500 Naturwissenschaften
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Die Reformen im Bildungswesen der Bundesrepublik Deutschland haben den naturwissenschaftlichen Unterricht sehr betont in das öffentliche Bewusstsein geraten lassen. Es wurde die Frage aufgeworfen, was das Ergebnis der unterrichtlichen Bemühungen zum Aufbau des Verstehens der Naturwissenschaften ist, welchen Stellenwert wir einer naturwissenschaftlichen Bildung in der Gesellschaft beimessen sollten, welche Probleme für Schülerinnen und Schüler beim Lernen der Naturwissenschaften bestehen und welche Perspektiven sich für eine Weiterentwicklung im naturwissenschaftlichen Unterricht abzeichnen. Im Rahmen der an der Pädagogischen Hochschule Heidelberg bestehenden Reihe der Dienstagsseminare wurden diese und weitere Fragen auf der Grundlage von Beiträgen unterschiedlicher namhafter wissenschaftlicher Disziplinen ausgiebig diskutiert. Dies geschah, um den Zusammenhang zwischen den Naturwissenschaften und den Geisteswissenschaften zu klären, ganz konkret auf der fachdidaktischen Ebene von
Biologie, Chemie und Physik zur Frage, was im Klassenraum auf verschiedenen Altersstufen angeboten werden sollte und ebenso auf der Ebene der Lehrerbildung in Bezug auf die Ausbildungskonzeptionen für angemessen vorbereitete Lehrkräfte.
Die in diesem Band zusammengetragenen Aufsätze stellen einen Querschnitt von grundlegenden, aber auch spezifischen und differenzierten Überlegungen zu solchen Fragen dar.
The quality of education in Mozambique has been faced with several challenges and criticisms. This situation comes from a long time ago. In many studies, it has been revealed that the quality of education is rather low, and there is evidence that students have difficulties in reading, writing, and calculating, especially in primary education. Also, there are weak links between theory and practice in secondary education. These difficulties negatively affect the development of skills and students’ profiles. In addition, this significantly delays the country's scientific, technological, and socio-economic development. The problems of education and other sectors in Mozambique could be solved by creating synergies and establishing joint approaches or actions involving all collaboration partners and as a system.
Aware of this, reforms have been carried out in the field of educational sciences to adopt innovative learning approaches through improving learning methodology and promoting contextualized learning according to the authentic needs of society. To enhance the knowledge and understanding of natural sciences and thus improve the quality of education, an interventional study was carried out based on an innovative learning theory made up of a cluster of connectivism, constructivism, and cognitivism.
Theory into practice was organized as a systemic approach based on contents found in the Mozambican curricula (teacher education and secondary schools) and integrating science-technology-society approaches. The research was devoted to analysing relevant core elements, institutional preconditions at schools and the university, and pre-service teachers’ pre-conceptions about these approaches and finding out outcomes that can enrich curricula and improve the quality of education in Mozambique.
This study was designed to involve pre-service teachers of chemistry and other natural sciences (Biology and Physics) from Púnguè University working together with students of grades 8, 9, and 11 from all (seven) secondary schools existing in Chimoio. These groups would be supported by lecturers and researchers from the university, secondary school teachers, specialists, technicians from partner companies, and communities or individuals belonging to the community who together could contribute to solving a problem in a systemic approach.
Because of the Pandemic COVID-19 situation in the country, the sample had to be slightly modified and structured according to the three different stages, organised in the following way:
Stage I (preparatory): one hundred and eleven (111) chemistry’s pre-service teachers from three different branches (Manica, Tete, and Sofala) of the Pedagogical University participated and applied a questionnaire. This stage took place in 2019 after the documentary study. It aimed to ascertain the pre-service teachers' preconceptions to understand their preparedness before the fieldwork.
For comparative reasons, six questions from the validated VOSTS instrument (Views on Science-Technology-Society) of Aikenhead, Ryan, and Fleming (1989), which is used widely internationally also, were incorporated into this questionnaire. The codification of students´ views was newly adapted to four scores, namely: Realistic (R), Has Merit (HM), Naïve (N), and Neutral (Ne).
Stage II (fieldwork/practical work): Sixty-six (66) chemistry pre-service teachers from Manica and Tete participated. This stage took place in 2020 after the restructuring of the former Pedagogical University when the Manica and Tete branches were joined together to create the Púnguè University (UniPúnguè).
In this stage, three lecturers from UniPúnguè (two in organic chemistry and one in environmental chemistry) also participated in monitoring and support.
