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Biologiedidaktik Aufgaben von Biologiedidaktik und Biologieunterricht -

Kurz: „Lernen und Lehren der Biologie“ Griechisch: didaskein (lehren, lernen, belehrt werden) Im deutschen Sprachraum seit dem 17. Jahrhundert  „Lehrkunst“ um „allen alles vollständig zu lehren“

Definition -

Bis heute keine einheitliche Definition von Biologiedidaktik Manche Autoren sind: a. Eher methodisch orientierte Definitionen b. Eher theoretische orientierte Definitionen

Position der Biologiedidaktik -

Umstrittene Position im System der Wissenschaften: Geisteswissenschaft vs. Naturwissenschaft Teil und Gegenüber der Biologie Grundsätzlich erziehungswissenschaftlicher Charakter Gleichzeitig Metadisziplin der Biologie Forschung: Methode der empirischen Sozialforschung und Psychologie

Aufgaben der Biologiedidaktik -

Brückenfunktion zwischen Lebenswelt der Lernenden und Fachwissen der Biologie 1. Methodik: Aufbereitung der Lerninhalte - Teilgebiet der „Allgemeinen Didaktik“ - Didaktisch-Methodische Strukturierung des Unterrichts - Auswahl der Unterrichtsformen und –methoden - Auswahl von Unterrichtsmaterialien - Fachdidaktik: Fachspezifische Methoden - Ziele und Lerngruppe sollten im Zentrum stehen, nicht Methode 2. Forschung: Untersuchung von Lerninhalten und Lernenden - Studien zur Entstehung von Interessen und Motivation - Studien zu Schülervorstellungen - Studien zu Handlungsbereitschaften (z.B. zum Schutz der Umwelt, zum Schutz der eigenen Gesundheit) - (Evaluations-)Studien zur Effektivität und Methoden und Konzepten - Wissenschaftliche Methoden:  Fragebogenstudien  Interviewstudien  Videographie  Teilnehmende Beobachtung 3. Curriculum: Auswahl von Lerninhalten - Biologische Lerninhalte sind gesellschaftspolitisch determiniert - Gesellschaftliche Zielsetzungen, die heute durch die Schulcurricula im Fach Biologie reflektiert werden: o Evolution o Sexuelle Vielfalt und Sexualerziehung/ FAZ

o Bioethische Fragen (PND, GMO, IV-Fleisch usw.)  Historisch-gesellschaftliche Entwicklung spiegelt sich im Biologieunterricht

Geschichte des Biologieunterrichts -

Biologieunterricht im 17. Jahrhundert (Johann Amis Comenius (1592 – 1670)) o Didactica Magna (1657) (Schulreform als Beitrag zur „Erneuerung der Welt“) o Ziel: Allen alles lehren o Kinder aller Stände, Mädchen und Jungen sollen kurz, angenehm und gründlich unterrichtet werden o Drei hauptsächliche Inhalte: 1. Wissenschaftliche Ausbildung (Eruditio) 2. Gute Sitten (Mores) 3. Frömmigkeit/ Religiosität (Religio) o Unterrichten von Realien: Naturbeobachtung o Biologieunterricht als Lebenskunde

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Biologieunterricht im 18. Jahrhundert (August Hermann Francke (16631727)) o Führte seit 1721 Realien in bürgerliche Schulen ein (als Recreationsübungen) o Realien: Erholung von den Anstrengungen des sprachlichen Unterrichts o Sommer: Botanische Exkursionen o Winter: Anatomsiche Übungen o Später: Aufnahme der Realien in Lehrplan o Realien sind überwiegend als Unterrichtsmethode zu verstehen

