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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.
The Kingdom of Bhutan’s development philosophy of Gross National Happiness (GNH) emphasises the need to balance sustainable economic growth with environmental conservation, promotion of cultural heritage, and good governance. In consonance, Bhutan’s Constitution entrusts every citizen with the sacred task of protecting the natural environment and preventing all forms of ecological degradation. Moreover, given the increasing global crisis of degrading the earth, climate change, resource depletion, and species extinction, the urgency of nature conservation in school education cannot be ignored. The need to articulate clearly how nature conservation education should be promoted in Bhutanese primary schools is, therefore, becoming increasingly urgent.
While some elements of nature conservation education are included in the school curriculum, not much is known about educator perceptions, school curricula, teaching and learning processes, and the role of school concerning nature conservation. Hence, this empirical study was necessary and timely to understand how nature conservation was perceived, taught and practised in Bhutanese primary schools. Social constructivism with an ethnographical research design was employed for this study. Relying on participant observation techniques for data collection, perspectives of 15 educators and 105 students of four Bhutanese primary schools were gathered. Three data collection tools, namely, a semi-structured interview, an open-ended questionnaire and field notes were used.
The study brought out a number of significant findings. Although Bhutan’s unique features, such as being heavily forested, traditional farming practices and spiritual practices, are advantageous to nature conservation education, gaps and inconsistencies were seen in the school curriculum and practices. Firstly, the educators and students who participated in the study misunderstood nature conservation as environmental conservation. Secondly, the curriculum textbooks on nature conservation generally represent Western perspectives of nature conservation rather than the Bhutanese spiritual and cultural beliefs that are primarily influenced by Buddhism. Findings also showed that children in the four primary schools had limited opportunities for direct experiences with nature during their lessons on nature. Lastly, the role of schools in nature conservation education lacks clarity.
The findings from this study have direct implications for the Ministry of Education, teacher education colleges, and other primary education stakeholders in the country. Several strategies are suggested to address the gaps identified. These include professional development programmes for teachers to enhance their knowledge about nature conservation education. The next strategy is reviewing the science and social studies curriculum to integrate the Buddhist values of interdependence and harmonious living with nature. The study also flagged the need to create rich natural environments on school campus, including using the community forests for children to play, study and develop connection with nature. Lastly, the study recommends developing reading materials for children on themes of nature.
Kaum eine andere Tierart wurde mit Verhaltensbiologie so sehr verknüpft wie die Graugans. (Wild-)gänse eignen sich hervorragend für Beobachtungen an freilebenden Tieren, weil sie an urbane Räume angepasst sein können und dadurch recht kurze Distanzen zum Menschen zulassen. Die Erstellung eines Ethogramms geht auf Konrad Lorenz und Nikolaas Tinbergen zurück und stellt einen Katalog von artspezifischen Verhaltensweisen einer Tierart dar, die das typische Verhaltensrepertoire der Art wiedergibt. Ein solches Ethogramm erstellen in dieser Studie hochbegabte Kinder im Alter von sieben bis zwölf Jahren. Hochbegabte eignen sich besonders für diese Aufgabe, da sie eine große Aufgabenverpflichtung, vielseitige überdurchschnittliche Fähigkeiten und Kreativität aufweisen (Renzulli 1988; Mönks 1992).
Außerdem stellt diese Lebensphase entwicklungsbiologisch eine Zeit dar, in der für Kinder Lebendiges interessant wird. Eine derartige Naturerfahrung weckt in diesem Alter daher, gerade bei Hochbegabten, die Neugierde, da es sich dabei vorwiegend um eine deskriptiv-morphologische Tätigkeit handelt.
Die Ethogramme wurden in Bezug auf Formen naturbezogener Intelligenz nach Gardner (1999) untersucht. Hierbei wurden verschiedene Wahrnehmungsstufen der Kinder identifiziert, die Kategorienbildung betrachtet und die Aufgabenzuwendung beobachtet und bewertet.
