PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

Die mathematisch-naturwissenschaftliche Grundbildung gilt als zentrale Grundvoraussetzung für die erfolgreiche gesellschaftliche und berufliche Teilhabe in der heutigen Gesellschaft. Allerdings ist ein negativer Trend in den Einstellungen Jugendlicher zu den MINT-Fächern zu verzeichnen. Zudem weisen Lernstudien auf Mängel in der naturwissenschaftlichen und mathematischen Grundbildung hin. Diese Situation stellt besonders im Hinblick auf die Gewinnung qualifizierter Fachkräfte im MINT-Bereich ein Problem dar.
Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, wurden in den letzten Jahren verschiedene Projekte initiiert. Dazu zählen insbesondere die Etablierung von Schüler\*innenlaboren sowie einzelner fächerübergreifender Projekte. Die vorliegende Arbeit verbindet beide Ansätze miteinander und untersucht die Wirksamkeit fächerübergreifender Angebote im Schüler\*innenlabor, welche mathematische und biologische Inhalte miteinander verbinden.
Die Projektwoche Systembiologie: biologisch experimentieren – mathematisch modellieren wurde von 105 interessierten Oberstufenschüler\*innen durchgeführt. An dem Kurs Enzymkinetik von Lactase – Lactoseintoleranz verstehen und berechnen nahmen 203 Schüler\*innen aus der Einführungsphase der gymnasialen Oberstufe teil. Es wurde eine quasi-experimentelle Fragebogenstudie im Pre-, Post-, Follow-up-Test-Design durchgeführt. Im Rahmen der Evaluation wurden verschiedene Konstrukte wie der Wissenserwerb, das Interesse, die intrinsische Motivation, das Flow-Erleben und das Fähigkeitsselbstkonzept fachspezifisch für die biologischen und mathematischen Inhalte untersucht. Zudem wurde die allgemeine Akzeptanz der Angebote betrachtet. Um die fächerübergreifenden Angebote detaillierter evaluieren zu können, wurden Personenvariablen, wie das Geschlecht und die Schulform berücksichtigt. Zusätzlich wurden affektive Variablen genutzt, um die Schüler\*innen in verschiedene Gruppen einzuteilen. So konnten ihre individuellen Voraussetzungen in die Analysen einbezogen werden.
Insgesamt konnte eine Wirksamkeit der fächerübergreifenden Bildungsangebote im Schüler\*innenlabor mit der Fächerverbindung zwischen Biologie und Mathematik bestätigt werden. Es konnte ein Wissenszuwachs, eine Steigerung des Interesses, ein Flow-Erleben, eine hohe intrinsische Motivation und eine Steigerung des Fähigkeitsselbstkonzeptes ermittelt werden. Darüber hinaus war eine hohe Akzeptanz der beiden fächerübergreifenden Angebote bei den Schüler\*innen zu verzeichnen. Allerdings lassen sich Unterschiede in der Wirksamkeit zwischen den beiden Fachdisziplinen feststellen. So konnte nur für die Mathematik ein langfristiger Wissenserwerb beobachtet werden. Hingegen wurden bei den biologischen Tätigkeiten eine höhere intrinsische Motivation sowie höhere Werte zum Flow-Erleben ermittelt. Auch bei der Interessensentwicklung profitiert das biologische Interesse stärker als das mathematische Interesse. Des Weiteren ließen sich Unterschiede bezüglich dieser Konstrukte zwischen den beiden Angeboten erkennen. Beispielsweise gaben die Schüler\*innen, die an der Projektwoche teilgenommen haben, beim Experimentieren eine höhere intrinsische Motivation an. Ebenfalls konnte ein Einfluss der Personenvariablen sowie der gebildeten Gruppen nachgewiesen werden.