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Förderung von kompetenzorientiertem naturwissenschaftlichem Lehren und Lernen im Sachunterricht
(2020)
Der ab dem Jahr 2014 in den Deutschschweizer Kantonen zur Einführung freigegebene Lehrplan 21 verfolgt das Ziel, die Schule über kompetenzorientierten Unterricht zu reformieren. Die Implementierung des Lehrplan 21 in der Volkschule soll einerseits über neue Weiterbildungen der kantonalen Dienststellen für Bildung und den Pädagogischen Hochschulen und andererseits über neue kompetenzorientierte Unterrichtsmaterialien der Schulverlage erfolgen. Zumal die Umsetzung des Lehrplan 21 in der Volksschule noch im Gange ist, liegen schweizweit bisher kaum empirische Befunde über die Wirkung von kompetenzorientierten Lehrplan 21 kompatiblen Unterrichtsmaterialien und Weiterbildungen vor. Die Forschung hat sich noch unzureichend mit der Frage beschäftigt, unter welchen Bedingungen solche Professionalisierungsmassnahmen das Lehren und Lernen im naturwissenschaftlichen Sachunterricht an Schweizer Schulen kompetenzorientierter gestalten lassen. Die internationale Empirie zeigt allerdings, dass Fortbildungen für Lehrpersonen sowie auch Unterrichtsmaterialien das Potenzial besitzen, über qualitative Lerngelegenheiten das Lehren und Lernen zu verändern. Basierend auf dieser Grundlage soll mit dieser Entwicklungsforschung schweizweit erstmals die Wirkung von Professionalisierungsmassnahmen zur Förderung eines kompetenzorientierten naturwissenschaftlichen Sachunterrichts auf der Mittelstufe untersucht werden. Den Grundstein dieser Studie bildete ein im Sommer 2014 lanciertes Kooperationsprojekt zwischen dem Schulverlag plus Bern und dem Autor dieser Studie (Dozent an der Pädagogischen Hochschule Luzern) zur Erarbeitung einer qualitativen Lerngelegenheit in Form einer Unterrichtseinheit. Ziel der Kooperation war es, ein kompetenzförderndes Aufgabenset zum Themenbereich Stoffe und deren Eigenschaften zu entwickeln und zu erproben. Zusätzlich zur Unterrichtseinheit konzipierte der Autor dieser Studie ab Sommer 2015 eine Lerngelegenheit in Form einer Weiterbildung für Lehrpersonen der Mittelstufe. Diese Weiterbildung machte den kompetenzfördernden Unterricht im Sachunterricht mittels kompetenzfördernden Aufgabensets zum Gegenstand. Auf der Grundlage der beiden Lerngelegenheiten wurden zwei Professionalisierungsmassnahmen angelegt. Massnahme 1 beinhaltete eine Weiterbildung zu kompetenzfördernden Aufgabensets, eine Einführung in die Arbeit mit den Unterrichtsmaterialien des Lehrmittels NaTech sowie die anschliessende Arbeit mit der Unterrichtseinheit Süsse Chemie an der eigenen Schulklasse. Massnahme 2 beschränkte sich dagegen auf die Einführung in die Arbeit mit den Unterrichtsmaterialien des Lehrmittels NaTech und die anschliessende Arbeit mit der Unterrichtseinheit Süsse Chemie. Insgesamt haben im Schuljahr 2016/17 40 Lehrpersonen mit rund 650 Schülerinnen und Schüler an den beiden Professionalisierungsmassnahmen teilgenommen. Die beiden Massnahmen wurden begleitet von Erhebungen auf der Lehrpersonenebene und der Schülerinnen- und Schülerebene. Es interessierten insbesondere die Veränderungen in den naturwissenschaftlichen konstruktivistischen Lehr-Lern-Vorstellungen der Lehrpersonen sowie der Unterrichtsgestaltung im naturwissenschaftlichen Sachunterricht. Auf der Ebene der Schülerinnen und Schüler wurden die Kompetenzselbsteinschätzung sowie die Leistungsmotivation der Schülerinnen und Schüler betrachtet. Die Studie konnte bei beiden Professionalisierungsmassnahmen in den Bereichen der Unterrichtsgestaltung und der Kompetenzselbsteinschätzung der Schülerinnen und Schüler eine Veränderung und Annäherung an einen kompetenzorientierten, naturwissenschaftlichen Sachunterricht feststellen. Im Bereich der Leistungsmotivation wurde eine höhere Stabilität derselben bei den Schülerinnen und Schüler der Massnahme 1 (Weiterbildung, Lehrmitteleinführung & Unterrichtseinheit) gegenüber den Schülerinnen und Schüler der Massnahme 2 (Lehrmitteleinführung & Unterrichtseinheit) festgestellt. Augenfälligstes Ergebnis war der signifikante Unterschied im Bereich der Nützlichkeit. Die Schülerinnen und Schüler von Lehrpersonen, die eine Weiterbildung besucht haben, schätzten die Nützlichkeit dessen, was sie im Unterricht gelernt haben, für die eigene Zukunft höher ein als die Schülerinnen und Schüler der Vergleichsgruppe (Lehrpersonen ohne Weiterbildung). Des Weiteren wurde untersucht, wie sich die Prädiktoren Kohorte, Alter, Geschlecht, Sprache, Unterrichtswahrnehmung und Kompetenzselbsteinschätzung der Schülerinnen und Schüler auf die Leistungsmotivation auswirkten. Die Modellrechnungen zeigten, dass weder das Alter, das Geschlecht noch die Sprache signifikant auf die Leistungsmotivation wirkten. Signifikante, jedoch schwache, Wirkungen wiesen neben der Zugehörigkeit zur Kohorte die Unterrichtswahrnehmung und die Kompetenzselbsteinschätzung auf. Ferner konnte gezeigt werden, dass die Lehrpersonen im Bereich der Lehr-Lernfördernden Vorstellungen über beide Massnahmen hinweg hohe und stabile Ausprägungen auswiesen. Auch führten die Professionalisierungsmassnahmen zu einer Ausdifferenzierung im Bereich der Lehr-Lernhemmenden Vorstellungen. Die Diskussion der Ergebnisse liefert Hinweise dafür, dass vermehrt die Dialog- und Unterstützungskultur als Teil der kompetenzorientierten Aufgabenkultur in den Fokus von Professionalisierungsmassnahmen gerückt werden muss.
