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Das Experiment ist eine essentielle Erkenntnisgewinnungsmethode der Naturwissenschaften. Eigenständiges Experimentieren erfordert zahlreiche Kompetenzen und wird als anspruchsvoller Problemlöseprozess betrachtet. Experimentelle Problemlösefähigkeit und damit verbundenes Wissenschaftsverständnis leisten einen wichtigen Beitrag zur naturwissenschaftlichen Grundbildung, sind jedoch bei vielen Lernenden nicht zufriedenstellend ausgeprägt. Fachdidaktische Forschung bemüht sich daher um die Verbesserung schulischer Lehr-Lernprozesse.
Seit Jahrzehnten werden in der naturwissenschaftsdidaktischen Unterrichtsforschung Konzepte zur Förderung experimenteller Kompetenzen entwickelt, implementiert und evaluiert. Dafür müssen Kompetenzmodelle postuliert und empirisch geprüft sowie Messverfahren und Testinstrumente zur Erfassung der Performanz entwickelt, erprobt, validiert und optimiert werden. Zahlreiche Studien bezeugen, wie hochkomplex das Zusammenspiel diverser Voraussetzungen und Faktoren ist, welche die Effektivität von Naturwissenschaftsunterricht zur Förderung experimenteller Problemlösefähigkeit beeinflussen. Diese Einflussgrößen sind auf ganz unterschiedlichen Ebenen verortet: individuelle Lernvoraussetzungen und Verarbeitungsprozesse der Schülerinnen und Schüler; Eigenschaften der Klasse, der Schule und des Soziotops; Unterrichtsmedien; Merkmale der Lehrkraft sowie Aspekte der Unterrichtsprozesse.
Inzwischen liegen zahlreiche Forschungserkenntnisse vor: (a) zur Bedeutung kognitiver, metakognitiver und affektiver Voraussetzungen und deren Entwicklungsverläufe, (b) zur Operationalisierung und Dimensionalität von Kompetenzkonstrukten, (c) zur Wirksamkeit von Treatments für spezielle Kompetenzen und (d) zur Bedeutung des moderaten Konstruktivismus für die Gestaltung erfolgreicher Lernumgebungen. Empirisch wurde hingegen u. a. kaum untersucht, (a) welche Chancen und Herausforderungen für die Förderung domänenübergreifender und -spezifischer experimenteller Kompetenzen mit der komplexen Domäne Ökologie verbunden sind, (b) wie sich anspruchsvolle Lernkontexte im Rahmen der Bildung für nachhaltige Entwicklung in dieser Domäne in der Orientierungsstufe auf verschiedene Zielkriterien auswirken, (c) ob Schulbücher und Lehrerhandreichungen die Kompetenzförderung gut unterstützen und (d) ob systemisches Denken für das Verständnis für externe Validität ökologischer Experimente vorteilhaft sein könnte; des Weiteren wurde (e) der Großteil von Interventionsstudien in Stichproben aus besonders leistungsstarken Versuchspersonen durchgeführt, was deren Übertragbarkeit auf Lernende mit anderen kognitiven Voraussetzungen relativiert.
In dieser Arbeit werden die Befunde einer quasiexperimentellen Interventionsstudie zur Förderung experimenteller Problemlösefähigkeit im Kontext ökologischer Bildung mit mehreren Experimentalgruppen in der 6. Klassenstufe an Realschulen in Baden-Württemberg sowie einer Analyse von Schulbüchern und Lehrerhandreichungen zum Fächerverbund „Naturwissenschaftliches Arbeiten“ der Orientierungsstufe in der aktuellen naturwissenschaftsdidaktischen Forschung verortet und in diesem Rahmen diskutiert.
