Frischen Wind in MINT! -

Transkript

1 Frischen Wind in MINT! - Anforderungen an einen wirksamen Unterricht der MINT-Fächer - die Perspektiven der internationalen Schulentwicklungsforschung Ilka Parchmann KMK-PAD-Tagung Magdeburg Mai 2013

2 Vortragsübersicht Naturwissenschaften schwer und langweilig oder besser als ihr Ruf? Ansatzpunkte aus Sicht von Lernenden aus Sicht der Forschung Und es bleibt weiter viel zu tun! Fazit und Diskussion 2

3 Zur Einstimmung: Naturwissenschaften sind Formeln? Experimente? Berechnungen? Produkte? Personen?

4 Forschungsbefunde Kein zufriedenstellender Erwerb von anwendbarem Wissen Interessenverluste im Laufe der Regelschulzeit Schüler/-innen trennen in ihrer Wahrnehmung zwischen richtigen Naturwissenschaften und Unterricht Schüler, inbesondere Schüler/-innen, haben eher negative Assoziationen / fehlende Rollenvorbilder (Sjoberg 2005, High Level Group 2005, Hannover & Kessels, 2004; Hofstein & Lunetta, 2004) 4

5 Naturwissenschaften besser als ihr Ruf? PISA Signifikanter Positivtrend in den Naturwissenschaften in Deutschland (Carstensen, 2013) ( emen/pisa2009-ergebnissenaturwissenschaften.htm) 5

6 ROSE Naturwissenschaften besser als ihr Ruf? Ich mag die Naturwissenschaften in der Schule lieber als andere Fächer.

7 Doch Vorsicht vor Kurzschlüssen! Finnland Kanada Australien Vereinigtes Königreich Japan Schweden Belgien Österreich Norwegen Frankreich Vereinigte Staaten Dänemark Schweiz Italien Deutschland Luxemburg Gefahr der direkten (und erwünschten?) Interpretation von Befunden und Korrelationen als Ursachen! Zentrale Prüfungen, Schulformen? Betreuung, Lehrerauswahl,? Japan und Finnland! 7

8 Vortragsübersicht Naturwissenschaften schwer und langweilig oder besser als ihr Ruf? Ansatzpunkte aus Sicht von Lernenden aus Sicht der Forschung Und es bleibt weiter viel zu tun! Fazit und Diskussion 8

9 Was wünschen sich Schüler zur Verbesserung des Chemieunterrichts? More connections to everyday life contexts Was sollte zur Verbesserung des Chemieunterrichts getan werden? Rank: 1, 2, 3 84 More laboratory work Less time for chemistry lessons (K. Broman) 9

10 Bestätigung durch Forschung? Experimente fördern manuelle Fähigkeiten, nicht per se auch naturwissenschaftliches Denken. Werden sie im Sinne einer Untersuchung und Klärung von Fragen sowie zum Anregen von Denkprozessen eingesetzt, führen sie zu erwartungsgemäß zu besseren Lernergebnissen, als wenn sie nur zur Veranschaulichung von Gelerntem verwendet werden. (Hattie, 2009) 10

11 Denken anregen! Experimente sind nur wirksam, wenn Lernende kognitiv aktiv sind: hands on and minds on (Hofstein & Lunetta, 1982; Hofstein, 2004) Kognitive Aktivierung als wichtiger Faktor für erfolgreiches Lernen (Seidel & Shavelson, 2007; Hattie, 2009) 11

12 Weitere Faktoren aus Sicht der Forschung Experimente sind nur wirksam, wenn Lernende kognitiv aktiv sind: hands on and not minds on (Hofstein & Lunetta, 1982; Hofstein, 2004) Kognitive Aktivierung als wichtiger Faktor für erfolgreiches Lernen (Seidel & Shavelson, 2007; Hattie, 2009) Instruktionsqualität; Zielklarheit, Diagnose und Feedback (Hattie, 2009, Meyer, 2003; Prenzel et al. 1997) 12

