr Bild von durchgängiger Berechenbarkeit und Vorhersagbarkeit in der Physik sowie von Strukturbildungen.


Abstract: The interplay of chance and deterministic laws is a central issue of the dynamics of non-linear systems.
It characterizes the behavior of deterministic chaotic systems as well as the formation of structures that have a fractal form or emerge from self-organization processes. Based on the Model of Educational Reconstruction, an analysis of the science content structure and an empirical study was conducted on grade 11 students’ learning processes towards understanding the interplay of chance and deterministic laws. The empirical study was a qualitative learning process study adopting a teaching experiment design.
Groups of two to three students investigated three experiments that showed characteristic features of the dynamics of non-linear systems and a linear system. The results showed that most of the students could be guided to the intended scientific point of view of the interplay of chance and deterministic laws. Students could also differentiate or modify their conceptions about chance and deterministic laws as well as about strict predictability in physics. Students‘ learning processes were mainly influenced by their conceptions of chance and deterministic laws, as well as by the characteristics of the experiments.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 165-174 ZfDN - Zeitschrift für 
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Ulrich Kattmann

Lernen mit anthropomorphen Vorstellungen? - Ergebnisse von Untersuchungen zur Didaktischen Rekonstruktion in der Biologie

Artikel im pdf-Format (165 KB)

Zusammenfassung: Traditionell werden Anthropomorphismen bzw. finale und teleologische Redeweisen im Biologieunterricht sanktioniert oder vermieden, um entsprechende Vorstellungen als fachlich irreführende auszuschließen oder auszumerzen. Seitdem Ulrich Gebhard mit seiner Frage „Dürfen Kinder die Natur beseelen?” eine neue Sicht eröffnete, wird der pädagogische Aspekt der Vermenschlichung von Pflanzen und Tieren, nämlich die damit verbundenen emotionalen Beziehungen, stärker in didaktischen Überlegungen berücksichtigt und dabei für ein Nebeneinander von fachlichen und anthropomorphen Vorstellungen im Biologielernen plädiert. Im Beitrag wird aufgrund von Ergebnissen zur Didaktischen Rekonstruktion gezeigt, dass anthropomorphisierende Redeweise unvermeidbar ist und unter bestimmten Umständen das Lernen von biologischen Sachverhalten fördern kann.


Abstract: In biology lessons anthropomorphisms are traditionally avoided in order to exclude anthropomorphic conceptions from scientific approaches. Since Ulrich Gebhard put the question ”Are children allowed to animate living things?” the pedagogical aspect of anthropomorphisms was opened up, especially in considering emotional relationships of students to animals and plants. Accordingly a co-existence of scientific and anthropomorphic views of organic beings has been proposed. On the basis of the results of studies in the frame of Educational Reconstruction this contribution will demonstrate that anthropomorphic thinking and speech are an unavoidable part of human understanding of nature and that they - under certain circumstances - can even promote learning.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 175-192 ZfDN - Zeitschrift für 
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Manfred Hesse

Das Wachstum von Bäumen in der Vorstellung von Studierenden

Artikel im pdf-Format (236 KB)

Zusammenfassung: In diesem Beitrag wird der Frage nach den ‚lebensweltlichen Vorstellungen’ von Studierenden hinsichtlich des Wachstums von Bäumen nachgegangen. An der empirischen Studie nahmen insgesamt 179 Anfangssemester des Lehramtes für Biologie (Sekundarstufe I) teil. Ziel war u.a. eine Verbesserung des naturwissenschaftlichen Unterrichts durch Ermittlung der Vorkenntnisse und Vorstellungen der Studierenden zu erreichen.
Es zeigt sich, dass hinsichtlich des Ortes des sog. Dickenwachstums des Baumes und zum Vorgang des Wachsens selber eine erstaunlich große Anzahl an Konzepten existiert. Diese sind nur zum Teil aus früheren Untersuchungen zur Zellbiologie bekannt. Um Lernervorstellungen als Basis für die Auseinandersetzung mit fachwissenschaftlichen Sichtweisen nutzen zu können, muss schwerpunktmäßig eine Konzentration auf wenige Konzepte erfolgen.
An Hand des Baumwachstums werden Möglichkeiten und Ansätze aufgezeigt, eine Optimierung des Unterrichts in den Naturwissenschaften (speziell der Biologie) zu erreichen, indem die Problembereiche „Lehrerbildung”, „Umsetzung naturwissenschaftlicher Grundbildung”, „vertikale und horizontale inhaltliche Vernetzung” angesprochen werden. Es wird das Prinzip der „Originalen Begegnung” nach Copei und Roth als Möglichkeit zur selbständigen Überprüfung der vorhandenen Konzepte zum Baumwachstum vorgetragen.


