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Förderung konzeptuellen Wissens über Energie in biologischen, interdisziplinären und gesellschaftlichen Kontexten

Energie ist ein grundlegendes Erklärungsmodell für naturwissenschaftliche Phänomene und demnach in den Naturwissenschaften von zentraler Bedeutung. Konzeptuelles Wissen über Energie kann dazu beitragen gesellschaftlich relevante, zukunftsbezogenen Fragestellungen nachzuvollziehen und eigene Entscheidungen treffen zu können. Aufgabe des naturwissenschaftlichen Unterrichts ist es folglich, Schülerinnen und Schülern Kompetenzen im Umgang mit diesem Basiskonzept zu vermitteln. Das Lehren und Lernen des Energiekonzepts stellt jedoch insbesondere aufgrund seiner Abstraktheit eine große Herausforderung dar.

Aktuelles Kooperationsprojekt: ReNEW/LV Energiewende (Hanno Michel)

Aktuelles Teilprojekt III: Förderung konzeptuellen Wissens über Energie im Kontext des Klimawandels (Dirk Mittenzwei).

Der Klimawandel und die Energiewende sind zwei gesellschaftlichen Herausforderungen, die eng miteinander und mit dem konzeptuellen Wissen über Energie verbunden sind. Die nachfolgenden Studien untersuchen, welches konzeptuelle Wissen über Energie für die Erklärung des Klimawandels notwendig ist und ob sich mithilfe des thematischen Kontexts des Klimawandels, konzeptuelles Wissen über Energie vermitteln lässt.

Studie 1: Konzeptuelles Wissen über Energie und den Klimawandel – Eine Zusammenfassung des Forschungsstandes über den Zusammenhang dieser Konzepte.

Der Klimawandel und die Energiewende gehören ohne Zweifel zu den aktuell bedeutendsten gesellschaftspolitischen Herausforderungen. Ebenso vielschichtig und komplex wie die Ursachen des Klimawandels, sind auch die diskutierten Lösungsansätze. Im Kern der Lösungsansätze steht in Deutschland die Energiewende. Der Begriff Energiewende deutet bereits darauf hin, dass der Klimawandel im Grunde genommen ein energetisches Problem ist. Zum Verständnis des Klimawandels reicht es jedoch nicht aus, dessen Entstehung mit der Nutzung fossiler Energiequellen in Verbindung zu bringen. Um das Auftreten des Klimawandels erklären zu können, bedarf es vielfältigen naturwissenschaftlichen Wissens. Das konzeptuelle Wissen über Energie nimmt hierbei eine bedeutende Rolle ein. Um diese Rolle besser beurteilen zu können, wird in einer systematischen Literaturstudie der aktuelle Stand der Bildungsforschung über den Zusammenhang zwischen dem konzeptuellen Wissen über Energie und dem Klimawandel untersucht.

 

Abgeschlossenes Teilprojekt II: Förderung konzeptuellen Wissens über Energie durch den Einsatz von Repräsentationen (Ulrike Wernecke).

