Untersuchung der Wirksamkeit der Schülerlabore
an der Technischen Universität Berlin
Eine quantitative und qualitative Studie zur Formulierung von
Handlungsempfehlungen
vorgelegt von
M. Ed.
Mareen Derda
ORCID: 0000-0003-0322-9794
an der Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
der Technischen Universität Berlin
zur Erlangung des akademischen Grades
Doktor der Philosophie
-Dr. phil.-
genehmigte Dissertation
Promotionsausschuss:
Vorsitzender: Prof. Dr. Henning Meyer
Gutachter: Prof. Dr. Paul Uwe Thamsen
Gutachterin: Prof.in Dr. Angela Ittel
Gutachterin: Prof.in Dr. Rebecca Lazarides
Tag der wissenschaftlichen Aussprache: 17. Februar 2020
Berlin 2020
II
Übersicht der Publikationen
Übersicht der Publikationen
Derda, M., & Pfetsch, J. (submitted). The effect of out-of-school laboratories on the development of
interest and self-concept. International Journal of Environmental & Science Education.
Preprint. Kapitel 2.1
Derda, M. (2020). Untersuchung der Unterrichtseinbindung eines Schülerlaborbesuches und der
Erwartungen begleitender Lehrkräfte sowie teilnehmender Schülerinnen und Schüler. In: K. Sommer, J.
Wirth & M. Vanderbeke (Hrsg.): Handbuch Forschen im Schülerlabor - Theoretische Grundlagen,
empirische Forschungsmethoden und aktuelle Anwendungsgebiete. Münster: Waxmann-Verlag
Postprint. Kapitel 2.2
Derda, M. (2020). Erwartungen der Schüler*innen an den Besuch eines Schülerlabors an der
Technischen Universität Berlin. In: M. Stein, M. Jungwirth, N. Harsch, Y. Korflür (Hrsg.):
Forschen.Lernen.Lehren an öffentlichen Orten – The Wider View. Tagungsband. Münster: WTM-Verlag
2019.
Postprint. Kapitel 2.2
Derda, M. (accepted). Handlungsempfehlungen für Schülerlabore. In L. Beyer, C. Gorr, C. Kather, M.
Komorek, P. Röben & S. Selle (Hrsg.): Orte und Prozesse außerschulischen Lernens erforschen und
weiterentwickeln. Tagungsband der 6. Tagung zur Didaktik außerschulischer Lernorte, 29.-31. August
2018. Münster: Lit.
Postprint. Kapitel 2.3
Abstract
I
Abstract
The present cumulative dissertation contains four essays which are either already accepted and in print
or currently peer-reviewed. These four manuscripts are framed by an introduction to the subject of the
thesis and an overall discussion.
This research project examines various out-of-school laboratories at the Technische Universität Berlin
(TU Berlin) aiming to develop general recommendations for out-of-school laboratories. Therefore, the
focus of the investigation lies on operators and employees of the out-of-school laboratories as well as
accompanying teachers and participating school students.
The introduction presents the state of research and the research gap to out-of-school laboratories,
provides an overview of the theoretical assumptions underlying the work, and explains the research
questions of the study.
The effectiveness of out-of-school experimental facilities such as out-of-school laboratories has been
investigated in some former research projects as an overview in Chapter 1 shows. However, the results
with regard to short- and long-term effects on the development of the interest in science, the interest in
experimentation and the science self-concept are contradictory and partly ambiguous due to
methodological shortcomings. Study 1 uses a questionnaire survey in pre, post, follow-up design
conducting multilevel analyzes that take into account the hierarchical structure of the data to investigate
the development of interest in science, interest in experimentation, and science self-concept during the
laboratory visit as well as in the time after the visit (9-12 weeks). The study revealed that out-of-school
laboratories promote a long-term interest in science and science self-concept, but for interest in
experimentation only short-term effects were found. Regarding the laboratory features, the perception
of relevance especially supports interest and self-concept. Furthermore, the perception of autonomy
proved to be important for the development of science self-concept and the quality of instruction for the
development of interest in experimentation.
The second study examines the pre and post work of the laboratory visit at school, the expectations of
accompanying teachers and participating school students as well as the fulfillment of students`
expectations, applying both quantitative (the previously mentioned questionnaire survey) and qualitative
methods (guideline-based interviews). One of the main findings is that the accompanying teachers visit
the out-of-school laboratory with their students for a vocational orientation as well as a thematic
supplement to the lesson and that pre and post work depends on personal attitudes in addition to
curriculum requirements. The school students expect above all experimental and practical work, but
also an increase in knowledge. Despite of that they do not like to much theory. Both, a sufficient pre
work at school and the fulfillment of expectations proved to be significant predictors in the multilevel
analyzes with a positive effect on the short-term development of interest and self-concept.
The third study sheds light on the views of laboratory operators and employees on the aims and tools
of their offerings and collaboration with teachers, and discusses the findings of the three studies to
create general recommendations for out-of-school laboratories. Difficulties in defining aims precisely
and questioning design tools in a goal-oriented manner as well as different aspirations and subjective
gender theories were problematic in the interviews. Furthermore, only one laboratory required a pre and
Abstract
II
post work at school while the others partially have some pent-up demand to enable the accompanying
teachers to prepare and follow up on a laboratory visit at school.
In summary, the study results in five general recommendations for out-of-school laboratories: 1. Define
the objectives of the laboratory and question the means of design, 2. Question subjective gender
theories, 3. Consider students' expectations, 4. Work together with accompanying teachers and facilitate
pre and post work at school, 5. Enhance the laboratory features relevance, autonomy and quality of
instruction.
The thesis ends with an overall discussion. This provides an overview of the studies with their central
findings, defines the limits of the examinations and implications for further research.
The appendix contains further analyzes as well as the survey instruments.
Zusammenfassung
III
Zusammenfassung
Die vorliegende publikationsbasierte Dissertation beinhaltet vier Aufsätze, die entweder bereits
angenommen und im Druck sind oder derzeit in Peer-Review-Verfahren begutachtet werden. Diese vier
Manuskripte, die teils ähnliche teils thematisch verwandte Forschungsfragen behandeln, werden von
einer Einführung in das Thema der Arbeit und einer Gesamtdiskussion gerahmt.
Das Dissertationsprojekt untersucht verschiedene Schülerlabore der Technischen Universität Berlin (TU
Berlin) mit dem Ziel, allgemeine Handlungsempfehlungen für Schülerlabore zu entwickeln. Hierbei
stehen sowohl Betreibende und Mitarbeitende der Schülerlaborprojekte als auch begleitende Lehrkräfte
und teilnehmende Schülerinnen und Schüler im Blickfeld der Analysen.
Die Einleitung stellt den Forschungsstand und die Forschungslücke zu Schülerlaboren dar, gibt einen
Überblick über die der Arbeit zugrundeliegenden theoretischen Annahmen und erläutert die
Forschungsfragen der Studien.
Die Wirksamkeit außerschulischer Experimentiereinrichtungen, wie Schülerlabore, stand bereits bei
einigen Arbeiten im Zentrum der Forschungsbemühungen, wie ein Überblick in Kapitel 1 zeigt. Die
bisherigen Ergebnisse hinsichtlich kurz- und langfristiger Effekte auf die Entwicklung des Interesses an
Naturwissenschaften, des Interesses am Experimentieren und des Fähigkeitsselbstkonzeptes sind
jedoch widersprüchlich und teilweise aufgrund methodischer Mängel nicht eindeutig. Studie 1
untersucht mittels eines Pre-Post-Follow-Up-Designs unter Anwendung von Multilevelanalysen, welche
die hierarchische Struktur der Daten berücksichtigen, die Entwicklung des Interesses an
Naturwissenschaften, des Interesses am Experimentieren und des naturwissenschaftlich-technischen
Fähigkeitsselbstkonzeptes der Schülerinnen und Schüler sowohl in der Zeit des Laborbesuches als
auch in der Zeit nach dem Laborbesuch (9-12 Wochen). Die Ergebnisse zeigen das Potential der
Schülerlabore der TU Berlin, das Interesse an Naturwissenschaften und das Fähigkeitsselbstkonzept
sowohl kurz- als auch längerfristig signifikant zu fördern, das Interesse am Experimentieren konnte
hingegen nur kurzfristig gefördert werden. Als förderlich für die kurzfristige Entwicklung der Variablen
erwiesen sich die Labormerkmale Alltagsbezug, Autonomie und Instruktionsqualität.
Die zweite Studie untersucht die Unterrichtseinbindung und Erwartungen bzw. die Erwartungserfüllung
und wendet hierzu sowohl quantitative (die vormals erwähnte Fragebogenerhebung) als auch qualitative
Methoden (leitfadengestützte Interviews) an. Zu den wesentlichen Ergebnissen gehört, dass die
begleitenden Lehrkräfte mit dem Laborbesuch eine berufliche Orientierung und thematische Ergänzung
des Unterrichts verbinden und die Unterrichtseinbindung neben Lehrplanvorgaben unter anderem von
persönlichen Einstellungen abhängt. Die Schülerinnen und Schüler erwarten vor allem experimentelles
und praktisches Arbeiten, aber auch einen Wissenszuwachs, während sie auf zu viel Theorie keine Lust
haben. Sowohl die ausreichende Unterrichtsvorbereitung als auch die Erwartungserfüllung erwiesen
sich in den Multilevelanalysen als signifikante Prädiktoren mit einem positiven Effekt auf die kurzfristige
Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes.
Studie 3 beleuchtet die Sichtweise der Laborbetreibenden und Mitarbeitenden auf die Ziele und
Gestaltungsmittel ihrer Angebote und die Zusammenarbeit mit den Lehrkräften und diskutiert die
Ergebnisse der vorangegangenen Untersuchungen hinsichtlich der Ableitung von allgemeinen
Abstract
IV
Handlungsempfehlungen. Problematisch fielen in den Interviews Schwierigkeiten, Ziele genau zu
definieren und Gestaltungsmittel zielorientiert zu hinterfragen, sowie uneinheitliche Zielvorstellungen
und subjektive Geschlechtertheorien auf. Des Weiteren setzte nur ein Labor die Unterrichtseinbindung
des Projektes voraus, bei den anderen herrschte teilweise Nachholbedarf hinsichtlich der
Zusammenarbeit mit den begleitenden Lehrkräften, um eine Unterrichtseinbindung zu ermöglichen.
