Die vorgestellte Studie untersucht, ob das Lernen mit komplexen instruktionalen Repräsentationen durch interaktive Abbildungen unterstützt werden kann. Bisher wurde ein negativer Effekt aufgrund von Seductive Details (SDE) auf Lernergebnisse bei dekorativen Bildern festgestellt und nicht für instruktionale Bilder. Instruktionale Bilder in Biologie-Lehrmaterialien sind oft überladen und schwer zu verarbeiten, was die kognitive Belastung erhöhen kann. Auch die Kombination unterschiedlicher Elemente zu Multiplen Grafischen Repräsentationen, wie sie in Biologielehrmitteln häufig zu finden sind, sind besonders bei geringem Vorwissen schwer zu verarbeiten. In dieser Studie wurde untersucht, ob der SDE auch bei Informationen auftritt, die lernrelevant sind, und ob sich die Effektstärke bei selbstgesteuerter oder automatischer Sequenzierung der Informationsdichte unterscheidet. Dazu erhielten die Teilnehmer:innen entweder eine Abbildung, eine Animation mit automatischer Sequenzierung oder eine interaktive Abbildung zum frei wählbaren Ein- und Ausblenden der einzelnen Elemente. Alle Gruppen erhielten idente Bildinformationen und gesprochenen Begleittext. Die Studie wurde mit 80 Lehramtsstudierenden durchgeführt, die einen Pretest, die Lernsequenz und einen Posttest absolvierten. Es wurde ein signifikanter Unterschied in der extrinsischen kognitiven Belastung festgestellt, wobei die Gruppe mit interaktivem Material die niedrigste Belastung aufwies. Die deskriptive Datenauswertung zeigt, dass die Gruppe mit statischen Inhalten schlechtere Ergebnisse im Wissenstest erzielt hat als die Lernenden der beiden anderen Gruppen. Insgesamt unterstützen interaktive Abbildungen das Lernen mit biologietypischen komplexen instruktionalen Repräsentationen und können helfen, den negativen Effekt von Seductive Details zu reduzieren.

Das Verständnis biologischer Konzepte zu fördern, um mit ihrer Hilfe biologische Phänomene erklären zu können, ist ein zentrales und anspruchsvolles Ziel des Biologieunterrichts. Kontraintuitive und komplexe Konzepte, wie das der natürlichen Selektion, stellen Lehrkräfte und Lernende dabei vor Herausforderungen. Science Comics haben als Lehr-Lern-Medien das Potenzial diesen Herausforderungen entgegenzutreten. Zum einen unterstützen die narrativen Eigenschaften von Comics das Verstehen. Zum anderen können Science Comics alternative Lernendenvorstellungen aufgreifen. Beide Eigenschaften schaffen förderliche Voraussetzungen für ein Verstehen im Sinne des Conceptual Change. Im Rahmen eines Erasmus+Projekts werden sieben Science Comics zu verschiedenen naturwissenschaftlichen Themen entwickelt. Die Comics fokussieren dabei die Kernkonzepte der jeweiligen Themen und greifen bekannte Lernendenvorstellungen auf. Die vorliegende Untersuchung prüft, inwiefern der Science Comic zur Walevolution das Verstehen der Evolutionstheorie fördert. Eine erste Untersuchung wurde mithilfe des KAEVO 2.0 Instruments durchgeführt. Die Ergebnisse der pre-post-Datenerhebung wurden mithilfe des Wilcoxon-Test analysiert. Die Analyseresultate weisen keine Änderung der Gesamtergebnisse des Fragebogens auf. Hingegen zeigt die konzeptspezifische Analyse der Items zum Konzept natürliche Selektion eine signifikante Veränderung der Lernendenantworten. Gemeinsam mit den ersten Ergebnissen der Interviews kann davon ausgegangen werden, dass der Science Comic bei den Proband:innen einen Conceptual Change zum Konzept Natürliche Selektion unterstützt hat.

Die Ausbildung biologischer Merkmale wird durch das Zusammenwirken von Genen sowie internalen und externalen Umweltfaktoren auf den verschiedenen Organisationsebenen verursacht. Schwierigkeiten von Lernenden bei der Erklärung der Merkmalsausbildung liegen u.a. in der Bevorzugung monokausaler Erklärungen (Gene bzw. Umwelt sind alleine verantwortlich) gegenüber multikausalen und interaktiven Erklärungen sowie in einem sozio-kulturellen (und nicht molekularen) Umweltverständnis. Vermutete Ursachen für diese Probleme sind fehlende Strukturierung und Vernetzung von molekulargenetischem Wissen, so dass Wissen über Mechanismen – falls erworben – nicht anwendungsfähig wird. Gestützt werden derartige Überlegungen durch Strukturdefiziterklärungen für träges Wissen. Empfohlen werden daher Maßnahmen zur Strukturierung und Vernetzung von Wissen sowie integrative Aufgaben zur Wissensanwendung.

Die folgende Fragestellung wurde untersucht: Inwiefern hilft ein annotiertes Modell, das Zusammenhänge zwischen Genen, Genprodukten, Umwelt, und Merkmalen visualisiert, den Lernenden das Zusammenwirken von genetischen Faktoren und Umweltfaktoren mechanistisch, d.h. unter Berücksichtigung der am Zusammenwirken beteiligten Prozesse und Strukturen zu erklären? In einer Vorstudie (n=10) wurden Modell und Interviewleitfaden erprobt. Vor den Interviews wurden Lernende der Sekundarstufe II (n=28) anhand ihrer Lösungen einer materialbasierten Aufgabe zur Merkmalsausbildung bei Drosophila unterschiedlichen Argumentationstypen zugeordnet, die sich durch die Bezugnahme auf Art und Zahl der beteiligten Mechanismen qualitativ unterschieden. Für die Interviews (n=4) wurden Lernende ausgewählt, die entweder monokausal argumentierten oder Zusammenhänge zwischen genetischen Ursachen und physiologischen Mechanismen nicht erkannten, weil sie die Schlussfolgerung nicht zogen, dass eine genetische Veränderung zu einem verändertem Enzym führt. Die Lernenden wurden im Rahmen halbstrukturierter Interviews zunächst zum Modell befragt und dann aufgefordert, ihre Aufgabenlösung zu ergänzen. Das Gene-Environment-Trait Modell bietet Unterstützungspotential, da es den Lernenden die Zusammenhänge zwischen den Strukturen und Prozessen aufzeigt, die an der Merkmalsentstehung beteiligt sind. Das Gene-Environment-Trait Modell half den interviewten Personen, die Merkmalsentstehung als ein mutifaktorielles Phänomen zu erfassen und ihre anfänglichen Erklärungen zu erweitern.