Insgesamt unterstützen die Ergebnisse dieser Studie die Weiterentwicklung der bestehen-den Professionalisierungsmassnahmen hin zu qualitätsvollen Lerngelegenheiten für Lehrpersonen. Solche Lerngelegenheiten sind notwendig zur erfolgreichen Implementierung des neuen Lehrplan 21, da Unterrichtsmaterialien allein nicht ausreichen.
Systemisches Denken im Kontext der Nachhaltigkeitsdimensionen gehört zu den zentralen Lernzielen und Gestaltungsprinzipien der Bildung für Nachhaltige Entwicklung (BNE) und des nachhaltigkeitsorientierten
Geographieunterrichts. In diesem Rahmen zielt systemisches Denken darauf ab, Gegenstandsbereiche inhaltlich, räumlich und zeitlich in ihrem systemischen Wesen zu erfassen und ein entsprechendes mentales Systemmodell aufzubauen, das in den kognitiven Strukturen als Systemwissen festgehalten wird und sich über dieses z.B. mittels Concept Mapping externalisieren und damit für eine Analyse zugänglich machen lässt. Für die (Weiter-)Entwicklung des Systemmodells bedarf es der Aneignung von Systeminformationen, die aus einer Vielzahl von Informationsquellen stammen können. Im Geographieunterricht gehören u.a. (topographische) Karten zu den klassischen Medien für die systemische Erschließung von Erdräumen. In zunehmendem Maße gewinnen allerdings auch (digitale) Luft- und Satellitenbilder an Bedeutung. Obschon das Interesse von Lernenden an ihnen durchaus vorhanden ist, ihnen positive Eigenschaften und Wirkungen zugeschrieben werden und ihre unterrichtliche Bedeutung allgemein erkannt wird, dienen sie dennoch vielfach lediglich als visuelles Begleitmedium im Unterricht. Im Zentrum einer systemischen Erschließung von Erdräumen stehend kommen sie hingegen nur äußerst selten zum Einsatz. Vor dem Hintergrund der inhärenten Eigenschaften und Wirkungen stellt sich mit Blick auf die Förderung von Lehr-Lern-Prozessen in der schulischen BNE die bisher unerforschte Frage nach der Wirksamkeit ihrer visuellen Auswertung mit Blick auf die Anwendung von verschiedenen Fähigkeiten systemischen Denkens in der BNE, wenn grundlegende methodische Kenntnisse über sie vorhanden sind (Forschungsdesiderat).
Um die Wirksamkeit explorativ zu untersuchen, ist in dieser Arbeit eine möglichst unterrichtsnahe Interventionseinheit zum nachhaltigkeitsrelevanten System des Braunkohleabbaus und seiner raumzeitlichen Auswirkungen auf die Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft entwickelt und im Zuge einer Pilotierung optimiert worden. Mittels Methodentrainings werden verschiedene Störvariablen kontrolliert bzw. grundlegende methodische Kenntnisse sichergestellt. Im Rahmen eines entdeckenlassenden Lernens haben 127 baden-württembergische Kursstufenschüler/innen der Untersuchungsgruppe (UG) digitale Luft- und Satellitenbilder weitestgehend selbstständig computerbasiert ausgewertet und die dabei generierten Systeminformationen unmittelbar in eine zuvor aus dem eigenen Systemvorwissen heraus konstruierte Concept Map eingearbeitet. Über den Vergleich der vorwissensbasierten Concept Map mit der modifizierten Variante wird auf die absolute Wirksamkeit der visuellen Auswertung geschlossen. Die von 108 Kursstufenschüler/innen parallel dazu ausgewerteten digitalen topographischen Karten dienen als Grundlage für die Modifikation der vorwissensbasiert konstruierten Concept Map in der Vergleichsgruppe (VG). Durch die direkte Gegenüberstellung der Concept-Map-Leistungen in beiden Testgruppen wird die relative Wirksamkeit der Luft- und Satellitenbilder ermittelt.
