Die Ermittlung von Wissen, Verstehen und Problemlösen im Bereich Humanbiologie : eine empirische Untersuchung an Lehramtsstudierenden

Abstract

Die Ergebnisse von TIMSS und PISA haben gezeigt, dass die Schüler/Innen in deutschen Schulen im Vergleich zu den Schüler/Innenanderer Länder deutliche Defizite hinsichtlich einer naturwissenschaftlichen Grundbildung aufweisen. Vor allem treten Defizite bei derProblemlöse-Kompetenz auf. In der vorliegenden Arbeit wird es unternommen, für den Bereich der Humanbiologie Voraussetzungen und Bedingungen desProblemlösens zu untersuchen. Es wird sich zunächst mit den Zielen des naturwissenschaftlichen Unterrichts auseinandergesetzt, wie sie inder Diskussion zur Scientific Literacy behandelt werden. Es ergibt sich hier die folgende Konsequenz: Der einzelne Lehrer kann dieSchüler/Innen vor allem bei der Anwendung von Wissen unterstützen sowie ihnen ihren Zuwachs an Kompetenz deutlich machen. Zudiesem Zweck stellen sinnvolle Aufgaben ein wesentliches Hilfsmittel dar. Als theoretische Basis für die Beschäftigung mit demForschungsgegenstand 'Aufgaben' wurden die Bloomsche Taxonomie der kognitiven Lernziele gewählt. Auf der Grundlage der Arbeitenvon Bloom u.a. wurde ein Modell entwickelt, das eine Einordnung und Operationalisierung der Begriffe Kenntnis, Wissen, Verstehen undAnwenden ermöglicht. Bei dem erstellten Modell werden verschiedene Aufgabentypen den Aufgabenkategorien Wissen, Verstehen undAnwenden (Problem-Lösen) zugeordnet. Als Untersuchungsinstrument wurde ein Fragebogen verwendet. Nach den persönlichen Daten folgen Items zu verschiedenenModerator-Variablen. Den Hauptteil des Fragebogens stellen Aufgaben dar. Die Aufgaben wurden der Humanbiologie entnommen undzwar den Themenbereichen Auge, Ohr und Immunsystem. Bei dieser Auswahl kann davon ausgegangen werden, dass die Probanden(185 Lehramtsstudenten der Anfangssemester) während ihrer Schulzeit diese Themen behandelt haben und somit über entsprechendeKenntnisse verfügen. Zu den beiden Aufgabenkategorien Wissen und Verstehen gibt es jeweils zwei Aufgabentypen (Wissen: Zuordnung,Erläuterung; Verstehen: Sätze, Begriffsnetze), zur Aufgabenkategorie Problemlösen einen Aufgabentyp (Textaufgaben, jedoch mit zweiabgestuften Schwierigkeitsgraden). Von den Moderator-Variablen zeigen die positive Befindlichkeit im Biologieunterricht sowie die verbale Intelligenz signifikanteKorrelationen zu den Ergebnissen bei den meisten Aufgabentypen. Das erstellte Modell der Zuordnung der verschiedenen Aufgabentypen zu den Aufgabenkategorien konnte weitgehend bestätigt werden. Ein für die Unterrichtspraxis wichtiges Ergebnis betrifft die Voraussetzung für das Problemlösen. Hiernach ist Wissen eine notwendigeVoraussetzung für das Problemlösen, Verstehen jedoch (erfasst durch die Aufgabentypen Sätze und Begriffsnetze) anscheinend nicht. Fürdas Trainieren des Problemlösens muss demnach zunächst das notwendige Wissen vermittelt werden und dann durch die Bearbeitung vonProblemlöseaufgaben das Problemlösen selbst trainiert werden. Im einem weiteren Teil der Arbeit werden die beiden Aufgabentypen Sätze und Begriffsnetze zur Ermittlung des Verstehens bei zweiStudierendengruppen empirisch untersucht. Nach den Ergebnissen erfassen beide Aufgabentypen das Verstehen in gleicher Weise.Wobei das Erstellen von Begriffsnetzen von den Probanden bevorzugt wurde. Außerdem ist die Auswertung durch die Lehrperson wegender guten Übersichtlichkeit der Begriffsnetze angenehmer. The results of TIMSS and PISA have shown that students at German schools in comparison with students in other countries are lacking inbasic scientific literacy. Deficits in problem-solving competence are particularly striking. This study treats pre-requisites and conditions for problem-solving in the subject area of human biology. First of all, the objectives ofscience lessons will be considered and how they are treated in the discussion of scientific literacy. A conclusion may be drawn from this:the teacher is able to support students in their application of knowledge and point out their growth in competence. Setting appropriate tasksis an important tool here. The theoretical basis chosen for the consideration of the research object 'tasks' is Bloom's taxonomy of cognitive learning objectives.Taking Bloom's theses as a starting point, a model was developed to categorise and operationalise the concepts of cognition, knowledge,comprehension and application. The model was used to allocate different task types to the categories of knowledge, comprehension andapplication (problem-solving). The survey instrument selected and developed was a questionnaire composed of personal data, items on different moderator variables,and the main part comprising tasks. These tasks were taken from human biology, more specifically relating to the eye, the ear and theimmune system. These topics were chosen since the students questioned in the survey (185 student teachers in their first semester) hadbeen taught these subject-areas at school and therefore possessed the relevant knowledge. There are two task types each for the taskcategories of knowledge and comprehension (knowledge: classification, description; comprehension: sentences, concept maps), and onetype for the category of problem-solving (written problems, but split into two levels of difficulty). Of the moderator variables, the positiveatmosphere in the biology lesson and verbal intelligence correlate significantly with the results of most of the task types. The model of classification of the different task types according to the task categories was for the most part confirmed. An important resultfor teaching is the pre-requisite for problem-solving. According to the results, knowledge is a necessary pre-requisite for solving problems,whereas comprehension is not (ascertained by the task types 'sentences' and 'concept maps'). To train problem-solving, first of all thenecessary knowledge must be conveyed and then problem-solving itself must be trained by processing problem-solving tasks. Another part of the study is an empirical examination of the two task types 'sentences' and 'concept maps' in order to ascertain the level ofcomprehension in two groups of students. According to the results both types of task ascertain comprehension equally, although thestudents examined preferred creating concept maps. Since concept maps provide a clear overview, assessment is more convenient for theteacher.