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Biologieunterrichts im 19. Jahrhundert (und 20. Jahrhundert) ( Otto Schmeil (1896-1943) o Funktionelle-morphologische Betrachtungsweis o Experimente im Unterricht o Biologie zur Vermittlung wissenschaftlicher Methoden und Erkenntnisse o weitere Reformbestrebungen der Lehrbücher zur Vermittlung wissenschaftlicher Erkenntnisse Funktionen des Biologieunterrichts 1. Biologieunterricht als Lebenskunde (Comenius) 2. Biologieunterricht als Unterrichtsmethode (Francke) 3. Biologieunterricht zur Vermittlung wissenschaftlicher Erkenntnisse (Schmeil) 4. Biologie als politisches Instrument (der Ideologisierung)

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Missbrauch von Nationalsozialismus o Biologieunterricht im Dienst nationalsozialistischer Ideologien und Weltanschauungen o Emotionale Naturbeschreibung, rhetorische Übersteigerung („Daseinskampf“, „Auslese“, „Menschenrassen“, „Stimme des Blutes“, „Einführung in Lebensgesetze“) o Pseudowissenschaften dienen der Rechtfertigung des Nationalsozialismus (Rassenhygiene/Eugenik)

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Gesellschaftliche Entwicklung nach 1945 o Tabuisierung der Gräueltaten des Nationalsozialismus: bis heute prävalentes Gedankengut in der Bevölkerung o Zunächst Wiederaufbau und Erzielen wirtschaftlicher Sicherheit und Ernährungssicherheit der Bevölkerung o Dann: Wirtschaftswunder und Wohlstandsgesellschaft Biologieunterricht nach 1945: o Tabuisierung von Rassenanthropologie und Eugenik o Irrtümer und gezielte Fehlinformation der Curricula des Nationalsozialismus wurden nicht korregiert o Anknüpfung an der Tradition des Biologieunterrichts vor 1933: Funktionell-morphologische Betrachtungsweisen o Regionale Orientierung, Gartenbau, Artenkenntnis Entwicklung seit 1960 o Bildungsreform in den 1960er Jahren  Berücksichtigung moderner Entwicklungen in der Biologie  Anlage eines Spiralcurriculums o Prinzip des Exemplarischen Unterricht soll bestimmt werden durch: a. Das Elementare b. Das Genetische c. Das Fundamentale d. Die Begegnung mit realen Phänomenen o Konsequenzen für den Biologieunterricht  Orientierung an Grundsachverhalten  Auswahl zeitgemäßer Bildungsinhalte  Wissenschaftsorientierung Entwicklung seit Mitte 1970er o Curriculum-Reform in der Biologe ging weiter o Zunahme des humanbiologischen Anteils  Sexualerziehung (unter massiven Protesten der Kirchen und konservativer Bevölkerung)  Gesundheitserziehung o Erste Erwähnung von Umwelterziehung o Allgemeinbiologische Themen lösen Anordnung nach dem biologischen System ab o Entwicklung zieht sich bis 2000 durch - Biologieunterricht heute o Inhalte und Ziele des Biologieunterrichts befinden sich auch heute im Wandel

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o o o

Schulleistungsstudien (TIMSS, PISA): Hinwendung zur Kompetenzorientierung Bildungsstandards und Kerncurricula anstatt vornehmlich inhaltbezogener Lehrpläne Effizienzsteigerung des Bildungssystems durch Evaluationen und Reformen

 Von der Input – Orientierung zur Output-Orientierung

TIMSS (1995 bis jetzt) -

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Trends in International Mathematics and Sience Study Auftraggeber: International Association for the Evaluation of Education Achievement (IEA) Beginn: 1995 im vierjährigen Turnus Schwerpunkt: 4. Und 8. Jahrgangsstufe Erhebung der mathematisch-naturwissenschaftlichen Leistungen in der Grundschule (TIMSS 1), der Sek. 1 (TIMSS 2) und der Oberstufe und berufsbildenden Schulen (TIMSS Advanced) TIMSS-Schock: Extrem schlechte Leistungsergebnisse für deutsche SuS (1999) Nach 1999 nur noch Beteiligung bei TIMSS 1