Energie ist ein grundlegendes Erklärungsmodell für naturwissenschaftliche Phänomene und spielt deshalb in den Naturwissenschaften eine zentrale Rolle. Konzeptuelles Wissen über Energie stellt zugleich eine notwendige Voraussetzung für Partizipation an gesellschaftlich relevanten, zukunftsbezogenen Fragen dar, wie der Diskurs um die Energiewende in Deutschland zeigt. Aufgabe des naturwissenschaftlichen Unterrichts ist es folglich, Schülerinnen und Schülern Kompetenzen im Umgang mit diesem Basiskonzept zu vermitteln. Das Energiekonzept wird anhand von vier Aspekten strukturiert: (1) Energieformen und -quellen, (2) Energieumwandlung und -übertragung, (3) Energieentwertung und (4) Energieerhaltung (Duit, 1984; Neumann, Viering, Boone, & Fischer, 2013). Das Lehren und Lernen des Energiekonzepts stellt insbesondere aufgrund seiner Abstraktheit eine große Herausforderung dar. Ergebnisse der Vorstellungsforschung zeigen, dass Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I nur mangelhaftes Wissen über Energie besitzen (u.a. Opitz, Harms, Neumann, Kowalzik & Frank, 2015) und zahlreiche, aus fachlicher Sicht nicht korrekte Alltagsvorstellungen existieren (für die Biologie u.a. Burger, 2001). Für den Schulunterricht stellt sich die Frage, welche instruktionalen Maßnahmen zur Entwicklung und Förderung eines naturwissenschaftlich adäquaten Wissens über Energie eingesetzt werden können. Die Studien meines Promotionsprojekts beschäftigen sich in diesem Zusammenhang mit Möglichkeiten des Einsatzes ausgewählter Repräsentationen. Maßgeblich für die Wirksamkeit des Lernens mit Repräsentationen sind sowohl das Design des Lernmaterials als auch die Lernaktivität (Ainsworth, 2006). Beide Aspekte beeinflussen die kognitive Aktivierung des Lernenden, welche ein zentrales Merkmal von Unterrichtsqualität darstellt.

Studie 1: „Wie wird Energie im Biologieschulbuch dargestellt? – Erarbeitung eines Kategoriensystems und exemplarische Analyse einer Lehrwerkreihe“

Fachlich korrektes und lernförderlich gestaltetes Unterrichtsmaterial zum Thema Energie kann erfolgreiche Lernprozesse unterstützen. Ziel der ersten Studie war es, ein Kategoriensystem zu erstellen und zu erproben, anhand dessen die Darstellung von Energie in Biologieschulbüchern beschrieben werden kann. Das Kategoriensystem wurde unter Rückgriff auf Befunde der Repräsentationsforschung und der Vorstellungsforschung zum Energiekonzept entwickelt. Die Kategorien decken sowohl inhaltliche als auch formale Aspekte der Darstellung ab. Um die Anwendbarkeit des Kategoriensystems zu überprüfen und erste Erkenntnisse über die Darstellung von Energie zu gewinnen, wurden die energiebezogenen Texte, Abbildungen und Aufgaben in den stoffwechsel- und ökologiebezogenen Kapiteln einer Schulbuchreihe der Sekundarstufe I und II (drei Lehrwerke und ein Arbeitsbuch) untersucht. Das Kategoriensystem stellte sich als geeignetes Analyseinstrument heraus. Die Ergebnisse zeigen unter anderem, dass Energieformen und -umwandlungen in den untersuchten Biologieschulbüchern in allen Klassenstufen häufig, Energieerhaltung und -entwertung hingegen sehr selten thematisiert werden. Die Abbildungen weisen potenziell lernförderliche Eigenschaften auf. Die Aufgaben könnten durch eine größere Variation in den Anforderungen verbessert werden.

Studie 2: „Lernen mit fehlerhaften Repräsentationen  eine Interventionsstudie zur Förderung des Energieverständnisses in der Biologie“

In einer zweiten Studie wird die Wirksamkeit einer neu entwickelten Instruktionsmaßnahme überprüft. In einer Interventionsstudie im 2 x 3-Design wird der Frage nachgegangen, ob durch das Lernen mit einer energiebezogenen Abbildung, in die gezielt ein Fehler eingefügt wurde, der Aufbau eines fachlich adäquaten Energieverständnisses gefördert werden kann. Für die Studie wurde ein Diagramm zum Energiefluss im Ökosystem Wald in Anlehnung an entsprechende Schulbuchabbildungen gestaltet. In dieses wurde ein Fehler eingearbeitet, der an empirisch nachgewiesene Fehlvorstellungen zum Energiekonzept anschließt (u.a. Burger, 2001). Nach einer standardisierten Einführung in das Thema erhielten die Schülerinnen und Schüler eines von drei  unterschiedlichen Lernmaterialen,  das aus Aufgaben und (i) einem fehlerhaften Diagramm, (ii) einem fehlerhaften Diagramm mit Hilfestellung (Fehler ist bereits markiert) oder (iii) einem korrekten Diagramm bestand. Mittels einer Prä-Post-Messung im Abstand von zwei Wochen wird der Einfluss der Intervention auf die Veränderung des Energieverständnisses untersucht. Von September bis Dezember 2015 haben N = 325 Schülerinnen und Schüler der 9. Klassenstufe von 12 Gymnasien in Schleswig-Holstein an der Studie teilgenommen. Die Daten werden zurzeit ausgewertet. Sollte sich die Lernwirksamkeit von fehlerhaften Abbildungen in weiteren Studien bestätigen, könnten weitere entsprechende Aufgaben entwickelt und diese in Unterrichtsmaterialien zum Thema Energie eingebunden werden.

