Philipp Schmiemann

Die von der Kultusministerkonferenz formulierten Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss im Fach Biologie legen in vier Bereichen Kompetenz fest (Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung), über die Schülerinnen und Schüler am Ende der Mittelstufe verfügen sollen. Um die bei Schülerinnen und Schülern vorhandenen Kompetenzen beschreiben und überprüfen zu können, werden Kompetenzmodelle benötigt. Bisher existieren vor allem Kompetenzmodelle zur naturwissenschaftlichen Grundbildung (scientific literacy) bzw. psychologische Modelle zur kognitiven Entwicklung. Ein biologiespezifisches, evidenzbasiertes Modell zur Kompetenzentwicklung im Bereich Fachwissen existiert bislang nicht. Die Erstellung eines solchen domänenspezifischen und empirisch belegten Kompetenzstrukturmodells für den Kompetenzbereich Fachwissen ist Ziel dieses Dissertationsvorhabens. Ausgehend von bekannten vorunterrichtlichen Vorstellungen und typischen Schülerfehlern sollen in diesem Projekt Aufgaben zu grundlegenden biologischen Konzepten konstruiert werden. Die Art der Aufgabenbearbeitung wird zunächst qualitativ durch Protokollen lauten Denkens untersucht. Aus diesen Protokollen werden Hinweise auf charakteristische Unterschiede bei der Bearbeitung und Lösung der Aufgaben abgeleitet. Die Literatur deutet darauf hin, dass vor allem Unterschiede hinsichtlich der Alltagsvorstellungen, des naturwissenschaftlichen und biologischen Fachwissens sowie der Kenntnis und Vernetzung von grundlegenden biologischen Konzepten und Prinzipien von Bedeutung sein werden. Die aus der Protokollauswertung resultierende Kompetenzmodellhypothese wird durch einen schulformübergreifenden Lernerfolgstest geprüft und in Folge dessen Niveaustufen der Kompetenzentwicklung beschrieben. Als Kontrollvariablen werden über Fragebögen Daten zu Interesse und Intelligenz erhoben. Das entwickelte Kompetenzstrukturmodell legt die empirische Grundlage für die Ableitung und Prüfung eines Kompetenzentwicklungsmodell, das neben der Diagnosefähigkeit des Strukturmodells auch ein Charakterisieren und Förderung von Kompetenzentwicklung ermöglicht.

gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung 

Paul Jatzwauk

Es liegen bislang keine empirisch gestützten Erkenntnisse darüber vor, mit welchen Intentionen und Funktionen Aufgaben momentan im Biologieunterricht eingesetzt werden, welche Merkmale die eingesetzten Aufgaben besitzen und worin die Schwierigkeiten für die Lernenden bei der Bearbeitung von Biologieaufgaben im Unterricht bestehen. Ebenso liegen kaum empirische Befunde über die Strukturierung von Biologieunterricht vor. Die Dissertation fokussiert auf diese Forschungsdefizite. In einer als Querschnitt angelegten Situationsanalyse wird der Aufgabeneinsatz und die Unterrichtsstruktur im Biologieunterricht am Ende der Sekundarstufe I in der Klassenstufe 9 an Gymnasien Nordrhein-Westfalens analysiert. Es wird untersucht, welche Zusammenhänge zwischen dem Einsatz bestimmter Aufgabentypen und der Struktur der entsprechenden Unterrichtsstunde bestehen und inwiefern sich Charakteristika des Aufgabeneinsatzes in den Schülerleistungen abbilden. Das zentrale methodische Element zur Untersuchung des Aufgabeneinsatzes stellt die Videographie von Biologieunterricht dar. Es wurde je eine Unterrichtsstunde von 44 verschiedenen Biologielehrkräfte zum Themenbereich "Blut und Blutkreislauf" aufgenommen und anhand von Kategoriensystemen ausgewertet. Zu jeder Unterrichtsstunde wurden Lehrer- und Schülerfragebögen eingesetzt, die die Aufgabenverwendung und -wahrnehmung erfragen. Mittels eines Leistungstests wurde der Lernerfolg der Schülerinnen und Schüler über die Unterrichtsreihe ermittelt. Erste Ergebnisse zur Strukturierung des Biologieunterrichts zeigen, dass durchschnittlich knapp 70% der Unterrichtsstunde für die Erarbeitung neuer Lerninhalte verwendet wird. Dagegen nehmen Phasen der Übung und Anwendung des neu Gelernten lediglich 12% der Unterrichtsstunde ein. Wiederholungen und Zusammenfassungen der Inhalte einer Biologiestunde finden im Unterricht so gut wie nicht statt. Die weitere Datenauswertung wird zeigen, inwieweit diese Art der Unterrichtsstrukturierung mit dem Einsatz von Biologieaufgaben und den Lernleistungen der Schülerinnen und Schülern in Zusammenhang steht. Die Ergebnisse der empirischen Untersuchung sollen als Grundlage dienen, eine in der Unterrichtspraxis verwendbare Handreichung zur Beurteilung von Biologieaufgaben hinsichtlich ihrer Anforderungen zu entwickeln. Aus den Ergebnissen über die Zusammenhänge zwischen Aufgabeneinsatz, Unterrichtsstruktur und Schülerleistung werden für die Planung von Biologieunterricht Konsequenzen abgeleitet.

gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft

Angela Sandmann

Forschungsprojekt "Expertise in den naturwissenschaftlichen Fächern" am IPN