Daten und Studien zu „Schlagwörter: Biologieunterricht” (8)

Kompetenzstruktur und -niveaus von Methoden naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung

In dieser Studie wurde das prozessbezogene Kompetenzkonstrukt "Naturwissenschaftliche Untersuchungen" - Fragestellung, Hypothese, Untersuchungsdesign und Datenauswertung - des ESNaS-Modells ("Evaluation der Standards in den Naturwissenschaften für die Sekundarstufe I") um methodenspezifische Kompetenzkonstrukte (Beobachten, Vergleichen und Experimentieren) erweitert. Das zweidimensionale Facettendesign erlaubt die Beantwortung der Frage, ob wissenschaftsmethodische Kompetenzen naturwissenschaftl ... In dieser Studie wurde das prozessbezogene Kompetenzkonstrukt "Naturwissenschaftliche Untersuchungen" - Fragestellung, Hypothese, Untersuchungsdesign und Datenauswertung - des ESNaS-Modells ("Evaluation der Standards in den Naturwissenschaften für die Sekundarstufe I") um methodenspezifische Kompetenzkonstrukte (Beobachten, Vergleichen und Experimentieren) erweitert. Das zweidimensionale Facettendesign erlaubt die Beantwortung der Frage, ob wissenschaftsmethodische Kompetenzen naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung vorrangig methodenspezifisch oder prozessbezogen zu interpretieren sind. Zur Prüfung der Dimensionalität wurden die Daten von 986 Lernenden der 10. Jahrgangsstufe, die einen Test mit 132 Aufgaben im Multi-Matrix-Design bearbeitet haben, herangezogen und mit probabilistischen und klassischen Verfahren ausgewertet. Nun liegt ein Kompetenzstrukturmodell für das Unterrichtsfach Biologie vor, das über das Experimentieren hinaus, welches bisher vorrangig modelliert wurde, auch die Operationalisierung weiterer Erkenntnismethoden ermöglicht. Die Datenauswertung belegt, dass trotz Ausdifferenzierung des eindimensionalen Modells "Naturwissenschaftliche Untersuchungen" in weitere methodenbezogenen bzw. prozessbezogene Subdimensionen keine signifikante Abnahme der Modellgüte zu verzeichnen ist. Zudem zeigt sich, dass Schüler der Sekundarstufe I Schwierigkeiten haben, Hypothesen zu formulieren. Das hypothesengeleitete Beobachten von biologischen Systemen stellt eine besondere Herausforderung dar. Die Ergebnisse legen insgesamt schulpraktische Konsequenzen nahe. (DIPF/Projektträger)

Interventionsstudie zur Förderung von Modellkompetenz sowie deren Diagnose- und Vermittlungskompetenz bei Lehramtsstudierenden der Biologie im Master of Education

