Johanna Wolf & Annika Jacob Modellkompetenz im Biologieunterricht Modelle – Mittel zur Erkenntnisgewinnung Johanna Wolf & Annika Jacob

Blitzlicht

Agenda Warum sind Modelle im Biologieunterricht so wichtig? Was ist ein Modell? Wie lassen sich Modelle klassifizieren? Wie lässt sich die Modellbildung im hypothetisch-deduktiven Verfahren der Erkenntnisgewinnung verorten? Wo liegen die Grenzen von Modellen?

Warum sind Modelle im Biologieunterricht so wichtig? Komplexe Abläufe, Zusammenhänge & Strukturen nicht sichtbare Strukturen Arbeit mit dem Original nicht immer möglich

Modelle können komplexe oder nicht sichtbare Zusammenhänge und Strukturen vereinfachen oder erst sichtbar machen und auch zur wissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung genutzt werden

Modell Definition Merkmale Modellbildung Was ist ein Modell?

Definition Lat. „modus“: Maßstab, Art und Weise Definition nach Hubertus Meyer (1990): Vereinfachte, ideelle oder materielle Abbildung der Wirklichkeit, die der Veranschaulichung wesentlicher Strukturen- oder Funktionsmerkmalen Struktur- oder Funktionsmerkmale originaler Objekte oder Vorgänge dienen.

Merkmal: Repräsentation / Vereinfachtes Modell der Wirklichkeit Merkmale Merkmal: Repräsentation / Vereinfachtes Modell der Wirklichkeit Merkmal: Anschaulichkeit / Überdeutliche Darstellung Merkmal: Reduktion / Beschränkung auf das Wesentliche

Modellierung Original Denkmodell Theoriebezogene Reduktion auf das Wesentliche Original materiell unendlich viele Eigenschaften Denkmodell ideell nur wesentliche Eigenschaften Anschauungsmodell materiell wesentliche und unwesentliche Eigenschaften gegenständliche Realität Bewusstsein gegenständliche Realität

Beispiele für Modelle Nahrungskette Das menschliche Herz als Pumpe Zellmodell Hardy-Weinberg-Gesetz Modell eines menschlichen Torsos

Unterschiede? Welche Unterschiede fallen euch auf?

Wie lassen sich Modelle klassifizieren? Anschauungsmodelle Funktionsmodelle Strukturmodelle Denkmodelle

Denkmodelle Existieren in ihrer Reinform nur als Idee Sprachlich formulierte Modellvorstellung Bildhafte Vergleiche Mathematische Gleichungen und Gesetze Systeme oder Kreislaufprozesse

Strukturmodelle Veranschaulichen …Baumerkmale lebender Organismen, …einzelner Organe …oder mikroskopisch kleine Strukturen zerlegbar, nicht zerlegbar oder in ihrer Reihenfolge variabel Flachmodell oder 3D-Modell

Veranschaulichen Vorgänge oder Funktionen Ähnlichkeit zum Original oder starke Abstraktion Flachmodell oder 3D-Modell Funktionsmodelle

Homologie und Analogie Original und Modell haben gleiche Grundqualitäten Nutzung von Gemeinsamkeiten aus anderen Bereichen Besonders bei Analogien muss darauf geachtet werden, dass der Bezug zum originalen Objekt nicht verloren geht!

Partnerarbeit 5 Minuten - Nahrungskette Ordnet die aufgeführten Modelle einem der vorgestellten Modelltypen zu. - Nahrungskette - Das menschliche Herz als Pumpe -dreidimensionales Modell einer Zelle -Hardy-Weinberg-Gesetz -Modell eines menschlichen Torsos -Computersimulation der Zellatmung

Auflösung Partnerarbeit Nahrungskette  Denkmodell Das menschliche Herz als Pumpe dreidimensionales Modell einer Zelle  Strukturmodell Hardy-Weinberg-Gesetz Modell eines menschlichen Torsos Computersimulation der Zellatmung  Funktionsmodell

Modellierungsprozess Theorie / Modell Viele Bewährungen Bewährte Hypothese(n) Verifikation Experiment(e), Versuch(e) Induktion Hypothese(n) Fragestellung(en) Vorerfahrung(en) Beobachtung(en) Prognose(n) Deduktion Falsifikation

Modellierungsprozess Theorie / Modell Viele Bewährungen Daten Modell Reales System Bewährte Hypothese(n) Beobachtungen (Experiment) Modellbildung (Induktion) Verifikation Experiment(e), Versuch(e) Induktion Hypothese(n) Fragestellung(en) Vorerfahrung(en) Beobachtung(en) Prognose(n) Deduktion Vergleich (Experiment) Modellvorhersage (Deduktion) Falsifikation „Erfassen durch Anfassen“

Modellierungsprozess Schritt-für-schritt erarbeiten Gruppenarbeit 25 Minuten Bearbeitungszeit 4 Gruppen

ModellKritik Zu starke Reduktion und Vereinfachung oft keine Entsprechung zum Original Ablenkung vom Wesentlichen Verfälschung Modelle oft zu klein und sehr teuer ModellKritik

Ich packe meinen Koffer und nehme von heute mit… Modelle können Originale nicht ersetzen Es gibt Denk-, Struktur- und Funktionsmodelle Aktiver Umgang Modellkritik nicht vergessen Unterstützung des Erkenntnisprozesses Modelle im multimedialen Verbundsystem

Quellen Modelle, UB Dez. 1990, Hubertus Meyer Biologie Fachdidaktik, 2013: Gropengiesser Bedeutung von Modellen für den Biologieunterricht, 2015, Monika Pohlmann

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