Zusammenfassend ergab die Studie fünf allgemeine Handlungsempfehlungen für Schülerlabore: 1.
Ziele des Labors definieren und Gestaltungsmittel hinterfragen, 2. Immanente subjektive
Geschlechtertheorien hinterfragen, 3. Erwartungen der Schülerinnen und Schüler berücksichtigen, 4.
Mit begleitenden Lehrkräften zusammenarbeiten und eine Unterrichtseinbindung ermöglichen, 5.
Stärkung der Labormerkmale Alltagsbezug, Autonomie und Instruktionsqualität.
Die Dissertation schließt mit einer Gesamtdiskussion. Diese stellt die Studien im Überblick mit ihren
zentralen Befunden dar, benennt Grenzen der Untersuchungen und Implikationen für die weitere
Forschung.
Im Anhang befinden sich weitere Analysen sowie die Befragungsinstrumente.
Danksagung
V
Danksagung
Endlich ist es Zeit, Danke zu sagen! Viele Menschen haben mich im Laufe des Entstehens dieser Arbeit
unterstützt und auf diese Weise den Abschluss dieses Dissertationsprojektes ermöglicht.
Bedanken möchte ich mich in erster Linie bei meinen Doktoreltern: Meinem Doktorvater, Herr Prof. Dr.-
Ing. Paul Uwe Thamsen, der mir die Möglichkeit und den Freiraum gab, dieses für das Fachgebiet
Fluidsystemdynamik doch ungewöhnliche Thema Schülerlabore zu bearbeiten, und mir stets mit
persönlichem Rat zur Seite stand. Meiner Doktormutter, Frau Prof.in Dr. Angela Ittel, die trotz ihres Amtes
als Vizepräsidentin für Strategische Entwicklung, Nachwuchs und Lehrkräftebildung die fachliche
Betreuung dieser Arbeit bereitwillig übernahm und mir viele wesentliche Hinweise gab.
Vielen Dank an Frau Prof.in Dr. Rebecca Lazarides von der Universität Potsdam für die Übernahme des
dritten Gutachtens.
Großer Dank gilt auch Herrn Prof. Dr. Jan Pfetsch für die gute und vertrauensvolle Zusammenarbeit an
einem Artikel dieser Dissertation sowie viele Stunden anregender methodischer Diskussion und
zahlreiche wertvolle kritische Anmerkungen.
Die Motivation zu dieser Arbeit und Fragestellung entstammt meiner Abschlussarbeit im Jahr 2013. Herr
René Schubert, Lehrer am Marie-Curie-Gymnasium in Dallgow-Döberitz, kam Ende 2012 an unser
Fachgebiet mit der Bitte, hier eine Schülerprojektwoche zum Thema Strömungsphänomene für seine
Schülerinnen und Schüler der 11. Klasse durchzuführen. Die Konzeption, Durchführung und Evaluation
dieser Schülerprojektwoche wurden zur Aufgabe meiner Masterarbeit. Ich danke Herrn Schubert für
sein Engagement, seine Idee und seine durchgehende Unterstützung der Datenerhebung im Verlaufe
meiner Dissertation.
Auch die Laborbetreibenden und Mitarbeitenden der Schülerlabore haben durch ihre Bereitschaft zur
Mitarbeit, zum Interview und Unterstützung der Fragebogenerhebung vor und nach ihren Projekten
wesentlich zum Gelingen der Untersuchung beigetragen. Hier gilt vor allem Frau Dr. Claudia Ermel, Hr.
Dr. Lars Merkel, Sonja Hossbach, Ariane Thiele, Tina Schulz sowie Verena Ehrenberg und Nadine Klein
mein herzlicher Dank.
Ein Dank gebührt natürlich auch den vielen Schülerinnen und Schülern, die geduldig und sorgfältig die
Fragebögen ausfüllten oder sich für ein Interview zur Verfügung stellten und den begleitenden
Lehrkräften, die sich ebenfalls interviewen ließen und die Erhebung nach Kräften unterstützten.
Auch bei meinen Kolleginnen und Kollegen des Fachgebietes Fluidsystemdynamik möchte ich mich für
die stetige Unterstützung und das Verständnis herzlich bedanken. Großer Dank gilt hier meinen
ehemaligen Kollegen Anne Treder, Matthias Voß und Raja Abou-Ackl, meinem Bürokollegen (und
Leidensgenossen) Andreas Swienty für seine Geduld und die Wartung der Kaffeemaschine; Carsten
Strauch, Michael Pöhler, Moritz Mühlbauer, David Tilcher und Anatolij Marinin für ihre unerschöpfliche
Hilfsbereitschaft, Christopher Bölter für die Übernahme vieler Lehrveranstaltungen, was mir Freiräume
zur Fertigstellung dieser Arbeit ermöglichte, Julija Peter für wertvolle Ratschläge, Raja-Louisa Mitchell
insbesondere für die Korrektur des englischsprachigen Artikels und Kristina Kang für die Korrektur der
vorliegenden Arbeit.
Danksagung
VI
Für die Unterstützung der Datenerhebung und Datenauswertung im Rahmen ihrer Projekt- oder
Abschlussarbeiten möchte ich einigen Studierenden, wie Nadine Köster, Fabian Habur, Marija Ŝirić,
Katrin Lietz, Susann Kunde, Luisa Hannemann und Loreen Schäfer danken sowie einigen studentischen
Hilfskräften des Fachgebietes Fluidsystemdynamik Florian Heining, Jan Göing, Viktorija Grigorjeva.
Ein besonderer Dank gilt nicht zuletzt meiner Familie. Meinen Eltern und Schwiegereltern vielen Dank
für ihre Unterstützung, insbesondere bei der Kinderbetreuung. Meinem Mann Andreas und meinen
Kindern Emil, Elli und Erwin danke ich, dass sie mich stets daran erinnerten, dass es auch noch ein
Leben neben der Promotion gibt, und meine schlechten Launen in stressigen Zeiten mit Geduld
ertrugen.
Inhalt
VII
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis .................................................................................................................................... IX
1 Einleitung und theoretischer Rahmen der Arbeit .......................................................................................... 1
1.1 Schülerlabore ................................................................................................................................................. 2
1.1.1 Die untersuchten Schülerlabore............................................................................................................. 3
1.1.2 Forschungsstand zu Schülerlaboren....................................................................................................... 4
1.1.3 Forschungslücke ..................................................................................................................................... 8
1.2 Interesse, Fähigkeitsselbstkonzept und Erwartungen ................................................................................. 10
1.3 Zielsetzung und Fragestellung der Studie .................................................................................................... 17
2 Publikationen .............................................................................................................................................. 20
2.1 Studie 1 ........................................................................................................................................................ 20
The effect of out-of-school laboratories on the development of interest and self-concept ........................ 20
2.2 Studie 2 ........................................................................................................................................................ 49
Untersuchung der Unterrichtseinbindung eines Schülerlaborbesuches und der Erwartungen begleitender
Lehrkräfte sowie teilnehmender Schülerinnen und Schüler ......................................................................... 49
Erwartungen der Schüler*innen an den Besuch eines Schülerlabors an der Technischen Universität Berlin
...................................................................................................................................................................... 59
2.3 Studie 3 ........................................................................................................................................................ 62
Handlungsempfehlungen für Schülerlabore ................................................................................................. 62
3 Diskussion ................................................................................................................................................... 67
3.1 Überblick über die Publikationen ................................................................................................................ 67
3.1.1 Studie 1 ................................................................................................................................................ 67
3.1.2 Studie 2 ................................................................................................................................................ 71
3.1.3 Studie 3 ................................................................................................................................................ 75
3.2 Fazit und Ausblick .................................................................................................................................. 79
3.2.1 Grenzen dieser Untersuchung und Implikationen für weitere Forschung ........................................... 79
3.2.2 Erkenntnisse ......................................................................................................................................... 84
Literaturverzeichnis ........................................................................................................................................ VII
Anhang ......................................................................................................................................................... XVII
Anhang A: Analyse der Leitfadeninterviews mit den Laborbetreibenden ....................................................... XVII
Inhalt
VIII
Anhang B: Kategoriensystem Laborbetreibende (Auszug) ........................................................................... XXXIV
Anhang C: Leitfäden ..................................................................................................................................... XXXVI
Leitfaden für die Interviews mit den Laborbetreibenden und Mitarbeitenden ...................................... XXXVI
Leitfaden für die Interviews mit den begleitenden Lehrkräften ............................................................. XXXVII
Leitfaden für die Interviews mit den teilnehmenden Schülerinnen und Schülern ................................ XXXVIII
Anhang D: Skalendokumentation ................................................................................................................ XXXIX
Anhang E: Befragungsinstrumente ................................................................................................................. XLV
Fragebogen direkt vor Beginn des Schülerlaborprojektes (T1) ................................................................... XLV
Fragebogen direkt nach dem Schülerlaborprojekt (T2) ........................................................................... XLVIII
Fragebogen nach 9-12 Wochen (T3) .............................................................................................................. LII
Anhang F: Ergänzende Ergebnisse ....................................................................................................................LVI
Anhang G: Posterbeiträge .............................................................................................................................. LXVI
Abkürzungsverzeichnis
IX
Abkürzungsverzeichnis
AG Arbeitsgemeinschaft
AV
abhängige Variable
IAIS
Intelligente Analyse- und Informationssysteme
MCAR
missing completely at random
MINT
Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik
PISA
Programme for International Student Assessment
SPSS
Statistic Package for Social Sciences
TIMSS
Trends in International Mathematics and Sciences Study
TU Berlin
Technische Universität Berlin
UV
unabhängige Variable
Einleitung
1
1 Einleitung und theoretischer Rahmen der Arbeit
Ziel dieses Dissertationsprojektes ist die Untersuchung der Wirksamkeit der Schülerlabore an der
Technischen Universität Berlin (TU Berlin). Auf Grundlage dieser Untersuchung und der hieraus
entstehenden Ergebnisse sind Empfehlungen zur Verbesserung der Arbeit der beteiligten Schülerlabore
auszuarbeiten. Schülerlabore sind außerschulische Experimentiereinrichtungen, derzeit sind rund 400
im Bundesverband der Schülerlabore e.V.-LernortLabor registriert, als deren Ziel häufig die Förderung
des Interesses und der Aufgeschlossenheit der Schülerinnen und Schüler gegenüber
Naturwissenschaften und Technik genannt wird. Bisherige Forschungsergebnisse zur Wirksamkeit
eines Schülerlaborbesuches sind jedoch uneinheitlich. Mittels einer Fragebogenerhebung im Pre-Post-
Follow-Up-Design wird daher in dieser Arbeit untersucht, inwiefern die Schülerlabore der TU Berlin das
individuelle Interesse an Naturwissenschaften, das Interesse am Experimentieren und das
Fähigkeitsselbstkonzept bezogen auf MINT (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) der
teilnehmenden Schülerinnen und Schüler fördern. Hierbei wird ebenfalls der Einfluss der Laborvariablen
Alltagsbezug, Autonomie, Authentizität und Instruktionsqualität, von denen ein fördernder Effekt
angenommen wird, auf die Entwicklung der Variablen Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept analysiert.