Charakteristika der Aufgaben -

Offener Lösungsweg Keine Zuordnung zu fachlicher Thematik Antwort ist im Aufgabentext nicht enthalten

Ausgewählte Ergebnisse -

Schwächen in mathematisch-naturwissenschaftlicher Grundbildung selbst in Sek 2 Große Defizite im Verständnis naturwissenschaftlicher Arbeitsweise Schwierigkeiten, mathematische und naturwissenschaftliche Modelle und Prinzipien auf alltägliche und komplexe Problemstellungen zu übertragen Mangelnde Problemlösekompetenz in anwendungsbezogenen Kontexten extrem problematisch Stärken liegen eher in der Lösung mathematischer Routineaufgaben

TIMSS-Viedo-Studie (1999) DE: -

Fragende-entwickelnder Unterricht Wissenserwerb

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Schülerarbeitsphasen dienen dem Üben Oft eine richtige Lösung Lehrer(in) lenkt oft kleinschrittig

Japan: -

Problemorientierter Unterricht Problem lösen Schülerarbeitsphasen dienen dem Erarbeiten Mehrere richtige Lösungen möglich Lehrer(in) fasst zusammen, erklärt und ordnet

Konsequenzen aus dem „TIMSS-Schock“ -

Programme zur Förderung mathematisch-naturwissenschaftlicher Fähigkeiten Internationales, praxisorientiertes Fortbildungsprogramm für Lehrkräfte, Start 1999 mit 180 Schulen Wissenschaftliche Begleitung und Evaluation

PISA – Auftraggeber, Format und Ziele -

OECD – Organisation for Economic Co-Operation and Development

Wie funktioniert PISA? -

Programme for International Student Assessment (PISA) (Programm zur internationalen Schüler Bewertung) Internationale Schulleistungsstudie Mehr als 80 Länder (36 OECD-Staaten plus Partnerstatten) Untersuchung der „Kompetenzen“ 15 jähriger Beginn: 2000 Erhebung alle 3 Jahre Drei unterschiedliche Schwerpunkte (plus Spezialthemen, z.B. Problemlösekompetenzen und „Digital Literacy“) 1. Lesekompetenzen 2. Mathematische Kompetenzen 3. Naturwissenschaftliche Kompetenzen

Teilnehmenden Staaten haben sich von 2000 (43) bis 2018 (80) fast verdoppelt Schwerpunkte wechseln zwischen Lesen, Mathematik und NAWI, aber immer: Probleme (Problemlösekompetenzen und ein weiterer Schwerpunkt)

PISA – Ziele Daten für Entscheidungsträger, um politische Vorgaben festzulegen mit dem Ziel, Bildungssysteme zu verbessern

Definition – Kompetenzen „Kompetenzen sind die bei Individuen verfügbare oder durch sie erlernten kognitiven Fähigkeiten und Fertigkeiten (Kognitiv: Erkenntnisbezogen; Fertigkeit: Verfügbarer oder erworbener Anteil von Verhalten; Fähigkeiten: Voraussetzung für die Realisierung einer Fertigkeit), um bestimmte Probleme zu lösen, sowie die damit verbundenen motivationalen, volitionalen und sozialen Bereitschaften (Motivation: Gesamtheiz aller Motive, die zu einer Handlungsbereitschaft führen; Volition: Umsetzung von Motivation und Handlungen) und Fähigkeiten, um die Problemlösungen in variablen Situationen erfolgreich und verantwortungsvoll nutzen zu können.

