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Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
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ISSN (Print) 0949-1147 - ISSN (Online) 2197-988X
Published by Springer-Verlag Homepage  [2469 journals]
  • Der Simulierte Klassenraum Biologie – Erfassung deklarativen und
           prozeduralen Wissens bei Lehramtsstudierenden der Biologie

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      Abstract: Zusammenfassung In der Lehrerprofessionalisierungsforschung werden zahlreiche Studien durchgeführt, die sich intensiv mit verschiedenen Wissensbereichen – fachliches, fachdidaktisches und pädagogisches Wissen – beschäftigen. Vernachlässigt werden häufig spezifische Wissenstypen, die nach psychologischen Ansätzen in deklaratives und prozedurales Wissen differenziert werden. Vor diesem Hintergrund untersucht die vorliegende Studie die verschiedenen Bereiche des Professionswissens angehender Biologiestudierenden (N = 51) zur Evolution und versucht gleichzeitig, erste Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen dem deklarativen und prozeduralen Wissen zu gewinnen. Zu diesem Zweck wird eine Kombination zweier Instrumente verwendet - ein Fragebogen zur Evolution, der das deklarative Wissen misst - und der Simulierte Klassenraum Biologie (SKRBio), der das prozedurale Wissen im Bereich der Diagnosefähigkeit erfasst. Im SKRBio können die Lehramtsstudierenden Fragen zur natürlichen Selektion an virtuelle Schüler*innen richten, woraufhin die gegebenen Antworten und die gezeigten Leistungen diagnostiziert werden müssen. Die Ergebnisse im SKRBio zeigen, dass die Lehramtsstudierenden in der Lage sind, die wissenschaftliche Korrektheit der virtuellen Schülerantworten zu beurteilen (91% Diagnoserate). Größere Schwierigkeiten werden bei der Diagnose spezifischer Fehlvorstellungskategorien innerhalb der virtuellen Schülerantworten identifiziert (59% Diagnoserate). Zwischen dem deklarativen und dem prozeduralen Wissens zeigten sich schwache bis moderate Zusammenhänge. Erwartungswidrige Ergebnisse lieferten die differenzierten Zusammenhangsanalysen zwischen deklarativem und prozeduralem Wissen innerhalb eines Wissensbereichs. Diese Befunde zeigen, dass deklaratives und prozedurales Wissen angehender Lehrer*innen zusammenhängen. Weitere Replikationsstudien könnten dazu beitragen, die beobachteten Unterschiede in den Zusammenhangsgrößen innerhalb der Wissensbereiche zu erklären. In Zukunft könnte der SKRBio eine simulierte Klassenraumumgebung darstellen, um Lehramtsstudierenden neben den schulpraktischen Phasen die Möglichkeit zu geben, prozedurales Wissen anzuwenden und trainieren zu können.
      PubDate: 2021-12-01
       
  • Eine Mikroanalyse von Chemieunterricht – Einsatz und Perzeption von
           Triggern für situationales Interesse

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      Abstract: Zusammenfassung Die Gestaltung eines interessefördernden (Chemie‑)Unterrichts ist Anspruch von Unterricht und bildungswissenschaftlicher sowie fachdidaktischer Forschung. Gemäß des 4‑Phasen-Modells der Interessenentwicklung ist es sinnvoll, auf die Förderung des labileren situationalen Interesses zu fokussieren, da dies den Ausgangspunkt zur Entwicklung eines stabileren individuellen Interesses darstellen kann. Faktoren, sogenannte Trigger, die in verschiedensten Studien als potenziell interessefördernd identifiziert worden sind, sind vielfältig. Trotz einer langen Forschungstradition ist bis heute unklar, welche Auswirkungen der Einsatz von kombinierten Triggern im Unterricht auf das situationale Interesse hat und inwiefern Lernercharakteristika die Perzeption von Triggern beeinflusst. Daher wurde eine explorative Beobachtungsstudie im Chemieunterricht in neun gymnasialen Klassen der achten Jahrgangsstufe durchgeführt. Mittels einer qualitativen Inhaltsanalyse konnten unterschiedliche Trigger extrahiert und verschiedenen Unterrichtsphasen zugeordnet werden. Der Einsatz von Alltagskontexten wurde bspw. am häufigsten in Einstiegsphasen gefunden. Weiterhin wurde der Einfluss des mittleren situationalen Interesses der Lernenden auf die Wahrnehmung von Triggern untersucht: Experimente werden von niedriginteressierten Lernenden generell als interessant wahrgenommen, während die Wahrnehmung der Hochinteressierten differenzierter bezüglich u. a. der Einbettung in den Unterricht ist. Auf Basis der Ergebnisse werden erste Hypothesen zu möglichen Wirkmechanismen aufgestellt.
      PubDate: 2021-12-01
       
  • Die Anwendung naturwissenschaftlicher Untersuchungsmethoden inklusiv
           gestalten – Naturwissenschaftsdidaktische Theorie und Empirie erweitern
           mit dem Kategoriensystem inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht
           (KinU)

    • Free pre-print version: Loading...

