Österreichisches Kompetenzzentrum für Didaktik der Biologie

Was interessiert Jugendliche an den Naturwissenschaften?

Ergebnisse der ROSE – Erhebung

Dr. Doris Elster

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Die internationale Vergleichserhebung ROSE

– Theoretischer Rahmen – Forschungsdesign– Ergebnisse– Sechs Herausforderungen für den

naturwissenschaftlichen Unterricht

Gliederung des Vortrags

Informationen zum Vortrag

• Zeitschrift „Plus Lucis“ Heft 3/2007 http://univie.ac.at/Pluslucis

• Zeitschrift „Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht“ Heft 4/2007 und Heft 3/2008 (im Druck)

• Journal of Biological Education 1/2007-------------• Website des AECC-Biologie:

http://www.univie.ac.at/aeccbio• Tagungswebsite

3

4

Ich würde gerneWissenschaftler /Wissenschaftlerinwerden!

Österreich

Schreiner & Sjoberg 2006

Elster 2007

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Ich würde gerne einen technischen Beruf ergreifen.

Österreich

Schreiner & Sjoberg 2006Elster 2007

Das Interesse am naturwissenschaftlichen Unterricht

Altersabhängig: Das Fachinteresse nimmt kontinuierlich ab je länger Mädchen und Jungen die Schule besuchen. (Krapp 1998, Löwe 1987)

Geschlechtsabhängig: Jungen sind interessierter an “hard sciences“ als Mädchen (Duit 1997). Mädchen sind interessierter an Biologie. (Hoffmann & Lehrke 1986, Elster 2005).

Interesse an Biologie

Schulstufe

Löwe 1987

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Welche Fragen stellen Schülerinnen und Schüler in den Naturwissenschaften?

Das Zitat einer Schülerin“….Es ist für mich extrem langweilig über die Wirkung von

Chemikalien, die in der Industrie eingesetzt werden, zu lernen. Viel interessanter wäre es für mich mehr über die Wirkung von Chemikalien oder Drogen auf den menschlichen Körper zu erfahren.“ (Cerini & al., 2003)

Im Schulunterricht werden häufig Fragen beantwortet, die von den Lernenden in dieser Form nicht gefragt werden.

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Biologie im KontextPhysik im KontextChemie im Kontext

Philosophie der Kontextprojekte:Naturwissenschaftliche Inhalte können wieder in den Fokus der

Lernenden gerückt werden, wenn sie in lebensweltlich / gesellschaftlich relevanten Kontexten vermittelt

werden.

Was ist interessant und relevant für Jugendliche?

Die Bedeutung von Kontexten

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Rahmenmodell der Interessensgenese

Interessiertheit einer Person

Interessantheit des

Gegenstandes

SituationalesInteresse Individuelles

Interesse

Aktueller individuellerZustand

Dauerhafte Disposition

KontextInhalt

Krapp 1998, Kattmann 2ooo

AutonomieSoziale EingebundenheitKompetenzerleben

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Catch and hold

Die Herausforderung für den Unterricht besteht darin, das situationale Interesse zu fangen („catch“) und so lange zu erhalten („hold“), dass individuelles Interesse zur Auseinandersetzung mit Naturwissenschaften (in weiterbildenden Schulen, Studien und Berufen) entsteht

Krapp 2002, Alexander & Jetton 1996

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Zusammenhang zwischen Inhalt und Kontext

SAS – Studie (Sjøberg 2000):Das Fachinteresse variiert mit unterschiedlichen

Kontexten.“Musik” > “Akustik und Töne”;“Regenbogen und Sonnenuntergang” > “Licht und Optik”

IPN – Interessensstudie (Häussler & Hoffmann 1995)

Ein Fachthema – fünf unterschiedliche Kontexte:“praktisch”, “gesellschaftlich”, “emotional”,

“intellektuell”, “bewertend”.