Die zentralen Erträge der in den Einzelbeiträgen vorgestellten eigenen Studien um-fassen mehrere Erkenntnisse: dass (a) domänenübergreifende experimentelle Kompetenzen in den teilnehmenden Realschulklassen auch in einem anspruchsvollen Lernkontext bereits in der 6. Klassenstufe gefördert werden können, jedoch nur mit kleinem Effekt; (b) das domänennahe Verständnis für Kriterien der externen Validität trotz anschaulicher Beispiele und expliziter Reflexion nicht gefördert wurde, es aber Anhaltspunkte gibt, dass systemisches
Denken das Verständnis besser steigern könnte; (c) sich die Domäne „Ökologie“ zur Einführung grundlegender domänenübergreifender experimenteller Kompetenzen angesichts ihrer Komplexität und des für die Suche im Hypothesen- und Experimentraum, die Interpretation der Befunde und die Beurteilung von Validitätskriterien erforderlichen enormen Domänenwissens in der Orientierungsstufe nicht eignet; (d) Domänenwissen die Suche im Hypothesenraum begünstigt, jedoch für die untersuchten anderen, domänenübergreifenden experimentellen Kompetenzen ohne Belang ist; (e) Schulbücher und Lehrerhandreichungen für die Orientierungsstufe (Bildungsplan 2004) wenig Angebote und Impulse für eigenständiges Experimentieren sowie kaum inhaltliche und didaktisch-methodische Informationen zum Aufbau experimenteller Kompetenzen enthalten.
Als Perspektiven bzw. Implikationen für die Schulpraxis lassen sich aus den eigenen Forschungsarbeiten u. a. ableiten: (a) Gestaltung von Spiralcurricula zur kumulativen Förderung domänenübergreifender und domänenspezifischer experimenteller Kompetenzen; (b) Erarbeitung und Beurteilung von Validitätskriterien sowie Weiterentwicklung des Naturwissenschaftsverständnisses anhand der Domäne Ökologie in höheren Klassenstufen; (c) Schwerpunktsetzung auf der Ebene der Zielkriterien des Unterrichts, intensive Einübung jeder Kompetenz; (d) Reduktion der kognitiven Belastung aus eher nebensächlichen Treatmenteigenschaften, die z. T. kontextbedingt sind; (e) Gestaltung bzw. Auswahl von Schulbüchern und Lehrerhandreichungen mit ausführlichen, möglichst aktuellen didaktisch-methodischen Hinweisen, Informationen zur experimentellen Methode, wissenschaftsmethodischen Fähigkeiten und Strategien sowie Lerngelegenheiten für hands- und minds-on-Schülerexperimente.
Desiderate für die künftige naturwissenschaftsdidaktische Forschung betreffen u. a.
(a) die Optimierung des Designs der Interventionsstudie für differenziertere Analysen von
Gelingensbedingungen der Förderung experimenteller Problemlösefähigkeit, (b) die Weiterentwicklung von Tests sowie (c) die Untersuchung der neuen Generation von Schulbüchern und Lehrerhandreichungen: hinsichtlich Hinweisen, Lernangeboten und spiralcurricularer
Konzeption.
Schlüsselwörter: Experiment, Schülerexperiment, systemisches Denken, Kompetenzförderung, Cognitive Apprenticeship, Domäne, Ökologie, Lernkontext, Bildung für nachhaltige Entwicklung, Interventionsstudie, Validität, Spiralcurriculum, Schulbuchanalyse.
Ausgehend von Konzepten aus Psychologie (z.B. Hofer & Pintrich, 1997, Stahl, 2011) und Naturwissenschaftsdidaktik (Nature of Science, z.B. Lederman, 2007) wurde Wissenschaftsverständnis in Physik in Form einer Heuristik modelliert, die die Forschungsperspektiven zu epistemischen Überzeugungen/Urteilen und Nature of Science aufeinander bezieht. Das Modell bildete die Grundlage für die Entwicklung eines Erhebungsinstruments, das sowohl geschlossene als auch offene Aufgaben- und Itemformate beinhaltet.
In einer Vorstudie wurde das Instrument eingesetzt, um das Wissenschaftsverständnis von Studierenden, Referendaren und Lehrer/innen unterschiedlicher Schularten und Fächer (N = 211) zu erheben. Bei der Analyse der Ergebnisse interessierte, welche Bedeutung kontextualisiertes Inhaltswissen für das Wissenschaftsverständnis hat und wie verschiedene kognitive Ressourcen bei Laien und Experten jeweils interagieren, wenn in der Disziplin Physik epistemische Urteile gebildet werden.
Ziel der Hauptstudie war die Untersuchung des Veränderungspotentials von disziplinspezifischem Wissenschaftsverständnis anhand des didaktischen Konzepts „Learning by Design“, welches Lernprozesse durch aktive Medienproduktion initiiert.
