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Projekt Concept-Mapping (Biologie)
Kooperationsprojekt 
Didaktik der Biologie und 
Didaktik der Chemie
Kooperationsprojekt Didaktik der Biologie und Didaktik der Chemie
Antragsteller  
Prof. Dr. Angela Sandmann  
Prof. Dr. Elke Sumfleth    
 
Projektmitarbeiter  
Sabine Fechner  
Marion Haugwitz  
 
Projektzeitraum:      
10.2006-9.2009
   
 
Förderkennziffer: SA 1712/1-1 & SU 187/7-1
Forschungsanliegen
Zum Einfluss von Kontext und Concept-Maps auf Lernerfolg und Interesse in Biologie und Chemie  
 

Ziel des hier beantragten Projektes ist es, im Rahmen einer Instruktionsstudie den Einfluss von Concept-Maps und kontextbezogenen Aufgaben auf die Lernleistung und das Interesse in den Fächern Biologie und Chemie zu untersuchen. Von den Lernenden selbst generierte Concept-Maps werden als Strukturierungshilfe beim Erwerb basaler fachlicher Zusammenhänge eingesetzt. Kontextbezogene Aufgaben dienen der Förderung der Wissensanwendung und Flexibilisierung. Die Wirksamkeit von Concept-Maps und kontextbezogenen Aufgaben wird mit Hilfe fachspezifischer Leistungstests und Schülerfragebögen geprüft. Die Veränderung der Lernprozesse wird studienbegleitend durch Videobeobachtung kontrolliert. Im Ergebnis des Projektes wird die Aufklärung der Bedeutung der Fachstruktur, repräsentiert durch Concept-Maps, im Vergleich zur Bedeutung der Anwendungskontexte in Form kontextbezogener Aufgaben für die Strukturierung kumulativer Lernprozesse im naturwissenschaftlichen Unterricht erwartet.

Methoden und Auswertung

Die Lernwirksamkeit der Anwendung von Kontextbezügen und/oder Concept Maps wird durch Prä-, Post- und Follow-up-Tests ermittelt. Die Schüler haben bei der Prä-Erhebung einen Kognitiven-Fähigkeiten-Test (KFT) (Heller & Perleth, 2000) zur Parallelisierung der Kleingruppen zu bearbeiten, während die Eltern einen Fragebogen zum sozialen Hintergrund ausfüllen. Um ausschließen zu können, dass etwaige Unterschiede im Lernzuwachs auf Eingangsunterschiede zwischen den Schülern zurückzuführen sind, werden in der Eingangserhebung neben dem Vorwissen die Hintergrundvariablen individuelles Fachinteresse sowie Anstrengungsbereitschaft und Zeugnisnote in Chemie bzw. Biologie erfasst.  
In der Post- und Follow-up-Erhebung werden ein Leistungstest im Multiple-Choice-Format sowie ein fachspezifischer Triadentest (Neuroth, 2002) eine Woche bzw. vier Monate nach der letzten Kleingruppenarbeitsphase abermals von den Schülern bearbeitet.  
Am Ende jeder Kleingruppenarbeitsphase werden stundenspezifische Leistungstests durchgeführt, um den Lernerfolg, der direkt aus der Kleingruppenarbeit erwächst, zu messen. Das treatment-spezifische Interesse wird auch stundenbegleitend erhoben, um eventuelle Stundeneffekte zu berücksichtigen. Außerdem wird während der Kleingruppenarbeitsphasen jeweils eine Kleingruppe videographiert, um die stattfindenden Kommunikations- und Kooperationsprozesse zu kontrollieren und die Entwicklung dieser Prozesse beschreiben zu können.  

