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Angebot, Nutzung und Ertrag von Konzeptwechseltexten zu Neuromythen bei angehenden Biologielehrkräften

Offer, Use, and Outcomes of Conceptual Change Texts on Neuromyths Among Pre-service Biology Teachers

Zusammenfassung

Lehrkräftebildung hat das Ziel, Studierende zu Fachleuten für das Lehren und Lernen auszubilden. Empirische Studien zeigen jedoch sowohl bei angehenden als auch praktizierenden Lehrkräften eine hohe Zustimmung zu Fehlvorstellungen zum Thema Gehirn und Lernen – sogenannten Neuromythen. In der vorliegenden Studie wird in einem Mixed-Model-Design (N = 40) mit quantitativen und qualitativen Forschungsmethoden und vor dem theoretischen Hintergrund eines Angebots-Nutzungs-Modells untersucht, inwiefern sich durch eine universitäre Lehrveranstaltung mit Konzeptwechseltexten die Zustimmung angehender Biologielehrkräfte zu Neuromythen verändern lässt. Dazu wurde ein Seminar entwickelt und durchgeführt, in dem neun Konzeptwechseltexte eingesetzt wurden. Quantitative Daten wurden zu drei Messzeitpunkten mittels Fragebogen erhoben, qualitative Daten semesterbegleitend mittels offener Aufgaben zu Konzeptwechseltexten. Durch die systematische Verschränkung der Daten wurden Gelingensbedingungen für den Ertrag des Lernangebots geprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass angehende Biologielehrkräfte Neuromythen nicht nur zustimmen, sondern fachlich nicht angemessene und subjektiv-biografische Argumente für Neuromythen nennen. Trotz identifizierter Optimierungsmöglichkeiten bei Angebot und Nutzung der Konzeptwechseltexte für/durch die Studierenden zeigen die quantitativen Ergebnisse, dass sich die Zustimmung zu Neuromythen durch das Seminar mit Konzeptwechseltexten nachhaltig und mit mittleren bis hohen Effektstärken reduzieren lässt. Die qualitativen Ergebnisse zeigen, dass die Argumente angehender Lehrkräfte für Neuromythen breit gestreut sind und nur zu 37–76 % mit den Inhalten der konzipierten Konzeptwechseltexte übereinstimmen. Die Nachbereitung der Konzeptwechseltexte durch die Studierenden verblieb in vielen Fällen auf niedrigem Niveau. Passung des Lehr-Lern-Materials sowie Nachbereitungsniveau erwiesen sich jedoch nicht als Gelingensbedingungen für den Ertrag des Lernangebots. Insgesamt stützen die Ergebnisse, dass das Aufgreifen und Reflektieren von Fehlvorstellungen eine gewinnbringende Perspektive für die Lehrkräftebildung darstellt.

Abstract

The goal of teacher education is to qualify students as experts in teaching and learning. However, empirical studies reveal a high endorsement of misconceptions on the topic of learning and the brain – known as neuromyths – among both pre-service and in-service teachers. The present study investigates to what extent a university course including conceptual change texts can change pre-service biology teachers’ endorsement of neuromyths in a mixed-model design (N = 40) encompassing quantitative and qualitative research methods and taking an offer-and-use-model as its theoretical foundation. Specifically, a seminar incorporating nine conceptual change texts was developed and conducted. Quantitative data was collected via questionnaires at three measurement points; qualitative data was collected throughout the semester via open-ended tasks related to the conceptual change texts. Conditions in which the learning opportunities successfully made an impact were tested by systematically interweaving the data. The results show that pre-service biology teachers not only endorse neuromyths but also support them with scientifically inappropriate and subjective biographical arguments. While identifying opportunities for further optimization in the offer and use of conceptual change texts among students, the quantitative results show that the seminar including conceptual change texts can sustainably reduce endorsement of neuromyths with a medium to large effect size. The qualitative results show that pre-service teachers employ diverse arguments in support of neuromyths, only 37–76% of which overlapped with the arguments addressed in the conceptual change texts. In many cases, students engaged with the follow-up task of the conceptual change texts at a low level. Nevertheless, the degree of fit of the teaching and learning material and the students’ level of engagement were not found to affect the overall outcome of the learning offer. Overall, the results support the assumption that addressing and reflecting on misconceptions is a productive perspective for teacher education.

Einleitung

Wissenschaftlich fundiertes Fachwissen ist ein Aspekt professioneller Handlungskompetenz von Lehrkräften und gilt als Voraussetzung für reflektiertes Unterrichtshandeln (Baumert und Kunter 2006). Trotz Vermittlung dieses Wissens während der universitären Ausbildung haben Lehramtsstudierende naturgemäß auch wissenschaftlich nicht angemessene Vorstellungen zu den Gegenständen ihrer Profession (FehlvorstellungenFootnote 1) (z. B. Aydin 2012, 2017; Çalik et al. 2007; Prinz et al. 2018). Eine spezifische Art von Fehlvorstellungen sind wissenschaftliche Mythen, unter denen in den letzten Jahren besonders jene zum Thema Gehirn und Lernen ins Zentrum von empirischen Studien gestellt wurden (z. B. Dekker et al. 2012; Ferrero et al. 2016; Horvath et al. 2018). Neurowissenschaftliche Mythen, die trotz wissenschaftlicher Widerlegung herangezogen werden, um pädagogisches Handeln zu begründen, werden unter dem Begriff Neuromythen zusammengefasst (OECD 2002). Als besonders weit verbreitet, selbst bei praktizierenden Lehrkräften, gelten die Lerntypentheorie und Brain-Gym-Ansätze (z. B. Ferrero et al. 2016; Papadatou-Pastou et al. 2017). Für Biologielehrkräfte ist das Thema Gehirn und Lernen – anders als für Lehrkräfte anderer Fächer – als Unterrichtsinhalt relevant (z. B. Becker et al. 2017; Dierkes 2019; Roth 2014). Durch ihre Doppelfunktion als Lerncoach und Vermittler für Themen wie Bau und Funktion des Gehirns oder Langzeitpotenzierung können ihre Vorstellungen von Gehirn und Lernen weitreichende Einflüsse auf die Vorstellungen und Lernstrategien von Schüler/innen haben. Es ist demnach besonders wichtig, dass angehende Biologielehrkräfte während des Studiums wissenschaftlich angemessene Vorstellungen zum Thema Gehirn und Lernen aufbauen. Der aktuelle Trend um Neurodidaktik (z. B. Folta-Schoofs und Ostermann 2019; Herrmann 2009) macht es für angehende Biologielehrkräfte jedoch nicht einfacher, Neuromythen von „Neurofakten“ (Krammer et al. 2019) zu unterscheiden und über das Studium hinweg fachlich angemessene Vorstellungen zum Thema Gehirn und Lernen aufzubauen. Lehr-Lern-Materialien, mit denen Fehlvorstellungen zu fachlich angemessenen Vorstellungen erweitert werden können, sind Konzeptwechseltexte (Wang und Andre 1991). In der vorliegend beschriebenen Studie wurde eine Seminarkonzeption, die den Einsatz von Konzeptwechseltexten zu Neuromythen beinhaltet, evaluiert. Interpretationsfolie bildet ein Angebots-Nutzungs-Modell (Helmke 2014). Untersucht wird sowohl der Prozess systematischer Instruktion, durch den angehende Biologielehrkräfte ihre Zustimmung zu Fehlvorstellungen verändern, als auch ein methodisches Design, um Konzeptwechsel und die Schwierigkeiten, die dabei bestehen, zu dokumentieren.

Theoretischer Hintergrund

Ein Angebots-Nutzungs-Modell für die universitäre Lehrkräftebildung

Das Angebots-Nutzungs-Modell der Wirkweise von Unterricht geht auf Helmke (2014) zurück und ist nach Kohler und Wacker (2013) das „prominenteste Wirkmodell innerhalb der Schul- und Unterrichtsforschung“ (S. 241). Inhaltlich umfasst das Modell die Komponenten Qualität des Lernangebots, Wahrnehmung/Interpretation des Lernangebots, Lernaktivitäten (Nutzung) und Wirkung (Ertrag). In seiner Mehrebenenstruktur bezieht es auch den gesellschaftlichen/institutionellen Kontext sowie Lehrkräfte- und Lernendenmerkmale mit ein (Helmke 2014). Inzwischen existieren viele reduzierte, erweiterte und adaptierte Modelle (vgl. z. B. Keller-Schneider und Albisser 2012; Lipowsky 2009). Helmke und Schrader (2010) übertrugen das Angebots-Nutzungs-Modell auf den Hochschulunterricht. Grospietsch (2019) differenzierte es für die universitäre Lehrkräftebildung aus (Abb. 1). Bei diesem Angebots-Nutzungs-Modell handelt es sich nicht um eine 1:1-Übertragung des schulischen Modells auf den universitären Kontext, sondern seine heuristische Erweiterung um Aspekte der Didaktischen Rekonstruktion (Kattmann et al. 1997) sowie der professionellen Handlungskompetenz von Lehrkräften (Baumert und Kunter 2006).

Abb. 1
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Angebots-Nutzungs-Modell für die universitäre Lehrkräftebildung. (Nach Grospietsch 2019; ausdifferenziert und erweitert ausgehend von Helmke 2014)

Als Angebots-Nutzungs-Modell für die universitäre Lehrkräftebildung (Grospietsch 2019) verdeutlicht das Modell u. a., dass universitäre Lernangebote nicht nur durch die/den Hochschullehrende/n und den Kontext bestimmt werden. Die Lernvoraussetzungen der Studierenden – z. B. ihre Vorstellungen, Lern- und Gedächtnisstrategien oder Lernmotivation – könnenFootnote 2 (vgl. Abb. 1) ebenso Einfluss auf die Gestaltung und Qualität eines universitären Lernangebots nehmen, sofern sie beispielsweise in Anlehnung an das Modell der Didaktischen Rekonstruktion (Kattmann et al. 1997) bei dessen Konstruktion bewusst mitberücksichtigt werden. Zielgrößen des für die universitäre Lehrkräftebildung ausdifferenzierten Angebots-Nutzungs-Modells nach Grospietsch (2019) bilden vor dem Hintergrund professioneller Handlungskompetenz von Lehrkräften Professionswissen, Überzeugungen/Werthaltungen, selbstregulative Fähigkeiten und motivationale Orientierungen (Baumert und Kunter 2006). In seiner Gesamtheit stellt das Modell die Vielfalt der auf universitäre Lernangebote für angehende Lehrkräfte einwirkenden Einflüsse und von ihm ausgehende Effekte dar. Durch den Einbezug des Modells der Didaktischen Rekonstruktion (Kattmann et al. 1997) erlaubt das Modell eine konstruktivistische Sichtweise auf Lernen an der Universität und bietet einen neuen Ausgangspunkt für die Formulierung von Problemen und Perspektiven für die Professionsforschung zu angehenden Lehrkräften.

