Model comptences in chemistry and biology lessons - what skills do teachers need? A systematic literature review; Modellkompetenzen im Chemie- und Biologieunterricht - welche Fähigkeiten brauchen Lehrkräfte? Ein systematisches Literaturreview

Abstract

The term "model competence" describes the ability to use modeling as well as models as a part of gaining scientific knowledge (Krell, Reinisch & Krüger, 2014). Models are characterized by a pragmatic depiction and shortening of originals (see Stachowiak, 1973, 131 ff.). But models can also be representation of mental or mathematical constructs, such as e.g. atom models. Altough model competences plays a key role in chemistry and biology education, students and teachers show significant shortcomings here (Krell et al., 2014; van Driel & Verloop, 1999). Most recently, the learning effectiveness of teaching with the aim of acquiring model competence (student level, see, eg, Krell et al., 2014) as well as the necessary PCK skills in teaching (teacher level, cf. Van Driel & Jong, 2015) are focused as a desideratum of didactic research. Moreover, it is largely unkown which skills are particularly improtant for effectively teaching model comptencies to teachers. Based on the term "model comptence" in Upmeier zu Belzen and Krüger (2010, p. 49), this article presents a systematic review in which 543 english and german articles from the literature databases FIS-Bildung and Scopus are analysed. Our aim was to find skills for teaching model comptence in chemistry and biology lessons in the form of structural diagrams using a qualitative frequency analysis. As a result, statements on cross-school and subject-specific skills for teaching model comptence are presented and discussed.

Der Terminus „Modellkompetenz“ umschreibt die Fähigkeit, das Modellieren sowie Modelle als Mittel der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung nutzen zu können (Krell, Reinisch & Krüger, 2014). Modelle zeichnen sich durch pragmatische Abbildung und Verkürzung von Originalen aus (vgl. Stachowiak, 1973, 131 ff.). Modelle können aber auch Repräsentationen mentaler bzw. mathematischer Konstrukte sein, wie z. B. Atommodelle. Obwohl Modellkompetenz eine entscheidende Stellung im Chemie- und Biologieunterricht einnimmt, existieren erhebliche Defizite sowohl bei Schülern als auch bei Lehrkräften (Krell et al., 2014; van Driel & Verloop, 1999). In jüngster Zeit wird vor allem auf die Lernwirksamkeit von Unterricht mit dem Ziel des Erwerbs von Modellkompetenz (Schülerebene, vgl. z. B. Krell et al., 2014) sowie auf die hierzu erforderlichen fachdidaktischen Fähigkeiten der Lehrkräfte (Lehrerebene, vgl. z. B. van Driel & Jong, 2015) als ein Desiderat fachdidaktischer Forschung hingewiesen. Darüber hinaus ist weitgehend unbekannt, welche Fähigkeiten zur effektiven Vermittlung von Modellkompetenz für Lehrkräfte besonders wichtig sind. Ausgehend vom Begriff der „Modellkompetenz“ bei Upmeier zu Belzen und Krüger (2010, S. 49) wird im vorliegenden Artikel ein systematisches Literaturreview vorgestellt, in dem 543 englisch- und deutschsprachige Artikel der Literaturdatenbanken FIS-Bildung und Scopus auf Fähigkeiten zur Vermittlung von Modellkompetenz im Chemie- und Biologieunterricht mittels einer qualitativen Frequenzanalyse untersucht wurden. Als Ergebnis werden Aussagen über schulfachübergreifende und schulfachspezifische Fähigkeiten zur Vermittlung von Modellkompetenz in Form von Strukturdiagrammen präsentiert und diskutiert.