Das in den Concept Maps repräsentierte Systemwissen wird über ein neu entwickeltes, semistrukturiertes Auswertungsschema für offen konstruierte/modifizierte CMs unter Abgleich mit einem von Bereichsexpert/innen unabhängig erstellten Referenznetz – teilweise von zwei Ratern parallel (Interrater-Vergleich) – bewertet, wobei die jeweiligen Ausprägungen auf inhaltlich-struktureller Ebene wie auf der Wertigkeitsebene über speziell gebildete quantitative Auswertungsgrößen erfasst werden, die als Indikatoren für die verschiedenen Fähigkeiten systemischen Denkens in der BNE herangezogen werden.
Unabhängig von ungünstigen Verteilungseigenschaften wird die Ausprägung der Auswertungsgrößen in der jeweiligen Concept Map über die modernen Verfahren der robusten Statistik mit ihrer inhärenten α- und β-Fehler-Kontrolle bestimmt, wobei ein weitestgehend valider und reliabler Einblick in die Verhältnisse in und zwischen den beiden Testgruppen sowohl im getrimmten Gruppenmittel als auch im gesamten Bereich der Werteverteilung in den Testgruppen gewonnen wird. Der potenzielle Einfluss von verschiedenen Störvariablen wird in der Untersuchung per Fragebogen erhoben und anschließend (ko-)varianzanalytisch auf Effekte zwischen den Gruppen hin untersucht.
Die Ergebnisse der robusten Auswertung der CM-Daten zeigen, dass es beiden Gruppen in der Intervention sowohl im getrimmten Gruppenmittel als auch in der Breite der Gruppen zu großen Teilen in einem signifikanten Maße gelungen ist, die eigene vorwissensbasierte Systemrepräsentation während der visuellen Auswertung der Luft- und Satellitenbilder (UG) bzw. der topographischen Karten (VG) quantitativ wie qualitativ zu verbessern und sich dabei dem unabhängigen Referenznetz sinngemäß anzunähern. Es liegen teilweise moderate bis große Effekte vor. Der unmittelbare Vergleich der Leistungsverbesserungen in beiden Testgruppen lässt erkennen, dass die Verbesserung seitens der UG etwas stärker ausgefallen ist. Im Bereich der Identifikation der Systemelemente und -prozesse liegt hier eine signifikant bessere Leistung bei der UG vor. Da sich keine Effekte zeigen, die eine andere Erklärung nahelegen, deutet sich insgesamt an, dass sich die Gruppendifferenz möglicherweise auf die Eigenschaften und Wirkungen der eingesetzten digitalen Luft- und Satellitenbilder zurückführen lässt. Die gewonnen Erkenntnisse sind aus verschiedenen Gründen mit Vorsicht zu betrachten, da sich bei der visuellen Auswertung bzw. beim Concept Mapping wahrscheinlich weitere Störvariablen bemerkbar gemacht haben, in deren Folge die wahre absolute Wirksamkeit beider Medien u.U. von der in dieser Arbeit empirisch geschlussfolgerten abweichen kann. Ungeachtet dessen sollten die eingesetzten Methoden und die gewonnen Erkenntnisse Relevanz für die schulische (BNE-)Praxis besitzen.
Das wichtigste Ziel der schulischen Bildung muss sein, mündige Bürgerinnen und Bürger auszubilden, die zum selbstständigen lebenslangen Weiterlernen erzogen wurden. Neben flexiblem, fachlichem Wissen, sind dafür vor allem soziale und personale Kompetenzen zu fördern.
Eine konstruktivistische Methode, die diese Ziele adressiert, ist das Problembasierte Lernen (PBL), das ursprünglich aus dem Fachbereich der Medizin stammt. Dabei generieren die Lernenden ausgehend von einem authentischen Problem, selbstgesteuert in Kleingruppen mit Hilfe eines Lösungszyklus und unter Begleitung einer Tutorin bzw. eines Tutors, Fachwissen und Kompetenzen für lebenslanges Lernen. Diese Methode wurde im Arbeitskreis didaktik-aktuell für die Arbeit mit Kindern und Jugendlichen angepasst. Zentrale Ergänzungen sind Strukturierungshilfen und die Kopplung der Problemstellung an einen Firmenauftrag sowie die Möglichkeit inhaltlicher Ergänzungen in sogenannten Mitarbeiterseminaren. Das entstandene Unterrichtskonzept heißt Lucycity und wurde nach der virtuellen Lernstadt und dem Sitz der fiktiven Firmen benannt (www.lucycity.de).
Diese Arbeit untersucht die folgenden Fragestellungen: (1) Kann Problembasiertes Lernen mit dem Unterrichtskonzept im Schulunterricht umgesetzt werden? (2) Können damit ausgewählte naturwissenschaftliche Arbeitsweisen bei Schülerinnen und Schülern gefördert werden? (3) Sind Lehrkräftefortbildungen für die Verbreitung des Unterrichtskonzepts hilfreich? (4) Schätzen Lehrkräfte die Möglichkeit ein Unterrichtsprojekt im Rahmen einer Fortbildung selbst zu durchlaufen?
