500 Naturwissenschaften und Mathematik
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How to improve science teacher effectiveness? In order to find answers to this question a first step in this study is a close observation and critical reflection on the level of science teacher training courses. During an international science teacher training course, which had been previously developed in a three-year European project (CAT4U), informal conversations of the participants were recorded and analysed allowing genuine insight in the ways that teachers exchange about profession-related content among themselves. This work is a first exploratory step into a fairly new field of professional development research, which hopes to come up with some reasonable hypotheses gained from the combination of current research literature and from deeper analyses of field data, that hopefully serves as an inspiration for teacher trainers in practice as well as for further educational research.
Im Kontext der Ergebnisse der Geisteswissenschaften, insbesondere der Philosophie der Lebenskunst von Wilhelm Schmid, kann beobachtet werden, dass die heutige Menschheit innerhalb einer Krise von Sinnlosigkeit lebt. Der Ursprung dieser gegenwärtigen Krise kann allerdings in der Ausbeutung der Fähigkeit des Verstandes gefunden werden. Dank dieser Fähigkeit können wir Menschen zwar bewusst der Zusammenhänge der Welt werden. Die Umkehrung dieser Fähigkeit in einer Frage nach dem Sinn einer eigenen Handlung ist allerdings notwendig, um eine pädagogisch-didaktische Förderung von Kinder in schwierigen Lebenslagen innerhalb eines naturwissenschaftlichen Lernkontexts und aus der Perspektive der Entstehung und Verwirklichung eines eigenen Sinns zu ermöglichen. Diese Fallstudie ermöglicht im Rahmen einer konkreten Umsetzung der Fachdidaktik diese begriffliche und praktische Grundproblematik zu vertiefen.
Naturwissenschaftliche Modelle sind zentrale Arbeits- und Denkweisen in der Biologie und Chemie. Fähigkeiten im Vermitteln von Modellkompetenz sind somit auch ein wichtiger Teil der Lehrkompetenz in den Schulfächern Biologie und Chemie. Bisherige Studien zu Modellen im Unterricht untersuchen zumeist das Wissen über Modelle von Lehrkräften und Schülerinnen und Schülern. Es bestehen jedoch Zweifel in der fachdidaktischen Forschung, ob das Wissen über Modelle zentral ist für die Vermittlung von naturwissenschaftlicher Modellkompetenz. Studien zu Modellwissen und zur quantitativ angelegten fachdidaktikischen Forschung, die sich an deklarativem Wissen orientieren, sind in die Kritik geraten. Es wird bezweifelt, ob solche Tests dem Anspruch auf Abbildung von Lehrkompetenz gerecht werden.
Deswegen wurde erstmalig auf Grundlage eines systematischen Literaturreviews ein theoriebasiertes Modell der Elemente zur Vermittlung von Modellkompetenz im Biologie- und Chemieunterricht entwickelt. Es gelang erstmals in einem Biologievignettentest, sowohl Noticing als auch Reasoning, also Professionelle Unterrichtswahrnehmung in ihrer Gesamtheit, zu modellieren. Die beim Chemievignettentest theoretisch angenommene Reasoningstruktur findet sich nicht in den empirischen Daten. Die Noticingstruktur ergibt ein fittendes Modell; nur der Fitindex TLI ist knapp schlechter als gefordert. Die auf Grundlage einer exploratorischen Faktorenanalyse gefundene Struktur des Chemievignettentests fittet jedoch gut.
