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Es wird ein Kodiermanual als Instrument zur Abbildung und Beschreibung naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen von Studierenden im Labor beschrieben. Das Kodiermanual wurde im Rahmen einer Studie zur Untersuchung naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnungsprozesse von Studierenden im Labor (Sonnenschein, 2019) an der Humboldt-Universität zu Berlin entwickelt und umfassend validiert. Es ermöglicht die Abbildung von Erkenntnisgewinnungsprozessen, die Proband*innen in Reallaborumgebungen zeigen, auf Basis von schriftlich oder auditiv fixierten verbalen Daten. Das Manual wurde auf Grundlage des Modells wissenschaftlichen Denkens von Mayer (2007), welches im Rahmen dieser Studie um die Prozessvariable der Durchführung und die Personenvariable der metakognitiven Planung, Steuerung und Regulation des Experimentierprozesses erweitert wurde, entwickelt. Grundlegend beschreibt das Modell die Teilprozesse des Erkenntnisgewinnungsprozesses und orientiert sich an dem Verständnis von Erkenntnisgewinnung als iterativer Prozess der naturwissenschaftlich-experimentellen Problemlösung.

Der Erwerb von Kompetenzen zum naturwissenschaftlichen Denken (scientific reasoning) wird in den nationalen Bildungsstandards gefordert. Damit naturwissenschaftliches Denken in den Unterrichtsalltag integriert wird, ist eine Implementierung in die rechtlich bindenden Lehrpl��ne erforderlich. Die styles of scientific reasoning (Experimentieren, Modellieren, Kategorisieren & Klassifizieren, deduktives, probabilistisches & historisch-evolution��res Schlussfolgern) nach Kind und Osborne (2017) erlauben eine differenzierte Betrachtung des Konstrukts, indem sie auf einer prozeduralen und epistemischen Ebene verschiedene biologiespezifische Arbeits- und Denkweisen beschreiben. Mit der Analyse der Lehrpl��ne aller Bundesl��nder soll ein ��berblick gewonnen werden, inwieweit verschiedene Aspekte der styles of scientific reasoning in den Lehrpl��nen implementiert sind. Die Analyse findet an den aktuell geltenden Biologie-Lehrpl��nen der Bundesl��nder f��r die Sekundarstufe II statt. Die Dokumente wurden auf Basis eines Kategoriensystems, das Kompetenzerwartungen zu den einzelnen styles enth��lt, kodiert. ��ber alle Lehrpl��ne hinweg lie��en sich 20 Kompetenzerwartungen finden. Statt einer gleichm����igen Ber��cksichtigung der styles zeigt sich eine Fokussierung auf die Arbeitsweise Experimentieren, dort auf vorwiegend prozedurale Subkategorien wie ���Experimente durchf��hren���. Subkategorien aus dem style probabilistisches und historisch-evolution��res Schlussfolgern finden sich selten wieder. Ein Zusammenhang zwischen der Anzahl der gefundenen Subkategorien und dem Erscheinungsjahr der Lehrpl��ne ist nicht erkennbar. Scientific reasoning ist hinsichtlich der styles demnach nur teilweise in den Lehrpl��nen repr��sentiert. Explizit zu f��rdernde epistemische Aspekte treten genauso wie die Denkweisen probabilistisches und historisch-evolution��res Schlussfolgern in den Lehrpl��nen selten auf., Zeitschrift f��r Didaktik der Biologie (ZDB) - Biologie Lehren und Lernen, Bd. 26 (2022)

