Leroy Großmann entwickelt auf der Grundlage videografierter Blackbox-Untersuchungen eine Typologie von Modellierungsstrategien. Insbesondere in der biologiedidaktischen Forschung wurde eine Vielzahl quantitativer Untersuchungen zum Modellverstehen durchgeführt und damit das Kompetenzmodell der Modellkompetenz empirisch überprüft. Für das Modellieren als praktische Tätigkeit gibt es jedoch bislang kein ausdifferenziertes Kompetenzmodell – diese Forschungslücke wird mit der vorliegenden qualitativen Studie geschlossen. Die Relevanz der Befunde für den schulischen Biologieunterricht wird abschließend dargestellt.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Leroy Großmann entwickelt auf der Grundlage videografierter Blackbox-Untersuchungen eine Typologie von Modellierungsstrategien. Insbesondere in der biologiedidaktischen Forschung wurde eine Vielzahl quantitativer Untersuchungen zum Modellverstehen durchgeführt und damit das Kompetenzmodell der Modellkompetenz empirisch überprüft. Für das Modellieren als praktische Tätigkeit gibt es jedoch bislang kein ausdifferenziertes Kompetenzmodell – diese Forschungslücke wird mit der vorliegenden qualitativen Studie geschlossen. Die Relevanz der Befunde für den schulischen Biologieunterricht wird abschließend dargestellt.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Leroy Großmann entwickelt auf der Grundlage videografierter Blackbox-Untersuchungen eine Typologie von Modellierungsstrategien. Insbesondere in der biologiedidaktischen Forschung wurde eine Vielzahl quantitativer Untersuchungen zum Modellverstehen durchgeführt und damit das Kompetenzmodell der Modellkompetenz empirisch überprüft. Für das Modellieren als praktische Tätigkeit gibt es jedoch bislang kein ausdifferenziertes Kompetenzmodell – diese Forschungslücke wird mit der vorliegenden qualitativen Studie geschlossen. Die Relevanz der Befunde für den schulischen Biologieunterricht wird abschließend dargestellt.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Leroy Großmann entwickelt auf der Grundlage videografierter Blackbox-Untersuchungen eine Typologie von Modellierungsstrategien. Insbesondere in der biologiedidaktischen Forschung wurde eine Vielzahl quantitativer Untersuchungen zum Modellverstehen durchgeführt und damit das Kompetenzmodell der Modellkompetenz empirisch überprüft. Für das Modellieren als praktische Tätigkeit gibt es jedoch bislang kein ausdifferenziertes Kompetenzmodell – diese Forschungslücke wird mit der vorliegenden qualitativen Studie geschlossen. Die Relevanz der Befunde für den schulischen Biologieunterricht wird abschließend dargestellt.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Kinder stellen viele Fragen, und nicht selten sind diese aus dem naturwissenschaftlichen Bereich. Warum ist der Himmel blau? Warum schwebt ein Heißluftballon? Warum leuchtet eine Lampe sofort, wenn man auf den Lichtschalter drückt?
Der Alltag von Kindern ist von naturwissenschaftlichen Phänomenen geprägt, die Kinder zum Staunen oder Nachfragen bringen. Um solche Fragen auch beantworten zu können, ist bereits im Grundschulalter eine naturwissenschaftliche Grundbildung nötig.
Der Einsatz von Modellen stellt hier ein zentrales Hilfsmittel dar, um Kindern komplexe Phänomene des Alltags verständlicher zu machen und ihnen naturwissenschaftliche Arbeitsweisen näherzubringen, die sie beim Erschließen der Umwelt unterstützen. Im Sinne der aktuellen Kompetenzorientierung wird dabei weniger fokussiert, dass Modelle eingesetzt werden, sondern dass Schüler/innen in der Lage sind, Modelle tatsächlich gewinnbringend für ihre Lernprozess zu nutzen. Der dafür erforderlichen Modellkompetenz kommt hinsichtlich des Beitrags zur naturwissenschaftlichen Bildung eine hohe Bedeutung zu. Empirische Grundlagen für eine differenzierte Diagnose und Förderung von Modellkompetenz standen jedoch für die Primarstufe bislang noch aus.
