Skip to main content
SpringerLink
Log in

Kompetenzförderung beim Experimentieren

  • Chapter
  • First Online:
Biologiedidaktische Forschung: Erträge für die Praxis

Zusammenfassung

„Mir hat gefallen, dass wir eigenständig rausfinden konnten, was in der Natur passiert.“ „Es wurde nicht nur unterrichtet, wir mussten auch selber denken.“ – Mit diesen Aussagen beschreiben Schülerinnen und Schüler in der Mittelstufe eines Gymnasiums in einer fachdidaktischen Studie ihre positiven Erlebnisse beim Durchführen von Experimenten im Biologieunterricht. Diese Schüleraussagen decken sich mit empirischen Befunden, die zeigen, dass Experimente im Biologieunterricht von Lernenden als besonders positiv bewertet werden. Durch das Experimentieren kann so situationales Interesse entstehen, das wiederum zu individuellem Interesse am Fach Biologie führen kann und damit einen Einfluss auf die zukünftige Beschäftigung mit biologischen Themen hat.

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

Access this chapter

Log in via an institution
Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 64.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 84.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

Chapter © 2020

Literatur

  • Abd-El-Khalick, F., BouJaoude, S., Duschl, R., Lederman, N. G., Mamlok-Naaman, R., Hofstein, A.,. Niaz, M., Treagust, D., & Tuan, H. l. (2004). Inquiry in science education: International perspectives. Science Education, 88(3), 397–419.

    Google Scholar 

  • Arnold, J. (2015). Die Wirksamkeit von Lernunterstützungen beim Forschenden Lernen: Eine Interventionsstudie zur Förderung des Wissenschaftlichen Denkens in der gymnasialen Oberstufe. Berlin: Logos.

    Google Scholar 

  • Arnold, J., Kremer, K., & Mayer, J. (2014). Schüler als Forscher – Experimentieren kompetenzorientiert unterrichten und beurteilen. Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht (MNU), 67(2), 83–91.

    Google Scholar 

  • Arnold, J., Kremer, K., & Mayer, J. (2016a). Scaffolding beim Forschenden Lernen – Eine empirische Untersuchung zur Wirkung von Lernunterstützungen. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften. https://doi.org/10.1007/s40573-016-0053-0.

    Article  Google Scholar 

  • Arnold, J., Kremer, K., & Mayer, J. (2016b). Concept Cartoons als diskursiv-reflexive Szenarien zur Aktivierung des Methodenwissens beim Forschenden Lernen. Biologie Lehren und Lernen – Zeitschrift für Didaktik der Biologie, 20(1), 1–43.

    Google Scholar 

  • Beaumont-Walters, Y., & Soyibo, K. (2001). An analysis of high school studentsʼ performance on five integrated science process skills. Research in Science & Technological Education, 19(2), 133–145.

    Article  Google Scholar 

  • Blanchard, M. R., Southerland, S. A., Osborne, J. W., Sampson, V. D., Annetta, L. A., & Granger, E. M. (2010). Is inquiry possible in light of accountability?: A quantitative comparison of the relative effectiveness of guided inquiry and verification laboratory instruction. Science Education, 94(4), 577–616.

    Article  Google Scholar 

  • Bruckermann, T., Arnold, J., Kremer, K., & Schlüter, K. (2017). Forschendes Lernen in der Biologie. Theoretische Fundierung und didaktische Formate für die Hochschule. In T. Bruckermann & K. Schlüter (Hrsg.), Forschendes Lernen im Experimentalpraktikum Biologie (S. 11–26). Berlin: Springer Spektrum.

    Chapter  Google Scholar 

  • Bybee, R. W. (2002). Scientific Literacy – Mythos oder Realität? In W. Gräber, P. Nentwig, T. Koballa, & R. Ewans (Hrsg.), Scientific Literacy – Der Beitrag der Naturwissenschaften zur Allgemeinen Bildung (S. 21–43). Leske + Budrich: Opladen.

    Google Scholar 

  • Chen, Z., & Klahr, D. (1999). All other things being equal: Acquisition and transfer of the control of variables strategy. Child Development, 70(5), 1098–1120.