Ziel dieses Projekts war die Entwicklung von Fortbildungsmodulen für Lehrkräfte sowie die Ableitung von Kriterien zur Förderung von Modellkompetenz im Biologieunterricht. Dies erfolgte in zwei Phasen. Phase I [untersuchte und erfasste] die Wirkung einer Interventionsmaßnahme zur Förderung der Modellkompetenz sowohl bei Lehrkräften als auch bei Schülern. (...) Dazu wurden angehende Biologielehrer gezielt in ihrer Modellkompetenz fortgebildet (...) im Rahmen von drei Modulen à 180 Minuten mit folg ... Ziel dieses Projekts war die Entwicklung von Fortbildungsmodulen für Lehrkräfte sowie die Ableitung von Kriterien zur Förderung von Modellkompetenz im Biologieunterricht. Dies erfolgte in zwei Phasen. Phase I [untersuchte und erfasste] die Wirkung einer Interventionsmaßnahme zur Förderung der Modellkompetenz sowohl bei Lehrkräften als auch bei Schülern. (...) Dazu wurden angehende Biologielehrer gezielt in ihrer Modellkompetenz fortgebildet (...) im Rahmen von drei Modulen à 180 Minuten mit folgenden Themen: Einführung in das Kompetenzmodell, Diagnose von Schüleraussagen, Erprobung eines Unterrichtsbeispiels, Planung einer eigenen Unterrichtssequenz. Die Dokumentation des Unterrichts erfolgte über das von den Lehrkräften erstellte Planungsmaterial sowie die Videografie der einzelnen Stunden. Die Qualität der Unterrichtseinheiten wurde durch die Entwicklung der Modellkompetenz der Schüler indirekt kontrolliert. [Die Kompetenzentwicklung] wurde durch offene und geschlossene Aufgaben im Pre-Post-Test-Design erfasst. Die Fortbildung führte bei den Lehrkräften zu einer signifikanten Verbesserung der Modellkompetenz in allen fünf Teilkompetenzen. Im Unterricht fördern sie dagegen nur begrenzt einzelne Teilkompetenzen bei ihren Schülern. (...) In Phase II: [wurde] die Wirkung einer Interventionsmaßnahme zur Förderung der Modellkompetenz sowie der Diagnose- und Vermittlung dieser Kompetenz bei Masterstudierenden des Lehramts Biologie erfasst. Dazu wurden so genannte learning cases (fallbasierte Lernaufgaben) genutzt. (...) Die Kompetenzentwicklung der Studierenden wurde durch spezifische Instrumente im offenen und geschlossenen Format im Pre-Post-Follow-up-Design evaluiert. Mit neu zu entwickelnden test cases wurde die praxisrelevante Diagnosefähigkeit bzw. Vermittlungskompetenz der Studierenden vor und nach der Intervention dokumentiert und analysiert. Der Einsatz von Fällen stellte die unabhängige Variable dar, von der die Variablen Diagnosekompetenz und Vermittlungskompetenz der Lehramtsstudierenden abhängig waren. Die Modellkompetenz der Studierenden wurde auf der Basis der Module entwickelt, die bei Referendaren mit Erfolg eingesetzt wurden. Um die Effekte der learning cases zu untersuchen, wurde in einer Kontrollgruppe (paralleles Vorbereitungsseminar, gleicher zeitlicher Umfang) nach der Festigung der Modellkompetenz direkt in die Entwicklung von Unterrichtseinheiten eingestiegen. Die Projektergebnisse kommen im gesamten Bereich der Lehrerausbidung und Lehrerfortbildung zum Tragen (...). Die entwickelte Expertise in der Förderung der Diagnose- und Vermittlungsfähigkeit von Lehramtstudierenden sowie die entwickelten Materialien (learning cases) werden in die Fortbildung eingebracht. (DIPF/Projektträger)

KomQual - Qualität von Kommunikation im Unterrichtsgespräch als Kriterium der Unterrichtsqualität im Biologieunterricht

