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Humboldt-Universität zu Berlin | Humboldt-ProMINT-Kolleg | Kollegiat_innen | Modellierungsprozesse von Schülerinnen und Schülern: Analyse und Klassifikation aus epistemologischer Perspektive

Modellierungsprozesse von Schülerinnen und Schülern: Analyse und Klassifikation aus epistemologischer Perspektive

Strukturmodelle, die beispielsweise den Aufbau einer Blüte oder Funktionsmodelle, die die Mechanismen der Herzklappen veranschaulichen, sind den meisten Schülerinnen und Schülern aus ihrem Biologieunterricht bekannt. Im Rahmen der Modellkritik (Upmeier zu Belzen, 2013) stehen bei dieser medialen Verwendung von Modellen äußere Merkmale, d.h. ontologische Aspekte im Vordergrund. Mit der Forderung nach authentischem Biologieunterricht in nationalen Bildungsstandards (KMK, 2005) rücken Methoden und Prozesse der Erkenntnisgewinnung (EG) in den Fokus. Bezogen auf Modelle heißt das, dass im Erkenntnisprozess etwas über die Funktion von Modellen als Forschungswerkzeug gelernt wird. Bei Modellierungsprozessen tritt somit eine epistemologische Sicht auf Modelle in den Vordergrund.
Upmeier zu Belzen und Krüger (2010) unterscheiden im Kompetenzmodell der Modellkompetenz eine mediale Perspektive (Erklären und Beschreiben anhand von Modellen) von einer methodischen Perspektive auf Modelle (Voraussagen und Überprüfen im Rahmen von Modellierungen als Prozess der EG). Schüler_innen weisen meist eine mediale Sicht auf Modelle auf (Grosslight, Unger, Jay & Smith, 1991; Grünkorn, Upmeier zu Belzen & Krüger, 2014). Einen Ansatzpunkt zur Förderung von Modellkompetenz und der Erweiterung um eine methodische Perspektive bilden Klassifikationen, die es ermöglichen, die Vielfalt von Modellen in Form externalisiert repräsentierter Modellobjekte (Mahr, 2008) mit Blick auf spezifische Ziele zu strukturieren. Im fachdidaktischen Kontext werden meist ontologische Klassifikationen genutzt, die Modellobjekte nach ihrem Erscheinungsbild klassifizieren (Harrison & Treagust, 2000). Zur Förderung einer methodischen Sicht auf Modelle bedarf es epistemologischer Klassifikationen, die Modellierungsprozesse klassifizieren und damit die Funktion von Modellen im Prozess der Erkenntnisgewinnung beschreiben (Passmore, Gouvea & Giere, 2014).
Ziel dieser Studie ist es, Modellierungsprozesse von Schüler_innen nach ontologischen sowie nach epistemologischen Kriterien zu klassifizieren. Im Rahmen eines Gedankenexperimentes entwickeln Schüler_innen zunächst Modellierungsprozesse zu gegebenen Kontexten. In einem zweiten Gedankenexperiment entwickeln sie Modellierungsprozesse bezogen auf vorgegebene alternative Modellobjekte mit jeweils verschiedenen Repräsentationsformen. Die Gedankenexperimente werden transkribiert und qualitativ ausgewertet (Mayring, 2008). Die Modellierungen und ihre Teilprozesse werden nach ontologischen Gesichtspunkten (beschreiben beispielsweise Form und Aussehen des Modellobjektes) und epistemologischen Gesichtspunkten (beschreiben beispielsweise die Nutzung eines Modells zur Überprüfung einer Hypothese) analysiert und kategorisiert. Diese Klassifikationen aus Schülerperspektive (Krell, Upmeier zu Belzen & Krüger, 2014) sollen einerseits helfen, geeignete Modelle zur Förderung von Modellkompetenz aus methodischer Sicht auszuwählen. Mit Blick auf die fachdidaktische Forschung lassen sich andererseits Modellobjekte finden, die für die Konstruktion von Aufgaben genutzt werden können, die Antworten in elaborierten Niveaus anstoßen.