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  • Chinn, C. A., & Malhotra, B. A. (2002). Epistemologically authentic inquiry in schools: A theoretical framework for evaluating inquiry tasks. Science Education, 86(2), 175–218.

    Article  Google Scholar 

  • de Jong, T., & van Joolingen, W. R. (1998). Scientific discovery learning with computer simulations of conceptual domains. Review of Educational Research, 68(2), 179–201.

    Article  Google Scholar 

  • Dean, D., & Kuhn, D. (2007). Direct instruction vs. discovery: The long view. Science Education, 91(3), 384–397.

    Article  Google Scholar 

  • Di Fuccia, D., Witteck, T., Markic, S., & Eilks, I. (2012). Trends in practical work in german science education. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 8(1), 59–72.

    Google Scholar 

  • Dillashaw, F. G., & Okey, J. R. (1980). Test of the integrated science process skills for secondary science students. Science Education, 64(5), 601–608.

    Article  Google Scholar 

  • Dochy, F., Segers, M., Van den Bossche, P., & Gijbels, D. (2003). Effects of problem-based learning: A meta-analysis. Learning and Instruction, 13(5), 533–568.

    Article  Google Scholar 

  • Duggan, S., & Gott, R. (2000). Intermediate General National Vocational Qualification (GNVQ) science: A missed opportunity for a focus on procedural understanding? Research in Science and Technological Education, 18(2), 201–214.

    Article  Google Scholar 

  • Duggan, S., Johnson, P., & Gott, R. (1996). A critical point in investigative work: Defining variables. Journal of Research in Science Teaching, 33(5), 461–474.

    Article  Google Scholar 

  • Fraser, B. J. (1980). Development and validation of a test of enquiry skills. Journal of Research in Science Teaching, 17(1), 7–16.

    Article  Google Scholar 

  • Furtak, E. M., Seidel, T., Iverson, H., & Briggs, D. C. (2009). Recent experimental studies of inquiry-based teaching: A meta-analysis and review. Paper presented at the European Association for Research on Learning and Instruction, Amsterdam, Netherlands.

    Google Scholar 

  • Germann, P. J., & Aram, R. J. (1996a). Student performance on asking questions, identifying variables, and formulating hypotheses. School Science and Mathematics, 4, 192–201.

    Article  Google Scholar 

  • Germann, P. J., & Aram, R. J. (1996b). Student performances on the science processes of recording data, analyzing data, drawing conclusions, and providing evidence. Journal of Research in Science Teaching, 33(7), 773–798.

    Article  Google Scholar 

  • Germann, P. J., Aram, R., & Burke, G. (1996). Identifying patterns and relationships among the responses of seventh-grade students to the science process skill of designing experiments. Journal of Research in Science Teaching, 33(1), 79–99.

    Article  Google Scholar 

  • Gijbels, D., Dochy, F., Van den Bossche, P., & Segers, M. (2005). Effects of problem-based learning: A meta-analysis from the angle of assessment. Review of Educational Research, 75(1), 27–61.

    Article  Google Scholar 

  • Hammann, M. (2007). Das Scientific Discovery as Dual Search-Modell. In D. Krüger & H. Vogt (Hrsg.), Theorien in der biologiedidaktischen Forschung – ein Handbuch für Lehramtsstudenten und Doktoranden (S. 187–196). Berlin: Springer.

    Chapter  Google Scholar 

  • Hammann, M., Hoi Phan, T. T., Ehmer, M., & Grimm, T. (2008). Assessing pupilsʼ skills in experimentation. Journal of Biological Education, 42(2), 66–72.

    Article  Google Scholar 

  • Hattie, J. (2009). Visible learning: A synthesis of over 800 meta-analyses relating to achievement. London: Routledge.

    Google Scholar 

  • Hmelo-Silver, C. E., Duncan, R. G., & Chinn, C. A. (2007). Scaffolding and achievement in problem-based and inquiry learning: A response to Kirschner, Sweller, and Clark (2006). Educational Psychologist, 42(2), 99–107.