Die Auseinandersetzung mit naturwissenschaftlichen Arbeits- und Denkweisen ist mit den
neuen Bildungsstandards expliziter Bildungsauftrag für den naturwissenschaftlichen Unterricht
auf der Sekundarstufe I. Das dafür notwendige Professionswissen soll in der Lehrpersonenausbildung
aufgebaut werden und sich in Handlungssituationen wie Unterrichtsplanungen
zeigen. Bisher hat sich bestätigt, dass die Analyse von schriftlichen Unterrichtsplanungen
Aussagen über die Qualität von Unterrichtskonzeptionen ermöglichen. Jedoch
ist wenig bekannt, über welches fachdidaktische Wissen angehende Lehrpersonen zur Planung
von Unterricht zum Experimentieren im Sinne der Erkenntnisgewinnung verfügen
und in welcher Form sich dieses, in Unterrichtsplanungen angewendete Wissen, erfassen
lässt. In der vorliegenden Dissertation ist das im Projekt KUBeX entwickelte, hoch inferente
Ratinginstrument zur Beurteilung des entsprechenden fachdidaktischen Wissens faktoriell
validiert und hinsichtlich der beiden, im Modell der «Didaktischen Rekonstruktion»
angelegten Dimensionen «Analyse» und «Konstruktion» explorativ geprüft worden. Auch
ist in den von 119 angehenden Lehrpersonen erstellten Unterrichtsplanungen und videografierten
Planungsgesprächen die Qualität des erfassten fachdidaktischen Wissens untersucht
worden. Die empirischen Befunde zeigen, dass sich auf der Grundlage der untersuchten
Stichprobe das fachdidaktische Wissen zur Planung von Unterricht zum Experimentieren
im Sinne der Erkenntnisgewinnung mit dem vorliegenden Instrument ermitteln lässt.
Die im Modell der «Didaktischen Rekonstruktion» enthaltenen Dimensionen werden ausserdem
durch die vorliegenden Ergebnisse gestützt. Auch geben die Ergebnisse zur Qualität
des fachdidaktischen Wissens Anlass zur Vermutung, dass die Studierenden Schwierigkeiten
bekunden, einen Unterricht zum Experimentieren im Sinne der Erkenntnisgewinnung
zu planen oder dass sie dieses Wissen nicht explizit in den Planungen zeigen. Dabei
ist auch ein Zusammenhang zwischen der Qualität ihres fachdidaktischen Wissens und den
Vorgaben im Planungsraster festzustellen. Die eingangs erwähnten Zielsetzungen stellen
vor diesem Hintergrund eine ernst zu nehmende Herausforderung für die Lehrpersonenaus- und
-weiterbildung dar.
Die Einflüsse auf die Veränderung und Erhaltung von Verhaltensgewohnheiten sind zahlreich und nicht immer vorhersagbar. Die Förderung eines umsichtigen Umgangs mit Abfällen aus dem häuslichen Umfeld kann einen substanziellen Beitrag zum Umwelt- und Ressourcenschutz leisten. Um die Entstehung von Gewohnheiten umweltbezogener Handlungen besser verstehen und damit einen umweltgerechten Ansatz verfolgen zu können, bedarf es noch weiterer Untersuchungen. Am Beispiel einer Gastnation, in Deutschland stationierter US-Militäran-gehöriger, wurde eine auf äußere Strukturen fokussierte Interventionsstudie durchgeführt und evaluiert. Dabei wurden sowohl situationsspezifische als auch soziale Faktoren einbezogen. Die Interventionen basieren auf einer Sequenz von Rückmeldung, sozialer Kontrolle und Beratung. Die Methode der Beobachtung von ausgeführtem Verhalten der Hausgemeinschaften ermöglicht eine objektive Datenerhebung und liefert somit wesentliche Rückschlüsse auf den Erfolg der Interventionsansätze.
In dieser Arbeit konnte belegt werden, dass der Umgang mit Siedlungsabfällen unter Einsatz strukturbasierter Interventionssequenz aus Rückmeldung, sozialer Kontrolle und Beratung positiv beeinflusst werden kann. Durch diese Interventionsform wird die Restmüllmenge beachtlich reduziert. Im Gegenzug steigt die Menge der wiederverwertbaren Stoffe wie Leichtverpackungen (Gelbe Tonne = Duales System Deutschland) und Papierabfälle in bedeutendem Ausmaß an. Ebenso kann die Sammlung von biologisch abbaubaren Abfällen (Bioabfall) verstärkt werden. Eine deutliche Verbesserung der Sortiergüte konnte bei allen Abfallsorten erzielt werden.
