Anja Grimmer

Untersuchungen zur Entwicklung experimenteller Kompetenzen durch den Einsatz multimedialer Arbeitstechniken im Biologieunterricht der Sekundarstufe II

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor paedagogicae (Dr. paed.) vorgelegt der Naturwissenschaftlichen Fakultät I der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 21.05.2008

Abstract
Untersucht wurde die Entwicklung experimenteller Kompetenzen durch den Einsatz multimedialer Arbeitstechniken im Biologieunterricht der Sekundarstufe II.
Im Rahmen einer auf die experimentelle Erkenntnisgewinnung ausgerichteten Unterrichtseinheit erfolgte die schrittweise Erweiterung bzw. Herausbildung der selbständigen experimentellen Fähigkeiten und Fertigkeiten der 80 Probanten. Vordergründig wird hierbei forschend und problemlösend gearbeitet.
Theoretische Grundlage der Einschätzung der experimentellen Fähigkeiten und Fertigkeiten stellt eine Einteilung dieser in drei aufeinander aufbauenden Niveaustufen dar, wobei sich der Grad der Selbständigkeit sowohl auf der Planungsebene als auch in der Durchführungs- und Auswertungsebene des Experimentierens schrittweise erhöht.
In einer Voruntersuchung wurde das experimentelle Können der Probanten untersucht, hierbei wurde die Vermutung bestätigt, dass der überwiegende Teil der Schüler über grundlegende experimentelle Kompetenzen verfügt, jedoch nicht in der Lage ist diese entsprechend des Kompetenzniveaus III anzuwenden. Durch die Analyse der empirischen Daten bezüglich der experimentellen Kompetenzentwicklung während und nach der Unterrichtseinheit wurde der Beweis erbracht, dass eine problemorientierte Einbettung der Schülerexperimente in den inhaltlichen Kontext die Entwicklung des experimentellen Kompetenzniveaus III fördert und die Schüler dadurch befähigt werden, wissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen nach der Einübung selbständig und flexibel einzusetzen und anwenden zu können.
Der Einsatz multimedialer Arbeitstechniken bietet in diesem Zusammenhang vielfältige Möglichkeiten der Erhöhung des Anspruchsniveaus in der Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Schülerexperimenten.
Experimenteller Biologieunterricht unter Einsatz multimedialer Arbeitstechniken führt auch zur einer Erweiterung der medientechnischen Kompetenzen. Der Vergleich der Fähigkeitsentwicklung vor und nach der Unterrichtseinheit mittels des Wilcoxon-Tests ergab signifikant bessere Fähigkeiten in der Erstellung von PC-Präsentationen, der Durchführung digitaler Messverfahren und in der Arbeit mit einem Messwerterfassungsprogramm.

This text is about research into the use of multi-media techniques in Biology lessons of fifth and sixth form classes to develop the classes`experimental abilities.
The aim of this teaching unit was to develop and improve the experimental knowledge, abilities and skills of the 80 involved students, who mainly worked inquiringly on the solution to the problem.
The experimental abilities and skills have been divided into three different levels, which make it easier to assess the qualitiy of the students`knowledge. Using multi-media techniques, the level of their independent experimentation has been increased in the fields of preparing an experiment, performing an experiment and analysing an experiment.
This examination proved the thesis that the majority of the students had basic experimental competence, but they were unable to use it to the required level three.
The interpretation of the research data proves that the students'experimental knowledge has improved, especially their abilities on the third level of competence. The results show that the students have been enabled to work and think scientifically and to use their knowledge independently.
The use of multi-media techniques offers various possibilities to increase the level of the preparation, performance and analysis of students'experiments.
Experimental Biology lessons, in wich multi-media techniques are used, also help to improve the abilities of the students to work with the media.
Having analysed the knowledge of the students before and after this teaching unit with the help of the Wilcoxon test I come to the conclusion that the students are significantly better at PC presentations, at performing digital methods of measurement and at working with reading programmes.

Keywords:
Entwicklung experimenteller Kompetenzen, multimediale Arbeitstechniken, forschend und problemlösend, experimentellen Kompetenzentwicklung, PC-Präsentationen, digitaler Messverfahren, Niveaustufen, experimentellen Fähigkeiten und Fertigkeiten, problemorientierte Einbettung der Schülerexperimente, wissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen

multi-media techniques, experimental abilities, experimental knowledge, three different levels, preparing an experiment, performing an experiment, analysing an experiment, experimental Biology lessons, performing digital methods of measurement, PC presentation

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Inhaltsverzeichnis, Abkürzungen und Symbole (1-3)
1 Einleitung und Aufgabenstellung (4-7)
2 Theoretischer Rahmen (8-31)
3 Empirische Untersuchungen zur Kompetenzentwicklung (32-87)
4 Schlussfolgerungen für den Biologieunterricht (88-94)
5 Zusammenfassung (95-96)
6. Literaturnachweis (97-99)
Anhang