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Educational dimensions of plant reproduction

analyses of students’ conceptions, knowledge base and science content to provide implications and options for teaching

Peter Lampert

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium NAWI Bereich Lebenswissenschaften (Dissertationsgebiet: Biologie)

Betreuer*innen

Michael Kiehn ,

Suzanne Kapelari

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DOI

10.25365/thesis.73535

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-15560.54778.177710-7

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Pflanzen sind essenziell für unser tägliches Leben, bilden die Basis für viele Ökosysteme und spielen eine wichtige Rolle für das Klima. Trotz dieser offensichtlichen Bedeutung werden Pflanzen und ihre Relevanz häufig übersehen und Schüler_innen zeigen nur geringes Interes-se an botanischen Inhalten. Schüler_innen verfügen zudem nur über ein eingeschränktes Wissen über Pflanzen und haben Schwierigkeiten, die Entwicklungsstadien einer Pflanze nachzuvollziehen. Für ein Verständnis dieser Stadien ist eine Kenntnis der verbindenden Prozesse, insbesondere der Prozesse der sexuellen Reproduktion (Bestäubung, Pollen-schlauchwachstum, Befruchtung, Samenausbreitung) bedeutsam. Diese Prozesse wurden bislang allerdings noch nicht didaktisch untersucht, obwohl Erkenntnisse über Schü-ler_innenvorstellungen und inhaltliche Aspekte dazu beitragen könnten, das Verständnis über die Entwicklung von Pflanzen zu verbessern. Deshalb untersucht die vorliegende Studie genau diese Vorstellungen zu den Prozessen der Fortpflanzung von Pflanzen im Rahmen des Modells der Didaktischen Rekonstruktion. Der Fokus liegt dabei auf der Untersuchung der Schüler_innenvorstellungen und der fachlichen Klärung. Die Analyse der Schüler_innenvorstellungen erfolgt mithilfe von Interviews (n=7) und mithilfe von offenen schriftlichen Aufgabestellungen (n=724), wobei die Schulstufen 5-12 (Alter 10-18 Jahre) einbezogen wurden. Für die fachliche Klärung wurden sieben Fachbü-cher untersucht, die sich in der Sprache (Deutsch/Englisch), im Erscheinungsjahr (histo-risch/aktuell) und in der Zielgruppe (Bücher für „Expert_innen“/“Lai_innen“) unterscheiden. Die Analyse der Schüler_innenvorstellungen zeigt, dass Schüler_innen Schwierigkeiten ha-ben, die Bedeutung der aufeinander folgenden Prozesse Bestäubung und Samenausbreitung zu erkennen. Stattdessen werden diese Prozesse häufig verwechselt oder nur ein Prozess wird als notwendig für die Fortpflanzung genannt. Der dazwischenliegende Prozess des Pol-lenschlauchwachstums findet sich in nahezu keiner Beschreibung. Zudem zeigt sich, dass die Vorstellungen zur Funktion von Samen ausgeprägter sind als jene zur Funktion des Pollens. Die fachliche Klärung macht deutlich, dass Fortpflanzung der Pflanzen ein sehr breit gefä-chertes Themengebiet darstellt und viele Verbindungen zu verschiedenen biologischen Dis-ziplinen beinhaltet. Zentrale Inhalte sind die Bedeutung von Blüten und Früchten, sowie die evolutionäre Entwicklung von Blumentypen und Bestäubungsmechanismen. Die Ergebnisse haben konkrete Implikationen für den Unterricht. Die Vertrautheit der Schü-ler_innen mit Samen und deren Funktion kann als Startpunkt für das Lernen über die Repro-duktion von Pflanzen genutzt werden. Die Verknüpfung von Bestäubung und Samenausbrei-tung sollte verstärkt werden indem die Funktion und die „Lebendigkeit“ des Pollens durch das Pollenschlauchwachstum verdeutlicht wird. Metaphern, die eine absichtliche Übertra-gung von Pollen („Transport“) oder die Leblosigkeit von Substanzen („Staub“, „Schlauch“) implizieren, müssen im Unterricht kritisch diskutiert werden. Die in der Studie verwendeten schriftlichen Aufgabestellungen eignen sich auch für den Einsatz im Unterricht. Durch diese können die Vorstellungen der Schüler_innen transparent gemacht und als Ausgangspunkt für das Lernen genutzt werden.

Abstract

(Englisch)

Plants are essential for our daily lives, build the basis for almost every ecosystem and play a crucial role in global climate. However, plants and their importance are often overlooked and students lack interest in botany. As research shows, students’ knowledge about plants is limited and students struggle to understand the stages of plant development. To under-stand the consecutive order of these stages, it is necessary to be aware of the connecting processes of sexual reproduction (pollination, pollen tube growth, fertilization, seed disper-sal). Unfortunately, these processes have not been investigated from an educational point of view. Therefore, the study presented investigates the processes of plant reproduction using the Model of Educational Reconstruction. The investigation includes both an analysis of stu-dents’ conceptions and of science content. Students’ conceptions are investigated with guided interviews (n=7) and open-ended writing tasks (n=724) including the grades 5–12 (aged 10–18). The analysis of science content includes seven textbooks, varying in language (German/English), time of publication (historical/current) and target group (books for “ex-perts”/“novices”). The results show that students of all age groups have difficulties to see pollination and seed dispersal as consecutive processes which are both necessary for sexual reproduction. In-stead, many students mix these processes or mention only one process when describing plant reproduction. The process of pollen tube growth is almost absent in students’ concep-tions. Eventually, students are more familiar with the function of seeds than with the func-tion of pollen. The analysis of science content shows that plant reproduction is a complex scientific topic connecting various biological disciplines. Central contents of the topic are the role of flowers and fruits as well as the evolutionary development, leading to a variety of flower types and pollination mechanisms. The results of the study have several implications for teaching and learning. The familiarity with seeds and their function could serve as a starting point for learning about plant repro-duction. Students’ understanding of the connection between pollination and seed dispersal should be strengthened. Moreover, metaphors implying intentional transfer (“transport”) or lifelessness of the substances (“Staub”; “tube”) should be discussed critically. The writing tasks used in the study can be applied easily in class to reveal students’ conceptions of plant reproduction and to use these conceptions as starting points for learning.

Autor*innen

Peter Lampert

Haupttitel (Englisch)

Educational dimensions of plant reproduction

Hauptuntertitel (Englisch)

analyses of students’ conceptions, knowledge base and science content to provide implications and options for teaching

Paralleltitel (Deutsch)

Didaktische Dimensionen des Themas Fortpflanzung von Pflanzen : eine Analyse von Schüler_innenvorstellungen, fachlichen Grundlagen und wissenschaftlichen Vorstellungen als Grundlage für den Unterricht

Publikationsjahr

2020

Umfangsangabe

108 Seiten : Illustrtionen

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Suzanne Kapelari ,

Michael Kiehn

Klassifikationen

42 Biologie > 42.42 Fortpflanzung, Entwicklung ,

81 Bildungswesen > 81.61 Didaktik, Hochschuldidaktik

AC Nummer

AC15680896

Utheses ID

56097

Studienkennzahl

UA | 794 | 685 | 437 |

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Schlagwörter