Studie 3: “Metaphern zur Energieweitergabe in Ökosystemen – Fachliche Klärung und Untersuchung von Lernerperspektiven”

Um das abstrakte Energiekonzept zu veranschaulichen, sollen im Unterricht lernförderliche Metaphern verwendet werden (Kattmann, 2015). Metaphern gehören, ebenso wie Abbildungen, zu den externen Repräsentationen (Tsui & Treagust, 2013). Die dritte Studie meines Promotionsprojektes beschäftigt sich mit der Analyse von Metaphern, die im Kontext der Energieweitergabe in einem Ökosystem benutzt werden. Als theoretische Grundlage dient das Modell der Didaktischen Rekonstruktion (Kattmann, Duit, Gropengießer & Komorek, 1997). Im Rahmen der fachlichen Klärung wird erarbeitet, wie Metaphern zur Energieweitergabe in einem Ökosystem (z.B. „Energiefluss“, „Einbahnstraße“, Energieverlust“)  beschaffen sind und wie sie sich zueinander verhalten. Zur empirischen Untersuchung der Lernerperspektiven wird auf die Energieflussbeschreibungen zurückgegriffen, die die Schülerinnen und Schüler der 9. Klassenstufe im Zuge der Studie 2 angefertigt haben. Es soll geklärt werden, welche Metaphern die Schülerinnen und Schüler verwenden und ob dies auf eine fachlich angemessene Weise geschieht.  Anschließend sollen Schlussfolgerungen für die Verwendung dieser Metaphern im Biologieunterricht abgeleitet werden.

Publikationen:
(1) Wernecke, U., Schwanewedel, J., & Harms, U. (2017). Metaphors describing energy transfer through ecosystems: Helpful or misleading? Science Education, 102(1), 178–194. doi: 10.1002/sce.21316
(2) Wernecke, U., Schwanewedel, J., Schütte, K., & Harms, U. (2016). Wie wird Energie im Biologieschulbuch dargestellt? Entwicklung eines Kategoriensystems und exemplarische Anwendung auf eine Schulbuchreihe. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 22(1), 215–229. doi: 10.1007/s40573-016-0051-2

 

Abgeschlossenes Teilprojekt I: Entwicklung des Energieverständnisses – Biologische Kontexte und Interdisziplinäres Lernen (Dr. Sebastian Opitz).

Energie ist ein zentrales Konzept der Naturwissenschaften und wird international als Basiskonzept im Biologie-, Chemie- und Physikunterricht genutzt. Als Basiskonzept bietet Energie zentrale Erklärungsansätze für eine Vielzahl von Sachverhalten und wird darüber hinaus als wichtiges Mittel zur Förderung eines integrierten naturwissenschaftlichen Verständnisses gesehen. Das hier vorgestellte Projekt zielt darauf ab sich entwickelndes Energieverständnis speziell in biologischen Kontexten abzubilden und Prozesse von fächerübergreifendem Energielernen zu modellieren.

Hintergrund: 'Energie' ist ein Begriff, der nicht zuletzt durch Themen wie Klimawandel, Energiewende oder Gesundheit häufig im Alltag auftaucht. Dort werden häufig Begriffe wie ‚Energiesparen‘ oder ‚Energieverlust‘ genutzt, die kaum mit dem Energiekonzept der Naturwissenschaften vereinbar sind. Energie im wissenschaftlichen Sinn ist ein abstraktes Konzept, das große Relevanz als Erklärungswerkzeug für verschiedensten Phänomene besitzt. Zum Beispiel können durch die Anwendung des Energiekonzepts Vorhersagen darüber getroffen werden, ob bestimmte Prozesse innerhalb eines Systems ablaufen können oder nicht.

