Scientific reasoning of prospective science teachers in designing a biological experiment. - Deutscher Bildungsserver

Scientific reasoning of prospective science teachers in designing a biological experiment.

h t t p s : / / n b n - r e s o l v i n g . o r g / u r n : n b n : d e : 0 1 1 1 - p e d o c s - 1 4 7 4 3 5

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In dieser Studie wurde untersucht, wie zukünftige Lehrer der Naturwissenschaften Experimente zur Keimung planen. 233 Studierende von drei deutschen Universitäten im 1. bis 12. Semester wurden in einem schriftlichen Test befragt, welche Materialien unbedingt notwendig seien, damit Kressesamen (Lepidium sativum) keimen. Zwei verschiedene Aufgabenformate wurden eingesetzt, solche, die Materialvorschläge enthielten (guided response), und solche ohne (open-ended response). Die Hypothese war, dass guided response-Tests zum eher rezeptartigen Planen in Form von konfirmatorischen Experimenten ohne experimentelle Kontrolle (control-of-variable -strategy) führen würden. Die Antworten der Probanden wurden einem Kategoriensystem zugeordnet. Dabei wurden zwei Prozessvariablen "Hypothesen generieren" und "Untersuchungen planen" in Übereinstimmung mit dem Strukturmodell zum Wissenschaftlichen Denken von Mayer (2007) überprüft. Eine dritte Prozessvariable "Nennen eines erwarteten Ergebnisses " wurde zusätzlich aufgenommen. Die Antworten der Befragten wurden darüber hinaus nach ihrem experimentellen Design verschiedenen Levels zugeordnet. Die Ergebnisse zeigen, dass die untersuchten Studierenden Defizite im Fachwissen zur Kressekeimung sowie beim Wissenschaftlichen Denken aufweisen. Diejenigen Teilnehmer, die eine größere Anzahl von Faktoren wie z.B. Luft, Temperatur und Wasser berücksichtigten, planten ihre Experimente mit einer größeren Vielfalt an Variablen und entwarfen ein Kontrollexperiment bei ihrem experimentellen Design. Die Mehrzahl jedoch formulierte keine Hypothese, welche Faktoren zur Kressekeimung unbedingt notwendig seien. Interessanterweise hatte das Aufgabenformat, das die Probanden bearbeiteten, einen Einfluss auf das Generieren einer Hypothese: Teilnehmer, die Tests ohne Materialvorschläge ausfüllten, stellten häufiger eine Hypothese auf als diejenigen mit Tests inklusive Materialvorschlägen. Die meisten Befragten dokumentierten kein erwartetes Ergebnis. Mehr als die Hälfte der Probanden veränderte gleichzeitig mehrere Variablen, die Variable "Licht" wurde am häufigsten konfundiert. (DIPF/Orig.).

In this study, we investigated how prospective science teachers plan germination experiments. Two hundred thirty-three students from three different German universities in their first to sixth year of educational studies were asked in paper-and-pencil tests which materials were necessary to germinate garden cress (Lepidium sativum). Two different types of tests were utilized, one test named possible materials to be used (guided response), the other one did not (open-ended response). Our hypothesis was that guided response tests would lead to plan experiments more recipe-like in the form of confirmatory experiments without control-of-variable-strategy. The participants' answers were assessed using a rubric system. The categories were classified in line with two process variables "generating hypotheses " and "planning experiments" discussed by Mayer (2007) in his model of scientific reasoning, and a third process variable we labelled "naming expected results''. The participants' responses were also classified according to the levels of performance of the participants' experimental design. The results reveal deficiencies in content knowledge and scientific reasoning among the prospective science teachers tested. Those test participants who listed a greater number of essential environmental factors such as air, temperature, and water, tended to plan their experiments with a greater variety of variables and include experimental control in their experiment design. The majority of the students tested also neglected to frame a hypothesis regarding which variables ultimately influence cress germination. Interestingly enough, the type of test the science education students completed had an impact on the formulation of a hypothesis: Prospective science teachers who completed the open-response test were more likely to frame a hypothesis than those answering the guided response test. Most of the prospective science teachers also failed to write down their expected results. Finally, more than half of the students neglected to adopt the control-of-variable strategy and most confounded the variable "light''. (DIPF/Orig.).