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

Uihlein, Anna Gertrud


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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Biologiedidaktik
Fachgebiet: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 08.02.2002
Erstellungsjahr: 2002
Publikationsdatum: 07.11.2002
Kurzfassung auf Deutsch: Die Ergebnisse von TIMSS und PISA haben gezeigt, dass die Schüler/Innen in deutschen Schulen im Vergleich zu den Schüler/Innen
anderer Länder deutliche Defizite hinsichtlich einer naturwissenschaftlichen Grundbildung aufweisen. Vor allem treten Defizite bei der
Problemlöse-Kompetenz auf.

In der vorliegenden Arbeit wird es unternommen, für den Bereich der Humanbiologie Voraussetzungen und Bedingungen des
Problemlösens zu untersuchen. Es wird sich zunächst mit den Zielen des naturwissenschaftlichen Unterrichts auseinandergesetzt, wie sie in
der Diskussion zur Scientific Literacy behandelt werden. Es ergibt sich hier die folgende Konsequenz: Der einzelne Lehrer kann die
Schüler/Innen vor allem bei der Anwendung von Wissen unterstützen sowie ihnen ihren Zuwachs an Kompetenz deutlich machen. Zu
diesem Zweck stellen sinnvolle Aufgaben ein wesentliches Hilfsmittel dar. Als theoretische Basis für die Beschäftigung mit dem
Forschungsgegenstand 'Aufgaben' wurden die Bloomsche Taxonomie der kognitiven Lernziele gewählt. Auf der Grundlage der Arbeiten
von Bloom u.a. wurde ein Modell entwickelt, das eine Einordnung und Operationalisierung der Begriffe Kenntnis, Wissen, Verstehen und
Anwenden ermöglicht. Bei dem erstellten Modell werden verschiedene Aufgabentypen den Aufgabenkategorien Wissen, Verstehen und
Anwenden (Problem-Lösen) zugeordnet.

Als Untersuchungsinstrument wurde ein Fragebogen verwendet. Nach den persönlichen Daten folgen Items zu verschiedenen
Moderator-Variablen. Den Hauptteil des Fragebogens stellen Aufgaben dar. Die Aufgaben wurden der Humanbiologie entnommen und
zwar 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 entsprechende
Kenntnisse 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 zwei
abgestuften Schwierigkeitsgraden).

Von den Moderator-Variablen zeigen die positive Befindlichkeit im Biologieunterricht sowie die verbale Intelligenz signifikante
Korrelationen 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 notwendige
Voraussetzung für das Problemlösen, Verstehen jedoch (erfasst durch die Aufgabentypen Sätze und Begriffsnetze) anscheinend nicht. Für
das Trainieren des Problemlösens muss demnach zunächst das notwendige Wissen vermittelt werden und dann durch die Bearbeitung von
Problemlöseaufgaben das Problemlösen selbst trainiert werden.


Im einem weiteren Teil der Arbeit werden die beiden Aufgabentypen Sätze und Begriffsnetze zur Ermittlung des Verstehens bei zwei
Studierendengruppen 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 wegen
der guten Übersichtlichkeit der Begriffsnetze angenehmer.
Kurzfassung auf Englisch: The results of TIMSS and PISA have shown that students at German schools in comparison with students in other countries are lacking in
basic 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 of
science 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 tasks
is 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 and
application (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 the
immune system. These topics were chosen since the students questioned in the survey (185 student teachers in their first semester) had
been taught these subject-areas at school and therefore possessed the relevant knowledge. There are two task types each for the task
categories of knowledge and comprehension (knowledge: classification, description; comprehension: sentences, concept maps), and one
type for the category of problem-solving (written problems, but split into two levels of difficulty). Of the moderator variables, the positive
atmosphere 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 result
for 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 the
necessary 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 of
comprehension in two groups of students. According to the results both types of task ascertain comprehension equally, although the
students examined preferred creating concept maps. Since concept maps provide a clear overview, assessment is more convenient for the
teacher.