In der vorliegenden Interventionsstudie wird daher die Evaluation und Entwicklung von Modellkompetenz bei Grundschulkindern in den Fokus gestellt. Es wird ein Kompetenzmodell entwickelt sowie evaluiert und darauf aufbauend untersucht, über welche Modellkompetenz Grundschüler/innen verfügen bzw. inwiefern sich eine Weiterentwicklung von Modellkompetenz im naturwissenschaftlichen Sachunterricht unterstützen lässt.
Die Studie stellt heraus, dass eine Förderung von Modellkompetenz sowohl notwendig als auch erfolgversprechend ist. Für einen gewinnbringenden Einsatz von Modellen erweist sich insbesondere die Kombination eines bewussten Lernens mit Modellen und über Modelle als entscheidend.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Ein Verständnis über Modelle und das Modellieren wird als Teil des Wissenschaftsverständnisses von Schülerinnen und Schülern betrachtet und Modellkompetenz als Teil der naturwissenschaftlichen Handlungskompetenz. Auf der Basis eines Kompetenzmodells für Modellkompetenz im Biologieunterricht wurden deduktiv Forced Choice-Aufgaben zur Erfassung des Modellverstehens von Schülerinnen und Schülern entwickelt. Modellverstehen wird hierbei als Indikator für Modellkompetenz verstanden.
Die Daten deuten bei den meisten Schülerinnen und Schülern auf ein Modellverstehen entsprechend den im Kompetenzmodell beschriebenen Niveaus II hin. Allerdings ließen sich in beiden Studien mit Hilfe der latenten Klassenanalyse plausibel zwei Subgruppen differenzieren, die sich insbesondere hinsichtlich ihrer Antwortkonsistenz unterscheiden. Die Befunde sprechen insgesamt für eine mehrdimensionale Struktur des Konstrukts Modellkompetenz im Biologieunterricht. Schließlich zeigten sich einzelne Modelle, die in den Aufgabenstämmen beschrieben wurden, als signifikant schwierigkeitserzeugend. Aus den Befunden werden Handlungsempfehlungen für die fachdidaktische Forschung sowie für die Förderung von Modellkompetenz im Biologieunterricht abgeleitet.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Der Begriff "Modellkompetenz" erscheint leicht verständlich. Eine Umschreibung könnte lauten: "Jemand ist kompetent bezüglich eines oder mehrerer Modelle." Was aber heißt kompetent? Was soll mit "Modell" bezeichnet werden? Beantwortet werden diese Fragen im Zusammenhang mit dem Lernen von Physik. Dazu ist es sinnvoll, sich zunächst einer erkenntnistheoretischen Sichtweise anzuschließen.
Es wird dargestellt, welche Komponenten die Modellkompetenz ausmachen und in welchem Verhältnis sie zum Wissenschaftsverständnis stehen. Eine Literaturanalyse zum Lernen und Lehren von Wissenschaftsverständnis und Modellverständnis stellt die Grundlage für die Entwicklung eines "Unterrichts über Modelle" für alle relevanten Themen zum gezielten Erwerb der Modellkompetenz dar.
Der entwickelte Unterricht wurde über ein Schuljahr hinweg in allen Klassen der Sekundarstufe I eines vierzügigen Gymnasiums erprobt und hinsichtlich der Umsetzbarkeit und des Lernerfolgs evaluiert. Die Ergebnisse werden systematisch und umfassend dokumentiert und diskutiert.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Wie funktionieren Modelle? Wie stehen sie in Zusammenhang mit Experimenten und Beobachtungen? Wie entwickelt man sie? Wann und warum können wir ihnen vertrauen und wo sind ihre Grenzen?
Anhand anschaulicher Beispiele werden in diesem Buch wichtige Grundlagen und Eigenschaften von naturwissenschaftlichen Modellen erklärt sowie Ansätze erläutert, um deren Relevanz und Aussagekraft einzuschätzen. Die Autor:innen geben kurzweilige und verständliche Hilfestellungen für die Entwicklung von Modellkompetenz. Dabei sprechen sie über Gültigkeitsbereiche, analytische, parametrische und numerische Modelle, Vereinfachungen, die Verwendung von Modellen zur Vorhersage, Szenarioentwicklung, Optimierung und Erklärung, Modellvalidierung durch Experimente, Beobachtung und Analysen sowie die Modellierbarkeit beschränkende Faktoren, darunter Komplexität, Chaos, Emergenz und blinde Flecken.