Modell der Didaktischen Rekonstruktion und Konzeptwechsel in der Hochschulbildung

Aus moderat konstruktivistischer Perspektive (Gerstenmaier und Mandl 1995) kann davon ausgegangen werden, dass nicht nur Schüler/innen, sondern potenziell alle Lernenden Akteur/innen ihres eigenen Lernprozesses sind. Ausgehend von der Grundannahme, dass Vorstellungen und Vorwissen auch im Hochschulbereich „die wichtigsten Faktoren für den Aufbau und die Integration neuen Wissens darstellen“ (Komorek et al. 2013, S. 44) wurde von Grospietsch (2019) ein Modell der Didaktischen Rekonstruktion für die Hochschulbildung entworfen, das einer vollständigen Übertragung des Modells der Didaktischen Rekonstruktion (Kattmann et al. 1997) auf die Hochschulbildung entspricht (vgl. Abb. 2).Footnote 3 Analog zum schulischen Modell umfasst das Modell für die Hochschulbildung die Komponenten fachliche Klärung zu einem Inhalt der Hochschulbildung, Erfassen von Lernendenperspektiven (Studierendenvorstellungen) und didaktische Strukturierung (Design von universitären Lernangeboten). Es kann für unterschiedliche Studierendengruppen ausdifferenziert und als Forschungs- und Planungsrahmen verwendet werden. Mit dem Ziel, angehende Biologielehrkräfte effektiv dabei zu unterstützen, professionelle Vorstellungen zum Thema Gehirn und Lernen zu konstruieren, ist das Modell thematisch ausdifferenziert, angewendet, erprobt und evaluiert worden (Grospietsch 2019). Ergebnis der didaktischen Strukturierung sind (1) ein universitäres Lehr-Lern-Modell Professioneller Konzeptwechsel (Grospietsch und Mayer 2018a), das die Grundideen von drei prominenten Konzeptwechseltheorien (Chi 2013; diSessa 2013; Vosniadou 2013) zusammenführt, (2) eine Lehrveranstaltung zum Thema Gehirn und Lernen (Grospietsch und Mayer 2021), die dazu beiträgt, dass angehende Biologielehrkräfte bei der Konstruktion von vernetztem Professionswissen sowie der Reduzierung von transmissiven Lehr-Lern-Überzeugungen und Fehlvorstellungen (Neuromythen) unterstützt werden (Grospietsch und Mayer 2018b, 2018c), sowie (3) Konzeptwechseltexte zu Neuromythen (vgl. Abb. 2).

Abb. 2
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Modell der Didaktischen Rekonstruktion für die Hochschulbildung mit Beispielen einer Ausdifferenzierung zum Thema Gehirn und Lernen. (Nach Grospietsch 2019)

Konzeptwechselforschung hat ihren Ursprung in den 1970er-Jahren (Kuhn 1970; Piaget 1970) und gilt von Posner et al. (1982) bis heute als ein zentraler Forschungszweig zum naturwissenschaftlichen Unterricht. Theorien dazu, was einen Konzeptwechsel auszeichnet und wie dieser durchlaufen werden kann, können weder begrifflich noch konzeptuell als einheitlich angesehen werden (vgl. Vosniadou 2013). Gemein ist der Grundgedanke, dass Fehlvorstellungen robust gegenüber Veränderungen sein können und Schüler/innen bei der Konstruktion fachlich angemessener Vorstellungen unterstützt werden müssen. Lin et al. (2016) geben einen Überblick über bekannte Instruktionsstrategien und Einflussfaktoren. Diese werden zunehmend auch bei Studierenden untersucht (z. B. Prinz et al. 2018). Schülervorstellungen und Konzeptwechsel als Inhalt von Lehre und Fortbildung ist heutzutage fester Bestandteil der naturwissenschaftsdidaktischen Lehrkräftebildung (z. B. Schecker et al. 2018). Nach Grospietsch et al. (2021, im Druck) werden bislang jedoch wenig Versuche unternommen, die gesamte Konzeption von Lehr- bzw. Fortbildungsveranstaltungen für angehende sowie praktizierende Lehrkräfte nach dem Lehr-Lern-Modell Lernen mittels Konzeptwechsel zu gestalten. In einer Studie von Grospietsch und Mayer (2018b) erwiesen sich Konzeptwechseltexte als entscheidendes Element einer solchen universitären Lehrveranstaltung, um Fehlvorstellungen angehender Biologielehrkräfte zu reduzieren.

Konzeptwechseltexte – Begriffliche Klärung und Forschungsstand

Das direkte Widerlegen gilt als eine effektive Instruktionsstrategie, um einen KonzeptwechselFootnote 4 von Fehlvorstellungen zu wissenschaftlich angemessenen Vorstellungen zu unterstützen (Kowalski und Taylor 2009, 2011). Als wirksames Lehr-Lern-Material haben sich Konzeptwechseltexte erwiesen (Guzzetti et al. 1993). Die Entwicklung dieser Textsorte basiert auf einem Textkonzept von Roth (1985), das die Bedingungen für einen Konzeptwechsel nach Posner et al. (1982) einbezieht. Konzeptwechseltexte (Wang und Andre 1991) kontrastieren alternative Vorstellungen mit wissenschaftlich angemessenen, indem sie Fehlvorstellungen zunächst aufgreifen und sie anschließend durch Widerlegungsimpulse (z. B. ‚Doch das stimmt nicht!‘) und die Erklärung der wissenschaftlich angemessenen Vorstellungen explizit widerlegen (Tippett 2004; Yürük 2007). Zusätzlich zeichnen sie sich durch sogenannte metakonzeptuelle Elemente aus. Damit sind beispielweise schriftliche Arbeitsaufträge vor und nach dem Lesen der Texte gemeint, durch die Lernende ihre bisherigen Vorstellungen abrufen und/oder nach dem Lesen erweitern sollen (Chambers und Andre 1995; Egbers und Marohn 2013). Durch metakonzeptuelle Elemente sollen die bisherigen Vorstellungen aktiviert werden und es soll ein Bewusstsein für die Unterschiede zwischen naiver und fachlich angemessener Vorstellung geschaffen werden. Das heißt Konzeptwechseltexte gehen über das reine Präsentieren logischer Argumente für wissenschaftlich angemessene Vorstellungen und das Lesen und Verstehen von Textinformationen hinaus. Es geht vielmehr um eine Interaktion zwischen der/dem Lesenden und dem Text (Egbers und Marohn 2013; Mikkilä-Erdmann 2001; Pabuccu und Geban 2006). Konzeptwechseltexte können folglich als konstruktivistisches Lehr-Lern-Material definiert werden, bei dem Lernende durch den Verbund von widerlegendem Text (refutation text) und metakonzeptuellen Elementen gezielt zu einer Erweiterung ihrer bisherigen Vorstellungen angeleitet werden und infolgedessen einen Konzeptwechsel im Sinne einer conceptual reconstruction durchlaufen (können). Die meisten Konzeptwechseltexte wurden bislang in den Naturwissenschaften konzipiert (z. B. Alparslan et al. 2003; Çakir et al. 2002; Özkan et al. 2004; Yilmaz et al. 2011), wenige existieren zu Mathematik (z. B. Koparan et al. 2010) und Sozialwissenschaften (z. B. Dağdelen und Kösterelioğlu 2015). Hinsichtlich der Fehlvorstellungen werden vor allem fehlerhafte Einzelüberzeugungen, die sich grundsätzlich mit einem Gegenargument widerlegen lassen (vgl. Chi 2013), zum Inhalt von Konzeptwechseltexten gemacht. Der Aufbau des Lehr-Lern-Materials variiert von Studie zu Studie (Beerenwinkel et al. 2011). Das Spektrum reicht von Sachtexten bis zu narrativen Texten (z. B. Çalik et al. 2010b) und kann digital unterstützt werden (Ozkan und Selcuk 2015a; Şahin et al. 2010; Suhandi et al. 2017). Detaillierte Konstruktionsbeschreibungen sind selten (z. B. Başer und Geban 2007b), häufig wird zur Konstruktion nur erwähnt, dass die Texte auf Basis von Roth (1985) oder Posner et al. (1982) konzipiert wurden (z. B. Gürefe et al. 2014). Zielgruppe sind vor allem Schüler/innen (z. B. Al khawaldeh 2007; Önder 2017). Konzeptwechseltexte für Studierende sind seltener (z. B. Özkaya et al. 2006; Özmen und Naseriazar 2018; Sen und Yilmaz 2012; Sendur und Toprak 2013; Yumusak et al. 2015), obwohl das Lehr-Lern-Material bei dieser Probandengruppe als am wirkungsvollsten gilt (Armağan et al. 2017). Drei Studien haben Konzeptwechseltexte für angehende Naturwissenschaftslehrkräfte konzipiert und evaluiert (Aydin 2012, 2017; Çalik et al. 2007). Die Ergebnisse der bisherigen Studien zeigen u. a., dass Konzeptwechseltexte Lernende eher auf den „right path to construct an adequate mental model“ (Mikkilä-Erdmann 2001, S. 246) bringen als gewöhnliche Sachtexte (Beerenwinkel et al. 2011; Guzzetti et al. 1993). Bei Einbindung von Konzeptwechseltexten in Lernumgebungen ergeben sich besonders positive als auch nachhaltige Wirkungen auf die Fehlvorstellungen Lernender (z. B. Başer und Geban 2007a, 2007b; Çalik et al. 2010a). In den Studien von Ozkan und Selcuk (2015b, 2016), Pinarbaşi et al. (2006), Yürük (2007) sowie Durmuş und Bayraktar (2010) konnten positive Effekte im Vergleich zu kontextbasiertem Unterricht, lehrbuchbasiertem Unterricht bzw. Unterricht mit Experimenten gezeigt werden. Positive Tendenzen zeigen sich auch bei Kombination von Konzeptwechseltexten mit z. B. Concept Maps (z. B. Al khawaldeh und Al Olaimat 2010; Tastan et al. 2008; Tekkaya 2003; Uzuntiryaki und Geban 2005), Diskussionsnetzen (Yenilmez und Tekkaya 2006), Animationen, Demonstrationen, Simulationen und/oder Videos (Aslan und Demircioğlu 2014; Özmen 2011; Özmen et al. 2009). Hinsichtlich der methodischen Anlage variieren die Forschungsdesigns und Erhebungsinstrumente (vgl. z. B. Çil und Çepni 2016; Keleş et al. 2011). Bei einigen Studien werden kognitive Lernendenmerkmale wie logisches Denken, Interesse, Lesefähigkeit und Vorwissen miterhoben (z. B. Uzuntiryaki und Geban 2005). Die Eignung des Lehr-Lern-Materials wird über fachliche und fachdidaktische Klärungen von Fachwissenschaftler/innen, Lehrkräften oder Sprachexpert/innen sowie Lesbarkeitstests legitimiert (z. B. Akpinar und Tan 2011; Al khawaldeh 2013).