Datenlage und Ergebnisse
Zum Einfluss von Kontext und Concept-Maps auf Lernerfolg und Interesse in Biologie und Chemie  
 
Antragsteller: Prof. Dr. Angela Sandmann, Prof. Dr. Elke Sumfleth      
Projektmitarbeiter: Sabine Fechner, Marion Haugwitz    
Projektzeitraum: 10.2006-9.2009  

Ziel des Projekts ist es, den Einfluss lebensweltlicher Kontexte auf Interesse und Lernleistung in den zwei naturwissenschaftlichen Fächern Chemie und Biologie fachintern als auch fächervergleichend zu untersuchen. Weiterhin wird der Einsatz von Concept Mapping im Hinblick auf eine Unterstützung der Vernetzung der Fachinhalte beleuchtet.  
Es gelang größtenteils die angestrebte Stichprobe für beide Fächer zu realisieren und somit einen Vergleich der beiden Naturwissenschaften zu gewährleisten. In Pilotstudien wurden die Studienmaterialien erprobt und aufgrund der Ergebnisse zum Teil überarbeitet. Die Hauptstudien im 2x2 Design mit den unabhängigen Variablen Kontext und Concept Mapping wurden für beide Fächer mit annähernd gleicher Stichprobe an sieben Gymnasien durchgeführt. Die bisherige Auswertung der paper und pencil Daten aus den Hauptmesszeitpunkten (Prä, Post und Follow-Up) sowie den stundenbegleitenden Erhebungszeitpunkten zeigen fachintern für die Chemie einen positiven Effekt lebensweltlicher Kontexte und für die Biologie einen positiven Effekt des Concept Mappings auf die Lernleistung der Schülerinnen und Schüler.  
Die Analysen der paper und pencil Daten sind relativ weit fortgeschritten, so dass demnächst mit den fächervergleichenden Auswertungen begonnen werden kann. Es deutet sich bereits an, dass die Einbettung fachlicher Inhalte in lebensweltliche Kontexte nicht generell als interessens- und leistungssteigernd angenommen werden kann. Vielmehr scheint wie vermutet in der Biologie durch die stärkere Verknüpfung von Lebenswelt und Fachinhalt kein Unterschied zu bestehen. Dieses Ergebnis deutete sich bereits bei der Konstruktion der Kontexte an.  
Weiterhin zeigt sich für die Chemie, dass trotz generell positiver Kontexteffekte die stundenbegleitenden Ergebnisse sehr unterschiedlich ausfallen. Eine weitere Untersuchung, welche Kontexte bei welchen fachlichen Konzepten am wirksamsten sind, könnte vielversprechende Erkenntnisse liefern.  
Die Ergebnisse der Variablen Concept Mapping zeigen eine Lernwirksamkeit in Biologie, jedoch nicht in Chemie auf. Die Auswertung der vorliegenden Concept Maps und der Zusammenfassungen könnte hierbei weiteren Aufschluss geben.  
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass Lernen in lebensweltlichen Kontexten in Chemie zu einem gesteigerten Interesse und höheren Leistungen führt, die unterschiedliche Wirkung der einzelnen Kontexte in beiden Fächern bedarf jedoch noch weiterer Aufklärung. Die Effekte des Concept Mapping im Vergleich zu den Zusammenfassungen können mit den vorhandenen Daten noch weiter beleuchtet werden.

 
Veröffentlichungen des Projekts
Veröffentlichungen zu diesem Projekt
Artikel und Tagungsbandbeiträge  
 
•   Fechner, S., Haugwitz, M., Sandmann, A., & Sumfleth, E. (2008). Context-oriented Learning and its Effects on Students' Achievement Levels in Chemistry Education. Proceedings of the NARST 2008 Annual Meeting, Baltimore, MD, USA.  
•   Fechner, S., & Sumfleth, E. (2007). Einfluss von Kontexten und Concept Maps auf Lernerfolg und Interesse. In: D. Höttecke (Hrsg.). Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik: Naturwissenschaftlicher Unterricht im internationalen Vergleich. (S. 610-612) Berlin: Lit.  
•   Fechner, S., & Sumfleth, E. (2008). Concept Maps in kontext-orientiertem Lernen. In: D. Höttecke (Hrsg.). Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik: Kompetenzen, Kompetenzmodelle, Kompetenzentwicklung. (S. 393-395) Berlin: Lit.  
•   Fechner, S., & Treagust, D. F. (in press). Context based learning of science [Book Review]. International Journal of Science Education.  
•   Haugwitz, M., Hofacker, S., Jähnig, S., & Sandmann, A. (2007). Pilotstudie zum Einfluss kontextbezogener Interaktionsboxen und Concept Maps auf Lernerfolg und Interesse. In: H. Bayerhuber, F. X. Bogner, D. Graf, H. Gropengießer, M. Hammann, U. Harms, et al. (Hrsg.). Ausbildung und Professionalisierung von Lehrkräften. Internationale Tagung der Fachgruppe Biologiedidaktik im VBIO 16.09. bis 20.09.2007 (S. 167-170). Kassel. Universität Kassel.  
•   Haugwitz, M., & Sandmann, A. (2008). The influence of context-oriented instruction and concept maps on interest and achievement. Seventh Conference of European Researchers in Didactics of Biology ERIDOB 2008, Utrecht.  
•   Haugwitz, M., & Sandmann, A. (submitted). Collaborative Modelling of the Vascular System – Designing and Evaluating a New Learning Method for Secondary Students, Journal of Biological Education.  
•   Haugwitz, M., & Sandmann, A. (eingereicht). Kooperatives Concept Mapping in Biologie: Effekte auf die Lernleistung, Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften.  
 