Die verwendeten Beispiele kommen aus Meteorologie und Klimawissenschaften, aus der Epidemiologie, der Teilchenphysik, der Fusionsforschung, aus sozio-technischen Systemen, aber auch aus den Ingenieurwissenschaften, wie etwa der Steuerung von Flugzeugen oder der Konstruktion von Kranen. Viele der Beispiele verknüpfen die Autor:innen zudem mit ihrem erfolgreichen Wissenschafts- und Technikpodcast „omega tau“ (http://omegataupodcast.net/).
Aktualisiert: 2022-08-01
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Wie funktionieren Modelle? Wie stehen sie in Zusammenhang mit Experimenten und Beobachtungen? Wie entwickelt man sie? Wann und warum können wir ihnen vertrauen und wo sind ihre Grenzen?
Anhand anschaulicher Beispiele werden in diesem Buch wichtige Grundlagen und Eigenschaften von naturwissenschaftlichen Modellen erklärt sowie Ansätze erläutert, um deren Relevanz und Aussagekraft einzuschätzen. Die Autor:innen geben kurzweilige und verständliche Hilfestellungen für die Entwicklung von Modellkompetenz. Dabei sprechen sie über Gültigkeitsbereiche, analytische, parametrische und numerische Modelle, Vereinfachungen, die Verwendung von Modellen zur Vorhersage, Szenarioentwicklung, Optimierung und Erklärung, Modellvalidierung durch Experimente, Beobachtung und Analysen sowie die Modellierbarkeit beschränkende Faktoren, darunter Komplexität, Chaos, Emergenz und blinde Flecken.
Die verwendeten Beispiele kommen aus Meteorologie und Klimawissenschaften, aus der Epidemiologie, der Teilchenphysik, der Fusionsforschung, aus sozio-technischen Systemen, aber auch aus den Ingenieurwissenschaften, wie etwa der Steuerung von Flugzeugen oder der Konstruktion von Kranen. Viele der Beispiele verknüpfen die Autor:innen zudem mit ihrem erfolgreichen Wissenschafts- und Technikpodcast „omega tau“ (http://omegataupodcast.net/).
Aktualisiert: 2022-10-11
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Kinder stellen viele Fragen, und nicht selten sind diese aus dem naturwissenschaftlichen Bereich. Warum ist der Himmel blau? Warum schwebt ein Heißluftballon? Warum leuchtet eine Lampe sofort, wenn man auf den Lichtschalter drückt?
Der Alltag von Kindern ist von naturwissenschaftlichen Phänomenen geprägt, die Kinder zum Staunen oder Nachfragen bringen. Um solche Fragen auch beantworten zu können, ist bereits im Grundschulalter eine naturwissenschaftliche Grundbildung nötig.
Der Einsatz von Modellen stellt hier ein zentrales Hilfsmittel dar, um Kindern komplexe Phänomene des Alltags verständlicher zu machen und ihnen naturwissenschaftliche Arbeitsweisen näherzubringen, die sie beim Erschließen der Umwelt unterstützen. Im Sinne der aktuellen Kompetenzorientierung wird dabei weniger fokussiert, dass Modelle eingesetzt werden, sondern dass Schüler/innen in der Lage sind, Modelle tatsächlich gewinnbringend für ihre Lernprozess zu nutzen. Der dafür erforderlichen Modellkompetenz kommt hinsichtlich des Beitrags zur naturwissenschaftlichen Bildung eine hohe Bedeutung zu. Empirische Grundlagen für eine differenzierte Diagnose und Förderung von Modellkompetenz standen jedoch für die Primarstufe bislang noch aus.
In der vorliegenden Interventionsstudie wird daher die Evaluation und Entwicklung von Modellkompetenz bei Grundschulkindern in den Fokus gestellt. Es wird ein Kompetenzmodell entwickelt sowie evaluiert und darauf aufbauend untersucht, über welche Modellkompetenz Grundschüler/innen verfügen bzw. inwiefern sich eine Weiterentwicklung von Modellkompetenz im naturwissenschaftlichen Sachunterricht unterstützen lässt.