Wissenschaftliche Mythen zum Thema Gehirn und Lernen (Neuromythen)

Wissenschaftliche Mythen existieren zu verschiedenen Themen der Naturwissenschaften, z. B. Eisengehalt von Spinat, Zusammenhang von Schutzimpfungen und Autismus oder Wirkung der Blutgruppen-Diät (Schaal 2018). Auch die weithin geteilten Fehlvorstellungen über die Natur der Naturwissenschaften (McComas 1998) können als wissenschaftliche Mythen klassifiziert werden. Definiert werden können wissenschaftliche Mythen in Anlehnung an die Organization for Economic Co-operation and Development (OECD 2002) als eine spezifische Art von Fehlvorstellungen, bei der wissenschaftliche Sachverhalte missverstanden (Fehler 1. Art), Forschungsdaten/-methoden falsch interpretiert (Fehler 2. Art) und/oder wissenschaftliche Aussagen in einem Anwendungszusammenhang (z. B. pädagogische Praxis) fehlerhaft wiedergegeben/rezipiert werden (Fehler 3. Art). Wissenschaftliche Mythen können sowohl von der Öffentlichkeit als auch von Naturwissenschaftler/innen selbst erzeugt werden (Bodenmann 2009), indem Aspekte des wissenschaftlichen Argumentierens sowie der Natur der Naturwissenschaften vernachlässigt werden. Sie können sich schnell verbreiten, sehr robust gegenüber Veränderungen sein und in Anlehnung an Cook und Lewandowsky (2011), Newton und Miah (2017) sowie Schaal (2018) durch folgende Bumerang-Effekte begünstigt und/oder verstärkt werden:

  1. 1.

    Die bloße Erwähnung eines einprägsamen wissenschaftlichen Mythos kann dazu führen, dass dieser langfristig behalten wird (Bumerang-Effekt des Vertrauten).

  2. 2.

    Zu viele wissenschaftliche Argumente gegen einen wissenschaftlichen Mythos können dazu führen, dass der einfach formulierte wissenschaftliche Mythos attraktiver erscheint (Bumerang-Effekt der Informationsüberladung).

  3. 3.

    Bei Personen mit starken Überzeugungen zu einem wissenschaftlichen Mythos kann die Konfrontation mit Gegenargumenten zu einer verzerrten Verarbeitung und – bewusst oder unbewusst – zu einer Verstärkung des wissenschaftlichen Mythos führen (Weltanschauungs-Bumerang-Effekt).

Neuromythen im Speziellen werden von der OECD (2002) definiert als „misconception[s] generated by a misunderstanding, a misreading, or a misquoting of facts scientifically established (by brain research) to make a case for use of brain research in education and other contexts“ (S. 111). Als Neuromythen gelten Fehlvorstellungen zu verschiedenen Unterthemen von Gehirn und Lernen wie Lernstörungen (Macdonald et al. 2017) oder Einfluss von Ernährung (Dekker et al. 2012) bzw. Musik (Düvel et al. 2017) auf das Gehirn. In dieser Studie wird auf sieben Neuromythen zum Unterthema Lernen und Gedächtnis fokussiert. Anhand von Tab. 1 wird ersichtlich, dass diese Neuromythen je auf einem ‚wahren‘Footnote 5 Kern, d. h. einem wissenschaftlichen Forschungsergebnis als Ausgangspunkt für die Argumentation, basieren und durch unterschiedliche Fehlschlüsse zu einer fachlich nicht mehr korrekten Folgerung für das Lehren und Lernen werden (= Neuromythos).

Tab. 1 Sieben Neuromythen zum Unterthema Lernen und Gedächtnis

Die bisherigen NeuromythenstudienFootnote 6 sind vornehmlich quantitativ ausgerichtet und nehmen die Zustimmung von Lehrkräften zu Neuromythen in den Fokus (z. B. Dekker et al. 2012; Ferrero et al. 2016). Zhang et al. (2019) und Horvath et al. (2018) konnten belegen, dass auch Schulleiter/innen sowie mit Preisen ausgezeichnete Lehrkräfte Neuromythen zustimmen. Zahlreiche Studien (z. B. Howard-Jones et al. 2009; Krammer et al. 2019; Ruhaak und Cook 2018; van Dijk und Lane 2018) zeigen, dass Neuromythen auch von angehenden Lehrkräften in hohem Maße zugestimmt wird. Die Ergebnisse von Grospietsch und Mayer (2019), Macdonald et al. (2017) und Im et al. (2018) weisen darauf hin, dass die bloße Teilnahme an neurowissenschaftlichen bzw. psychologischen Lehrveranstaltungen während der universitären Ausbildung die Zustimmung zu Neuromythen nicht in ausreichendem Maß reduziert. Wirkungsvolle Interventionsmaßnahmen sind bislang nur wenige vorhanden (z. B. Grospietsch und Mayer 2018b, 2018c; McCarthy und Frantz 2016).

Ziel, Untersuchungsrahmen und Forschungsfragen der Studie

Ziel der in diesem Beitrag vorgestellten Studie ist es, eine systematische Instruktion mit Konzeptwechseltexten zu Neuromythen zu evaluieren, d. h. Konzeptwechsel und die Schwierigkeiten, die dabei bestehen, zu dokumentieren, und Gelingensbedingungen zu identifizieren, durch die angehende Biologielehrkräfte ihre Fehlvorstellungen revidieren und fachlich angemessene Vorstellungen aufbauen können. Untersuchungsrahmen bildet das oben abgebildete Angebots-Nutzungs-Modell für die universitäre Lehrkräftebildung nach Grospietsch (2019), von dem vier der dargestellten Komponenten (vgl. Abb. 1) für diese Studie zentral sind: Lernvoraussetzungen der Studierenden, universitäres Lernangebot mit Konzeptwechseltexten, Lernaktivitäten (Nutzung des Lernangebots) und Wirkungen (Ertrag des Lernangebots). Diesen vier Untersuchungsschwerpunkten können fünf Forschungsfragen (F1–5) zugeordnet werden (Abb. 3).

Abb. 3
figure3

Darstellung der Forschungsfragen nach Untersuchungsschwerpunkten

Methodik

Design und Stichprobe

Die Studie ist im Mixed-Model-Design (Gläser-Zikuda et al. 2012) angelegt, d. h. es wurden, wie in Abb. 3 ersichtlich, sowohl qualitative (F2, F3, F4) als auch quantitative Daten (F1) ausgewertet und systematisch miteinander verschränkt (F5). Die Stichprobe besteht aus 40 Biologielehramtsstudierenden, die sich in zwei aufeinander folgenden Semestern in ein biologiedidaktisches Seminar zum Thema Gehirn und Lernen der Universität Kassel einwählten. Die Probanden sind zu 82,5 % weiblich und studieren zu 60 % Gymnasial- und zu 40 % Haupt- und Realschullehramt. Im Durchschnitt sind die Probanden 24 Jahre alt (SD = 2,41) und studieren im achten Fachsemester (SD = 1,75).

Konzeption von Lehrveranstaltung und Konzeptwechseltexten

Die universitäre Lehrveranstaltung zum Thema Gehirn und Lernen basiert auf dem Lehr-Lern-Modell Professioneller Konzeptwechsel (Grospietsch und Mayer 2018a), d. h. sie besteht aus drei konzeptionellen Elementen: (1) Verschachteltes Lehren von pädagogisch-psychologischen, fachwissenschaftlichen und fachdidaktischen Inhalten zum Thema Gehirn und Lernen, (2) Erfahrungen stiften mit Methoden nachhaltigen Lernens, Lernversuchen und neurodidaktischen Prinzipien und (3) Einsatz von Konzeptwechseltexten (Grospietsch und Mayer 2021). Die Konzeption der Lehrveranstaltung umfasst 14 aufeinanderfolgende Sitzungen. Konzeptwechseltexte werden angegliedert an neun inhaltliche Sitzungen, d. h. im Rahmen des Eigenstudiums, bearbeitet. Tab. 2 gibt eine Übersicht über die Inhalte der einzelnen Seminarsitzungen und die Themen der Konzeptwechseltexte.

Tab. 2 Inhalte der Seminarsitzungen und Themen der angegliederten Konzeptwechseltexte

Thematisch geht es in den Konzeptwechseltexten um die sieben in Tab. 1 erläuterten Neuromythen zu Lernen und Gedächtnis. Damit sich die Studierenden nicht darauf einstellen können, dass in den Konzeptwechseltexten ein Neuromythos thematisiert wird, werden zwei Konzeptwechseltexte zu wissenschaftlich angemessenen Vorstellungen eingestreut (Tab. 2, Sitzung 4 und 8). Die Auswahl der Neuromythen und wissenschaftlich angemessenen Vorstellungen basiert auf den Ergebnissen einer quantitativen Erhebung bei angehenden Biologielehrkräften (Grospietsch und Mayer 2019). Basis für die Inhalte der Konzeptwechseltexte bildet eine fachliche Klärung (vgl. Kattmann 2007), d. h. eine systematische, methodisch kontrollierte und kritische Untersuchung wissenschaftlicher Termini und Aussagen zu Neuromythen in Vermittlungsabsicht. Tab. 3 zeigt beispielhaft für den Neuromythos Effektivität von Brain-Gym, dass in den konzipierten Konzeptwechseltexten nicht nur die fachlich geklärten wissenschaftlichen Widerlegungen (rechts), sondern auch mehrere fachlich geklärte FehlschlüsseFootnote 7 thematisiert werden (links). Eine überarbeitete Fassung der Konzeptwechseltexte zu Neuromythen ist veröffentlicht in Grospietsch und Mayer (2021). Ausführungen zu ihrer Konstruktion finden sich in Anhang A.

Tab. 3 Inhalte des Konzeptwechseltextes zum Neuromythos Effektivität von Brain-Gym

Jeder Konzeptwechseltext besteht aus drei Elementen: (1) Arbeitsauftrag zum Abruf der eigenen Vorstellungen (= Aufforderung zu einer Stellungnahme), (2) Textelement, das naive Vorstellungen aufgreift und zu mehreren Fehlschlüssen die Unterschiede zu wissenschaftlich angemessenen Vorstellungen systematisch hervorhebt (Erzeugung eines kognitiven Konflikts durch Kontrastierung) und (3) Arbeitsauftrag zur Erweiterung der bisherigen Vorstellungen, um sich der Unterschiede zwischen naiver und fachlich angemessener Vorstellung bewusst zu werden (= Aufforderung zur Überarbeitung der zu Beginn verfassten Stellungnahme).

Datenerhebung und Instrumente

Die Beteiligung an der Studie war für die Probanden freiwillig, erfolgte unter schriftlicher Einverständniserklärung und über ein pesudonymisiertes Codesystem. Die quantitative Datenerhebung erfolgte mittels Fragebogen (Grospietsch und Mayer 2018c), der über eine vierstufige Likert-Skala (trifft nicht zu/eher nicht zu/eher zu/völlig zu) und durchsetzt mit Items zu wissenschaftlich angemessenen Vorstellungen die Zustimmung zu elf Neuromythen zu Lernen und Gedächtnis erfasste (αPost = 0,78). Er wurde in einem Prä-Post-Follow-Up-Design eingesetzt. Die Testungen erfolgten in Woche 1 und 14 der Lehrveranstaltung (vgl. Tab. 2) mittels Print-Fragebogen sowie 12 Wochen nach ihrem Abschluss über eine Onlineumfrage (SoSci Survey). Zur Beschreibung der Stichprobe wurden im Prä-Test soziodemografische Daten wie beispielsweise Alter, Geschlecht und Studiengang abgefragt. Durch die offenen Arbeitsaufträge der Konzeptwechseltexte wurden semesterbegleitend (vgl. Tab. 2) qualitative Daten erhoben. Konkret umfassten die Arbeitsaufträge der Konzeptwechseltexte je eine begründete Stellungnahme zu einem Item aus dem genannten Fragebogen (vor dem Lesen) und eine Überarbeitung dieser Stellungnahme (unmittelbar nach Lesen des Textes). Die Arbeitsaufträge der Konzeptwechseltexte wurden wöchentlich individuell zuhause bearbeitet und eine Woche später pseudonymisiert abgegeben. Der Begriff Neuromythos wurde in den Konzeptwechseltexten, jedoch zu keinem Zeitpunkt im Seminar und bei den quantitativen Testungen erwähnt.

