Zoom Map – Entwicklung und Evaluation eines grafischen Lernwerkzeugs zum Verstehen biologischer Phänomene durch Einbindung biologischer Organisationsebenen

Abstract

Ein zentrales Ziel des Biologieunterrichts sollte es sein, Lernende dazu zu befähigen, die (biologische) Welt erklären zu können. Biologische Phänomene sind jedoch hoch komplex, da sie zumeist durch miteinander vernetzte Prozesse erklärt werden müssen, welche sich häufig über mehrere der biologischen Organisationsebenen hinweg erstrecken. Aus einer Vermittlungsperspektive kommt erschwerend hinzu, dass sich ein Großteil der Organisationsebenen (zum Beispiel die Ebene der Moleküle und Zellen) unserer direkten Wahrnehmung entziehen. So zeigt sich in vielen Studien, dass Lernende bei der Erklärung komplexer biologischer Phänomene Schwierigkeiten haben, die mit einem fehlenden Verständnis der Organisationsebenen zusammenhängen. Daher werden Lernstrategien und Methoden vorgeschlagen, die die Organisationsebenen im Unterricht einbinden. Beispiele sind hierfür das Jo-Jo-Lernen und das Verfolgen von Atomen. Dennoch müssen Lernende explizit dazu angeregt werden, die Organisationebenen zu vernetzen und zu reflektieren. Bisher gab es noch kein grafisches Lernwerkzeug, welches Lernende zur Reflexion und Vernetzung der Organisationsebenen anleitet. Daher wurde in der vorliegenden Dissertation ein neues grafisches Lernwerkzeug entwickelt und evaluiert. Zunächst wurde anhand einer systematischen Literaturanalyse das Konzept der Organisationebenen untersucht (PUBLIKATION 2). Darauf aufbauend wurde die Zoom Map als neues Lernwerkzeug entwickelt (PUBLIKATION 3). Zur Evaluation wurden Vermittlungsversuche mit dreizehn Schüler*innen durchgeführt und aufgezeichnet. Die Transkripte der Vermittlungsversuche dienten zusammen mit den von den Lernenden erstellten Zoom Maps als Daten für die qualitativ-inhaltsanalytische Auswertung (PUBLIKATION 4 und 5). Im Rahmen der Literaturanalyse in PUBLIKATION 2 konnten wir herausarbeiten, dass Autor*innen je nach Fachgebiet unterschiedliche Organisationsebenen nennen. Auf Basis der analysierten Literatur wurde zudem ein System der Organisationsebenen für die Vermittlung aufgestellt. In PUBLIKATION 3 wurde die Zoom Map als neues grafisches Lernwerkzeug vorgestellt. Dieser vereint die Vorteile von Concept Maps mit der expliziten Darstellung von Organisationsebenen durch die Metapher des Zoomens. Die Evaluation der Zoom Map in PUBLIKATION 4 und PUBLIKATION 5 zeigte, dass das Lernwerkzeug Zoom Map Lernende unterstützen kann und sie dazu anleitet, in ihren Erklärungen Organisationsebenen zu berücksichtigen. Insbesondere zeigte sich, dass Lernende nach der Vermittlung mit der Zoom Map in ihren Erklärungen mehr Organisationsebenen ansprechen. Zusätzlich wechselten sie in ihren Erklärungen nach der Vermittlung die Ebenen nach oben oder unten, während sie zu Beginn häufig nur auf einer Ebene erklären. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse wurden darüber hinaus zwei unterrichtspraktische Artikel veröffentlicht. Dabei wird in PUBLIKATION 1 der Einsatz von Concept Mapping unter dem Einsatz von CmapTools vorgestellt. Eine unterrichtliche Einbettung der Zoom Map wird zudem in PUBLIKATION 6 dargelegt.