Die gesammelte Menge der Bioabfälle liegt nach der Intervention unterhalb der Vergleichswerte deutscher Siedlungen. Ausgehend von dieser Grundlagenforschung wurde der Forschungsansatz um die Auswirkung einer verminderten Handlungsbarriere bezüglich der Sammlung von Bioabfällen erweitert. Mit den hierfür zur Verfügung gestellten Behältern, welche die unmittelbare Sammlung biologischer Abfälle direkt im Haushalt erleichtern sollten, konnte kein gesteigerter Effekt auf die gesammelte Bioabfallmenge ermittelt werden. Für einen fortführenden Erkenntniszuwachs müssten weitere Untersuchungen bezüglich der mit der Bioabfallsammlung gekoppelten Handlungsbarrieren folgen.
Als weiteres Ergebnis konnte gezeigt werden, dass die Dauer zum Erlernen und Ausüben eines optimalen Mülltrennungsverhaltens durchschnittlich mit einer acht- bis zehnwöchigen Intervention realisierbar ist. Damit sind die Ergebnisse mit aktuellen Studien zur Implementierung gesundheitsförderlichen Verhaltens (Lally et al., 2010, Gardner et al., 2012, Sonnenberg et al., 2013) vergleichbar. Eine Stichprobenüberprüfung zur Aufrechterhaltung dieses erlernten Verhaltens ergab, dass diese Handlung neun Wochen nach dem Interventionsprogramm weiterhin optimal ausgeführt wird. Nach siebzehn Wochen sind bereits erste Rückfälle in alte Verhaltensmuster zu verzeichnen. Die Rückfallwahrscheinlichkeit ist bei vormals mangelhaft bewertetem Mülltrennungsverhalten der Hausgemeinschaften höher. Dies deutet auf eine unterschiedliche Fähigkeit der Hausgemeinschaften hin, die Verhaltensänderung beizubehalten.
Zur Analyse möglicher sozialer Faktoren, die zu einem unterschiedlichen Mülltrennungsverhalten beitragen können, wurde der sozialen Status der Bewohner in Betracht gezogen. Der soziale Status wurde in Form des Militärranges der US-Army einbezogen. Einwohner, die ein Gebiet bewohnen, in dem der Großteil der Bevölkerung einem höheren sozialen Rang angehört, weisen ein besseres Mülltrennungsverhalten bei gleichzeitig höherer Müllmenge auf als Einwohner, die in einem Gebiet mit überwiegend geringerem sozialem Rang leben.
Das Schreiben von wissenschaftlichen Texten wird nicht nur von Studierenden an der Hochschule verlangt, sondern spätestens seit der Einführung der Facharbeit in der gymnasialen Oberstufe auch von Schülerinnen und Schülern in der Schule. Um den Auf- und Ausbau von wissenschaftlicher Schreibkompetenz außerhalb eines universitären Zusammenhanges gezielt zu fördern, bedarf es entsprechender didaktischer Konzepte. Das Lehren und Lernen von wissenschaftlicher Schreibkompetenz ist derzeit vor allem auf die universitäre Ausbildung ausgerichtet, so dass aktuelle Studien zum Auf- und Ausbau von wissenschaftlicher Schreibkompetenz hauptsächlich im hochschuldidaktischen Rahmen erfolgen. Für den schulischen Bereich liegen nur wenige Untersuchungen und didaktische Konzepte vor, so dass sich hier eine neue Aufgabe für die Schreibforschung und die Didaktik ergibt.
