Feedback in digitalen Lernmaterialien birgt das Potential, Verständnisschwierigkeiten durch unmittelbare Rückmeldungen zum Lernprozess zu reduzieren. Lerneffekte durch Feedback sind jedoch variabel, da sie in hohem Maße von der Gestaltung und dem Einsatzszenario sowie der Passung auf die Lernenden abhängen.

Die Lernwirksamkeit vorwissensangepasster Feedbackarten wurde in einer digitalen Lernumgebung zur PCR und Gelelektrophorese für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II unter Berücksichtigung der kognitiven Anforderungen der Aufgaben untersucht. Sie lernten in einem Lernsetting ohne praktisches Experimentieren und einem Lernsetting mit praktischem Experimentieren im Lehr-Lern-Labor.

Beide Lernsettings ermöglichten es Schülerinnen und Schülern, beträchtliche Lernfortschritte zu erreichen. Am Experimentiertag erzielten die Schülerinnen und Schüler unabhängig von der Feedbackart einen vergleichbaren Lernerfolg. Im digitalen Lernsetting förderte promptbasiertes Feedback bei niedrigem Vorwissen und KCR-Feedback bei hohem Vorwissen den Erwerb von anwendungsfähigem Wissen am effektivsten. Die Wirksamkeit des eingesetzten beispielbasierten Feedbacks scheint weniger vom Vorwissen abzuhängen. Deskriptive Analysen von Prozessmerkmalen geben zudem interessante Einblicke in das Lernverhalten beim Arbeiten mit der digitalen Lernumgebung und dem Feedback.

Aus den Befunden werden Implikationen für die fachdidaktische und Feedbackforschung sowie für die Gestaltung von Feedback in digitalen Lernumgebungen abgeleitet.

ISBN 978-3-8325-5481-1
288 Seiten, Erscheinungsjahr: 2022

Die Entwicklung der Kompetenzen zur naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung und zum selbstständigen Experimentieren stellt für viele Lernende eine hohe kognitive Anforderung dar. Doch wie können die Lernenden beim Experimentieren im Biologieunterricht sowohl im Bereich Fachwissen als auch im Bereich Erkenntnisgewinnung optimal unterstützt werden?

Untersucht wird diese Frage im Rahmen einer Interventionsstudie in der drei verschiedene Beispielaufgabenformate zum Einsatz kommen. Die drei Experimentalgruppen unterscheiden sich hinsichtlich des Einsatzes bildbasierter, textbasierter oder text-bildbasierter Beispielaufgaben, die die Lernenden jeweils in ihrem Lernprozess beim Experimentieren unterstützen.

Beispielaufgaben haben sich in den Naturwissenschaften bereits als lernförderlich erwiesen. In der vorliegenden Studie wird der Bildanteil der Beispielaufgaben sukzessive erhöht und anschließend die Lernwirksamkeit der Formate überprüft.

Die Studienergebnisse zeigen unter anderem, dass besonders die bild- und text-bildbasierten Beispielaufgabenformate eine hohe Lernwirksamkeit im Bereich des biologischen Fachwissens haben. Im Bereich der Erkenntnisgewinnung können mit allen Beispielaufgabenformaten gute Lernwirksamkeiten erreicht werden.

ISBN 978-3-8325-5040-0
238 Seiten, Erscheinungsjahr: 2020

Fortbildungen bieten Lehrerinnen und Lehrern eine Möglichkeit zur berufsbegleitenden Professionalisierung. Das Lehrerfortbildungen auf unterschiedlichen Ebenen wirksam sein können, wurde bereits mehrfach nachgewiesen und auch wirksame Merkmale von Fortbildungen konnten identifiziert werden. Jedoch fehlen Modelle, die das Fortbildungshandeln der Lehrerinnen und Lehrer insgesamt in den Blick nehmen.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden aufgrund theoretischer Überlegungen und empirischer Erkenntnisse mögliche Einflussfaktoren zusammengetragen, die in Zusammenhang mit dem Fortbildungshandeln von Lehrkräften stehen könnten. Anhand dieser Zusammenstellung wurde ein Online-Fragebogen konzipiert. Zum einen konnte so eine deskriptive Situationsbeschreibung des Fortbildungshandelns und möglicher Einflussfaktoren für Biologielehrkräfte in NRW geleistet werden. Zum anderen konnten mögliche Zusammenhänge und Prädiktoren für die Teilnahme an Fortbildungen und speziell Fortbildungen im Fach Biologie sowie zum erfolgreichen Transfer von Inhalten bisheriger Biologiefortbildungen in den Unterricht bestimmt werden.