Es wurden Unterrichtsversuche mit zwei ausgewählten Projekten durchgeführt und die Schülerinnen und Schüler befragt (N=198). Dabei konnte gezeigt werden, dass die Schülerinnen und Schüler Spaß an den Lucycity-Unterrichtseinheiten haben und diese ihr Interesse an naturwissenschaftlichen Fragestellungen und ihre Mitarbeit im Unterricht steigern. Die angestrebte Kompetenzförderung wurde in den Bereichen Team- und Planungskompetenzen erreicht. Für die Problemlöse-, Dokumentations- und Reflexionsprozesse wurden Vorgehensweisen vorgestellt, wobei offen bleibt, inwiefern die Schülerinnen und Schüler diese in ihr persönliches Repertoire übernehmen werden. Für das Bilden von Hypothesen und den Umgang mit naturwissenschaftlichen Texten wurde die Bedeutung der Mitarbeiterseminare als Unterstützungsmaßnahme deutlich.
Eine Lehrkräftebefragung (N=99) ergab, dass lehrerzentrierte Methoden immer noch den größten Anteil der Unterrichtszeit bestimmen. Problembasiertes Lernen in der beschriebenen Form wird nur von einem kleinen Anteil der Lehrkräfte umgesetzt. Die Lehrpersonen erkennen, dass zum Erlernen neuer Methoden Lehrkräftefortbildungen nötig sind. Daraufhin wurden Fortbildungsveranstaltungen zu einem ausgewählten Lucycity-Projekt durchgeführt und evaluiert (N=38). Die Teilnehmenden lobten die Aufteilung in Theorie- und Praxisphase sowie das Unterrichtskonzept Lucycity.
In der nachfolgenden Arbeit soll zunächst der Netzbooster mit dessen Funktionen erläutert werden. Anschließend wird auf die Gründe für die Auswahl von Kupferzell als Standort des Netzboosters eingegangen, wobei auch Bezug auf dessen Technik, Chancen und Risiken genommen wird. Unterschiedliche Standorte werden aufgegriffen und deren Vor- und Nachteile erörtert. Dabei wird der Bau beziehungsweise die Planung eines infrastrukturellen Großprojekts im ländlichen Raum exemplarisch an den Entwicklungen in der Gemeinde Kupferzell skizziert.
Insbesondere die beteiligten Interessensgruppen werden mit ihren Argumenten in Augenschein genommen, um die Schwierigkeit derartiger Bauvorhaben herauszustellen.
Ein zentraler Teil der Arbeit wird eine Bürgerbefragung vor Ort sein, um die Stimmung der vom Projekt betroffenen Bürgerinnen und Bürger zu erfassen und ein Meinungsbild ebenjener erstellen zu können. Die Auswertung der Befragung soll auch in Bezug zum bisherigen Verlauf der Planungen und Entwicklungen vor Ort gesetzt werden.
Letztlich werden unterschiedliche Möglichkeiten der Einbindung des Themas in den Schulunterricht beschrieben.
Zusammenfassung
In der vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit werden subjektive Sinnkonstruktionen zu Essen und Essgenuss analysiert. Die Autorin ist der Frage nachgegangen, welche Bedeutung Essgenuss, Genussfähigkeit und Genussorientierung für den Essalltag aufweisen. Um Ant-worten darauf finden zu können, werden 26 leitfadengestützte Einzelfallinterviews mit Er-wachsenen sekundäranalytisch ausgewertet. Die Erkenntnisse aus der Interviewanalyse werden auf die schulische Ernährungsbildung übertragen.
Über die durchgeführte Sekundäranalyse wurden drei Genusstypologien generiert, die Genuss-, die Ratio- und die Lustorientierten.
Für die Typologie der Genussorientierten stellt Genuss das zentrale und handlungsleitende Motiv bei der Auswahl von Speisen dar. Über das Einverleiben von Schmackhaftem drücken die Genussorientierten ihre Wertschätzung gegenüber sich selber aus. Sie essen vorwiegend gesundheitsförderlich und verfügen über hohe Nahrungszubereitungskompetenzen. Schuldgefühle bezüglich ihres Genussverhaltens belasten sie nicht.
Das Ess-, Essgenuss- und Ernährungsverhalten der Ratioorientierten wird vorrangig durch den Wunsch nach einem schlanken Körper, nach Gesundheit sowie von den vorhandenen zeitlichen und finanziellen Ressourcen bestimmt. Individuelle Essgenüsse stehen dazu häufig konträr und werden nur bedingt im Essalltag berücksichtigt. Die Gruppe der Ratioorientierten verfügt überwiegend über hohe Nahrungszubereitungskompetenzen und ernährt sich vorwiegend gesundheitsförderlich.
Genuss ist für die Gruppe der Lustorientierten wichtig, auch wenn sie diesen selten bewusst einplanen. Ihr Essalltag ist ungeregelt und ungeplant. Die Lustorientierten essen, wenn sie hungrig sind und orientieren sich dabei an Außer-Haus-Angeboten im Fast Food Bereich und an Convenience Produkten. Ihr Interesse an der Nahrungszubereitung ist gering ausgeprägt.
Über die Analyse der Interviews wird deutlich, wie sehr Essgenuss insbesondere bei den Ratio- und Lustorientierten mit Gefühlen der Schuld und Reue belastet sind. Diese entstehen vor allem dadurch, dass die eigenen Essvorlieben als wenig kontrollierbar erfahren werden.
