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Fostering Understanding of Complex Systems in Biology Education
This book synthesizes a wealth of international research on the critical topic of ‘fostering understanding of complex systems in biology education’. Complex systems are prevalent in many scientific fields, and at all scales, from the micro scale of a single cell or molecule to complex systems at the macro scale such as ecosystems. Understanding the complexity of natural systems can be extremely challenging, though crucial for an adequate understanding of what they are and how they work. The term “systems thinking” has become synonymous with developing a coherent understanding of complex biological processes and phenomena. For researchers and educators alike, understanding how student...
Investigating Complex Phenomena: Bridging between Systems Thinking and Modeling in Science Education
Understanding the complexity of the natural world and making sense of phenomena is one of the main goals of science and science education. When investigating complex phenomena, such as climate change or pandemic outbreaks, students are expected to engage in systems thinking by considering the boundaries of the investigated system, identifying the relevant components and their interactions, and exploring system attributes such as hierarchical organization, dynamicity, feedback loops, and emergence. Scientific models are tools that support students’ reasoning and understanding of complex systems, and students are expected to develop their modeling competence and to engage in the modeling process by constructing, testing, revising, and using models to explain and predict phenomena. Computational modeling tools, for example, provide students with the opportunity to explore big data, run simulations and investigate complex systems. Therefore, both systems thinking and modeling approaches are important for science education when investigating complex phenomena.
Advances in Rasch Analyses in the Human Sciences
This volume follows the publication of Rasch Analysis in the Human Sciences. This new book presents additional topics not discussed in the previous volume. It examines key topics such as partial credit analysis of data, common person linking, computing equating constants, investigating discrimination, evaluating dimensionality, how to better utilize Wright Maps, how to design tests and surveys using Rasch theory, and many more. The book includes activities which can be used to practice the theme of each chapter and to test the reader’s understanding of Rasch techniques. Beginning and ending with a conversation between two students, each chapter provides clear step-by-step instructions as t...
Biologiedidaktische Forschung
In der Reihe BIOLOGIE lernen und lehren werden biologiedidaktische Forschungsarbeiten zum Lernen und Lehren von Biologie veröffentlicht. Der erste Band dieser Reihe führt in verschiedene biologiedidaktische Forschungsthemen ein und fasst den Forschungsstand zusammen. Ausgewiesene Biologiedidaktikerinnen und Biologiedidaktiker geben einen Überblick über aktuelle Ergebnisse und Erkenntnisse zum fachspezifischen Lernen in den vier Kompetenzbereichen Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Bewerten und Kommunikation. Weitere Beiträge nehmen aktuelle Trends in der Unterrichtsqualitätsforschung, in der Forschung zur Lehrerprofessionalisierung und zur Lehrerfortbildung sowie zum kontextorientierten ...
Strategien und Kompetenzen von Lernenden beim Erschließen von biologischen Informationen aus unterschiedlichen Repräsentationen
Fachtypische Repräsentationen (Texte, Fotos, Zeichnungen, Diagramme und Tabellen) sind für den Unterricht und für die spätere aktive Teilhabe an gesellschaftlichen Diskursprozessen über naturwissenschaftliche Sachverhalte von großer Bedeutung. Zur Beschreibung der Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern im Bereich Biologische Informationen aus unterschiedlichen Repräsentationen erschließen wurde ein Kompetenzmodell entwickelt. Die Strategien beim Erschließen von Informationen aus Texten und Bildern im Biologieunterricht wurden ebenfalls ausdifferenziert und als möglicher Einflussfaktor und Ansatzpunkt für die Kompetenzförderung in die Modellierung einbezogen. Das abgeleitete ...
Lehrerfortbildung und ihre Wirksamkeit im Fach Biologie
Lehrerfortbildungen sind notwendig, damit Lehrkräfte den aktuellen gesellschaftlichen, bildungspolitischen und fachwissenschaftlichen Entwicklungen angemessen begegnen können und ihr Wissen und ihre Fähigkeiten kontinuierlich ausbauen können. Das Forschungsinteresse der vorliegenden Arbeit liegt in der Überprüfung möglicher Effekte einer Biologielehrerfortbildung auf vier Wirkungsebenen und möglicher Zusammenhänge der an der Wirksamkeit beteiligten Variablen. Die Ergebnisse der Untersuchung haben gezeigt, dass die Biologielehrerfortbildung von den teilnehmenden Lehrkräften positiv eingeschätzt wurde und dass die Lehrkräfte ihr Wissen durch die Teilnahme signifikant erweitern konn...
Kompetenzerfassung in der naturwissenschaftsdidaktischen Forschung. Vorschlag eines Rahmenmodells zu relevanten Einflussfaktoren
Diese Arbeit präsentiert ein Rahmenmodell, das relevante Einflussfaktoren auf die Kompetenzerfassung bündelt und aufeinander bezieht. Das Rahmenmodell wird zunächst theoretisch hergeleitet, dessen Relevanz begründet und dessen Nutzen und Grenzen anhand Forschungsarbeiten des Autors zur Kompetenzerfassung in verschiedenen Bereichen illustriert. Aus dieser exemplarischen Analyse auf der Basis des Rahmenmodells werden Schlussfolgerungen für die naturwissenschaftsdidaktische Forschung abgeleitet und in den Kontext des Forschungsfeldes zur Kompetenzmodellierung und -erfassung eingebettet. Die Arbeit schließt mit Empfehlungen und Anregungen für weitere Forschungstätigkeiten in diesem Feld.
Konzeptuelles Wissen und Konzeptentwicklung in Biologie
Zur Entwicklung effizienter Diagnose- und Förderkonzepte sind Kenntnisse über die Fertigkeiten und Fähigkeiten von Schülerinnen und Schülern notwendig. In diesem Kontext sollten unter anderem das konzeptuelle Wissen der Lernenden zu verschiedenen Zeitpunkten sowie seine zeitliche Entwicklung in den Blick genommen werden. Dabei ist bereits bekannt, dass zwischen schulischer Leistung und soziodemographischen und affektiven Merkmalen Zusammenhänge bestehen. Unklar ist bisher allerdings für das Fach Biologie, ob und in welcher Form solche Zusammenhänge in Bezug auf Entwicklungsverläufe vorliegen. Durch die detaillierte Analyse der Konzeptentwicklung in den zentralen Domänen Blutkreisla...
Abituraufgaben im Fach Biologie
Abituraufgaben haben einen besonderen Stellenwert für die Qualitätsentwicklung im Bildungssystem. Forschungsergebnisse zeigen, dass Merkmale wie das Aufgabenformat, der Inhaltsbezug und die mit der Aufgabenlösung verbundenen kognitiven Anforderungen die Qualität der Leistungsmessung in schriftlichen Prüfungen beeinflussen. Vor diesem Hintergrund wurden schriftliche Abituraufgaben aus dem Fach Biologie in Bezug auf schwierigkeitsgenerierende Aufgabenmerkmale analysiert und mit den Prüfungsleistungen von Abiturientinnen und Abiturienten in Beziehung gesetzt. Es zeigt sich, dass die Schwierigkeit der Abituraufgaben hauptsächlich anhand kognitiver Anforderungen erklärt werden kann. Diese...