Das Werkzeug des Ethogramms stellt somit eine qualitative Methode dar, naturbezogene Intelligenz zu analysieren und könnte daher als Diagnoseinstrument dienen, um Entwicklungsschritte in Bezug auf Naturwahrnehmung zu untersuchen.
Aufgaben spielen eine bedeutende Rolle im Hinblick auf den Kompetenzaufbau und die Kompetenzentwicklung. Damit ein entsprechender Kompetenzaufbau nachhaltig initiiert und strukturiert werden kann, treten Sets von aufeinander aufbauenden Aufgaben in den Fokus. Ziel des Dissertationsvorhabens ist es, der Fachdidaktik, der Lehrpersonenbildung sowie der Bildungsforschung ein empirisch validiertes und erprobtes Messinstrument zur Verfügung zu stellen, mit dem die Aufgabenqualität analysiert und anschließend zentralen Aufgabentypen im Lernprozess (Konfrontation, Erarbeitung, Übung, Synthese und Transfer) zugeordnet werden können. Die neun Merkmale des Aufgaben-Analyse-Instruments (AAI) sind: Kompetenzabbild, Lebensweltbezug, Lernendenvorstellung, Wissensart, Wissensaktivität, Repräsentationsform, Offenheit, Lernunterstützung und Lernweg. Das operationalisierte AAI ist aus bestehenden und teilweise erprobten Kategoriensystemen entwickelt und unter Berücksichtigung unterschiedlicher Testgütekriterien mehrfach validiert worden. Die zur Validierung verwendeten Aufgaben (N = 146) stammen aus dem „MINT unterwegs“-Projekt (Teilstudie I). Das AAI wurde in der Folge in drei Anwendungsstudien erprobt (Teilstudien II bis IV). In der ersten Anwendung werden MINT-Aufgaben gemäß den Autor:innen den entsprechenden Aufgabentypen zugewiesen (z.B. nKonfrontationsaufgaben = 25) und mit dem AAI von geschulten Rater:innen beurteilt. Anschließend werden die Aufgabenbeurteilungen einem theoretischen Expert:innenvorschlag gegenübergestellt. Die Ergebnisse dieser Teilstudie lassen den Schluss zu, dass Qualitätsmerkmale in Form von Aufgabenprofilen mit dem AAI gemessen und in Bezug zu einer theoretischen Norm gestellt werden können. Die ausgewiesenen Abweichungen der Analyse und des Expert:innenvorschlags in Bezug auf die Qualitätsmerkmale, aufbereitet in Form eines Ampelsystems, können dazu genutzt werden, Aufgaben gezielt zu überarbeiten. In der zweiten Anwendungsstudie werden mit dem AAI erfasste MINT-Aufgaben (n = 58) aufgrund ihrer beurteilten Qualitätsmerkmale mittels einer Clusteranalyse gruppiert. Die Befunde dieser Studie zeigen, dass eine Zuordnung möglich ist, sich die Aufgabengruppen jedoch nicht in allen Merkmalen signifikant unterscheiden. Die gewonnenen Erkenntnisse können dazu dienen, Aufgaben bei der Entwicklung von Lernarrangements den verschiedenen Lernphasen zuzuordnen. Die dritte AAI-Anwendung untersucht, wie Lernende (N = 805) in ausgewählten MINT-Aufgaben (N = 16) den Lebensweltbezug, ein Merkmal des AAI, wahrnehmen und wie sich diese Beurteilungen von der Setzung der Lehrmittelautor:innen unterscheiden. Die Ergebnisse dieser Teilstudie verdeutlichen, dass die Lehrmittelautor:innen die Authentizität in den Aufgaben generell höher beurteilen als die Lernenden. Um diesem Problem entgegenzuwirken, wäre ein iterativer Aufgabenentwicklungsprozess zusammen mit der Praxis, wie sie der Design-Based-Research-Ansatz in der Forschung verfolgt, in Betracht zu ziehen. Insgesamt zeigen die Befunde dieses Dissertationsvorhabens, dass das entwickelte und validierte AAI MINT-Aufgaben in neun Qualitätsmerkmalen messen kann. Die Resultate können in weiteren Analysen dazu genutzt werden, Aufgaben den verschiedenen Typen nach dem Lernprozessmodell zuzuordnen und gemäß einer theoretischen Norm zu überarbeiten. Somit lassen sich einerseits Schlüsse zur Aufgabenanalyse ziehen und andererseits Folgerungen für zukünftige Aufgabenentwicklungsprojekte diskutieren.