Die Interviewanalyse hat gezeigt, dass das Essgenussverhalten an Ressourcen wie u. a. Bildung, Zeit, Geld, Sinneserfahrungen mit vorwiegend naturbelassenen Lebensmitteln und soliden Nahrungszubereitungskompetenzen gebunden ist. Insbesondere werden die genannten Ressourcen über die Herkunftsfamilien der Interviewten vermittelt.
Um in einer Überflussgesellschaft langfristig gesund bleiben zu können, bedarf es eines re-flektierten Umgangs mit dem eigenen Ess- und Essgenussverhalten. Aufgabe der Ernährungsbildung ist es, den Heranwachsenden, gleich welcher Herkunft, Orientierungswissen zu vermitteln, um eigenverantwortlich und überlegt aus dem Überangebot von Lebensmitteln wählen zu können.
Die Jugendlichen bringen auf Grund ihrer Vorerfahrungen und ihrer Sozialisation unter-schiedliche Voraussetzungen und Ressourcen mit, um die Fähigkeit im Umgang mit Genuss bilden zu können. Es stellt sich die Frage, welche Rolle die schulische Ernährungsbildung in Anbetracht der Heterogenität der Jugendlichen und ihrer unterschiedlichen Ausgangsvoraussetzungen spielen kann.
Die Interviewanalyse hat gezeigt, dass u. a. die Ressource Bildung wichtig ist, um sich bewusst mit dem eigenen Essgenussalltag auseinandersetzen und Essgenuss ohne Schuldgefühle als wertvolle Ressource im Alltag einbauen zu können. In Bildung und Wissenszuwachs kann eine Stärke der schulischen Ernährungsbildung liegen, um langfristig denkbare und alltagstaugliche Möglichkeiten zu entwickeln, mit der eigenen Lust umgehen zu lernen. Dennoch bedarf es hierzu weiterer Forschung, inwiefern und in welchem Verhältnis Theorie und Praxis zueinander stehen müssen, um Wissen in Handeln überführen zu können.
Ein weiteres Ergebnis der Interviewanalyse ist zudem, dass sich schon allein eine verstärkte Orientierung hin zum Genuss und ein häufigeres Einbauen von Genussinseln positiv auf die Lebensqualität und die Zufriedenheit mit dem eigenen Essalltag auswirken (vgl. dazu die Studie von Bergler und Hoff 2002 und die aktuell durchgeführte Genussstudie von Ellrott und Hauck 2017). Die vorliegende Studie hat zudem aufgezeigt, dass Essen in der Gemeinschaft Freude bereitet und Ausdruck von Gemeinschaft und Zugehörigkeit ist. Bezüglich einer verstärkten schulischen genussorientierten Ausrichtung muss aber die Frage aufgeworfen werden, inwiefern dieser Ansatz alltagstauglich ist. Der schulische Alltag ist von Zeitnot geprägt, was dem Genussempfinden und auch dem bewussten Wahrnehmen von Genuss abträglich ist.
Nicht zu unterschätzen sind positive Erfahrungen im Zusammenhang mit dem Geschmack eines Lebensmittels/einer Speise und im Hinblick auf die Nahrungszubereitung. Positive Erfahrungen motivieren, das Verzehrte noch einmal essen und genießen zu wollen. Freude und Spaß bei der Nahrungszubereitung führen oftmals dazu, verstärkt Lebensmittel zubereiten zu wollen. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen zudem, dass gute Kenntnisse in der Nahrungszubereitung zum einen die Freude und zum anderen die Wahrscheinlichkeit erhöhen, einen eher gesundheitsförderlichen Ernährungsstil zu entwickeln. Daher hat der Aufbau solider Fähigkeiten und Fertigkeiten für die Nahrungszubereitung in der schulischen Ernährungsbildung einen wichtigen Stellenwert.