Die Entwicklung einer scientific literacy for all stellt die Zielsetzung eines inklusiven naturwissenschaftlichen Unterrichts dar, in dem Lernende neben Fachinhalten auch fächerübergreifende Kompetenzen erwerben. Insbesondere der Prozess der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung, der einhergeht mit dem Erwerb und der Anwendung naturwissenschaftstypischer Denk- und Arbeitsweisen, eröffnet vielfältige Nutzungsmöglichkeiten für digitale Medien, um im Prozess immanente Barrieren zu minimieren. Ausgehend vom NinU-Schema wird das didaktische Wirkungsfeld digitaler Medien im inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht mit Fokus auf das Experimentieren in diesem Beitrag theoretisch umrissen sowie Einstellungen und die resultierende Unterrichtspraxis von Lehrkräften innerhalb dieses Feldes dargestellt. Die Ergebnisse verschiedener Projekte zeigen, dass, obwohl der Einsatz digitaler Medien beim Experimentieren bereits Einzug in die naturwissenschaftliche Unterrichtspraxis gefunden hat, das Potenzial einiger Medien für eine inklusive Unterrichtsgestaltung bisher noch nicht ausgeschöpft bzw. beachtet wird. Beispiele hierfür sind die Nutzung von eBooks zur Verständnisunterstützung von Experimentieranleitungen sowie die Einbindung von Experimentiervideos, um die Planungs-, Durchführungs- und Auswertungsphase beim Experimentieren zu unterstützen. (DIPF/Orig.)

Mit dem Kodiermanual können in erkenntnisgewinnorientiertem naturwissenschaftlichem Unterricht Erkenntnisprozesse ereignisbasiert nach Denk- und Arbeitsweisen strukturiert werden. Das Kodiermanual besteht aus der Kodieranleitung, welche den Kodierprozess in Videodaten steuert, und dem Kategoriensystem mit den theoretischen Inhalten. Bei dem Kategoriensystem handelt es sich um ein disjunktes, d.h. dass jedes kodierte Ereignis nur einer Kategorie zugeordnet wird. Die Denkweisen Fragestellung(en) entwickeln, Hypothese(n) entwickeln, Planung, Durchführung, Auswertung und Reflexion des Erkenntnisprozesses bestimmen Start- und Endpunkt der zu kodierenden Ereignisse, die einer Arbeitsweise zugewiesen werden. Je nach Fragestellung (z.B. korrelativ oder kausal) werden Erkenntnisprozesse bezüglich ihrer Methodik den Arbeitsweisen Beobachten/Vergleichen/Ordnen, Experimentieren und Modellieren zugeordnet.

BU praktisch 5(1), 4 (2022). doi:10.11576/bupraktisch-5005 special issue: "Original & Digital", Published by Universita��t Bielefeld, Fakulta��t fu��r Biologie, Biologiedidaktik (Botanik und Zellbiologie), Bielefeld

Diese Unterrichtseinheit beinhaltet eine Einführung in die Grundprinzipien des naturwissenschaftlichen Arbeitens und der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung. Die Vertiefung der Inhalte erfolgt an einem historischen Beispiel und in einem Experiment zum Fadenpendel, bei dem die Schritte des Experimentierens erarbeitet und angewendet werden sollen und so der hypothetisch-deduktive Erkenntnisgang vertieft werden soll. Die Auswertung und Interpretation der Ergebnisse bietet eine direkte Anschlussmöglichkeit für das Thema „Energie und Arbeit“ einer potentiellen nächsten Unterrichtseinheit., PraxisForschungLehrer*innenBildung. Zeitschrift für Schul- und Professionsentwicklung., Bd. 2 Nr. 2 (2020): Der Basiskurs Naturwissenschaften am Oberstufen-Kolleg Bielefeld

Das Nutzen von Modellen ist konstitutiv für die Fachwissenschaft der Chemie und in der Folge auch für chemiebezogene Lehr-/Lernumgebungen. Um die Modellnutzung im schulischen Chemieunterricht erfolgreich zu integrieren, bedarf es daher der systematischen Aufbereitung des vielschichtigen Begriffs "Modell", der Verknüpfung mit kompetenzorientierten Bildungsstandards sowie der Prüfung der theoretischen Konzeptualisierung an empirischen Befunden. In der vorliegenden Arbeit wurde zu diesem Zweck ein chemiespezifischer Begriffsvorschlag gemacht, der erkenntnistheoretische und fachdidaktische Arbeiten in einem messbaren Strukturvorschlag für die hypothetisch-deduktive Modellnutzung synthetisiert. Die so erhaltene Beschreibung von Modellobjekten mit vier hierarchisch geschachtelten Modellkomponenten (kleinste Sinneinheiten, Relationen, Operationen, Regeln) wurde für problemorientierte Multiple-Choice-Leistungsaufgaben operationalisiert. Nach mehreren qualitativen und quantitativen Iterationen zur Qualitätssicherung des Testinstruments blieb diese Vierdimensionalität nach Item-Response-Theorie-Skalierungen empirisch plausibel und kann zukünftig zur Orientierung in einem sehr heterogenen Begriffsfeld dienen. Die Studie zeigt, dass die vorgeschlagene Strukturierung von Modellnutzung in der Chemie zielführend ist und trägt auf diese Weise zu einer übersichtlicheren Anwendung beim Lehren und Lernen von Chemie bei.