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– Inhalte und Kontexte, die an Alltagssituationen anknüpfen (Mädchen: an tatsächlich gemachte Erfahrungen)

– Inhalte mit Bezug zum menschlichen Körper – Anwendungen in Medizin & Gesundheitswesen

– Inhalte mit emotional positiv gefärbten Komponenten (Mädchen:Naturphänomene, Buben: Technische Errungenschaften)

– Inhalte von gesellschaftlicher Bedeutung, die Betroffenheit auslösen (vor allem Mädchen!)

– Interessante Tätigkeiten sind: Bauen und Konstruieren (jüngere SuS), Diskutieren und Bewerten (ältere SuS). Generell uninteressant sind Berechnen und etwas in einer Formel ausdrücken.

Hofmann, Häußler, Lehrke (1998)

Woran waren Jugendliche vor 10 Jahren interessiert? (IPN – Interessensstudie)

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Haben sich die Interessen der Jugendlichen verändert?

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Die internationale Studie ROSE

ROSE – The Relevance of Science Education

Eine internationale Vergleichsstudie zu den Einstellung und Werten, Interessen, Plänen und Vorlieben Jugendlicher bezogen auf Naturwissenschaft und Technologie.

Koordination und internationale Vergleichsanalyse:

Universität Oslo, Norwegen (Svein Sjøberg)

International mehr als 40 beteiligte Länder

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Der ROSE - Fragebogen

• 250 Items, 4-stufige Likert Skalen• Stimme zu – stimme nicht zu; • Sehr interessiert – nicht interessiert• 2-dimensionale Struktur: Inhalt und Kontext

• 7 Itemgruppen– Worüber ich gerne lernen möchte

(108 Items, ACE)– Mein zukünftiger Beruf (26 Items; B)– Ich und die Umwelt (18 Items; D)– Mein naturwissenschaftlicher Fachunterricht (16 Items; F)– Meine Meinung zu Naturwissenschaft und Technologie (16 Items; G)– Meine außerschulischen Erfahrungen (61 Items; H)– Ich als Naturwissenschaftlerin / Naturwissenschaftler (offene Frage; I)

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Forschungsfragen

– An welchen naturwissenschaftlichen Inhaltenund Kontexten sind Schülerinnen und Schüler am Ende der Sek 1 (Unterstufe) interessiert?

– Unterscheiden sich die Interessen der Mädchen und Buben?

– Lassen sich Interessenstypen identifizieren?

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Datenerhebung in Österreich und Deutschland

• Standardisierter ROSE Fragebogen (250 items) + nationale Fragen: Schultype, Region

• Datenerhebung: September / Oktober 2004 (Österreich) und September / Oktober 2005 (Deutschland)

• 52 Schulen / Schulklassen– Österreich: 26 Klassen; Deutschland: 26 Klassen

• 1247 Jugendliche– Mädchen: N=659; Buben: N=588– Alter: 14/15 Jahre: 783; 16/17 Jahre: 456; 18 Jahre: 8

• Datenanalyse: deskriptive Statistik, Faktorenanalyse (Hauptkomponentenanalyse mit Varimax-Rotation), Clusteranalyse (hierarchisch)

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Die 2-dimensionale Struktur der Items

Inhaltsdimension1. Astrophysik, Universum2. Erde, Geowissenschaften3. Zoologie, Tiere4. Botanik, Pflanzen5. Chemie, Chemikalien6. Physik: Energie7. Physik: Licht, Strahlung8. Physik: Töne9. Humanbiologie10. Technik, Technologien

Kontextdimension1. Umweltschutz2. Alltagsnutzen3. Spektakuläre Phänomene,

Horror4. Gesundheit/Medizin5. Fitness/Gesundheitliche

Risken6. “young body”7. Mystik, Wunder8. Schönheit, Ästhetik9. Gesellschaft

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Beispiele für die Item-Konstruktion

Inhalte der Physik können stehen:• Im Kontext Gesundheit, Medizin: „Wie Radioaktivität auf

den menschlichen Körper wirkt“• Im Kontext Mystik und Wunder: „Licht um uns, das wir

nicht sehen.“Inhalte der Humanbiologie können stehen:• Im Kontext Gesundheit und Medizin: „Krebs, was wir

wissen und wie man damit umgehen kann.“• Im Kontext „Young Body“: „Sexuell übertragbare

Krankheiten und wie man sich davor schützen kann.“

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Die Ergebnisse von DL und AT sind vergleichbar. –eine Stichprobe.