Entsprechend dieses Hintergrundes wurde Energie auch als besonders hervorstechendes Konzept im Unterricht der Physik, Chemie, Biologie oder im technischen Unterricht verankert (siehe z.B. Bildungsstandards der Kultusministerkonferenz, KMK, 2004, oder einheitliche Anforderungen für das Abitur, EPA).

Dass Energie in Bildungsstandards, Lehrplänen oder Schulbüchern eine so große Rolle spielt liegt aber nicht nur an den bereits genannten Punkten. Wichtig ist auch, dass Konzepte wie Energie oder z.B. Materie als sogenannte Basiskonzepte in einer Vielzahl von Kontexten über alle Jahrgangsstufen hinweg immer wieder auftauchen. Dadurch können durch die wiederholte Anwendung des Energiekonzepts sonst eher wenig miteinander in Verbindung stehende Inhalte verknüpft werden. Ein wichtiges Forschungsergebnis ist in diesem Zusammenhang, dass Basiskonzepte wie Energie von Experten dazu genutzt werden ihr Wissen zu strukturieren. Durch diese Organisation können die Experten ein komplexes, vielschichtiges (‚integriertes‘, vgl. ‚knowledge integration, Linn, 2004) Wissensnetz nutzen (Bransford et al., 1999). Die Verfügbarkeit eines solchen integrierten Wissensnetzes wird besonders im Hinblick auf multi-disziplinäre Herausforderungen (z.B. Klimawandel) als wichtiges Ausbildungsziel für zukünftiger BürgerInnen gesehen (Sakschewski et al., 2014).

Speziell für das Energiekonzept ist bemerkenswert, dass Energie nicht nur innerhalb der einzelnen naturwissenschaftlichen Fächer ein Basiskonzept ist, sondern auch über sie hinweg (‚Energy as a crosscutting concept‘, NRC, 2012). Dadurch soll SchülerInnen kumulatives Lernen erleichtert werden, was bedeutet dass einzelne Konzepte und Wissenseinheiten eher zueinander in einen sinnvollen Zusammenhang gestellt werden (Krajcik et al., 2012).

Obwohl Energie international für den naturwissenschaftlichen Unterricht eine große Rolle zugedacht wird (Australien: ACARA 2013; Deutschland: KMK 2005a, 2005b Schweiz: EDK 2011; UK: DfE 2013; USA: NRC 2012), haben eine Vielzahl von Studien gezeigt, dass sowohl SchülerInnen als auch Lehrkräfte häufig Schwierigkeiten mit dem Verständnis des Energiekonzepts haben und im Unterricht eine Vielzahl von Alternativvorstellungen anstelle des naturwissenschaftlichen Energiekonzepts nutzen (Kindergarten: van Hook & Huziak-Clark, 2008; Primarstufe: Liu & Ruiz, 2008; Sekundarstufe 1: Trumper, 1993; Sekundarstufe 2: Fiengold & Trumper, 1989; Duit & Kesidou, 1988; Studenten: Chabalengula, Sanders & Mumba, 2011; Referandare: Trumper, 1997; Lehrer: Tobin et al., 2011).

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Abb. 1. Beispiele für Schülerzeichnungen, die beschreiben, was Energie für die SchülerInnen bedeutet. Es wird eine Betonung von regenerativen Energiequellen deutlich. Klassische Kontexte, wie sie in den hier gezeigten Studien angewandt werden (z.B. Ernährung, Wachstum), werden kaum gezeichnet.

Der größte Teil der bestehenden Studien zum Energieverständnis von SchülerInnen hat sich dabei mit Kontexten in der Physik auseinander gesetzt. Forschung zu Kontexten in der Biologie oder Chemie, sowie Studien zu fächerübergreifendem Energielernen sind kaum verfügbar.