Um zu untersuchen, welchen Einfluss didaktische Interventionen im Bereich der Förderung von wissenschaftlicher Schreibkompetenz in der Schule haben, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit verschiedene Materialien und Konzepte, die dem Erwerb der wissenschaftlichen Schreibkompetenz in der Schule dienen sollen, entwickelt und evaluiert. Die Materialien und Konzepte wurden speziell für den naturwissenschaftlichen Unterricht konzipiert, da im wissenschaftlichen Schreiben der Schreibprozess immer in Beziehung zur Forschung steht und problemorientierte Forschungsprojekte einen wesentlichen Bestandteil des naturwissenschaftlichen Unterrichts darstellen sollten. Die zentralen neu entwickelten Materialien der vorliegenden Untersuchung umfassen ein Schreibtraining, einen Wissenstest sowie ein Kompetenzraster. Im Schreibtraining werden einerseits die Kennzeichen und der Aufbau eines wissenschaftlichen Textes vermittelt und andererseits anhand praxisorientierter Aufgaben das korrekte Formulieren, Argumentieren, Zitieren und Bibliographieren geübt. Der Wissenstest dient der Überprüfung eines möglichen Wissenszuwachses an wissenschaftlicher Schreibkompetenz nach Absolvieren des Schreibtrainings. Das Kompetenzraster, das speziell für den naturwissenschaftlichen Unterricht entwickelt wurde, wird zur Beurteilung der (natur)wissenschaftlichen Texte der Schülerinnen und Schüler durch die Lehrkraft eingesetzt.
In der vorliegenden Untersuchung wurde das Schreibtraining in Kombination mit einer problemorientierten Lernumgebung (Interventionsgruppe; N=81) und im regulären Unterricht (Kontrollgruppe; N=93) getestet und mittels eines Fragebogens und des Wissenstests evaluiert. Die im Rahmen des Interventions- und Kontrollexperiments verfassten wissenschaftlichen Texte der Schülerinnen und Schüler wurden mit Hilfe des Kompetenzrasters beurteilt.
Anhand des Fragebogens wurden die Selbsteinschätzungen der Schülerinnen und Schüler bezüglich der kognitiven sowie metakognitiven Strategien beim wissenschaftlichen Schreiben im Prä-Post-Design erfasst. Dabei gliedern sich die kognitiven und metakognitiven Aktivitäten beim Verfassen eines wissenschaftlichen Textes in die Teilstrategien „Sammeln“, „Planen“, „Verfassen“ und „Überarbeiten“.
Im Post-Test haben sich in der Interventionsgruppe in allen vier Teilstrategien signifikante Verbesserungen gezeigt. In der Kontrollgruppe lassen sich nur bei den Teilstrategien „Verfassen“ und „Überarbeiten“ signifikante Veränderungen zum Post-Zeitpunkt feststellen. Vermutlich sind die Verbesserungen in den Teilkompetenzen „Verfassen“ und „Überarbeiten“ in der Interventions- und Kontrollgruppe auf die Teilnahme am für beide Gruppen verbindlichen Schreibtraining zurückzuführen. Die Veränderungen in den Teilstrategien „Sammeln“ und „Planen“, die ausschließlich in der Interventionsgruppe beobachtet wurden, scheinen somit gezielt auf der Teilnahme an der Intervention zu beruhen.
Der Post-Wissenstest ergab, dass sich in beiden Gruppen Verbesserungen in Teilkompetenzen des wissenschaftlichen Schreibens (Formulieren, Zitieren und Bibliographieren) eingestellt haben. Eine eindeutige Aussage darüber, ob der Lernzuwachs der Teilnahme an Schreibtraining oder der Teilnahme an Intervention- bzw. Kontrollexperiment geschuldet ist, lässt sich nicht eindeutig tätigen. Aufgrund der Tatsache, dass in beiden Gruppen Verbesserungen beobachtet werden konnten und beide Gruppen das Schreibtraining durchgeführt haben, kann der Wissenszuwachs möglicherweise auf die Teilnahme am Schreibtraining zurückgeführt werden.
Bei der Beurteilung der wissenschaftlichen Texte mittels eines Kompetenzrasters zeigte sich, dass die Interventionsgruppe beim Verfassen der wissenschaftlichen Texte in bestimmten Teilkompetenzen besser abschnitt als die Kontrollgruppe. Die von der Interventionsgruppe verfassten Texte wiesen beispielsweise in über 70% der Fälle eine eigens formulierte Forschungsfrage bzw. Fragestellung auf, wohingegen knapp 70% der Schülerinnen und Schüler der Kontrollgruppe keine Forschungsfrage formulierten und die Texte eher einer Zusammenfassung von Fakten ohne Darstellung eines Erkenntnisgewinns glichen. Vermutlich ist dieses Ergebnis darauf zurückzuführen, dass die Kontrollgruppe im Vergleich zur Interventionsgruppe nicht die Möglichkeit hatte, einen Forschungsprozess mit eigenständigem Recherchieren und Planen selbst zu durchlaufen und sich anhand einer Forschungsfrage einem Thema zu nähern.