Datenauswertung

Die quantitative Datenauswertung (F1, F5) erfolgte auf Basis der klassischen Testtheorie mit der Software SPSS. Die qualitative Datenauswertung (F2, F3, F4) wurde mittels qualitativer Inhaltsanalyse nach Mayring (2015) und der Software MAXQDA2018 durchgeführt. Für die Beantwortung von F5 erfolgte eine systematische Verschränkung der qualitativen Daten zu F3 und F4 mit den quantitativen Daten zu F1 (Mixed-Model-Design). Die Veränderung der Zustimmung angehender Lehrkräfte zu Neuromythen (F1) wurde quantitativ ausgewertet. Mittels einfaktorieller Varianzanalyse mit Messwiederholung (ANOVA) und anschließenden Bonferroni-korrigierten Post-hoc-Tests wurde ermittelt, ob/inwiefern sich die Zustimmung zu Neuromythen zu den drei Messzeitpunkten unterscheidet. Weiterhin wurde mittels Friedman-Tests und Dunn-Bonferroni-Post-hoc-Tests der kurzfristige (Prä-Post-Unterschied) und nachhaltige Lernerfolg (Prä-Follow-Up-Unterschied) zu den sieben Neuromythen bestimmt, die in Konzeptwechseltexten thematisiert wurden. Effektstärken (r) wurden nach Rosenthal und DiMatteo (2001) berechnet. Zwecks besserer Vergleichbarkeit mit anderen Neuromythen-Studien wurde die Likert-Skala des Fragebogens nach diesen Analysen in ein zweistufiges Format (Zustimmung/Ablehnung) überführt und je Testzeitpunkt und Neuromythos die prozentuale Zustimmung berechnet. Zusätzlich wurden auf dieser Basis prozentuale Häufigkeiten dazu bestimmt, wie oft über alle Neuromythen hinweg nachhaltige Konzeptwechsel (= Wechsel von Prä-Zustimmung zu Follow-Up-Ablehnung), kurzfristige Konzeptwechsel (= Wechsel von Prä-Zustimmung zu Post-Ablehnung), anhaltende Ablehnungen (= Prä-Ablehnung bleibt über alle Messzeitpunkte kontant), anhaltende Zustimmungen (= Prä-Zustimmung bleibt über die Messzeitpunkte konstant) oder verstärkte Zustimmungen (= Prä-Ablehnung verändert sich über einen oder mehrere Messzeitpunkte zu Zustimmung) initiiert wurden.Footnote 8 Zu Forschungsfrage 2 wurden die Stellungnahmen der Studierenden vor Lesen der sieben Konzeptwechseltexte zu Neuromythen (= Antworten auf Arbeitsauftrag 1) mittels inhaltlich strukturierender qualitativer Inhaltsanalyse ausgewertet. Ziel war es, inhaltliche Argumente für die sieben Neuromythen zu identifizieren, über Kategorien zu konzeptualisieren und darüber die Argumentation der Studierenden für die Fehlvorstellungen detailliert zu beschreiben. Auf Basis der oben genannten fachlichen Klärung (Kattmann 2007) konnten deduktiv zwei formale Hauptkategorien mit je zwei inhaltlichen Unterkategorien gebildet werden: (1) fachlich nicht angemessene Argumente (neurowissenschaftlich, kognitionspsychologisch) und (2) subjektiv-biografische Argumente (quellenbasiert, erfahrungsbasiert). Tab. 4 zeigt Definitionen und Ankerbeispiele.

Tab. 4 Kategoriensystem zur Untersuchung der Stellungnahmen vor Lesen der Konzeptwechseltexte mit Definitionen und Ankerbeispielen zum Neuromythos Effektivität von Brain-Gym

Zur Beschreibung struktureller Merkmale wurde der Inhalt eines jeden auf Ebene der Unterkategorien codierten Arguments (siehe Ankerbeispiele in Tab. 4) mit den Inhalten des zugehörigen Konzeptwechseltextes (siehe Beispiel in Tab. 3) abgeglichen und codiert, ob das spezifische Argument (z. B. Quelle Fitnessstudio) im Konzeptwechseltext thematisiert wird oder nicht. Eine Gegencodierung umfasste 30 % des Datenmaterials. Die Übereinstimmung zwischen zwei unabhängigen Codierenden lag bei κ = 0,95 (Unterkategorien) bzw. κ = 0,88 (strukturelle Merkmale), was von Landis und Koch (1977) als fast perfekt bezeichnet wird. Um zu ermitteln, wie hoch die Passung zwischen den von angehenden Lehrkräften geäußerten Argumenten für Neuromythen und den Inhalten der konzipierten Konzeptwechseltexte ist (Forschungsfrage 3), wurden die qualitativen Daten zu Forschungsfrage 2 quantifizierend ausgewertet. Berechnet wurde je Neuromythos das prozentuale Verhältnis von Argumenten der Studierenden, die im Konzeptwechseltext thematisiert werden, zur Gesamtzahl aller von den Studierenden geäußerten Argumente. Forschungsfrage 4 wurde mittels skalierender qualitativer Inhaltsanalyse ausgewertet. Dabei wurden die Überarbeitungen der von den Studierenden verfassten Stellungnahmen nach Lesen der Konzeptwechseltexte (= Antworten auf Arbeitsauftrag 2) betrachtet. Ziel war es, unterschiedliche Niveaus dafür zu bestimmen, wie die angehenden Lehrkräfte ihre in Stellungnahmen geäußerten Argumente nach dem Lesen des Textelements überarbeiten. Induktiv wurden folgende sechs Kategorien (= Nachbereitungsniveaus) gebildet:

  • Niveau 0 – Fehlende Überarbeitung

  • Niveau 1 – Deskriptive Beschreibung der Informationen des Textelements

  • Niveau 2 – (Re‑)Positionierung mit deskriptiver Beschreibung der Informationen des Textelements

  • Niveau 3 – Analytische Auseinandersetzung mit den Informationen des Textelements

  • Niveau 4 – Bewertung von Informationen des Textelements und eigenen Argumenten

  • Niveau 5 – Selbstreflektiertes Überarbeiten von Defiziten der eigenen Argumente

Definitionen und Ankerbeispiele finden sich in Tab. 8 im Anhang B. Die Übereinstimmung zwischen zwei Codierenden lag für 30 % des Datenmaterials bei κ = 0,95, was als fast perfekte Übereinstimmung (Landis und Koch 1977) interpretiert werden kann. Zur Beantwortung von Forschungsfrage 5 erfolgte eine systematische Verschränkung der quantitativen Daten zur Veränderung der Zustimmung angehender Lehrkräfte zu Neuromythen (F1) mit den qualitativen Daten zur Qualität (Passung) des Lehr-Lern-Materials (F3) sowie den qualitativen Daten zur Nachbereitung der Konzeptwechseltexte (Überarbeitung) durch die Studierenden (F4). Hierzu wurden Passung und Nachbereitungsniveau für jeden der 280 Fälle (40 Studierende × 7 Konzeptwechseltexte) bestimmt. Die Fälle wurden in die fünf oben definierten Konzeptwechselgruppen (nachhaltiger Konzeptwechsel, kurzfristiger Konzeptwechsel, anhaltende Ablehnung, anhaltende Zustimmung und verstärkte Zustimmung) eingeteilt und mittels Kruskal-Wallis-Tests auf Unterschiede bzgl. Passung und Nachbereitungsniveau geprüft. Das Signifikanzniveau wurde bei allen quantitativen Analysen auf p ≤ 0,05 gesetzt.

Ergebnisse

Veränderung der Zustimmung angehender Biologielehrkräfte zu Neuromythen (F1)

Eine Varianzanalyse mit Messwiederholungen (ANOVA) ergibt, dass sich die Zustimmung zu Neuromythen zu den drei Testzeitpunkten signifikant unterscheidet: F (2,76) = 156,40; p ≤ 0,001; ηp2 = 0,805; n = 39. Bonferroni-korrigierte paarweise Vergleiche zeigen, dass die Zustimmung im Prä-Test höchstsignifikant stärker ist (M = 2,90; SD = 0,30) als im Post- (M = 1,95; SD = 0,32) und Follow-Up-Test (M = 2,10; SD = 0,41). Zwischen der Zustimmung in Post-und Follow-Up-Test existiert ebenfalls ein signifikanter (p = 0,025) Unterschied. Tab. 5 zeigt die prozentuale Zustimmung zu den sieben Neuromythen, die in Konzeptwechseltexten behandelt wurden. Die Zustimmung nimmt bei allen sieben Neuromythen zum Post-Test ab. Auch im Follow-Up-Test sind die Zustimmungen alle niedriger als im Prä-Test. In einigen Fällen ist die Zustimmung gegenüber dem Post-Test wieder erhöht.

Tab. 5 Prozentuale Zustimmung zu den sieben in Konzeptwechseltexten behandelten Neuromythen (links) und Ergebnisse der Dunn-Bonferroni-Post-hoc-Tests zu Friedman-Tests (rechts)

Friedman-Tests ergeben zu allen sieben Neuromythen signifikante Unterschiede zwischen den Messzeitpunkten. In Tab. 5 werden die Ergebnisse der zugehörigen Dunn-Bonferroni-Post-hoc-Tests präsentiert (Prä-Post sowie Prä-Follow-Up). Die Effektstärken des Prä-Post-Vergleichs liegen bei 0,289 ≤ r ≤ 0,667, die des Prä-Follow-Up-Vergleichs bei 0,019 ≤ r ≤ 0,641 und sind nach Cohen (1988) v. a. mittel bis hoch ausgeprägt.

Die Einteilung der 280 untersuchten Fälle (40 Studierende × 7 Konzeptwechseltexte) in Konzeptwechselgruppen ergibt über alle Neuromythen hinweg, dass zu 48,5 % nachhaltige Konzeptwechsel (= Wechsel von Prä-Zustimmung zu Follow-Up-Ablehnung), zu 12,1 % kurzfristige Konzeptwechsel (= Wechsel von Prä-Zustimmung zu Post-Ablehnung), zu 19,1 % anhaltende Ablehnungen (= Prä-Ablehnung bleibt über alle Messzeitpunkte kontant), zu 14,7 % anhaltende Zustimmungen (= Prä-Zustimmung bleibt über die Messzeitpunkte konstant) und zu 5,5 % verstärkte Zustimmungen (= Prä-Ablehnung verändert sich über einen oder mehrere Messzeitpunkte zu Zustimmung) initiiert werden konnten. Abb. 4 zeigt die prozentuale Verteilung auf die Konzeptwechselgruppen für die einzelnen Neuromythen.