Diese Untersuchung gibt erste Hinweise zur Gestaltung von Schülerlaboren.
Das vorliegende Dissertationsprojekt hat das anspruchsvolle Ziel, alle Beteiligten eines
Schülerlaborbesuches in dieser Untersuchung zu berücksichtigen. Aus diesem Grund werden neben
der Fragebogenerhebung auch leitfadengestützte Interviews mit den Betreibenden und Mitarbeitenden
der Schülerlaborprojekte, Interviews mit begleitenden Lehrkräften und Vorher-Nachher-Interviews mit
teilnehmenden Schülerinnen und Schülern durchgeführt.
Die in der vorliegenden Arbeit dargestellten Studien haben je eigene Schwerpunkte und
Forschungsfragen. So geht die erste Studie der Frage nach, welche kurz- und längerfristigen Effekte
der Besuch eines Schülerlabors der TU Berlin auf die Entwicklung der Schülervariablen Interesse und
Fähigkeitsselbstkonzept hat. Die zweite Studie beleuchtet die Unterrichtseinbindung des
Laborbesuches sowohl qualitativ aus Sicht der Lehrkraft als auch anhand quantitativer Ergebnisse aus
der Fragebogenerhebung. Ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt dieser Studie stellt das noch recht
junge Forschungsgebiet der Erwartungen dar, und zwar sowohl der begleitenden Lehrkräfte als auch
der teilnehmenden Schülerinnen und Schüler. Auch dieser Untersuchungsaspekt wird durch
quantitative Ergebnisse erweitert. Analysiert wird hier die Erwartungserfüllung und deren Effekte, ein
neues Feld auf dem Gebiet der Schülerlaborforschung. Die dritte Studie beleuchtet die
Laborbetreibenden sowie Mitarbeitenden und deren Sichtweise auf Ziele der Angebote,
Gestaltungsmittel und Zusammenarbeit mit Lehrkräften, die die Angebote mit ihren Klassen nutzen.
Schließlich fasst diese letzte Studie die aus den Ergebnissen der Untersuchungen abgeleiteten
Handlungsempfehlungen für Schülerlabore im Allgemeinen und für die Schülerlabore der TU Berlin im
Besonderen zusammen.
Schülerlabore
2
1.1 Schülerlabore
Die Etablierung von Schülerlaboren wird häufig mit dem Schock über die Ergebnisse der ersten TIMSS-
(Trends in International Mathematics and Sciences Study) und PISA-Studien (Programme for
International Student Assessment) assoziiert. Tatsächlich setzte die erste Gründungswelle dieser
außerschulischen Lernorte in Deutschland 1996 kurz nach der ersten TIMSS-Studie aus Sorge um den
naturwissenschaftlichen und technischen Nachwuchs ein (Dähnhardt, Sommer & Euler 2007). Die Zahl
dieser Angebote ist seitdem stetig gestiegen. Auf der Homepage des Bundesverbandes der
Schülerlabore LernortLabor sind derzeit 393 Schülerlabore (LernortLabor - Bundesverband der
Schülerlabore e.V. 2019, Stand 09.2019) bundesweit eingetragen. Es ist jedoch davon auszugehen,
dass die tatsächliche Menge deutlich größer ist, ist doch von den in dieser Studie untersuchten
Schülerlaboren der TU Berlin nur eines auf der Liste des Bundesverbandes registriert. Die
Schülerlaborlandschaft ist durch eine große Vielfalt an Inhalten und Anbietern gekennzeichnet, die eine
einheitliche Definition erschweren. So sind Schülerlabore beispielsweise an Universitäten und
Fachhochschulen oder Forschungseinrichtungen, aber auch an Wirtschaftsunternehmen oder Museen
angesiedelt. Haupt et al. (2013, S. 11) grenzen Schülerlabore durch folgende Merkmale von anderen
außerschulischen Lernorten ab:
• dauerhafter Betrieb anspruchsvoller und authentischer Laboreinrichtungen
• Möglichkeit des eigenständigen Experimentierens für Schülerinnen und Schüler
• intensive, weitgehend individuelle Betreuung durch engagiertes Fachpersonal
Im selben Artikel (Haupt et al. 2013, S. 4) ist von Schülerlaboren als eine „Teilmenge der
außerschulischen MINT-Lernorte“ nur dann zu sprechen, „wenn die Schülerinnen und Schüler
eigenständig experimentieren und diese Arbeitsweise ein Schwerpunkt des außerschulischen MINT-
Lernorts ist“. Diese Definition ist seit der Gründung erster Schülerlabore im Bereich der
Geisteswissenschaften überholt, so dass der Bundesverband allgemeiner von „außerschulischen
Mitmach-Laboren“ spricht (LernortLabor e. V. 2018). Übergreifendes Ziel dieser Labore ist die
Förderung des Interesses und wissenschaftlichen Nachwuchses. Um trotz dieser allgemeinen
Beschreibung das Profil dieser außerschulischen Angebote zu schärfen, teilt der Bundesverband
LernortLabor Schülerlabore seit 2013 in Kategorien ein. Diese wurden im erwähnten Artikel (Haupt et
al. 2013) erstmals definiert und seitdem um zwei Kategorien erweitert (LernortLabor e. V. 2018). Die
klassischen Schülerlabore werden von ganzen Klassen im Rahmen eines Schulausflugs besucht und
bieten Angebote mit Bezug zum Rahmenlehrplan. Dem gegenüber stehen Schülerforschungszentren,
die individuell von interessierten Kindern und Jugendlichen in ihrer Freizeit besucht werden und ihnen
das Arbeiten an eigenen Projekten ohne Bezug zum Lehrplan ermöglichen. Als Lehr-Lern-Labore
werden Schülerlabore bezeichnet, die in die Lehramtsausbildung an Universitäten integriert sind. In der
Kategorie Schülerlabor zur Wissenskommunikation finden sich Angebote, die an Forschungszentren
angesiedelt sind und einen Einblick in Forschung und wissenschaftliches Arbeiten geben.
Schülerlabore, die oft von Unternehmen betrieben werden und unternehmerisches Denken und Handeln
mit Bezug zur realen Wirtschaft vermitteln, werden in der Kategorie Schülerlabor mit Bezug zu
Unternehmertum zusammengefasst. Schülerlabore mit Berufsorientierung widmen sich
schwerpunktmäßig dieser Aufgabe. Sie wollen den Berufseinstieg der Schülerinnen und Schüler durch
Schülerlabore
3
das Aufzeigen der Möglichkeiten der heutigen Arbeitswelt und Stärkung individueller Interessen und
Kompetenzen erleichtern. Schülerlabore zum Engineering/Entwicklung und Produktion, wie
Jugendwerkstätten, richten sich wie Schülerforschungszentren an einzelne Kinder und Jugendliche und
fördern deren eigenständiges Arbeiten an selbstgewählten technischen Projekten. Die letzte noch junge
Kategorie stellen die Schülerlabore der Geisteswissenschaften dar, in welchen in Abgrenzung zum
Großteil der Schülerlabore aus dem MINT-Bereich Themen der Geistes-, Sozial- und
Kulturwissenschaften behandelt werden.
Die kurze Beschreibung der Kategorien soll die Vielfalt der Schülerlabore verdeutlicht haben. Die
untersuchten Schülerlabore lassen sich mehrheitlich der Kategorie der klassischen Schülerlabore
zuordnen, auch wenn ein Lehrplanbezug der Inhalte nicht immer gegeben ist.
1.1.1 Die untersuchten Schülerlabore
Die teilnehmenden Schülerlabore dieser Studie bieten Workshops im MINT-Bereich an. Die Dauer
variiert von wenigen Stunden bis zu einer ganzen Woche. Im Folgenden werden die untersuchten
Labore in ihren Besonderheiten vorgestellt.
Das dEIn-Labor bietet verschiedene Workshops für ganze Klassen von Grundschule bis Sekundarstufe
I und II an. Die kürzesten Angebote sind 2,5 Stunden lang und sind für Schüler und Schülerinnen der
Primarstufe. Die längsten Workshops sind mehrtägige Projekte für die Sekundarstufe I und II.
Dazwischen gibt es die verschiedensten Angebote mit Inhalten zu Elektronik, Programmierung, Robotik
und Sensorik. Vorwiegend wird das Schülerlabor von Lehrkräften für ihre Klassen gebucht, daneben
bietet das Labor aber auch Ferienworkshops an.
Das Schülerinnenlabor richtet sich vor allem an Mädchen der 3.-8. Klasse und bietet für diese
Workshops im Rahmen von Schulausflügen als auch in den Ferien von 3-4 Stunden an. Sofern
Lehrkräfte das Angebot mit ihren gemischten Klassen wahrnehmen, werden die Kinder im Labor in
geschlechtshomogene Kleingruppen aufgeteilt. Während des Schülerlabors werden an Stationen
Experimente zu verschiedenen Strömungsphänomenen durchgeführt. Optional findet im Rahmen des
Angebotes auch eine Laborführung u.a. in den Windkanal statt.
Das Chemielabor bietet in enger Absprache mit den begleitenden Lehrkräften vorwiegend für die
Sekundarstufe II Experimente für verschiedene Bereiche der Chemie sowie Informationen zum
Chemiestudium an. Das Angebot dauert je nach Absprache zwischen zwei und sechs Stunden und
enthält optional auch eine Laborführung bspw. im Bereich der physikalischen Chemie.
Zwei Schülerlabore an der TU Berlin arbeiten mit dem Konzept „Roberta® – Lernen mit Robotern“
(Roberta-Initiative 2018), richten sich aber an unterschiedliche Zielgruppen.