Perspektivisch könnte durch die Kombination eines Schreibtrainings mit einer problemorientierten Lernumgebung, die einen Forschungsprozess initiiert, ein didaktisches Konzept geschaffen werden, das den Erwerb von wissenschaftlicher Schreibkompetenz in der Schule fördert. Dies könnte mittelfristig dazu beitragen, die oft von Seiten der Hochschule beklagte Lücke auf dem Gebiet der wissenschaftlichen Schreibkompetenz zu verkleinern und die Schülerinnen und Schüler diesbezüglich besser auf die Anforderungen eines Hochschulstudiums vorzubereiten.
Die vorliegende Studie verfolgte das Ziel, das Potenzial des Philosophierens mit Kindern und Jugendlichen im Naturwissenschaftsunterricht an einem konkreten Beispiel zu untersuchen. Aufgrund der zahlreichen Anknüpfungspunkte wurde der Einfluss philosophischer Gespräche auf die Akzeptanz der Evolution, das Verständnis der Evolution sowie das Verständnis von nature of science beleuchtet. Bisher existierten kaum Untersuchungen, welche das Philosophieren in den Fächern oder die Wirkung des Evolutionsunterrichts im schweizerischen Bildungskontext adressieren. Zur Schliessung dieser Forschungslücke wurde eine Interventionsstudie von zehn Lektionen an 21 Sekundarschulklassen durchgeführt, in welcher die teilnehmenden Schüler*innen zu drei Zeitpunkten in eine Philosophie- und eine Biologiegruppe eingeteilt wurden. Während die Lernenden der Philosophiegruppe an insgesamt drei philosophischen Gesprächen partizipierten, vertieften die Personen der Biologiegruppe die fachlichen Inhalte mithilfe weiterer Aufgaben. In den philosophischen Gesprächen wurden dabei primär das Verhältnis von Religion und Evolution sowie erkenntnistheoretische Fragen fokussiert.
Beide Interventionsgruppen verzeichneten signifikante Zugewinne im Verständnis sowie der Akzeptanz der Evolution zwischen Prä- und Posttest. Die Schüler*innen der Philosophiegruppe erreichten ausserdem in beiden Skalen der epistemologischen Überzeugungen, welche als Aspekte von nature of science betrachtet werden, signifikant höhere Werte, während dies in der Biologiegruppe nur auf eine Skala zutraf. Die Bedeutung von nature of science für die Akzeptanz sowie das Verständnis der Evolution konnte weitgehend bestätigt werden. Die Veränderung der epistemologischen Überzeugungen führte jedoch nur in der Biologiegruppe zu einer Veränderung der Akzeptanz der Evolution. Eine genauere Analyse der Philosophiegruppe legte zutage, dass Schüler*innen, welche an qualitativ höherwertigen philosophischen Gesprächen teilnahmen, besonders starke Zugewinne in der Akzeptanz aufwiesen. Lernende, welche sich an unterdurchschnittlich eingeschätzten philosophischen Gesprächen beteiligten, wiesen hingegen keine signifikante Veränderung auf. Weiter zeigte sich, dass der Einfluss der Religiosität auf die Akzeptanz der Evolution in Gruppen mit differenzierten philosophischen Gesprächen ab- und in Gruppen mit weniger differenzierten Gesprächen zunahm.
Es kann vermutet werden, dass der Thematisierung der Schüler*innenvorstellungen zum Verhältnis von Religion und Naturwissenschaft im ersten philosophischen Gespräch eine bedeutende Rolle für die Interpretation der dargelegten Ergebnisse zukommt. Werden diese nicht ausreichend differenziert reflektiert, scheint sich eine Aktivierung negativ auf die Akzeptanz der Evolution auszuwirken.