Die Ziele des Forschungsprojektes waren: (1) eine deskriptive Beschreibung von Merkmalen des Unterrichtsgesprächs im Biologieunterricht; (2) die Identifizierung von Merkmalen eines guten Unterrichtsgespräches, indem Zusammenhänge zwischen Qualitätsmerkmalen und dem Wissen der Schüler erhoben wurden; (3) die grafische Veranschaulichung des Unterrichtsgesprächs in Form von Diagrammen, die es ermöglichen, Brüche in der Kommunikation zu identifizieren; (4) die Entwicklung von Workshops für (zukünfti ... Die Ziele des Forschungsprojektes waren: (1) eine deskriptive Beschreibung von Merkmalen des Unterrichtsgesprächs im Biologieunterricht; (2) die Identifizierung von Merkmalen eines guten Unterrichtsgespräches, indem Zusammenhänge zwischen Qualitätsmerkmalen und dem Wissen der Schüler erhoben wurden; (3) die grafische Veranschaulichung des Unterrichtsgesprächs in Form von Diagrammen, die es ermöglichen, Brüche in der Kommunikation zu identifizieren; (4) die Entwicklung von Workshops für (zukünftige) Lehrkräfte, in denen die Erkenntnisse für die Schulpraxis aufgearbeitet werden. (...) Im Rahmen einer Reanalyse von Videodaten, die im Rahmen der ersten Phase der DFG-Forschergruppe "Naturwissenschaftlicher Unterricht" erhoben wurden, wurde das Unterrichtsgespräch auf der Basis von 47 videografierten und transkribierten Biologiestunden deskriptiv beschrieben. Zudem wurden mittels multipler Regressionen Zusammenhänge zwischen Merkmalen des Unterrichtsgesprächs und dem Strukturwissen der Lernenden analysiert. Diese Ergebnisse wurden schließlich genutzt, um Gesprächsdiagramme zu entwickeln, die in Workshops genutzt werden können, um die Kommunikationskompetenz von Biologielehrkräften zu trainieren. Zusätzlich wurde ein Workshop für (zukünftige) Lehrkräfte entwickelt und evaluiert. (...) Basierend auf Ergebnissen der Studie wurde ein Computer-Tool entwickelt, das typische Abläufe der Kommunikation im Biologieunterricht grafisch veranschaulicht. Es kann eingesetzt werden, um Unterrichtsgespräche zu reflektieren. (DIPF/Projektträger)

Einfluss des fachbezogenen Professionswissens von Lehrkräften auf die Entwicklung der Systemkompetenz von Schülern im Biologieunterricht

[Das Projekt untersuchte] den Einfluss des fachbezogenen Professionswissens von Lehrkräften auf die Entwicklung des Systemdenkens von Schülern im Biologieunterricht. Es wurde erwartet, dass das fachbezogene Professionswissen der Lehrkraft einen Teil der Varianz in der Entwicklung des Systemdenkens zwischen den Schulklassen einer Jahrgangsstufe erklären kann. Messinstrumente zur Erhebung des fachbezogenen Professionswissens von Lehrkräften wurden entwickelt und pilotiert. Die Ergebnisse der Pilot ... [Das Projekt untersuchte] den Einfluss des fachbezogenen Professionswissens von Lehrkräften auf die Entwicklung des Systemdenkens von Schülern im Biologieunterricht. Es wurde erwartet, dass das fachbezogene Professionswissen der Lehrkraft einen Teil der Varianz in der Entwicklung des Systemdenkens zwischen den Schulklassen einer Jahrgangsstufe erklären kann. Messinstrumente zur Erhebung des fachbezogenen Professionswissens von Lehrkräften wurden entwickelt und pilotiert. Die Ergebnisse der Pilotierung waren zufriedenstellend. Die Messinstrumente wurden in einer Feldstudie mit einer Intervention im Prä-Post-Testdesign eingesetzt. Es konnten reliable und valide Testinstrumente für die Erhebung des fachbezogenen Professionswissens von Lehrkräften zu biologischen Systemen (Lerngegenstand: Die Miesmuschel im Wattenmeer) entwickelt werden. Diese Testinstrumente wurden anschließend in einer Interventionsstudie eingesetzt, in der der Zusammenhang zwischen dem fachbezogenen Professionswissen (Fachwissen und fachdidaktisches Wissen der Lehrkräfte) und der Kompetenzentwicklung der Schüler (Systemdenken) untersucht wurde. (DIPF/Projekt/Projektträger)