Die Arbeit legt Vergleichswerte und erste Hinweise für weitere Forschungsvorhaben vor. Zudem bietet sie einen Überblick über die Erfahrungen von Biologielehrkräften mit dem aktuellen Fortbildungsangebot. Die erfragten Erwartungen und inhaltlichen Wünsche können zudem für die künftige Gestaltung von Fortbildungen genutzt werden.

ISBN 978-3-8325-4899-5
217 Seiten, Erscheinungsjahr: 2019

Lehrerfortbildungen sind notwendig, damit Lehrkräfte den aktuellen gesellschaftlichen, bildungspolitischen und fachwissenschaftlichen Entwicklungen angemessen begegnen können und ihr Wissen und ihre Fähigkeiten kontinuierlich ausbauen können. Das Forschungsinteresse der vorliegenden Arbeit liegt in der Überprüfung möglicher Effekte einer Biologielehrerfortbildung auf vier Wirkungsebenen und möglicher Zusammenhänge der an der Wirksamkeit beteiligten Variablen. Die Ergebnisse der Untersuchung haben gezeigt, dass die Biologielehrerfortbildung von den teilnehmenden Lehrkräften positiv eingeschätzt wurde und dass die Lehrkräfte ihr Wissen durch die Teilnahme signifikant erweitern konnten.

Weiterhin konnten Veränderungen in den Überzeugungen, der Selbstwirksamkeitserwartung und dem selbstberichteten unterrichtlichen Handeln verzeichnet werden. Weiterhin konnte durch die Untersuchung gezeigt werden, dass positive Zusammenhänge zwischen verschiedenen erhobenen Variablen, die bei der Wirksamkeit von Lehrerfortbildungen eine Rolle spielen, bestehen. Mit den genannten Ergebnissen trägt die vorliegende Studie zu einem genaueren Verständnis der Funktions- und Wirkungsweise von Lehrerfortbildungen bei, welches zur gezielten Qualitätssicherung und -entwicklung dieser genutzt werden kann.

ISBN 978-3-8325-4652-6
168 Seiten, Erscheinungsjahr: 2018

Im Biologieunterricht werden Fachinhalte vielfach als Abbildungen in Form von Fotografien, Schaubildern, Prozessdarstellungen und Diagrammen repräsentiert. Sie sollen das fachliche Verstehen und Lernen unterstützen, die hohe Variationsfülle birgt jedoch auch Lernschwierigkeiten. Bislang liegt nur unsystematisches Wissen über die Struktur und Funktion der Abbildungsvariationen vor. Es ist außerdem unklar, wie Schülerinnen und Schüler beim Verstehen von Prozessdarstellungen vorgehen, welche kognitiven Aktivitäten sie zeigen und inwiefern bestimmte Aktivitätsmuster das Verstehen fördern. Vor diesem Hintergrund wurden Abbildungen in Biologieschulbüchern und Protokolle Lauten Denkens ausgewertet. Kognitiven Aktivitäten wurden anhand von 4351 einzelnen Schüleräußerungen während des Bildverstehens analysiert und Zusammenhänge zu Abbildungsmerkmalen untersucht.

Es zeigten sich inhaltsspezifische Unterschiede der Abbildungsmerkmale und es konnten stereotype Merkmalskombinationen der Struktur und Funktionsvielfalt differenziert werden.

Außerdem zeigte sich, dass Lernende realistische Abbildungen besser verstehen als abstrakte Variationen und dass vor allem das Bilden von Inferenzen durch die Elaboration des Bildinhaltes und den Abruf von Vorwissen das Verstehen der Abbildungsinhalte unterstützt.

Die Aufklärung spezifischer Muster kognitiver Aktivitäten, die in Zusammenhang mit erfolgreichem Bildverstehen im Fach Biologie beobachtbar sind, kann als Ansatzpunkt für die Gestaltung von Lernmaterialien dienen, die Schülerinnen und Schüler gezielt beim Verstehen komplexer biologischer Abbildungen unterstützen.