Das Modell der Didaktischen Rekonstruktion wird seit über 20 Jahren in der Naturwissenschaftsdidaktik und darüber hinaus als theoretischer Rahmen für fachdidaktische Forschung und für die Entwicklung von Lernangeboten genutzt. Im Fokus der drei mit der didaktischen Rekonstruktion verbundenen Untersuchungsaufgaben – fachliche Klärung, Erfassung der Schüler*innenper-spektive, didaktische Strukturierung – stehen dabei in der Regel fachinhaltliche Lerngegenstände (z.B. Evolution, Chaostheorie oder Klimawandel). Im Gegensatz dazu liegen bisher kaum forschungs- oder entwicklungsorientierte Arbeiten vor, in denen das Modell auf prozessbezogene Lerngegenstände (z.B. aus den Kompetenzbereichen Erkenntnisgewinnung oder Kommunikation) bezogen wird. Dem Beitrag liegt eine Interventionsstudie zugrunde, in der das Modell der didaktischen Rekonstruktion zur Entwicklung eines mehrere Schulstunden umfassenden Lernangebots genutzt wurde, welches auf den Aufbau experimenteller Denk- und Ar-beitsweisen ausgerichtet ist. Anhand des Beispiels der vorgestellten Studie wird im Beitrag zum einen dargestellt, wie die Untersuchungsaufgaben des Modells auf einen prozessbezogenen Lerngegenstand bezogen sowie welche Prinzipien für die Entwicklung eines solchen Lernangebots aus Überlegungen zu diesen Aufgaben abgeleitet werden können. Ergänzend werden empirische Befunde eines Prä-Post-Vergleichs mit N = 222 Schüler*innen vorgestellt, die Evidenz für die Wirksamkeit des entlang dieser Prinzipien angelegten Lernangebots liefern. Zum anderen wird aus methodischer Perspektive diskutiert, welche Erträge der Einsatz des Modells der Didaktischen Rekonstruktion für Forschungsarbeiten liefern kann, in denen die Wirkung eines Lernangebots oder eines bestimmten Instruktionsmerkmals empirisch und unter möglichst kontrollierten Bedingungen untersucht werden soll., Herausforderung Lehrer*innenbildung - Zeitschrift zur Konzeption, Gestaltung und Diskussion, Bd. 4 Nr. 2 (2021): Das Modell der Didaktischen Rekonstruktion – Rahmen und Impulsgeber für die Entwicklung von Fachdidaktik und Unterricht

Der vorliegende Artikel greift die Methode der Autoethnografie auf, welche mit der Fokussierung auf das Ich von Forscher*innen neue Perspektiven auf die Erkenntnisgewinnung eröffnet. Ziel ist, ein Verständnis für diese Methode zu entwickeln, um hieraus ihr Potenzial sowohl für die Schreibpraxis als auch für die Wissenschaft aufzuzeigen. Um diese Methode im aktuellen Forschungsdiskurs einzuordnen, wird zunächst der Hintergrund der Autoethnografie skizziert und die Rolle der Forscher*in im Forschungsprozess hervorgehoben. Anschließend werden Kritiken und potenzielle Anwendungsbereiche der Methode aufgezeigt, um abschließend einen Ausblick über die Zukunft der Autoethnografie zu geben.