Empirische Beschreibung von Modellkompetenz

Um zu klären, wie Schüler Kompetenzen [im Umgang mit Modellen - Bestandteil einer naturwissenschaftlichen Grundbildung (scientific literacy) - ] erwerben können, ist eine empirische Beschreibung von Modellkompetenz notwendig, die Teilkompetenzen und Niveaus umfasst. Eine Beschreibung von Modellkompetenz, die auf wissenschaftstheoretischen Arbeiten und empirischen Studien beruht, wurde im vorgestellten Projekt mit Hilfe von Multiple-Choice-Items (MC-Items) empirisch überprüft. Hierfür wurden zun ... Um zu klären, wie Schüler Kompetenzen [im Umgang mit Modellen - Bestandteil einer naturwissenschaftlichen Grundbildung (scientific literacy) - ] erwerben können, ist eine empirische Beschreibung von Modellkompetenz notwendig, die Teilkompetenzen und Niveaus umfasst. Eine Beschreibung von Modellkompetenz, die auf wissenschaftstheoretischen Arbeiten und empirischen Studien beruht, wurde im vorgestellten Projekt mit Hilfe von Multiple-Choice-Items (MC-Items) empirisch überprüft. Hierfür wurden zunächst entsprechende Items entwickelt und mit Blick darauf evaluiert, inwiefern sie die zugrunde liegende Teilkompetenz repräsentieren, bei der Itembearbeitung entsprechende kognitive Prozesse ablaufen und adäquate Itemkennwerte aufweisen. Für die empirische Beschreibung von Modellkompetenz wurden anhand dieser drei Kriterien 40 MC-Items ausgewählt. Diese wurden neben Fragebögen zu weiteren Konstrukten 1136 Schülerinnen und Schülern des Gymnasiums in den Jahrgangsstufen 7 bis 10 vorgelegt. Für die empirische Überprüfung der Strukturierung von Modellkompetenz wurden die Daten mit IRT-Modellen (Item-Response-Theorie) analysiert. Die Itemschwierigkeiten wurden in einer einfaktoriellen Varianzanalyse zur empirischen Überprüfung der Niveaus von Modellkompetenz genutzt. Darüber hinaus wurde anhand der Personenfähigkeiten in einer latenten Regression geprüft, inwieweit sich Schüler in den Jahrgangsstufen 7 bis 10 in ihrer Modellkompetenz unterscheiden, um Lernvoraussetzungen zu beschreiben. Zum anderen wurde untersucht, wie Modellkompetenz mit anderen Variablen wie zum Beispiel Intelligenz zusammenhängt. Die empirischen Befunde sprechen für spezifische enge Verknüpfungen zwischen den Teilkompetenzen. Die Niveaus bilden empirisch insgesamt steigende Anforderungen an die Schüler ab. Lehrer können die Teilkompetenzen und Niveaus somit sinnvoll als Referenzsystem heranziehen. (DIPF/Projektträger)