Mozambique is among the poorest countries in the world in such a way that many schools lack essential resources (electricity, chairs, internet, computers, water, and others). As a result, the traditional model is still the most used one in subjects related to programming in different courses where the teacher presents new content during face-to-face sessions and students take assignments and exercises to complete at home. This subject is still new for many students, so, they find it challenging to complete the tasks at home. Furthermore, programming is taught only at the university level, so, students find it difficult to understand it for the first time, resulting in a motivation decrease as well as the increase of drawbacks in programming subjects. In this way, methods like the cognitive apprenticeship model (Collins, Brown, Newman, 1989), extreme programming (Beck & Fowler, 2001), gamification (Deterding, Dixon, Khaled, & Nacke, 2011), and flipped classroom (Lage, Platt, & Treglia, 2000) could be used or combined to motivate students and overcome these challenges. Since programming consists of a set of sequential steps and procedures, Gamified Flipped Classroom (GFC) seemed to be an appropriate method as it could be easy to demonstrate the “how to” procedures to students, letting them work on them at home (video lectures, links, documents). The teacher would act as a guide and facilitator for both home and in-class sessions, supported by gamification elements. Nevertheless, the thesis aimed to design a GFC learning environment adapted to the Mozambican context, investigate the student’s perception regarding this combination and analyse motivation and learning outcomes regarding day and night shifts. The research was conducted through Design-Based Research (DBR) for the learning environment design as well as student perception analysis and through a quasi-experiment for motivation and learning outcomes processing. The results indicate that The GFC learning environment for the Mozambique context should rely on three core aspects: A low-cost approach, availability of institution facilities and a proper curriculum plan adaptation. Furthermore, student’s perceptions were mostly positive, despite the occurrence of some negative ones related to connectivity problems. Lastly, generic data indicates that GFC did not significantly impact students’ motivation, however, separate analysis indicates that students from the day shift tended to feel more motivated than the day shift ones. Results also indicated that both shifts tended to increase their sense of competence and interest/enjoyment during the GFC learning environment but their sense of pressure was almost the same. Regarding learning outcomes, students scored higher marks during the traditional learning environment than in GFC, nevertheless, day-shift tended to have higher scores than night ones. So, it can be concluded that students from the day-shift felt more motivated and had better outcomes than the night ones.
The present thesis served as a starting point for promoting a change of paradigm in teaching programming, especially in countries with limited access to technology like Mozambique by adapting methods like GFC to its context.
Technologies based on Geographic Information System (GIS) are widely used in society and are increasingly being integrated into school curricula and practice. Many claims have been made that the use of GIS in class has positive effects on a wide range of achievement and affective variables. However, empirical evidence for that, especially in the German situation, has been scarce.
Systemic thinking has been central to the guiding objective of German geography education for many years and constitutes an important contribution to prepare students for life in a complex world. Yet, so far, specific test instruments and studies elucidating factors that help students improve this competency have been far from extensive.