      Abstract: Zusammenfassung Zur Verknüpfung von etablierten und typischen Themenfeldern des naturwissenschaftlichen Unterrichts mit inklusiver Pädagogik wurde ein systematisches Literaturreview zur Ableitung des umfassenden Kategoriensystems inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht (KinU) durchgeführt. In einer vorherigen Publikation sind das detaillierte methodische Vorgehen sowie die methodische Diskussion zur besseren intersubjektiven Nachvollziehbarkeit veröffentlicht (www.leuphana.de/inclusive-science-education). In diesem Artikel wird das Kategoriensystem inhaltlich diskutiert, inwieweit sich die Ergebnisse und Implikationen aus der Literatur zur Umsetzung inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts mit den Erkenntnissen aus der naturwissenschaftsdidaktischen Theorie und Empirie ohne expliziten Inklusionsbezug überschneiden oder diese ergänzen. Der Vergleich wird exemplarisch zu „naturwissenschaftliche Untersuchungsmethoden inklusiv gestalten“ durchgeführt, was mit n = 126 Kategorien die größte der 16 Hauptkategorien des KinU (N = 935) darstellt. Dieser Vergleich wird entlang von Aktionen, Ausführungsformen, Funktionen, experimenteller Kompetenz und Offenheit naturwissenschaftlicher Untersuchungsmethoden strukturiert. Die Ergebnisse zeigen, dass in der naturwissenschaftsdidaktischen Theorie und Empirie ohne expliziten Inklusionsbezug der naturwissenschaftsbezogene Gegenstandsbereich detailliert beschrieben wird und die Anforderungen an die Schüler*innen bzgl. dieses Gegenstands herausgestellt werden. Um inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht zu bestimmen, ist es notwendig, konkrete Zugänge speziell für etablierte und typische Themenfelder des naturwissenschaftlichen Unterrichts zu schaffen. Ein wesentlicher Mehrwert zu der allgemein naturwissenschaftsdidaktischen Literatur liegt darin, dass in den Publikationen mit Inklusionsbezug beschrieben wird, wie der naturwissenschaftliche Gegenstand modifiziert werden kann und welche zusätzlichen Angebote gemacht werden können, damit alle Schüler*innen an diesem Gegenstand mit dem Ziel der naturwissenschaftlichen Grundbildung partizipieren können. Die konkreten Erweiterungen diesbezüglich werden entlang des KinU zusammengefasst dargestellt.
      PubDate: 2021-12-01
       
  • Verfügbarkeit und Zielsetzungen digitalisierungsbezogener
           Lehrkräftefortbildungen für naturwissenschaftliche Lehrkräfte in
           Deutschland

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      Abstract: Zusammenfassung Lehrkräfte sind essentiell für die Integration digitaler Technologien in Schule und Unterricht. Ihre Qualifizierung für diese Aufgabe ist daher in allen Phasen der Lehrkräfteausbildung von zentraler Bedeutung, zumal nur etwa ein Drittel der derzeit im aktiven Schuldienst befindlichen Lehrkräfte während des Studiums Lerngelegenheiten zu einem digitalisierungsbezogenen Kompetenzaufbau hatte. Trotz des Wunsches nach einer digitalisierungsbezogenen Qualifikation besuchen deutsche Lehrkräfte jedoch vergleichsweise selten Fortbildungen. Neben fehlender Passung des Fortbildungsangebots könnte für diese Diskrepanz ein unzureichendes Angebot verantwortlich sein. Wir untersuchen in dieser Studie, welche Fortbildungsangebote in 12 von 16 Bundesländern explizit für naturwissenschaftliche Lehrkräfte über staatliche Fortbildungskataloge angeboten wurden, welche Kompetenzbereiche des Orientierungsrahmens „Digitale Kompetenzen für das Lehramt in den Naturwissenschaften“ (DiKoLAN) die Fortbildungen adressieren und inwieweit die in den Fortbildungen adressierten didaktischen Funktionen die Lehrkräfte bei der Ausbringung von Distanzunterricht während der Schulschließungen 2020 hätten unterstützen können. Insgesamt werden 90 Fortbildungen identifiziert und damit zu wenige, um die Zielsetzungen der Kultusminister Konferenz-Strategie „Bildung in der digitalen Welt“ angemessen zu verfolgen. Aus den Angeboten lassen sich kaum Hinweise auf Faktoren ablesen, die der individuellen Lehrkraft einen kumulativen Kompetenzaufbau ermöglichen. Fast alle Fortbildungsangebote adressieren für Naturwissenschaftslehrkräfte relevante Kompetenzbereiche des DiKoLAN-Orientierungsrahmens, ein Teil ist geeignet, Lehrkräfte die didaktischen Funktionen zu vermitteln, die auch bei der Ausbringung von Distanzunterricht genutzt werden können.
      PubDate: 2021-10-05
      DOI: 10.1007/s40573-021-00134-1
       
  • Einfluss visueller Hilfen und räumlicher Fähigkeiten auf die graphische
           Interpretation von Vektorfeldern: Eine Eye-Tracking-Untersuchung