Freizeitspiele besitzen nicht nur für Kinder und Jugendliche eine hohe Attraktivität. Egal, ob Lernspiel oder Freizeitspiel, es lassen sich im Spielkern neben den Spielregeln oder den definierten Ausgangs- und Zielzuständen immer auch spieltypische Handlungen finden. Beim Ausführen dieser Handlungen werden beim Spieler jedes Mal bestimmte Denk- und Handlungsweisen (Prozesse) aktiviert, die gezielt vom Spiel gefordert werden. Genau hier steckt bei Freizeitspielen didaktisches Potential. Diese beim Spielen aktivierten Prozesse lassen sich in verschiedenen Lernmodellen (Bloom et al., 1976; Anderson & Krathwohl, 2001) wiederfinden. Jedes Spiel aktiviert dabei beim Spieler bestimmte Prozesse. Mit dieser Arbeit sollen prozessdidaktisch relevante Denk- und Handlungsweisen erstmals empirisch mit Hilfe einer Fragebogenstudie in den Genres und Spielen identifiziert und kategorisiert werden. Diese Arbeit umfasst die ganzheitlich- prozessorientierte Untersuchung aktueller Computer- und Videospielgenres. Als genretypisch für das Genre der Abenteuerspiele wurden beispielweise die Prozesse Probleme lösen, untersuchen oder Zusammenhänge finden als stark ausgeprägt identifiziert. Neben spiel- und genretypischen Prozessen gibt es aber auch Prozesse und Prozessgruppen, die sich in allen Genres wiederfinden lassen. Diese zentralen Prozesse sind mit dem Planen, Ausführen und Reflektieren spielerzentrierter Handlungen verbunden. Dazu zählen Prozesse wie beobachten, analysieren, Vorgehensweisen festlegen oder Wissen anwenden. Diese zentral- handlungsorientierten Prozesse zeigen die prozessbasierte Struktur von Freizeitspielen. Sie helfen so zu verstehen, welches Potential hinter Freizeitspielen für die Prozessdidaktik stecken kann. In den repräsentativen Systemen von Freizeitspielen kann der Spieler in der Rolle eines beiläufigen Lernens Ideen entwickeln und Probleme lösen (kreativ-problemzentrierte Prozesse), Ursache- und Wirkungsprinzipien erkennen (reflexiv-kategorisierende Prozesse) oder kommunizieren und zusammenarbeiten (sozial-kollaborative Prozesse). Für den weiterführenden didaktischen Einsatz mit digitalen Spielen können auf Basis der Ergebnisse geeignete Genres oder Genregruppen mit typischem Prozessvorkommen gezielt für die Vermittlungsarbeit herausgesucht werden.
Die vorliegende Masterarbeit Mehr als nur „Dreck“! Über die Entwicklung eines Lernsettings zum Themenkomplex Boden und Klimawandel für den Einsatz in der Grundschule auf Grundlage des Design-Based-Research-Ansatzes entstand im Sommersemester 2022 an der Pädagogischen Hochschule Heidelberg im Rahmen des Masterstudienganges Bildung im Primarbereich (Bezug Lehramt Grundschule) im Fach Sozialwissenschaftlicher Sachunterricht mit Schwerpunkt in Geographie.
Boden ist eine der wichtigsten Lebensgrundlagen des Menschen. Durch den Klimawandel ist Boden allerdings immer häufiger bedroht. Aber nur ein Bruchteil der Bevölkerung ist sich dessen bewusst. Nur wenige machen sich über Boden Gedanken. Viele wissen noch nicht einmal von der Existenz der Ressource Boden. Eine allgemeine Bodenbildung gibt es kaum. Das gilt gleichermaßen für Erwachsene wie für Kinder. Doch gerade in der Grundschule sucht man die Thematik weitestgehend vergeblich. Vor allem das Gefährdungspotenzial des Bodens durch den Klimawandel bleibt gänzlich außen vor.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher, ein Lernsetting für die Grundschule zu entwickeln, das den Themenkomplex Boden und Klimawandel zum Inhalt hat. Dazu wird folgende Forschungsfrage formuliert: Wie muss ein Lernsetting gestaltet werden, damit der Themenkomplex Boden und Klimawandel für Kinder zugänglich wird und sie aus ihrer Erkenntnisgewinnung Konsequenzen für ihr Alltagshandeln ableiten können?
Zur Beantwortung dieser Frage wurde eine Studie nach dem Verfahren des Design-Based- Research durchgeführt. In zwei Design-Zyklen wurden Prototypen des Lernsettings erstellt und mithilfe qualitativer und quantitativer Methoden evaluiert und optimiert. Am Ende des Prozesses stand ein Endprodukt mit dazugehörigen Leitlinien für die Durchführung des Lernsettings im Unterricht.
Die innerhalb dieser Forschungsarbeit gewonnen Erkenntnisse zeigen, wie ein lernwirksames Lernsetting zum Themenkomplex Boden und Klimawandel aussehen kann und dass es möglich ist, ein solches in wenigen Schritten zu entwickeln. Dem Einzug dieser wichtigen Thematik in den Unterricht der Grundschule steht folglich nichts im Wege und sollte weiter forciert werden.
Die herkömmliche Gestaltung der traditionellen Lernsituation Vorlesung in Form von monothematischen Vorträgen über einen Zeitraum von 90 Minuten Dauer lässt sich durch den Einsatz verschiedener Methoden verändern und damit an die Bedürfnisse von Studierenden als Zielgruppe guter Lehre anpassen. So ermöglicht z. B. der zeitliche Freiraum in der Präsenzveranstaltung des Modells Flipped Classroom die Durchführung von Spielen in der Vorlesung zur Motivation und Aktivierung der Studierenden.
