500 Naturwissenschaften und Mathematik
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Die Einflüsse auf die Veränderung und Erhaltung von Verhaltensgewohnheiten sind zahlreich und nicht immer vorhersagbar. Die Förderung eines umsichtigen Umgangs mit Abfällen aus dem häuslichen Umfeld kann einen substanziellen Beitrag zum Umwelt- und Ressourcenschutz leisten. Um die Entstehung von Gewohnheiten umweltbezogener Handlungen besser verstehen und damit einen umweltgerechten Ansatz verfolgen zu können, bedarf es noch weiterer Untersuchungen. Am Beispiel einer Gastnation, in Deutschland stationierter US-Militäran-gehöriger, wurde eine auf äußere Strukturen fokussierte Interventionsstudie durchgeführt und evaluiert. Dabei wurden sowohl situationsspezifische als auch soziale Faktoren einbezogen. Die Interventionen basieren auf einer Sequenz von Rückmeldung, sozialer Kontrolle und Beratung. Die Methode der Beobachtung von ausgeführtem Verhalten der Hausgemeinschaften ermöglicht eine objektive Datenerhebung und liefert somit wesentliche Rückschlüsse auf den Erfolg der Interventionsansätze.
In dieser Arbeit konnte belegt werden, dass der Umgang mit Siedlungsabfällen unter Einsatz strukturbasierter Interventionssequenz aus Rückmeldung, sozialer Kontrolle und Beratung positiv beeinflusst werden kann. Durch diese Interventionsform wird die Restmüllmenge beachtlich reduziert. Im Gegenzug steigt die Menge der wiederverwertbaren Stoffe wie Leichtverpackungen (Gelbe Tonne = Duales System Deutschland) und Papierabfälle in bedeutendem Ausmaß an. Ebenso kann die Sammlung von biologisch abbaubaren Abfällen (Bioabfall) verstärkt werden. Eine deutliche Verbesserung der Sortiergüte konnte bei allen Abfallsorten erzielt werden.
Die gesammelte Menge der Bioabfälle liegt nach der Intervention unterhalb der Vergleichswerte deutscher Siedlungen. Ausgehend von dieser Grundlagenforschung wurde der Forschungsansatz um die Auswirkung einer verminderten Handlungsbarriere bezüglich der Sammlung von Bioabfällen erweitert. Mit den hierfür zur Verfügung gestellten Behältern, welche die unmittelbare Sammlung biologischer Abfälle direkt im Haushalt erleichtern sollten, konnte kein gesteigerter Effekt auf die gesammelte Bioabfallmenge ermittelt werden. Für einen fortführenden Erkenntniszuwachs müssten weitere Untersuchungen bezüglich der mit der Bioabfallsammlung gekoppelten Handlungsbarrieren folgen.
Als weiteres Ergebnis konnte gezeigt werden, dass die Dauer zum Erlernen und Ausüben eines optimalen Mülltrennungsverhaltens durchschnittlich mit einer acht- bis zehnwöchigen Intervention realisierbar ist. Damit sind die Ergebnisse mit aktuellen Studien zur Implementierung gesundheitsförderlichen Verhaltens (Lally et al., 2010, Gardner et al., 2012, Sonnenberg et al., 2013) vergleichbar. Eine Stichprobenüberprüfung zur Aufrechterhaltung dieses erlernten Verhaltens ergab, dass diese Handlung neun Wochen nach dem Interventionsprogramm weiterhin optimal ausgeführt wird. Nach siebzehn Wochen sind bereits erste Rückfälle in alte Verhaltensmuster zu verzeichnen. Die Rückfallwahrscheinlichkeit ist bei vormals mangelhaft bewertetem Mülltrennungsverhalten der Hausgemeinschaften höher. Dies deutet auf eine unterschiedliche Fähigkeit der Hausgemeinschaften hin, die Verhaltensänderung beizubehalten.
Zur Analyse möglicher sozialer Faktoren, die zu einem unterschiedlichen Mülltrennungsverhalten beitragen können, wurde der sozialen Status der Bewohner in Betracht gezogen. Der soziale Status wurde in Form des Militärranges der US-Army einbezogen. Einwohner, die ein Gebiet bewohnen, in dem der Großteil der Bevölkerung einem höheren sozialen Rang angehört, weisen ein besseres Mülltrennungsverhalten bei gleichzeitig höherer Müllmenge auf als Einwohner, die in einem Gebiet mit überwiegend geringerem sozialem Rang leben.
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.
Naturwissenschaftliche Modelle sind zentrale Arbeits- und Denkweisen in der Biologie und Chemie. Fähigkeiten im Vermitteln von Modellkompetenz sind somit auch ein wichtiger Teil der Lehrkompetenz in den Schulfächern Biologie und Chemie. Bisherige Studien zu Modellen im Unterricht untersuchen zumeist das Wissen über Modelle von Lehrkräften und Schülerinnen und Schülern. Es bestehen jedoch Zweifel in der fachdidaktischen Forschung, ob das Wissen über Modelle zentral ist für die Vermittlung von naturwissenschaftlicher Modellkompetenz. Studien zu Modellwissen und zur quantitativ angelegten fachdidaktikischen Forschung, die sich an deklarativem Wissen orientieren, sind in die Kritik geraten. Es wird bezweifelt, ob solche Tests dem Anspruch auf Abbildung von Lehrkompetenz gerecht werden.
Deswegen wurde erstmalig auf Grundlage eines systematischen Literaturreviews ein theoriebasiertes Modell der Elemente zur Vermittlung von Modellkompetenz im Biologie- und Chemieunterricht entwickelt. Es gelang erstmals in einem Biologievignettentest, sowohl Noticing als auch Reasoning, also Professionelle Unterrichtswahrnehmung in ihrer Gesamtheit, zu modellieren. Die beim Chemievignettentest theoretisch angenommene Reasoningstruktur findet sich nicht in den empirischen Daten. Die Noticingstruktur ergibt ein fittendes Modell; nur der Fitindex TLI ist knapp schlechter als gefordert. Die auf Grundlage einer exploratorischen Faktorenanalyse gefundene Struktur des Chemievignettentests fittet jedoch gut.
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.
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.
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.
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.
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.
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.