Das Labor Roberta* bietet die Kurse vorwiegend nur für Mädchen der 6.-8. Klassen an. Diese werden
für Schulausflüge von Lehrkräften gebucht oder als Einzelanmeldungen für einen Ferienkurs. Auch als
Event für Geburtstage werden die Kurse ab einer bestimmten Gruppengröße angeboten. Die
Workshops dauern maximal vier Stunden. Hier lernen die Mädchen einfache Roboter zu bauen und
werden in die Grundzüge einer kindgerechten Programmiersprache eingewiesen. Des Weiteren bietet
das Labor eine AG (Arbeitsgemeinschaft) in der Klassenstufe 7 an einer Kooperationsschule an, die
aber nicht Gegenstand dieser Untersuchung ist.
Schülerlabore
4
Das Labor ROBO - Roboterworkshops richtet sich mit seinen Programmierworkshops von maximal 4,5h
Länge im Gegenzug an Jungen oder gemischte Gruppen der 5.-8. Klasse und wird für Schulklassen
von Lehrkräften und Berufsorientierungszentren gebucht oder als Privatveranstaltung ab mindestens
sechs Kindern.
Die Schülerprojektwoche wird vom Fachgebiet Fluidsystemdynamik angeboten und richtet sich an
Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II. Das Angebot dauert von Montag bis Freitag jeweils vier
Stunden. Den Teilnehmenden werden einige Grundlagen der Strömungslehre vermittelt samt
Berechnung und mannigfaltiger praktischer Anwendung durch selbstständiges Experimentieren in
Kleingruppen. Die Woche schließt mit einer ausführlichen Führung in die Versuchshalle und einen
Einblick in die facettenreiche Forschung des Fachgebietes. Das Angebot wird von kooperierenden
Schulen im Rahmen ihrer Projektwochen wahrgenommen.
Von den bisher beschriebenen Laboren wurden insgesamt 33 Workshops im Rahmen der
Fragebogenerhebung evaluiert. Zwei weitere Labore, das LABgirls Physik und das LABgirls Chemie,
nahmen an den Laborinterviews teil. Die Workshops dieser Labore wurden jedoch nicht erhoben, da sie
im Rahmen des TechnoClubs als wöchentliche AG von einzelnen Schülerinnen besucht werden und
daher andere Rahmenbedingungen als die anderen Schülerlabore aufweisen.
1.1.2 Forschungsstand zu Schülerlaboren
Die internationale Forschung, bspw. die Ergebnisse aus dem amerikanischen Raum, beziehen sich
nicht auf die Kategorie der klassischen Schülerlabore, sondern vorwiegend auf Science Center oder
Museen, in denen die Anleitung der Schülerinnen und Schüler der Lehrkraft obliegt (Guderian & Priemer
2008). Im Rahmen der Schülerlaborforschung in Deutschland sind in den letzten Jahren eine Reihe an
Dissertationen entstanden, die die Wirksamkeit klassischer Schülerlabore analysieren. Dabei
untersuchen die meisten vor allem die kurz- bis mittelfristigen Effekte auf das Interesse und das
Fähigkeitsselbstkonzept der Schülerinnen und Schüler in Abhängigkeit von Persönlichkeitsmerkmalen
und den wahrgenommenen Laborvariablen (Euler & Weßnigk 2011).1
Diese Wirksamkeitsforschung zu Schülerlaboren nahm ihren wesentlichen Ausgangspunkt in der
Dissertation von Katrin Engeln (2004).
Engeln (2004): Anlage: Fragebogenerhebung mit 334 Schülerinnen und Schülern der 9. und 10. Klasse,
einmaliger Besuch, zwei Messzeitpunkte (post/follow-up) AV (abhängige Variable): aktuelles
(situationales) Interesses, UV (unabhängige Variablen): u.a. Geschlecht, dispositionales Interesse,
Selbstkonzept, einige Laborvariablen. Ergebnisse: Zwischen den Messzeitpunkten fallen emotionales
und epistemisches Interesse ab, das wertbezogene steigt. Die Laborvariablen Herausforderung,
1 Da die Untersuchungen zu Schülerlaboren in Deutschland andere Bedingungen als internationale Studien haben, wird hier auf
nationale Forschungsarbeiten fokussiert, die nachfolgend kurz vorgestellt werden. Dabei bezieht sich die Übersicht auf die als
wesentlich erachteten Dissertationen auf diesem Gebiet, ohne den Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben.
Schülerlabore
5
Verständlichkeit, Offenheit und Authentizität beeinflussen die Interessenkomponenten des situationalen
Interesses in unterschiedlicher Weise. Aufgrund des Verzichtes auf eine Eingangsbefragung bleibt die
Wirksamkeit der Labore ungewiss.
Scharfenberg (2005): Anlage: Fragebogenerhebung mit 363 Schülerinnen und Schülern, 12. Klasse,
drei verschiedene Untersuchungs- und eine Kontrollgruppe, einmaliger Besuch, drei Messzeitpunkte
(pre/post/follow-up), AV: Akzeptanz, Wissenserwerb, epistemisches Interesse. UV: u.a. Geschlecht,
Experimentiererfahrung, schulischer Leistungsstand, Interventionsgruppen Ergebnisse:
Experimentiermöglichkeit im Schülerlabor entscheidend für die Akzeptanz. Kurzfristiger Lernerfolg im
Schülerlabor höher, aber kein Unterschied nach sechs Wochen. Epistemisches Interesse der
Schülerinnen in den experimentellen Gruppen nimmt ab, in der Kontrollgruppe bleibt es stabil. Die
Interessenförderung durch Experimente wurde nicht bestätigt.
Brandt (2005): Anlage: Fragebogenerhebung mit 494 Schülerinnen der 7. und 8. Klasse, drei
Messzeitpunkte (pre/post/follow-up) mit Kontrollgruppe, einmaliger Besuch, AV: Motivation, aktuelles
Interesse, Sachinteresse, Berufsinteresse, Fähigkeitsselbstkonzept. UV: u.a. Geschlecht, Alter,
Schultyp. Ergebnisse: positive Effekte auf Fähigkeitsselbstkonzept und intrinsische Motivation nur
kurzfristig signifikant. Positiver Effekt auf Berufsinteresse bleibt auch nach vier Monaten erhalten. Keine
Effekte beim Sachinteresse.
Guderian (2007): Anlage: Fragebogenerhebung mit 46 Kindern der 5. Klasse, 37 Achtklässlern mit
spezieller Unterrichtseinbindung und 10 Achtklässlern ohne Unterrichtseinbindung als Kontrollgruppe,
dreimaliger Besuch, jeweils zwei Messzeitpunkte (post/follow-up), insgesamt bis zu sechs. AV: aktuelles
Interesse, individuelles Interesse. UV: Geschlecht, Unterrichtseinbindung. Ergebnisse: kurzfristige
positive Effekte, alternierender Verlauf des aktuellen Interesses über alle Messzeitpunkte, positiver
Effekt ist nur bei den Achtklässlern stabil, aber bei Fünftklässlern wird ein höheres aktuelles Interesse
erzeugt. Effekte einer speziellen Unterrichtseinbindung bleiben aufgrund der geringen
Stichprobengröße unklar. Kein Effekt auf das Sachinteresse.
Glowinski (2007): Anlage: Fragebogenerhebung mit 378 Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufe
II, zwei Messzeitpunkte (post/follow-up), einmaliger Besuch. AV: aktuelles Interesse. UV: u.a.
Geschlecht, individuelles Interesse, Selbstkonzept, Labormerkmale, Unterrichtseinbindung.
Ergebnisse: aktuelles und individuelles Interesse sinken nach dem Laborbesuch signifikant ab, positiver
Zusammenhang zwischen der Unterrichtsvorbereitung und dem aktuellen Interesse als auch dem
Kompetenzerleben. Positive Einflüsse der Labormerkmale Instruktionsqualität und Kontextorientierung.
Aufgrund des Verzichtes auf einen Eingangstest, sind Aussagen zur Wirksamkeit des Laborbesuches
unsicher.
Pawek (2009): Anlage: Fragebogenerhebung mit 734 Schülerinnen und Schülern der 9.-13. Klasse,
einmaliger Besuch, drei Messzeitpunkte (pre/post/follow-up). AV: aktuelles Interesse (post/follow-up)
und Sachinteresse (pre/follow-up), Fähigkeitsselbstkonzept. UV: u.a. Alter, Geschlecht, Fachinteresse,
Sachinteresse, Unterrichtseinbindung, Labormerkmale. Ergebnisse: positiver kurzfristiger Effekt auf das
aktuelle Interesse, die wertbezogene Komponente bleibt auch mittelfristig stabil. Positiver mittelfristiger
Effekt auf das Fähigkeitsselbstkonzept, trotz Absinken zum dritten Messzeitpunkt. Keine positiven
Schülerlabore
6
Effekte auf das Sachinteresse. Labormerkmale zeigen sich als bedeutsame Prädiktoren für die
Komponenten des aktuellen Interesses.
Zehren (2009): Anlage: Fragebogen- und Interviewstudie mit Schülerinnen und Schülern ab 8. Klasse
sowie Lehrkräften, mehrmalige in den Unterrichtsverlauf eingebundene Besuche, Teilnahme 1, 2 und 5
Jahre (N=26), Kontrollgruppe (N=56), Messzeitpunkt zum Ende des 1.,2. und 5. Jahres. AV: Motivation,
Interesse, Naturwissenschaftsverständnis. UV: Labormerkmale, Unterrichtseinbindung. Ergebnisse:
Teilnehmende der Praktika zeigten u.a. größeres Selbstvertrauen, Einfallsreichtum und Interesse.
Damerau (2012): Anlage: Fragebogenerhebung mit 631 Schülerinnen und Schülern der gymnasialen
Oberstufe, einmaliger Besuch, drei Treatment-, eine Kontrollgruppe, drei Messzeitpunkte
(pre/post/follow-up). AV: experimentbezogene Selbstwirksamkeitserwartung, aktuelles Interesse,
Selbstkonzept, Wissenserwerb. UV: u.a. Geschlecht, Migrationshintergrund, Fach- und Sachinteresse,
Laborvariablen. Ergebnisse: bedeutsamer Lernzuwachs der Laborgruppen, nur kurzfristige Steigerung
des Fähigkeitsselbstkonzeptes, aktuelles Interesse (nur post/follow-up) sinkt nach dem Laborbesuch,
keine weiteren Aussagen hierzu möglich, da auf Pretest verzichtet wurde.
