Studie: Wie Grafiken das biologische Verständnis von Schülern verbessern

RALEIGH. Ob in Lehrbüchern Lebenszyklen grafisch rund oder linear dargestellt werden, kann laut einer aktuellen Studie einen „dramatischen“ Unterschied bei den Unterrichtsergebnissen machen.

Lebenszyklusdiagramme sind in naturwissenschaftlichen Lehrbüchern allgegenwärtig. Laut einer aktuellen Studie haben schon kleine Änderungen am Design dieser Diagramme große Auswirkungen auf die Fähigkeit von Schülerinnen und Schülern, biologische Konzepte zu verstehen. Diagramme mit mehreren Nachkommen und linearem Layout hätten Schülerinnen und Schüler geradezu dramatisch besser dabei unterstützt, Fragen zu Ökologie und Evolution richtig zu beantworten.

„Wir waren von den Ergebnissen der Studie geradezu schockiert“, stellt Jennifer Landin fest, Professorin für Biowissenschaften an der North Carolina State University und gemeinsam mit Abigail Cozart von der University of Colorado Autorin der aktuellen Untersuchung. Teilnehmerinnen und Teilnehmer mit linearen Diagrammen hätten signifikant höhere Punktzahlen erzielt als diejenigen mit traditionellen kreisförmigen Diagrammen.

Für die Studie hatten die Wissenschaftlerinnen 684 Studentinnen und Studenten je eines von drei verschiedenen Lebenszyklusdiagrammen vorgelegt. Im Anschluss beantworteten die Probandinnen und Probanden sechs Fragen zur Evolution eines Organismus und zum Überleben seiner Nachkommen. Ein Diagramm war das „traditionelle“ Format, das den Lebenszyklus als Kreis zeigt, in dem der Organismus einen einzigen Nachkommen hervorbringt. Ein zweites Diagramm zeigte den Lebenszyklus als Kreis, wobei der Organismus mehrere Nachkommen zeugte. Das dritte Diagramm zeigte den Organismus mit mehreren Nachkommen, stellte den Lebenszyklus aber linear dar, von links nach rechts.

Bei Fragen zum Überleben der Nachkommen stellten die Forscher fest, dass die Studentinnen und Studenten, denen ein Diagramm mit mehreren Nachkommen vorgelegt wurde, 28 % bis 30 % mehr Punkte erzielten als die Schüler, denen das Diagramm mit nur einem einzigen Nachkommen vorgelegt wurde. Teilnehmerinnen und Teilnehmern, denen das lineare Diagramm vorgelegt wurde, erzielten bei Fragen zur Evolution 19 % bis 30 % höhere Ergebnisse als die anderen Schülerinnen und Schüler.

Insgesamt erzielten die Schülerinnen und Schüler, die das lineare Diagramm mit mehreren Nachkommen erhielten, die höchste Durchschnittspunktzahl – sie beantworteten 54,5 % der Fragen richtig. Die Schüler, die das traditionelle Diagramm in zyklischem Layout mit einem einzigen Nachkommen erhielten, erzielten die niedrigste Durchschnittspunktzahl. Sie waren nur in der Lage, 26,1 % der Fragen richtig zu beantworten.

„Es gibt eine Reihe von Beispielen, die unterstreichen, wie stark die Wirkung von Design sein kann“, stellt Landin angesichts ihrer Ergebnisse fest. Zum Beispiel sei es ein weitverbreiteter Irrglaube unter Studentinnen und Studenten, dass alle Nachkommen bis zum Erwachsenenalter überleben. Landin und Cozart ermittelten, dass rund 30 % der Studienteilnehmer, die das traditionelle Diagramm mit einem einzigen Nachkommen erhielten, mit dieser falschen Annahme antworteten. Hingegen glaubten nur 3 bis 5 % derjenigen, die Diagramme mit mehreren Nachkommen erhielten, dass alle Nachkommen überlebten.

Ein weiteres Beispiel ist Landin zufolge der ebenfalls weitverbreitete Irrglaube, dass Nachkommen mit ihren Eltern identisch sind, „obwohl wir wissen, dass Kinder in Wirklichkeit andere Eigenschaften haben als ihre Eltern“, so die Forscherin. Studienteilnehmerinnen und -teilnehmer, denen sie Diagramme mit einem zyklischen Format vorlegten, dachten zu 68 % bis 78 %, dass die Nachkommen identische Merkmale wie ihre Eltern haben würden. Von denen, die das lineare Diagramm erhielten, glaubten dies nur 38 %.

Ihre Studie lege nahe, dass Lehrbuchverlage das Verständnis für biologische Schlüsselkonzepte bei Schülerinnen und Schüler erheblich verbessern können, indem sie das Design dieser Lebenszyklusdiagramme überarbeiten. Das Format dieser Diagramme mache einen großen Unterschied und dies sei nicht nur für Biologiestudentinnen und -studenten ein wichtiges Thema, wenn es darum geht, ihnen zu helfen, die Grundkonzepte zu verstehen. „Darüber hinaus“, so Landin, „deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass es sinnvoll sein könnte, die Designelemente anderer biowissenschaftlicher Diagramme zu untersuchen, um zu sehen, ob wir sie zu effektiveren Lehrmitteln machen können“. (zab, pm)

• Die Originalstudie von Jennifer Landin und Abigail Cozart mit dem Titel „Redesign of a Life Cycle Figure Improves Student Conceptions of Ecology and Evolution“ ist in der Zeitschrift Education Sciences veröffentlicht.

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