ISBN 978-3-8325-4390-7
229 Seiten, Erscheinungsjahr: 2017

Der Umgang mit Fachsprache und insbesondere mit Fachtexten ist eine der Herausforderungen beim Lernen in naturwissenschaftlichen Fächern. So hat sich vielfach gezeigt, dass Schülerinnen und Schüler Probleme beim Umgang mit der biologischen Fachsprache haben und Hilfe beim Lernen aus Fachtexten benötigen. Dies betrifft insbesondere Schülerinnen und Schüler mit Deutsch als Zweitsprache. Auf Basis eines kognitionspsychologischen Textverstehensmodells sowie der Merkmale der biologischen Fachsprache wurden in dieser Arbeit fachspezifische Unterstützungsmaßnahmen zum Lernen aus Fachtexten für den Themenbereich Immunbiologie entwickelt, evaluiert und mit fachunspezifischen Instruktionen verglichen.

Die Ergebnisse dieser Studie mit 365 Schülerinnen und Schülern zeigen, dass durch den Einsatz fachspezifisch-sprachsensibler Aufgaben zum Textverstehen im Biologieunterricht das Anwendungswissen und die aktive Verwendung von Fachsprache bei allen Schülerinnen und Schülern gefördert werden können. Schülerinnen und Schüler mit Deutsch als Zweitsprache erzielen durch solch eine Förderung in allen getesteten Bereichen signifikant bessere Leistungen als Schülerinnen und Schüler ohne diese Förderung und sind somit in der Lage zu ihren muttersprachlichen Mitschülerinnen und Mitschülern aufzuschließen.

Die vorliegende Arbeit bietet damit einen theoretischen Rahmen zur Konstruktion fachspezifisch-sprachsensibler Aufgaben, der für weitere Themen adaptiert werden kann, sowie erste evaluierte biologiespezifische Unterrichtsmaterialien. Die Ergebnisse liefern weiterhin erste Hinweise auf die Wirksamkeit einer fachspezifisch-sprachsensiblen Förderung im Vergleich zu einer fachunspezifischen Förderung.

ISBN 978-3-8325-4327-3
251 Seiten, Erscheinungsjahr: 2016

Studieneingangsvoraussetzungen stellen zentrale Determinanten des Studienerfolgs dar. Über das Zusammenspiel von kognitiven und affektiven Eingangsvoraussetzungen als Bedingungsfaktoren von Studienerfolg ist in fachspezifischen Kontexten jedoch noch wenig bekannt. Die vorliegende Studie verfolgt daher das Ziel, die Eingangsvoraussetzungen von Biologiestudierenden zu analysieren und ihren Einfluss auf den Studienerfolg im Fach Biologie empirisch zu überprüfen.

Die Ergebnisse zeigen, dass Gymnasiallehramtsstudierende hinsichtlich ihrer kognitiven Voraussetzungen mit Fachbachelorstudierenden vergleichbar sind, während die angehenden Sekundarstufe-I-Lehrkräfte geringere Testleistungen und schlechtere Abiturnoten aufweisen. Darüber hinaus umfasst die Gruppe der Sekundarstufe-I-Studierenden deutlich mehr Studierende aus nicht-akademischen Elternhäusern sowie Studierende mit ein oder zwei im Ausland geborenen Elternteilen. Dies ist insofern bedeutsam, als dass diese Merkmalsausprägungen direkt mit den kognitiven Variablen in Zusammenhang stehen. Für die Studienleistung kann die Untersuchung die prädiktive Validität des Leistungstests in Kombination mit der Abiturnote aufzeigen und damit Befunde anderer Fachrichtungen stützen. Darüber hinaus hat auch die Tatsache, ob Biologie als Wunschfach studiert wird, sowie die als Studienwahlmotiv angegebene Fähigkeitsüberzeugung einen positiven Einfluss auf die Studienleistung.

Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie erscheint es sinnvoll, angehende Biologiestudierende frühzeitig über die erwarteten Vorkenntnisse aufzuklären und Eingangsqualifikationen explizit zu benennen.

ISBN 978-3-8325-4186-6
241 Seiten, Erscheinungsjahr: 2016

Die Fähigkeiten deutscher Biologieschülerinnen und -schüler sind im Bereich des Experimentierens defizitär. Doch wie können die experimentellen Fähigkeiten von Lernenden angemessen gefördert werden?