Lehramtsstudierende (N=41) erstellten in zwei verschiedenen Seminaren einen Hypertext, der unter anderem kontroverse und soziokulturelle Aspekte enthält und das Wissenschaftsverständnis der Studierenden herausforderte.
Auswertungen zeigen u.a. signifikante Unterschiede auf pre-post-Interventions-Skalen, welche epistemische Urteile und Ansichten zur Natur der Naturwissenschaften messen.
Abstract
An Schulen ist die Erste-Hilfe-Kompetenz von Lehrkräften von besonderer Bedeutung, da dort bei Eintritt eines Notfalls in der Regel kein medizinisches Fachpersonal vor Ort ist, um die wichtigsten Erste-Hilfe-Maßnahmen zeitnah durchzuführen. Daher sind qualifizierte Laienhelfer unverzichtbar, denn bei schweren Notfällen entscheiden oft die ersten Minuten über Leben oder Tod. Da Eltern ihre Kinder in der Schule der Aufsicht und Verantwortung der Lehrpersonen übergeben, müssen sie sich darauf verlassen können, dass diese einerseits präventiv Unfällen vorbeugen und anderseits in Notfallsituationen adäquat reagieren können. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Arbeit der aktuelle Kenntnisstand von Lehrkräften im Bereich der Erste-Hilfe empirisch untersucht, um festzustellen, ob diese bestmöglich auf eine bedarfsgerechte Hilfeleistung vorbereitet sind, um im Ernstfall entsprechend reagieren können.
Auf Basis eines hypothesengenerierenden Interviews mit einer langjährig erfahrenen Lehrkraft wurde ein Fragebogen konzipiert, um die aus dem Gespräch abgeleiteten Schlussfolgerungen sowie das vorhandene Wissen in Erster Hilfe empirisch zu überprüfen. Dieser wurde sowohl an Lehrpersonen mit Berufserfahrung als auch an Lehramtsstudierende verteilt. Quantitativ und qualitativ ausgewertet werden konnten die Antworten von 100 Lehrkräften und 72 Studierenden.
Die Ergebnisse dieser empirischen Untersuchung legen die Vermutung nahe, dass im Bereich der Ersten-Hilfe-Kompetenzen in beiden Gruppen erhebliche Mängel bestehen, so dass viele in Notfällen den Schülerinnen und Schülern keine adäquate Erste-Hilfe-Versorgung zukommen lassen könnten. Insofern sollten die Ergebnisse dieser Arbeit zum Anlass genommen werden, sowohl jetzige als auch zukünftige Lehrkräfte besser auf diesen auch in der Schule wichtigen Bereich vorzubereiten.
Globalization, digitalization, global pandemics, climate change, and infodemic pose increasing challenges to individuals, communities, and societies, which require good health literacy to maintain and promote health. Empirical evidence on HL (health literacy) has rapidly increased worldwide and exposed the inadequate levels of HL in most countries. Especially people with low socioeconomic background, low educational attainment, and migrants are considered vulnerable to low HL, based on quantitative studies and conclusions. A group that is multiply affected and variously described as vulnerable is people of Afghan descent. However, empirical evidence on their actual HL and their HL practices in everyday life is scarce. To empower people to respond adequately to current and future health-related changes, a good knowledge of HL in the relevant population group is indispensable. Since recent qualitative studies indicate that health literacy can only be adequately described as a real practice in its specific context and unique situation, I explore in this dissertation how HL can be captured and described as a contextual, situational social practice, using the example of people of Afghan descent with different research methods. This work incorporates three major research projects, each employing different methods to explore HL among Afghans and provide relevant insights into the concept of HL.