Weßnigk (2013): Anlage: Fragebogenerhebung mit 324 Jugendlichen zwischen 14-19 Jahren,
einmaliger Laborbesuch, drei Messzeitpunkte (pre/post/follow-up), verschiedene Teams. AV: Image der
Naturwissenschaften, Fähigkeitsselbstkonzept, Berufsorientierung. UV: u.a. Geschlecht, Fach- und
Sachinteresse, Teammerkmale. Ergebnisse: Verbesserung des Images der Naturwissenschaften,
kurzfristige Steigerung des Fähigkeitsselbstkonzeptes, mittelfristige Steigerung nur für das
Physikfähigkeitsselbstkonzept der Mädchen, positiver Effekt auf naturwissenschaftliche
Berufsorientierung der Mädchen.
Itzek-Greulich (2015): Anlage: Fragebogenerhebung mit 1287 Schülerinnen und Schülern der 9.
Klassen Realschule, einmaliger Besuch, zwei Messzeitpunkte (pre/post), drei Treatment-, eine
Kontrollgruppe. AV: Leistungsmotivation, Lernemotionen, Lernleistung. UV: u.a. Geschlecht,
Unterrichtseinbindung, Vorwissen. Ergebnisse: Schülerlaborgruppe ohne Unterrichtseinbindung
geringere Lernleistung als andere Treatmentgruppen, höhere Leistungsmotivation der
Treatmentgruppen mit Schülerlaborbesuch, generell stärkere Effekte der praktischen Laborarbeit
unabhängig vom Lernort. Mittelfristige Effekte wurden nicht untersucht.
Huwer (2015): Anlage: Fragebogenerhebung mit 331 Schülerinnen und Schülern, Klasse 5 und 10, drei
Messzeitpunkte (pre/post/follow-up), Experimental- und Wartekontrollgruppe. AV: Motivation,
Wissenszuwachs. UV: u.a. Geschlecht, Schule, Gruppe. Ergebnisse: Steigerung des Wissenserwerbs,
Effekte auf die Motivation sind nicht eindeutig.
Streller (2016): Anlage: Fragebogenerhebung mit 855 Schülerinnen und Schülern ab Klasse 10,
einmaliger Besuch, drei Messzeitpunkte (pre/post/follow-up), zwei Treatmentgruppen:
Schülerlaborbesuch mit und ohne Vor- und Nachbereitung per Online-Portal. AV: Interesse,
Fähigkeitsselbstkonzept, Berufsinteresse. UV: u.a. Geschlecht, Gruppe. Ergebnisse: Online-Portal zeigt
positiven Effekt auf Selbstkonzept, nur kurzfristig positiven Effekt auf aktuelles Interesse. Positive
Effekte des Online-Portals auf das Interesse an Naturwissenschaften und das Berufsinteresse.
Die bisher vorgestellten Untersuchungen bezogen sich auf die Wirksamkeit der Schülerlabore.
Übergreifend lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen. Schülerlabore haben das Potential, das
Schülerlabore
7
Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept sowie den Wissenserwerb zu fördern, zumeist sind diese Effekte
jedoch nicht nachhaltig. Eine Vor- und Nachbereitung scheint die Nachhaltigkeit zu verbessern, findet
jedoch selten statt (Pawek 2009).
Unberücksichtigt blieben in diesen Studien die Erwartungen der Teilnehmenden, sowohl der
Lehrpersonen als auch der Schülerinnen und Schüler. Diese wurden erst in jüngster Zeit zum
Forschungsgegenstand. Internationale Forschungsergebnisse zur Perspektive der Lehrkraft beziehen
sich, wie auch bei den Wirksamkeitsuntersuchungen, vor allem auf den Besuch von Science Centern
und Museen. Einen guten Überblick gibt hier Klaes (2008) sowie Garner und Eilks (2015). Im
deutschsprachigen Raum war auf diesem Gebiet ebenfalls die Museumsforschung vorreitend, wie die
Studie von Lewalter und Geyer (2008).
Esther Klaes (2008) betrachtete die Perspektive der Lehrkräfte bezogen auf die Nutzung
außerschulischer Lernorte im naturwissenschaftlichen Unterricht. Dazu wurden per Fragebogen und
Leitfadeninterviews Einstellungen und Erfahrungen zu außerschulischen Lernorten im Allgemeinen und
zu einem besuchten Science Center im Besonderen sowie die Unterrichtseinbindung untersucht. Die
befragten Lehrkräfte erwarteten vor allem das praktische selbstständige Arbeiten der Schülerinnen und
Schüler am außerschulischen Lernort und verbanden mit dem Besuch das Ziel, das Interesse der
Teilnehmenden zu wecken und zu fördern. 90% wünschten sich Vorbereitungsmaterial, dennoch fiel die
Vor- und Nachbereitung der Teilnehmenden im Unterricht eher gering aus. Die Studie bezieht sich zwar
allgemein auf außerschulische Lernorte, von denen Schülerlabore nur einen Bruchteil abbilden,
dennoch lassen sich die Ergebnisse teilweise vergleichen.
Huck, Haan & Plesse (2010) interviewten 20 Laborbetreibende zu ihren Angeboten im Raum Berlin-
Brandenburg sowie zwölf Lehrkräfte zu ihren Motiven der Nutzung außerschulischer
Experimentierangebote. Letztere nannten vorwiegend bessere Rahmenbedingungen im Vergleich zum
Unterricht an der Schule sowie authentische Einblicke in naturwissenschaftliches Arbeiten und
Berufsorientierung. Die Förderung des Interesses wurde vergleichsweise selten genannt. Eine Vor- und
Nachbereitung führten nicht alle Lehrkräfte durch, teilweise wurde diese „als nicht notwendig erachtet“
(ebd., S.82).
Schmidt, Di Fuccia & Ralle (2011) führten nach einer Fragebogenvorstudie Leitfadeninterviews mit 18
Lehrpersonen sowie zwölf Schulleiterinnen und Schulleitern zu ihren Erwartungen und Erfahrungen an
und mit Schülerlaboren. Im Ergebnis dieser Studie halten Lehrkräfte die unterrichtliche Vor- und
Nachbereitung größtenteils für unerlässlich, sofern die Schülerlaborinhalte Lehrplanrelevanz aufweisen.
Bezüglich der Erwartungen ist die Förderung des Interesses der Schülerinnen und Schüler wichtiger als
ein kognitiver Lernzuwachs. Die Durchführung von Experimenten ist des Weiteren eine wesentliche
Erwartung, während die Berufsorientierung selten erwähnt wurde.
Nicole Garner (2015) erhob die Erwartungen von 37 Lehrkräften an ein Schülerlabor in einer
Fragebogenstudie mit teils offenen und teils Likert-skalierten Fragen. Die Möglichkeit zum
Experimentieren stellte hier, noch etwas mehr als die Verbesserung der Einstellung der Schülerinnen
und Schüler gegenüber Naturwissenschaften, die wesentliche Erwartung dar. Ebenso soll der Besuch
des Schülerlabors den Unterricht sinnvoll ergänzen (Garner & Eilks 2015). Des Weiteren erhofften sich
die Lehrpersonen Anregungen für ihren eigenen Unterricht. Eine geringe Rolle spielten ein Lernzuwachs
Schülerlabore
8
und die Berufsorientierung. Die Ansichten bezüglich einer unterrichtlichen Einbindung des Besuches
wurden nicht betrachtet.
Dieselbe Studie von Garner (2015) stellt die bisher ausführlichste Untersuchung zu den Erwartungen
der teilnehmenden Schülerinnen und Schüler an einen Besuch im Schülerlabor dar. 461 Schülerinnen
und Schüler der Klassen 5-13 nahmen an der Fragebogenerhebung teil. Davon erwartete der Großteil
die Durchführung von Experimenten im Schülerlabor sowie bessere Rahmenbedingungen im Vergleich
zum schulischen Unterricht. Die Schülerinnen und Schüler erwarteten etwas mehr als die befragten
Lehrkräfte ein vertieftes Fachwissen durch den Besuch. Eine erwartete Berufsorientierung wurde bei
den Schülerinnen und Schülern selten genannt.
Insgesamt ergeben sich bezüglich der nationalen Studien zu den Perspektiven der
Schülerlabornutzenden heterogene Ergebnisse. Zumeist, davon ist die Studie von Huck et al. (2010)
ausgenommen, scheinen die Interessenförderung und praktisches Arbeiten im Zentrum der
Erwartungen der Lehrkräfte zu stehen, während eine berufliche Orientierung weniger erwartet wird. Die
unterrichtliche Einbindung der Besuche wird zwar teilweise als wichtig erachtet, jedoch scheint es an
der Umsetzung zu mangeln. Hier erscheint weitere Forschung erstrebenswert.
1.1.3 Forschungslücke
Die bisherigen Studien zur Wirkung eines Schülerlaborbesuches auf die Entwicklung des Interesses
und Fähigkeitsselbstkonzeptes wiesen einige Lücken auf. So wurde oft nur das situationale Interesse
als abhängige Variable betrachtet und das individuelle Interesse als unabhängige Variable, weil
letzteres als schwer veränderbar angenommen wird. Sollen Schülerlabore aber als Initiator einer
Veränderung des individuellen Interesses untersucht werden, welches laut Mokhonko et al. (2014, S.
149) „für weitergehende berufliche Entscheidungen bedeutsamer sein dürfte als das situationale
Interesse“, so ist das individuelle Interesse ebenso als unabhängige und veränderliche Variable zu
operationalisieren. Bei einigen Studien blieben die Aussagen bezüglich der Wirksamkeit eines
Schülerlaborbesuches vage, da auf eine Pre-Testung des Interesses oder Fähigkeitsselbstkonzeptes
verzichtet wurde. Oder die Aussagen blieben auf kurzfristige bzw. mittelfristige Effekte beschränkt, wenn
nach einer Pre-Befragung nur ein weiterer Messzeitpunkt erfasst wurde. Um den Effekt eines
Schülerlaborbesuches auf die Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes sowohl kurz-
als auch mittelfristig zu untersuchen, ist ein Pre-Post-Follow-Up-Design nötig. Auch der Einfluss einer
Unterrichtseinbindung im Sinne einer Vor- und Nachbereitung kann nur auf diese Weise analysiert
werden.
