Eine empirische Studie zum Einsatz von schülerzentrierten Unterrichtsmethoden im Natur- und Technik-Unterricht zum Thema "Wasser - Grundlage des Lebens"

An empirical study dealing with the implication of student-centered teaching methods in natural science classes with the topic "water - basis of life"

Das Themengebiet „Wasser“ stellt einen wichtigen Schwerpunkt im Natur- und Technik-Unterricht der 5. Klasse an Gymnasien dar. Laut Lehrplan des bayrischen Kultusministeriums ist dabei auch „Naturwissenschaftliches Arbeiten“ in den Unterricht einzubeziehen. Der Einsatz schülerzentrierter Unterrichtsformen wie „Lernen an Stationen“ und „Concept Mapping“ bietet sich hierfür an. In der vorliegenden Arbeit wurde daher der Einfluss beider Unterrichtsmethoden auf kognitive und motivationale Variablen eDas Themengebiet „Wasser“ stellt einen wichtigen Schwerpunkt im Natur- und Technik-Unterricht der 5. Klasse an Gymnasien dar. Laut Lehrplan des bayrischen Kultusministeriums ist dabei auch „Naturwissenschaftliches Arbeiten“ in den Unterricht einzubeziehen. Der Einsatz schülerzentrierter Unterrichtsformen wie „Lernen an Stationen“ und „Concept Mapping“ bietet sich hierfür an. In der vorliegenden Arbeit wurde daher der Einfluss beider Unterrichtsmethoden auf kognitive und motivationale Variablen empirisch untersucht. Obwohl ein Lernen an Stationen innerhalb der Lehrerschaft hin und wieder als ein „Spaßunterricht“ mit einem nur geringen Einfluss auf kognitives Lernen angesehen wird, wurde dieses in der ersten Teilstudie einem lehrerzentrierten Unterricht gegenübergestellt. Auf beide Unterrichtsformen, welche exakt gleiche Themen behandelten, folgte eine Concept Mapping Phase zur Wissenssicherung. Somit konnte deren Einfluss auf den kurz- und langfristigen Wissenserwerb und die Motivation der Schüler getestet werden. Es zeigte sich, dass die Schüler in beiden Unterrichtsformen einen vergleichbaren langfristigen Lernerfolg erreichten, obwohl den getesteten Schülern die Methode des Lernen an Stationen bis dato gänzlich unbekannt war. Auch die Methode des Concept Mapping wurde in den Testklassen zum ersten Mal eingesetzt und wirkte sich dennoch, verglichen mit einer Kontrollgruppe ohne Konsolidierungsphase, positiv auf den kurzfristigen Wissenserwerb aus. Das gemessene Interesse, die wahrgenommene Wahlfreiheit und Kompetenz der Schüler war bei beiden Unterrichtsformen sehr hoch und unterschied sich nicht. In der zweiten Teilstudie wurden die erstellten Concept Maps bezüglich ihrer Qualität untersucht. Es zeigte sich, dass nach dem lehrerzentrierten Unterricht komplexere Concept Maps produziert wurden als dies nach dem Stationenlernen der Fall war. Dabei wurde zudem ein Geschlechtereffekt gemessen. Mädchen erstellten demnach die komplexeren Maps. Die Interaktion der Variablen „Geschlecht“ und „Anzahl von Wissensnetzen innerhalb einer Concept Map“ zeigte einen signifikanten Effekt auf das langfristig erworbene Wissen. Die dritte Teilstudie lieferte Einblick in das Langeweileempfinden von Schülern während des regulären Natur- und Technik-Unterrichts. Der Einsatz eines Langeweilefragebogens nach Lohrmann (2008) wurde in dieser Studie zum ersten Mal im Natur- und Technik-Unterricht angewandt. Eine Clusteranalyse erbrachte vier Schülertypen: „Optimal geforderte“ und „mäßig geforderte“ Schüler auf der einen Seite sowie Schüler, die regelrecht während des Unterrichts „abschalten“ oder „gelangweilt“ sind. Besonders hohes Interesse an neuen Unterrichtsformen (Lernen an Stationen) zeigten vor allem die Schüler, die bereits mit dem regulären Natur- und Technik-Unterricht sehr zufrieden waren. Alle drei Studien zusammengenommen lieferten neue Indizien für die Effektivität von schülerzentrierten Unterrichtsformen im Natur- und Technik-Unterricht an Gymnasien. Es konnte gezeigt werden, dass die hier angeführten schülerorientierten Unterrichtsformen ohne Probleme und längere Einführungsphasen eingesetzt werden können. Bereits deren erster Einsatz liefert vergleichbare Resultate sowohl im kurzfristig als auch langfristig erworbenen Wissen. Schon allein diese Ergebnisse sollten daher Lehrer in ihrem Vorhaben bekräftigen, konsequent auch auf neue Lernformen zu setzen.show moreshow less