Exkursionen zählen zu den traditionellen Methoden der Geographie. Sie dienen der Erkundung und Analyse von Räumen unter verschiedenen fachlichen Fragestellungen und Perspektiven. Dabei kann die Methode des Fragenstellens im Prozess der Erkenntnisgewinnung eine bedeutende Rolle einnehmen, wenn Fragen direkt an den konkreten Exkursionsraum gerichtet werden. Dieser Beitrag zielt darauf ab, Potenziale des Fragenstellens für die geographische Bildung als Strategie der Erkenntnisgewinnung zu diskutieren. An einem Beispiel aus der universitären Lehramtsbildung im Fach Geographie wird dazu der Umgang mit Fragestellungen zur Erschließung von Räumen vor dem Hintergrund von Raum- und Basiskonzepten aus fachlicher Perspektive vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Raum- und Basiskonzepte durch Fragen an den Raum erfasst werden können. Das Komplexitätsniveau der gestellten Fragen nimmt über den Erhebungszeitraum zu. Field trips belong to Geography‘s traditional methods. When on a field trip, participants can discover and analyze space from a multitude of perspectives. Thereby, asking questions plays a central role for inquiry–specifically when addressed to a given spatial entity. Participants asking questions engage actively and intensively with the field-trip‘s destination area. This paper aims at exploring the potential of asking questions for inquiry during field trips. In doing so, it focusses on how future Geography teachers formulate questions based on space and other basic concepts. Data collection happened with the help of a questionnaire containing both closed (Likert-scale) and open questions. The analysis relied on category-based qualitative content analysis. The results show that addressing questions to the destination area of a field trip is a useful way to explore teacher training students‘ use of basic concepts. While the students usebasic concepts in multiple ways, they focus solely on the concept of space as a container. Moreover, thecomplexity of the posed questions increases over time. Estudio empírico con estudiantes de la formación del profesorado con el ejemplo de una excursión al norte de la Toscana. Las excursiones pertenecen a la metodología tradicional del aprendizaje de la geografía. Las salidas al campo sirven para descubrir y analizar el espacio, haciendo preguntas y viendo ese espacio desde distintas perspectivas. Estas cuestiones, realizada de manera adecuada, pueden contribuir a la construcción de una estructura de conciencia sobre el tema. Este método persigue el objetivo de la profundización en el área geográfica por parte de los estudiantes. Este artículo pone en relieve el potencial de hacer preguntas en la educación geográfica. Tomando un ejemplo de la formación del profesorado en geografía, el artículo presenta el método de hacer preguntas para descubrir espacios desde la perspectiva geográfica. Se refiere a los conceptos básicos y los conceptos del espacio.Dos aspectos están en el foco de atención: las preguntas formuladas por los estudiantes y la percepción de la importancia de las preguntas.

