VASI - Assessment of Learners’ Views About Scientific Inquiry – Schüler*innenansichten über naturwissenschaftliche Untersuchungen

Die Entwicklung adäquater Vorstellungen und Ansichten über den Prozess naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung spielt im Hinblick auf eine Naturwissenschaftliche Grundbildung (Scientific Literacy) eine wichtige Rolle. Um Schüler*innenvorstellungen in diesem Bereich zu erfassen, wurde in der Arbeitsgruppe um Norman und Judith Lederman (Illinois Institute of Technology, Chicago, USA) der "VASI"-Fragebogen (Assessment of Learners’ Views About Scientific Inquiry) entwickelt. Im Rahmen einer internationalen Studie, an der weltweit 32 Ländern teilnahmen, wurden mit diesem Instrument Schüler*innenansichten der Jahrgangsstufe 12 zu naturwissenschaftlichen Untersuchungen erhoben. Zusätzlich wurden bei einem Teil der Stichprobe Interviews geführt, um weitere Einsichten in Schüler*innenvorstellungen zu gewinnen. In diesem Folgeprojekt werden die Vorstellungen und Ansichten der österreichischen Stichprobe qualitativ ausgewertet.

Aktuelle Publikation der internationalen Studie unter Beteiligung des AECC Biologie:

• Lederman, J.S., Lederman, N.G., Bartels, S., Jimenez, J., Acosta, K., et al. (2021): International collaborative follow-up investigation of graduating high school students’ understandings of the nature of scientific inquiry: is progress Being made? International Journal of Science Education 43, 991–1016. https://doi.org/10.1080/09500693.2021.1894500

Projektbeteiligte: Manfred Bardy-Durchhalter, Andrea Möller

Kooperationspartner*innen: Norman Lederman, Judith Lederman - Illinois Institute of Technology (USA); Selina Bartels - Valparaiso University (USA)

Beeinflussung des Lernens experimenteller Kompetenzen durch Gedächtnisabruf (Retrieval)

Bei der Erforschung des Erwerbs von Kompetenzen zum Experimentieren im naturwissenschaftlichen Unterricht liegt der Fokus meist auf Lernprozessen im engeren Sinne, d. h. Prozesse beim Enkodieren zu lernender Inhalte, während Prozesse des Gedächtnisabrufs kaum Beachtung finden. Eine Kooperation des AECC Biologie und des Instituts für Psychologie und Diagnostik an der PH Ludwigburg (D) nutzt in einem interdisziplinären Ansatz die Theorien und Befunde der Gedächtnispsychologie, um spezifische Parameter der Vermittlung von Experimentierkompetenz im naturwissenschaftlichen Unterricht experimentell zu prüfen und zu zeigen, ob sich eine Überlegenheit von Abruf gegenüber anderen Lernmethoden auch für Fertigkeitswissen, wie Aspekte der Experimentierkompetenz, finden lässt.

Projektbeteiligte: Johanna Kranz, Andrea Möller

Kooperationspartner*innen: Tobias Tempel - PH Ludwigsburg (DE)

Lernen der Variablenkontrollstrategie beim Experimentieren

Im Rahmen eines fächerübergreifenden und internationalen D-A-CH Projektes in den Fächern Biologie (Univ. Wien, A), Physik (PH Freiburg, D), Chemie (Univ. Hannover, D), Lehr-Lernforschung (ETH Zürich, CH) wird untersucht und modelliert, wie Schüler*innen die Variablenkontrollstrategie beim Experimentieren erlernen und Domänen verknüpft werden.