Three external people also participated: a building engineer and a pipe connection specialist (representing the water supply company/FIPAG), and the municipal councillor for education and culture (representing the municipality);
Two secondary school teachers also participated in the study (one in chemistry and one in agriculture and cattle breeding);
Stage III (Science Motivation Questionnaire): the original questionnaire questionnaires from Glynn, Taasoobshirazi, and Brickman (2009) and Sotiriou, Mordan, Murphy, and Lovatt (2017) were in English, and it was necessary to translate them into Portuguese to apply to the chemistry´s pre-service teachers (main group). For this reason, the questionnaire was translated by fifty-three (53) pre-service teachers of English courses in a pilot study before administering it to the main group.
After checking the reliability of the translation (Cronbach´s Alpha = .928), the sixty-six (66) pre-service teachers who participated in practical activities filled in the questionnaire. This questionnaire intends to assess intrinsic motivation and personal relevance; Intrinsic motivation and personal interest; Perceived Competence; Effort/Importance; Value/Usefulness, and Collaborative Work Relatedness.
The outcomes from local interventions were collected by mixed methods research involving qualitative (documentary study, participant observation, semi-structured interviews, and participatory-based research) and quantitative (questionnaires and interviews with fixed questions) methods. Data collected by quantitative methods were processed using the statistical package SPSS versions 20.0 and 25.0.
The results of the six questions taken from the VOSTS instrument show that most pre-service teachers do not present a realistic view (R), but rather a view with some legitimacy/merit (HM) in most questions (four) and with a cumulative average of about 54%, and in the case of the other two questions, the results indicated for an inappropriate view (Naïve/N) with the cumulative average of 49%.
With respect to science motivation, it was found that after practical activities, pre-service teachers have developed high levels of motivation, with the subcategory "the value/ usefulness of practical activities" scoring highest (80%) and the subcategory "collaborative work-relatedness" scoring lowest (49%).
These findings may be the result of ethnic and tribal conflicts that negatively interfere in the friendship between people, but also of the traumas caused by unpleasant and shocking memories of the use of technology in the war that lasted for about sixteen years and the repeated armed conflicts, kidnappings, and murders where science and technology have not been able to bring solutions.
This study also revealed that the pre-service teachers could not put these new approaches into practice right from the beginning, and almost none of them had heard of the systemic approach before. Additionally, in the practical activities, it was found that despite the lack of knowledge about how to design and carry out learning activities using Science-Technology-Society integration and the systemic approach, all students (100%) were satisfied.
The practical activities carried out show that applying knowledge collaboratively and by a systemic approach to solve everyday problems in communities promotes the development of skills and makes knowledge lasting, establishing contextualized, effective, and emotional learning.
In practical activities, several projects were developed, such as the production of soap based on ash as a saponification agent and other products such as lettuce, cabbage, alcohol, etc. Both the knowledge and the products resulting from these projects have been presented at national and international public events (conferences, workshops, seminars, etc.)
Further education of university students on the job led to several individual qualifications as bachelor's degrees (Licenciatura), of which five of them have already been defended with relevant monographs.
Finally, it is concluded from the findings that it will be possible to transfer this approach to other universities and schools in Mozambique and elsewhere, contributing, therefore, to help develop communities, improve learning and the profile of both students and teachers, as well as the profile of universities and schools.
Heterogenität und Diversität stellen Lehrkräfte europaweit vor große Herausforderungen. Der Sprachsensible Fachunterricht Draußen (SFU-Draußen) stellt für Biologieunterricht eine vielversprechende theoretische Grundlage dar, um diesen Herausforderungen begegnen zu können. Diese Forschungsarbeit zielt darauf ab, Lernprozesse, die im Zusammenhang mit Sprachsensiblem Biologieunterricht Draußen in Deutschland und Schweden entstehen, zu identifizieren, darzustellen und zu klassifizieren. Zudem werden in dieser Arbeit die Rahmenbedingungen, also die Chancen, Herausforderungen und Voraussetzungen für diese Art des Unterrichtens aus Sicht der Lehrenden erforscht.
Durch die Nutzung eines Mixed-Methods Ansatzes wird dazu zuerst quantitativ die Performance von Lehrkräften und Lehramtsstudierenden untersucht, nachdem diese an einer Schulung zu Scaffolding-Strategien und zu Strategien des SFU-Draußen teilnehmen. Im Anschluss wird auf Basis qualitativer Forschungsmethoden – im Speziellen qualitative Interviews – die Wahrnehmung von Lernprozessen bei Muttersprachlern und Nicht-Muttersprachlern, fachlich oder sprachlich, sowie weitere Rahmenbedingungen des Sprachsensiblen Biologieunterrichts Draußen erhoben. Dies wird mit Ergebnissen einer Kontrollgruppe kontrastiert – jeweils in Deutschland und Schweden.