Was Testet PISA?  Kompetenzen Allgemeine Kompetenzdefinition (Weinert) Lesekompetenz -

Gemessen wird nicht die Fähigkeit zu lesen, sondern sich das Wissen durch Lesen zu erschließen

Mathematische Kompetenz Naturwissenschaftliche Kompetenz – Definition „Naturwissenschaftliche Kompetenz ist die Fähigkeit, naturwissenschaftliches Wissen anzuwenden, naturwissenschaftliche Fragen zu erkennen und aus Belegen Schlussfolgerungen zu ziehen, um Entscheidungen zu treffen, die die natürliche Welt und die durch menschliches Handeln an ihr vorgenommenen Veränderungen betreffen.“ -

Naturwissenschaftliche Teilkompetenz: 1. Naturwissenschaftliche Fragestellungen erkennen 2. Naturwissenschaftliche Phänomene erklären 3. Naturwissenschaftliche Evidenzen nutzen

Zentrale Ergebnisse von PISA -

NAWI-Leistungen liegen über dem OECD-Durchschnitt im „gesunden Mittelfeld“ Über 80% der SuS-Leistungen sind über Stufe 2 Ein Großteil der SuS – Leistungen bewegt sich auf Stufe 2-4 Viele leistungsstarke SuS der Welt in den NAWI kommen aus Deutschland (nach USA, China und Japan) Es gibt mehr leistungsstarke Jungen als Mädchen in der NAWI Die epistemischen Überzeugungen der NAWI sind „gut“ (aber geringer als der OECD – Durchschnitt)

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Wenige SuS sehen sich in NAWI-Berufen (im Vergleich mit OECDDurchschnitt) Mädchen wollen eher Gesundheitsberufe ergreifen, Jungen dagegen Ingenieur-/ Techniker-Berufe NAWI-Aktivitäten sind eher gering (und liegen unter dem OECDDurchschnitt) Freude am NAWI-Lernen ist mittelmäßig (und liegt deutlich unter dem OECD-Durchschnitt) Interesse an NAWI Themen ist mittelmäßig. „Ökosysteme scheinen besonders interessant, ebenso wie Krankheiten“ 16% der Varianz der NAWI-Leistungen werden durch sozioökonomischen Status erklärt (mehr als der OECD-Durchschnitt) 43% resiliente SuS (mehr als der OECD-Durchschnitt) SuS mit Migrationshintergrund zeigen wesentlich geringere Leistungen in NAWI (weit über dem OECD-Durchschnitt)

Bildungsstandards als Fundament -

Unterricht -> Individuelle Lehrperson, Lehrerteams Fachcurricula –> Fachkonferenzen (Schulen) Kerncurricula -> Kulturministerien der Länder Bildungsstandards –> KMK (Kulturministerkonferenz) (BUND)

Kompetenzbereiche im Fach Biologie -

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Fachwissen (Lebewesen, biologische Phänomene, Begriffe, Prinzipen, Fakten kennen und den Basiskonzepten zuordnen) o Basiskonzepte 1. System 2. Struktur und Funktion 3. Entwicklung Erkenntnisgewinnung (Beobachten, Vergleichen, Experimentieren, Modelle nutzen, Arbeitstechniken anwenden) Kommunikation (Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen) Bewertung (Biologischen Sachverhalte in verschiedene Kontexten erkennen und bewerten)

Kerncurricula Niedersachsen -

Konkretisierung der Bildungsstandards Naturwissenschaftliche Grundbildung (= „Scientific Literacy“) Kerncurriculum Naturwissenschaften mit separatem Teil für Physik, Chemie, Biologie Erwartete Kompetenzen nach Doppeljahrgängen eingeteilt nach Kompetenzbereiche und Basiskompetenz

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8 Basiskonzepte der EPA (Einheitliche Prüfungsordnungen in der Abiturprüfung) - Basiskonzepte der Bildungsstandards 1. System + 2. Struktur und Funktion  Basiskonzepte der EPA Biologie (1) Kompartimentierung (2) Stoff- und Energieumwandlung (3) Steuerung und Regelung (4) Information und Kommunikation (5) Struktur und Funktion 2. Entwicklung (6) Reproduktion (7) Variabilität und Angepasstheit (8) Geschichte und Verwandtschaft