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      Abstract: Zusammenfassung Ein solides Verständnis physikalischer Konzepte erfordert den Umgang mit multiplen Repräsentationen wie Formeln und Diagrammen zur Bildung kohärenter mentaler Modelle. Bei komplexen Sachverhalten haben Studierende häufig Schwierigkeiten mit solchen repräsentationalen Verknüpfungen und benötigen deshalb instruktionale Unterstützung. In diesem Beitrag wird der Einfluss von zwei Instruktionen (mit und ohne visuelle Hilfen; VH vs. OH) zur graphischen Interpretation eines Vektorfelddiagramms hinsichtlich Divergenz auf die Leistungsfähigkeit von \(N=141\) Studierenden untersucht. Beim Lesen der Instruktion und der anschließenden Aufgabenbearbeitung wurden die Augenbewegungen mit einem Eye-Tracker aufgenommen. Die Ergebnisse zeigen, dass Studierende in der VH-Gruppe ( \(N=64\) ) eine bessere Testleistung erzielten als Studierende der OH-Gruppe ( \(N=77\) ). Der Unterschied ist am stärksten ausgeprägt für die Studierendengruppen mit hohen und mittelstarken räumlichen Fähigkeiten, die im Vorfeld der Untersuchung mittels eines standardisierten Raumspannentests ermittelt wurden. Die Eye-Tracking-Analysen zum Lesen der Instruktionen zeigen, dass den Studierenden mit visuellen Hilfen die Selektion, Organisation und Integration lernrelevanter Informationen im Sinne der kognitionspsychologischen Theorie multimedialen Lernens besser gelingen als Studierenden der OH-Gruppe. Die Analyse der Eye-Tracking-Daten beim anschließenden Problemlösen ergibt, dass Studierende mit VH-Instruktion ihre Augen systematischer über die Vektorfelddiagramme bewegen, was eine korrekte Anwendung der vermittelten Strategie indiziert. Neben dem modellprüfenden Charakter und der Bedeutung visueller Hilfen zeigt die Studie das diagnostische Potential von Eye-Tracking bei Aufgaben mit hohen Ansprüchen an die kognitiv-visuellen Fähigkeiten.
      PubDate: 2021-08-16
      DOI: 10.1007/s40573-021-00133-2
       
  • Erratum zu: Qualitative Inhaltsanalyse in naturwissenschaftsdidaktischer
           Forschung unter Berücksichtigung von Gütekriterien: Ein Review

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      PubDate: 2021-07-02
      DOI: 10.1007/s40573-021-00132-3
       
  • Was ist schwierig am Modellieren' Identifikation und Beschreibung von
           Hindernissen in Modellierungsprozessen von Lehramtsstudierenden
           naturwissenschaftlicher Fächer

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      Abstract: Zusammenfassung Die Entwicklung von Modellkompetenz im naturwissenschaftlichen Unterricht kann potenziell zur Erreichung vielfältiger Ziele naturwissenschaftlicher Bildung beitragen. Studien deuten allerdings darauf hin, dass Modellierungsprozesse, in denen Modelle kritisch reflektiert oder als Werkzeuge zur Erkenntnisgewinnung eingesetzt werden, im Unterricht eher selten umgesetzt werden und dass Lehrkräfte in Bezug auf Fähigkeiten des naturwissenschaftlichen Modellierens weitere Förderung benötigen. Das Ziel der vorliegenden Studie ist die Identifikation und Beschreibung von Hindernissen, die in Modellierungsprozessen von Lehramtsstudierenden naturwissenschaftlicher Fächer auftreten. Hierzu wurden die Modellierungsprozesse von 36 Lehramtsstudierenden naturwissenschaftlicher Fächer bei der Untersuchung einer Blackbox qualitativ-inhaltsanalytisch ausgewertet. Es konnten 13 verschiedene Hinderniskategorien identifiziert und beschrieben werden. Die identifizierten Hinderniskategorien weisen teils Parallelen zum Experimentieren und naturwissenschaftlichen Arbeiten allgemein auf: Spezifische Hinderniskategorien für das Modellieren ergeben sich dagegen beim Umgang mit Analogien und Erfahrungen und treten vor allem beim Testen des entwickelten Modells auf. Basierend auf vorherigen Arbeiten wurden zudem die Modellierungsprozesse der Lehramtsstudierenden analysiert und sechs typischen Modellierungsstrategien zugeordnet. Es scheint kein eindeutiger Zusammenhang zwischen den identifizierten Hindernissen und den Modellierungsstrategien vorzuliegen, da ProbandInnen, die ähnlichen Hindernissen begegnen, sich hinsichtlich ihrer Modellierungsstrategien teils deutlich unterscheiden. Es wird diskutiert, inwiefern die identifizierten Hinderniskategorien für die weitere Entwicklung von Diagnoseinstrumenten und zur gezielten Planung von Förderangeboten genutzt werden können.
      PubDate: 2021-06-28
      DOI: 10.1007/s40573-021-00131-4
       
  • Gibt es einen fachspezifischen Medieneinsatz im naturwissenschaftlichen
           Fachunterricht' Ergebnisse einer Fragebogenerhebung

