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The pedagogical content knowledge of South African life sciences teachers teaching evolution for the first timeMolefe, Lehlohonolo Pauline Desiree 08 January 2014 (has links)
A research report submitted to the Faculty of Science in partial fulfilment of the requirements for the degree of Master of Science
Johannesburg, June 2013. / This study was motivated by the introduction of the topic of evolution in the Grade 12 Life Sciences curriculum in South African high schools in 2008. Many Life sciences teachers were concerned about their preparedness to teach evolution as this topic was new to them as well. They were worried about their ability to teach evolution as many felt that their content knowledge was inadequate to effectively teach evolution. The aim of this study was to investigate the nature and the extent of the pedagogical content knowledge of Life Sciences teachers who were going to teach evolution for the first time in South African high schools in 2008. This study used a five-category model of pedagogical content knowledge adapted from Shulman.
Data were collected from two different samples from teachers who were attending workshops which were aimed at alleviating the teachers’ concerns and fears about evolution and to help them prepare to teach the topic of evolution. The first workshop was held at the end of the second school term in 2008, just a few weeks before many teachers were meant to start teaching evolution. The second workshop was held during the period when all teachers were supposed to have started teaching evolution, and that was in August 2008. The first group of teachers comprised 39 teachers who attended the evolution workshop during the SAASTE conference and the second group comprised 40 teachers attending the evolution workshop organised for NAPTOSA.
The questionnaires were designed to address the five categories in the pedagogical content knowledge model used in this study. Seven activity-based questionnaires were used to gather data from two convenience samples consisting of two groups of teachers. The questionnaires investigated the nature and extent of the teachers’ knowledge of the evolution content they were supposed to teach; their knowledge of the teaching and learning difficulties regarding evolution; knowledge of the preconceptions and misconceptions associated with evolution; knowledge of appropriate methods and strategies to teach evolution and their curricular knowledge. Open-coding and frequency counting were used to analyse the data. The data revealed that the some teachers over-estimated their knowledge of the evolution subject matter, many harboured misconceptions about evolution. Further analysis of data revealed that many did not know of different approaches and strategies they could use when teaching evolution and that they did not know of the different additional resources they could use when teaching evolution. In general the teachers’ knowledge levels for teaching evolution, in all the five categories of pedagogical content knowledge was low, an indication that the teachers were ill-prepared for teaching evolution.
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Evolution von Ontologien in den LebenswissenschaftenHartung, Michael 20 April 2011 (has links)
In den Lebenswissenschaften haben sich Ontologien in den letzten Jahren auf breiter Front durchgesetzt und sind in vielen Anwendungs- und Analyseszenarien kaum mehr wegzudenken. So etablierten sich nach und nach immer mehr domänenspezifische Ontologien, z.B. Anatomie-Ontologien oder Ontologien zur Beschreibung der Funktionen von Genen oder Proteinen. Da das Wissen in den Lebenswissenschaften sich rapide ändert und weiterentwickelt, müssen die entsprechenden Ontologien ständig angepasst und verändert werden, um einen möglichst aktuellen Wissensstand zu repräsentieren. Nutzer von Ontologien müssen mit dieser Evolution umgehen können, d.h. um \\\\\\\"Up-to-Date\\\\\\\" zu sein, sollten die aktuellsten Versionen einer Ontologie verwendet werden. Dies ist häufig nur schwer umsetzbar, da die Evolution weitreichende Einflüsse auf existierende Datenbestände, Analyseergebnisse oder Anwendungen haben kann. Innerhalb dieser Dissertation stehen Werkzeuge und Algorithmen zum Umgang mit sich ständig ändernden Ontologien im Bereich der Lebenswissenschaften im Mittelpunkt.
Zunächst wird ein generelles Framework für quantitative Evolutionsanalysen eingeführt. Das Framework wird für eine umfassende Analyse der Evolution zahlreicher Ontologien der Lebenswissenschaften verwendet. Die Analysen zeigen, dass alle untersuchten Ontologien stetig verändert (angepasst) werden und ein signifikantes Wachstum aufweisen. Auch für auf Ontologien basierte Mappings, d.h. Verknüpfungen zwischen Datenquellen und Ontologien (Annotation-Mapping) sowie zwischen Ontologien selbst (Ontologie-Mapping), liegen starke und häufige Veränderungen vor. Es besteht somit ein Bedarf, die Evolution von Ontologien in den Lebenswissenschaften und deren Konsequenzen zu unterstützen, d.h. Nutzern von sich ständig ändernden Ontologien angemessene Algorithmen/Werkzeuge bereitzustellen. Die Erkenntnisse aus den durchgeführten Analysen bilden die Basis für die nachfolgenden Arbeiten.
Eine immer wiederkehrende Aufgabe im Rahmen der Ontologieevolution besteht in der Bestimmung von Änderungen zwischen zwei Versionen einer Ontologie, d.h. worin besteht der Unterschied und wie hat sich die neuere Version aus der alten Version heraus entwickelt. Das Ergebnis, d.h. der Diff (die Differenz) zwischen den beiden Ontologieversionen, bildet die Basis für weitere Aufgaben wie beispielsweise die Anpassung abhängiger Daten. Innerhalb der Arbeit wird ein neuartiger auf Regeln basierter Algorithmus vorgestellt, welcher den Diff zwischen zwei Ontologieversionen bestimmt. Es werden sowohl einfache wie auch komplexe Änderungen erkannt, was eine kompakte, intuitive und verständliche Diff-Repräsentation garantiert. Es wird theoretisch wie praktisch gezeigt, dass ein vollständiger Diff bestimmt wird, was eine korrekte Migration von Ontologieversionen ermöglicht.
Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Bestimmung änderungsintensiver bzw. stabiler Regionen in einer Ontologie. Dazu wird die Notation von Ontologieregionen und zugehörige Metrikern zur Beurteilung ihrer Änderungsintensität (Stabilität) eingeführt. Ein neuartiger automatisierter Algorithmus erlaubt die Bestimmung (in)stabiler Ontologieregionen auf Basis veröffentlichter Ontologieversionen in einem vorgegebenen Zeitraum. Durch erkannte Änderungen zwischen Ontologieversionen und mit Hilfe der Ontologiestruktur werden änderungsintensive bzw. stabile Ontologieregionen erkannt. Die Evaluierung anhand großer Ontologien der Lebenswissenschaften zeigt, dass der Algorithmus in der Lage ist (in)stabile Ontologieregionen automatisiert zu bestimmen.
Abschließend wird das webbasierte System OnEX und dessen Versionierungsansatz präsentiert. OnEX ermöglicht einen benutzerfreundlichen und interaktiven Zugang zu Informationen über die Evolution und Änderungen in Ontologien der Lebenswissenschaften. Nutzer können Ontologien aus ihrem Interessengebiet bzgl. Evolution untersuchen, indem sie beispielsweise Änderungen an einer Ontologieversion einsehen, welche in einer Analyse oder Anwendung genutzt werden soll. Der OnEX zugrunde liegende Versionierungsansatz ermöglicht eine skalierbare und speichereffiziente Versionierung großer Ontologien durch die Nutzung von Zeitstempeln. Mit Hilfe des Ansatzes konnten 16 Ontologien mit ca. 700 Versionen seit 2002 versioniert und Nutzern über OnEX für Evolutionsanalysen zugänglich gemacht werden.
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