Die Ergebnisse der Studie implizieren, dass philosophische Gespräche einen positiven Einfluss auf die Akzeptanz der Evolution und die Entwicklung epistemologischer Überzeugungen ausüben können, ohne das Verständnis der Evolution negativ zu beeinflussen. Bedingung dafür ist jedoch, dass die durchgeführten Gespräche eine gewisse Qualität aufweisen. Die Resultate der Forschungsarbeit unterstreichen somit die Notwendigkeit einer gezielten Aus- und Weiterbildung von Lehrpersonen im Bereich des Philosophierens mit Kindern und Jugendlichen und bieten weitere Belege für den Nutzen dieses Unterrichtsansatzes im Fachunterricht.
Während der Sekundarstufe I ist ein stetiger Rückgang der Motivation im Physikunterricht zu beobachten. Dies stellt die Lehrerinnen und Lehrer vor eine enorme Herausforderung. Die empirische Forschung zeigt, dass Motivation ein wesentlicher Faktor für die Qualität des Lernens und bedeutsamer Prädiktor für lebenslanges Lernen ist. Große Auswirkung hat neben der fachlichen Wissensvermittlung die didaktische Aufbereitung der physikalischen Inhalte mit besonderem Augenmerk auf die Förderung von Interesse und Motivation der Lernenden.
Der Physikunterricht unterscheidet sich zwar von anderen Unterrichtsfächern, indem die Lernenden durch praktische Übungen sprich Experimente auf vielfache Weise zu wissenschaftlichen Erkenntnissen gelangen können - derartige Erfahrungen wirken an sich motivierend. Die derzeit weit verbreitete Methodik sowie übliche Rahmenbedingungen geben dieser Motivation jedoch oft keinen Raum.
Durch die Verwendung elektronisch unterstützter Medien (Smartphones, Tablets oder Personal Computer) und des Internets kann die Methodenvielfalt besser ausgeschöpft werden. Auch viele Barrieren, wie zum Beispiel örtliche Gebundenheit, zeit- oder kostenintensive Versuchsanordnungen, Verletzungsgefahr und das Fehlen von Versuchsmaterialien für den Einzelnen, lassen sich leichter überwinden. Da nahezu alle Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I Zugang zu Neuen Medien haben und sich intensiv mit ihnen beschäftigen, sollten Konzepte entwickelt werden, um diese in den Unterricht zu integrieren und zwar nicht nur als Instrumente zur Informationsbeschaffung, sondern gezielt als didaktische Hilfsmittel im Unterrichtsgeschehen. Virtuelle Experimente basieren auf dem Einsatz dieser modernen Medien und fördern autonomes Handeln sowie das Gefühl von Kompetenz. Die zahlreichen Möglichkeiten kollaborativen Austausches stärken die soziale Eingebundenheit.
Bislang wurde dem Zusammenhang zwischen virtuellem Experimentieren und Motivationssteigerung im Physikunterricht seitens der wissenschaftlichen Forschung kaum Aufmerksamkeit geschenkt. Daher wurden auch keinerlei pädagogische Konzepte und Unterrichtspraktiken entwickelt, die es den Lehrerinnen und Lehrern erleichtern, moderne Medien für Lehr- und Lernprozesse gewinnbringend einzusetzen.
Die vorliegende explorative Studie nimmt Bezug auf den dramatischen Motivationsrückgang im Physikunterricht in der Sekundarstufe I und untersucht, ob sich dieser durch den gezielten Einsatz virtueller Experimente abschwächen lässt.
Die Forschungsfrage lautet: „Welche Auswirkungen hat der Einsatz von virtuell durchgeführten physikalischen Experimenten im Sekundarstufenbereich I auf die Motivation der Lernenden?“
Insgesamt beteiligten sich fünf Schulen in Österreich und 407 Probandinnen und Probanden an der Studie. Es konnten 1.211 Datensätze mit insgesamt 46.018 Einzeldaten erhoben werden. Durch acht aufgestellte Hypothesen wurde die intrinsische Regulation, das Flow-, das Autonomie- und das Kompetenzerleben sowie die aktuelle Motivation mit ihren Komponenten Herausforderung, Interesse, Erfolgswahrscheinlichkeit und Misserfolgsbefürchtung untersucht.