Die Untersuchung der Laborvariablen als Einflussfaktoren blieb bisher weitestgehend auf das
situationale Interesse beschränkt. Die Analyse der Laborvariablen als Prädiktoren der kurzfristigen
Entwicklung des individuellen Interesses an Naturwissenschaften, des individuellen Interesses an
Experimenten und des Fähigkeitsselbstkonzeptes kann jedoch wertvolle Hinweise für die Gestaltung
von Schülerlaboren liefern.
Schließlich wurde in den bisherigen Wirksamkeitsstudien (außer Itzek-Greulich 2015) die
Mehrebenenstruktur vernachlässigt, welches insbesondere bei mehreren Messzeitpunkten und
unterschiedlich großen Stichproben verlässliche Aussagen auf der Individualebene erschwert.
Schülerlabore
9
Die Erforschung der Erwartungen sowohl der begleitenden Lehrkräfte als auch der Schülerinnen und
Schüler an einen Schülerlaborbesuch steckt noch in den Anfängen. Zwar leistet die Untersuchung von
Garner (2015) hier einen wesentlichen Beitrag. Es fehlen zum einen jedoch Untersuchungen, die diese
Ergebnisse validieren. Zum anderen steht eine Untersuchung der Erwartungserfüllung und deren
Einfluss auf die Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes noch aus. Des Weiteren
wurde in vielen Studien postuliert, dass eine Unterrichtseinbindung des Schülerlaborbesuches, von
welcher ein positiver Einfluss angenommen und teilweise auch bestätigt werden konnte (Itzek-Greulich
2015), selten stattfindet, die Gründe hierfür blieben jedoch weitgehend unbeachtet. Lediglich der Beitrag
von Schmidt et al. (2011) gibt einen ersten Hinweis auf die Lehrplanrelevanz des Schülerlaborthemas
als einschränkenden Faktor. Schließlich blieben bei bisherigen Untersuchungen die Laborbetreibenden
weitgehend unberücksichtigt, Empfehlungen wurden allgemein und oft nicht auf die Betreibenden
fokussiert formuliert.2 Diese Lücken versucht, die vorliegende Arbeit zu schließen.
2 Eine Ausnahme stellt hier die Untersuchung von Huck et al. (2010) dar, hier wurden neben Lehrkräften auch die
Schülerlaborbetreibenden unter anderem zu ihren Zielen befragt.
Theoretischer Rahmen
10
1.2 Interesse, Fähigkeitsselbstkonzept und Erwartungen
In der pädagogischen Psychologie werden Interessen als wesentliche Faktoren des Lernens und
Prädiktoren der schulischen Leistung betrachtet (Krapp & Prenzel 1992). Nach der Person-
Gegenstands-Konzeption bezeichnet Interesse eine besondere Beziehung zwischen einer Person und
einem Gegenstand (Krapp 1992). Diese entwickelt sich in der Auseinandersetzung einer Person mit
seiner Umgebung (Krapp & Prenzel 2011). Der Gegenstand des Interesses kann sowohl ein bestimmtes
Wissensgebiet als auch eine bestimmte Tätigkeit oder konkrete Dinge sein (Krapp 1998). Der Person-
Gegenstand-Bezug ist durch drei Merkmale gekennzeichnet: Der Interessengegenstand besitzt eine
hohe subjektive Bedeutung. Die Auseinandersetzung mit dem Interessengegenstand ist für die Person
mit positiven Gefühlen verbunden und auf die Erweiterung des Wissens oder Könnens ausgerichtet
(Krapp 1999). In der Interessenforschung wird zwischen dem situationalen Interesse, welches in einer
Situation extern ausgelöst wird, und dem individuellen Interesse als relativ zeitstabilem
Persönlichkeitsmerkmal unterschieden (Krapp & Ryan 2002). Unter bestimmten Bedingungen kann sich
jedoch ein situationales Interesse stabilisieren und zu einem individuellen Interesse entwickeln (Krapp
1998, 2002; Hidi & Renninger 2006; Mitchell 1993). Daher ist ein wesentliches Ziel von Schülerlaboren,
Schülerinnen und Schülern Gelegenheit zu geben, neugierig zu sein, neue Wissensbereiche zu
erkunden, sich individuell beispielsweise mit naturwissenschaftlichen Themen auseinanderzusetzen
und Experimente durchzuführen und auf diese Weise das Interesse zu entwickeln und zu fördern. In
Anlehnung an Pawek (2009) wird in der vorliegenden Arbeit das individuelle Interesse aufgegliedert als
Interesse am Objekt (Interesse an Naturwissenschaften) und dem Interesse an der Tätigkeit (Interesse
am Experimentieren) erhoben.
Das Interesse an Naturwissenschaften, so zeigt die Forschung, ist abhängig vom Geschlecht und Alter
(Krapp 1998). Während der Schulzeit nimmt das Interesse an MINT, insbesondere Mathematik und
Physik, ab und ist bei Mädchen geringer (Rost, Sievers, Häußler, Hoffmann, Langeheine 1999;
Lazarides & Ittel 2013; Potvin & Hasni 2014).
Mit dem Einfluss von Schülerlaboren auf das Interesse der Schülerinnen und Schüler haben sich bereits
einige Forschungsarbeiten beschäftigt (siehe Kapitel 1). Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass
Schülerlabore das Potential besitzen, das Interesse an Naturwissenschaften kurzfristig zu fördern, im
Hinblick auf längerfristige Effekte sind die Ergebnisse jedoch nicht konsistent (Priemer & Pawek 2014).
So sinkt in der Studie von Guderian (2007) das Interesse nach dem Laborbesuch wieder ab. Pawek
(2009) fand in seiner Studie langfristige Effekte für die wertbezogene Komponente des situationalen
Interesses. Guderian, Priemer und Schön (2006) stellten aufgrund erster Ergebnisse ihrer Studie die
These auf, dass eine stärkere Unterrichtseinbindung des Laborbesuches den Effekt auf das Interesse
längerfristig stabilisiert. Streller (2016) konnte einen positiven Einfluss einer Vor- und Nachbereitung
mittels eines Online-Portals auf das Interesse bestätigen. Der Einfluss des Geschlechts und der
Klassenstufe auf das Interesse an Naturwissenschaften und das Interesse am Experimentieren konnte
in mehreren Studien (Streller 2016; Guderian 2007; Pawek 2009) bestätigt werden.
Interesse
Theoretischer Rahmen
11
Wie kann Interesse gefördert werden? Aus der Selbstbestimmungstheorie nach Ryan und Deci (2017)
lassen sich drei psychologische Grundbedürfnisse ableiten, die zur Ausbildung von Interesse erfüllt sein
müssen (Krapp 1998). Diese sind Kompetenzerleben, Autonomie und soziale Eingebundenheit (Deci &
Ryan 1993). Das erste Grundbedürfnis ist erfüllt, wenn ein optimales Anforderungsniveau vorliegt, die
Schülerinnen und Schüler die Aufgaben also weder als zu schwer noch als zu leicht empfinden, dann
können sie sich als handlungsfähig erleben (Harter 1978). Die Studie von Engeln (2004), in der das
Kompetenzerleben über die Herausforderung und Verständlichkeit im Schülerlabor erfasst wurde, stellte
einen positiven Zusammenhang zum Interesse fest. Das zweite Grundbedürfnis beschreibt das
Bedürfnis, Ziele und Vorgehensweise selbst zu bestimmen. Dabei ist keine völlige Handlungsfreiheit
gemeint, sondern situationsangemessen im Rahmen der jeweiligen Kompetenz. Bereits die Studie von
Grolnick und Ryan (1987) konnte den positiven Einfluss autonomieunterstützender Lernumgebungen
auf das Interesse und Lernergebnis bestätigen. Dabei hängen Kompetenzerleben und
Selbstbestimmtheit eng miteinander zusammen, da eine erfolgreich bewältigte Aufgabe nur dann auf
die eigene Kompetenz zurückgeführt werden kann, wenn sie weitgehend selbstständig gelöst wurde
(Lewalter, Krapp, Schreyer, Wild & Beck 1998). Für Schülerlabore konnten unter anderem Glowinski
und Bayrhuber (2011) einen positiven Zusammenhang der Autonomie zum Interesse an Forschung und
dem Interesse am Experimentieren zeigen. Schließlich, das meint das dritte Grundbedürfnis, strebt jeder
Mensch nach sozialer Geborgenheit (Krapp 1998). In der Studie von Spearman und Watt (2013) erwies
sich die Einschätzung sozialer Geborgenheit als Prädiktor für das Interesse der Mädchen an
Naturwissenschaften. Bei einer hohen Einschätzung blieb das Interesse stabil. Schätzten die Mädchen
ihre soziale Eingebundenheit im Unterricht gering ein, sank das Interesse. Die Forschungsergebnisse
hierzu in Bezug auf Schülerlabore sind aus verschiedenen Gründen nicht eindeutig. Engeln (2004) und
Pawek (2009) erfassten die soziale Eingebundenheit über die Skala Zusammenarbeit. Während es in
der Studie von Engeln (2004) keinen Zusammenhang der Zusammenarbeit zum aktuellen Interesse
gab, zeigte sich in der Studie von Pawek (2009) ein signifikanter Zusammenhang zur wertbezogenen
und epistemischen Komponente des aktuellen Interesses. In der vorliegenden Arbeit erwies sich die
Skala zur Zusammenarbeit, die in Anlehnung an Engeln (2004) und Pawek (2009) die soziale
Eingebundenheit erfasst, als nicht reliabel und wird daher nicht betrachtet.