Projektbeteiligte: Linda Hämmerle, Andrea Möller

Kooperationspartner*innen: Martin Schwichow, Martina Brandenburger - PH Freiburg (DE); Simon Christoph und Peter Edelsbrunner, Sonja Peteranderl - ETH Zürich (CH); Hendrik Härtig - Univ. Duisburg-Essen (DE); Johanna Kranz - Kompetenzzentrum für Klimawandelfolgen Trippstadt (DE); Andreas Nehring - Leibniz Universität Hannover (DE); Lennart Schalk - PH Schwyz (CH)

Qualitative Analyse von Fehlertypen bei der Durchführung von Naturwissenschaftlichen Experimenten

Experimentieren im Naturwissenschaftlichen Unterricht ist oftmals fehlerbehaftet. In der diesem Projekt vorangehenden Studie von Dr. Doris Schmidt (Forschend Lernen - Modellierung von Kompetenzen naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung) wurde zur Ausdifferenzierung der Teilkompetenz „Untersuchung durchführen“ des bestehenden Kompetenzstrukturmodells zum naturwissenschaftlichen Denken ein praktischer Experimentiertest entwickelt. An die Ergebnisse dieser Studie knüpft das vorliegende Projekt an, indem Experimentalaufbauten von Schüler*innen auf einer qualitativen Ebene untersucht werden, insb. mit Hinblick auf die Variablenkontrollstrategie (VKS). Zusätzlich wird untersucht, inwiefern Schüler*innen in der Lage sind, Fehler in Experimenten zu erkennen. 

Projektbeteiligte: Linda Hämmerle, Andrea Möller

Kooperationspartner*innen: Alexander Bergmann - Universität Leipzig (DE)

LEFEX: Lernen aus (eigenen und fremden) Fehlern beim Erwerb von Experimentierkompetenz

Im Lernprozess passieren Fehler. In einer positiven Fehlerkultur können diese Abweichungen von der Norm als Lerngelegenheiten gesehen werden, um „negatives Wissen“ aufzubauen – das Wissen darum, wie etwas nicht funktioniert. Dieses kann Lernende in weiterer Folge davor bewahren, einen Fehler zu wiederholen.  Dabei kann zwischen dem Lernen aus eigenen und fremden Fehlern unterschieden werden.

Vorangegangene Forschungen haben gezeigt, dass Lernende beim Experimentieren besonders mit der Variablenkontrollstrategie (VKS) Schwierigkeiten haben. In Kooperation mit den Bildungswissenschaften der Universität des Saarlandes wird untersucht, inwiefern das Lernen aus eigenen und fremden Fehlern erfolgreich in den naturwissenschaftlichen Unterricht integriert werden kann und ob sich diese zur Förderung der Experimentierkompetenz, konkret der Variablenkontrollstrategie, eignen. So sollen tiefere und differenziertere Erkenntnisse über das Lernen im Rahmen naturwissenschaftlicher Experimentiersettings gewonnen werden.

Projektbeteiligte: Linda Hämmerle, Andrea Möller

Kooperationspartner*innen: Theresa Wilkes - Universität des Saarlandes (DE)

doing science <> talking science

Das Spannungsfeld zwischen Alltags-, Bildungs- und Fachsprache stellt insbesondere für Schüler*innen mit Deutsch als Zweitsprache ein zentrales Lernhindernis im naturwissenschaftlichen Unterricht dar. Im deutschsprachchen Raum fehlen bislang weitgehend sowohl geeignete Diagnostikinstrumente für die Bestimmung des fachsprachlichen Niveaus von Schüler*innen als auch Unterrichtsmodelle für den Naturwissenschaftsunterricht, die es Schüler*innen ermöglichen, sich sowohl inhaltlich als auch sprachlich weiterzuentwickeln. Diese Lücke soll im Rahmen dieses Projektes mit Hilfe einer Synthese von naturwissenschafts- sowie sprachdidaktischen Ansätzen geschlossen werden. Der Fokus liegt dabei auf Versuchsprotokollen, die beim Experimentieren im Biologieunterricht angefertigt werden. 

