Forschungsprojekt

Stammbäume als fachspezifische Repräsentationen von Makroevolution - Erfassung und Modellierung der Fähigkeiten von Studierenden

Forschungsvorhaben innerhalb des Teilprojekts 2, Ausbau und curriculare Verankerung von Blended-Learning-Szenarien, des Qualitätspakt-Lehre-Vorhabens Bildungsgerechtigkeit im Fokus.

Zweite Förderphase: 2016 - 2020

Dieses Vorhaben wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 01PL16075 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

verantwortlich: T. Schramm, Y. Schachtschneider, P. Schmiemann

Die Evolutionsbiologie gilt als das verbindende Element aller Teilbereiche der Biologie, sodass das Wissen über Evolution im Umgang mit vielen biologischen Themen unabdingbar ist. Da phylogenetische Bäume die direkteste graphische Repräsentation von makroevolutionären Vorgängen sind, ist es für ein Verständnis der Evolution, und damit der allgemeinen Biologie, essentiell derartige Grafiken interpretieren und analysieren zu können. Im Laufe der letzten Jahre zeigten mehrere Studien, dass Schüler, Studenten und auch Biologen teils gravierende Fehler im Aufbau und der Interpretation von phylogenetischen Bäumen zeigen.

Fähigkeiten, die für den Umgang mit phylogenetischen Bäumen notwendig sind, werden üblicherweise unter dem Begriff ‚Tree-Thinking‘ zusammengefasst. Verschiedene Arbeitsgruppen haben Fähigkeitensysteme zum Tree-Thinking vorgestellt, diese wurden jedoch nicht empirisch überprüft. In welchem Verhältnis diese Fähigkeiten zueinander stehen und inwieweit sie sich auch unterscheiden lassen, ist bisher nicht empirisch geklärt.

Vor diesem Hintergrund soll in diesem Promotionsprojekt zunächst untersucht werden, welche Fähigkeiten deutsche Studierende bei der Bearbeitung und Interpretation von phylogenetischen Bäumen zeigen und inwieweit sich diese Fähigkeiten im Laufe des Studiums verändern. Hierbei soll ein synthetisches Fähigkeitensystem des Tree-Thinkings, basierend auf den publizierten Systemen, entwickelt und empirisch geprüft werden.

Die Befunde dieser Arbeit können praktisch dazu genutzt werden, Studierende gezielt im Bereich des Tree-Thinkings zu fördern und bestehende Defizite und Fehlvorstellungen zu korrigieren, um ein leichteres und tieferes Verständnis der Evolution zu ermöglichen.

Flagge Great Britain 

Evolutionary Biology is seen as unifying concept of all biological sub-disciplines, making knowledge about processed and concepts of evolution a prerequisite for many biological topics. Phylogenetic trees are the most direct representations of evolutionary history and macro-evolutionary processes, thus being an indispensable tool in learning about evolution. Multiple studies of the last years showed that High-School and (under-)graduate students but also biologists are prone to make  mistakes, many of which show serious misunderstanding, in constructing and interpreting phylogenetic trees.

Skills needed in handling phylogenetic trees are subsumed under the term ‘Tree-Thinking’. Different groups presented Skill-Systems of Tree-Thinking, but these have not been empirically tested. There are no findings on possible correlations to other potentially relevant variables like spatial thinking or evolution specific content knowledge.

In the light of these findings, this project will survey the skills of German (under-)graduate students in working with phylogenetic trees and in how far these skills change in the course of their academic studies. To this end, a synthetic skill-system of Tree-Thinking, based on the published skill systems, has been derived and is empirically tested.

Findings of this work can be used practically to support students in improving Tree-Thinking and to reduce learners’ conceptions to facilitate an easier and deeper understanding of evolution.