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Das Zusammenspiel unterschiedlicher Vorstellungen prägt, wie Schüler*innen bestimmte Konzepte der Biologie erlernen und verstehen. Eine neue Studie hat untersucht, wie ein wissenschaftliches Verständnis der Evolution aufgebaut werden kann / Veröffentlichung in „Science Education“
Die Art und Weise, wie unterstützendes Wissen zu Schlüsselerkenntnissen rund um das Thema Evolution im Biologieunterricht vermittelt wird, beeinflusst das gesamte Netzwerk von Wissen, das sich Schüler*innen aneignen. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie am Institut für Biologiedidaktik. Die Studie legt nahe, dass Schüler*innen, die sogenannte Schwellenkonzepte wie Zufall und Wahrscheinlichkeit bei der Evolution im biologischen Kontext erlernen, ein dichteres, stärker vernetztes und besser strukturiertes Wissen über die Biologie aufbauen. Die Ergebnisse der Studie „Threshold Concepts and Concept Networks in Evolution Education: An Experimental Intervention Study“ sind in der Fachzeitschrift Science Education erschienen.
Professor Dr. Jörg Großschedl und Dr. Helena Aptyka von der Universität zu Köln und Dr. Daniela Fiedler von der Universität Kopenhagen analysierten in der Studie das Zusammenspiel unterschiedlicher Vorstellungen, die Schüler*innen der 10. Klasse im Rahmen eines Biologieunterrichts zum Thema Evolution aufgebaut haben – ihr Konzeptnetzwerk. Die verschiedenen Arten von Konzepten, aus denen das Konzeptnetzwerk besteht, umfassen sogenannte Schlüssel-, Fehl- und Schwellenkonzepte. Konzepte sind inhaltliche Vorstellungen oder Denkmodelle zu evolutionsbiologischen Phänomenen, die Schüler*innen im Lernprozess entwickeln. Sie können wissenschaftlich korrekt oder fehlerhaft sein.
Schlüsselkonzepte sind wissenschaftlich fundierte, zentrale Vorstellungen, die essenziell für ein korrektes Verständnis der Evolution sind. Sie umfassen zum Beispiel die Konzepte Variation, Vererbung und individuelle Fitness. Sie bilden die Grundlage für das Erklären evolutionärer Veränderungen. Fehlkonzepte hingegen sind kognitiv meist tief verankerte, fachlich unzutreffende oder naive Vorstellungen, die häufig auf Alltagserfahrungen oder vereinfachten Erklärungen beruhen. In der Evolutionstheorie zeigen sie sich etwa in teleologischem Denken („Tiere entwickeln Merkmale, weil sie sie brauchen“) oder zielgerichteten Interpretationen. Solche Konzepte stehen im Widerspruch zu wissenschaftlichen Erklärungen und behindern ein tieferes Verständnis von Schlüsselkonzepten. Schwellenkonzepte hingegen sind anspruchsvolle und abstrakte Konzepte, die einen kognitiven Durchbruch ermöglichen und die Wahrnehmung von Schüler*innen dauerhaft verändern können. Sie gelten als „Portale“ zu tieferem Verständnis und erfordern ein Umdenken gegenüber Fehlkonzepten. In der Evolutionstheorie zählen Zufall und Wahrscheinlichkeit bei der natürlichen Selektion zu den Schwellenkonzepten.
„Die Analyse von Konzepten als Netzwerke eröffnet innovative didaktische Perspektiven für den naturwissenschaftlichen Unterricht, indem sie zeigt, wie Schüler*innen Konzepte miteinander verknüpfen und strukturieren. Die Thematisierung von Schwellenkonzepten im Biologieunterricht kann die Komplexität und Kohärenz von Konzeptnetzwerken deutlich erhöhen“, sagt Professor Dr. Jörg Großschedl vom Institut für Biologiedidaktik der Universität zu Köln.
Die Studienergebnisse zeigen den Autor*innen zufolge, dass die Thematisierung von Schwellenkonzepten die Komplexität und Kohärenz von Konzeptnetzwerken deutlich erhöhen kann. „Schüler*innen sind grundsätzlich in der Lage, vielfältige Konzepte sinnvoll zu verknüpfen, benötigen dafür jedoch eine gezielte didaktische Unterstützung. Wir hoffen, dass unsere Ergebnisse dazu beitragen, den naturwissenschaftlichen Unterricht zu verbessern“, sagt Dr. Helena Aptyka, akademische Rätin am Institut.
Aktuell plant das Team eine Interventionsstudie zum Schwellenkonzept der zeitlichen Skala. Dabei untersuchen die Forschenden, inwiefern das Unterrichten kurzer und langer Zeiträume das Verständnis von Evolution – zum Beispiel im Hinblick auf Mikro- und Makroevolution – fördern kann.
Dr. Helena Aptyka
Institut für Biologiedidaktik der Universität zu Köln
+49 221 470 4945
h.aptyka@uni-koeln.de
https://doi.org/10.1002/sce.21977
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students, Teachers and pupils, all interested persons
Biology, Teaching / education
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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