Untersucht wird diese Frage im Rahmen einer Interventionsstudie, für die vier verschiedene Lernumgebungen zum Einsatz kommen. Die Lernumgebungen (A bis D) unterscheiden sich hinsichtlich des eingesetzten Lernformates und der Art der Experimentdurchführung.

Für die Lernumgebungen A und B werden biologische Beispielaufgaben entwickelt, in denen ein Experiment in all seinen Teilschritten exemplarisch dargestellt wird. Beispielaufgaben gelten in den Naturwissenschaften als ein effektives Lernformat zur Förderung von Problemlöseprozessen. Für die Lernumgebungen C und D kommen herkömmliche Experimentieranleitungen in Form von inhaltsäquivalenten Schulbuchtexten zum Einsatz. Die Art der Experimentdurchführung geschieht praktisch (A und C) oder gedanklich (B und D). Interventionsbegleitend werden Videodaten erhoben.

Die Studienergebnisse zeigen, dass die praktische Experimentdurchführung zu einer höheren Lernleistung im Bereich des experimentellen Methodenwissens führt als das rein gedankliche Nachvollziehen der Experimente. Hierbei ist unerheblich, ob die Schülerinnen und Schüler mit Beispielaufgaben oder mit Schulbuchtexten lernen. Die videoanalytischen Ergebnisse unterstützen die Annahme, dass das Beispielaufgabenformat das selbständige Experimentieren fördert.

ISBN 978-3-8325-3834-7
163 Seiten, Erscheinungsjahr: 2014

Wie gelingt es, Schülerinnen und Schüler im Biologieunterricht differenziert und nachhaltig zu fördern? Beispielaufgaben haben sich für das individuelle Lernen bereits vielfach bewährt. Unklar ist jedoch, ob sich Schülerinnen und Schüler bei der partnerschaftlichen Erarbeitung von Beispielaufgaben in Dyaden (Partnerarbeit) gegenseitig unterstützen können, welchen Einfluss das Vorwissen dabei nimmt und ob sich der Lernprozess durch Selbsterklärungsimpulse zusätzlich anregen lässt.

Die empirischen Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass die eingesetzten biologischen Beispielaufgaben sowohl für das individuelle Lernen als auch für das Lernen in Dyaden geeignet sind. Lernende mit niedrigem Vorwissen sind dabei in allen untersuchten Lernsituationen gleich erfolgreich, wobei sie in der Tendenz beim individuellen Lernen besser abschneiden als beim Lernen in Dyaden. Lernende mit hohem Vorwissen profitieren insbesondere, wenn sie mit einem Partner lernen, der ein niedriges Vorwissen aufweist. Lernen Schülerinnen und Schüler mit hohem Vorwissen dagegen gemeinsam, fällt der Lernerfolg verhältnismäßig gering aus, kann aber durch Selbsterklärungsimpulse gesteigert werden.

Die Erkenntnisse aus diesem DFG-geförderten Forschungsprojekt der Forschergruppe und des Graduiertenkollegs "Naturwissenschaftlicher Unterricht" (nwu-essen) zeigen Möglichkeiten auf, wie Schülerinnen und Schüler in leistungsheterogenen Klassen durch den Einsatz von Beispielaufgaben im Biologieunterricht gefördert werden können.

ISBN 978-3-8325-3659-6
111 Seiten, Erscheinungsjahr: 2014

Abituraufgaben haben einen besonderen Stellenwert für die Qualitätsentwicklung im Bildungssystem. Forschungsergebnisse zeigen, dass Merkmale wie das Aufgabenformat, der Inhaltsbezug und die mit der Aufgabenlösung verbundenen kognitiven Anforderungen die Qualität der Leistungsmessung in schriftlichen Prüfungen beeinflussen. Vor diesem Hintergrund wurden schriftliche Abituraufgaben aus dem Fach Biologie in Bezug auf schwierigkeitsgenerierende Aufgabenmerkmale analysiert und mit den Prüfungsleistungen von Abiturientinnen und Abiturienten in Beziehung gesetzt.