This dissertation aims at exploring the influence of a short ‘working with GIS’ vs. ‘working with maps’ unit on students’ achievement in geography, specifically, the systemic thinking competency. Based on literature a definition of geographic systemic thinking and an associated competency model were developed. In total, three one test time and two pre-/posttest with control group studies were conducted to develop test instruments and a treatment as well as to study the question at hand. The treatment used the topic ‘tourism in Kenya’. Partly Desktop-, partly Web-based GIS versions were used. In study 5, there were two different types of materials, which contained parallel contents/tasks. While one used an overview sheet of relevant GIS functionality (‘old’), the other integrated more step-by-step instruction directly into the text (‘new’). Variables included were systemic thinking, sex, age, stream/type of geography study/pre-score, grade/semester, language and migration background, pre-experience, affective variables, pre-basic spatial thinking skills, treatment and material type. Not all variables were used in every study.
The largest study (study 5) used the results of 932 seventh grade students for analyses. The sample contains both high and middle stream students from three German federal states. The study highlights issues such as e.g. test time constraints, open task coding, partly ceiling effects and item difficulties partly deviant from the model expectations. For the analyses, both raw average scores and WLE estimates obtained by a Rasch analysis are used. Additionally, based on the WLE scores, HLMs are calculated.
Overall, in study 5 GIS students do not improve pre- to posttest in systemic thinking. Consequently, GIS has no positive, and partly a significantly negative impact compared to maps, e.g. in a HLM with all other variables having significant effects included. Results for material type are mixed. For instance, on the one hand, t-tests show no significant difference in pre-posttest-change between students working with ‘old’ and ‘new’ WebGIS materials. On the other
hand, the overall HLMs with other variables included show a significant negative effect only for the ‘old’ but not for the ‘new’ WebGIS materials.
Only 23 students could be included in the ‘having already worked with an educational GIS’-sub-group (vs. 520). The improvement of these students pre- to posttest is not significant, but has an effect size above 0.2. A calculation with the ‘no pre-experience’ sub-group being reduced to students with similar characteristics (e.g. in terms of stream, GIS type) leads to 19 vs. 84 students and similar results. In both cases, students with pre-experience perform not significantly, but with an effect size above 0.2, better than students without pre-experience. Overall, the results could hint at students needing more pre-experience so as to not have so much mental capacity tied to getting used to the software and being able to concentrate more on the system interrelationships. However, due to the sample characteristics and study design, this cannot be proven by the present data and thus needs to be explored in further studies.
Other variables (age, sex, migration and language background, stream, pre-score, pre-spatial thinking score) show mixed results depending on the analysis method used. This underlines the impact of methodological choices and the need for large sample studies in order to be able to take a closer look at individual sub-groups. Furthermore, the HLM results point to not all influencing variables having been included. In general, the impact of variables such as pre-achievement/ stream and sex on pre-posttest change evident in some of the analyses points to the need for more research to develop differentiated learning materials.
The conducted studies also show, e.g. through deviations from the assumed model of systemic thinking, that there is still a great need for more studies in terms of test- and model development for systemic and spatial thinking in a geographic context.
In der Diskussion um eine Energiewende in Deutschland spielen erneuerbare Energieträger eine zentrale Rolle. Für eine gesellschaftliche Akzeptanz ist es daher besonders wichtig, bereits in der Grundschule Wissen und Bewusstsein dafür zu vermitteln. Im Bildungsplan für Grundschulen in Baden-Württemberg ist daher das Thema erneuerbare Energie unter der Leitperspektive Bildung für nachhaltige Entwicklung verankert. Ziel der Studie ist es, die Vorstellungen von Kindern der zweiten und dritten Klasse zum Thema Wasserkraft zu erfassen und zu untersuchen, wie sich diese beim Lernen verändern. Die Conceptual-Change-Forschung bildet den theoretischen Rahmen der Untersuchung und zielt auf eine Untersuchung der Veränderung von Schülervorstellungen ab.
