Jurgen Mayer

Universität Kassel · Department of Didactics of Biology

Fachdidaktische Forschung in den Naturwissenschaften befasst sich mit Lehr-Lern-Prozessen naturwissenschaftlicher Wissensbestände in Schule und LehrerInnenbildung. Dieser Beitrag erläutert zunächst den curricularen Rahmen der entsprechenden Lerninhalte und Kompetenzen. Daran anschließend werden die zentralen Methoden, Theorien und empirischen Befun...

The goal of teacher education is to qualify students as experts in teaching and learning. However, empirical studies reveal a high endorsement of misconceptions on the topic of learning and the brain – known as neuromyths – among both pre-service and in-service teachers. The present study investigates to what extent a university course including co...

Empirische Studien zeigen, dass Studierende über ihr Studium hinweg an Fehlvorstellungen zum Thema Gehirn und Lernen (Neuromythen) und transmissiven Lehr-Lern-Überzeugungen festhalten. Derartige Befunde stellen ein Gelingen des allgemeinen Studienziels in Frage, angehenden Lehrkräften ein angemessenes Konzept von Lernen nahezubringen. Mit dem Ziel,...

Nachfolgend handelt es sich um die Konzeptwechseltexte, die im Wintersemester 2018/2019 in der Lehrveranstaltung 'Gehirngerechtes Lernen – Konzept oder Mythos?' der Universität Kassel eingesetzt wurden. Im Unterschied zu den Konzeptwechseltexten aus der Studie von Grospietsch und Mayer (2018) enthalten die hier abgebildeten Konzeptwechseltexte beso...

Umfassende Orientierungshilfe für Praxis und Studium. 9. Auflage, völlig neu bearbeitet, 12., durchgesehene Auflage 2020).

The goal of this study is to investigate the effect of self-generation in inquiry-based learning and to identify the role of feedback. While open-ended inquiry-based learning with a high degree of self-generation requirements has long been considered optimal for facilitating effective learning, its long-run effects have been critically challenged....

Gehirngerechtes Lernen gilt als neues Schlagwort in der schulischen und hochschuldidaktischen Praxis. Was dabei häufig aus dem Blick der engagierten Lehrenden und Lernenden gerät, ist, dass Neurodidaktik nicht nur ein plausibles Konzept, sondern falsch angewendet auch ein Mythos sein kann. Zahlreiche internationale Studien zeigen, dass sowohl angeh...

Brain-friendly learning is a new catchphrase in school and university instructional practice. However, it often escapes the notice of the teachers and learners involved that neurodidactics is not simply a plausible concept – it can also be a myth if applied incorrectly. Numerous international studies show that both pre-service and in-service teache...

Inquiry-based learning can be considered a critical component of science education in which students can assess their understanding of scientific concepts and scientific reasoning skills while actively constructing new knowledge through different types of activity levels (Klahr and Dunbar, 1988; Bell et al., 2005; Hmelo-Silver et al., 2007; Mayer,...

„Mir hat gefallen, dass wir eigenständig rausfinden konnten, was in der Natur passiert.“ „Es wurde nicht nur unterrichtet, wir mussten auch selber denken.“ – Mit diesen Aussagen beschreiben Schülerinnen und Schüler in der Mittelstufe eines Gymnasiums in einer fachdidaktischen Studie ihre positiven Erlebnisse beim Durchführen von Experimenten im Bio...

Transferring current research findings on the topic of learning and memory to “brain-based” learning in schools is of great interest among teachers. However, numerous international studies demonstrate that both pre-service and in-service teachers do not always succeed. Instead, they transfer numerous misconceptions about neuroscience, known as neur...

Self-generation of knowledge can activate deeper cognitive processing and improve long-term retention compared to the passive reception of information. It plays a distinctive role within the concept of inquiry-based learning, which is an activity-oriented, student-centered collaborative learning approach in which students become actively involved i...

Questionnaire cognitive abilities.

Questionnaire_need for cognition.

Example 1, Example 2, Example 3, and Example 4.

Questionnaire_cognitive load.

Supervisor workbook for instructions_GF.

Supervisor workbook for instructions_R.