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      Abstract: Zusammenfassung Mediennutzung wird bislang selten fachspezifisch beschrieben. Der Fokus liegt meist entweder auf der Ausstattung und Nutzung im Allgemeinen – und damit weniger auf der Situation in einzelnen Fächern – oder auf der fachspezifischen Beschreibung für nur einzelne Medien. Aus naturwissenschaftsdidaktischer Perspektive ist aber gerade die fachspezifische Funktion des Medieneinsatzes im Lehr-Lern-Prozess bedeutsam. Dies legt eine theoretisch begründete Heuristik der Mediennutzung nahe, die unter anderem die fachdidaktische Tiefenstruktur der Mediennutzung in den Blick nimmt. In diesem Beitrag werden erste Indizien für fachdidaktische Potenziale von Medien mit Blick auf Lernprozesse in den naturwissenschaftlichen Fächern vorgestellt. Im Vergleich verschiedener exemplarischer Medien zwischen den drei Fächern Biologie, Chemie und Physik werden damit frühere Untersuchungen, z. B. zu einzelnen Medien wie dem Computer erweitert. Untersucht werden die Verfügbarkeit und Nutzung insbesondere gegenständlicher Modelle sowie digitaler Medien. Es ergeben sich in bestimmten Unterrichtssituationen Fachspezifika, die als Beleg für die vorgeschlagene Heuristik interpretiert werden können.
      PubDate: 2021-06-18
      DOI: 10.1007/s40573-021-00130-5
       
  • Kompetenzmodell der Modellierkompetenz – Die Rolle abduktiven
           Schließens beim Modellieren

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      Abstract: Zusammenfassung In diesem theoretischen Beitrag wird das Kompetenzmodell der Modellkompetenz durch Integration der Theorie des abduktiven Schließens ausdifferenziert und als Kompetenzmodell der Modellierkompetenz präsentiert. Abduktives Schließen in der Biologie heißt, ein biologisches Phänomen durch einen kausalen Rückschluss theoriebasiert oder kreativ bestmöglich zu erklären. Kreativität innoviert im Sinne der Erkenntnisgewinnung durch neues theoretisches Wissen den Prozess des Modellierens. Im ausdifferenzierten Kompetenzmodell wird abduktiv schließendes Erklären als neues Niveau hinzugefügt. Beim abduktiv schließenden Erklären bildet die Herstellung eines Modells die Basis für einen sich möglicherweise anschließenden deduktiven Überprüfungsprozess. Dieser umfasst bei der Anwendung des Modells das Ableiten von Hypothesen aus dem Modell und deren Testung. Bei dieser Anwendung eines Modells als Forschungswerkzeug stehen, im Gegensatz zur Anwendung als verständniserzeugendes Medium, prozedurale sowie epistemische Aspekte des Modellierens im Vordergrund. Fachdidaktische Arbeiten aus verschiedenen Disziplinen weisen auf die Bedeutung des abduktiven Schließens beim Modellieren hin. Ausgehend davon stellt sich die Frage, ob und wie abduktives Schließen beim Modellieren auf der Basis von theoretischem Fachwissen oder kreativer Innovation die Bedeutung eines Modells als Forschungswerkzeug hervorhebt. Die Berücksichtigung des abduktiven Schließens beim Modellieren stößt Vorhaben in drei Forschungsbereichen an: (1) Bezogen auf Grundlagenforschung gilt es zu klären, inwieweit die erfolgreiche Modellierung eines Phänomens von theoretischen Vorkenntnissen abhängt. (2) Bezogen auf die Erfassung von Modellierkompetenz ist zu prüfen, inwieweit unterschiedliche biologische Kontexte abduktives Schließen anregen. (3) Mit Blick auf eine Förderung von Modellierkompetenz ist zu untersuchen, inwieweit beim Modellieren biologisches Fachwissen für abduktives Schließen bei der Herstellung eines Modells dabei hilft, in eine deduktive Modellanwendung überzuleiten.
      PubDate: 2021-06-11
      DOI: 10.1007/s40573-021-00129-y
       
  • Die Wirkung der Authentizität von Lernort und Laborgeräten auf das
           situationale Interesse und die Relevanzwahrnehmung beim Besuch eines
           naturwissenschaftlichen Schülerlabors

