Modellierung und Diagnose horizontaler Vernetzung Im Chemie- und Biologieunterricht der Sekundarstufe I
Final Report Abstract
Der Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung, wie er in den Rahmenrichtlinien (KMK, 2005) für den naturwissenschaftlichen Unterricht gefordert wird, beschreibt diverse methodische Schritte und Arbeitsweisen. Die Vermittlung, das Einüben und Anwenden der Methoden der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung sind Anliegen an den Unterricht der 9. und 10. Jahrgangsstufe. Die fachdidaktische Forschung im Bereich Erkenntnisgewinnung hat bislang entweder auf je eine Arbeitsweise oder auf fachspezifische Fragen fokussiert. Im Rahmen dieses Projektes wurde ein Kompetenzmodell zur Erkenntnisgewinnung für den Unterricht in den Fächern Biologie und Chemie entwickelt. Dieses Modell beinhaltet die Teildimensionen naturwissenschaftliche Denkweisen und naturwissenschaftliche Arbeitsweisen. Um das Kompetenzmodell empirisch zu überprüfen wurden die neun Modellzellen in bis zu zehn Multiple-Choice-Aufgaben operationalisiert. Diese Aufgaben wurden in 9. und 10. Schulklassen an Berliner Gymnasien eingesetzt. In die Berechnungen flossen Daten von 649 bzw. 612 Schülerinnen und Schülern ein. Zur Beschreibung des naturwissenschaftlichen Unterrichts wurde ein Kodiermanual entwickelt, das die neun Modellzellen inhaltlich stärker ausdifferenziert. Mithilfe des Manuals wurden neun aufgezeichnete Unterrichtsstunden analysiert. Damit liegt die erste Videostudie zum Bereich Erkenntnisgewinnung bezogen auf die Sekundarstufe I vor. Die Analyse der Schülerdaten konnte die Struktur des theoretischen Kompetenzmodells teilweise bestätigen. Die Strukturierung der Daten in ein dreidimensionales Modell nach Arbeitsweisen hatte für das Fach Biologie die besten statistischen Kennwerte (AIC=7226.18, BIC=7262.01). Für das Fach Chemie treffen diese Befunde zum Teil ebenso zu (AIC = 18834.13, BIC = 19236.05). Die Kategorien des Kodiermanuals konnten dem Unterrichtsgeschehen zugeordnet werden. Der zeitliche Anteil an der Phase der Untersuchungsplanung und Durchführung ist mit 31,7% größer als die Phase der Fragestellung und Hypothese mit 10,1% und die Phase der Auswertung und Reflexion mit 25,8%.
Publications
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(2012). Doing Inquiry in Chemistry and Biology: The Context's Influence on the Students' Cognitive Load. La Chimica nella Scuola XXXIV-3, S. 253-258
Nehring, A.; Nowak, K. H.; Upmeier zu Belzen, A.; Tiemann, R.
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(2012). „VerE-Studie": Aufgabenentwicklung für eine modellbasierte Erfassung von Schülerkompetenzen im Bereich der Erkenntnisgewinnung des Chemie- und Biologieunterrichts. In S. Bernholt (Ed.), Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik: Vol. 32. Konzepte fachdidaktischer Strukturierung für den Unterricht (pp. 301-303). Berlin, Münster, Westf: LIT
Nehring, A., Nowak, K. H., Upmeier zu Belzen, A., & Tiemann, R.
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(2013). "VerE-Studie". Modellbasierte Erfassung von Kompetenzen im Bereich der Erkenntnisgewinnung der Fächer Chemie und Biologie. In S. Bernholt (Ed.), Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik: Vol. 33. Inquiry-based Learning - Forschendes Lernen (pp. 65-67). Kiel: IPN
Nehring, A., Nowak, K. H., Upmeier zu Belzen, A. & Tiemann, R.
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(2013). Assessing students' abilities in processes of scientific inquiry in biology using a paper-and-pencil test. Journal of Biological Education 47(3), S.182-188
Nowak, K. H., Nehring, A., Tiemann, R., & Upmeier zu Belzen, A.
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(2013). Phasen der Erkenntnisgewinnung im Biologie- und Chemieunterricht. In S. Bernholt (Ed.), Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik: Vol. 33. Inquiry-based Learning - Forschendes Lernen (pp. 68-70). Kiel: IPN
Nowak, K. H., Nehring, A., Björkmann, J., Tiemann, R., & Upmeier zu Belzen, A.
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(2013). Prozesse der Erkenntnisgewinnung im Biologieunterricht: Eine empirische Analyse. In M. Jurgowiak, J. Zabel, A. Dittmer, A. Möller & P. Schmiemann (Hrsg.), 15. Internationale Frühjahrsschule der Fachsektion Didaktik der Biologie im VBIO (S. 166-167). Leipzig: Schrödel
Nowak, K. H., Nehring, A., Tiemann, R. & Upmeier zu Belzen, A.