The topic “water” is an essential part in the Bavarian science curriculum of grade 5. Under the paragraph “natural scientific working” an application of student-centred teaching styles like learning at work stations and concept mapping is considered. This is specifically included in this present study, by empirically testing the influence of two instructional methods which base itself on cognition and motivation. In the first part of the study, learning at work stations was tested against a teacThe topic “water” is an essential part in the Bavarian science curriculum of grade 5. Under the paragraph “natural scientific working” an application of student-centred teaching styles like learning at work stations and concept mapping is considered. This is specifically included in this present study, by empirically testing the influence of two instructional methods which base itself on cognition and motivation. In the first part of the study, learning at work stations was tested against a teacher-centred instruction. Both instructional types dealt with the very same topics; the only difference was that students who participated in learning at work stations did experiments on their own whereas students of the teacher-centred approach only watched their teacher while performing those experiments. Both groups took part in a following concept mapping phase for consolidating their newly acquired knowledge immediately after the “hands-on” and the teacher-centred instruction. The influence of both instruction methods was tested regarding students short-term and long-term learning success and their motivation. Results show that students from both teaching styles showed a similar long-term learning success. Although concept mapping was implemented the first time in all of the classes it showed already a positive influence on students’ short-term learning success compared to a control group without consolidation phase. Interest, perceived choice and competence were recorded very high but did not differ between the two instructional styles. The second part of this study dealt with the quality of concept maps. It could be shown that students participating in the teacher-centred instruction produced concept map of higher complexity than students of the “hands-on” approach. Furthermore, gender effects were detected. Girls produced more complex maps than their male classmates. The interaction of the both variables “gender” and “number of sub-nets per concept map” showed a significant effect on long-term learning success. Part III of the present study gave important insight into students’ perception of boredom during regular natural science classes. Therefore, a battery developed by Lohrmann (2008) was used which was implemented the first time in natural science classes in this study measuring students’ boredom in different modes of instruction. A cluster-analysis of the boredom questionnaire revealed four student types classified by their perception of boredom. On the one hand, there are “optimal” and “moderate” challenged students, but on the other hand it also characterised students as “reluctant” and “bored”. Students’ interest in an altered teaching style (learning at work stations) was especially high among those who were already satisfied with regular science instruction. The present study provides new evidence for the effectiveness of student-centred teaching styles in natural science education. It could be shown, that the tested student-oriented instructional methods can be implemented in education without any complications and long introduction phases and show a positive effect on both short- and long-term learning success even the first time they were applied. These results should help to encourage teachers to make use of new, student-centred methods in their teaching.show moreshow less

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Metadaten
Institutes:Biologie
Author: Sabine Gerstner
Title Additional (German):Eine empirische Studie zum Einsatz von schülerzentrierten Unterrichtsmethoden im Natur- und Technik-Unterricht zum Thema "Wasser - Grundlage des Lebens"
Advisor: Sabine Gerstner
Granting Institution:Universität Bayreuth,Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Date of final exam:24.11.2009
Year of Completion:2009
SWD-Keyword:Biologieunterricht; Langeweile; Stationenarbeit; Unterrichtsmethode
Tag:Concept Mapping; Lernen an Stationen; Natur- und Technik Unterricht; Wasser; schülerzentrierter Unterricht
concept mapping; learning at work stations; student-centred; water
Dewey Decimal Classification:370 Bildung und Erziehung
URN:urn:nbn:de:bvb:703-opus-6479
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):18.12.2009