Die Motivationslage der Schülerinnen und Schüler der sechsten bis achten Schulstufe wurde im Rahmen eines adaptierten Cross Over-Designs mit Hilfe von Online-Fragebögen basierend auf der fünfteiligen Likert-Skala ermittelt.
Das Interesse von Grundschulkindern an Naturphänomenen bietet eine große Chance, Schülerinnen und Schüler von klein auf an den naturwissenschaftlichen Unterricht heranzuführen. Mithilfe der Methode des forschend-entdeckenden Lernens gelingt es zudem, den Kompetenzaufbau hinsichtlich wissenschaftlicher Erkenntnismethoden (scientific inquiry) bei den Schülerinnen und Schülern zu ermöglichen und die Freude am naturwissenschaftlichen Unterricht bei den Kindern langfristig zu erhalten. Es gilt, über die Wissensebene hinaus vor allem die prozessbezogenen Kompetenzen der Kinder zu fördern. Oft werden im Unterricht der Grundschule jedoch deduktive Lernmethoden von den Lehrkräften bevorzugt. Ein Grund dafür ist eventuell der fehlenden Ausbildung der Lehrkräfte in diesem Bereich geschuldet. Lehrkräftefortbildungen zum Thema des forschend-entdeckenden Lernens könnten diesem Umstand begegnen und bereits tätige Lehrkräfte schulen.
Die vorliegende Fallstudie untersucht, wie Lehrkräftefortbildungen aufgebaut sein sollten, um die Kompetenzentwicklung teilnehmender Lehrkräfte für die Gestaltung forschend-entdeckenden Unterrichts zu verbessern. Sie ist längsschnittlich angelegt und ihr liegt eine Datentriangulation zugrunde, die auf Beobachtungen und Videoaufzeichnungen sowie den Selbsteinschätzungen der Teilnehmenden basiert. Konkret wird die Entwicklung von Planungskompetenzen forschend-entdeckender Unterrichtssequenzen einer Gruppe von Grundschullehrkräften während einer mehrtägigen Lehrkräftefortbildung zum Thema des forschend-entdeckenden Lernens am Beispiel der Erneuerbaren Energie beobachtet und mithilfe der inhaltlich-strukturierenden qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring (2015) beziehungsweise Kuckartz (2016) ausgewertet. Das dafür entwickelte Kategoriensystem basiert auf der Synthese eines eigenen Phasenmodells des forschend-entdeckenden Lernens für den naturwissenschaftlichen Grundschulunterricht.
ABSTRACT
The problem that prompted this study is the absence of modern approaches and methods of teaching and learning science in Mozambican educational system. Currently, the science curricula in Mozambique can be characterized as: organized in separated disciplines, based on canonical science content, and teaching practices that are based on a teacher-centered approach using traditional methods of teaching.
On the other hand, there is an approach of teaching and learning which focus on the relationship between Science, Technology and Society (STS) that is well established in science education since the late 80s. This approach of teaching is claimed to be one of the best ways to achieve scientific literacy, promote decision-making and active citizenship of students in social issues pertaining the society where they live, and it had been used in many developed and developing countries.
Taking into account this discrepancy, and trying to find a solution for the problem the following research questions were posed:
1. What are Mozambican university students' views about the relationship between science, technology and society?
2. Does an STS approach of teaching involving inquiry type of laboratory work using an open-ended approach contribute to change students' views and beliefs about STS issues?
3. Could an STS approach of teaching be successfully implemented in Mozambican educational system at secondary and tertiary level?
In order to answer these questions and in a quest to find solutions for the problem posed a mixed-method approach was used, combining both qualitative and quantitative methods. There was a survey carried out in all branches of the Pedagogical University of Mozambique, covering all provinces of the country, and there was an intervention process implemented in iterative way in two tiers in two consecutive years.