Neben der Selbstbestimmungstheorie lassen sich aus der Theorie des Konstruktivismus lern- und
interesseförderliche Bedingungen ableiten. Honebein, Duffy und Fishman (1993) unterscheiden zwei
kritische Elemente einer konstruktivistischen Lernumgebung: die Authentizität und Komplexität des
Kontextes. Des Weiteren wird die Selbstbestimmtheit des Lernens gefordert. Der Begriff der
Authentizität wird in der Forschung unterschiedlich ausgelegt. So ist hiermit zum einen eine Annäherung
an wissenschaftliche Praxis und Forschungsmethoden gemeint (Edelson 1998). Zum anderen meint
Authentizität die Auseinandersetzung der Lernenden mit für sie bedeutsamen Themen und
Problemstellungen (Edelson, Gordin & Pea 1999; Gerstenmaier & Mandl 1995). Letzteres wird häufig
als inhaltliche Relevanz oder Alltagsbezug bezeichnet. Den positiven Einfluss der wahrgenommenen
Relevanz im Unterricht auf das Interesse in Physik und den Lernerfolg konnte die Studie von Murphy,
Lunn und Jones (2006) bestätigen. In der vorliegenden Arbeit werden die beiden Facetten der
Authentizität als getrennte Variablen erfasst: der Authentizität, im Sinne eines Einblickes in die
Theoretischer Rahmen
12
Forschungspraxis, und dem Alltagsbezug, die den wahrgenommenen Zusammenhang zum Leben der
Schülerinnen und Schüler und die Bedeutung für die Gesellschaft beschreibt. In der Untersuchung von
Lewalter und Geyer (2009) bezüglich eines Museumsbesuch erwies sich die wahrgenommene
inhaltliche Relevanz als bedeutsamster Prädiktor für das situationale Interesse. Die
Schülerlaborforschung betrachtend konnte ein positiver Zusammenhang des Alltagsbezugs zum
situationalen Interesse in der Studie von Pawek (2009) gefunden werden. Obwohl zumeist davon
ausgegangen wird, dass Schülerlabore durch die Durchführung in authentischen Räumen, die für die
Forschung benutzt werden, den Kontakt zu Wissenschaftlern und der Verwendung von
wissenschaftlichen Instrumenten über ihre Authentizität das Interesse fördern (Sommer et al. 2018), ist
dieser Zusammenhang noch nicht gänzlich geklärt. Glowinski (2007) konnte einen positiven
Zusammenhang eines Forschungseinblicks zum Interesse an der Forschung und dem Interesse am
Experimentieren zeigen. Nachtigall, Rummel und Serova (2018) fanden in ihrer Studie jedoch keinen
Effekt einer variierten Authentizität auf das situationale Interesse.
Das zweite kritische Element einer konstruktivistischen Lernumgebung, die Komplexität des Kontextes,
bezieht sich laut Honebein et al. (1993) auf die Instruktion. So sollte der Komplexitätsgrad einer Aufgabe
oder eines Experiments dem Können der Lernenden entsprechen und diese weder über- noch
unterfordern (White 1996). Die Herausforderung der Instruktion besteht darin, die Schülerinnen und
Schüler zu eigenem Experimentieren und Lernen zu befähigen ohne zu stark zu lenken und zu
kontrollieren (Gunstone 1991). Des Weiteren sollten vielfältige Anwendungskontexte geboten werden,
um die Anwendbarkeit des Wissens zu fördern (Honebein et al. 1993; Gerstenmaier & Mandl 1995). In
einem Projekt der Universität Vanderbilt, welches den konstruktivistischen Prinzipien der Instruktion
folgte, konnte ein positiver Einfluss auf das Selbstkonzept und das Interesse in Mathematik
nachgewiesen werden (Cognition and Technology Group at Vanderbilt 1992). Die Qualität der
Instruktion, im Sinne einer Befähigung zum selbstständigen Experimentieren, wird in dieser Arbeit über
die Skala der Instruktion erfasst. Den positiven Einfluss der Instruktionsqualität in einem Schülerlabor
auf das Interesse am Experimentieren zeigte die Studie von Glowinski und Bayrhuber (2011).
Zusammenfassend werden die in dieser Arbeit untersuchten Laborvariablen Autonomie, Alltagsbezug,
Authentizität und Instruktionsqualität als förderliche Faktoren für die Entwicklung des Interesses an
Naturwissenschaften und des Interesses am Experimentieren betrachtet.
Das Selbstkonzept beschreibt die Vorstellungen und Einschätzungen der eigenen Eigenschaften,
Kenntnisse oder Fähigkeiten. Dabei beschreibt das Fähigkeitsselbstkonzept, wie eine Person ihre
eigenen Fähigkeiten einschätzt (Möller & Trautwein 2015). Das Selbstkonzept ist nach Shavelson
(Shavelson & Bolus 1982) und Marsh (1990) hierarchisch und multidimensional. In dieser Arbeit wird
das Fähigkeitsselbstkonzept der Schülerinnen und Schüler betrachtet, das auf Naturwissenschaften
bezogen ist. Marsh (ebd.) bezeichnet dieses als mathematisches Selbstkonzept, welches neben dem
verbalen Selbstkonzept eine Facette des akademischen Selbstkonzeptes darstellt (ebd.). Interesse und
Fähigkeitsselbstkonzept hängen eng miteinander zusammen, beeinflussen sich gegenseitig positiv
(Tracey 2002; Möller & Trautwein 2015) und die Kurswahlentscheidungen der Schülerinnen und Schüler
Fähigkeitsselbstkonzept
Theoretischer Rahmen
13
(Nagy et al. 2008) sowie die Berufswahl (Lazarides & Watt 2015; Wang 2012). In Studien konnte des
Weiteren gezeigt werden, dass ein hohes Selbstkonzept einen positiven Effekt auf die nachfolgende
Leistungsentwicklung in derselben Domäne hat (Valentine et al. 2004; Helmke 1992; Marsh, Trautwein,
Lüdtke, Köller & Baumert 2005). Aus diesen Gründen wird in dieser Arbeit auch der Effekt eines
Schülerlaborbesuches auf die Entwicklung des Fähigkeitsselbstkonzeptes neben dem Interesse
betrachtet.
Das Fähigkeitsselbstkonzept wird Studien zufolge mit zunehmendem Alter differenzierter, nimmt
während der Schulzeit ab und ist im Erwachsenenalter relativ stabil (Marsh 1990; Helmke 1998). Ferner
zeigt sich ein Einfluss des Geschlechts auf das Fähigkeitsselbstkonzept. Während Mädchen ein
höheres verbales Selbstkonzept berichten, haben Jungen ein höheres mathematisches Selbstkonzept
(Schilling, Sparfeldt & Rost 2006; Watt & Eccles 2008).
Die Entwicklung des Fähigkeitsselbstkonzeptes ist von verschiedenen Vergleichsprozessen und der
Ursachenzuschreibung von Erfolg bzw. Misserfolg abhängig (Möller & Trautwein 2015). So werden die
eigenen Fähigkeiten und Leistungen in Bezug auf die Fähigkeiten und Leistungen anderer, wie
beispielsweise der Mitschülerinnen und Mitschüler, bewertet (sozialer Vergleich) oder die eigenen
Leistungen in einem bestimmten Bereich mit denen in einem anderen Bereich verglichen (dimensionaler
Vergleich) (Marsh 1986). Vergleiche mit besseren Mitschülerinnen und Mitschülern zeigten bei
Dickhäuser und Galfe (2004) negative Auswirkungen auf das mathematische Fähigkeitsselbstkonzept,
Vergleiche mit schlechteren dagegen positive Auswirkungen. Dimensionale Vergleiche haben der
Studie von Pohlmann und Möller (2009) zufolge eher positive Konsequenzen für das
Fähigkeitsselbstkonzept. So waren die positiven Effekte eines Abwärtsvergleiches3 stärker als die
negativen Effekte eines Aufwärtsvergleiches auf das Fähigkeitsselbstkonzept. Des Weiteren werden
temporale Vergleiche, eine Gegenüberstellung der eigenen Fähigkeit zu unterschiedlichen Zeitpunkten
(Rheinberg & Vollmeyer 2018; Albert 1977), und kriteriale Vergleichsinformationen unterschieden.
Letztere beurteilen, ob ein bestimmtes Kriterium erfüllt, z.B. eine Aufgabe erfolgreich bewältigt wurde.
Die Einflüsse eines Vergleichs mit objektiven Kriterien auf das Fähigkeitsselbstkonzept sind laut Pawek
(2009) kaum untersucht. Temporale Vergleiche ermöglichen die Wahrnehmung von
Kompetenzzuwächsen und damit eine Erhöhung des Fähigkeitsselbstkonzeptes. Die positive Wirkung
der Anwendung einer individuellen Bezugsnorm durch die Lehrkräfte, die unter anderem auf temporalen
Vergleichen des Entwicklungsstands beruht, auf die Entwicklung des Fähigkeitsselbstkonzeptes der
Schülerinnen und Schüler konnte in der Studie von Lüdtke, Köller, Marsh und Trautwein (2005) bestätigt
werden.
Entscheidend für die Auswirkung der Vergleichsinformationen bzw. generell des Erlebens von Erfolg
und Misserfolg auf das Fähigkeitsselbstkonzept sind die Ursachenzuschreibungen (Weiner 2012). Nur
wenn die eigene Begabung als ursächlich angesehen wird, ergeben sich Konsequenzen für das
Fähigkeitsselbstkonzept (Möller & Trautwein 2015).
3 Beispielsweise werden die Leistungen in Mathematik zu den schwächeren in Deutsch verglichen.
Theoretischer Rahmen
14
Schülerlabore ermöglichen Schülerinnen und Schülern die Durchführung von Experimenten außerhalb
des Schulkontextes ohne Leistungsdruck. Nach Pawek (2009) sind negative Folgen für das
Fähigkeitsselbstkonzept aufgrund fehlender schulrelevanter Bewertungen unwahrscheinlich, eine
Förderung des Fähigkeitsselbstkonzeptes durch Bewältigung herausfordernder Experimente im
Schülerlaborprojekt jedoch möglich. So können die Schülerinnen und Schüler ihre Fähigkeiten im
Schülerlabor mit denen im Schulalltag und anhand objektiver Kriterien vergleichen und gegebenenfalls
ihre Vorstellungen bezüglich der eigenen Fähigkeiten nach oben korrigieren. Die Ergebnisse der
Schülerlaborforschung im Hinblick auf die Förderung des Fähigkeitsselbstkonzeptes bestätigen positive
kurzfristige Effekte (Brandt, Möller & Kohse-Höinghaus 2008; Streller 2016; Damerau 2012), die jedoch
nicht nachhaltig waren. Im Gegensatz dazu konnten andere Studien auch längerfristige positive Effekte
nachweisen (Mokhonko, Nickolaus & Windhaus 2014; Pawek 2009). Die Studien zeigten teilweise auch
einen Einfluss des Geschlechts und der Klassenstufe. So war das Fähigkeitsselbstkonzept und
Interesse in der Oberstufe etwas höher als in der Mittelstufe (Streller 2016; Pawek 2009), was damit
begründet wird, dass interessenbezogene Kurswahlen bereits stattgefunden haben. Die
Geschlechtsdifferenzen zeigten sich hinsichtlich des Ausgangsfähigkeitsselbstkonzeptes (u.a. Streller
2016), Mädchen berichteten ein geringeres Fähigkeitsselbstkonzept als Jungen, als teilweise auch
hinsichtlich der Entwicklung. Bei Pawek (2009) wurde das Fähigkeitsselbstkonzept bei Mädchen
tendenziell (nicht signifikant) stärker gefördert als bei Jungen. Bei Weßnigk (2013) erwies sich nur das
Fähigkeitsselbstkonzept der Mädchen bezogen auf Physik als stabil, während das der Jungen nach
dem Laborbesuch wieder absank.