 
Vorträge  
 
•   Fechner, S. (2006). Zum Einfluss von Kontext und Concept Maps auf Lernerfolg und Interesse. GDCP-Doktorandentagung, Oldenburg.  
•   Fechner, S. (2008). Context-oriented learning and its effects on students’ achievement levels in chemistry education. Paperback Seminar, Science and Mathematics Education Centre, Curtin University, Perth, Australien.  
•   Fechner, S. (2008). Context-oriented learning in chemistry education. ESERA-Summer-school, York, UK.  
•   Fechner, S. (2008). Kontext-orientiertes Lernen im Fach Chemie: Effekte auf Interesse und Leistung. Scientist in Residence, Essen.  
•   Fechner, S., Haugwitz, M., Sandmann, A., & Sumfleth, E. (2008). Context-oriented learning and its effects on students' achievement levels in chemistry education. NARST, Baltimore, MD, USA.  
•   Fechner, S., & Sumfleth, E. (2007). Context-oriented learning in small groups. ESERA-Conference, Malmö, Schweden.  
•   Fechner, S., & Sumfleth, E. (2008). Collaborative concept mapping in context-oriented chemistry learning. International Concept Mapping Conference, Tallinn, Estland, and Helsinki, Finnland.  
•   Fechner, S., & Sumfleth, E. (2008). Effekte von Interesse auf Leistung in kontext-orientiertem Lernen. GDCP-Tagung, Schwäbisch-Gmünd.  
•   Haugwitz, M. (2008). The influence of concept mapping on achievement in collaborative group work in Biology. Simon Fraser University Vancouver, Kanada.  
•   Haugwitz, M., Hofacker, S., Jähnig & Sandmann, A. (2007). Pilotstudie zum Einfluss kontextbezogener Interaktionsboxen und Concept Maps auf Lernerfolg und Interesse. 3. Internationalen Tagung der Sektion Biologiedidaktik der Gesellschaft für Fachdidaktik (GFD) in Essen.  
•   Haugwitz, M., & Sandmann, A. (2008). The influence of context-oriented instruction and concept maps on interest and achievement. 7th Conference of European Researchers in Didactics of Biology (ERIDOB) in Utrecht, The Netherlands.  
•   Haugwitz, M., & Sandmann, A. (2008). The influence of concept mapping as a learning strategy on achievement in group work in Biology. European Science Education Research Association (ESERA) Summerschool in York, UK.  
•   Haugwitz, M., Schmelzer, R. & Sandmann, A. (2009). Zusammenhang von Fragebogen- und Videodaten zur Messung des Einflusses von kontextorientiertem Lernen. 11. Internationale Frühjahrsschule der Fachsektion Didaktik der Biologie (FDdB).  
•   Sumfleth, E. (2008). Context-Based Approaches and their Influences on Learning and Instruction, Paper-Symposium, ESERA-Conference, Malmö, Schweden.  
•   Sumfleth, E. (2008). Chemie im Kontext – Wofür steht CHiK? Abschlusstagung Chemie im Kontext, Erkner bei Berlin.
Seite zuletzt bearbeitet am: 27.08.2013 Alle Inhalte © NWU Essen, soweit nicht anderweitig bezeichnet