Skip to main content
Log in

Common Mistakes in the Construction of Diagrams in Biological Contexts

Research in Science Education Aims and scope Submit manuscript

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Fig. 6
Fig. 7
Fig. 8
Fig. 9
Fig. 10

References

  • Abitur 2009: Prüfungsaufgaben mit Lösungen. Biologie Gymnasium Bayern. (2010). Abitur 2009: Past Exam Questions and Sample Answers. Biology at Bavarian High Schools. Freising: Stark.

  • Althof, W. (1999). Fehlerwelten. Vom Fehlermachen und Lernen aus Fehler (Error worlds: On making errors and learning from them). Opladen Leske+Budrich.

  • Andreß, H. J. (2001). Glossar zur Datenerhebung und statistischen Analyse (Glossary for data collection and statistical analysis). http://psydok.sulb.uni-saarland.de/volltexte/2004/268. Accessed 10 October 2013.

  • Baker, R. S., Corbett, A. T., & Koedinger, K. R. (2001). Toward a model of learning data representations. In J. D. Moore & K. Stenning (Eds.), Proceedings of the twenty-third annual conference of the Cognitive Science Society (pp. 45–50). Mahwah, NJ: Erlbaum.

  • Bortz, J., & Döring, N. (2006). Forschungsmethoden und Evaluation für Human- und Sozialwissenschaftler (Research methods and evaluation for social scientists). Heidelberg: Springer.

  • Bowen, G. M., Roth, W.-M., & McGinn, M. K. (1999). Interpretations of graphs by university biology students and practicing scientists: toward a social practice view of scientific representation practices. Journal of Research in Science Teaching, 36(9), 1020–1043.

    Article  Google Scholar 

  • Brunner, M., Kunter, M., & Krauss, S. (2006). Die professionelle Kompetenz von Mathematiklehrkräften: Konzeptualisierung, Erfassen und Bedeutung für den Unterricht. Eine Zwischenbilanz des COACTIV-Projekts (The professional competence of mathematics teachers: Concept, assessment, and significance for teaching purposes in the classroom. Interim results of the COACTIV project). In M. Prenzel & L. Allolio-Näcke (Eds.), Untersuchungen zur Bildungsqualität von Schule. Abschlussbericht des DFG-Schwerpunktprogramms (pp. 54–82). Münster: Waxmann.

  • Cleveland, W. (1994). The elements of graphing data. Murray Hill: AT&T Bell Laboratories.

    Google Scholar 

  • Cox, R. (1999). Representation construction, externalized cognition and individual differences. Learning and Instruction, 9, 343–363.

    Article  Google Scholar 

  • Dreyfus, T., & Eisenberg, T. (1990). On difficulties with diagrams: theoretical issues. In G. Booker, P. Cobb, & T. N. De Mendicuti (Eds.), Proceedings of the 14th annual conference of the International Group for the Psychology of Mathematics Education (pp. 27–36). Oaxtepex: PME.

  • Dytham, C. (2003). Choosing and using statistics: a biologist’s guide. Oxford: Blackwell.

    Google Scholar 

  • Eraut, M. (1994). Developing professional knowledge and competence. London: Routledge Falmer.

    Google Scholar 

  • Felbrich, A. (2005). Kontrastierungen als effektive Lerngelegenheiten zur Vermittlung von Wissen über Repräsentationsformen am Beispiel des Graphen einer linearen Funktion (Contrasting cases as an effective learning environment for fostering knowledge of representational forms - the case of the slope of line graphs). Dissertation. Technische Universität Berlin.

  • Gartmeier, M., Bauer, J., Gruber, H., & Heid, H. (2008). Negative knowledge: understanding professional learning and expertise. Vocations and Learning, 1, 87–103.

    Article  Google Scholar 

  • Götze, U., & Bloech, J. (2002). Investitionsrechnung: Modelle und Analyse zur Beurteilung von Investitionsvorhaben (Investment: models and analysis for evaluating investment projects). Berlin: Springer.