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      Abstract: Zusammenfassung Als besonderes Merkmal von Schülerlaboren, die u. a. das Interesse an Naturwissenschaften fördern sollen, wird häufig die Authentizität der Lernumgebung genannt. Allerdings besteht Klärungsbedarf, welche Gestaltungsaspekte von authentischen Lernsettings interesseförderlich wirken. Die Faktoren Authentizität des Lernorts und Echtheit der Laborgeräte standen daher bei der hier beschriebenen quasi-experimentellen Interventionsstudie im 2 × 2-faktoriellen Design im Vordergrund. Untersucht wurde die Wirkung dieser Faktoren auf das situationale Interesse sowie auf die subjektiv wahrgenommene inhaltliche Relevanz und die wahrgenommene Authentizität der Laborgeräte beim Besuch eines forschungsnahen, naturwissenschaftlichen Schülerlabors. Dazu wurde ein Workshop zur Infrarotfernerkundung entwickelt und mit insgesamt 166 Schüler*innen der zehnten Klasse an unterschiedlich authentischen Lernorten (Schülerlabor vs. Schule) durchgeführt. Kontrastierend kamen an beiden Orten echte High-End-Laborgeräte, die im Allgemeinen nur Forschungseinrichtungen zur Verfügung stehen, bzw. vereinfachte, für Schulen verfügbare, weniger authentische Low-Cost-Geräte zum Einsatz. Die Arbeit mit den echten Laborgeräten führte unabhängig vom Lernort zu einer stärkeren Authentizitätswahrnehmung. Die Wahrnehmung inhaltlicher Relevanz hingegen war unabhängig von den Laborgeräten und wurde am authentischen Lernort signifikant höher bewertet als in der Schule. Das situationale epistemische Interesse war in der Gruppe am größten ausgeprägt, die am authentischen Lernort mit echten Laborgeräten arbeiten konnte.
      PubDate: 2021-06-10
      DOI: 10.1007/s40573-021-00128-z
       
  • Angebot, Nutzung und Ertrag von Konzeptwechseltexten zu Neuromythen bei
           angehenden Biologielehrkräften

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      Abstract: Zusammenfassung Lehrkräftebildung hat das Ziel, Studierende zu Fachleuten für das Lehren und Lernen auszubilden. Empirische Studien zeigen jedoch sowohl bei angehenden als auch praktizierenden Lehrkräften eine hohe Zustimmung zu Fehlvorstellungen zum Thema Gehirn und Lernen – sogenannten Neuromythen. In der vorliegenden Studie wird in einem Mixed-Model-Design (N = 40) mit quantitativen und qualitativen Forschungsmethoden und vor dem theoretischen Hintergrund eines Angebots-Nutzungs-Modells untersucht, inwiefern sich durch eine universitäre Lehrveranstaltung mit Konzeptwechseltexten die Zustimmung angehender Biologielehrkräfte zu Neuromythen verändern lässt. Dazu wurde ein Seminar entwickelt und durchgeführt, in dem neun Konzeptwechseltexte eingesetzt wurden. Quantitative Daten wurden zu drei Messzeitpunkten mittels Fragebogen erhoben, qualitative Daten semesterbegleitend mittels offener Aufgaben zu Konzeptwechseltexten. Durch die systematische Verschränkung der Daten wurden Gelingensbedingungen für den Ertrag des Lernangebots geprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass angehende Biologielehrkräfte Neuromythen nicht nur zustimmen, sondern fachlich nicht angemessene und subjektiv-biografische Argumente für Neuromythen nennen. Trotz identifizierter Optimierungsmöglichkeiten bei Angebot und Nutzung der Konzeptwechseltexte für/durch die Studierenden zeigen die quantitativen Ergebnisse, dass sich die Zustimmung zu Neuromythen durch das Seminar mit Konzeptwechseltexten nachhaltig und mit mittleren bis hohen Effektstärken reduzieren lässt. Die qualitativen Ergebnisse zeigen, dass die Argumente angehender Lehrkräfte für Neuromythen breit gestreut sind und nur zu 37–76 % mit den Inhalten der konzipierten Konzeptwechseltexte übereinstimmen. Die Nachbereitung der Konzeptwechseltexte durch die Studierenden verblieb in vielen Fällen auf niedrigem Niveau. Passung des Lehr-Lern-Materials sowie Nachbereitungsniveau erwiesen sich jedoch nicht als Gelingensbedingungen für den Ertrag des Lernangebots. Insgesamt stützen die Ergebnisse, dass das Aufgreifen und Reflektieren von Fehlvorstellungen eine gewinnbringende Perspektive für die Lehrkräftebildung darstellt.
      PubDate: 2021-04-27
      DOI: 10.1007/s40573-021-00127-0
       
  • Studienerfolg von Fachstudierenden im Anfangsstudium der Biologie

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      Abstract: Zusammenfassung Besonders in den naturwissenschaftlichen Studiengängen brechen viele Studierende ihr Studium ab. Bislang war ein Studium der Biologie davon eher weniger betroffen. In den letzten Jahren zeichnet sich für Deutschland auch im Bachelorstudium Biologie der Trend einer steigenden Studienabbruchsquote ab. Empirisch begründete Studienberatungen und fundierte Unterstützungsangebote könnten hier geeignete Maßnahmen sein. Die individuellen Voraussetzungen wie Noten, soziodemographische und motivationale Faktoren, Fachwissen, sowie die Lebens- und Studienbedingungen und das Studier- und Lernverhalten (z. B. Lernstrategien und -motivation) sind relevante Faktoren für den Studienerfolg. Bislang fehlen für das Biologiestudium in Deutschland allerdings weitgehend Untersuchungen hierzu. Daher prüft diese Studie schulisches und universitäres Wissen sowie Lernstrategien als Erfolgsprädiktoren für den Studienerfolg im biologiebezogenen Anfangsstudium, da diese geeignet erscheinen in der kritischen Phase des Studienbeginns mögliche Präventionsmaßnahmen abzuleiten. Die Ergebnisse legen nahe, dass auch über den üblicherweise starken Prädiktor der Abiturnote hinaus universitäres Fachwissen, Zeitmanagement und Anstrengung den Studienerfolg in Biologie vorhersagen. Auf Basis dieser Ergebnisse lassen sich universitäre Maßnahmen ableiten, die potenziell zu einer Reduzierung des Studienabbruchs beitragen könnten.
      PubDate: 2021-03-11
      DOI: 10.1007/s40573-021-00123-4
       