Abb. 4
figure4

Prozentuale Verteilung auf die fünf Konzeptwechselgruppen je Neuromythos (fehlende Datenbeschriftungen entsprechen dem Wert 2,6; Sortierung der Neuromythen wie in Tab. 5)

Argumentation angehender Lehrkräfte für Neuromythen (F2)

Insgesamt konnten 445 Argumente für die sieben Neuromythen codiert werden. Abb. 5 zeigt je Neuromythos, zu welchem Anteil diese Argumente fachlich nicht angemessen (neurowissenschaftlich oder kognitionspsychologisch) bzw. subjektiv-biografisch (quellenbasiert oder erfahrungsbasiert) begründet werden.

Abb. 5
figure5

Prozentuale Verteilung der Argumente für Neuromythen auf die vier Unterkategorien (Sortierung der Neuromythen folgt den Häufigkeiten fachlich nicht angemessener Argumente)

Wie in Abb. 5 ersichtlich, unterscheidet sich die Verteilung der Argumente auf die Unterkategorien von Neuromythos zu Neuromythos. Insgesamt zeigt sich, dass die Studierenden vor dem Lesen von Konzeptwechseltexten sowohl fachlich, d. h. neurowissenschaftlich und kognitionspsychologisch, nicht angemessen als auch subjektiv-biografisch, d. h. mit konkreten Quellen oder Erfahrungen, argumentieren. Bei fünf von sieben Neuromythen werden am häufigsten erfahrungsbasierte Argumente geäußert. Auch die Häufigkeiten der fachlich nicht angemessenen Argumente unterscheiden sich. Bei einigen Neuromythen wird eher neurowissenschaftlich, bei anderen eher kognitionspsychologisch nicht angemessen argumentiert.

Qualität (Passung) des Lehr-Lern-Materials (Konzeptwechseltexte) (F3 + F5)

Insgesamt stimmen 54 % der von angehenden Lehrkräften geäußerten Argumente für Neuromythen mit den Inhalten der konzipierten Konzeptwechseltexte überein. In Tab. 6 wird die Passung des Lehr-Lern-Materials für jeden einzelnen Neuromythos präsentiert. Die insgesamt höchste Passung zeigt sich bei den Neuromythen Effektivität von Brain-Gym und Spezifische Speicherorte, die geringste Passung bei Geblocktes Lernen und 3. Lebensjahr. In Bezug auf einzelne Unterkategorien gibt es bei einigen Konzeptwechseltexten eine vollständige Passung. Bei anderen Unterkategorien bleibt eine Passung vollständig aus. 46 % der von Studierenden geäußerten Argumente werden nicht in den konzipierten Konzeptwechseltexten thematisiert. Sie verteilen sich zu 49 % auf erfahrungsbasierte, zu 24 % auf kognitionspsychologisch nicht angemessene, zu 16 % auf neurowissenschaftlich nicht angemessene und zu 11 % auf quellenbasierte Argumente.

Tab. 6 Prozentuale Übereinstimmung zwischen den geäußerten Argumenten für Neuromythen (vor dem Lesen) und den Inhalten der konzipierten Konzeptwechseltexte (= Passung)

In Bezug auf die definierten Konzeptwechselgruppen ist die Passung bei Nachhaltiger Konzeptwechsel, anhaltende Ablehnung und anhaltende Zustimmung mit einem Median von 67 höher als bei Kurzfristiger Konzeptwechsel und Verstärkte Zustimmung (Mdn = 50). Ein Kruskal-Wallis-Test ergibt, dass sich die Qualität (Passung) des Lehr-Lern-Materials bei den fünf Konzeptwechselgruppen nicht signifikant unterscheidet (Chi-Quadrat (4) = 0,89; p = 0,926). Auch bei Unterteilung nach Neuromythen wird kein Kruskal-Wallis-Test signifikant (0,265 ≤ p ≤ 0,867).

Lernaktivitäten der Studierenden (Nachbereitungsniveau) (F4 + F5)

Die Lernaktivitäten der Studierenden nach Lesen der Konzeptwechseltexte, d. h. ihre Überarbeitungen zu verfassten Stellungnahmen (= Arbeitsauftrag 2), bewegen sich auf unterschiedlichen Nachbereitungsniveaus (Tab. 7). Insgesamt ist die Nachbereitung der Konzeptwechseltexte auf Niveau 1 am häufigsten, gefolgt von Niveau 3, 4 und 2. Am seltensten werden von den Studierenden Niveau 0 und 5 erreicht. In Bezug auf die einzelnen Konzeptwechseltexte bestehen Unterschiede. Bei 10%-Gehirnnutzung ist Niveau 5 am häufigsten, bei Spezifische Speicherorte und Geblocktes Lernen Niveau 3. Bei Effektivität von Brain-Gym, Existenz von Lerntypen, Lernen im Schlaf und 3. Lebensjahr bereitet die Mehrzahl der Studierenden den Konzeptwechseltext auf Niveau 1 nach. Nur bei Existenz von Lerntypen wird von allen Studierenden eine Überarbeitung der Stellungnahmen vorgenommen, bei allen anderen Konzeptwechseltexten bleibt eine Nachbereitung vereinzelt aus (= Niveau 0). Das von den Studierenden erreichte Nachbereitungsniveau ist bei 10%-Gehirnnutzung am höchsten (Mdn = 3,5), bei 3. Lebensjahr am niedrigsten ausgeprägt (Mdn = 1,5). Bei den übrigen Konzeptwechseltexten liegt der Median zwischen 2 und 3. Über alle Texte ergibt sich ein Überarbeitungsniveau von Mdn = 2.

Tab. 7 Prozentuale Verteilung zu erreichten Nachbereitungsniveaus

In Bezug auf die definierten Konzeptwechselgruppen liegt das erreichte Überarbeitungsniveau bis auf eine Ausnahme bei Mdn = 2. Bei der Gruppe Nachhaltiger Konzeptwechsel beläuft es sich auf Mdn = 3. Ein Kruskal-Wallis-Test ergibt, dass sich die Nachbereitung (Überarbeitung) durch die Studierenden bei den fünf Konzeptwechselgruppen nicht signifikant unterscheidet (Chi-Quadrat(4) = 4,57; p = 0,334). Auch bei Unterteilung nach Neuromythen wird kein Kruskal-Wallis-Test signifikant (0,206 ≤ p ≤ 0,923).

Diskussion

Ertrag des Seminars mit Konzeptwechseltexten

Wie in bisherigen Studien zu angehenden Lehrkräften (Aydin 2012, 2017; Çalik et al. 2007; Prinz et al. 2018) haben auch die Probanden der vorliegenden Studie Fehlvorstellungen zu einem Thema, das sie später selbst im Unterricht an Schüler/innen vermitteln können müssen. Die Zustimmung der Studierenden zu Neuromythen ist vor dem Seminar mit Konzeptwechseltexten ähnlich hoch ausgeprägt wie in den Studien von Im et al. (2018), Krammer et al. (2019), Papadatou-Pastou et al. (2017) sowie van Dijk und Lane (2018) und nahezu identisch mit den Ergebnissen einer umfassenderen Erhebung von Grospietsch und Mayer (2019) (N = 550). Die qualitativen Ergebnisse zu Forschungsfrage 2 stützen durch dokumentierte Argumente für Neuromythen die Annahme, dass sich hinter dieser Zustimmung Fehlvorstellungen verbergen. In Hinblick auf das Modell professioneller Handlungskompetenz (Baumert und Kunter 2006) und die Tatsache, dass das Thema Gehirn und Lernen von Biologielehrkräften nicht nur als Unterrichtsinhalt behandelt wird (z. B. Dierkes 2019; Roth 2014), sondern auch für die Anleitung der Lernprozesse ihrer Schüler/innen relevant ist (vgl. KMK 2019), sind die Vorstellungen angehender Lehrkräfte zu Beginn des Seminars als defizitär zu beschreiben. Fünf von sieben Neuromythen (vgl. Tab. 1) lassen sich durch Fachwissen zu Themen widerlegen, die Biologielehrkräfte im Unterricht vermitteln können müssen (z. B. Bau und Funktion des Gehirns, Langzeitpotenzierung; vgl. z. B. Becker et al. 2017). Die Widerlegung von zwei Neuromythen basiert auf kognitionspsychologischen Konzepten, die essentiell sind, um Lernprozesse von Schüler/innen zu verstehen (z. B. vertiefte Verarbeitung, kognitive Aktivierung; vgl. z. B. Urhahne et al. 2019).

Die Evaluationsergebnisse zum Seminar mit Konzeptwechseltexten zeigen insgesamt, dass die durchgeführte Instruktion eine Reduzierung der Zustimmung zu Fehlvorstellungen bewirken konnte. Dies bestärkt die Ergebnisse früherer Studien, die den Einsatz von Konzeptwechseltexten bei Studierenden untersuchten (Özkaya et al. 2006; Özmen und Naseriazar 2018; Pinarbaşi et al. 2006; Sen und Yilmaz 2012; Sendur und Toprak 2013; Yumusak et al. 2015). Auf Basis der Ergebnisse dieser Studie kann jedoch keine Aussage darüber getroffen werden, ob diese reduzierte Zustimmung allein durch die eingesetzten Konzeptwechseltexte oder die Kombination mit den Lehrveranstaltungselementen Verschachteltes Lehren von pädagogisch-psychologischen, fachwissenschaftlichen und fachdidaktischen Inhalten zum Thema Gehirn und Lernen und Erfahrungen stiften mit Methoden nachhaltigen Lernens, Lernversuchen und neurodidaktischen Prinzipien zustande kommt. Stützend für die Rückführung des Ertrags auf die Konzeptwechseltexte kann angeführt werden, dass sich die anderen zwei Seminarelemente in der Kombination mit Reflexionsaufträgen zu Seminarinhalten in einer weiteren Studie der Autorin und des Autors nicht als ausreichend erwiesen, um die Zustimmung zu Neuromythen zu reduzieren (Grospietsch und Mayer 2018b). Dennoch sind die Ergebnisse dieser Studie im Prä-Post-Follow-Up-Design mittels Neuromythen-Fragebogen ohne Kontrollgruppe v. a. ein Beleg für den positiven Ertrag einer Seminarkonzeption mit Konzeptwechseltexten. Besonders zu betonen ist unter den Ergebnissen die Nachhaltigkeit des Lernerfolgs, der durch das Lernangebot initiiert werden konnte. Bei vergleichbaren Studien vergingen zwischen Instruktion und Follow-Up-Test drei bis vier Wochen (z. B. Al khawaldeh 2007; Çalik et al. 2010b; Yilmaz et al. 2011) bis maximal dreizehn Wochen (Durmuş und Bayraktar 2010). In der vorliegenden Studie vergingen bereits zwischen dem Lesen des ersten Konzeptwechseltextes (10%-Gehirnnutzung) und dem Post-Test zwölf Wochen. Bis zum Follow-Up-Test verstrichen sogar rund sechs Monate. Darauf, dass sich bei Einbindung von Konzeptwechseltexten in Lernumgebungen besonders nachhaltige Effekte abbilden, deuten auch Studien wie die von Başer und Geban (2007a, 2007b) sowie Çalik et al. (2010a) hin.