Abstract: To promote a better science teaching and learning we have to know more about students’ prior knowledge.
The study presented in this paper investigates students concepts concerning the secondary growth oft trees. Participants of the study were 179 biology teacher students (1st grade).
The results show that many different concepts exsist concerning the location and the process of secondary growth. Only some of those concepts have been reported in former studies in the field of cell biology.
If students’ concepts build the starting point in teaching situations it might be helpful to focus on only a few of those concepts.
By discussing aspects of teacher education, promoting scientific literacy, vertical and horizontal content connecting it is shown how the teaching of science (above all biology) can be optimized.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 193-206 ZfDN - Zeitschrift für 
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Albert Zeyer

Szientismus im naturwissenschaftlichen Unterricht? Konsequenzen aus der politischen Philosophie von John Rawls

Artikel im pdf-Format (180 KB)

Zusammenfassung: Szientismus im naturwissenschaftlichen Unterricht ignoriert die heutige Vielfalt von Wahrheiten und Werten.
Im Rahmen der Debatte unter dem Titel „Nature of Science” wird diese Problematik in der naturwissenschaftlichen Didaktik thematisiert. Dabei geht oft vergessen, dass der praktische Umgang mit umfassenden Weltkonzepten nicht nur eine Frage der Epistemologie, sondern ebenso der Angewandten Ethik ist. Der vorliegende Artikel schlägt daher vor, die Fragestellung im Licht der politischen Philosophie von John Rawls zu erschließen. Eine zentrale Rolle spielt darin der Begriff der „öffentlichen Vernunft”. Umfassende religiöse und säkulare Theorien dürfen nur unter dem so genannten Vorbehalt in den öffentlichen Raum eingebracht werden. Ausgehend von Rawls Argumentation zur Familie lässt sich zeigen, dass die Schule als gesellschaftliche Institution zum öffentlichen Raum gehört. Daher dürfen umfassende - insbesondere szientistische - Weltkonzepte auch im naturwissenschaftlichen Unterricht nur unter Respektierung des Vorbehalts eingebracht werden. Der Artikel diskutiert konzeptuelle und didaktische Konsequenzen aus dieser Erkenntnis.


Abstract: An attitude of scientism in science lessons ignores the modern variety of truths and values in society.
During the debate about ”nature of science”, this problem has been realized. However it often is ignored, that the practical handling of comprehensive worldviews in school is not only a question of epistemology but also of applied ethics. Therefore this article proposes to discuss the issue in the light of John Rawls’ political philosophy. One of the crucial points in his concept is the idea of public reason. Comprehensive religious and secular theories should, when introduced into political debate, accept the so-called proviso.
Based on Rawls argumentation on the family as a part of the basic structure, it will be shown that public schools in fact belong to the public forum. This is why comprehensive world concepts - scientism included - should not be introduced into science lessons without accepting the proviso. Conceptual and educational consequences for school science will be discussed.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 207-220 ZfDN - Zeitschrift für 
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Melanie Herget und Susanne B�geholz

Empirische Erkenntnisse zu Geschlechterunterschieden beim computergestützten Lernen - Basiswissen für eine geschlechtersensible Konzeption von Lehr-Lern-Arrangements und Unterrichtsforschung

Artikel im pdf-Format (182 KB)

Zusammenfassung: Der Artikel gibt einen Einblick in die Forschung zu geschlechtsspezifischen Aspekten beim computergestützten Lernen. Die folgenden Aspekte werden dabei berücksichtigt: Häufigkeit und Art der Computernutzung, Einstellungen gegenüber dem Computer, Umgangsformen mit dem Computer, der Einfluss von "cover stories" und der Einfluss von geschlechterheterogenen und -homogenen Gruppenzusammensetzungen. Diese Aspekte werden ergänzt durch Befunde, die direkt im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht gewonnen wurden. Abschließend werden einige Forschungsdedesiderata aufgezeigt, und es werden Empfehlungen für den Umgang mit Geschlechterheterogenitäten beim computergestützten Lernen gegeben.


Abstract: This article gives an introductory overview of research on gender aspects in computer-based learning. The following aspects are taken into consideration: experiences with computers at home, attitudes towards computers, manners in dealing with computers, the impact of different "cover stories", and the impact of different group compositions. These aspects are complemented by relevant results that were gained in science classes. Finally, research questions are identified, and consequences for dealing with gender differences in computer-based learning are outlined.


Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; 221 ZfDN - Zeitschrift für 
                  Didaktik der Naturwissenschaft

Berichte

Martin Hopf, Hartmut Wiesner und Michael A. Anton

Nachwuchs auf hohem Niveau - Doktorandentagung der Fachdidaktik

 

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Stand: 13.02.2006
ZfDN-Redaktion