  • Die Nutzung gestufter Lernhilfen zur Unterstützung des
           

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      Abstract: Zusammenfassung Experimentieren im Biologieunterricht gilt als komplexer Problemlöseprozess. Die Nutzung gestufter Lernhilfen als Form von Binnendifferenzierung könnte dies unterstützen. In der vorliegenden qualitativen Studie wurde die Verwendung gestufter Lernhilfen beim Experimentieren im Biologieunterricht untersucht. Hierzu wurden Daten von 35 Schüler*innen (M = 12,5 Jahre; SD = 0,83; 42,9 % weiblich) der 6.–8. Jahrgangsstufe einer Gesamtschule und einer Realschule erhoben. Die Nutzung der gestuften Lernhilfen wurde mithilfe des Lauten Denkens während des Experimentierprozesses und eines anschließenden leitfadengestützten Interviews erfasst. Eine qualitative Inhaltsanalyse ergab ein Kategoriensystem mit insgesamt 5 Ober- und 8 Unterkategorien. Die Ergebnisse zeigen, dass die Schüler*innen die gestuften Lernhilfen nutzen, wenn Schwierigkeiten während des Experimentierprozesses auftraten. Die Nutzung gestufter Lernhilfen scheint die metakognitive Handlungsplanung, reflektierendes Verhalten und die Aktivierung von Vorwissen positiv zu beeinflussen. Mögliche Implikationen für die Gestaltung gestufter Lernhilfen werden diskutiert.
      PubDate: 2021-03-05
      DOI: 10.1007/s40573-021-00126-1
       
  • Entwicklung und empirische Validierung eines kontextorientierten
           Skalenmodells zur Erfassung des Interesses von Schüler*innen am
           Klimawandel

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      Abstract: Zusammenfassung Der Klimawandel stellt eine der wesentlichen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar und gilt durch seine Struktur als hochrelevantes Thema im Geographieunterricht. Gleichzeitig stellt Interesse eine der zentralen themenspezifischen Voraussetzungen für fachliches Lernen dar. Bezogen auf den Klimawandel ist dieses bisher allerdings nur in Ansätzen erforscht. Die vorliegende Studie entwickelte daher auf Basis themenspezifischer sowie geographiedidaktischer Vorüberlegungen einen Fragebogen zur Erfassung kontextbezogenen Schüler*inneninteresses am Klimawandel. Im Zuge einer Faktorenanalyse ergaben sich fünf eindeutige Faktoren mit jeweils angemessenen bis hohen Reliabilitätswerten. Auf Ebene der unterrichtlichen Kontexte zeigten sich die lebensweltlich orientierten und individuell geprägten Kontexte Handlung sowie räumliche Nähe als besonders gewichtige Determinanten des Schüler*inneninteresses. Weiterhin ergab sich der Kontext Messung/Methodik. Mit Blick auf die fachlich-inhaltliche Struktur des Themas konnten die Faktoren globale Ursachen sowie Folgen als interesseleitend identifiziert werden. Es zeigte sich, dass das Interesse am Klimawandel vor allem durch die Lebenswelt sowie den Alltag der Schüler*innen betreffende Kontexte (z. B. den Nah‑/Heimatraum) determiniert wird. Die inhaltlichen Facetten des Themas spielen – zumindest soweit diese Kontexte berührt werden – eine nachgeordnete Rolle. Somit liegt ein hochreliables Verfahren zur Erfassung des Schüler*inneninteresses am Klimawandel gegen Ende der Sekundarstufe I vor, das eine Ausdifferenzierung des derzeitigen Forschungsstandes sowie eine interessenbezogene Wirksamkeitsprüfung unterrichtlicher Interventionen ermöglicht.
      PubDate: 2021-02-18
      DOI: 10.1007/s40573-021-00125-2
       
  • Erforschung potenzieller Entwicklungsverläufe diagnostischer Fähigkeiten
           angehender Chemielehrkräfte hinsichtlich Lernendenvorstellungen – Die
           Bedeutung individueller Vorstellungen über Lernendenvorstellungen