In der Projektlaufzeit nahmen verschiedene Gruppen Lehrender an der Studie teil. Dazu gehören deutsche Lehramtsstudierende, deutsche Lehrkräfte, schwedische Studierende sowie schwedische Lehrkräfte. Die Gruppe der deutschen Lehramtsstudierenden nimmt dabei den größten Raum ein.
Die Ergebnisse implizieren einige vielversprechende Zusammenhänge. Die weit überwiegende Mehrheit dieser Implikationen wird als nicht-repräsentativ klassifiziert. Es liegen jedoch eine Vielzahl argumentativ-validierbarer Hinweise vor, die unter Einschränkungen Rückschlüsse auf Lernprozesse und Rahmenbedingungen beim Sprachsensiblen Biologieunterricht zulassen.
Hinsichtlich der Performance von Lehrenden wurden im Rahmen dieser Studie Daten erhoben, die nahelegen, dass die Treatmentgruppe sich in drei Komponenten des SBU-Draußen signifikant von der Kontrollgruppe unterscheiden. Andere Komponenten des SBU-Draußen sind in Treatmentgruppe und Kontrollgruppe in vergleichbarem Ausmaß vorzufinden. Die Ergebnisse der qualitativen Erhebung weisen darauf hin, dass die Treatmentgruppe nach Selbstauskunft überwiegend von eigenem Erfolg beim Strategie-Einsatz ausgeht – sowohl retrospektiv als auch auf die Zukunft bezogen.
Bezugnehmend auf die Wahrnehmung von Lernprozessen kann konstatiert werden, dass die Treatmentgruppe stärker individuelle Lernprozesse fokussiert. Außerdem finden sich – relativ betrachtet – häufiger Berichte von Lernprozessen, die besondere Selbstwirksamkeitserfahrungen beschreiben. Insgesamt kann gezeigt werden, dass die Treatmentgruppe detailliertere Berichte über Lernprozesse wiedergibt. Ergänzend kann auf Basis der Daten über die Sprachkompetenz der Schülerinnen und Schüler, diskutiert werden, ob Lernprozesse von nicht-Muttersprachlern erst durch das Projekt in den Fokus der Lehrenden gerückt wurden.
Hinsichtlich der Rahmenbedingungen zeigt das Projekt weitestgehend eine ökologische Validierung der bestehenden theoretischen Setzungen. Zudem finden sich Hinweise in den erhobenen Daten, die eine Unterschiedlichkeit bezüglich der Voraussetzungen für den SBU-Draußen in Deutschland und Schweden nahelegen.
Die Arbeit offeriert abschließend eine Vielzahl von Ansatzpunkten für eine weitere Erforschung des SBU-Draußen. Diese Vorschläge basieren teilweise auf den erhobenen Daten und gehen aber auch darüber hinaus. Insgesamt impliziert dieses Forschungsprojekt, dass SBU-Draußen sowie die weitere Erforschung dieses Konstrukts einen wertvollen Beitrag für Schule und Wissenschaft leisten kann.
Jugendliche können ihr Schlafverhalten auf einem Kontinuum von Morgentyp bis Abendtyp einstufen und so ihren Chronotyp bestimmen. Der Chronotyp ist ein Persönlichkeitsmerkmal und speist sich aus genetischen, psychologischen, soziokulturellen und geophysischen Einflüssen. Wir untersuchten darauf aufbauend die Schlafgewohnheiten von Sekundarstufenschülern und evaluierten ein Unterrichtskonzept zu Schlaf und Schlafhygiene. Im Fragebogendesign wurde, soweit möglich, auf bestehende Skalen zurückgegriffen. In 2009/2010 wurden 3.501 Sekundarstufenschüler an 34 Regelschulen in Heidelberg, Mannheim und im Rhein-Neckar-Kreis zu ihrem Schlafrhythmus und zu Faktoren, die den Schlafrhythmus beeinflussen können, befragt. Der Anteil der Abendtypen stieg von Klassenstufe 5 nach Klassenstufe 9 von 8 % auf 35 % an (Kapitel 5.1). Schüler der Klassenstufe 9 entwickelten vor Schultagen ein Schlafdefizit von durchschnittlich 100 Minuten täglich und schliefen am Wochenende durchschnittlich 3h 8min später und 1h 48min länger als an Schultagen (Kapitel 5.2). Abendtypen hatten im Tagesverlauf erwartungsgemäß große Probleme, vor Schultagen rechtzeitig schlafen zu gehen und morgens wach zu werden. Abendtypen berichteten über