13 Zielklarheit und Instruktionsqualität auch aus Sicht der Lernenden entscheidend! Aufgaben müssen klar und präzise im Hinblick auf das Aufgabenziel formuliert sein. (Instruktionsqualität) Aufgaben mit offenen Lösungswegen müssen dennoch ein klar erkennbares Ziel aufweisen und von den Lernenden auch als lösbar eingeschätzt werden. (Instruktionsqualität, Kompetenzunterstützung) (Fach et al., 2006) 13

14 Doch Vorsicht vor Kurzschlüssen! direkte Instruktion? Direkte Instruktion meint nicht, dass sie [ ] 80 % des Tages sprechen [ ]. Effective teaching is not drilling and trilling to the less than willing. Der Ansatz des sichtbaren Lehrens betrachtet Lehrkräfte als Aktivatoren, als change agents, als Regisseure des Lernens. (nach Hattie, 2009, S. 25) 14

15 Ansatzpunkte zur Verbesserung aus Sicht der Forschung Experimente sind nur wirksam, wenn Lernende kognitiv aktiv sind: hands on and not minds on (Hofstein & Lunetta, 1982; Hofstein, 2004) Kognitive Aktivierung als wichtiger Faktor für erfolgreiches Lernen (Seidel & Shavelson, 2007; Hattie, 2009) Instruktionsqualität; Zielklarheit, Diagnose und Feedback (Hattie, 2009; Meyer, 2003; Prenzel et al., 1997) Auf die Lehrkraft kommt es an! 15

16 Was wünschen sich Schüler zur Verbesserung des Chemieunterrichts? More connections to everyday life contexts Was sollte zur Verbesserung des Chemieunterrichts getan werden? Rank: 1, 2, 3 84 More laboratory work Less time for chemistry lessons (K. Broman) 16

17 Ansatzpunkte zur Verbesserung aus Sicht der Forschung Experimente sind nur wirksam, wenn Lernende kognitiv aktiv sind: hands on and not minds on (Hofstein & Lunetta, 1982; Hofstein, 2004) Kognitive Aktivierung als wichtiger Faktor für erfolgreiches Lernen (Seidel & Shavelson, 2007; Hattie, 2009) Instruktionsqualität; Zielklarheit, Diagnose und Feedback (Hattie, 2009; Meyer, 2003; Prenzel et al., 1997) Auf die Lehrkraft kommt es an! Wahrnehmung von Lehrerinteresse, Instruktionsqualität, Kompetenz, Autonomie und Eingebundenheit sowie Relevanz (Deci & Ryan, 1993; Prenzel et al., 1997) 17

18 Weshalb soll ich das lernen? ROSE-Studie

19 Internationale Entwicklung und Forschung zum Lernen im Kontext 19

20 Ergebnisse und Befunde Kooperation als Mittel der Umsetzung Lernergebnisse vergleichbar oder besser als in Kontrollgruppen Positive Entwicklung von Relevanz und Motivation, aber variierend zwischen Klassen und Kontexten Einflussfaktor Lehrer/in! Einflussfaktor Instruktionsqualität ( roter Faden )! (Demuth et al., 2008; Gilbert, Bulte & Pilot, 2006; Fechner, 2010) 20

21 Vortragsübersicht Naturwissenschaften schwer und langweilig oder besser als ihr Ruf? Ansatzpunkte aus Sicht von Lernenden aus Sicht der Forschung Und es bleibt weiter viel zu tun! Fazit und Diskussion 21

22 Und es bleibt weiter viel zu tun! Naturwissenschaften in der Schule haben mir die Augen für neue und spannende Berufe geöffnet. ROSE-Studie

23 Welche Tätigkeiten und Interessen sind bedeutsam für Naturwissenschaftler/ innen? Methoden Rohr aus Dosen mit Einfüllöffnungen Detektor für Wärmestrahlen Bunsenbrenner (J. Tyndall) Laborboy C Fachwissen Kommunikation N 2 CO 2 Bewerten sym. Streckschwingung (IR-inaktiv) antisym. Streckschwingung (IR-aktiv) Deformationsschwingung (IR-aktiv) (Folienserie VCI)

24 Überzeugungen über Tätigkeiten von Naturwissenschaftler/ innen? Wie wichtig sind die folgenden Aktivitäten für Naturwissenschaftler/ innen? Experimente durchführen ++ (W. Wentorf, P. Dierks) 24