    Article  Google Scholar 

  • Hof, S. (2011). Wissenschaftsmethodischer Kompetenzerwerb durch Forschendes Lernen: Entwicklung und Evaluation einer Interventionsstudie. Kassel: University Press.

    Google Scholar 

  • Hofstein, A., & Lunetta, V. N. (2004). The laboratory in science education: Foundation for the 21st century. Science Education, 88, 28–54.

    Article  Google Scholar 

  • Hofstein, A., Navon, O., Kipnis, M., & Mamlok-Naaman, R. (2005). Developing studentsʼ ability to ask more and better questions resulting from inquiry-type chemistry laboratories. Journal of Research in Science Teaching, 42(7), 791–806.

    Article  Google Scholar 

  • Kammann, C. (2012). Analyse der Erkenntnisprozesse von Schülerinnen und Schülern in offen gestalteten Lernumgebungen – Eine qualitative Studie (Bd. 62)., Didaktik in Forschung und Praxis Hamburg: VDK.

    Google Scholar 

  • Kaufmann, K., Chernyak, D., & Möller, A. (2016). Rollenzuteilungen in Kleingruppen beim Forschenden Lernen im Schülerlabor: Wirkung auf Aktivitätstypen, intrinsische Motivation und kooperative Lernprozesse. In U. Gebhard & M. Hammann (Hrsg.), Bildung durch Biologieunterricht (Bd. 7, S. 355–371). Innsbruck: Studienverlag.

    Google Scholar 

  • Kirschner, P. A., Sweller, J., & Clark, R. E. (2006). Why minimal guidance during instruction does not work: An analysis of the failure of constructivist, discovery, problem-based, experiential, and inquiry-based teaching. Educational Psychologist, 41(2), 75–86.

    Article  Google Scholar 

  • Klahr, D., & Dunbar, K. (1988). Dual space search during scientific reasoning. Cognitive Science, 12(1), 1–48.

    Article  Google Scholar 

  • Klahr, D., & Nigam, M. (2004). The equivalence of learning paths in early science instruction – Effects of direct instruction and discovery learning. Psychological Science, 15(10), 661–667.

    Article  PubMed  Google Scholar 

  • KMK (Sekretariat der Ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland) (Hrsg.). (2005). Beschlüsse der Kultusministerkonferenz: Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss. Beschluss vom 16.12.2004. München: Luchterhand.

    Google Scholar 

  • Kremer, K., Specht, C., Urhahne, D., & Mayer, J. (2014). The relationship in biology between the nature of science and scientific inquiry. Journal of Biological Education, 48(1), 1–8.

    Article  Google Scholar 

  • Kuhn, D., & Dean, D. (2005). Is developing scientific thinking all about learning to control variables? Psychological Science, 16(11), 866.

    Article  PubMed  Google Scholar 

  • Lawson, A. E. (2000). The generality of hypothetico-deductive reasoning: Making scientific thinking explicit. The American Biology Teacher, 62(7), 482–495.

    Article  Google Scholar 

  • Lin, X., & Lehman, J. D. (1999). Supporting learning of variable control in a computer-based biology environment: Effects of prompting college students to reflect on their own thinking. Journal of Research in Science Teaching, 36(7), 837–858.

    Article  Google Scholar 

  • Lind, G., Kroß, A., & Mayer, J. (1998). BLK-Programmförderung „Steigerung der Effizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts“ Erläuterungen zu Modul 2: Naturwissenschaftliche Arbeitsweisen im Unterricht: Institut für dei Pädagogik der Naturwissenschaften an der Universität Kiel.

    Google Scholar 

  • Lubben, F., & Millar, R. (1996). Children’s ideas about the reliability of experimental data. International Journal of Science Education, 18(8), 955–968.

    Article  Google Scholar 

  • Mayer, J. (2007). Erkenntnisgewinnung als wissenschaftliches Problemlösen. In D. Krüger & H. Vogt (Hrsg.), Theorien in der biologiedidaktischen Forschung (S. 177–186). Berlin: Springer.

    Chapter  Google Scholar 

  • Mayer, J. (2014). Forschendes Lernen. In U. Spörhase & W. Ruppert (Hrsg.), Biologie Methodik. Handbuch für die Sekundarstufe I und II (S. 107–113). Berlin: Cornelsen.

