Studie: Wie Grafiken das biologische Verständnis von Schülern verbessern

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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.

Kleine Änderungen große Wirkung. Inwieweit die Ergebnisse sich in Zukunft auf andere Wissensgebiete übertragen lassen, war nicht Teil der Untersuchung. Illustration: Venita Oberholster/Pixabay (P. L.)

„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)

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Palim
1 Monat zuvor

Ich hätte gerne eine Studie, in wie weit eine Störung der Raum-Lage-Wahrnehmung zu verminderter Aufnahme von Inhalten in unterschiedlichen Bereichen führt, überall dort, wo von links nach rechts gearbeitet wird,
ob dies das Verständnis oder auch die Merkfähigkeit beeinträchtigt.

Schon erstaunlich, dass Studierende einem Schaubild mit Zyklus die Informationen nicht entnehmen können.

Katze
1 Monat zuvor

Die gesetzmäßig linear und somit stetig fallenden Leistungsanforderungen, können laut Meinung vieler LuL im aktuellen Tagesgeschäft auch einen „dramatischen“ Unterschied bei den Unterrichtsergebnissen machen.
Laut praktischen Erfahrungen haben die sich stetig beschleunigenden Änderungen (Anpassungen) am rosaroten Design von Schule als Komfort-und Wohlfühlzone und die im linearen Sinkflug befindlichen Niveauabsenkungen auch große Auswirkungen auf die Fähigkeiten von Schülerinnen und Schülern.
(Niveau)limbo ist auch linear (Stange immer immer tiefer) und nicht wie andere Tänze zyklisch. Beim Limbo geht es aber wenigstens noch vorwärts.

Vgl.: „Schüler fordern Aufwertung nach schwerem Erdkunde Abi.“ Da hat wohl das Design nicht gepasst? Klimadiagramme zu zyklisch? Hä? Also keine Kurven über die Säulen im Diagrammen legen!

Ich werde demnächst im Chemieunterricht statt Schutzbrillen rosarote Brillen austeilen und eckiger statt runder Heizplatten verwenden.
Das wirds sicher bringen. Eine 360° Wende!!!!!
Die Farbe vieler Salze widerspricht eigentlich auch dem Anspruch vieler SuS an ein warmes Farbdesign.
Ich werde mich mal mit den Kunstlehrern zum fächerverbindenden Designprojekt
„Überlebens(Bestehens)zyklusdiagramme im angespaßten Raum-und Farbkonzept für den modernen Chemieunterricht der Oberstufe im 21. Jahrhunderts“ verständigen.

Der Zauberlehrling
1 Monat zuvor
Antwortet  Katze

Linear fallenden Leistungsanforderungen? Aber nur bei halblogarithmischer Darstellung.

All unser Wissen beruht auf Wahrnehmung.

Rainer Zufall
1 Monat zuvor
Antwortet  Katze

Warum regen Sie sich so auf? Die Leute haben doch lediglich eine Studie zu den Visualisierungsmöglichkeiten angestellt und waren vom Ergebnis überrascht…

Spirale
1 Monat zuvor

Das ist weder neu noch überraschend, das sagen Didaktiker der Naturwissenschaften hierzulande schon seit mehr als 10 Jahren, dass Abbildungen häufig fehlerhaft sein bzw. sind. „Lebenszyklen“ die keine sind, nehmen wir seit jeher zum Anlass um falsche Darstellungen zu thematisieren.

Walter Hasenbrot
1 Monat zuvor

Komische Studie. Die Fragen, die zum Diagramm gestellt werden, haben teilweise wenig mit dem zu tun, was das Diagramm darstellen will. Manche Antworten lassen sich aus keinem der Diagramme zuverlässig ablesen. Bei Frage 2 ist es zum Beispiel überhaupt nich klar, ob im linearen Diagramm weniger erwachsene Tiere als Eier und Larven gezeichnet werden, weil damit die Todesrate verdeutlicht werden soll, oder ob es sich schlicht um eine zeichnerische Vereinfachung handeln soll. Es wäre ja wenig sinnvoll, alle überlebenden adulten Tiere zu zeichnen.

„1.
Approximately what percentage of offspring survive to adulthood?

  • [0% (none)|10% **| 25% *|50%|75%|90%|100% (all)]

2.
Death is most likely to occur at which life stage?

  • [Egg **|Larva *|Juvenile|Subadult|Adult]

3.
‡ What factor MOST affects the survival of an organism’s offspring?

  • [Competition with other offspring|Genetics|Environmental conditions|Predation|Other (with text entry)]

4.
Do the offspring of an organism vary between individuals?

  • [Yes **|No]

5.
Will the offspring grow to have identical or different traits compared to its parents?

  • [Identical|Different **]

6.
What is the LEAST number of generations required for change to occur in a species?

  • [open-ended numeral response; 1 **]

7.
Will this species undergo changes in each new generation?

  • [Yes **|No]

8.
‡ What do the arrows on this diagram indicate?
[Time|Growth|Reproduction|Transition|Evolution]“

Gelbe Tulpe
1 Monat zuvor

Das kenne ich aus Didaktikvorlesungen, wo grafische Übersichten ohne Titel (Berliner-Modell) vorgestellt wurden, die dann keiner verstand.

Im Übrigen können sich Lernende Aufzählungen auf oft besser merken als Mind-Maps.

Der Zauberlehrling
1 Monat zuvor
Rainer Zufall
1 Monat zuvor

Endlich mal eine gute Nachricht, Danke.
Bitte diese Studie ordentlich peer-reviewen und die Ergebnisse replizieren, aber ggf. sind wir dann doch einen guten Schritt bei der Materialgestaltung weiter.
Wenn die Kids dann besser verstehen, wie Frösche aus Fidgetspinnern schlüpfen, ist doch alles auf einem guten Weg 🙂

Lisa
1 Monat zuvor

Ich beziehe mich nicht streng auf den Artikel, doch meine Erfahrung ist auch, dass Kinder, die nur ein kleines bisschen eine Wahrnehmungsschwäche haben, mit runden Schaubildern, aber auch mit den neuen Lehrwerken mit verschiedenen Graphiken, Fotos und Schrifttypen visuell überfordert sind. Teilwahrnehmungschwäche ist recht häufig und hat nichts mit der Intelligenz oder Konzentration zu tun.