Im naturwissenschaftlichen Unterricht werden Daten z.B. in Erkenntnisgewinnungsprozessen eingesetzt und somit ist hier auch die Evaluation von Daten wichtig. Es können Daten aus erster und zweiter Hand unterschieden werden, wobei die Unterscheidung auf Basis des Autoren und der Beteiligung an der Datenerhebung geschieht. Im Physikunterricht werden Schüler*innen mit Daten aus unterschiedlichen Quellen konfrontiert. Es wird angenommen, dass die Evaluation von Daten durch Schüler*innen als Glaubwürdigkeitsbewertung dieser Daten verstanden werden kann. Ergänzend zur Theorie wurde in einer Studie untersucht, welche Kriterien Schüler*innen bei der Evaluation unterschiedlicher Datensätze verwenden, die sich nur durch den Autor unterschieden. Dafür wurden 17 Interviews mit Schüler*innen durchgeführt (13-16 Jahre). Eine qualitative Inhaltsanalyse führte zu einem Codesystem mit vier Codes und diversen Subcodes. Die Codes bezogen sich auf die Themen Eigenschaften des Experiments, Eigenschaften von Autoren, Eigenschaften der Daten und Prüfen/Abgleichen. Unterschiede in der Verwendung der Kriterien für verschiedene Datentypen, wurden in einer zweiten Studie überprüft. Dazu wurden 42 Interviews mit schüler*innen (14-16 Jahre) durchgeführt. Alle Probanden erzeugten selbstständig physikalische Daten und wählten Hypothesen über den Ausgang des Experiments aus. Im Anschluss wurden sie mit einem von drei verschiedenen Datensätzen konfrontiert: ihren eigenen Daten, den Daten eines anderen Schülers oder Daten eines Lehrers. Das Codesystem war die Grundlage einer quantitativen Inhaltsanalyse dieser Interviews. Diese erlaubte es, Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen zu finden. Es ergaben sich keine Unterschiede für das Hypothesenwechselverhalten, die Verwendung von Kriterien für die Glaubwürdigkeitsbewertung oder das Rating der Wichtigkeit der Codes zwischen den Versuchsgruppen. Folgerungen für den Unterricht und die Unterscheidung der Datentypen werden erläutert. In science education data is used in the process of gaining knowledge and it is therefore important to evaluate the data. First- and second-hand-data can be differentiated, whereby the distinction is based on the authorship and the involvement in the data acquisition. In physics education students are regularly confronted with data from different sources. It is assumed that the evaluation of data by students can be understood as the evaluation of the datas credibility. To complement a theoretical model, an interview study was conducted to find out which criteria for the evaluation of the credibility of data are used by students when evaluating different types of data. 17 students (13-16 years) were interviewed. A qualitative content analysis yielded a systems of four different codes and several subcodes. These codes where representations of statements that dealt with properties of the experiment, properties of the author, properties of the data, and testing and comparing. A second study was conducted to test if there are differences in the use of those criteria when students are confronted with different types of data. 42 Interviews with students (14-16 years) were conducted. All subjects acquired a set of first-hand data in an experiment and where asked to choose between 3 hypotheses about the outcome. Afterwards they were confronted with three different sets of data: their own data, another student's set of data, and a teacher's set of data. The system of codes from the previous study was used as the basis for a quantitative content analyses of these interviews. This analysis made it possible to find differences between the experimental groups. No differences were found for the change of the hypothesis, the use of criteria for the evaluation of credibility or the rating of importance of the codes. Implications for education and the differentiation of types of data are discussed.

In Zeiten, in denen die Komplexität gesellschaftlicher, politischer, wirtschaftlicher und technologischer Probleme zunehmend steigt, ist der Erwerb einer naturwissenschaftlichen Grundbildung für die persönliche Meinungsbildung von zentraler Bedeutung. Hierzu gehört das Erlernen von naturwissenschaftlichen Erkenntnismethoden wie dem Experimentieren. Erkenntnisse zu experimentierspezifischen Kompetenzen zeigen, dass Lernende über unterschiedliche Vorstellungen bezüglich des Experimentierens verfügen. Diese zeigen sich in unterschiedlichen Vorgehensweisen, die mehr oder weniger stark von der Vorgehensweise in realer wissenschaftlicher Forschung abweichen. Ziel der vorliegenden Studie ist eine differenzierte Erfassung und Analyse individueller Prozessstrukturen sowie prozessbezogener Niveaustufen von Experimentierprozessen Lehramtsstudierender der Biologie. Die Ergebnisse zeigen, dass die meisten Experimentierprozesse nicht, wie in idealisierten Modellen angenommen, einem linearen Prozessverlauf verlaufen, sondern wiederholte Wechsel zwischen den Experimentierphasen aufweisen. Insbesondere die Durchführung nimmt hier eine zentrale Stellung ein. Die Vernetzung der Experimentierphasen ist unterschiedlich ausgeprägt und steht in einem positiven Zusammenhang mit der Qualität eines Experimentierprozesses. Die prozessbezogenen Niveaustufen weisen Ausprägungen über alle Niveaus hinweg auf. Aus den Ergebnissen werden Hinweise zur Gestaltung von Unterricht und universitärer Lehre sowie Implikationen für die fachdidaktische Forschung abgeleitet.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden Konzeption und empirische Untersuchung einer Lernumgebung zu chemischen Inhalten in Form der Wanderausstellung "Völlig losgelöst" mit integrierter Experimentierstation "ECce!" beschrieben. Hier wird naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung explizit, implizit und handlungsorientiert vermittelt. Ziel der empirischen Studie ist es, das Verhalten der Probanden an der Experimentierstation zu untersuchen. Die Stichprobe umfasst N=155 Probanden in N = 64 Gruppen. In einem Pre-Interview werden die Voraussetzungen im Bereich Erkenntnisgewinnung erfasst. Die Kommunikation an der Experimentierstation wird audiographiert. In einem Post-Interview wird ein Selbstbericht erfasst. Ausgewertet werden die Daten durch verschiedene Varianten der qualitativen Inhaltsanalyse, Kommunikationsgraphen sowie statistische Tests. Die Ergebnisse zeigen zeitlich umfangreiche und qualitativ unterschiedliche Gespräche über verschiedene Bereiche von Erkenntnisgewinnung. Hier sind Zusammenhänge zwischen den konkreten Untersuchungszielen und den Kommunikationsstrukturen erkennbar - lineare Verläufe der Erkenntnisgewinnung treten häufig zusammen mit Untersuchungen zu Fakten auf, Verläufe mit mehrfachen Wechseln zwischen Untersuchungsplanung und Analyse ,Interpretation treten häufig bei Untersuchungen von Zusammenhängen auf. Die Ergebnisse geben Hinweise auf mögliche Verfahren, Lernprozesse im Bereich naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung auch außerhalb formaler Lernumgebungen zu unterstützen.