Im Gegensatz zu bisherigen Studien wurden in der vorliegenden Studie nicht fehlerhafte Einzelüberzeugungen (vgl. Chi 2013), sondern wissenschaftliche Mythen zum Untersuchungsgegenstand und Inhalt der Konzeptwechseltexte gemacht. Die Ergebnisse legen nahe, dass Konzeptwechseltexte auch zu derart komplexen Fehlvorstellungen konzipiert werden und bei Einbindung in universitäre Lehrveranstaltungen einen positiven Ertrag erzielen können. Die präsentierten Effektstärken zum kurzfristigen Lernerfolg (Prä-Post-Unterschied) liegen mit nur einer Ausnahme (Effektivität von Brain-Gym), zum nachhaltigen Lernerfolg (Prä-Follow-Up-Unterschied) mit zwei Ausnahmen (Effektivität von Brain-Gym und 3. Lebensjahr) im mittleren bis hohen Bereich. Die Ergebnisse in Tab. 5 zeigen, dass die Effektstärken nicht durch die Höhe der Zustimmung im Prä-Test, also durch das hohe oder niedrige ‚Potenzial‘ einen Konzeptwechsel durchlaufen zu können, bestimmt sind. Auch ein Reihenfolgeneffekt, nach dem am Ende des Seminars thematisierte Neuromythen höhere Effektstärken aufweisen würden, lässt sich nicht feststellen. Ausgehend von den Befunden früherer Konzeptwechseltext-Studien kann angenommen werden, dass die Effektstärken hätten weiter erhöht werden können, wenn die Konzeptwechseltexte mit anderen (Konzeptwechsel‑)Instruktionen kombiniert (vgl. z. B. Aslan und Demircioğlu 2014; Taş et al. 2015; Tekkaya 2003), in der Lehrveranstaltung weiter thematisiert bzw. diskutiert (vgl. z. B. Al khawaldeh und Al Olaimat 2010; Guzzetti 2000) oder das Lehr-Lern-Material methodisch mit den Studierenden worden wären (vgl. z. B. Akpinar und Tan 2011).

Die Ergebnisse zur Einteilung aller 280 untersuchten Fälle (40 Studierende × 7 Konzeptwechseltexte) in fünf Konzeptwechselgruppen sind deskriptiv und interpretativ zu verstehen. Sie sollen nur als Indiz dafür gelten, dass durch Instruktionen mit Konzeptwechseltexten nicht zwangsläufig nachhaltige und kurzfristige Konzeptwechsel sowie anhaltende Ablehnungen initiiert werden. In den präsentierten Daten gibt es Fälle, bei denen die Zustimmung zu Neuromythen trotz Instruktion anhält oder sich sogar verstärkt. Dass einige Probanden zu den in Konzeptwechseltexten behandelten Fehlvorstellungen keine Zustimmungsänderung durchlaufen, die wir als Konzeptwechsel interpretieren, oder langfristig zu ihren ursprünglichen Vorstellungen zurückkehren, ist erwartungskonform. Derartige Entwicklungsverläufe sind auch in den Studien von Durmuş und Bayraktar (2010), Çalik et al. (2007), Sungur et al. (2001) und vielen weiteren dokumentiert worden. Beerenwinkel et al. (2011) erklären, dass man nicht erwarten kann, dass durch Lesen eines einzigen Konzeptwechseltextes bei jedem Lernenden (langanhaltende) Konzeptwechsel initiiert werden. Fehlvorstellungen von Lernenden lassen sich, wie aus der Konzeptwechselforschung hinreichend bekannt ist (vgl. z. B. Vosniadou 2013), nicht einfach gegen fachlich angemessene Vorstellungen austauschen und können sehr robust gegenüber Veränderungen sein. Das Ergebnis, dass die Zustimmung zu Neuromythen in 5 % der Fälle zunimmt, bekräftigt die Warnungen von Newton und Miah (2017), dass Widerlegungen zu Bumerang-Effekten (vgl. Cook und Lewandowsky 2011) führen können. Trotz des Versuchs, drei Bumerang-Effekte bei der Gestaltung der Konzeptwechseltexte gezielt zu berücksichtigen (vgl. Anhang A), kann der widerlegende Charakter des Lehr-Lern-Materials per se dazu geführt haben, dass wissenschaftliche Mythen langfristig eingespeichert, ihrer Einfachheit halber bevorzugt, verzerrt verarbeitet und/oder – bewusst oder unbewusst – verteidigt bzw. verstärkt wurden. Die insgesamt sehr hohen Fallzahlen bzgl. reduzierter Zustimmung zu Neuromythen weisen dennoch auf einen Mehrwert von Seminaren mit Konzeptwechseltexten für die universitäre Lehrkräftebildung hin.

Lernangebot – Argumentation für Neuromythen und Passung der Konzeptwechseltexte

Die qualitativen Ergebnisse der hier beschriebenen Studie (Forschungsfrage 2) zeigen, dass es sich bei Neuromythen nicht einfach um fehlerhaft rezipierte neurowissenschaftliche Forschungsbefunde (vgl. OECD 2002), sondern um komplexe Fehlvorstellungen handelt. Entgegen unserer aus theoretischen Forschungsbeiträgen zu Neuromythen abgeleiteten Hypothese, argumentieren die angehenden Biologielehrkräfte nicht nur mit neurowissenschaftlich und kognitionspsychologisch nicht angemessenen Argumenten für ihre Fehlvorstellungen. Wie aus Abb. 5 ersichtlich, werden Argumente für Neuromythen auch mit konkreten Quellen und Erfahrungen begründet. Unklar bleibt auf Basis dieser Studie, ob diese subjektiv-biografischen Argumente durch Überzeugungen oder einen Mangel an Professionswissen zustande kommen. Betrachtet man die Ergebnisse zu den einzelnen Neuromythen nach Reihenfolge ihrer Thematisierung im Seminarverlauf, dann scheinen subjektiv-biografische Argumente trotz Zunahme der behandelten Seminarinhalte und einem potenziellen Wissenszuwachs nicht abzunehmen. Bei sechs von sieben Neuromythen dominieren subjektiv-biografische gegenüber fachlich nicht angemessenen Argumenten. Anders als erwartet, bilden sich auch die Häufigkeiten zu neurowissenschaftlich nicht angemessenen Argumenten ab. Zu drei von sieben Konzeptwechseltexten werden weniger neurowissenschaftliche als kognitionspsychologische Argumente für Neuromythen genannt. Beide beschriebenen Ergebnisse können Erklärungsansätze dafür liefern, warum Interventionen, die vorwiegend auf die Vermittlung von neurowissenschaftlichen (z. B. Macdonald et al. 2017) oder psychologischen Inhalten (z. B. Im et al. 2018) ausgerichtet sind, wirkungslos bleiben. Erstens scheint, entgegen der im Forschungsdiskurs zu Neuromythen weit verbreiteten Forderung nach mehr Neurowissenschaft in der Lehrkräftebildung (z. B. Papadatou-Pastou et al. 2017), Wissen aus zwei Domänen (Neurowissenschaft und Kognitionspsychologie) erforderlich zu sein, um Neuromythen kritisch begegnen zu können. Zweitens werden Quellen und Erfahrungen, mit denen angehende Lehrkräfte ihre Zustimmung zu Neuromythen stützen, bislang nur selten in Interventionen einbezogen (z. B. Grospietsch und Mayer 2018b, 2018c). Gerade erfahrungsbasierte Argumente, die sich aus beobachtbaren Zusammenhängen ableiten und ein Bedürfnis nach Kohärenz zwischen dem alltäglichen Leben und wissenschaftlichen Erkenntnissen befriedigen, können Neuromythen, analog zu Alltagsvorstellungen von Schüler/innen (vgl. z. B. Kattmann 2015; Schecker et al. 2018), sehr robust gegenüber Veränderungen machen. Ob die komplexe Zusammensetzung aus fachlich nicht angemessenen und subjektiv-biografischen Argumenten generelles Kennzeichen von wissenschaftlichen Mythen ist, muss sich in Folgestudien erweisen. Die Ergebnisse zur Passung des Lehr-Lern-Materials (Forschungsfrage 3) zeigen, dass die von angehenden Lehrkräften geäußerten Argumente für Neuromythen (vgl. Passung insgesamt in Tab. 6) zu mindestens 37 und höchstens 76 % mit den Inhalten der auf Basis einer fachlichen Klärung (vgl. Kattmann 2007) gestalteten Konzeptwechseltexte übereinstimmen. Auch wenn die inhaltliche Beschreibung von Argumenten für einzelne Neuromythen nicht das Ziel dieser Studie war, zeigt bereits dieses Ergebnis, dass Argumente angehender Lehrkräfte für Neuromythen breiter gestreut sind als in der Literatur zu Neuromythen (z. B. Hyatt 2007; Lethaby und Harries 2016) angenommen und propagiert wird. Um zu überprüfen, ob sich hinter Zustimmungen zu Neuromythen tatsächlich Fehlvorstellungen verbergen, und Interventionen passgenau auf die Bedürfnisse (angehender) Lehrkräfte abzustimmen, scheinen qualitative Studien bzw. Forschungsfragen zu Neuromythen unumgänglich. In dieser Studie konnte diesbezüglich ein Anfang gemacht werden. Die Ergebnisse zur Passung zeigen, dass in den für diese Studie konzipierten Konzeptwechseltexten insbesondere kognitionspsychologische und erfahrungsbasierte Argumente für Neuromythen noch nicht ausreichend thematisiert werden.