Das Lehren und Lernen sowie das Lernen zum Lehren anwendungsbezogen, reflektiert und nachhaltig zu gestalten, bilden die inhaltlichen und methodischen Leitlinien für die in diesem Beitrag im Zentrum stehenden Lernumgebungen. Die zugehörigen Teilprojekte sind verortet in der Didaktik der Biologie und Teil des Projektes „Professionalisierung durch Ve...

Die Differenzierung in die Studienelemente Fachwissenschaft, Fachdidaktik und Bildungswissenschaften, in Theorie und Praxisstudien sowie in die drei Phasen der Lehrerbildung sind zentrale Elemente der deutschen Lehrerbildung. Zugleich erleben Studierende ihre Studienelemente als weitgehend unverbunden und disparat. Die Vernetzung von fachlichen, fa...

Die Kombination von fachlichen, fachdidaktischen und bildungswissenschaftlichen Studienelementen sowie die Gliederung in drei Phasen sind Charakteristika der Lehrerbildung in Deutschland stellen aber gleichzeitig eine besondere Herausforderung dar. Die verschiedenen Studienelemente und-phasen müssen strukturell und inhaltlich mit-einander vernetzt...

Im vorliegenden Beitrag wird das Lehr-Lernmodell des Konzeptwechsels (Conceptual Change) vom schulischen auf den universitären Kontext, bzw. auf die erste Phase der Lehrerbildung übertragen. Es wird beschrieben, welche Arten von Präkonzepten bei angehenden Lehrkräften bestehen können und vor dem Hintergrund professioneller Kompetenz ausgeführt, wel...

Sowohl angehende als auch praktizierende Lehrkräfte glauben z.B. an die Existenz von Lerntypen oder die Effektivität von Brain-Gym. Dabei handelt es sich um Neuromythen, d.h. Alltagskonzepte zum Thema Lernen und Gedächtnis. Im Rahmen dieses Beitrags wird beschrieben, ob und inwiefern eine nach dem Modell des professionellen Konzeptwechsels entwicke...

Scientific concepts of learning and the brain are relevant for biology teachers in two ways: Firstly, the topic is an object of instruction (e.g., long-term potentiation). Secondly, biology teachers must guide their students towards sustainable learning. Consequently, their own understanding of learning and the brain has an especially far-reaching...

In diesem Beitrag wird die standardbezogene Kompetenzmodellierung des Projektes Evaluation der Standards in den Naturwissenschaften für die Sekundarstufe I (ESNaS) für den Kompetenzbereich Kommunikation vorgestellt. Die in den Bildungsstandards formulierten Anforderungen werden auf Basis domänenübergreifender und fachdidaktischer Kommunikationsmode...

In diesem Beitrag werden Daten zu Kompetenzen im Bereich naturwissenschaftliche Untersuchungen aus der Evaluation der Bildungsstandards (BiSta) mittels vier verschiedener, alternativer Kompetenzstrukturmodelle analysiert. Geprüft wurde, inwieweit für die (1) eindimensionale domänenübergreifende, (2) domänenspezifische (Biologie, Chemie, Physik), (3...

The present study examines if and how the use of scaffold-formats to support the procedural knowledge and methodological knowledge (procedural understanding) in inquiry learning can promote scientific thinking, methodological knowledge and content knowledge and also reduce cognitive load. For this purpose a 2 × 2 quasi-experimental intervention stu...

Der Erwerb von Kompetenzen naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung und des Wissenschaftlichen Denkens ist ein zentrales Bildungsziel des naturwissenschaftlichen Unterrichts. Zur Förderung wird das Forschende Lernen empfohlen, jedoch bedarf dieses Unterrichtsprinzip der adäquaten Unterstützung durch die Lehrkraft. In diesem Beitrag wird eine Stu...

Diagnostic competence is considered an essential element of the professionalism of teachers (among others Artel & Grasel, 2009; Jager, 2009; Brunner et al., 2011) and is explicitly listed in the competence descriptions for both the first and the second phase of teacher training. Despite or possibly precisely because of the increase in research proj...