Im Unterricht laufen routinierte Handlungen oft unbewusst ab. Solche Handlungsmuster sind wichtig für Lehrkräfte sowie für Schüler, da sie dem Unterricht Struktur geben und Sicherheit vermitteln. Sind sie aber hinderlich für die Entwicklung von Schülerleistungen, müssen sie verändert werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, kulturspezifische als auch schulstufenspezifische Handlungsmuster in Bezug auf die Umsetzung der Phasen der Erkenntnisgewinnung mit Hilfe einer Videoanalyse zu identifizieren. Dabei werden zusätzliche Qualitätsmerkmale einbezogen. Weiterhin wird überprüft, ob die Umsetzung der Erkenntnisgewinnung mit den Lehrer- und Schülervorstellungen zum Naturwissenschaftsverständnis zusammenhängt. Die Analyse der Unterrichtsvideos ergab, dass mehr Unterschiede hinsichtlich der Umsetzung von Erkenntnisgewinnungsprozessen auf kulturspezifischer Ebene bestehen als auf schulstufenspezifischer Ebene. Dabei fokussieren die schwedischen Lehrkräfte auf die Phase der Untersuchung und die dazugehörende Planungsphase. Die Lehrkräfte der deutschen Sekundarstufe I setzen hingegen auch andere Phasen der Erkenntnisgewinnung wie die Hypothesenbildung und die Auswertung und Interpretation vergleichsweise häufig um. Weiterhin zeigte sich trotz des (vorgegebenen) Fokus auf Erkenntnisgewinnung in der deutschen Sekundarstufe I eine konstant hohe Bedeutung der Vermittlung von Fachwissen. In der deutschen Sekundarstufe II ist auffällig, dass viel Zeit dazu verwendet wird, Versuche in selbstständiger Schülerarbeit aufzubauen. Vermutlich wird diesem Befund eine höhere Komplexität experimentellen Arbeitens zugrunde liegen. Generell werden im Chemieunterricht selten Fragestellungen formuliert und naturwissenschaftliche Untersuchungen reflektiert. Als zentrale Schlussfolgerung aus den Befunden kann abgeleitet werden, dass die Förderung einer ganzheitlichen, expliziten und möglichst offenen Umsetzung der Erkenntnisphasen in Schule und Lehrerausbildung notwendig ist. In the classroom, routine actions are often carried out unconsciously. Such teaching patterns are important for teachers as well as for students as they structure lessons and provide security. However, if they are likely to be detrimental to the development of students, they must be changed. The aim of the current study is to identify culturally specific teaching patterns as well as teaching patterns between lower and upper secondary classes, by a comparison between students in Germany and Sweden followed by comparing teaching practices within several grades in Germany. This was achieved using video analysis to investigate the teaching practices used during the phases of Scientific Inquiry. During the analysis, further characteristics of quality were assessed. Further attention was paid to whether the implementation of Scientific Inquiry was related to the views of the nature of science held by the teachers and students. The analyses showed that the implementation of Scientific Inquiry differs more between Germany and Sweden than between grades. Swedish teachers focus on the investigation and the subordinate planning phase. Teachers of the German lower secondary classes focus more on other phases of Scientific Inquiry, such as formulating hypotheses and evaluation and interpretation. Although the focus of the lessons was given, content knowledge was often a particular focus in the German lower secondary classes. In German upper secondary grades it was apparent that a lot of time was spent enabling students to set up experiments on their own. This is presumably due to the higher complexity of the experimental work. In general, time is seldom spent on formulating scientific questions and reflecting on the scientific investigations. A major conclusion that can be derived from this study is that the support of a holistic, explicit and open implementation of the teaching of Scientific Inquiry remains indispensable in school and in teacher training.