Forschungsbereich: Entsprechend dieser offenen Forschungsgebiete beschäftigt sich dieses Dissertationsprojekt mit der Entwicklung des Energieverständnisses in biologischen Kontexten. Darauf aufbauend wird der Frage nachgegangen, wie das Energieverständnis in Biologie mit dem Verständnis in den angrenzenden Kontexten Chemie und Physik zusammenhängt.

Um diese übergeordneten Forschungsfragen anzugehen, wurden die folgenden drei Studien durchgeführt:

Studie 1: Energiekonzepts im Primarbereich – Entwicklung entlang Biologischer Kontexte

Zahlreiche biologische Kontexte besitzen im Primarstufenbereich einen Bezug zum Energiekonzept. Der Großteil dieser Bezüge ist implizit (Opitz et al., 2014). Da formaler, expliziter Energieunterricht häufig erst im Fach Physik nach der Primarstufe aufgegriffen wird, stellt sich die Frage, ob SchülerInnen Grundlagen des Energieverständnisses bereits in biologischen Kontexten vor Beginn des expliziten Energieunterrichts erlernen.

Zur Beantwortung dieser Frage wurde zunächst ein Multiple-Choice Instrument entwickelt (16 Items) um das Energieverständnis in biologischen Kontexten im Bereich der Primarstufe zu messen. N = 540 SuS wurden in einer querschnittlichen Fragebogenstudie am Ende der Klassen 3-6 mit dem neuen Instrument getestet, wobei Variablen wie z.B. Leseverständnis, Motivation/Interesse oder fluide Intelligenz als Kovariaten miterhoben wurden.

Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Entwicklung des Energieverständnisses entlang biologischer Kontexte vor Beginn des expliziten Energieunterrichts. Während sich das Verständnis von Energieformen/Speichern und Transfer/Transformation besonders stark entwickelt, haben SchülerInnen mit Items zum Verständnis von Energieentwertung und -erhaltung große Schwierigkeiten und zeigen hier kaum Entwicklungen. Die Ergebnisse lassen sich auf zahlreiche, weitestgehend implizite Bezüge zum Energiekonzept im Sachunterricht bzw. im Fach Biologie zurückführen. Die Ergebnisse dieser Studie sowie weitere Studien zum Energielernen bei jungen SchülerInnen (z.B. Novak, 2005, Shulz & Coddington, 1981) legen nahe, dass Unterricht in der Primarstufe von einem expliziteren Zugang zu Energie profitieren könnte um ein angemessenes Verständnis von Energie für Aufgaben in höheren Klassenstufen vorzubereiten.

Die Ergebnisse zu dieser Studie sind zusammengefasst in:

Opitz, S., Harms, U., Neumann, K., Kowalzik, K., Frank, A. (2015). Students‘ Energy Concepts at the Transition between Primary and Secondary School. Research in Science Education, 45(5), 691–715. doi 10.1007/s11165-014-9444-8

Studie 2: Entwicklung des Energieverständnisses in Biologie, Chemie und Physik

Dadurch, dass Energie als Basiskonzept in den einzelnen naturwissenschaftlichen Fächern und zusätzlich als fächerübergreifenden Basiskonzept (‚energy as a crosscutting concept‘, vgl. NRC, 2012) verankert ist, soll ein integriertes naturwissenschaftliches Verständnis gefördert werden.

In Studie 1 zeigte sich, dass die Entwicklung des Energieverständnisses in einem Fach die Basis für die spätere Entwicklung in einem anderen Fach bilden kann (vgl. auch Hirca & Akdeniz, 2008, Lancor, 2015). Da Forschungsergebnisse zum Energieverständnis bisher fast ausschließlich auf einzelne Fachkontexte fokussierten, adressiert Studie 2 die folgenden zwei Forschungsfragen:

(1)  Welche Entwicklung zeigt das Energieverständnis in der Sekundastufe in den Kontexten Biologie, Chemie, und Physik?