Die Studie stellt heraus, dass eine Förderung von Modellkompetenz sowohl notwendig als auch erfolgversprechend ist. Für einen gewinnbringenden Einsatz von Modellen erweist sich insbesondere die Kombination eines bewussten Lernens mit Modellen und über Modelle als entscheidend.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Leroy Großmann entwickelt auf der Grundlage videografierter Blackbox-Untersuchungen eine Typologie von Modellierungsstrategien. Insbesondere in der biologiedidaktischen Forschung wurde eine Vielzahl quantitativer Untersuchungen zum Modellverstehen durchgeführt und damit das Kompetenzmodell der Modellkompetenz empirisch überprüft. Für das Modellieren als praktische Tätigkeit gibt es jedoch bislang kein ausdifferenziertes Kompetenzmodell – diese Forschungslücke wird mit der vorliegenden qualitativen Studie geschlossen. Die Relevanz der Befunde für den schulischen Biologieunterricht wird abschließend dargestellt.
Aktualisiert: 2023-04-03
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Leroy Großmann entwickelt auf der Grundlage videografierter Blackbox-Untersuchungen eine Typologie von Modellierungsstrategien. Insbesondere in der biologiedidaktischen Forschung wurde eine Vielzahl quantitativer Untersuchungen zum Modellverstehen durchgeführt und damit das Kompetenzmodell der Modellkompetenz empirisch überprüft. Für das Modellieren als praktische Tätigkeit gibt es jedoch bislang kein ausdifferenziertes Kompetenzmodell – diese Forschungslücke wird mit der vorliegenden qualitativen Studie geschlossen. Die Relevanz der Befunde für den schulischen Biologieunterricht wird abschließend dargestellt.
Aktualisiert: 2023-04-15
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Der Begriff "Modellkompetenz" erscheint leicht verständlich. Eine Umschreibung könnte lauten: "Jemand ist kompetent bezüglich eines oder mehrerer Modelle." Was aber heißt kompetent? Was soll mit "Modell" bezeichnet werden? Beantwortet werden diese Fragen im Zusammenhang mit dem Lernen von Physik. Dazu ist es sinnvoll, sich zunächst einer erkenntnistheoretischen Sichtweise anzuschließen.
Es wird dargestellt, welche Komponenten die Modellkompetenz ausmachen und in welchem Verhältnis sie zum Wissenschaftsverständnis stehen. Eine Literaturanalyse zum Lernen und Lehren von Wissenschaftsverständnis und Modellverständnis stellt die Grundlage für die Entwicklung eines "Unterrichts über Modelle" für alle relevanten Themen zum gezielten Erwerb der Modellkompetenz dar.
Der entwickelte Unterricht wurde über ein Schuljahr hinweg in allen Klassen der Sekundarstufe I eines vierzügigen Gymnasiums erprobt und hinsichtlich der Umsetzbarkeit und des Lernerfolgs evaluiert. Die Ergebnisse werden systematisch und umfassend dokumentiert und diskutiert.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Ein Verständnis über Modelle und das Modellieren wird als Teil des Wissenschaftsverständnisses von Schülerinnen und Schülern betrachtet und Modellkompetenz als Teil der naturwissenschaftlichen Handlungskompetenz. Auf der Basis eines Kompetenzmodells für Modellkompetenz im Biologieunterricht wurden deduktiv Forced Choice-Aufgaben zur Erfassung des Modellverstehens von Schülerinnen und Schülern entwickelt. Modellverstehen wird hierbei als Indikator für Modellkompetenz verstanden.
Die Daten deuten bei den meisten Schülerinnen und Schülern auf ein Modellverstehen entsprechend den im Kompetenzmodell beschriebenen Niveaus II hin. Allerdings ließen sich in beiden Studien mit Hilfe der latenten Klassenanalyse plausibel zwei Subgruppen differenzieren, die sich insbesondere hinsichtlich ihrer Antwortkonsistenz unterscheiden. Die Befunde sprechen insgesamt für eine mehrdimensionale Struktur des Konstrukts Modellkompetenz im Biologieunterricht. Schließlich zeigten sich einzelne Modelle, die in den Aufgabenstämmen beschrieben wurden, als signifikant schwierigkeitserzeugend. Aus den Befunden werden Handlungsempfehlungen für die fachdidaktische Forschung sowie für die Förderung von Modellkompetenz im Biologieunterricht abgeleitet.
Aktualisiert: 2023-04-17
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