Im Rahmen der Einführung der Bachelor- und Masterstruktur in den Deutschen Universitäten wurde eine Kompetenzorientierung der Studiengänge etabliert. Entsprechend wird auch für das Lehramts- und Fachstudium der Physik eine auf den Kompetenzerwerb ausgerichtete Lehre eingefordert. Zur Kontrolle des Erfolges der Kompetenzförderung im Rahmen des Studiums bedarf es fachdidaktisch und psychologisch fundierter Messinstrumente, die bislang aber noch fehlen (Zlatkin-Troitschanskaia & Kuhn, 2010). Im Projekt „Ko-WADiS“, in dessen Rahmen diese Dissertation angesiedelt ist, wurde ein Kompetenztest zur Naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung entwickelt. Erkenntnisgewinnung wird dabei als ein komplexer Problemlöseprozess im Sinne des Scientific Reasoning angesehen. Auf Grundlage dieser theoretischen Überlegungen wurde zunächst ein Kompetenzmodell mit den beiden Dimensionen „Naturwissenschaftliche Untersuchungen“ (Mayer, 2007) und „Modelle Nutzen“ (Upmeier zu Belzen & Krüger, 2010) adaptiert. Auf Basis dieses Kompetenzmodells wurden Items generiert, pilotiert und schließlich in einer querschnittlichen Untersuchung bei Studierenden der Physik eingesetzt. In dieser Dissertation werden die theoretischen Grundlagen, die schließlich in das Kompetenzmodell münden, dargestellt. Dabei wird auf wissenschaftstheoretische Betrachtungen der Erkenntnisgewinnung genauso wie auf kognitionswissenschaftliche Modelle Bezug genommen. Anhand von Beispielen wird die Konstruktion der Physikitems beschrieben. Die Testgüte, die durch verschiedene Verfahren abgesichert wird, wird ebenfalls diskutiert. Auf Grundlage der empirischen Ergebnisse zeigt sich die beste Passung eines eindimensionalen Modells. Auf Basis dieses Modells wurden weitere Analysen vorgenommen. Hierbei wird deutlich, dass erwartungskonform Masterstudierende einen höheren Kompetenzstand als Bachelorstudierende haben. Gleichzeitig gibt es Evidenz für einen signifikanten Vorteil der Fachstudierenden im Vergleich zu den Lehramtsstudierenden. Weiterhin zeigt sich, dass männliche Studierende einen leichten Vorteil vor weiblichen Studierenden haben. Keine Vorteile zeigen sich hingegen für Lehramtsstudierende mit einem weiteren naturwissenschaftlichen Fach. Die Ergebnisse werden ausführlich diskutiert und Desiderate für weitere Forschungsprojekte werden formuliert., Since the conversion of the European and German university system, an orientation on competences was established. Therefore competence orientated studies are also demanded for physicists and for pre-service physics teachers. The success of this paradigm change needs to be evaluated. For this purpose psychological and didactical proven competence tests are necessary. However, these instruments have not been developed yet (Zlatkin-Troitschanskaia & Kuhn, 2010). This dissertation is evolved within the project “Ko-WADiS”. In this project, a competence test for the processes of scientific inquiry has been developed. Inquiry is viewed as a complex problem solving process and is operationalized as scientific reasoning. Based on these theoretical considerations, a competence model was adapted. The competence model consists of two dimensions “investigations” (Mayer, 2007) and “using models” (Upmeier zu Belzen & Krüger, 2010). On this basis, a paper-and-pencil-test was developed. It was applied in a cross-sectional-study in order to investigate the competences of pre-service physics teachers and physics students. In this dissertation, the theoretical background which leads to the model of competence is presented. Thereby different concepts of scientific inquiry (philosophy of science, cognitive science) are mentioned. The construction of the items is illustrated on different examples. The validity of this test is also discussed. Empirical findings show a one dimensional model fits the data best. On the basis of a one dimensional model further analysis were carried out. As expected, students in the master degree program outperform students in the bachelor degree program. Physics students outperform pre-service physics teacher; moreover, there is evidence male students slightly outperform female students. In contrast, there is no evidence for an advantage of pre-service physics teachers with a second scientific subject (biology or chemistry) compared to pre-service teachers who study physics in combination with another subject (e.g. languages or social sciences). The findings are discussed and implications for further investigations are formulated.