Vor dem Hintergrund des Angebots-Nutzungs-Modells für die universitäre Lehrkräftebildung nach Grospietsch (2019) wurde in der vorliegenden Studie angenommen, dass die Berücksichtigung der Studierendenvorstellungen bei der Konstruktion eines Lernangebots seine Qualität und dadurch letztlich als Ertrag auch die Zustimmung zu Neuromythen beeinflusst. Es wurde eine quantitative Erhebung (Grospietsch und Mayer 2019) herangezogen, um begründet zu entscheiden, welche Fehlvorstellungen von angehenden Biologielehrkräften bei der Gestaltung des universitären Lernangebots mit Konzeptwechseltexten berücksichtigt werden sollen. Die Erstellung der Textelemente des Lehr-Lern-Materials erfolgte literaturgeleitet, d. h. auf Basis der Ergebnisse einer fachlichen Klärung (vgl. Kattmann 2007). Die Ergebnisse zeigen, dass bereits mit diesem Vorgehen viele Zustimmungsänderungen initiiert werden konnten. Es sind aber nicht die Neuromythen in Konzeptwechseltexten mit der höchsten Passung zu denen sich die höchsten Effektstärken zeigen (vgl. z. B. Effektivität von Brain-Gym). Da Konzeptwechseltexte ein Lehr-Lern-Material sind, das Vergleichsprozesse bzw. ein Bewusstsein für die Unterschiede zwischen Fehlvorstellung und fachlich angemessener Vorstellung erzielen soll (Beerenwinkel et al. 2011; Egbers und Marohn 2013; Mikkilä-Erdmann 2001; Pabuccu und Geban 2006), erscheint es in Anlehnung an das Modell der Didaktischen Rekonstruktion (Kattmann et al. 1997) naheliegend, das Lehr-Lern-Material zukünftig weiter auf die Studierendenvorstellungen abzustimmen. Qualitative Folgestudien zur inhaltlichen Beschreibung von Argumenten für einzelne Neuromythen (= Erfassen der Lernendenperspektive) sowie passendere Kontrastierungen zwischen naiven und fachlich angemessenen Vorstellungen (= Ergebnis einer didaktischen Strukturierung) könnten einen stärkeren kognitiven Konflikt erzeugen und dadurch einen höheren Ertrag des Lernangebots bewirken. Die Eignung des Lehr-Lern-Materials ließe sich damit auf eine individuellere, konstruktivistischere Art legitimieren als bei den bislang üblichen Verfahren (Konstruktionskriterien, die Meinung von Expert/innen oder Lesbarkeitstests; vgl. z. B. Akpinar und Tan 2011; Al khawaldeh 2013). Erwartungswidrig zeigen sich in dieser Studie in Bezug auf die Passung keine Unterschiede zwischen den definierten Konzeptwechselgruppen (nachhaltiger Konzeptwechsel, kurzfristiger Konzeptwechsel, anhaltende Ablehnung, anhaltende Zustimmung und verstärkte Zustimmung). Da die Konzeptwechseltexte inhaltlich unterschiedlich waren, nicht systematisch zwischen den Studierenden variiert und semesterbegleitend eingesetzt wurden, soll dieses Ergebnis nur als Indiz dafür gedeutet werden, dass es womöglich nicht darauf ankommt, dass jedes einzelne Argument, das Studierende hervorbringen, in den Konzeptwechseltexten thematisiert wird. Es könnte in Anlehnung an Posner et al. (1982) vielmehr darauf ankommen, wie ein Argument für einen Neuromythos aufgriffen wird. So könnte es beispielsweise ausreichen, ein zentrales Argument so zu thematisieren, dass tatsächlich Unzufriedenheit mit den bisherigen Vorstellungen erzeugt wird. Ebenso wichtig könnte es sein, dass die fachlich angemessenen Vorstellungen verständlich, plausibel und fruchtbar dargestellt werden. Um diese Hypothesen zu überprüfen, könnte in Folgestudien mit Eyetracking und/oder lautem Denken gearbeitet werden. Durch weitere Ergebnisse zur Gewichtung, Reihenfolge und Begründung von Argumenten in Konzeptwechseltexten ließen sich Gelingensbedingungen für wirkungsvolle Interventionen ableiten. Ebenso könnten mit den genannten Verfahren detailliertere Einblicke in Bumerang-Effekte (vgl. Cook und Lewandowsky 2011) gewonnen werden, deren Existenz auf Basis dieser Studie nur vermutet werden kann.

Nutzung – Nachbereitende Lernaktivitäten der Studierenden

Die Ergebnisse zu den Lernaktivitäten nach Lesen der Konzeptwechseltexte zeigen, dass das Nachbereitungsniveau, das die Studierenden bei ihren Überarbeitungen zu verfassten Stellungnahmen (= Arbeitsauftrag 2) erreichen, insgesamt eher gering ausgeprägt ist. Yürük et al. (2009) betonen, dass es für einen nachhaltigen Konzeptwechsel wichtig ist, dass sich Lernende der Veränderungen ihrer Vorstellungen bewusstwerden. Vor diesem Hintergrund erscheint es nicht optimal, dass die meisten Studierenden die Informationen der Textelemente der Konzeptwechseltexte rein deskriptiv zusammenfassen (Niveau 1), anstatt ihre eigenen Argumente für Neuromythen selbstreflektiert zu überarbeiten (Niveau 5). Ob diese Ergebnisse durch die Formulierung des Arbeitsauftrags, die Tatsache, dass die Konzeptwechseltexte im Eigenstudium mit nicht so viel Engagement bearbeitet wurden, oder durch mangelnde Kompetenzen der Studierenden (z. B. Reflexionskompetenz) zustande kommen, bleibt offen. Was sich anhand der qualitativen Daten erkennen lässt, ist eine Abnahme bestimmter Nachbereitungsniveaus über den Semesterverlauf, was gegebenenfalls durch Gewöhnungs- und Sättigungseffekte (vgl. Rost 2007) verursacht sein kann. Es sind jedoch auch nicht die Neuromythen in Konzeptwechseltexten mit dem insgesamt höchsten Überarbeitungsniveau zu denen sich die höchsten Effektstärken zeigen (vgl. z. B. 10%-Gehirnnutzung). Das insgesamt geringe Nachbereitungsniveau (Mdn = 2 entspricht (Re‑)Positionierung mit deskriptiver Beschreibung der Informationen des Textelements) kann mitunter auch dadurch bedingt sein, dass einige Studierende keinen Bedarf sahen, ihre bisherigen Vorstellungen detailliert zu überarbeiten, weil sie den Neuromythos vor Lesen des Textes grundsätzlich ablehnten und/oder einige ihrer Argumente für Neuromythen nur Randbemerkungen waren. In anderen Fällen könnte ein geringes Nachbereitungsniveau in der geringen Passung zwischen eigenen Argumenten für Neuromythen und den Inhalten der Konzeptwechseltexte begründet liegen. Gegebenenfalls können Lernende nur bei einem Mindestmaß an Übereinstimmung des Lehr-Lern-Materials mit den eigenen Vorstellungen, wie von Yürük und Eroglu (2016) als zentral hervorgehoben, Inkonsistenzen zwischen Fehl- und Fachvorstellungen sowie ihren Konzeptwechsel selbst überwachen und die Fruchtbarkeit der fachlich angemessenen Vorstellung zur Erklärung weiterer Phänomene bewerten. Der Neuromythos 3. Lebensjahr ist jedoch der einzige, bei dem sich ein Zusammenhang augenscheinlich so zeigt, wie es gemäß Angebots-Nutzungs-Modell für die universitäre Lehrkräftebildung (vgl. Abb. 1 und 3) erwartet wurde: Eine niedrige Passung des Lehr-Lern-Materials sowie geringe Nutzung des Lernangebots durch die Studierenden geht mit einem geringen Ertrag einher.

Erwartungswidrig zeigen sich in dieser Studie in Bezug auf die Nachbereitungsniveaus keine Unterschiede zwischen den definierten Konzeptwechselgruppen (nachhaltiger Konzeptwechsel, kurzfristiger Konzeptwechsel, anhaltende Ablehnung, anhaltende Zustimmung und verstärkte Zustimmung). Interpretiert werden kann und soll dieses Ergebnis designbedingt nicht in dem Maße, dass die Nutzung des Lernangebots keine Gelingensbedingung dafür ist, dass angehende Biologielehrkräfte ihre Fehlvorstellungen revidieren und fachlich angemessene Vorstellungen aufbauen. Eine weitere Untersuchung von Grospietsch und Mayer (2018b) zeigt, dass die selbsteingeschätzte Nutzung von Konzeptwechseltexten durch die Studierenden in einem negativen Zusammenhang mit der Post-Test-Zustimmung zu Neuromythen steht. Demnach scheint nur das Nachbereitungsniveau an sich nicht ausschlaggebend dafür zu sein, wie sich die Zustimmung zu Neuromythen über die Messzeitpunkte hinweg entwickelt. Geäußerte Zweifel, offene Fragen oder das vehemente Bestärken, Rechtfertigen sowie Verteidigen eigener Fehlvorstellungen sind nur einige Beispiele dafür, was in Überarbeitungen stärker wiegen könnte. In experimentellen Designs könnten diese Aspekte genauer untersucht werden. Die vorliegende Studie zeigt, dass Konzeptwechseltexte dabei nicht nur als Lehr-Lern-Material, sondern auch als Forschungsinstrument genutzt werden können. Inwiefern ein Lerneffekt durch Konzeptwechseltexte in der kognitiven Interaktion von Lesenden und Text begründet liegt, könnte wiederum mit einer Kombination aus Eyetracking und/oder lautem Denken untersucht werden. Diese Studie liefert vor dem Hintergrund des Angebots-Nutzungs-Modells für die universitäre Lehrkräftebildung nach Grospietsch (2019) erste Ansatzpunkte dazu, wie qualitative und quantitative Daten im Mixed-Model-Design (Gläser-Zikuda et al. 2012) systematisch miteinander verschränkt werden können. Die methodische Kombination von Fragebögen und Konzeptwechseltexten im Speziellen könnte sich insbesondere für Vorstellungsforschung sowie Professionsforschung zu angehenden Lehrkräften als gewinnbringend erweisen.

Zusammenfassung, Limitationen und Implikationen

In der im Rahmen dieses Beitrags vorgestellten Studie wurde sich dem Konstrukt Wissenschaftliche Mythen gewidmet. Am Beispiel von Neuromythen wurden die Besonderheiten dieser spezifischen Form von Fehlvorstellungen herausgestellt und ein passendes Konstruktionsprinzip für Konzeptwechseltexte entwickelt. Integriert in eine universitäre Lehrveranstaltung für angehende Biologielehrkräfte wurde dieses Lehr-Lern-Material vor dem theoretischen Hintergrund eines Angebots-Nutzungs-Modells in einem Mixed-Model-Design (N = 40) evaluiert und bzgl. spezifischer Gelingensbedingungen geprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zustimmung zu Neuromythen bei angehenden Biologielehrkräften verbreitet ist und die Studierenden nicht nur fachlich nicht angemessene, sondern auch subjektiv-biografische, d. h. quellen- und erfahrungsbasierte, Argumente für Neuromythen nennen. Trotz identifizierter Optimierungsmöglichkeiten bei Angebot und Nutzung der Konzeptwechseltexte für/durch die Studierenden, zeigen die Ergebnisse dieser Studie, dass sich die Zustimmung zu Neuromythen durch ein Seminar mit Konzeptwechseltexten nachhaltig und mit mittleren bis hohen Effektstärken reduzieren lässt. Jedoch konnten auch Indizien für Bumerang-Effekte aufgezeigt und die Passung des Lehr-Lern-Materials sowie die Nachbereitung (Überarbeitung) durch die Studierenden als nicht notwendige Gelingensbedingungen für den Ertrag des Lernangebots herausgestellt werden.