The main instrument used to gather data, both in the survey and in the intervention process were 19 VOSTS item selected from a pool of 114 multiple choice items developed in Canada in late 80s to assess students' "Views on Science - Technology - Society" (VOSTS). The 19 VOSTS items selected for the study, after translation from English to Portuguese were adapted and adopted as the main research instrument. The questionnaire administered to students both in survey and intervention consisted of 13 VOSTS items, of which only 7 were identical. The 6 VOSTS items used in the survey were focusing on views of science in medias and science class and aspects related to the technology development and implementation, while the 6 other different used in the intervention process were focused on the nature of science (epistemology).
The survey was carried out by administering the 13 VOSTS items questionnaire in all ten provinces of the country with branches of the Pedagogical University, using 832 second year students enrolled in four science or science related courses of: agriculture, biology, chemistry and physics. The aim of the survey was to establish a baseline situation of the country about STS issues, since the study was the first of its kind in the country.
The intervention process was made in two tiers in two consecutive years, involving 59 second year chemistry students of one branch. The intervention process was implemented in 12 weeks and the design consisted of four different stages: (1) pretest, consisted of administering the 13 VOSTS items questionnaire; (2) seminars about STS issues, STS approach, and about inquiry type of practical work using open ended approach; (3) students performing experiments to solve problems posed using the knowledge about STS issues. During this process field notes and some videotapes were made; (4) post-test at the end of the process using the same instrument administered in the pretest, and (5) post-intervention interview with selected students who participated in the study to evaluate the process in which they were involved.
To assess students' responses to the questionnaires administered both in the survey and in the intervention, a panel of 10 experts was assembled as judges, all of them university lecturers with PhD Degree and more than 15 experience teaching biology (1), chemistry (5), physics (1); mathematics (3) and French teacher (1). Their task was to categorize the options of each VOSTS statement and classify as Realistic, and other options could be classified as many times as possible as Has Merit or Naïve. The last three options that were common to all VOSTS items were considered Passive. After analyzing the classifications of every expert, an effort was made to find consensus and come up with one final categorization that could be used a scoring scheme to assess students' responses to the questionnaire. In those VOSTS items where there were discrepancies in selecting the Realistic view it was solved by adopting categorization made in other studies using the same VOSTS items made by people acquitted with STS issues, unlike the experts used in this research (only one was acquitted with the approach). G
The underlying assumption in this study is that the ultimate goal of science teaching is to change students' opinions progressively “from Naïve” to “Has merit”, and from there to a “Realistic” view about the relationship between science, technology and society. Taking this into consideration the following conclusions were inferred:
1. Mozambican students' views and beliefs about the relationship between science, technology and society are positive, they correspond to what is commonly accepted in the scientific community about the STS issues assessed in this study.
2. The results from the baseline study, besides being considered positive showed that students irrespective of the course that they are enrolled (agriculture, biology, chemistry and physics), have no significant difference on the STS issues assessed.
3. An STS approach of teaching implemented through inquiry type of practical work using open ended approach during twelve (12) weeks suggests that students' views are positive and are more in line with what is accepted in the scientific community about the 13 VOSTS items assessed in the intervention process.
4. Based on the results of the intervention process with the experimental group in two different years it can be concluded that the STS approach of teaching proposed and implemented though inquiry type of practical work using open ended approach did not contributed to change students' views and beliefs about STS issues from pretest to post-test, except in two of the 13 VOSTS items assessed.
5. By comparing students' responses to the seven common VOSTS items in the baseline study and in the intervention process, in both years and pretest and post-test, the answer pattern are similar. These findings show, on one hand that all science students share the same views about science, and on the other hand that irrespective of the intervention made students did not change their views.
6. Based on the results of the baseline study, the results of the intervention process and taking into account the evaluation of the blue print documents about Mozambican educational system and the socio-politic context of the country it can be concluded that the STS approach of teaching can be implemented in Mozambique.
Finally, it is worthy to consider that taking into account the study design made, the sample size used, and the rigor in controlling variables, it is believed that the results of this study are valid and can be generalized to other Mozambican students with the same science background. Furthermore, when considering science as universal irrespective of the place where it takes place, some of the findings of this study can be generalized to other places in world.