In Johann Wolfgang von Goethes wissenschaftstheoretischen Texten Der Versuch als Vermittler von Objekt und Subjekt (1793) und Meteore des literarischen Himmels (1820) geht es um die grundlegende epistemologische Frage, wie Wissen entsteht: Sie fragen danach, wie Wissenschaftler aus den Beobachtungen der Naturphänomene allgemeingültige Erkenntnisse gewinnen können und inwieweit der einzelne Forscher von der wissenschaftlichen Gemeinschaft beeinflusst wird. Goethes Schriften werden hier als Alternativen zu den aktuellen Diskussionen um wissenschaftliche Plagiate – mit ihrer Neigung zur Personalisierung und zum Skandal – vorgestellt. Goethe zeigt, dass die enge Kopplung von Wissen an ein einziges Subjekt weniger der wissenschaftlichen Praxis entspricht, als vielmehr das Ergebnis einer spezifischen Zuschreibungspraxis ist. Das kritikwürdige Plagiat erscheint somit auch als eine logische Konsequenz des Prioritätsgebots der modernen Wissenschaftskultur., Johann Wolfgang von Goethe's texts on the philosophy of science (The Experiment as Mediator Between Object and Subject, 1793) and (Meteors of the Literary Sky, 1820) both discuss the fundamental epistemological question how knowledge emerges: They ask how scientists can gain universally valid knowledge by observing natural phenomena and to what extent the individual researcher is affected by the scientific community. In this paper, Goethe's writings are presented as alternatives to the contemporary discussions on scientific plagiarism. Goethe shows that the linking of knowledge to an individual subject is less an effect of scientific practice than the result of a specific practice of attribution. Plagiarism thus appears as a logical consequence of the principle of priority in modern scientific culture.

Die Umsetzung innovativer Konzepte für den naturwissenschaftlichen Unterricht einerseits und die Einführung kompetenzorientierter Bildungsstandards andererseits machen eine Auseinandersetzung mit der Konstruktion von Aufgaben notwendig, die den Anforderungen eines veränderten Unterrichts und der Kompetenzerfassung genügen. Ziel der Studie war die Entwicklung von kompetenzorientierten Testaufgaben zur Lernstandserfassung zum exemplarisch ausgewählten Thema „Säuren, Basen und Neutralisation“. In der Arbeit wurde als zentrale Fragestellung verfolgt, ob sich anhand eines theoretisch ausgearbeiteten Modells zum naturwissenschaftlichen Denken und Arbeiten in einem Unterricht nach Chemie im Kontext Testaufgaben konstruieren lassen, die statistischen Qualitätsansprüchen genügen und differenzierende Aussagen über Lernstände von Schülerinnen und Schülern hinsichtlich verschiedener Kompetenzen des Konstrukts „Scientific Literacy“ ermöglichen. Innovative concepts for science teaching and the implementation of national educational standards make it necessary to work on the construction of tasks, which have to regard both, a different kind of teaching sciences and setting priority on competencies instead of factual knowledge. The aim of the presented thesis was to develop and to analyse tasks, which offer insight into the students’ competencies in various areas of scientific literacy, dealing with one particular chemical topic in different contexts. To design the items, the German National Standards and a definition of scientific literacy were used as well as the system of cognitive competencies from the additional German PISA study. The exemplary chemical topic was “acids and bases”. All tasks have been formulated in a way that they can be used in test instruments as well as in teaching units, both regarding the affordances of context-based learning and of “traditional chemistry”.