Systematisch variierte Kontexte und ihr Einfluss auf das Lernen biologischer und chemischer Konzepte

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Angela Sandmann; Professorin Dr. Elke Sumfleth
• Fachliche Zuordnung: Allgemeines und fachbezogenes Lehren und Lernen
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5470327

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im ersten Teilprojekt "Zum Einfluss von Kontext und Concept-Maps auf Lernerfolg und Interesse in Biologie und Chemie" konnten für das Fach Chemie positive Effekte des Kontextes auf das Interesse und die Lernleistung nachgewiesen werden, im Fach Biologie dagegen nicht. Da dies mit der fächerspezifischen Wirkung eines Kontextes in Zusammenhang stehen könnte, die in der Unterschiedlichkeit der beiden Fächer Chemie und Biologie in Bezug auf die Nähe von Fachinhalt und Kontext begründet sein könnte, wurde im zweiten Teilprojekt "Systematisch variierte Kontexte und ihr Einfluss auf das Lernen biologischer und chemischer Konzepte" ein und derselbe Kontext in beiden Fächern eingesetzt und die Wirkung des Kontextes auf Lernleistung und situationales Interesse innerhalb der Fächer und im Fächervergleich untersucht. Die Teilstudien in den Fächern Biologie und Chemie wurden mit Beispielaufgaben zu den Themen Parasiten und Hormone (biologische Fachinhalte) sowie Wasser und Salze (chemische Fachinhalte) durchgeführt. Der Einfluss des Unterrichtsfaches wurde durch das Lernen des chemischen Fachinhalts (Salze) im Biologieunterricht und des biologischen Fachinhalts (Hormone) im Chemieunterricht untersucht. Als für beide Fächer gleichermaßen geeigneter Kontext wurde der Badesee gewählt. An den Interventionsstudien nahmen insgesamt 288 Schülerinnen und Schüler der neunten Klassen aus zehn Gymnasien in NRW teil. Die Ergebnisse der Teilstudie in Chemie zeigen, dass sich der Kontext im Fach Chemie je nach Grad der inhaltlichen Nähe des Fachinhalts und des Kontexts Badesee positiv auf das Interesse der Lernenden auswirkt. Den stärkeren Einfluss bei gleichzeitig geringerer inhaltlicher Nähe hat der Kontext Badesee beim Fachinhalt Salze im Vergleich zum Fachinhalt Wasser. Im Fach Biologie ist kein Effekt des Kontextes Badesee nachzuweisen, weder für den Fachinhalt Parasiten noch für den Fachinhalt hormonelle Regelkreise. Zwar weist der Fachinhalt Parasiten eine stärkere inhaltliche Nähe zum Kontext Badesee auf als der Fachinhalt hormonelle Regelkreise, jedoch scheint der menschliche Körper beim Erklären der hormonellen Regelkreise einen zusätzlichen Kontextaspekt darzustellen, so dass der unterschiedliche Grad der inhaltlichen Nähe der Fachinhalte zum Kontext Badesee keine Rolle mehr spielt. Durch die Betrachtung des Begriffs Kontext als mehrdimensionales Konstrukt könnten die unterschiedlichen Kontextaspekte innerhalb einer Aufgabe zusammengeführt werden. Die einzelnen Kontextaspekte wie z.B. der Badesee und der menschliche Körper stellen jeweils eine Dimension dar, die gemeinsam einen in diesem Beispiel zweidimensionalen Raum bilden. Dieser Raum dient als Modell um den Kontext einer Aufgabe insgesamt zu beschreiben. Der fächerübergreifende Vergleich ergab, dass der Unterricht einen übergeordneten Kontext darstellt. Das Lernen mit denselben chemischen bzw. biologischen Aufgabenmaterialien führt im Biologieunterricht zu höheren Lernleistungen als im Chemieunterricht. Dagegen verhält es sich in Bezug auf das situationale Interesse genau umgekehrt. Im Chemieunterricht werden dieselben chemischen bzw. biologischen Aufgabenmaterialien als interessanter eingestuft als im Biologieunterricht. Es liegt die Vermutung nahe, dass das im Vergleich zur Biologie geringere Selbstkonzept der Schülerinnen und Schüler in Chemie höheren Lernleistungen entgegensteht, obwohl das Lernmaterial als interessanter wahrgenommen wird.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 2008. Concept Maps in kontext-orientiertem Lernen. In D. Höttecke (Hrsg.), Kompetenzen, Kompetenzmodelle, Kompetenzentwicklung, Berlin: Lit-Verlag, 2008, S. 393-395.
  Fechner, S., Sumfleth, E.
  