Theoretische und empirische Fundierung von Kompetenzmodellen -

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Präskriptiver Rahmen o Internationale Standards (OECD) o Nationale Standards (Bildungsstandards) o Kerncurricula Theoretische Grundlagen o Fachdidaktische Modelle und Theorien o Psychologische Modelle und Theorien o Pädagogische Modelle und Theorien

 Beides haben Einfluss auf das Kompetenzmodell (Struktur – Niveaustufen- Entwicklung)  Darauf beziehen sich auch Empirische Befunde und Netzwerkanalyse

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Empirische Befunde o Schulleistungsstudien (TIMSS/ PISA) o Didaktische Forschungen o Psychologische Forschungen Netzwerkanalyse o Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu anderen Kompetenzen

Welche Teilkompetenzen gibt es im Kompetenzbereich im Fach Biologie? -

Teilkompetenzbereich im Kompetenzbereich: a. Kommunikation b. Bewertung c. Fachwissen d. Erkenntnisgewinnung

Kompetenzmodell zur Kommunikation Informationen erschließen (Rezeptive Fähigkeiten)

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Verbalsprachliche, bildliche und symbolische Repräsentation nutzen und interpretieren

 Kompetenzstrukturmodell KB Kommunikation Argumentieren (Argumentative Fähigkeiten) Informationen weitergeben (Produktive Fähigkeiten)

Kompetenzmodell zur Diagrammkompetenz (a) Informationsentnahme - Identifizierung o Erkennen der dargestellten Relation o Zuordnung der Variablen zu den Achsen o Zuordnung der Datenreihen zu den Symbolen („Legende“) o Beachten der Skalenreichweite - Ablesen o 1. Ordnung: Ablesen eines Funktionswertes o 2. Ordnung: Vergleich zweier Werte oder Erkennen eines Trends (qualitativ/quantitativ) o 3. Ordnung: Vergleich mehrerer Werte oder Vergleichen von Trends (qualitativ/ quantitativ) o 4. Ordnung: Extrapolieren/ Vorhersagen (b) Konstruktion - Aufbau des Rahmens o Wahl des passenden Diagrammtyps o Zuordnung der Variablen zu ihren Achsen o Beschriftung der Achsen o Zeichnen einer Legende o Zeichnen der Skalen - Dateneintrag o Eintragen der Punktwerte o Skizzierung einer Verbindungslinie zwischen Punkten oder freien Skizzierung einer Trendlinie o Freie Skizzierung mehrerer Trends  Alles zusammen = Integration

Was ist Argumentieren? -

Argumentation (lat. Argumentatio, Beweisführung) Definition: Ein kommunikativer Prozess, in dem Behauptungen durch Fakten gestützt werden.

Wie funktioniert das Konstruktivistische Modell der Kommunikation Sprecher: 1. Nimm einen Gegenstand wahr 2. Konstruiere eine Vorstellung

3. Erstelle eine Botschaft: - Sprache, Bild, Diagramm, Modell, Präsentation Hörer: 1. Nimm Botschaft wahr 2. Konstruiere eine Vorstellung 3. Erstellt eine Antwort: Sprache, Bild, Diagramm, Modell, Präsentation

Sprachsensibler Biologieunterricht Erlass: „Förderung von Bildungserfolg und Teilhabe von SuS nicht deutscher Herkunftssprache“ -

Förderung von sprachlicher Handlungsfähigkeit = Aufgabe jeden Unterrichts Zwei sprachliche Anforderungsbereiche im Biologieunterricht 1. Rezeption von sprachlichem Input o Texte lesen, Aufgaben verstehen, einem Vortrag folgen,… 2. Produktion von sprachlichem Output o Texte verfassen, Aufgaben bearbeiten, am „Unterrichtsgespräch“ teilhaben,…

Sprachlicher Input -> Textebene, Wortebene. Satzebene (Operatoren aus Kerncurriculum) -> Sprachlicher Output