Interessant: ☺☺Inhalte des

Universums, der Zoologie und der Humanbiologie.

Uninteressant Inhalte der Botanik

Ergebnisse: Das Interesse Jugendlicher an naturwissenschaftlichen Inhalten

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Ergebnisse: Das Interesse Jugendlicher an naturwissenschaftlichen Kontexten

Interessant☺☺Kontexte Spektakuläres,

Gesundheit, Jugend, Mystik.

UninteressantKontexte zu Ästhetik und

Alltagsnutzen.

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Interessant f. Mädchen : ☺☺Humanbiologie.

Interessant für Buben: ☺☺Technologien, Energie,

Chemie. Interessant für beide

Geschlechter: ☺Universum, Zoologie

Uninteressant für beide Geschlechter :☺

Botanik

Ergebnisse: Interesse von Mädchen und Jungen an naturwissenschaftlichen InhaltenInteresse an Inhalten

1 Universum

2 Erde

3 Zoologie

4 Botanik

5 Chemie

6 Licht, Strahlung

7 Töne

8 Energie

9 Technologie

10 Humanbiologie

Mittelwerte

3,23,02,82,62,42,22,01,8

Mädchen

Jungen

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Interessant für Mädchen ☺ ☺ Young Body,

Gesundheit, Fitness,Mystik.

☺ SpektakuläresAlltagsnutzen

Interessant für Buben ☺ ☺ Spektakuläres, Young

Body, Gesundheit☺ Mystik, Umweltschutz,

GesellschaftFitness und Ästhetik.

Ergebnisse: Interesse von Mädchen und Jungen an Kontexten

Interesse an Schulphysik

Wie der Sonnenuntergang den Himmel färbt.

Wie die Atombombe funktioniert.

Warum wir einen Regenbogen sehen können.

Alternative Energiequellen durch Sonne, Wind, Wellen, Gezeiten etc.

Wie Energie eingespart oder effektiver genutzt werden kann.

Licht um uns, das wir nicht sehen können (Infrarot, Ultraviolett)

Optische Instrumente und wie sie funktionieren (Teleskop, Kamera)

Wie eine Atomkraftanlage funktioniert.Wie unterschiedliche Musikinstrumente Töne

produzieren.Wie Elektrizität hergestellt und im Alltag genutzt

wird.

Interesse an Schulphysik

E02

A30

C17

E21

E20

A19

C02

A48

A21

E27

4,03,02,01,0

Mädchen

Jungen

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Interesse an „Young Body“

Was man über HIV /AIDS weiß, wie man sich schützen kann.

Wie Drogen auf den Körperwirken

Geschlechtskrankheiten, wie man sich schützen kann

Welche Auswirkungen Alkohol und Nikotin auf den Körper haben.

Sexualität und Fortpflanzung.

Geburtenkontrolle und Verhütung.

Essstörungen wie Aneroxie und Bulimie.Biologische und mensch. Aspekte

einer Abtreibung.Wie Babys wachsen und sich

entwickeln.Die Fähigkeit von Lotionen und Cremen,

die Haut jung zu erhalten.

Interesse am Kontext "Young Body"

E11

E13

E09

E12

A09

A10

A38

E31

A11

A39

4,03,02,01,0

Mädchen

Jungen

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Interesse an Botanik

Vorteile und Gefahren moderner Landwirtschaft

Der medizinische Nutzen von Pflanzen.