Diagnostische Kompetenz wird als ein wesentliches Element der Professionalität von Lehrkräften angesehen (u. a. Artelt & Gräsel, 2009; Jäger, 2009; Brunner et al., 2011) und in Kompetenzbeschreibungen für die erste und zweite Ausbildungsphase explizit aufgeführt. Trotz, oder möglicherweise auch gerade wegen, der Zunahme an Forschungsprojekten zu di...

A central goal of biology education is to enable learners to communicate about biological issues. In scientific communication, representations (text, tables, charts and drawings) play an important role. Results concerning the abilities of learners in processing biological information from different representations are presented in this paper. In ad...

Mit der Formulierung nationaler, kompetenzorientierter Bildungsstandards gewinnen Kompetenzmodelle in den naturwissenschaftlichen Fachdidaktiken zunehmend an Bedeutung. Sie dienen der theoretischen Fundierung und empirischen Beschreibung der naturwissenschaftlichen Kompetenzen von Schülern. In diesem Beitrag wird die Entwicklung eines Kompetenzmode...

Inquiry learning is a widely recognized method for fostering inquiry competence in science education. Nevertheless, there is discussion about how to best support students while working on inquiry tasks (in this case: experiments on causal relationships). To identify the kind of support students need in order to design experiments in upper grades, a...

Der Erwerb von Kompetenzen naturwissenschaft licher Erkenntnisgewinnung ist ein zentrales Bildungsziel des naturwissenschaftlichen Unterrichts. Im vorliegenden Beitrag wird die lebensweltliche Relevanz dieser Kompetenzen erläutert und damit verbundene Anforderungen werden am Beispiel eines Experiments zur Konservierung von Lebensmitt eln geschilder...

Das selbständige Durchführen von Experimenten ist an eine Vielzahl von Entscheidungen und Problemen gebunden, die es für die Schüler zu bewerkstelligen gilt. Welche Geräte brauche ich? Was muss ich beim Umgang mit dem Versuchsobjekt beachten? Welche Messungen sollte ich durchführen? Es stellt sich die Frage, mit welchem Aufgabendesign die Lernenden...

Informed understandings of nature of science and scientific inquiry are generally accepted goals of biology education. This article points out central features of scientific inquiry with relation to biology and the nature of science in general terms and focuses on the relationship of students’ inquiry skills in biology and their beliefs on the natu...

The paper reports the conception of a test designed to asses students’ abilities to process biological information from different representations and data of a pilot study. In order to engage in scientific communication students have to identify relevant elements within texts and pictures with biological content, relate them to each other and integ...

The paper reports the theoretical background and design of a study as well as first findings concerning the influence of different contexts on students’ ability in decision-making about socio-scientific issues. The primary focus is on the effects contexts have on the difficulty of tasks that require decision-making. Improving students’ ability to j...

Viele Biologen stellen in der Ausbildung von Studierenden fest, dass deren Fähigkeiten und Fertigkeiten des Experimentierens ausgesprochen gering sind, obwohl sie in ihrem naturwissenschaftlichen Unterricht zahlreiche Experimente durchgeführt haben. Warum ist davon so wenig hängen geblieben? Was könnte man besser machen, um experimentell gut geschu...

In the context of national educational standards and educational monitoring research is confronted with the task to develop theoretically established and empirically firm competence models to describe and monitor the existing competencies of learners. The paper introduces a model for the competence of ‚evaluation and judgement‘ developed as part of...

Among the competences outlined to be relevant for pre-and in-service teachers, assessment and diagnosis are frequently mentioned. Teachers need to be able to identify pupils' conceptions as well as their learning outcomes and have to monitor pupils' learning processes in order to design instruction accordingly. Even though diagnosis plays an import...

Die mit den nationalen Bildungsstandards einhergehende Konzentration auf Kompetenzdiagnostik, -entwicklung und -förderung erfordert sowohl methodische Veränderungen in der Unterrichtsgestaltung als auch die Entwicklung von kompetenzorientierten Diagnoseinstrumenten. Im Fokus dieses Artikels steht die inhaltliche Fundierung eines Diagnoseinstrumente...

The study investigates the relationship between general and context-specific conceptions of the nature of science (NOS). The categorization scheme by Osborne et al. (J Res Sci Teach 40:692–720, 2003) served as the theoretical framework of the study. In the category nature of scientific knowledge, the certainty, development, simplicity, justificatio...