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      Abstract: Zusammenfassung In den naturwissenschaftlichen Fächern ist die Diagnose von individuellen Lernendenvorstellungen aufgrund ihrer Bedeutung für Lehr-Lernprozesse ein zentrales Element der Lehrkräfteprofessionalisierung. In vielen Modellierungen zum Professionswissen von Lehrkräften finden sich daher Elemente zum Umgang mit Lernendenvorstellungen. Zusätzlich existieren für einzelne naturwissenschaftliche Fächer erste ausführliche Beschreibungen der inhaltlichen und methodischen Güte von diagnostischen Fähigkeiten. Gleichzeitig zeigen einige Studien, dass angehende Lehrkräfte verschiedenste Schwierigkeiten mit einer Durchführung einer formellen Diagnose von Lernendenvorstellungen haben. Wenige Erkenntnisse existieren bislang in Bezug auf die Entwicklung derartiger diagnostischer Fähigkeiten. Erste Studien deuten außerdem darauf hin, dass sich (angehende) Lehrkräfte häufiger einer eher hindernisorientierten Perspektive hinsichtlich Lernendenvorstellungen zuordnen lassen. Über das Ausmaß des Einflusses einer solchen Perspektive auf die Diagnose von Lernendenvorstellungen ist bislang ebenfalls wenig bekannt. Ausgehend von diesen beiden Desideraten hat dieser Beitrag daher zwei primäre Ziele: Erstens sollen Entwicklungsprozesse angehender Chemielehrkräfte hinsichtlich der Diagnose von Lernendenvorstellungen erforscht werden. Zweitens steht die Ermittlung des Einflusses individueller Vorstellungen über Lernendenvorstellungen u. a. auf die Diagnose im Fokus. Hierfür wurden sieben Bachelorstudierende (gymnasiales Lehramt Chemie) in drei Gruppen über den Zeitraum eines Semesters bei der Bearbeitung von drei unterschiedlichen Fallbeispielen videografiert. Zusätzlich wurden die erstellten schriftlichen Diagnosen eingesammelt. Die qualitativ inhaltsanalytische Auswertung der Daten zeigt, dass die Studierenden sich lediglich partiell in ihren diagnostischen Fähigkeiten entwickeln. Als eine mögliche Erklärung hierfür werden die Vorstellungen der angehenden Lehrkräfte über Lernendenvorstellungen diskutiert. Ausblickend werden Implikationen für die universitäre Lehrkräftebildung abgeleitet.
      PubDate: 2021-02-10
      DOI: 10.1007/s40573-021-00124-3
       
  • Erratum zu: Erfassung von fachspezifischen Problemlöseprozessen mit
           Sortieraufgaben in Biologie und Physik

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      Abstract: Erratum zu: ZfDN 2019 https://doi.org/10.1007/s40573-019-00090-x Im Beitrag „Erfassung von fachspezifischen Problemlöseprozessen mit Sortieraufgaben in Biologie und Physik“ von T. Binder, P. Schmiemann und H. Theyßen (Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 25/2019, S. 24–42) fehlt ein …
      PubDate: 2020-12-01
      DOI: 10.1007/s40573-020-00108-9
       
  • Adaptives kompetenzbezogenes Feedback beim selbstständigen
           praktisch-naturwissenschaftlichen Arbeiten

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      Abstract: Zusammenfassung In der Studie wurde die Wirksamkeit unterschiedlicher adaptiver Feedbackformen auf die Entwicklung experimenteller Kompetenz von Schülerinnen und Schüler aus leistungsschwachen Klassen der Jahrgangsstufe 7 untersucht (n = 149, 44,3 % weiblich). Die Beurteilung der Kompetenz und ein daran gekoppeltes adaptives Feedback bezogen sich auf ein validiertes problemtypenbasiertes Kompetenzstufenmodell. Die Schülerinnen und Schüler lösten zu vier Zeitpunkten jeweils eine hands-on Aufgabe. Der erste Zeitpunkt wurde als Prätest, der letzte als Posttest genutzt, während der zweite und dritte Zeitpunkt als Intervention mit unterschiedlichem Feedback wirkte. Schülerinnen und Schüler wurden zufällig einer von drei Interventionsgruppen oder der Kontrollgruppe zugewiesen. Schülerinnen und Schüler aus den drei Interventionsgruppen erhielten zu zwei Zeitpunkten entweder (rückmeldendes) feeding back, (hinweisgebendes) feeding forward oder gleichzeitig beide Formen. Die Ergebnisse zeigen keine statistisch signifikanten Unterschiede in der Entwicklung der experimentellen Kompetenz zwischen Schülerinnen und Schülern der Interventionsgruppe bzw. den einzelnen Interventionsgruppen und der Kontrollgruppe. Das zentrale Problem für die statistisch nicht signifikanten Ergebnisse scheint die zu geringe Grösse der Stichprobe zu sein. Insbesondere in einem Falle – Schülerinnen und Schüler mit feeding back – deutet die Effektstärke des Unterschieds zur Kontrollgruppe darauf hin, dass hier Potenzial vorhanden sein könnte, um die experimentelle Kompetenz bei Schülerinnen und Schüler aus leistungsschwachen Klassen der Sekundarstufe I zu fördern. Optimierungsmöglichkeiten mit Blick auf allfällige neue Studien werden diskutiert.
      PubDate: 2020-12-01
      DOI: 10.1007/s40573-020-00109-8
       
  • Investigating Dynamic Visualizations of Multiple Representations Using
           Mobile Video Analysis in Physics Lessons

