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How does the Use of Core Ideas in Biology Lessons Influence Students’ Knowledge Development?

An Intervention Study

Wie wirkt sich ein basiskonzeptorientierter Biologieunterricht auf die Entwicklung des konzeptuellen Wissens aus?

Ergebnisse einer Interventionsstudie

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Abstract

The German National Education Standards for biology describe core ideas for structuring instruction, which aim to foster students’ conceptual knowledge. This study describes Teaching Based on Core Ideas (TBCI) as an attempt to integrate core ideas into instruction based on psychological theories. Testing the effectiveness of TBCI for developing factual and conceptual knowledge, an one-factor, quasi-experimental study was conducted. Eight classes from different Bavarian secondary schools of grade ten were randomly assigned to two treatments. A three-lesson teaching unit on the topic ecology was developed for both treatments, which only differed in emphasizing core ideas. Students completed a prior knowledge test before and a post knowledge test, including factual and conceptual knowledge, after the teaching unit. Additionally, students filled out a questionnaire on perceived cognitive load after each lesson. Results from ANCOVA showed that the TBCI treatment significantly outperformed the control group in the conceptual knowledge test. Concerning factual knowledge, there were no significant differences. Furthermore, contrasting our hypothesis, TBCI students significantly perceived lower cognitive load after one of the three lessons compared to the control group. Since there are hardly any empirical studies on the effectiveness of core ideas, this study provides first evidence for the meaningfulness of TBCI.

Zusammenfassung

Im Rahmen der deutschen Bildungsstandards für das Fach Biologie wurden Basiskonzepte formuliert, die zum Ziel haben, das konzeptuelle Wissen der Schülerinnen und Schüler zu fördern. Diese Studie beschreibt einen theoriebasierten Ansatz für die Integration von Basiskonzepte in den Biologieunterricht. Um den Einfluss des basiskonzeptorientierten Biologieunterrichts auf die Entwicklung von Fakten- und Konzeptwissen bei Schülerinnen und Schülern zu überprüfen wurde eine einfaktorielle, quasi-experimentelle Interventionsstudie durchgeführt. Dabei wurden 8 Klassen der 10. Jahrgangsstufe aus verschiedenen bayerischen Gymnasien zufällig in zwei Gruppen aufgeteilt. Für beide Gruppen wurde anschließend eine dreistündige Unterrichtseinheit mit dem Thema Ökologie entwickelt, welche sich nur in der Integration von Basiskonzepten unterschied. Vor der Unterrichtseinheit wurde das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler erhoben. Nach der Unterrichtseinheit füllten die Schülerinnen und Schüler einen Nachtest bezüglich ihres Fakten- und Konzeptwissens aus. Außerdem wurde nach jeder Unterrichtsstunde ein Fragebogen zum eingeschätzten cognitve load ausgefüllt. Die Ergebnisse der ANCOVA zeigten, dass die Experimentalgruppe (basiskonzeptorientierter Unterricht) signifikant höhere Werte im Konzeptwissenstest im Vergleich zur Kontrollgruppe hatte. Bezüglich des Faktenwissens konnten keine Unterschiede zwischen den beiden Gruppen festgestellt werden. Außerdem schätzten Schülerinnen und Schüler der Experimentalgruppe ihren cognitive load nach einer der drei Stunden signifikant geringer ein, als Schülerinnen und Schüler der Kontrollgruppe. Diese Studie bietet daher einen ersten Anhaltspunkt für die Bedeutsamkeit eines basiskonzeptorientierten Biologieunterrichts.

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Authors and Affiliations

  1. Didaktik der Biologie, Department Biologie I, Fakultät für Biologie, Ludwig-Maximilians-Universität München, Winzererstraße 45/II, 80797, München, Germany

    Christian Förtsch, Katharina Heidenfelder, Michael Spangler & Birgit J. Neuhaus

Authors
  1. Christian Förtsch
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  2. Katharina Heidenfelder
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  3. Michael Spangler
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  4. Birgit J. Neuhaus
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This article is part of a doctoral dissertation with the title “Strukturierung des Biologieunterrichts mit Basiskonzepten in Verbindung mit problemorientierten Kontexten”.

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Förtsch, C., Heidenfelder, K., Spangler, M. et al. How does the Use of Core Ideas in Biology Lessons Influence Students’ Knowledge Development?. ZfDN 24, 35–50 (2018). https://doi.org/10.1007/s40573-018-0071-1

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