    Google Scholar 

  • Mayer, J., & Ziemek, H.-P. (2006). Offenes Experimentieren. Forschendes Lernen im Biologieunterricht. Unterricht Biologie, 317, 4–12.

    Google Scholar 

  • Mayer, J., Grube, C., & Möller, A. (2008). Kompetenzmodell naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung. In U. Harms & A. Sandmann (Hrsg.), Lehr- und Lernforschung in der Biologiedidaktik (S. 63–79). Innsbruck: Studienverlag.

    Google Scholar 

  • Meier, M., & Mayer, J. (2011). Gewusst Vee! – Ein Diagnoseinstrument zur Erfassung von Konzept- und Methodenwissen im Biologieunterricht. Schulpädagogik-heute, 1(3), 1–12.

    Google Scholar 

  • Meier, M., & Mayer, J. (2012). Experimentierkompetenz praktisch erfassen – Entwicklung und Validierung eines anwendungsbezogenen Aufgabendesigns. In U. Harms & F. X. Bogner (Hrsg.), Lehr- und Lernforschung in der Biologiedidaktik (Bd. 5, S. 81–98). Innsbruck: Studienverlag.

    Google Scholar 

  • Millar, R. (2009). Analysing practical activities to assess and improve effectiveness: The Practical Activity Analysis Inventory (PAAI). York: Centre for Innovation and Research in Science Education, University of York.

    Google Scholar 

  • Osborne, J., Collins, S., Ratcliffe, M., Millar, R., & Duschl, R. (2003). What “Ideas-about-Science” should be taught in school science? A delphi study of the expert community. Journal of Research in Science Teaching, 40(7), 692–720.

    Article  Google Scholar 

  • Paul, J., Lederman, N. G., & Groß, J. (2016). Learning experimentation through science fairs. International Journal of Science Education, 38(15), 2367–2387.

    Article  Google Scholar 

  • Phillips, K. A., & Germann, P. J. (2002). The inquiry “I”: A tool for learning scientific inquiry. The American Biology Teacher, 64(7), 512–520.

    Article  Google Scholar 

  • Rieß, W., & Robin, N. (2012). Befunde aus der empirischen Forschung zum Experimentieren im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht. In W. Rieß, M. Wirtz, B. Barzel, & A. Schulz (Hrsg.), Experimentieren im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht. Schüler lernen wissenschaftlich denken und arbeiten (S. 129–152). Münster: Waxmann.

    Google Scholar 

  • Roberts, R., & Gott, R. (2004). Assessment of SC1: Alternatives to coursework. School Science Review, 85(313), 103–108.

    Google Scholar 

  • Rönnebeck, S., Bernholt, S., & Ropohl, M. (2016). Searching for a common ground – A literature review of empirical research on scientific inquriy activities. Studies in Science Education, 52(2), 161–197.

    Article  Google Scholar 

  • Sadeh, I., & Zion, M. (2009). The development of dynamic inquiry performances within an open inquiry setting: A comparison to guided inquiry setting. Journal of Research in Science Teaching, 46(10), 1137–1160.

    Article  Google Scholar 

  • Schauble, L., Glaser, R., Duschl, R. A., Schulze, S., & John, J. (1995). Studentsʼ understanding of the objectives and procedures of experimentation in the science classroom. Journal of the Learning Sciences, 4(2), 131–166.

    Article  Google Scholar 

  • Schmidkunz, H., & Lindemann, H. (1992). Das forschend-entwickelnde Unterrichtsverfahren. Problemlösen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Magdeburg: Westarp.

    Google Scholar 

  • Schmidt, D. (2016). Modellierung experimenteller Kompetenzen sowie ihre Diagnostik und Förderung im Biologieunterricht. In A. Sandmann & P. Schmiemann (Hrsg.), Biologie lernen und lehren (Bd. 18). Berlin: Logos.