(2)  In wie fern wird die Entwicklung des Energieverständnisses in den drei Kontexten von einem Integrationsprozess begleitet, der die SchülerInnen von disziplin-spezifischen Aspekten des Energieverständnisses hin zu einem integrierten, fächerübergreifenden Energiekonzept führt?

Zunächst wurde in mehreren Schritten ein MC-Instrument mit 43 Items entwickelt, das dazu in der Lage ist, Energieverständnis in biologischen, physikalischen und chemischen Kontexten in Sekundarstufe I & II valide zu erfassen (α = .85). Dieses Instrument wurde danach in einer Querschnitts-Fragebogenstudie mit N = 1003 SchülerInnen aus den Klassen 6, 8, 10 und 12 angewandt um erste Ergebnisse über die Entwicklung des Energieverständnisses über Fachgrenzen hinweg zu erhalten.

Die Ergebnisse zeigen fach-spezifische Foki bezüglich der vier Energieaspekte Formen/Speicher, Transfer/Transformation, Degradation/Dissipation und Energieerhaltung, wobei diese Foki zumindest zum Teil auf entsprechende Spezialisierungen im Unterricht der einzelnen Fachbereiche zurückführbar sind. Beispiele zur Entwicklung des Energieverständnisses werden anhand von drei fachspezifischen Items zum Verständnis von Energieentwertung in Abb.2 gegeben.

Abb.2. Beispiele für die Entwicklung des Energieverständnisses in drei Items zu Energieentwertung in (von links nach rechts) einem biologischen, physikalischen und chemischen Kontexte. Linien zwischen Datenpunkten sind Hilfslinien, da Daten einer Querschnittsstudie vorliegen.

Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass das Energieverständnis über Fachgrenzen hinweg stark miteinander korreliert ist (rlatent > 0,8). In entsprechenden Modellierungen des Energieverständnisses  sind über die Fachgrenzen hinweg im Laufe der Sekundarstufen weder klare Differenzierungs- noch Integrationsprozesse nachweisbar. Entsprechend der Ergebnisse wird angenommen, dass SchülerInnen über Fachbereiche und Klassenstufen hinweg ein Energieverständnis nutzen.

Aufgrund der ausbleibenden Integrationsprozesse ist hier jedoch nicht von einem fächerübergreifend-integrierten Energiekonzept in Sinne verschiedener Bildungsstandards auszugehen, sondern von einem eher vagen, undifferenzierten Energieverständnis, welches durch verschiedene Alltagsvorstellungen begünstigt wird. Aufgrund der Ergebnisse wird geschlussfolgert, dass zukünftige Entwicklungsarbeiten an Curricula oder Bildungsstandards einen verstärkten Fokus auf die Verknüpfung von Energielerngelegenheiten über Fachgrenzen legen sollten, wenn von den SchülerInnen die Entwicklung eines integrierten Energieverständnisses zur Analyse komplexer Sachverhalte erwartet wird.

Die Ergebnisse dieser Studien sind in zwei Manuskripten zusammengefasst, die derzeit überarbeitet werden. Kontaktieren Sie mich gerne, falls Sie weitere Fragen haben ([Email protection active, please enable JavaScript.]).

Eine Kurzform der Ergebnisse ist kostenfrei zugänglich:

Harms, U., Opitz, S., & Wernecke, U. (2014). Energie in der Biologie – Biologische Inhalte als Lerngelegenheiten zur Entwicklung eines naturwissenschaftlichen Energieverständnisses. IPN-Blätter, 2/2014, S.4.

http://www.ipn.uni-kiel.de/en/publications/ipn-blatter/ipn-blatter-2-2014/at_download/file

Studie 3: Charakteristika des Energieverständnisses in Biologischen Kontexten

Da die oben genannten vier Energieaspekte (Energie Formen/Speicher, Transfer/Transformation, Degradation/Dissipation, Erhaltung) als zentral für ein angemessenes Energieverständnis angesehen werden, stellt sich die Frage, welches Verständnis SchülerInnen mit diesen Aspekten in den einzelnen Disziplinen verbinden. Studie 3 verfolgt das Ziel, diese Frage für biologische Kontexte aufzugreifen und versucht gleichzeitig, die in den quantitativen Studien gefunde Ergebnisse (1 und 2 – siehe oben) mit qualitativen Ergebnissen aus Interviews abzugleichen und diese um wichtige Details zu ergänzen.