Die Ergebnisse der vorliegenden Studie sind standort- und themengebunden. Externe Validität (Generalisierbarkeit) und Übertragbarkeit müssen durch weitere Studien überprüft werden. Das Zusammenfassen von Stichproben, das Fehlen einer Kontrollgruppe sowie der nicht systematisch variierte Einsatz der Konzeptwechseltexte sind Limitationen, die die Aussagekraft der Ergebnisse einschränken. Für das Mixed-Model-Design wurden quantitative Daten (Likert-Skala) zusammengefasst und qualitative Daten quantifizierend ausgewertet. An den gekennzeichneten Stellen war dies mit Informationsverlust und/oder Interpretationen, d. h. den charakteristischen Schwächen der beiden Forschungsmethoden, verbunden. Es fehlt eine Validierung der fünf Konzeptwechselgruppen. Allein auf Basis der identifizierten Zustimmungsänderungen bleibt unklar, ob mit der Instruktion tatsächlich Konzeptwechsel oder lediglich Wissenszuwächse initiiert wurden. Als Ertrag wurde die Fähigkeit erfasst, Neuromythen als fachlich nicht angemessen zu bewerten. Darüber, ob durch das Lernangebot tatsächlich Fehlvorstellungen reduziert und Professionswissen konstruiert werden konnte, das im Kontext der Handlungspraxis routiniert angewendet werden kann, gibt die vorliegende Studie keinen Aufschluss. Dennoch sprechen die Ergebnisse unserer Studie dafür, dass es lohnenswert ist, Studierendenvorstellungen systematisch in der universitären Lehrkräftebildung zu berücksichtigen. Wo die Steigerung von Professionswissen allein nicht ausreicht, um Fehlvorstellungen nachhaltig zu reduzieren, könnte das explizite Aufgreifen und Reflektieren von Fehlvorstellungen, wie es z. B. mittels Konzeptwechseltexten erfolgen kann, eine gewinnbringende Perspektive für die Lehrkräftebildung darstellen. Wissenschaftliche Mythen im Speziellen existieren nicht nur zum Thema Gehirn und Lernen, sondern auch zu anderen Themen, die für angehende Lehrkräfte relevant sind – beispielsweise zur Natur der Naturwissenschaften (McComas 1998) oder Ernährung (Dekker et al. 2012). Das vorgestellte Konstruktionsprinzip für Konzeptwechseltexte (vgl. auch Anhang A) erscheint potenziell auf solche Themen übertragbar. Bereits im Kontext dieser Studie konnten sowohl zu Konzeptwechseltexten als auch zu wissenschaftlichen Mythen innovative Fragestellungen und methodische Ansätze vorgeschlagen werden, denen sich die Vorstellungs- und Professionsforschung zukünftig theoretisch und empirisch fruchtbar annehmen sollte.

Notes

  1. 1.

    Im Rahmen dieses Artikels wird der Begriff Fehlvorstellung statt Alltagsvorstellung verwendet, um zu betonen, dass die mit ihm gekennzeichneten Vorstellungen im Kontext professioneller Handlungskompetenz für Lehrkräfte nicht angemessen sind, da sie nicht mit wissenschaftlich angemessenen Vorstellungen übereinstimmen.

  2. 2.

    Dieses können wird im Modell von Grospietsch (2019) durch einen gestrichelten Pfeil verdeutlicht.

  3. 3.

    Zur Genese dieses Modells sowie seiner Abgrenzung zu früheren Modellen siehe Grospietsch und Mayer (2021).

  4. 4.

    Der Begriff Konzeptwechsel wird fortan im Sinne einer conceptual reconstruction (Krüger 2007), d. h. einer Erweiterung der naiven Vorstellungen, verstanden und verwendet.

  5. 5.

    ‚Wahr‘ wird hier in Anführungszeichen gesetzt, weil mit diesem Begriff nicht ausgedrückt werden soll, dass wissenschaftliche Erkenntnisse zweifelsfrei bewiesen werden können (vgl. Natur der Naturwissenschaften).

  6. 6.

    Eine Zusammenfassung des Forschungsstands zu Neuromythen bieten Grospietsch und Mayer (2020).

  7. 7.

    Gemeint ist damit, dass bei der fachlichen Klärung theoretische Forschungsbeiträge herangezogen wurden, die beschreiben, welche Fehlschlüsse vermutlich von (angehenden) Lehrkräften hervorgebracht werden.

  8. 8.

    Mit den beschriebenen Gruppen werden die Pfade Zustimmung-Zustimmung-Ablehnung und Zustimmung-Ablehnung-Ablehnung zu nachhaltiger Konzeptwechsel sowie Ablehnung-Zustimmung-Zustimmung, Ablehnung-Zustimmung-Ablehnung und Ablehnung-Ablehnung-Zustimmung zu verstärkte Zustimmung zusammengefasst.

  9. 9.

    Die genauen Gestaltungsmittel zu allen vier Bedingungen nach Posner et al. (1982) finden sich in den Beiträgen von Grospietsch und Mayer (2018b, 2018c).

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Download references

Danksagung

Wir danken den Hilfskräften I. Lins und S. Bachmann, die diese Studie mit besonderem Engagement unterstützt haben. Gleichrangig bedanken wir uns bei den 40 Studierenden dieser Studie sowie den 33 Studierenden zweier Vorstudien, die die Pilotierung von Lehrveranstaltung und Konzeptwechseltexten konstruktiv unterstützt haben.

Förderung

Das diesem Artikel zugrundeliegende Vorhaben wurde im Rahmen der gemeinsamen Qualitätsoffensive Lehrerbildung von Bund und Ländern mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter den Förderkennzeichen 01JA1505 und 01JA1805 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei Autorin und Autor.

Funding

Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.

Author information

Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Finja Grospietsch.

Additional information

Das eingereichte Manuskript zu diesem Artikel ist Teil der Doktorarbeit von Finja Grospietsch.

Appendices

Anhang A

Ausführungen zur Konstruktion der eingesetzten Konzeptwechseltexte

Als metakonzeptuelle Elemente der Konzeptwechseltexte dienten in Anlehnung an Egbers und Marohn (2013) sowie Yürük und Eroglu (2016) eine Positionierung vor und Repositionierung nach dem Lesen des Textelements. Das heißt, in einem ersten Arbeitsauftrag wurde ein Neuromythos genannt (im Wortlaut des zugehörigen Fragebogen-Items) und dazu aufgefordert, zu diesem begründet Stellung zu nehmen. Nach dem Lesen des Textelements wurde je Konzeptwechseltext mit einem zweiten Arbeitsauftrag dazu angeleitet, die verfasste Stellungnahme zu ergänzen und/oder zu überarbeiten. Die Textelemente der Konzeptwechseltexte wurden so konstruiert, dass sie je mit Alltagsbeispielen aus authentischen Kontexten der Lebenswelt (in Anlehnung an Özmen 2011) beginnen, die die weite Verbreitung eines Neuromythos verdeutlichen und ihn vermeintlich bestätigen. Um Zweifel an der Zuverlässigkeit der Quellen zu schüren (vgl. Cook und Lewandowsky 2011) und einen Spannungsbogen aufzubauen, wurde die Einleitung im Konjunktiv formuliert und anschließend die Frage nach Evidenzen aufgeworfen. Die endgültige Auflösung, ob es sich um einen Neuromythos handelt oder nicht, wurde ans Ende eines jeden circa 2,5 Seiten langen Textelements gestellt. Durch die Besonderheit einer Art zu widerlegender Argumentationskette (vgl. Tab. 3) wurde das Textelement in mehrere Absätze unterteilt, die für je einen aus der Theorie abgeleiteten Fehlschluss eine wissenschaftliche Widerlegung ausführen. Zur Berücksichtigung des Bumerang-Effekts des Vertrauten wurde in den Texten auf eine Wiederholung der Neuromythen verzichtet. Stattdessen wurde mit Umschreibungen, Vergleichen, Analogien oder Metaphern auf sie Bezug genommen. Wissenschaftliche Widerlegungen wurden hingegen in Überschriften und Fazit eines jeden Absatzes sowie am Ende des Gesamttextes wiederholt (= Konzentration auf Fakten, vgl. Cook und Lewandowsky 2011). Zur Berücksichtigung des Bumerang-Effekts der Informationsüberladung und der Bedingungen für einen Konzeptwechsel nach Posner et al. (1982) wurden die einzelnen Absätze der Textelemente verständlich und plausibel formuliert.Footnote 9 In Anlehnung an Beerenwinkel et al. (2011) und Schaal (2018) wurde eine der breiten Öffentlichkeit verständliche Sprache verwendet. Fachbegriffe und Forschungsergebnisse wurden in einfacher Weise erklärt. Um Interessantheit und Glaubhaftigkeit der widerlegenden Informationen zu erhöhen, wurden In-Text-Zitationen eingesetzt und die Qualifikation zitierter Personen betont. Auch populärwissenschaftliche Textpassagen wurden eingesetzt, um über ihre Stilmittel (z. B. Wir-Form ‚unser Gehirn‘) affektive Momente zwischen Lesenden und Text zu generieren (vgl. Egbers und Marohn 2013). Mit Unterstreichungen wurde gearbeitet, um die zentralen Belegstellen für jede wissenschaftliche Widerlegung hervorzuheben. Ziel war es, die Aufmerksamkeit der Lesenden auf die Kontraste zwischen eigener (Fehl‑)Vorstellung und fachlich angemessener Vorstellung zu lenken, Vergleichsprozesse zu initiieren, die Unzufriedenheit stiften, und im besten Fall einen kognitiven Konflikt zu erzeugen (vgl. Beerenwinkel et al. 2011; Mikkilä-Erdmann 2001). Im Gegensatz zu anderen Konzeptwechseltext-Studien und auch entgegen der Empfehlung von Cook und Lewandowsky (2011) wurde selten mit direkten Widerlegungsimpulsen wie z. B. „Doch das ist falsch!“ oder Warnungen vor einem Neuromythos gearbeitet. Hierauf wurde zugunsten des Weltanschauungs-Bumerang-Effekts verzichtet. Die Kontrastierung von Fehlschluss und wissenschaftlicher Widerlegung sollte nicht zu stark und offensichtlich (i.e. S. rezeptartig) vorgegeben werden, um die Studierenden nicht vor den Kopf zu stoßen (Cook und Lewandowsky 2011). Um wissenschaftlich angemessene Vorstellungen für die Studierenden akzeptierbar zu machen, wurden zentrale Gegenargumente so formuliert, dass sie den Studierenden nicht bedrohlich für ihre Weltanschauung erscheinen. In Anlehnung an Cook und Lewandowsky (2011) dient dieses Gestaltungsprinzip nicht dazu, die Lesenden bestmöglich zu manipulieren, sondern den Fakten eine „echte Chance“ (S. 4) zu geben. Abb. 6 zeigt einen Beispielabsatz aus dem Konzeptwechseltext zum Neuromythos Effektivität von Brain-Gym, der eine alternative Erklärung zu Fehlschluss 1 (vgl. Tab. 3) ausführt.

Abb. 6
figure6

Textbeispiel (Ausschnitt) zum Neuromythos Effektivität von Brain-Gym

Anhang B

Tab. 8 Kategoriensystem zur Auswertung der Überarbeitungsniveaus nach Lesen der Konzeptwechseltexte – Definitionen und Ankerbeispiele

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Grospietsch, F., Mayer, J. Angebot, Nutzung und Ertrag von Konzeptwechseltexten zu Neuromythen bei angehenden Biologielehrkräften. ZfDN 27, 83–107 (2021). https://doi.org/10.1007/s40573-021-00127-0

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Schlüsselwörter

  • Fehlvorstellungen
  • Neuromythen
  • Gehirn
  • Lernen
  • Konzeptwechseltexte
  • Lehrkräftebildung

Keywords

  • Misconceptions
  • Neuromyths
  • Brain
  • Learning
  • Conceptual change texts
  • Teacher education