Es zeigt sich, dass die Schwierigkeit der Abituraufgaben hauptsächlich anhand kognitiver Anforderungen erklärt werden kann. Diese werden als Anforderungsbereiche (AFB) bei der Aufgabenentwicklung variiert und hängen systematisch mit fachspezifischen Anforderungen an die Informationsverarbeitung, an die Nutzung von Fachwissen und an die Lösungswege zusammen. Die Vorgabe der Bearbeitung von zwei Themenbereichen trägt dazu bei, mögliche Schwierigkeitsunterschiede der Themenbereiche anzugleichen. Durch die Kontrolle von Aufgabenstrukturmerkmalen, wie z. B. der Anzahl der Operatoren, können die Abituraufgaben optimiert werden.

Die vorliegenden empirischen Forschungsergebnisse bieten einen Orientierungsrahmen für die Weiterentwicklung schriftlicher Abiturprüfungen im Fach Biologie. Sie können darüber hinaus für die Entwicklung von Standards und für die Abiturvorbereitung genutzt werden.

Aus- und Weiterbildungen von Lehrkräften sollten u. a. zum Ziel haben, inhaltsspezifische Lehr- und Lernprozesse theoriebasiert zu reflektieren und darauf aufbauend die Handlungskompetenz für die Gestaltung von Unterricht zu erweitern. Das im Rahmen dieser Studie entwickelte CD-ROM-gestützte Programm PRoBiL soll Biologielehrkräfte bei diesem Prozess unterstützen, indem es zur Reflexion individueller prototypischer Routinen anregt.

Dazu mussten zunächst stabile prototypische Routinen von Biologielehrkräften identifiziert, unterschieden und beschrieben werden. In insgesamt vier Teilstudien wurde zu diesem Zweck ein Testinstrument entwickelt, welches die empirische Unterscheidung der Biologielehrkräfte der Stichprobe in zwei Gruppen mittels prototypischer Routinen zuließ. Eine Gruppe von Lehrkräften kann einem Muster prototypischer Routinen zugeordnet werden, welches als problemorientierte Routine bezeichnet wird, die andere Gruppe einem Muster, welches als informierende Routine bezeichnet wird. Die ermittelten prototypischen Routinen wurden in kurze Videosequenzen überführt, die prototypisches Handeln von Biologielehrkräften bei Unterrichtseinstiegen, im Umgang mit Experimenten und Schülervorstellungen zeigen. Die Videosequenzen, die anschließend in PRoBiL integriert wurden, sollen Biologielehrkräften in der Lehreraus- und -weiterbildung als Reflexionsanlass des eigenen Handelns und Unterstützung dienen, das eigene Handeln zielgerichtet zu hinterfragen.

Erscheinungsjahr: 2012

Was ist guter Fachunterricht und welchen Einfluss hat er auf die Lernleistung und -motivation von Schülerinnen und Schülern? Diese Frage ist seit den Ergebnissen der großen Schulleistungsvergleichsstudien wie TIMSS und PISA wieder verstärkt in den Blickpunkt empirischer Bildungsforschung gerückt. Die vorliegende Arbeit greift diese Frage auf und hat das Ziel, die Bedeutsamkeit von allgemeinen und fachspezifischen Merkmalen der Unterrichtsqualität speziell im Biologieunterricht zu untersuchen.

Die empirische Umsetzung erfolgt dabei im Rahmen einer Reanalyse von 50 videographierten Biologiestunden (1138 Schüler) und einer sich anschließenden experimentellen Interventionsstudie mit sieben Klassen (165 Schüler), innerhalb der neunten Jahrgangsstufe zum Thema "Blut & Kreislauf". Da alle Videoaufzeichnungen im Rahmen dieser Arbeit vollständig transkribiert wurden, konnten zur Auswertung allgemeiner und fachspezifischer Qualitätsmerkmale neben den hoch- und niedrig-inferenten, videobasierten und softwaregestützten Auswertungsmethoden auch transkriptbasierte Analyseverfahren wie die Sachstrukturanalyse herangezogen werden.

ISBN 978-3-8325-2668-9
198 Seiten, Erscheinungsjahr: 2010

Bislang liegen der Biologielehrerbildung nur wenige generalisierbare Befunde zum fachdidaktischen Professionswissen von Biologielehrkräften vor, was unter anderem auf einen Mangel geeigneter Messinstrumente zurückzuführen ist. Die vorliegende Studie setzt an diesem Defizit an. Es wurde ein Strukturmodell zum fachdidaktischen Wissen von Biologielehrkräften entworfen, welches an die Diskussion zur Handlungskompetenz von Lehrkräften anschlussfähig ist. Auf Grundlage des Strukturmodells wurden psychometrische Messinstrumente zur Erfassung des fachdidaktischen Wissens von Biologielehrkräften entwickelt und mit angehenden sowie erfahrenen Biologielehrkräften evaluiert.

Besonderes Augenmerk lag auf der Validität der entwickelten Messinstrumente, welche über einen Experten-Novizen-Vergleich, Expertenurteile sowie einen Vergleich der Testleistungen von Studierenden, Referendaren und erfahrenen Biologielehrkräften geprüft wurde. Die entwickelten Messinstrumente liefern einen Beitrag zur Kompetenzmodellierung und -diagnostik bei Biologielehrkräften und tragen somit zur Evaluation sowie empirischen Fundierung der Biologielehrerbildung bei.

ISBN 978-3-8325-2605-4
165 Seiten, Erscheinungsjahr: 2010

Fachliche Inhalte im Unterricht verstärkt miteinander zu vernetzen und damit die Ausbildung komplexer Wissensstrukturen zu fördern, ist eine Forderung eingeführter Bildungsstandards und Kernlehrpläne. In dieser Arbeit wurde der Frage nachgegangen, inwieweit Vernetzung im Biologieunterricht stattfindet. Es wurde mithilfe einer Videostudie im Biologieunterricht der Jahrgangsstufe 9 an Gymnasien in Nordrhein-Westfalen untersucht, welche Bedeutung das Vernetzungsniveau für die Lernleistung und die Lernmotivation der Schülerinnen und Schüler hat.
Die Ergebnisse zeigten, dass im Biologieunterricht wenig inhaltliche Vernetzung stattfindet. Der Unterricht basiert vornehmlich auf einzelnen Fakten, Zusammenhänge oder Bezüge zu zuvor vermittelten Fachinhalten werden nur selten hergestellt. Beim Vergleich der Extremgruppen wiesen die Klassen mit einem hohen Vernetzungsniveau im Unterricht komplexere Wissensstrukturen auf als diejenigen mit einem niedrigen Vernetzungsniveau. Im Wissenszuwachs war kein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen festzustellen, jedoch zeigte sich ein positiver Zusammenhang zwischen dem Vernetzungsniveau und der Lernmotivation.

Zeitschrift für Didaktik  der Naturwissenschaften: ZfDN, Band 15, S. 69-87
Erscheinungsjahr 2009

Der Einfluss kontextorientierten Lernens auf das Interesse und die Lernleistung im naturwissenschaftlichen Unterricht ist nach wie vor ungeklärt. Einerseits wird davon ausgegangen, dass kontextorientiertes Lernen durch ein gesteigertes Interesse zu höheren Leistungen beiträgt, andererseits wird befürchtet, dass interessante lebensweltliche Kontexte vom zu erlernenden Inhalt ablenken, die Komplexität erhöhen und daher lernhinderlich wirken. Ausgehend von den heterogenen Annahmen und ambivalenten Ergebnissen zum Einfluss kontextorientierten Lernens wurde eine experimentelle Interventionsstudie mit folgenden Zielen durchgeführt: Erstens soll der Einfluss kontextorientierten Lernens auf das situationale Interesse und die Lernleistung untersucht werden, zweitens soll der Einfluss auf die Lernleistung in Kombination mit einer Wiederholung beim kooperativen Lernen in Abhängigkeit individueller und kooperativer Lernbedingungen aufgeklärt werden.

Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass das Lernen mit lebensweltlichen Kontexten in Biologie entgegen den Erwartungen nicht interessensförderlich ist, sich aber unter Moderation des Interesses an den eingesetzten Kontexten ein Effekt auf das situationale Interesse zeigt. Kontextorientiertes Lernen führt darüber hinaus auch nicht zu einer Steigerung der Lernleistung; allerdings ermöglicht die Kombination des Lernens mit lebensweltlichen Kontexten und Concept Maps eine Erhöhung der Vernetzungsleistung. Trotz erwartungswidriger Ergebnisse legitimiert diese Studie kontextorientiertes Lernen, da es in Kombination mit anderen Unterstützungsmaßnahmen lernförderlich wirken kann. Die Studie liefert differenzierte Hinweise zur Wirksamkeit von kooperativem Concept Mapping, insbesondere hinsichtlich der Abhängigkeit von den kognitiven Fähigkeiten und der Lerngruppenzusammensetzung.