größere Probleme in der zeitlichen Einpassung ihres Schlafbedürfnisses an den Alltag als frühere Chronotypen (Kapitel 5.3). Der Konsum von wachmachenden Stimulanzien kann als Ursache oder als Symptom der Abendorientierung interpretiert werden, jedenfalls stellte sich uns das Zusammenspiel von Abendorientierung und Süßigkeiten, Koffein, Alkohol und Zigaretten als ein Teufelskreislauf dar (Kapitel 5.4). Abendtypen mit schlechteren Schulnoten verspürten mehr Alltagsstress. Morgentypen schien vieles leichter zu fallen, weil sie Alltagsprobleme ausgeschlafen besser meistern können (Kapitel 5.5). Morgentypen bevorzugten vermehrt soziale Werte, während Abendtypen individuelle Werte präferierten (Kapitel 5.6). Ein höherer sozio-ökonomischer Status in einer traditionell gelebten Familie mit jüngeren Geschwistern, regelmäßigen Mahlzeiten und höherer Lebenszufriedenheit wirkt positiv auf den Schlafrhythmus. (Kapitel 5.7). Den stärksten Einfluss auf den Chronotyp hatten elektronische Bildschirmmedien. Die häufige Nutzung elektronischer Bildschirmmedien wie Fernseher und Computer förderte die Abendorientierung stark, vermutlich weil diese wach machendes blaues Licht ausstrahlen (Kapitel 5.8). Schüler, die in dunkleren Wohngebieten schlafen, waren vermehrt Morgentypen. Dieses Ergebnis scheint auf den ersten Blick erwartbar. Interessant wurde das Ergebnis, weil die Einwohnerzahl in der Analyse berücksichtigt wurde und die Lichtintensität weiterhin einen Einfluss auf vermehrte Abendorientierung hatte (Kapitel 5.9). Die biologische Prägung des circadianen Rhythmus bei der Geburt zeigt, dass es keine reine Wahlentscheidung ist, wenn Jugendliche später schlafen gehen, sondern dass der Chronotyp eine feste Persönlichkeitsstruktur mit geophysischen Wurzeln ist, die bereits durch Lichtverhältnisse während der Geburt geprägt wird (Kapitel 5.10). Morgentypen hatten weniger Fehlkonzepte, wenn es um die Funktionen des Schlafs und schlafhygienisch richtiges Verhalten geht (Kapitel 5.11). Die besseren Schulnoten der Morgentypen ließen sich einerseits durch den höheren sozio-ökonomischen Status der Eltern und andererseits durch die Ausgeschlafenheit der Morgentypen an Schultagen erklären (Kapitel 5.12). Auch die etwas bessere Aufmerksamkeitsleistung der Morgentypen ließ sich durch bessere Noten und erhöhte Wachheit erklären (Kapitel 5.13). Abendorientierung ist ein Indikator für risikoreiches Verhalten, das sich in der Präferenz individueller Persönlichkeitswerte, im Konsum von Stimulanzien (Koffein, Alkohol und Zigaretten), in Alltagskonflikten in der Schule, mit den Eltern und sich selbst, in schlechten Schulnoten und in extensiver Nutzung elektronischer Bildschirmmedien wiederspiegelt. Morgenorientierung hingegen wirkt wie ein Schutz vor problematischem Verhalten und Schwierigkeiten, da Morgentypen denselben frühen Rhythmus wie die Erwachsenen leben und deswegen gesellschaftliche Erwartungen leichter erfüllen. Der Unterrichtsentwurf zu Schlaf und Schlafhygiene wurde auf der Datengrundlage von 271 Realschülern der Klassenstufe 6, aufgeteilt in Treatment- und Kontrollgruppe, mit unterrichtsbegleitenden Fragebögen im Pre-Post-Test Design evaluiert (Kapitel 5.14). Im Ergebnis steigerte sich das Wissen insbesondere der Abendtypen, die vor dem Unterricht weniger wussten als die Morgentypen. Dauerhafte Verhaltensverbesserungen konnten jedoch nicht erreicht werden. Im Gegenteil, das schlafhygienische Verhalten verschlechterte sich auch in der Treatmentgruppe. Die Verschlechterung innerhalb des kurzen Zeitraums von sechs Wochen ist auf das ansteigende Alter, die Übernahme neuer sozialer Rollen im Übergang ins Jugendalter und die in diesem Alter beginnenden Hormonumstellungen zurückzuführen.