Für die Überprüfung der Nationalen Bildungsstandards werden fachdidaktisch begründete und empirisch haltbare Modelle zur Beschreibung von Schülerkompetenzen bzw. zur Entwicklung von Testaufgaben benötigt. Nachdem in einem vorangegangenen Artikel (Kauertz et al., 2010) die fachdidaktischen Überlegungen beschrieben wurden, die zu einer Operationalisi...

The standing conference of German Ministers of Education released National Educational Standards (NES) to define expectations for regular learning outcomes at secondary schools for the three subjects of science: biology, chemistry, and physics. The NES in science explicitly focus on the development of students' competencies with respect to four are...

Was sind eigentlich "Lebewesen"? Woran kann man erkennen, ob etwas lebendig ist oder nicht? Und wie erforscht man Lebewesen? Mit diesem Forscherheft können Ihre Schülerinnen und Schüler in die Rolle von Biologen schlüpfen und selbst herausfinden, was die Kennzeichen von Lebewesen sind und auf welche Art und Weise Biologen diese erforschen. Mit dem...

In Deutschland ist der Paradigmenwechsel von der Input- zur Outputorientierung unter anderem durch die Einfuhrung "Nationaler Bildungsstandards" (NBS) ein wichtiges Thema für Politik und Fachdidaktik. In diesem Beitrag wird vorgestellt, wie sich Bildungsstandards in Deutschland im internationalen Vergleich darstellen und wie die Evaluation der Bild...

In diesem Artikel werden die theoretischen fachdidaktischen Grundlagen beschrieben, die zu einer Operationalisierung der Standards mit dem Ziel einer modellbasierten und fairen Testung zu Evaluationszwecken beitragen. Dazu werden zunächst einige bildungstheoretische Aspekte sowie Grundannahmen der Operationalisierung dargestellt. Im Anschluss wird...

Die hier vorgestellte Studie ist ein Teilprojekt innerhalb eines interdisziplinären Forschungsprojektes zur „Professionsorientierten Lehrerbildung“, welches auf die Diagnosekompetenz von Lehramtsstudierenden mit naturwissenschaftlich-mathematischer Fächerkombination gerichtet ist. Um die Diagnosekompetenz von angehenden Lehrkräften der ersten Phase...

The detailed developmental processes of scientific inquiry competence within the school environment have so far been studied only unsystematically. In the here presented study, we predict and measure five qualitative levels of scientific inquiry competence in the four central skills based on a differentiation through levels of complexity and a qual...

In this article, we present results from an international research study on biodiversity education in pre-service education of primary school teachers. The study was carried out between 2004–2006 in four teacher education institutions in Cyprus, England, Switzerland and Germany. We used document analyses and indepth interviews with 27 teacher educa...

Biologie im Kontext (bik) ist ein vom BMBF für die Dauer von drei Jahren gefördertes Projekt zur Kompetenzförderung von Schülerinnen und Schülern gemäß den KMK-Bildungsstandards mithilfe eines kontextorientierten Biologieunterrichts. Derzeit sind neun Bundesländer an bik beteiligt. In ihnen wurden Schulsets gegründet, in denen Lehrkräfte gemeinsam...

Biologie im Kontex (bik) ist ein vom BMBF für die Dauer von drei Jahren gefördertes Projekt zur Kompetenzförderung von Schülerinnen und Schülern mithilfe eines kontextorientierten Biologieunterrichts. Derzeit sind neun Bundesländer an dem Projekt beteiligt. Bik orientiert sich bei der Kompetenzförderung an den von der KMK veröffentlichten Bildungss...

Wissenschaftsmethodische Kompetenzen und ein wissenschaftstheoretisches Verständnis der Naturwissenschaften sind Teil einer naturwissenschaftlichen Bildung. Ob Schülerinnen und Schüler diese Kompetenzen bis zum Ende ihrer Schullaufbahn überhaupt entwickeln ist aber weitgehend unbekannt. Am Institut für Biologiedidaktik arbeitet seit 2001 die Arbeit...