Research on health and health literacy is diverse, so it is important to begin this work by outlining the different understandings of health and health literacy and common strategies for promoting them. Since health is understood from a health promotion perspective as a positive, comprehensive concept in a socio-ecological context, HL is consequently not understood as an individual autonomous skill but as a contextual, social practice. Accordingly, health and HL are also described in context by the groups under consideration, and their possible influence on HL is shown. The use of the term vulnerable is critically examined, and the focus is shifted away from the characteristics of the individual to the influencing circumstances. Based on raw determinants and health outcomes, HL in Afghanistan is rated as low. Given the diverse data on immigrant populations and the different theories explaining their health status, it is shown that immigrant populations face many pressures and need to acquire new HL. Third, building on the course offering: language course, it is argued that those participating in it (including Afghans) need to improve their HL. Building on account of the health literacy of so-called vulnerable groups, which traced the complexity and heterogeneity, it is concluded that HL needs to be understood and explored as a contextual, situational, social practice to adequately describe HL. Therefore, in the three research projects, special emphasis is placed on the respective overall social context, the situation's specifics, the use of language, the actual actions, and the meaning of social others. Furthermore, it is examined what can be learned from the respective methodological approach to HL with regard to HL as a contextual, situational social praxis, as well as how the vulnerability or resource wealth of the target group and the vulnerability- or capability-producing context are revealed. Last, important lessons for HL promotion were derived from all three projects.
The first four contributions are from a quantitative, cross-sectional study in central Afghanistan that examines HL, determinants, outcomes, but also quality of life, and beliefs in two groups of people influential to health, heads of households (N= 524) and female patients and/or caretakers (N=322). Participants were in a two-stage randomization process identified and orally interviewed by trained interviewers of the same sex. The study provides empirical evidence of poor determinants of health and health outcomes, health behaviors that need improvement, and low health literacy. The analysis showed that HL is largely related to schooling opportunities (for women). Surprisingly, despite adverse circumstances, an astonishing number of Afghans exhibit positive health behaviors. A qualitative examination of the items of the HLS-EU-Q16 shows which activities are particularly difficult and, at the same time, particularly prerequisite-rich, which should also be better researched in the future for developing interventions.
The second three contributions stem from the ELMi research project, which ethnographically researched the HL of immigrant youth (including three Afghan refugees) in everyday life and embedded the findings in a review and theoretical considerations. The limitations of reviews for describing HL in vulnerable groups became obvious in these three theoretical contributions. Furthermore, the frequent, mostly implicit theoretical orientation of HL as an individual rational-choice model and three alternative models for the description of HL were presented, a difference-deficit model was introduced, and a plea for applying sociological theories, especially the capability approach, was given. Overall, the ethnographic studies revealed the need for further studies of vulnerable groups from a salutogenic perspective, the conceptualization of HL as family HL, and the interwovenness of analog and digital worlds and respective HL.
The third three contributions are from the SCURA research project, which ethnographically explored the role of health and health literacy in language and integration courses and developed appropriate methods for promoting HL in them. The contribution of integration courses to the promotion of HL was presented in detail, the corridor of possible interventions was explored and described, and concrete suggestions were made as to how the knowledge gained from language didactics can be transferred to health promotion and how language-sensitive health promotion can be used as an effective and sustainable method.
Finally, the key strengths and limitations of the studies were highlighted, and the question of 'vulnerability' was revisited in light of the results found. Furthermore, the five aspects of HL as a contextual, situational, and social practice were re-examined with the help of the results obtained, and other studies, recommendations for the promotion of HL through context, acquisition, and targeted support were presented, and the capability approach was applied to the results.
In many ways, this multi-project, multi-method, multi-perspective approach to HL of so-called vulnerable groups highlighted the need to describe HL as a contextual, situational social practice. Since many new, little-trodden paths were taken in this work, this work can serve as an impetus for many other researchers to critically examine the topic. The work unmistakably revealed how relevant a good understanding and targeted, context-sensitive promotion of HL is.
Globalization, digitalization, global pandemics, climate change, and infodemic pose increasing challenges to individuals, communities, and societies, which require good health literacy to maintain and promote health. Empirical evidence on HL (health literacy) has rapidly increased worldwide and exposed the inadequate levels of HL in most countries. Especially people with low socioeconomic background, low educational attainment, and migrants are considered vulnerable to low HL, based on quantitative studies and conclusions. A group that is multiply affected and variously described as vulnerable is people of Afghan descent. However, empirical evidence on their actual HL and their HL practices in everyday life is scarce. To empower people to respond adequately to current and future health-related changes, a good knowledge of HL in the relevant population group is indispensable. Since recent qualitative studies indicate that health literacy can only be adequately described as a real practice in its specific context and unique situation, I explore in this dissertation how HL can be captured and described as a contextual, situational social practice, using the example of people of Afghan descent with different research methods. This work incorporates three major research projects, each employing different methods to explore HL among Afghans and provide relevant insights into the concept of HL.