    Google Scholar 

  • Schmidt, D., & Möller, A. (2019). Mit Mikroalgen die Welt retten? Papierbasierte Experimente zur Photosynthese. Der Mathematische und Naturwissenschaftliche Unterricht (MNU), 2, 147–153.

    Google Scholar 

  • Schwichow, M., Croker, S., Zimmerman, C., Höffler, T., & Härtig, H. (2016). Teching the control-of-variables strategy: A meta-analysis. Developmental Review, 39, 37–63.

    Article  Google Scholar 

  • Sherman, S. (1994). Cooperative learning and science. In S. Sharan (Hrsg.), Handbook of cooperative learning methods. Westport: Greenwood Press.

    Google Scholar 

  • Suchman, J. R. (1968). Developing Inquiry in Earth Science: Science Research Associates.

    Google Scholar 

  • Tamir, P., Nussinovitz, R., & Friedler, Y. (1982). The design and use of a practical tests assessment inventory. Journal of Biological Education, 16(1), 42–50.

    Article  Google Scholar 

  • Temiz, B. K., Tasar, M. F., & Tan, M. (2006). Development and validation of a multiple format test of science process skills. International Education Journal, 7(7), 1007–1027.

    Google Scholar 

  • Vogt, H., Upmeier zu Belzen, A., Schröer, T., & Hoek, I. (1999). Unterrichtliche Aspekte im Fach Biologie, durch die Unterricht aus Schülersicht als interessant erachtet wird. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 5(3), 75–85.

    Google Scholar 

  • Weinert, F. E. (2001). Vergleichende Leistungsmessung in Schulen: Eine umstrittene Selbstverständlichkeit. In F. E. Weinert (Hrsg.), Leistungsmessungen in der Schule (S. 17–31). Weinheim: Beltz.

    Google Scholar 

  • Wellnitz, N., & Mayer, J. (2013). Erkenntnismethoden in der Biologie – Entwicklung und Evaluation eines Kompetenzmodells. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 19, 315–345.

    Google Scholar 

  • Welzel, M., Haller, K., Bandiera, M., Hammelev, D., Koumaras, P., Niedderer, H., Paulsen, A., Robinault, K., & Aufschnaiter, S. (1998). Ziele, die Lehrende mit dem Experimentieren in der naturwissenschaftlichen Ausbildung verbinden. Ergebnisse einer europäischen Umfrage. Zeitschrift für die Didaktik der Naturwissenschaften, 4(1), 29–44.

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. IPN – Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik, Christian-Albrechts-Universität, Kiel, Deutschland

    Kerstin Kremer

  2. IDN – Institut für Didaktik der Naturwissenschaften, Leibniz Universität, Hannover, Deutschland

    Kerstin Kremer

  3. Österreichisches Kompetenzzentrum für Didaktik der Biologie (AECC Biologie), Universität Wien, Wien, Österreich

    Andrea Möller

  4. Zentrum Naturwissenschafts- und Technikdidaktik, Pädagogische Hochschule Fachhochschule Nordwestschweiz, Muttenz, Schweiz

    Julia Arnold

  5. Didaktik der Biologie, Universität Kassel, Kassel, Deutschland

    Jürgen Mayer

Authors
  1. Kerstin Kremer
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Andrea Möller
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Julia Arnold
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. Jürgen Mayer
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Kerstin Kremer .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Didaktik der Biologie, Universität Bamberg, Bamberg, Bayern, Germany

    Jorge Groß

  2. Didaktik der Biologie, Universität Münster, Münster, Nordrhein-Westfalen, Germany

    Marcus Hammann

  3. Didaktik der Biologie, Universität Duisburg-Essen, Essen, Nordrhein-Westfalen, Germany

    Philipp Schmiemann

  4. Didaktik der Biologie, Universität Leipzig, Leipzig, Sachsen, Germany

    Jörg Zabel

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2019 Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature

About this chapter

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this chapter

Kremer, K., Möller, A., Arnold, J., Mayer, J. (2019). Kompetenzförderung beim Experimentieren. In: Groß, J., Hammann, M., Schmiemann, P., Zabel, J. (eds) Biologiedidaktische Forschung: Erträge für die Praxis. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-58443-9_7

Download citation

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation