Forschend-entdeckendes Lernen zum Thema Trinkwasser am außerschulischen Lernort

Titelangaben

Fremerey, Christian:
Forschend-entdeckendes Lernen zum Thema Trinkwasser am außerschulischen Lernort.
Bayreuth , 2014 . - 117 S.
( Dissertation, 2014 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

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Abstract

Trinkwasser ist unser wichtigstes Lebensmittel. Die Sensibilisierung des Bewusstseins für diese Ressource wird angesichts unseres gewaltigen Bevölkerungsdruckes immer entscheidender. Sauberes Trinkwasser wird meistens zu wenig geachtet (vgl. Pereira & Pestana, 1991), obwohl es durch aktuelle Umweltproblematiken immer wieder bedroht wird. Moderne Unterrichtsansätze müssen daher in diesem Kontext den konsequenten Schutz der Natur als Ziel haben (Potter, 2009); dies kann durch geeignete Vermittlung von Wissen, bis hin zum Aufzeigen konkreter individueller Lösungsansätze geschehen. Dabei ist die Lehre von wissenschaftlich korrekten Konzepten wichtig, denn gerade bei Umweltthemen besitzen viele Menschen naive (oder fachlich korrekt ausgedrückt: alternative) Vorstellungen, die oft durch widersprüchliche Informationen entstehen und eine Kommunikation oder ein Handeln erschweren (Shaw et al., 2008; Niebert & Gropengießer, 2011; Sellmann & Bogner, 2012). Die Integration von Alltagserfahrungen in Umwelterziehungsansätze sollte daher immer ein zwingendes Unterrichtsziel sein. Beim Thema Trinkwasser wäre dies zum Beispiel durch eine geführte Werkstour gut zu realisieren (Kaibel et al., 2006). Ein weiteres Ziel ist die Veränderung individueller Umwelteinstellungen oder gar die Förderung ökologischen Verhaltens. Bezüglich des nötigen Wissens postulierten Frick und Kollegen (2004) drei distinkte Wissensarten, die ökologisches Verhalten beeinflussen können: Systemwissen, Handlungswissen und Effektivitätswissen. Eine Integration dieser drei Wissensarten in eine Lerneinheit verspricht positive Effekte für die Umweltbildung (Liefländer et al., 2014).
Die Vorstellungen zum Thema Trinkwasser sind bisher nur wenig untersucht und haben leider eine geringe Bedeutung bei der Vermittlung von Lerninhalten. Eine Identifizierung von alternativen Vorstellungen kann helfen, den Lehrstoff schüler- und alltagsgerecht zu vermitteln. Die meisten Umweltprojekte sind mehrtägige Veranstaltungen, lassen sich aber wegen der eng gesteckten Lehrpläne oft nicht leicht in den Schulalltag integrieren. Die Anforderungen an die neu entwickelten Lernprogramme sind daher: eine kurze Dauer, schülerzentriertes Arbeiten, eine authentische Lernumgebungen, Primärerfahrungen zu ermöglichen, Förderung der Kompetenzen und eine einfache Durchführbarkeit.
Meine Promotionsarbeit integriert drei Teilstudien: Erstens sind alternative Vorstellungen zum Thema Trinkwasser erhoben worden, um einerseits den aktuellen Wissensstand zu ermitteln und andererseits auf wissenschaftlich nicht korrekte Konzepte zu reagieren (Teilstudie A). Zweitens ist eine Unterrichtseinheit innerhalb einer Werksführung untersucht worden, inwieweit sich ein Wissenszuwachs einstellt und dieser durch individuelle Umwelteinstellungen beeinflusst wird (Teilstudie B). Drittens ist in einer weiteren Unterrichtseinheit auf eine konsequente kognitive Wissensvermittlung unter dem Dach der drei Umweltwissensarten geachtet worden (Teilarbeit C). Aufgrund der positiven Wissenszuwachs-Effekte aus der Literatur (Vosniadou & Brewer, 1992; Lee et al., 2003; Sellmann & Bogner, 2012; Franke & Bogner, 2013) sind die ermittelten alternativen Vorstellungen aus Teilstudie A in das Unterrichtsprogramm der Teilstudie C integriert worden.
Teilarbeit A zeigt das Vorhandensein von alternativen Vorstellungen bei Schülern und Schülerinnen der 10ten Jahrgangsstufe, sowie Studenten und Studentinnen des zweiten Semesters. Die Vorstellungen ähneln sich, treten aber mit unterschiedlichen Häufigkeiten in den beiden Gruppen auf. Die Wissensvermittlung als ein Hauptziel der Teilarbeit B, ist durch die Kurz-Tag-Lerneinheit erfolgreich gewesen. Es ist interessant, dass persönliche Einschätzungen über das Unterrichtsprogramm den Wissenszuwachs beeinflussen: Frühere Studien (Fraser et al., 1987; Randler & Bogner, 2007) zeigen ähnliche Ergebnisse, z.B. einen positiven Zusammenhang zwischen Motivation und Lernerfolg.
Die Ergebnisse der zweiten Unterrichtseinheit (Teilstudie C) sind auch sehr vielversprechend: Innerhalb eines schülerzentrierten Lernens an Stationen in einer authentischen Lernumgebung kann das Wissensniveau in den drei Umweltwissensarten langfristig erhöht werden. Vor allem in der Dimension des Effektivitätswissens verzeichnen die Teilnehmer einen deutlichen Zuwachs. Gleichzeitig kann eine Zunahme der Vernetzung bzw. der Wissenskonvergenz durch gesteigerte Korrelationen zwischen den drei Arten erreicht werden.
Die entwickelten Unterrichtseinheiten integrieren Grundlagen- und/ oder Detailwissen über das Thema Trinkwasser und ermöglichen eine Sensibilisierung des Bewusstseins für unser wichtigstes Lebensmittel. Der Einsatz im Unterricht ist variabel, da sie entweder als Einstieg, oder zur Vertiefung genutzt werden können. Aufgrund der (kurzen) Dauer sind die Lerneinheiten sehr an der Schulpraxis orientiert. Eine Vermittlung von speziellem Umweltwissen ist durch die entwickelten Module möglich, wobei dieses Wissen in direktem Bezug zum ökologischen Bewusstsein steht (Kaiser et al., 2008). Schülerzentrierte und authentische Lernumgebungen scheinen den Wissenszuwachs zu fördern und mit den unterschiedlichen Lehrmethoden bieten die Unterrichtsmaßnahmen verschiedene Möglichkeiten für ein erfolgreiches Lernen.