Aktuelle Publikationen des AECC Biologie zum Sprachsensiblen Forschenden Lernen:

• Müllner, B., Bachler, T. & Möller, A. (2022). Herausforderungen und Chancen der Textsorte „Versuchsprotokoll“ im Biologieunterricht für Schüler:innen mit Deutsch als Erst und Zweitsprache. Zeitschrift für Didaktik der Biologie (ZDB) Biologie Lehren und Lernen, 26, 54-74.
  doi: 10.11576/zdb4347

• Müllner, B., Möller, A. (2020). Entwicklung eines Analyseinstruments zur Erfassung der sprachlichen und fachlichen Qualität von Versuchsprotokollen. Erkenntnisweg Biologiedidaktik, 2019, 25-40. 

Projektbeteiligte: Bernhard Müllner, Andrea Möller

Kooperationspartner*innen: Christine Heidinger, Martin Scheuch - Hochschule für Agrar- und Umweltpädagogik (Wien)

Gruppendynamik beim Forschenden Lernen im Biologieunterricht

Forschendes Lernen (Inquiry Learning) stellt eine spezifische Lernaktivität dar, bei der sich Lernende mittels eines wissenschaftlichen Erkenntnisprozesses zugleich Lerninhalte und naturwissenschaftsmethodische Erkenntnismethoden aneignen. Wird die Methode des Experimentierens angewandt, so erfolgt dies im Schulkontext in der Regel in Kleingruppenarbeit, z. B. in Form von Kooperativem Lernen. Die Gruppenarbeit birgt jedoch oft Herausforderungen, insb. was gruppendynamische Effekte angeht.

Im "BioGeoLab" der Uniersität Trier und im Lehr-Lern-Labor AECC Biologie an der Universität Wien werden mit Hilfe von Beobachtungen und Fragebögen u. a. der Einfluss einer gezielten Rollenverteilung in Kleingruppen beim forschenden Lernen im naturwissenschaftlichen Unterricht auf Aktivitätstypen, intrinsische Motivation und gruppendynamische Prozesse in der Sekundarstufe 1 und 2 untersucht.

Projektbeteiligte: Katrin Kaufmann, Andrea Möller

Charakteristika und Prädikatoren von Praktischen Arbeitsweisen im Biologieunterricht

Im Rahmen einer groß angelegten Beobachtungsstudie werden in diesem Projekt die Dauer, Häufigkeit und Art praktischer Arbeitsweisen im Biologieunterricht untersucht. Im Zeitraum von 2008 bis 2013 beobachteten Lehramtsstudierende 2556 Biologiestunden in der Schule, von denen 762 (29,8%) mindestens eine praktische Methode enthielten.

Erste Ergebnisse zeigen, dass die Schulform, die Klassenstufe, die Klassengröße sowie die räumlichen Gegebenheiten signifikante kontextuelle Prädikatoren darstellen, die die Notwendigkeit für künftige Lehrkräfte-, Material- und Schulentwicklung aufzeigen.

Projektbeteiligte: Andrea Möller

Kooperationspartner*innen: Alexander Georg Büssing - Leibniz Universität Hannover (DE); Christian Dietz, Marc Grahmann - Göthe Universität Frankfurt (DE); Hans-Peter Klein - Universität Wien (AU)

Fachdidaktisches Professionswissen bei der Diagnostik von Erkenntnisgewinnung im Naturwissenschaftlichen Unterricht

Für Biologielehramtsstudierende aber auch erfahrende Lehrkräfte stellt die Diagnostik von Erkenntnisgewinnungsprozessen bei Schüler*innen im Naturwissenschaftlichen Unterricht oft eine Herausforderung dar. Mithilfe von gezielten Beobachtungen von forschend-lernenden Unterrichtsprozessen im "BioGeoLab" der Universität Trier und des Lehr-Lern-Labor AECC Biologie werden in Kooperation mit dem "Bayceer Schülerlabor" der Universität Bayreuth (D) die diagnostischen Kompetenzen von Lehramtsstudierenden gezielt gefördert. Mithilfe von qualitativen Erhebungsmethoden wird die Professionsentwicklung der Studierenden erforscht.

Projektbeteiligte: Katrin Kaufmann, Andrea Möller

Kooperationspartner*innen: Franz-Josef Scharfenberg, Franz Bogner - Universität Bayreuth (DE)