500 Naturwissenschaften und Mathematik
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Statistische Repräsentationen, wie Diagramme, finden sich in Unterrichtsfächern wie Mathematik, aber auch der Biologie wieder und bei ihrem Einsatz wird
konkret Bezug auf den Sachinhalt der Daten genommen.
Die Dissertation hat sich dem Phänomen Datenlesen am konkreten Fall von Diagrammen mit empirischen Methoden explorativ genähert. Der Fokus liegt auf einem Einsatz im schulischen Kontext. Dabei wurde ein Mixed-Method Design angewandt um auf verschiedenen Ebenen die Bestandteile des Leseprozesses zu untersuchen. Das Lesen der Diagramme ist ein Zeichenprozess mit aus Adressat, Setting und Objekt. In dieser Arbeit werden die Beziehungen dieser Komponenten auf drei Ebenen untersucht.
Die Dissertation zeigt drei Studien zum Lesen von Diagrammen und deren Vernetzung untereinander. Die Studien bezogen sich auf die drei Ebenen des Zeichenprozesses, bei denen je ein anderer Bestandteil im Fokus stand: der Lerngegenstand, die Adressaten und zuletzt die Verknüpfung beider im Unterricht.
Die erste Studie ergab eine Klassifizierung von Diagramme in Schulbüchern, die ebenso als begriffliche Grundlage für die weiteren Analysen verwendet werden konnte. Es zeigte sich, dass Diagramme in Schulbüchern stark durch ihre grafische Gestaltung variieren und bei Diagrammen mit stärkeren Bezug zur Biologie Kontextwissen zur Thematik des Diagramms notwendig sein kann, um diese adäquat zu interpretieren.
Nachdem die Diagramme auf theoretischer Basis fokussiert betrachtet wurden, stellt der zweite Projektschritt eine schülerzentrierte Phase dar. Dabei wurde durch qualitative Interviews festgestellt über welche Fähigkeiten Schülerinnen und Schüler beim Leseverständnis von Diagrammen überhaupt verfügen und wie sie Diagramme lesen. Die Ergebnisse konnten in einem Kategoriensystem zum Lesen von Diagrammen dargestellt werden.
Die letzte Studie führt die Vorarbeiten und Ergebnisse der vorangegangenen Studien zusammen und untersucht den Forschungskomplex dort, wo er letztendlich Anwendung findet - im Unterricht. Es wurden Hypothesen zu den Einflussfaktoren der Gestaltung Diagramme und den Handlungen beim Lesen zusammengeführt und in einem Quasiexperiment variiert. In dieser Studie wurden Diagramme praxisnah im authentischen Unterricht eingesetzt, um so Untersuchungen zum Leseverhalten anzustellen. Die Ergebnisse können nicht nur in einem wissenschaftlichen Forschungskontext gesehen werden, sondern geben auch für die Schulpraxis Hinweise dafür, wie ein Einsatz von Diagrammen im Unterricht gelingen kann.
Naturwissenschaftliche Modelle sind zentrale Arbeits- und Denkweisen in der Biologie und Chemie. Fähigkeiten im Vermitteln von Modellkompetenz sind somit auch ein wichtiger Teil der Lehrkompetenz in den Schulfächern Biologie und Chemie. Bisherige Studien zu Modellen im Unterricht untersuchen zumeist das Wissen über Modelle von Lehrkräften und Schülerinnen und Schülern. Es bestehen jedoch Zweifel in der fachdidaktischen Forschung, ob das Wissen über Modelle zentral ist für die Vermittlung von naturwissenschaftlicher Modellkompetenz. Studien zu Modellwissen und zur quantitativ angelegten fachdidaktikischen Forschung, die sich an deklarativem Wissen orientieren, sind in die Kritik geraten. Es wird bezweifelt, ob solche Tests dem Anspruch auf Abbildung von Lehrkompetenz gerecht werden.
Deswegen wurde erstmalig auf Grundlage eines systematischen Literaturreviews ein theoriebasiertes Modell der Elemente zur Vermittlung von Modellkompetenz im Biologie- und Chemieunterricht entwickelt. Es gelang erstmals in einem Biologievignettentest, sowohl Noticing als auch Reasoning, also Professionelle Unterrichtswahrnehmung in ihrer Gesamtheit, zu modellieren. Die beim Chemievignettentest theoretisch angenommene Reasoningstruktur findet sich nicht in den empirischen Daten. Die Noticingstruktur ergibt ein fittendes Modell; nur der Fitindex TLI ist knapp schlechter als gefordert. Die auf Grundlage einer exploratorischen Faktorenanalyse gefundene Struktur des Chemievignettentests fittet jedoch gut.