  • Harteis, C., Bauer, J., & Heid, H. (2006). Der Umgang mit Fehlern als Merkmal betrieblicher Fehlerkultur und Voraussetzung für Professional Learning (Dealing with mistakes as a characteristic of a culture of an operational error culture and the prerequisites for professional learning). Schweizerische Zeitschrift für Bildungswissenschaften, 1, 111–129.

  • Heinze, A. (2004). Zum Umgang mit Fehlern im Unterrichtsgespräch der Sekundarstufe I. Theoretische Grundlegung, Methode und Ergebnisse einer Videostudie (Dealing with mistakes in the classroom discourse on the lower secondary level. Theoretical basis, method and results of a video study). Journal für Mathematik-Didaktik, 25, 221–245.

  • Kattmann, U. (2006). Diagramme (Diagrams). In H. Gropengießer & U. Kattmann (Eds.), Fachdidaktik Biologie (pp. 340–356). Köln: Aulis.

  • Kerslake, D. (1981). Graphs. In K. Hart, D. Kerslake, M. Brown, G. Ruddock, D. Kücheman, & M. McCartney (Eds.), Children’s understanding of mathematics: 11-16 (pp. 120–136). London: J. Murray.

  • KMK (Ständige Konferenz der Kultusminister der Länder der Bundesrepublik Deutschland). (2005). Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss: Beschluss vom 16.12.2004 (Resolution of the Standing Conference of the Ministers of Education and Cultural Affairs of the Länder in the Federal Republic of Germany Education Standards for the subject biology). Wolters Kluwer: München.

  • Köhler, W., Schachtel, G. A., & Voleske, P. (2002). Biostatistik: Eine Einführung für Biologen und Agrarwissenschaftler (Biostatistics: An introduction for biologists and agronomists). Berlin: Springer.

  • Kozma, R. (2003). The material features of multiple representations and their cognitive and social affordances for science understanding. Learning and Instruction, 13(2), 205–226.

    Article  Google Scholar 

  • Kozma, R., Chin, E., Russel, J., & Marx, N. (2000). The roles of representations and tools in the chemistry laboratory and their implications for chemistry learning. Journal of the Learning Sciences, 9(2), 105–143.

    Article  Google Scholar 

  • Krauss, S., Blum, W., Brunner, M., Neubrand, M., Baumert, J., Kunter, M., et al. (2011). Konzeptualisierung und Testkonstruktion zum fachbezogenen Professionswissen von Mathematiklehrkräften (Conceptualization and test construction of the specialised professional competence of math teachers). In M. Kunter, J. Baumert, W. Blum, U. Klusmann, S. Krauss, & M. Neubrand (Eds.), Professionelle Kompetenz von Lehrkräften - Ergebnisse des Forschungsprogramms COACTIV (pp. 135–162). Münster: Waxmann.

  • Kuckartz, U., Rädikger, S., Ebert, T., & Schehl, J. (2010). Statistik. Eine verständliche Einführung (Statistics. A comprehensible introduction). Wiesbaden: VS Verlag für Sozialwissenschaften.

  • Kunter, M., Baumert, J., Blum, W., Klusmann, U., Krauss, S., & Neubrand, M. (Eds.). (2011). Professionelle Kompetenz von Lehrkräften. Ergebnisse des Forschungsprogramms COACTIV (Teachers' professional competence. Results of the COACTIV research program). Münster: Waxmann.

  • Lachmayer, S. (2008). Entwicklung und Überprüfung eines Strukturmodells der Diagrammkompetenz für den Biologieunterricht (Development and examination of a structural model of graph competence for biology education). Dissertation. Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. http://d-nb.info/1019667389/34. Accessed 28 April 2014.

