Wenn im Unterricht komplizierte Sachverhalte vermittelt werden, hilft es meist, wenn die Theorie durch Abbildungen ergänzt wird, die Licht ins Dunkel bringen. Allerdings sollten diese Verbildlichungen eher einfacher Natur sein, um den Lernerfolg zu unterstützen. Enthält das Bild zu viele Details, sorgt es bei Schüler_innen für mehr kognitive Belastung und zum Teil auch für mehr Stress. Das hat die Biologiedidaktikerin Dr. Nina Minkley von der Ruhr-Universität Bochum (RUB) zusammen mit Moritz Krell (Freie Universität Berlin) und weiteren Kollegen aus verschiedenen Fachbereichen herausgefunden.

*Dieselbe Aufgabe mit verschiedenen Bildern*
Für ihre Studie teilte das Forscherteam 93 Schüler_innen zufällig in zwei Gruppen ein. Alle bekamen die dieselben Aufgaben, aber mit unterschiedlich komplexen Abbildungen, die für die Lösung der Aufgaben allerdings nur von geringer Bedeutung waren. „Eine Gruppe bekam einfache symbolische Darstellungen von Molekülen, die andere Strukturformeln“, verdeutlicht Nina Minkley.
Nach dem Test ermittelten die Forscher_innen den Lernerfolg der Schüler_innen und ließen diese ihre kognitive Belastung und ihr subjektives Stressempfinden mittels verschiedener Skalen selbst einschätzen. Außerdem maßen sie vor und nach der Aufgabe die Konzentration des Stresshormons Cortisol im Speichel der Testpersonen und beobachteten während der Aufgabe die Herzfrequenz, um objektive Faktoren für das Ausmaß von Stress auswerten zu können.

*Einfache Moleküldarstellung bevorzugt*
„Die große Mehrheit der Testpersonen, über 80 Prozent, bevorzugten die einfache Moleküldarstellung gegenüber der Strukturformel“, berichtet Nina Minkley. Obwohl ihre kognitive Belastung geringer war, war die Leistung der Schüler_innen, die die einfache Abbildung bekommen hatten, besser als die derjenigen mit der komplexen Abbildung.
Der Stresslevel unterschied sich bei einfachen Aufgaben kaum zwischen beiden Gruppen, weder in der subjektiven Wahrnehmung noch bei den körperlichen Stressanzeichen. Wurden die Aufgaben jedoch komplizierter, beobachteten die Forscher stärkere Stresssymptome bei den Schüler_innen, die komplexere Abbildungen erhalten hatten. „Die Herzratenvariabilitätswerte, die auf Stress hinweisen, waren deutlich höher als die der Vergleichsgruppe“, erläutert Minkley.

*Tipps für Lehrer_innen*
„Lehrerinnen und Lehrer sollten daher genau überlegen, welche Art von Abbildungen sie nutzen, um Inhalte zu vermitteln. Sind die Details für das Verständnis nicht notwendig, so können sie auch auf einfachere Abbildungen zurückgreifen“, so Nina Minkley. Darüber hinaus sei es aber auch wichtig, dass Lehrer_innen ihren Schüler_innen beibringen, wie man auch die komplizierteren Abbildungen verstehen kann.

Die Studie erschien im Journal of Research in Science Teaching vom 1. März 2018.