Abstract in weiterer Sprache

Drinking water is our most important resource. A high level of awareness of this resource is therefore necessary. Clean drinking water usually receives little attention (Pereira & Pestana, 1991), although nowadays it is often exposed to environmental threats. Consequently, educational efforts often follow the goal of protecting nature in general (Potter, 2009); besides other aspects, an appropriate transfer of knowledge is regarded as an appropriate approach to achieving this goal. Within this context, teaching of scientifically correct concepts is a fundamental pre-requisite. Many people have naïve (or correctly labelled: alternative) conceptions of environmental issues. These alternative conceptions are often reasons for an inconsistent information uptake and complicated communication (e.g., Shaw et al., 2008; Niebert & Gropengießer, 2011; Sellmann & Bogner, 2012). Consequently, an integration of everyday experiences into environmental learning programmes should be an education objective. For the issue of drinking water, such an integration is regarded achievable, for example, by a guided factory (or outreach) tour (Kaibel et al., 2006). Another goal of environmental education is intervening with individual environmental attitudes or in a long-term view even promoting ecological behaviour. Frick et al. (2004) postulated three distinct types of knowledge that influence environmental behaviour: system knowledge, action-related knowledge and effectiveness knowledge. An integration of the three dimensions of knowledge in a single learning programme promises positive effects for environmental education (Liefländer et al., 2014).
Conceptions about drinking water are under-researched and, thus, play still a small role in teaching. Identification of alternative conceptions can help to provide teaching contents in a pupil-oriented and age-appropriate manner. Most environmental projects are long-term interventions, but due to tight school-schedules these programmes are not easy to integrate into day-to-day school life. Therefore, background intentions for our learning programmes are the following: short duration, student-centred, authentic learning environments, primary experiences, skills promotion and simplicity of implementation.
My dissertation contains three sub-studies: First, identification of alternative conceptions related to drinking water with two-fold aims: On the one hand, to determine the current state of knowledge and, on the other, to react to scientifically incorrect concepts (sub-study A). Second, an education programme within a factory tour was monitored regarding the acquired knowledge level and the relationship between individual environmental attitudes and learning success (sub-study B). In a third study, a learning programme was applied to promote a consistent cognitive knowledge increase in the three types of environmental knowledge (sub-study C). Alternative conceptions of sub-study A were integrated into the educational programme of sub-study C, due to the positive effects on knowledge increase, which other studies have examined (Vosniadou & Brewer, 1992; Lee et al., 2003; Sellmann & Bogner, 2012; Franke & Bogner, 2013).
Sub-study A describes alternative conceptions of 10th graders and undergraduates. The conceptions are similar in both groups, but occur with different frequencies. Transfer of knowledge, as a major goal of sub-study B, is successful within the short-term programme. It is interesting that individual attitudes to the programme affect knowledge increase: Previous studies (Fraser et al., 1987; Randler & Bogner, 2007) show similar results, e.g. a positive relationship between motivation and learning success.
The second programme results (sub-study C) are encouraging as well: Within an intervention using learning at workstations in an authentic and student-centred learning environment, a high long-term knowledge level in all three types of environmental knowledge was established. Especially in effectiveness knowledge, participants show a significant knowledge increase. Additionally, an increase in knowledge convergence has been achieved, by testing correlations of all three types of knowledge between all three test-times.
All outreach programmes integrated basic or detailed knowledge about the subject of drinking water. They allow a sensitisation of awareness to our most important resource. The use of all learning units in (classroom) teaching is very variable. They can be used either as an introduction, or to deepen knowledge. Due to the (short) duration, they fit in with the tight school schedules. A mediation of special environmental knowledge is possible by the modules developed. This knowledge is shown to directly relate to general ecological behaviour (Kaiser et al., 2008). Student-centred and authentic learning environments seem to provide the knowledge increase and, with different teaching methods, they offer promising opportunities for successful learning.