  • Lachmayer, S., Nerdel, C., & Prechtl, H. (2007). Modellierung kognitiver Fähigkeiten beim Umgang mit Diagrammen im naturwissenschaftlichen Unterricht (Modelling of cognitive abilities regarding the handling of graphs in science education). Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 13, 161–180.

  • Leinhardt, G., Zaslavsky, O., & Stein, M. K. (1990). Functions, graphs, and graphing: tasks, learning, and teaching. Review of Educational Research, 60, 1–64.

    Article  Google Scholar 

  • Malle, G. (1993). Didaktische Probleme der elementaren Algebra (Didactical problems in elementary algebra). Braunschweig: Vieweg.

  • Matz, M. (1982). Towards a process model for high school algebra errors. In D. Sleeman & J. S. Brown (Eds.), Intelligent tutoring systems (pp. 25–50). London: Academic Press.

    Google Scholar 

  • McDermott, L. C., Rosenquist, M. L., & van Zee, E. H. (1987). Student difficulties in connecting graphs and physics: examples from kinematics. American Journal of Physics, 55, 503–513.

    Article  Google Scholar 

  • Meyer, G. (1988). Mathematische aspekte im biologieunterricht (Mathematical aspects of biology lessons). Unterricht Biologie, 12, 4–13.

  • Moore, P. J. (1993). Metacognitive processing of diagrams, maps, and graphs. Learning and Instruction, 3, 215–226.

    Article  Google Scholar 

  • Oser, F., & Spychiger, M. (2005). Lernen ist schmerzhaft. Zur Theorie des Negativen Wissens und zur Praxis der Fehlerkultur (Learning is painful. On the theory of negative knowledge and the culture of mistakes in practice). Weinheim: Beltz.

  • Oser, F., Hascher, T., & Spychiger, M. (1999). Lernen aus Fehlern. Zur Psychologie des “negativen Wissens” (Learning from errors. The psychology of negative knowledge). In W. Althof (Ed.), Fehlerwelten. Vom Fehlermachen und Lernen aus Fehlern (pp. 11–41). Opladen: Leske+Budrich.

  • Padilla, M. J., McKenzie, D. L., & Shaw, E. L. (1986). An examination of the line graphing ability of students in grades seven through twelve. School Science and Mathematics, 68, 20–26.

    Article  Google Scholar 

  • Parviainen, J., & Eriksson, M. (2006). Negative knowledge, expertise and organisations. International Journal of Management Concepts and Philosophy, 2, 140–153.

    Google Scholar 

  • Roth, W.-M., McGinn, M. K., & Bowen, G. M. (1998). How prepared are preservice teachers to teach scientific inquiry? Levels of performance in scientific representation practices. Journal of Science Teacher Education, 9(1), 25–48.

    Article  Google Scholar 

  • Roth, W.-M., Bowen, G. M., & McGinn, M. K. (1999). Differences in graph-related practices between high school biology textbooks and scientific ecology journals. Journal of Research in Science Teaching, 36, 977–1019.

    Article  Google Scholar 

  • Schnotz, W. (1994) Wissenserwerb mit logischen Bildern (Knowledge acquisition from logical pictures). In B. Weidenmann (Ed.), Wissenserwerb mit Bildern: Instruktionale Bilder in Printmedien, Film/Video und Computerprogrammen (pp. 95–147). Bern: Hans Huber.

  • Schnotz, W. (2001) Visuelles Lernen (Visual learning). In D. Rost (Ed.), Handwörterbuch Pädagogische Psychologie. Belz: Weinheim.

  • Schnotz, W. (2002). Wissenserwerb mit Texten, Bildern und Diagrammen (Knowledge acquisition from text, pictures and diagrams). In L. Issing & P. Klimsa (Eds.), Information und Lernen mit Multimedia und Internet (pp. 65–81). Weinheim: Beltz/PVU.