Giftpflanzen in meiner Umgebung

Pflanzen in meiner Umgebung

Ökologische Landwirtschaft ohne Pestizide

Wie man Ernteerträge steigert

Wie Pflanzen wachsen und sich vermehren

Symmetrien und Muster von Blättern und Blüten.

Interesse an Botanik und Landwirtschaft

E33

E18

A28

E25

E19

E17

A15

E01

4,03,02,01,0

Mädchen

Jungen

27

Interesse an Mystik, Wunder

Warum wir beim Schlafen träumen und was die Träume bedeuten.

Leben und Tod und die menschliche Seele.

Gedankenübertragung, sechster Sinn, Intuition etc.

Geister und Hexen und ob sie existieren.

Astrologie und Horoskope und ob die Planeten Einfluss auf den Menschen haben.

Interesse am Kontext Mystik

C13

C11

C15

C14

C09

4,03,02,01,0

Mädchen

Jungen

Nichtinteressiert

Sehrinteressiert

28

Interesse an Astronomie / UniversumInsteresse am Kontext Astronomie

A34

C08

C10

A23

A22

A35

A01

C16

E29

A44

A45

4,03,02,01,0

Mädchen

Jungen

Wie es sich anfühlt schwerelos durchs All zu schweben.

Die Existenz von außerirdischem Leben

Ungelöste Rätsel des UniversumsWie Meteoriten, Asteroiden Katastrophen

verursachen.Schwarze Löcher, Supernovae u. and.

spektakuläre Erscheinungen im All.Wie man sich an den Sternen orientieren kann.

Sterne, Planeten und das Universum

Warum die Sterne funkeln und der Himmel blau ist.

Die erste Mondlandung und die Geschichte der Raumfahrt.

Raketen, Satelliten und Raumfahrt.Die Verwendung von Satelliten für Kommunikation u. andere Zwecke.

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Ergebnis der Faktorenanalyse: 16 Faktoren

A-Items E-Items1 Gefahren n=13 .84932 Young Body n=12 .84923 Astronomie n=6 .77374 Tiere/Pflanzen n=6 .69025 Erde n=5 .67816 Sinn.Wahrnehmung

n=3 .6393

1 Mystik n=6 .82002 Technologie n=6 .84293 Phänomene n=3 .71134 Weltraum n=2 .7321

1 Gesundheit n=7 .81622 Umweltschutz n=6 .77713 Technik n=6 .77784 Alltagsnutzen n=5 .79315 Wissensgenese n=5 .68706 Gesell. Risken n=3 .6327

C-Items

30

11,5

22,5

33,5

4

GefahrenYoung body/Fitness

AstronomieTiere/Pflanzen

Erde/Geologie

sinnl.Wahrnehmung

MystikTechnologiePhänomeneWeltraumGesundheitUmweltschutzTechnikAlltagsnutzenWissensgenese

Gesellschaft

Typ 1Typ 2Typ 3

Ergebnis der Clusteranalyse: Drei Interessenstypen

Sehr interessiert

Nichtinteressiert

31

Ergebnisse der Clusteranalyse: Drei unterscheidbare InteressenstypenTyp 1: ☺ Überdurchschnittlich

interessiert an allen naturwissenschaftlichen Inhalten unabhängig vom Kontext.

Typ 2:• ☺ Interessiert an Themen der

Technologie, Gesundheit, “young body”, Weltraum.

• Nicht interessiert an Mystik und Wunder

Typ 3: • ☺ Interessiert an Themen Gesundheit

und Fitness, “young body”, Mystik, Weltraum, Gesellschaftsbezug.