Hierzu wurde ein Interviewleitfaden auf der Basis der Arbeiten zu Energie in Kohlenstoff-umsetzenden Reaktionen von Jin und Anderson (2012) erweitert. Die Ergänzung entspricht spezialisierten Fragen zu den vier genannten Energieaspekten und fokussierte auf drei Kontexten, die von repräsentativen Items in den quantitativen Studien abgefragt wurden. N = 30 SchülerInnen am Anfang der Klassen 5, 7, 9, und 11 stellten die Stichprobe für die Studie. Außer den 5. KlässlerInnen hatten alle SchülerInnen bereits 2,5 Monate zuvor an der quantitativen Studie 2 teilgenommen, sodass eine Vergleichbarkeit der zwei Forschungsmethoden möglich wird.

Die Schüleraussagen aus den Interviews wurden gemäß der vier Energieaspekte in ein induktiv gebildetes, hierarchisch aufgebautes Kategoriensystem (Fleiss‘ k > 0,7) übertragen (Mayring 2008, 2010). Erste Ergebnisse bilden – ähnlich der Ergebnisse in Studie 1 und 2 – klare Progressionen hinsichtlich spezieller Vorstellungen über die Klassenstufen ab. Weitere Analysen zu den Charakteristika des Energieverständnisses in biologischen Kontexten werden aktuell durchgeführt.

Mitarbeiter/innen am Thema „Energiekonzept Biologie (I)“ sind:
Sebastian Opitz (bis 04/2016)
Prof. Dr. Ute Harms
Prof. Dr. Knut Neumann
Sascha Bernholt

Publikationen mit Projektbezug:

(1) Opitz, S., Harms, U., Neumann, K., Bernholt, S. (2017a). How Do Students Understand Energy in Biology, Chemistry, and Physics? Development and Validation of an Assessment Instrument. EURASIA Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 13(7), 3019–3042. doi:10.12973/eurasia.2017.00703a

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(2) Opitz, S., Harms, U., Neumann, K, Bernholt, S. (2017b). Students’ progressing energy understanding across contexts from biology, chemistry, and physics. Research in Science Education. doi:10.1007/s11165-017-9632-4

(3) Opitz, S., Blankenstein, A., Harms, U. (2016). Student Conceptions about Energy in Biological Contexts. Journal of Biological Education, 51(4), 427–440. doi:10.1080/00219266.2016.1257504

(4) Kelpe et al. (2016). Kompetenzorientierung im Sachunterricht [Competency-oriented science teaching]. In U. Harms, B. Schroeter, and B. Klueh (Eds), Entwicklung kompetenzorientierten Unterrichts in Zusammenarbeit von Forschung und Schulpraxis -- komdif und der Hamburger Schulversuch alles>>koenner (Chapter 9, pp. 185-204). Muenster: Waxmann.

(5) Opitz, S. (2016). Students’ Progressing Understanding of the Energy Concept: An analysis of Learning in Biological and Cross-Disciplinary Contexts. Doctoral thesis, Leibniz Institute for Science and Mathematics Education, Kiel University, Germany. 358 pages.
Available online at: http://macau.uni-kiel.de/receive/dissertation_diss_00019005;jsessionid=9F309527200977059C43051620591841?lang=en

 (6) Opitz, S., & Opitz, M.-T. (2016). Winterschlaf: Energiesparen als Überlebensstrategie [Hibernation: Energy Saving as a Survival Strategy]. Unterricht Biologie, 40(411), 18–23.

(7) Opitz, S., Harms, U., Neumann, K., Kowalzik, K., Frank, A. (2015). Students‘ Energy Concepts at the Transition between Primary and Secondary School. Research in Science Education, 49(5), 691–715. doi 10.1007/s11165-014-9444-8