500 Naturwissenschaften und Mathematik
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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.
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.
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.
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.
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.
Statistische Repräsentationen, wie Diagramme, finden sich in Unterrichtsfächern wie Mathematik, aber auch der Biologie wieder und bei ihrem Einsatz wird
konkret Bezug auf den Sachinhalt der Daten genommen.
Die Dissertation hat sich dem Phänomen Datenlesen am konkreten Fall von Diagrammen mit empirischen Methoden explorativ genähert. Der Fokus liegt auf einem Einsatz im schulischen Kontext. Dabei wurde ein Mixed-Method Design angewandt um auf verschiedenen Ebenen die Bestandteile des Leseprozesses zu untersuchen. Das Lesen der Diagramme ist ein Zeichenprozess mit aus Adressat, Setting und Objekt. In dieser Arbeit werden die Beziehungen dieser Komponenten auf drei Ebenen untersucht.
Die Dissertation zeigt drei Studien zum Lesen von Diagrammen und deren Vernetzung untereinander. Die Studien bezogen sich auf die drei Ebenen des Zeichenprozesses, bei denen je ein anderer Bestandteil im Fokus stand: der Lerngegenstand, die Adressaten und zuletzt die Verknüpfung beider im Unterricht.
Die erste Studie ergab eine Klassifizierung von Diagramme in Schulbüchern, die ebenso als begriffliche Grundlage für die weiteren Analysen verwendet werden konnte. Es zeigte sich, dass Diagramme in Schulbüchern stark durch ihre grafische Gestaltung variieren und bei Diagrammen mit stärkeren Bezug zur Biologie Kontextwissen zur Thematik des Diagramms notwendig sein kann, um diese adäquat zu interpretieren.
Nachdem die Diagramme auf theoretischer Basis fokussiert betrachtet wurden, stellt der zweite Projektschritt eine schülerzentrierte Phase dar. Dabei wurde durch qualitative Interviews festgestellt über welche Fähigkeiten Schülerinnen und Schüler beim Leseverständnis von Diagrammen überhaupt verfügen und wie sie Diagramme lesen. Die Ergebnisse konnten in einem Kategoriensystem zum Lesen von Diagrammen dargestellt werden.
Die letzte Studie führt die Vorarbeiten und Ergebnisse der vorangegangenen Studien zusammen und untersucht den Forschungskomplex dort, wo er letztendlich Anwendung findet - im Unterricht. Es wurden Hypothesen zu den Einflussfaktoren der Gestaltung Diagramme und den Handlungen beim Lesen zusammengeführt und in einem Quasiexperiment variiert. In dieser Studie wurden Diagramme praxisnah im authentischen Unterricht eingesetzt, um so Untersuchungen zum Leseverhalten anzustellen. Die Ergebnisse können nicht nur in einem wissenschaftlichen Forschungskontext gesehen werden, sondern geben auch für die Schulpraxis Hinweise dafür, wie ein Einsatz von Diagrammen im Unterricht gelingen kann.
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.
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.
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.
In den Kindergärten ist frühe naturwissenschaftliche Bildung inzwischen offiziell verankert und gehört zum elementarpädagogischen Bildungsauftrag (KMK 2004). Pädagogische Fachkräfte erfahren aktive Unterstützung durch Fortbildungsprogramme, Materialsammlungen, Literatur und Kinderlabore. Kindergartenkonzeptionen haben naturwissenschaftliche Bildungsangebote in ihren Alltag implementiert. Fachdidaktische Studien nehmen die Qualität in den Blick, in dem unter anderem die Kompetenzen der pädagogischen Fachkräfte untersucht, die Entwicklung und Gestaltung altersgerechter und nachhaltige Motivation fördernde Lernumgebungen voran getrieben werden sowie die Lernprozesse als Ergebnis der aktiven Bildungsbemühungen erforscht werden. Für einen nachhaltigen Bildungserfolg ist allerdings auch die Tatsache ausschlaggebend, dass die Mehrzahl der Kinder in einem geteilten Betreuungsfeld leben und täglich zwischen Kindergarten und Familienleben wechseln. Beide Lebenswelten bieten Bildungsangebote. Die individuellen Erfahrungen der Kinder stammen also aus verschiedenen Quellen. Folgt man pädagogischen Studien, ist davon auszugehen, dass insbesondere der Einfluss des Familienlebens nachweislich eine große Rolle für den Bildungserfolg spielt (Sylva&Taggart, 2010; Tietze et al., 2012). Eltern geben Orientierung und bieten unterschiedliche Erfahrungsspielräume. Sie können auf die Erlebnisse und Erfahrungen, die die Kinder im Kindergarten machen, reagieren und diese in ihren eigenen Familienalltag einbeziehen, denn „es ist (…)wichtiger, was Eltern tun, als was sie sind“ (Sylva&Taggart, 2010, 17). Um anknüpfen zu können, brauchen Eltern die Kenntnis der Kindergartenpraxis. Die pädagogischen Fachkräfte in den Kindergärten brauchen wiederum die Kenntnis über die Bildungsarbeit in den Familien. Beide sollten darüber kommunizieren. In dieser explorativen Feldstudie wurde der Informationsfluss zwischen pädagogischer Fachkraft und Eltern im Bereich früher naturwissenschaftlicher Bildungsangebote untersucht. Mit Hilfe einer induktiven und deduktiven computergestützten qualitativen Inhaltsanalyse konnte belegt werden, dass im Kindergarten ein Austausch von Informationen zwischen pädagogischen Fachkräften und Eltern stattfindet, jedoch nachweislich eine Diskrepanz zwischen allgemeiner Information und Information über naturwissenschaftlichen Angeboten besteht. Ebenso zeigt sich in der Nutzung der Informationskanäle ein einseitiges Informationsverhalten. Damit ein guter Austausch zwischen Elternhaus und Kindergarten über frühe naturwissenschaftliche Bildung stattfinden kann, brauchen pädagogische Fachkräfte eine spezielle Kommunikationskompetenz, die sie befähigt naturwissenschaftliche Bildungsarbeit im Kindergarten für Eltern transparent zu machen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass gerade Kommunikationskompetenz im Hinblick auf frühe naturwissenschaftliche Bildung in die Aus-und Weiterbildung implementiert werden sollte.