Zeitschrift für Didaktik  der Naturwissenschaften: ZfDN, publiziert 2010

Um die Fähigkeiten und Fertigkeiten von Schülerinnen und Schülern näher charakterisieren und erfassen zu können, werden entsprechende Kompetenzmodelle benötigt. Sie bilden die Grundlage für die Entwicklung von Messinstrumenten und die Interpretation der damit verbundenen Messergebnisse. Auf ihrer Basis kann die gezielte Diagnose und Förderung von Kompetenzen erfolgen. Dies setzt allerdings eine domänenspezifische Präzisierung und empirische Fundierung der Modelle voraus.

Das hier vorgestellte Kompetenzstrukturmodell bezieht sich auf den Bereich des biologischen Fachwissens. Es fokussiert auf drei zentrale biologische Konzepte unter besonderer Berücksichtigung biologischer Fachbegriffe. Seine empirische Überprüfung erfolgt mittels eines aufgabenbasierten Testinstruments im Multimatrix-Design. Die Mehrfachwahlaufgaben sind dabei a priori den Komponenten des theoretischen Modells zugeordnet. Als Datengrundlage dienen die Leistungen von rund 3300 Schülerinnen und Schülern der Jahrgangsstufen fünf bis zehn der allgemeinbildenden Schulformen.

Die Ergebnisse bestätigen, dass die Kompetenzen durch die Testitems valide abgebildet werden und das Modell zur Charakterisierung der Kompetenzen geeignet ist. Insgesamt ergeben sich drei differenzierte Modelle für die Konzepte Blutkreislauf, Entwicklung und Vererbung mit Niveaus des konzeptuellen Wissens. Das begrifflich-sprachliche Wissen differenziert konzeptübergreifend in zwei Niveaus. Durch die quasi-längsschnittliche Untersuchung ergeben sich außerdem Hinweise zur Kompetenzentwicklung und -förderung.

ISBN 978-3-8325-2445-6
202 Seiten, Erscheinungsjahr: 2010

In der Weiterentwicklung der Aufgabenkultur wird - insbesondere seit den Ergebnissen der deutschen Schülerinnen und Schüler in den internationalen Vergleichsstudien TIMSS und PISA - eine Möglichkeit gesehen, den Biologieunterricht in Deutschland zu verbessern. Aufgaben gelten als ein entscheidendes Element für das Lernen im Biologieunterricht, da sie nachweislich die Effektivität von Informationsaufnahme- und Informationsverarbeitungsprozessen von Lernenden beeinflussen. Das Ziel der Weiterentwicklung der Aufgabenkultur wirft die Frage nach geeigneten Ansatzpunkten für Veränderungen auf. Bisherigen kritischen Einschätzungen der Aufgabenkultur liegen jedoch keine abgesicherten empirischen Befunde zugrunde.

Im Rahmen des DFG-Projektes "Aufgaben im naturwissenschaftlichen Unterricht" wurde eine Analyse des Einsatzes von Aufgaben im Biologieunterricht der Sekundarstufe I durchgeführt. Die Ergebnisse der Studie, in welcher neben einer kategorienbasierten Videoanalyse auch Leistungstests und Fragebögen zum Einsatz kamen, zeigen, dass die im Biologieunterricht der Sekundarstufe I eingesetzten Aufgaben vorwiegend einen geringen kognitiven Anspruch haben. Insbesondere die Fähigkeit der Schülerinnen und Schüler, Probleme zu lösen und ihre Ergebnisse ausführlich zu verbalisieren, werden mit den eingesetzten Aufgaben nur unzureichend gefördert.

Neben einer Beschreibung des Status quo ermöglichen die Befunde auch Rückschlüsse auf die Lernwirksamkeit verschiedener Ausprägungen des Aufgabeneinsatzes. Es zeigt sich, dass insbesondere Schülerinnen und Schüler mit wenig Vorwissen von einem umfangreicheren Aufgabeneinsatz profitieren.

ISBN 978-3-8325-1780-9
235 Seiten, Erscheinungsjahr: 2007