• 2009. Effects of Context-oriented Learning on Student Interest and Achievement in Chemistry Education. (Studien zum Physik- und Chemielernen, Bd. 95), Berlin: Logos, zugl.: Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2009, 248 S.
  Fechner, S.
  
• 2009. Interesse als Bedingungsfaktor der Wirkung kontextorientierten Lernens auf die Lernleistung. In U. Harms, F. X. Bogner, D. Graf, H. Gropengießer, D. Krüger, J. Mayer et al. (Hrsg.). Heterogenität erfassen – individuell fördern im Biologieunterricht. Kiel: IPN, 2009, S. 78–80.
  Haugwitz, M., Sandmann, A.
  
• 2009. Kontextorientiertes Lernen und Concept Mapping im Fach Biologie. Eine experimentelle Untersuchung zum Einfluss auf Interesse und Leistung unter Berücksichtigung von Moderationseffekten individueller Voraussetzungen beim kooperativen Lernen. Elektronische Dissertation, Universität Duisburg-Essen, 2009, 172 S.
  Haugwitz, M.
  
• 2009. Kooperatives Concept Mapping in Biologie: Effekte auf den Wissenserwerb und die Behaltensleistung. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, Vol. 15. 2009, pp. 89-107.
  Haugwitz, M. & Sandmann, A.
  
• 2009. The influence of context-oriented learning on interest and achievement. In M. Hammann, K. Boersma & A. J. Waarlo (Eds.). The nature of research in biological education: Old and new perspectives on theoretical and methodological issues. Utrecht: CD-β Press, 2009, pp. 231–244.
  Haugwitz, M., Sandmann, A.
  
• 2010. Cognitive ability and the instructional efficacy of collaborative concept mapping. Learning and Individual Differences, Vol. 20. 2010, Issue 5, pp. 536–543.
  Haugwitz, M., Nesbit, J. C., Sandmann, A.
  
• 2010. Collaborative modelling of the vascular system – Designing and evaluating a new learning method for secondary students. Journal of Biological Education, Vol. 44. 2010, Issue 3, pp. 136-140.
  Haugwitz, M. & Sandmann, A.
  
• 2011. Kontexteinflüsse auf Schülerinteressen und Schülerleistungen im Fach Chemie. In D. Höttecke (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Beitrag zur Gestaltung partizipativer Demokratie. Berlin: Lit-Verlag. 2011, S. 474-476.
  Kölbach, E., Sumfleth, E.
  
• 2011. Kontexteinflüsse beim Lernen mit Lösungsbeispielen. Berlin: Logos, zugl.: Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2011, 232 S.
  Kölbach, E.
  
• 2011. Situationales Interesse und Lernerfolg von Mädchen und Jungen beim Lernen mit Beispielaufgaben unter Berücksichtigung von Kontextelementen. In S. Holzheu (Red.):Didaktik und Biologie – Standortbestimmung und Perspektiven, Tagungsband der 18. Int. Tagung der Fachsektion Didaktik der Biologie (FDdB) im VBio, S. 55-56, Bayreuth: Difo-Druck (Verfügbar unter : http://www.didaktik-biologie.de/upload/downloads/1319800042.pdf)
  Pfeiffer, V.D.I., Sandmann, A.
  
• 2012. Differences in students’ situational interest and learning achievement caused by learning with different contexts. In: E. Bruguière, A Tiberghien & P. Clément (Hrsg.), Ebook Proceedings of the ESERA 2011 Conference Science learning and Citizenship Part 2: Learning Science - Cognitive, Affective and Social Factors, Lyon, 2012, pp. 93-97.
  Kölbach, E., Sumfleth, E.
  
• 2012. Kontexteinflüsse beim Lernen mit Beispielaufgaben im Fach Chemie. In S. Bernholt (Hrsg.), Konzepte fachdidaktischer Strukturierung für den Unterricht. Berlin: Lit-Verlag, 2012, S. 254-256.
  Kölbach, E. & Sumfleth, E.
  
• 2013. Analyse von Kontexteffekten beim Lernen mit Lösungsbeispielen im Fach Chemie, Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, Vol. 19.2013, S.159-188.
  Kölbach, E. Sumfleth, E.
  
• 2013. Der Einfluss des Unterrichtsfaches Biologie auf intrinsische Motivation und Lernleistung, In J. Mayer, M. Hamann, N. Wellnitz, J. Arnold & M. Werner (Hrsg.), Theorie, Empirie, Praxis, Abstractband der 19. Internationalen Tagung der Fachsektion Didaktik der Biologie (FDdB) im VBio, Kassel: University Press, 2013, S. 216-217.
  Pfeiffer, V.D.I., Kölbach, E., Sumfleth, E., Sandmann, A.