Kognitive Prozesse bei der Itembearbeitung

Entwicklung von Modellkompetenz im Kontext Biologieunterricht

Das Ziel dieses Projektes war es zu untersuchen, inwiefern die in einem Kompetenzmodell beschriebenen Niveaus aufeinander aufbauende Entwicklungsstufen darstellen und es sich somit um ein Kompetenzentwicklungsmodell handelt. Zudem wurde untersucht, welche Lerngelegenheiten sich den Schülern im Bereich Modelle bieten und wie diese Lerngelegenheiten die Kompetenzentwicklung beeinflussen. Dies wurde im Rahmen einer Längsschnittstudie mit drei Messzeitpunkten über drei Jahre am Gymnasium untersucht, ... Das Ziel dieses Projektes war es zu untersuchen, inwiefern die in einem Kompetenzmodell beschriebenen Niveaus aufeinander aufbauende Entwicklungsstufen darstellen und es sich somit um ein Kompetenzentwicklungsmodell handelt. Zudem wurde untersucht, welche Lerngelegenheiten sich den Schülern im Bereich Modelle bieten und wie diese Lerngelegenheiten die Kompetenzentwicklung beeinflussen. Dies wurde im Rahmen einer Längsschnittstudie mit drei Messzeitpunkten über drei Jahre am Gymnasium untersucht, zum einen über eine Kohorte von der siebten bis zur neunten und eine zweite Kohorte von der achten bis zur zehnten Jahrgangsstufe. Zur Erfassung der Modellkompetenz der Schüler wurden bereits evaluierte Multiple-Choice-Aufgaben und offene Aufgaben eingesetzt. Die Entwicklung der Modellkompetenz wurde mit Hilfe mehrdimensionaler Rasch-Skalierungen modelliert. Zur Erfassung der Lerngelegenheiten beantworteten die Biologielehrkräfte der befragten Schüler einen Fragebogen zu ihrem Einsatz von Modellen im Unterricht. Der Einfluss der Lerngelegenheiten auf die Modellkompetenz der Schüler wurde mittels Regressionsanalysen untersucht. Die erste Messung wurde im Juli 2011 mit der Befragung von 709 Schülerinnen und Schülern und 10 Lehrkräften, die zweite Messung im Juli 2012 mit der Befragung von 699 Schülerinnen und Schülern und 8 Lehrkräften durchgeführt. Bisherige Modellierungen zeigen, dass die Items eine gute Passung mit dem Messmodell aufweisen. Im Juli 2013 erfolgte die dritte Messung. Deren Ergebnisse dienen neben der Überprüfung des Kompetenzentwicklungsmodells einer detaillierten Beschreibung des Kenntnisstandes von Lernenden der 7. bis 10. Jahrgangsstufe und können als Grundlage für die Entwicklung von Interventionen und die Gestaltung von Lernmaterialien zur Förderung der Modellkompetenz herangezogen werden. (DIPF/Projektträger)

Schülervorstellungen zur Pflanzenernährung in der Lehrerbildung

Über Vorstellungen zum Pflanzenstoffwechsel bei Studierenden des Lehramts für Grundschule und Hauptschule sowie Realschule liegt ein auffallend geringes Wissen vor. (...) Im Spannungsfeld zwischen Instruktion und Konstruktion wurden [in der Studie] zwei verschiedene Lernumgebungen, basierend auf moderat-konstruktivistischen Unterrichtskonzepten und Unterrichtsideen zum Thema Stoffwechsel von Pflanzen, entwickelt und in sechs Seminaren an der Hochschule erprobt. Dabei ging es um das Erkunden eige ... Über Vorstellungen zum Pflanzenstoffwechsel bei Studierenden des Lehramts für Grundschule und Hauptschule sowie Realschule liegt ein auffallend geringes Wissen vor. (...) Im Spannungsfeld zwischen Instruktion und Konstruktion wurden [in der Studie] zwei verschiedene Lernumgebungen, basierend auf moderat-konstruktivistischen Unterrichtskonzepten und Unterrichtsideen zum Thema Stoffwechsel von Pflanzen, entwickelt und in sechs Seminaren an der Hochschule erprobt. Dabei ging es um das Erkunden eigener Lernerfahrungen. Die Ziele der Lernumgebung waren, dass die Studierenden unter moderat-konstruktivistischen Lernbedingungen in der Lernumgebung arbeiteten und sich die Domäne des Pflanzenstoffwechsels an einfachen, schulnahen Experimenten und Versuchen selbstständig erschließen konnten. Dabei wählten drei Seminargruppen ihre Experimente und Aufgaben in einem Arbeitsskript selbstständig aus; die anderen drei Seminargruppen bearbeiteten die Aufgaben in der vorgegebenen Reihenfolge. Zur Datenerhebung wurden Fragebögen und Concept Maps eingesetzt. Zudem wurden mit ausgewählten einzelnen Studierenden Interviews geführt. Auch nicht-leistungsbezogene Zielkriterien wie Einstellungen zum Lehren und Lernen, Motivation und Interesse wurden erhoben. (...) Ergebnisse im Bereich des Concept-Mapping-Verfahrens zeigen, dass die Studierenden im fachspezifischen Bereich zum Pflanzenstoffwechsel Wissen in beiden Lernumgebungen aufbauen konnten. Der empfunden Grad an Selbstbestimmung variiert in den beiden Lernumgebungen. (DIPF/Projektträger)