Nachhaltige Entwicklung „Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die die Bedürfnisse der jetzigen Generation befriedigt, ohne die Bedürfnisse der nachfolgenden Generation zu gefährden.“

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 Prinzip der Grundbedürfnisorientierung bei intra- und intergenerationaler Gerechtigkeit WCED (World Comission on Environment and Development) Auch „Brundtland Kommission“ genannt Gründung 1983 Eingesetzt von der UN-Vollversammlung, um eine „Umwelt-Perspektive“ bis zum Jahr 2000 zu entwickeln Von Anfang an Fokussierung auf ökologische, ökonomische und soziale Aspekte Faktische Komplexität o Unischeres Wissen o Problematische Folgenabschätzung menschlichen Handelns o Interdisziplinäre Anlage der Problematik Ethnische Komplexität o Gerechtigkeitsfragen und Benefit Sharing o Fragen von Empathie und Mitgefühl o Verantwortungsattributionen

Ethik: -

Teilbereich der Philosophie „Sittenlehre“, „Moralphilosophie“ oder „Wissenschaft von Moral“ Befasst sich mit der Bewertung menschlichen Handelns

Moral -

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Gesamtheit von ethisch-sittlichen Werten und Normen, die das zwischenmenschliche Verhalten einer Gesellschaft regulieren, die von ihr als verbindlich akzeptiert werden Aus ihr ergeben sich Handlungsmuster-, -konventionen, -regeln, oder – prinzipien von Individuen, Gruppen und Kulturen

Werte: Erstrebenswert oder moralische gut betrachtete Eigenschaften bzw. Qualität, die Objekte, Ideen, Sachverhalte, Handlungsmustern, Charaktereigenschaften beigemessen weren

Normen -

Leiten sich aus Werten ab und bieten konkrete Vorschriften für soziales Handeln - Die Norm sagt, was in einer Situation notwendig und allgemeingültig geschehen soll - Kompetenzmodell – KB Bewertung 1. Konzept: Göttinger Modell der Bewertungskompetenz  Kontexte Nachhaltiger Entwicklung a. Kennen und Verstehen von Nachhaltiger Entwicklung: Wissenskomponente b. Kennen und Verstehen von Werten und Normen: Ethnisches Basiswissen c. Generieren und Reflektieren von Sachinformationen: Kommunikationskomponente (Wissensrepräsentation) d. Bewerten, Entscheiden und Reflektieren: Bewerten und Entschieden  Dazu kommen noch 4 Kompetenzniveaus

Entscheidungsstrategien 1. Intuitives Entscheiden 2. Non-kompensatorische Entscheidung; Benutzen von K.O. –Kriterien 3. Kompensatorisches und non-kompensatorisches Entscheiden, K.O.Kriterien und Abwägen 4. Kompensatorisches Entscheiden und Abwägen  1. – 5.: Weniger elaboriert bis elaboriert

Empirische Fundierung -

Fragebogenstudie mit SuS mit hypothetischen Entscheidungssituationen Entscheidungssituationen: Kaufentscheidung Lebensmittel Weitere Methoden: o Protokoll des lauten Denkens o Metareflexionsaufgaben (den Entscheidungsprozess einer hypothetischen Schülerin kommentieren lassen) o Dokumentation des Entscheidungsprozesses

Ziele des Expliziten Bewertens -

Unterrichtliche Methode zur Förderung der Bewertungskompetenz Eigene Entscheidungskriterien bewusst machen Intuitive Entscheidungen vermeiden Es geht nicht darum, eine definitive Entscheidung zu treffen, sondern darum, sich der eigenen Entscheidungsgrundlage bewusst zu werden Viele Unterrichtsvorschläge zu verschiedenen Themen einer „Nachhaltigen Entwicklung“

2. Kompetenzmodell zur Bewertung: Oldenburger Modell der Moralischen Urteilsfähigkeit (Bioethische Dilemmasituationen) Teilkompetenzen: -

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Wahrnehmen und Bewu...