  • Schumacher, R. (2008). Der produktive Umgang mit Fehlern. Fehler als Lerngelegenheit und Orientierungshilfe (The productive dealing with errors. Errors as learning opportunity and useful guidance). In R. Caspary (Ed.), Nur wer Fehler macht, kommt weiter. Wege zu einer neuen Lernkultur (pp. 49–72). Freiburg im Breisgau: Herder.

  • Schwindt, K. (2008). Lehrpersonen betrachten Unterricht. Kriterien für die kompetente Unterrichtswahrnehmung (Teachers regard teaching. Criteria for a competent perception of teaching). Münster: Waxmann.

  • Seidel, T., & Prenzel, M. (2007). Wie Lehrpersonen Unterricht wahrnehmen und einschätzen - Erfassung pädagogisch-psychologischer Kompetenzen mit Videosequenzen (Teachers subjective perception and judgment of lessons - Assessment of educational psychological competencies via videos). Zeitschrift für Erziehungswissenschaft, 8, 201–216.

  • Seifried, J., Türling, J., & Wuttke, E. (2010). Professionelles Lehrerhandeln – Schülerfehler erkennen und für Lernprozesse nutzen (Professional classroom teaching skills-detecting students’ mistakes to support learning processes). In J. Warwas & D. Sembill (Eds.), Schule zwischen Effizienzkriterien und Sinnfragen (School between efficiency criteria and questions of meaning) (pp. 137–156). Baltmannsweiler: Schneider-Verlag.

  • Stern, E., Aprea, C., & Ebner, H. G. (2003). Improving cross-content transfer in text processing by means of active graphical representation. Learning and Instruction, 13, 14–23.

    Article  Google Scholar 

  • Vinner, S. (1983). Concept definition, concept image and the notion of function. International Journal of Mathematics Education in Science and technology, 14(3), 293–305.

    Article  Google Scholar 

  • Von Kotzebue, L. (2014). Diagrammkompetenz als biologiedidaktische Aufgabe für die Lehrerbildung: Konzeption, Entwicklung und empirische Validierung eines Strukturmodells zum diagrammspezifischen Professionswissen im biologischen Kontext (Diagram competence as a task in biology education for the teacher training: Conception, development and empirical validation of a structural model of the diagram-specific professional knowledge in a biological context). Dissertation. Technische Universität München. http://d-nb.info/1047678926/34. Accessed 28 April 2014.

  • Von Kotzebue, L., & Nerdel, C. (2012). Professionswissen von Biologielehrkräften zum Umgang mit Diagrammen (Biology teachers’ professional knowledge on handling with diagrams). Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 18, 181–200.

  • Wavering, M. J. (1989). Logical reasoning necessary to make line graphs. Journal of Research in Science Teaching, 26, 373–379.

    Article  Google Scholar 

  • Weimer, H. (1925). Psychologie der Fehler (The psychology of errors). Leipzig: Klinkhardt.

  • Wuttke, E., & Seifried, J. (2009). Diagnose von und Umgang mit Schülerfehlern als Facette der professionellen Kompetenz von Lehrkräften - Skizze eines Forschungsprojekts (Diagnosis and dealing with student errors as a facet of professional competence of teachers – First outline of a research project). In E. Wuttke, H. Ebner, B. Fürstenau, & R. Tenberg (Eds.), Erträge und Perspektiven berufs- und wirtschaftspädagogischer Forschung (pp. 45–54). Opladen: Barbara Budrich.

  • Zimmermann, H.-J., & Gutsche, L. (1991). Multi-criteria analyse: Einführung in die Theorie der Entscheidungen bei Mehrfachzielsetzungen (Multi-criteria Analysis: Introduction to the theory of decisions with multiple objectives). Berlin: Springer.

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Lena von Kotzebue.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

von Kotzebue, L., Gerstl, M. & Nerdel, C. Common Mistakes in the Construction of Diagrams in Biological Contexts. Res Sci Educ 45, 193–213 (2015). https://doi.org/10.1007/s11165-014-9419-9

Download citation

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s11165-014-9419-9

Keywords

Navigation