In ihrem Vorgehen folgt die Studie dem Modell der Didaktischen Rekonstruktion nach Kattmann et al. (1997) mit den drei Teilbereichen Fachliche Klärung, Erfassung der
Schülervorstellungen und Didaktische Strukturierung. Auf Basis der Qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring (2015) werden in der Fachlichen Klärung wissenschaftliche
Theorien und Aussagen in Lehrbüchern und Unterrichtsmaterialien zur Wasserkraft untersucht. Als Methode zur Erfassung der Schülervorstellungen findet das Vermittlungsexperiment nach Steffe (1983) Anwendung. Dabei werden nicht nur Inhalte vermittelt, sondern auch die Vorstellungen von dreizehn Kinder der zweiten und dritten Jahrgangsstufe erfasst und ebenfalls mittels Qualitativer Inhaltsanalyse analysiert. Durch einen Vergleich der Ergebnisse von Fachlicher Klärung und Erfassung der Schülervorstellungen können in der Didaktischen Strukturierung Leitlinien entwickelt werden, die bei den Vorstellungen der Kinder ansetzen und in Richtung der fachwissenschaftlichen Vorstellungen leiten.
Die fachwissenschaftlichen Vorstellungen lassen sich in vier Bereiche gliedern. Neben der Definition des Begriffs Wasserkraft erfolgt eine Einteilung von Wasserrädern in ober und unterschlächtige Räder. Zudem werden die naturwissenschaftlich-technischen Voraussetzungen
zur Nutzung der Wasserkraft herausgearbeitet. Es bestehen Abhängigkeiten zwischen Fallhöhe und Volumenstrom. Die geographischen Voraussetzungen der Wasserkraftnutzung
zeigen sich in der Beschreibung verschiedener Standorte für Wasserräder. Die Erfassung der Schülervorstellungen gliedert sich ebenfalls nach den vier Bereichen, die in der fachlichen Klärung identifiziert wurden. Die Denkpfade von sechs ausgewählten Schülern werden beispielhaft herausgearbeitet. So können die Momente identifiziert
werden, in denen die Schüler mit ihren Vorstellungen an deren Grenzen stoßen. Durch diesen sogenannten kognitiven Konflikt kann ein Conceptual Change ausgelöst werden.
Wurde anfangs beispielsweise die Vorstellungen geäußert, dass sich ein Wasserrad bei geringer Fallhöhe des Wasser schnell drehen kann, beschreiben die Kinder am Ende der
Befragung, dass sich das Wasserrad schneller dreht, wenn die Fallhöhe größer ist. Auch in der Vorstellung, wo in der Natur sich ein Wasserrad drehen kann, sind Veränderungen zu
beobachten.
Im Rahmen der Didaktischen Strukturierung werden die Vorstellungen der Fachwissenschaft mit denen der Grundschulkinder verglichen. Dabei werden sowohl Gemeinsamkeiten, aber auch Eigenheiten, Begrenztheiten und Verschiedenheiten der Vorstellungen herausgearbeitet. Darauf aufbauend können sechs Leitlinien formuliert werden, wie Inhalte zum Thema Wasserkraft im Sachunterricht basierend auf den Vorstellungen der Schüler vermittelt werden können. Die Leitlinien befassen sich neben der Definition des Begriffs Wasserkraft unter anderem mit der Funktion von Wasserrädern und Wasserkraftwerken.
Im Bereich der geschichtsdidaktischen Lehr-Lernforschung ergaben sich durch PISA weitreichende Veränderungen. Die Prozesse historischen Lernens, deren Bedingungen und Voraussetzungen, gewannen in der domänenspezifischen Forschung immer mehr an Aufmerksamkeit. Somit stellt sich auch für die Geschichtsdidaktik die Frage, über welches Wissen und Können Geschichtslehrkräfte verfügen, damit sie die Prozesse um das historische Lernen und das Geschichtsbewusstsein bei den Lernenden initiieren, fördern und begleiten können. Das Forschungsanliegen der vorliegenden Arbeit untersucht fachdidaktische Kompetenzstrukturen (in den Konstruktfacette "Feedback geben" und "Diagnostizieren können") angehender Geschichtslehrpersonen an den Pädagogischen Hochschulen Baden-Württembergs.