Mit der vorliegenden Dissertation soll ein hochschuldidaktischer Beitrag zur Verbesserung der Lehre geleistet werden, indem Spiele als Methode in der Vorlesung eingesetzt und mit einem mehrdimensionalen Ansatz aus Experteninterviews mit Lehrenden und Studierenden, schriftlichen Studierendenbefragungen sowie Beobachtungen untersucht werden. Die Kombination aus qualitativen und quantitativen Methoden zur Datenerhebung sowie die Auswertung mit Hilfe der Verfahren der Grounded Theory sowie statistischer Methoden wurden gewählt, um das Thema aus verschiedenen Perspektiven zu beleuchten und aus den Resultaten der Untersuchung eine Theorie zum Einsatz von Spielen in der Vorlesung zu entwickeln. Aus den theoretischen methodisch-didaktischen Überlegungen und empirischen Befunden wurde eine Handlungsempfehlung mit Entwurfsmustern von Spielvorschlägen für den Einsatz in der Vorlesung abgeleitet, von Hochschullehrenden evaluiert und in der Praxis erprobt.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass verschiedene Bedingungen erfüllt sein müssen, um Hörsaalspiele erfolgreich in der Lehrveranstaltung durchzuführen. Zu diesen Voraussetzungen zählen z. B. ein thematischer Bezug zwischen Vorlesung und Spiel, erkennbarer Sinn und Nutzen für die Lehr- und Lerntätigkeit sowie die Art der Aufgabenstellungen, welche Möglichkeiten zur freiwilligen Mitarbeit der Studierenden in der Sozialform Gruppenarbeit bieten sollen, während der ergänzende Einsatz von mobilen digitalen Medien zur Unterstützung der Hörsaalspiele aus Sicht der Studierenden eher in den Hintergrund rückt.
Diese Forschungsarbeit richtet sich an Hochschullehrende, die Studierende in den Mittelpunkt ihrer Lehre stellen und die Gestaltung der traditionellen Vorlesung mit Hilfe von Spielen verändern wollen, um damit das Lernen zu erleichtern. Der entwickelte Leitfaden für den Einsatz von Spielen in der Vorlesung soll Lehrende bei der Planung, Durchführung und Reflexion von Hörsaalspielen unterstützen sowie zur Konzeption neuer Spiele für die eigene Lehrveranstaltung anregen.
Der Klimawandel und seine Folgen zählen bereits heute und verstärkt in der Zukunft zu den zentralen Herausforderungen der Gesellschaft (Intergovernmental Panel on Climate Change 2014). Es ist mit einer deutlichen Zunahme von Extremereignissen zu rechnen, auch regional betrachtet. So ist zum Beispiel eine Zunahme der Anzahl an heißen Tagen zu erwarten. Der Rhein- Neckar-Raum gehört aufgrund seiner geographischen Lage im Oberrheingraben bereits heute zu einer der wärmsten Regionen in Deutschland. In der Region wird die Hitzebelastung jedoch stetig weiter zunehmen. Zudem steigt auch die Auftrittswahrscheinlichkeit von Hitzewellen (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit 2012; Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft 2015; Schär & Fischer 2008).
Aus unternehmerischer Sicht ergibt sich aus diesen veränderten klimatischen Bedingungen eine Vielzahl ökonomischer Konsequenzen. Branchenübergreifend sind insbesondere Auswirkun¬gen auf Rohstoffverfügbarkeit und Absatzketten zu erwarten. Ebenfalls kommen Beschaffungs-, Prozess-, Nachfrage- und Managementrisiken auf die Unternehmen zu. Zudem steigt das Risiko bioklimatisch bedingter Ausfälle von Arbeitnehmern durch eine steigende Zahl von Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems. Darüber hinaus nimmt die Leistungsfähigkeit von Arbeitnehmern bei steigenden Temperaturen ab (Hübler & Klepper 2007). Nach Berechnungen des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung werden sich daher die durch den Klimawandel verursachten Schäden in den kommenden Jahrzehnten auf mehr als 100 Milliarden Euro, allein in Baden-Württemberg belaufen (Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft 2015).
Die Risiken des Klimawandels machen die Einleitung entsprechender Anpassungsstrategien durch die Unternehmen erforderlich. Zentrale Akteure sind dabei, neben der Management-ebene, vor allem die Mitarbeiter. Dabei spielen insbesondere Auszubildende und dual Studierende als Entscheidungsträger von morgen, bei der Entwicklung und Umsetzung innovativer Anpassungsstrategien eine zentrale Rolle. Vor diesem Hintergrund entstand das, vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit geförderte Projekt „Auszubildende begegnen dem Klimawandel – klimAZUBI“ der Pädagogischen Hochschule Heidelberg unter der Leitung von Prof. Dr. Siegmund. Ziel des Projekts ist eine Sensibilisierung und Bewusstseinsbildung von Auszubildenden bezüglich des Klimawandels und dessen Auswirkungen auf die betriebliche Umwelt. Im Rahmen dieses Projektes ist diese Dissertation eingebettet.
In dem Projekt durchlaufen die Teilnehmer dieser Studie ein speziell entwickeltes Design Thinking-Lernsetting zum Thema steigende Hitzebelastung und Auswirkungen auf die betriebliche Umwelt. Dabei wird die branchenspezifische Vulnerabilität der einzelnen Unternehmen hinsichtlich der regionalen Folgen des Klimawandels analysiert. Die Teilnehmer entwickeln Lösungsvorschläge in Bezug auf die betriebliche Hitzebelastung. Die Methode Design Thinking verfügt dabei über ein großes didaktisches Potenzial, da sie die Möglichkeit bieten, seitens der Teilnehmer eigenständig Überlegungen auf dem Gebiet der Klimawandelanpassung vorzunehmen.