25 Eigene Interessen von Lernenden? Würdest Du die folgenden Aktivitäten gern durchführen? Experimente durchführen + (W. Wentorf, P. Dierks) 25

26 Überzeugungen über Tätigkeiten von Naturwissenschaftler/ innen? Wie wichtig sind die folgenden Aktivitäten für Naturwissenschaftler/ innen? Messdaten auswerten und interpretieren ++ (W. Wentorf, P. Dierks) 26

27 Eigene Interessen von Lernenden? Würdest Du die folgenden Aktivitäten gern durchführen? Messdaten auswerten und interpretieren? (W. Wentorf, P. Dierks) 27

28 Überzeugungen über Tätigkeiten von Naturwissenschaftler/ innen? Wie wichtig sind die folgenden Aktivitäten für Naturwissenschaftler/ innen? Modelle und Theorien entwickeln ++ (W. Wentorf, P. Dierks) 28

29 Eigene Interessen von Lernenden? Würdest Du die folgenden Aktivitäten gern durchführen? Modelle und Theorien entwickeln? (W. Wentorf, P. Dierks) 29

30 Überzeugungen über Tätigkeiten von Naturwissenschaftler/ innen? Wie wichtig sind die folgenden Aktivitäten für Naturwissenschaftler/ innen? Fachliteratur lesen und auswerten +? (W. Wentorf, P. Dierks) 30

31 Eigene Interessen von Lernenden? Würdest Du die folgenden Aktivitäten gern durchführen? Fachliteratur lesen und auswerten? (W. Wentorf, P. Dierks) 31

32 Überzeugungen über Tätigkeiten von Naturwissenschaftler/ innen? Wie wichtig sind die folgenden Aktivitäten für Naturwissenschaftler/ innen? Kooperation und Netzwerke +? (W. Wentorf, P. Dierks) 32

33 Rollenvorbilder Naturwissenschaftler: Sind die so, wie ich sein möchte? Sehr wichtig Nicht wichtig (W. Wentorf) 33

34 Naturwissenschaftler aus Sicht von Lernenden und Chemiker/ innen 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 Wissenschaftler scientists students Schüler 1,5 1 0,5 0 technically handwerklich geschickt adept intellectual, Intellektuell analytical analytisch aesthetic ästhetisch creative kreativ social, sozial caring enterprising unternehmerisch cooperative kooperativ präzise, precise, genau meticulous (W. Wentorf) 34

35 Vielfältige Einblicke gewähren! (CAU Kiel) (CAU Kiel) 35

36 Schulentwicklung weiter gedacht Labore für Schüler/-innen und (angehende) Lehrkräfte Schüler-Medien Regelunterricht Schulkooperationen Wettbewerbe Wahlpflichtangebote 36

37 Forschungsperspektiven Interessen in verschiedenen Lernsituationen? Regelunterricht Leistungs- und Motivationsmerkmale? Ergänzungsangebote? Vorstellungen über die Naturwissenschaften? Entwicklungsprozesse? 37

38 Vortragsübersicht Naturwissenschaften schwer und langweilig oder besser als ihr Ruf? Ansatzpunkte aus Sicht von Lernenden aus Sicht der Forschung Und es bleibt weiter viel zu tun! Fazit und Diskussion 38

39 Fazit: Auf den Unterricht kommt es an! Unterricht d Strukturen d Unterrichtsqualität.77 Binnendifferenzierung.28 Wechselseitiger Unterricht.74 Bessere finanzielle Ausstattung.23 Lehrer-Schüler-Beziehung.72 Klassengröße verringern.21 Feedback.72 Leistungsdifferenzierung (Kurse).12 Metakognitive Strategien.67 Jahrgangsübergreifender Unterricht.04 Direkte Instruktion.59 Sommerferien -.09 Mastery Learning.57 Sitzenbleiben -.16 Durchschn. Effektstärke.68 Durchschn. Effektstärke.08? Fach- und Situationsbezug! (Möller, nach Hattie, 2008, 2012) 39

40 Ausblick und Diskussion Relevanz und Ziele? Ergebnisse? ( Instruktionsqualität, Diagnose und Feedback! 40

41 Und Ihre Einschätzung? vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!