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      Abstract: This contribution presents the results of a replication study on the learning effect of tablet-supported video analysis compared to traditional teaching sequences using non-digital experimental materials in the subject areas of uniform and accelerated motion in high school physics lessons. In addition to the replication of the preliminary study results recently published in this journal (Becker et al 2018, 2019), the investigation of the effect on the cognitive load as well as the emotional state of the students is another focal point. Compared to the preliminary study, the sample size was significantly increased from \(N=109\) to \(N=294\) . The individual effects of the preliminary study could be replicated in this way. For both topics, a significant reduction of extraneous cognitive load and a positive effect on intervention-induced emotions could be demonstrated. Moreover, the theoretically founded causal relationship between emotion, cognitive load, and learning achievement could be empirically verified by means of structural equation modeling.
      PubDate: 2020-12-01
      DOI: 10.1007/s40573-020-00116-9
       
  • Dimensionen und Ausprägungen fachinhaltlicher Kompetenz in den
           Naturwissenschaften – ein Systematisierungsversuch

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      Abstract: Zusammenfassung In den letzten ca. 15 Jahren haben die Modellierung und die Erfassung von Kompetenz im deutschen Sprachraum eine wichtige Rolle gespielt. Es wurde eine große Vielfalt von Kompetenzmodellen entwickelt, die auch dann unterschiedliche Dimensionen und Ausprägungen beschreiben, wenn sie auf den gleichen Kompetenzbereich Bezug nehmen. Ein zentrales Anliegen des Beitrages ist es, exemplarisch an einem kleinen Ausschnitt aus dem Forschungsfeld – der Modellierung fachinhaltlicher Kompetenz von Schüler*innen in den Naturwissenschaften – vorliegende Modelle (überwiegend aus dem deutschsprachigen Raum) aufeinander zu beziehen und dabei insbesondere die Varianz in den Dimensionierungen der Modelle herauszuarbeiten. Mithilfe induktiver Kategorienbildung wurden aus der Analyse bestehender Modelle sieben verschiedene Hauptdimensionen rekonstruiert, die im Beitrag erläutert werden: (1) Inhalt, (2) Kontext, (3) Vernetzung, (4) Denkprozess, (5) Abstraktion, (6) Angemessenheit und (7) Eigenständigkeit. Es wird diskutiert, welche Erträge diese systematische Perspektive für die Einordnung von Forschungsarbeiten im Bereich der Modellierung und Messung fachinhaltlicher Kompetenz hat und welche Herausforderungen und Fragestellungen sich aus dieser Perspektive für zukünftige Forschungsarbeiten ergeben. Dabei wird u. a. in den Blick genommen, inwiefern sich sowohl das methodische Vorgehen als auch die von uns rekonstruierten Dimensionen auf andere Bereiche naturwissenschaftlicher Kompetenz (z. B. Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung) und andere Zielgruppen (z. B. Studierende) übertragen lassen.
      PubDate: 2020-12-01
      DOI: 10.1007/s40573-020-00107-w
       
  • Der Einfluss kriterialer, sozialer und individueller Bezugsnormen auf das
           experimentbezogene Fähigkeitsselbstkonzept

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      Abstract: Zusammenfassung Schüler*innen sind immer weniger von ihren naturwissenschaftlichen Fähigkeiten überzeugt. Um diesem Problem im Kontext naturwissenschaftlichen Unterrichts begegnen zu können, gilt es, die auf das naturwissenschaftliche Fähigkeitsselbstkonzept (FSK) wirkenden Faktoren zu identifizieren. Individuelle, soziale und kriteriale Bezugsnormen üben einen nachweisbaren Einfluss auf schulische FSK aus. Welche Bezugsnorm Schüler*innen zur Einschätzung ihres experimentbezogenen FSK heranziehen ist Gegenstand der vorliegenden Studie. Diese wurde mit 169 Schüler*innen der gymnasialen Oberstufe realisiert. Hierzu wurde der FbeFSK (Fragebogen zur Erfassung des bezugsnormbelasteten experimentbezogenen FSK) eingesetzt, welcher – in Orientierung an den Skalen zur Erfassungen des schulischen Selbstkonzepts (SESSKO) – das experimentbezogene FSK in drei bezugsnormbelasteten Skalen (individuell, sozial, kriterial) und einer absoluten Skala erfasst. Dessen Validität wurde faktoranalytisch überprüft und die Reliabilität optimiert. Die resultierenden Skalen wurden in multiplen Regressionsanalysen eingesetzt, um den Einfluss der drei bezugsnormbelasteten Skalen auf das experimentbezogene FSK zu untersuchen. Ein besonders hoher positiver Einfluss des kriterialbelasteten FSK auf das absolute experimentbezogene FSK kann festgestellt werden. Der Vergleich der standardisierten Regressionskoeffizienten zeigt jedoch kaum einen Einfluss der beiden anderen Prädiktoren. Neben der Qualität der Skalen und den Ursachen der Befunde werden Implikationen für die Praxis des naturwissenschaftlichen Experimentalunterrichts diskutiert.
      PubDate: 2020-12-01
      DOI: 10.1007/s40573-020-00114-x
       
 
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School of Mathematical and Computer Sciences
Heriot-Watt University
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