• Nicht interessiert an Technik, Technologien, Alltagsnutzen

Mädchen: Jungen = 1:1Die Interessierten

Mädchen: Buben = 2:8Bubenprofil

Mädchen: Buben = 8:2Mädchenprofil

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MädchentypenBODY – TYP (B)

Fitness, Young Body, sozial und verantwortungsbewusst

WONDER – TYP (W)

Wunder, Mystisches,Kreativ und sich selbstverwirklichend

33

Realistin

Interessiert anWissenschaft und

Technologieund an

Selbstverwirklichung

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Schlussfolgerungen: Haben sich die Interessen Jugendlicher verändert?

IPN Interessensstudie (Hoffmann, Häussler 1995)

Jugendliche waren interessiert• Kontext Medzin und Gesundheit

• Emotionaler Kontext

• Gesellschaftlicher Kontext

• Praktischer Kontext

ROSE – Ergebnisse aus Österreich und Deutschland (2005)

Jugendliche sind interessiert+ Kontext “young body” / Themen mit

besonderer Relevanz für die Jugend; Fitness, Wellness.

+ Kontext Mystik und Wunder; + Spektakuläres, Horror.(- ästhetische Aspekte)+ Gefahren und Risken für die

Menschheit- Nicht interessant: Alltagsrelevanz,

praktischer Nutzen

35

Herausforderungen an den naturwissenschaftlichen Unterricht

1. Herausforderung: Kann man im Unterricht das Interesse an Mystik und Wunder (Fiktion) aufgreifen?– Botanik und Harry Potter, Heil- und

Giftwirkung von Pflanzen– Historische Beispiele

36

37

38

Herausforderungen an den naturwissenschaftlichen Unterricht

2. Herausforderung: Können Inhalte verstärkt in „spektakuläre Kontexte“ gestellt werden?

Beispiele: Extreme Bedingungen von

Lebensformen in der Tiefsee, in der Arktis / Antarktis, im Eis und in heißen Quellen.

Außerschulische Lernorte -Gentechniklabore

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40

Herausforderungen an den naturwissenschaftlichen Unterricht

3. Herausforderung: Können humanbiologische Inhalte verstärkt mit medizinischen Kontexten und (technischen) Anwendungen verbunden werden?

Beispiele: Direkte Bezüge zum menschlichen Körper herstellen über Hobbys oder Sport. Gesund – fit - schön

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Herausforderungen an den naturwissenschaftlichen Unterricht

4. Herausforderung: Gesellschaftliche Verantwortung übernehmen –Demokratiebewusstsein stärken

Beispiele: Umweltschutz –Biodiversität – Biosphärenpark Wienerwald

Biosphärenpark Wienerwald

„Mensch und Biosphäre“ –internationales Umweltforschungs-programm der UNESCO

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43

Herausforderungen an den naturwissenschaftlichen Unterricht

Astronomie und Astrophysik sind von großem Interesse für Mädchen und Buben (Osborne und Collins 2001)

5. Herausforderung: Können astronomische Kontexte verstärkt im naturwissenschaftlichen Unterricht Platz finden?

Beispiele: Astronauten im Weltall, extra-terrestristisches Leben.

6. Herausforderungen: Können traditionelle Rollenbilder durchbrochen werden?

Claudie Haigneréerste europäische

Raumfahrerin, später Wissenschaftsministerin in Frankreich.

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• Mädchen und Buben haben unterschiedliche Interessen an naturwissenschaftlichen Kontexten und Inhalten.

• Die Herausforderung für den Unterricht besteht darin, das situationale Interesse zu fangen („catch“) und so lange zu erhalten („hold“), dass individuelles Interesse zur Auseinandersetzung mit den Naturwissenschaften (in weiterbildenden Schulen, Studien und Berufen) entsteht (Krapp 2002, Alexander und Jetton 1996).

• Ein möglicher Zugang ist die verstärkte Kontextorientierung z.B. durch die Verbindung von technischen Anwendungen in humanbiologischen und/oder astronomischen Kontexten.

Schlussfolgerungen für den Unterricht

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Dr. Doris ElsterKompetenzzentrum für Didaktikder Biologie der Universität WienAECC - Biologie

Doris.Elster@univie.ac.at