Research on health and health literacy is diverse, so it is important to begin this work by outlining the different understandings of health and health literacy and common strategies for promoting them. Since health is understood from a health promotion perspective as a positive, comprehensive concept in a socio-ecological context, HL is consequently not understood as an individual autonomous skill but as a contextual, social practice. Accordingly, health and HL are also described in context by the groups under consideration, and their possible influence on HL is shown. The use of the term vulnerable is critically examined, and the focus is shifted away from the characteristics of the individual to the influencing circumstances. Based on raw determinants and health outcomes, HL in Afghanistan is rated as low. Given the diverse data on immigrant populations and the different theories explaining their health status, it is shown that immigrant populations face many pressures and need to acquire new HL. Third, building on the course offering: language course, it is argued that those participating in it (including Afghans) need to improve their HL. Building on account of the health literacy of so-called vulnerable groups, which traced the complexity and heterogeneity, it is concluded that HL needs to be understood and explored as a contextual, situational, social practice to adequately describe HL. Therefore, in the three research projects, special emphasis is placed on the respective overall social context, the situation's specifics, the use of language, the actual actions, and the meaning of social others. Furthermore, it is examined what can be learned from the respective methodological approach to HL with regard to HL as a contextual, situational social praxis, as well as how the vulnerability or resource wealth of the target group and the vulnerability- or capability-producing context are revealed. Last, important lessons for HL promotion were derived from all three projects.
The first four contributions are from a quantitative, cross-sectional study in central Afghanistan that examines HL, determinants, outcomes, but also quality of life, and beliefs in two groups of people influential to health, heads of households (N= 524) and female patients and/or caretakers (N=322). Participants were in a two-stage randomization process identified and orally interviewed by trained interviewers of the same sex. The study provides empirical evidence of poor determinants of health and health outcomes, health behaviors that need improvement, and low health literacy. The analysis showed that HL is largely related to schooling opportunities (for women). Surprisingly, despite adverse circumstances, an astonishing number of Afghans exhibit positive health behaviors. A qualitative examination of the items of the HLS-EU-Q16 shows which activities are particularly difficult and, at the same time, particularly prerequisite-rich, which should also be better researched in the future for developing interventions.
The second three contributions stem from the ELMi research project, which ethnographically researched the HL of immigrant youth (including three Afghan refugees) in everyday life and embedded the findings in a review and theoretical considerations. The limitations of reviews for describing HL in vulnerable groups became obvious in these three theoretical contributions. Furthermore, the frequent, mostly implicit theoretical orientation of HL as an individual rational-choice model and three alternative models for the description of HL were presented, a difference-deficit model was introduced, and a plea for applying sociological theories, especially the capability approach, was given. Overall, the ethnographic studies revealed the need for further studies of vulnerable groups from a salutogenic perspective, the conceptualization of HL as family HL, and the interwovenness of analog and digital worlds and respective HL.
The third three contributions are from the SCURA research project, which ethnographically explored the role of health and health literacy in language and integration courses and developed appropriate methods for promoting HL in them. The contribution of integration courses to the promotion of HL was presented in detail, the corridor of possible interventions was explored and described, and concrete suggestions were made as to how the knowledge gained from language didactics can be transferred to health promotion and how language-sensitive health promotion can be used as an effective and sustainable method.
Finally, the key strengths and limitations of the studies were highlighted, and the question of 'vulnerability' was revisited in light of the results found. Furthermore, the five aspects of HL as a contextual, situational, and social practice were re-examined with the help of the results obtained, and other studies, recommendations for the promotion of HL through context, acquisition, and targeted support were presented, and the capability approach was applied to the results.
In many ways, this multi-project, multi-method, multi-perspective approach to HL of so-called vulnerable groups highlighted the need to describe HL as a contextual, situational social practice. Since many new, little-trodden paths were taken in this work, this work can serve as an impetus for many other researchers to critically examine the topic. The work unmistakably revealed how relevant a good understanding and targeted, context-sensitive promotion of HL is.