Die Methode Design Thinking eignet sich zum einen, da sie Fachinhalte vermitteln kann und auch bei großen Problemfeldern wie dem Klimawandel, durch das strukturierte Vorgehen gut einsetzbar ist. Zum anderen ist die Methode in der Lage, die Teilnehmer aktiv mit einzubeziehen, dies erfolgt durch eine problemorientierte und aktive Auseinandersetzung mit der Thematik. Die Teilnehmer können ihre Kreativität einzubringen, so dass am Ende innovative Lösungsansätze entstehen. Daher bietet der Design Thinking Ansatz großes methodisch-didaktischen Potential für die Bereiche Lehre und Berufsbildung, sowie übergeordnet als Methode der Geographiedidaktik.
Die Forschungsfragen die sich dabei aufwerfen, sind dabei folgende: Erstens soll geklärt werden, welcher Zusammenhang zwischen der Kreativität, operationalisiert durch den kreativen Ausgangswert der Teilnehmer und der Veränderung der Kreativität erfolgt. Zweitens bedarf es einer Auseinandersetzung mit der Frage, wie die Veränderung von ausgewählten Aspekten, operationalisiert in die Kreativitätsaspekte gedankliche Flexibilität, Sensibilität gegenüber Problemen, Neugierde, Ambiguitätstoleranz, Unterscheidungs- und Trennvermögen sowie das Unkonventionell-Sein. Als dritte zentrale Forschungsfrage soll geklärt werden, welche Aspekte, mittels Interviews, identifiziert werden können, die zu einer Veränderung der Kreativität im Design Thinking-Lernsetting beitragen.
In dieser Arbeit wird der Mixed Method-Ansatz, die Verzahnung von qualitativ und quantitativen Daten (Kuckartz 2014) genutzt, um die Forschungsfragen umfassend beantworten zu können. Dabei kommen quantitative Fragebögen sowie qualitative Interviews zum Einsatz. Zum einen wurde der Kreativitätstest von Ripke (2005), der FAKT-Test, „Fragen an kreative Talente“ genutzt, um einen kreativen Ausgangswert der Teilnehmer zu ermitteln und die weitere Analyse darauf aufzubauen. Zum anderen wurde ein eigener Test entwickelt, der als Pre- und Post Erhebung durchgeführt wird und zum Ziel hat, die Veränderung ausgewählter Kreativitätsaspekte im Kontext des Design Thinking-Lernsettings zu erfassen. Des Weiteren wurde ein Interviewleitfaden entwickelt, um Hintergründe bezüglich der Art der Veränderung der Kreativität erfassen zu können.
Die Studie ist damit an der Schnittstelle von Wirtschafts- und Klimageographie sowie zur Berufspädagogik und Geographiedidaktik zu verorten. Die Arbeit leistet damit am Beispiel der Climate Change Education einen Beitrag zur Wirksamkeitsanalyse eines innovativen methodischen Ansatzes zur Kreativitätsveränderung und dessen Implementierung im Bereich der beruflichen Bildung.
Um die gestellten Forschungsfragen umfassend beantworten zu können, ist diese Arbeit daher wie folgt aufgebaut: Zuerst erfolgt die Darlegung des Forschungstandes zu den Thematiken Design Thinking (Kapitel 2.1) sowie zur Kreativität (Kapitel 2.2). Dabei werden die wichtigsten Publikationen und deren Erkenntnisse dargestellt. In Kapitel 3 werden die aus der Theorie abgeleiteten Forschungsfragen dargelegt. Um die Forschungsfragen beantworten zu können, wird in Kapitel 3 zudem das Forschungsdesign vorgestellt. Zudem erfolgt eine Verortung dieser Studie im Mixed Methods Design. Daran anschließend werden, in Kapitel 4, die Messinstrumente erläutert. Es folgt die Darstellung der Pilotierungsphase, in der sowohl die Messinstrumente als auch die Materialien für das Design Thinking-Lernsetting optimiert wurden. Die Untersuchungsgruppe dieser Studie wird zudem dargelegt. Darüber hinaus werden in diesem Kapitel Limitierungen der Arbeit offengelegt. In Kapitel 5 wird das methodische Vorgehen der Arbeit erläutert. Es wird auf die Auswertung der qualitativen Inhaltsanalyse und deren Besonderheiten, wie die Transkription und Codierung, eingegangen. Im darauffolgenden Kapitel werden die generierten Ergebnisse strukturiert dargestellt. Dabei werden zuerst die allgemeinen Merkmale der Untersuchungsteilnehmer näher betrachtet (Kapitel 6). Zudem erfolgt eine Aufteilung der Teilnehmer in zwei Gruppen, die gegenübergestellt werden. Auf dieser Aufteilung basiert die sich daran schließende Auswertung. Zum einen werden die Aussagen aus den Interwies (Kapitel 7) näher betrachtet, zum anderen erfolgt eine Analyse der quantitativen Ergebnisse (Kapitel 8 und 9). In Kapitel 10 erfolgt die Zusammenführung und Diskussion der Forschungsergebnisse, diese beinhaltet die Reflexion der Ergebnisse, des theoretischen Rahmens und des methodischen Vorgehens. Darüber hinaus erfolgt eine Einordnung der Relevanz dieser Studie für die Fachdidaktik. Diese Arbeit schließt mit dem Fazit ab (Kapitel 11).
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.