Da Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept eng zusammenhängen, werden im Allgemeinen dieselben
Faktoren als förderlich angesehen. Da die Schülerinnen und Schüler die erfolgreiche Durchführung der
Experimente nur ihrer eigenen Begabung zuschreiben können, wenn sie sich als selbstbestimmt und
kompetent erleben (Deci und Ryan 1993), wird insbesondere der Autonomie und Instruktionsqualität
eine förderliche Wirkung zugeschrieben. Eine Analyse des Effektes dieser Variablen auf die Entwicklung
des Fähigkeitsselbstkonzeptes bei einem Besuch im Schülerlabor steht bislang noch aus.
Erwartungen sind nach Olson, Roese & Zanna (2000) subjektive Zukunftsvorhersagen, die auf Wissen
und früheren Erfahrungen basieren und die Gefühle, Gedanken und schließlich auch Handlungen einer
Person beeinflussen. Die Autoren beschreiben in ihrem Artikel kognitive und affektive Konsequenzen
sowie Verhaltenskonsequenzen der Bestätigung oder Nichtbestätigung von Erwartungen. Für die
Entstehung von Erwartungen werden drei wesentliche Quellen unterschieden: direkte Erfahrungen,
andere Personen und Überzeugungen (ebd.). Bezüglich der Erwartungen der Teilnehmenden an einen
Schülerlaborbesuch können also vorherige Erwartungen eines vormaligen Besuches, die Aussagen der
begleitenden Lehrkraft und generelle Überzeugungen zu Inhalten eines Schülerlabores eine Rolle
spielen. Des Weiteren werden vier Eigenschaften von Erwartungen unterschieden: Sicherheit oder
Gewissheit, Explizitheit, Wichtigkeit und Zugänglichkeit (ebd.). Erstere bezeichnet die subjektive
Wahrscheinlichkeit des Eintreffens der Erwartung. Die Explizitheit bezieht sich auf die Bewusstheit der
Erwartungen
Theoretischer Rahmen
15
Erwartungen. Auch wenn die Teilnehmenden unbewusste Erwartungen haben, können in Fragebögen
und Interviews nur solche erfasst werden, die von der Person genannt werden. Bei diesen handelt es
sich um bewusste Erwartungen, die durch aktives Nachdenken über eine zukünftige Situation entwickelt
wurden (ebd.). Die Wichtigkeit einer Erwartung ist mit den persönlichen Bedürfnissen und Motiven
verbunden. Interessiert sich beispielsweise eine Schülerin für die Durchführung von Experimenten, so
wird ihr diese Erwartung auch wichtig sein. Die Zugänglichkeit einer Erwartung meint laut Higgings
(1996) die Wahrscheinlichkeit mit der sie genutzt wird. So sind Erwartungen, die häufig verwendet oder
vor kurzer Zeit bewusst aktiviert wurden, zugänglicher als andere. Angenommen in der
Unterrichtsvorbereitung wurde über das Experimentieren im Schülerlabor gesprochen, so wird die
Erwartung, dass im Schülerlabor Experimente durchgeführt werden, sowohl sehr zugänglich als auch
gewiss sein. Bezüglich eines Schülerlaborbesuches hegen verschiedene Personengruppen wie die
Betreibenden, die Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen, die Lehrkräfte und die Schülerinnen und Schüler
unterschiedliche Erwartungen. In der vorliegenden Arbeit werden insbesondere die Erwartungen
begleitender Lehrkräfte als auch die Erwartungen der teilnehmenden Schülerinnen und Schüler
betrachtet.
Laut Anderson, Kisiel und Storksdieck (2006) sollten die außerschulischen Lernorte die Erwartungen
der Lehrkräfte kennen, um diese zu berücksichtigen oder auch zu beeinflussen. Besuchen die
Lehrkräfte einen außerschulischen Lernort ohne spezifische Erwartungen, so findet auch keine
zielgerichtete Unterrichtseinbindung statt, der Besuch bleibt auf einen Ausflugscharakter beschränkt. In
dem Beitrag von Anderson et al. (2006), in dem drei Studien verglichen werden, berichteten 38 % der
befragten Lehrkräfte, die ein Freiburger Planetarium mit ihrer Klasse besuchten, dies nur als Teil eines
Ausfluges getan zu haben. Nur wenige berichteten, bereits vor dem Besuch konkrete Ziele gehabt zu
haben. Hinsichtlich der Erforschung der Erwartungen von Lehrkräften an außerschulische Lernorte gibt
es international sowie national bereits einige Studien (u.a. Kisiel 2005; Linn 1983; Klaes 2008; Lewalter
& Geyer 2009), diese beziehen sich jedoch größtenteils auf Exkursionen zu Museen oder allgemein
außerschulische Lernorte. Die ausführlichsten Studien zu Erwartungen begleitender Lehrkräfte an einen
Schülerlaborbesuch sind die von Schmidt, Di Fuccia und Ralle (2011) als auch die Befragung von
Garner (2015) (siehe Kapitel 1.1.2). Aus beiden Studien gehen als wesentliche Erwartungen der
Lehrkräfte die Durchführung von Experimenten und die Förderung des Interesses und der Motivation
der Schülerinnen und Schüler prioritär gegenüber fachlichem Lernzuwachs hervor. Die Erwartung einer
Berufsorientierung wird dagegen selten genannt.
Davidson, Passmore und Anderson (2009) erhoben die Erwartungen von Schülerinnen und Schülern
sowie ihren begleitenden Lehrerinnen bei Zooexkursionen und stellten deren Verknüpfung fest. Nur im
Falle einer zielgerichteten Vorbereitung hatten auch die Schüler und Schülerinnen konkrete
Erwartungen an die Exkursion und bezüglich ihres eigenen Lernens, was wiederum ihre Wahrnehmung
der Exkursion beeinflusste. Die Erwartungen der Lehrkräfte haben demnach durch die unterrichtliche
Vorbereitung Einfluss auf die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler. Jedoch wird in dem oben
erwähnten Artikel von Anderson et al. (2006) berichtet, dass nur ein Drittel der Lehrkräfte angab, sich
selbst auf den Besuch vorzubereiten. Nur wenige informierten ihre Klassen über Inhalte und Ziele des
Theoretischer Rahmen
16
Ausflugs. Allgemein erwogen die Lehrkräfte die Erwartungen ihrer Schülerinnen und Schüler nicht als
wichtigen Aspekt der Exkursionsplanung (ebd.).
Die Bestätigung von Erwartungen ist nach Mandler (1984) im Allgemeinen mit positiven Gefühlen wie
Befriedigung, die Nichtbestätigung mit negativen Gefühlen, verbunden (Olson et al. 2000). Aus diesem
Grund wird angenommen, dass die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler sowie deren Bestätigung
die Zufriedenheit mit dem Laborbesuch beeinflussen. In zwei Studien von Appleton-Knapp und Krentler
(2006) wurde ein Zusammenhang zwischen der Erfüllung der Erwartungen Studierender und der
Kurszufriedenheit festgestellt. Ramey-Gassert (1997) sowie Falk und Storksdieck (2005) konnten des
Weiteren einen Zusammenhang zwischen der Einstellung der Teilnehmenden und ihren Erwartungen
vor einer Exkursion zu ihrem Wissenszuwachs zeigen. Die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler
an einen Schülerlaborbesuch sind jedoch noch nicht hinlänglich erforscht. Wie auch bei den
Erwartungen begleitender Lehrkräfte wurden national wie international Erwartungen der Schülerinnen
und Schüler bezüglich allgemeiner Exkursionen4 (Davidson et al. 2009) oder Museumsbesuche5
untersucht. Die oben erwähnte Studie von Garner (2015) untersuchte hingegen neben den Erwartungen
der Lehrkräfte auch die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler an einen Schülerlaborbesuch mittels
eines Fragebogens (siehe Kapitel 1.1.2) und stellt die ausführlichste Untersuchung diesbezüglich dar.
Die häufigste genannte Erwartung war übereinstimmend mit den Erwartungen der Lehrkräfte die
Durchführung von Experimenten. Des Weiteren wurden bessere Rahmenbedingungen zum
Experimentieren als in der Schule als Erwartung genannt. Die Vertiefung und Erweiterung des
Fachwissens und eine Form der Berufsorientierung werden eher weniger erwartet (Garner & Eilks
2015). In dieser Arbeit werden die Erwartungen von Schülerinnen und Schülern mittels Interviews und
Fragebögen erhoben. Des Weiteren wird die Erfüllung der Erwartungen und deren Einfluss auf die
Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes untersucht. Es wird angenommen, dass die
Bestätigung der Erwartungen und eine damit verbundene höhere Zufriedenheit einen verstärkenden
Einfluss auf die Förderung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes hat.
4 Bei der Untersuchung zu Zooexkursionen (Davidson et al. 2009) wurde als wesentliche Erwartung der Schülerinnen und Schüler
die Zusammenarbeit mit ihren Freunden genannt.
5 Linn (1983) untersuchte die Erwartungen verschiedener Personengruppen an einen Museumsbesuch. Die Schülerinnen und
Schüler erwarteten vor allem einen deutlichen Unterschied zum Schulalltag und die Möglichkeit der Interaktion mit ihren
Klassenkameraden.
Fragestellung
17
1.3 Zielsetzung und Fragestellung der Studie
Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung der Wirksamkeit der Schülerlabore an der
Technischen Universität und Entwicklung geeigneter Handlungsempfehlungen auf Grundlage der
Ergebnisse.
Wie in Kapitel 1.1.2 dargestellt, bezogen sich bisherige Forschungsarbeiten zur Wirksamkeit vor allem
auf die Bereiche Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept in Abhängigkeit von Schüler- und
Labormerkmalen. Auch die vorliegende Arbeit beschränkt sich auf die Betrachtung dieser zwei
Dimensionen. Zum einen wird hierdurch eine gewisse Vergleichbarkeit der zustande kommenden
Ergebnisse mit bisherigen Forschungsergebnissen gewährleistet. Zum anderen unterscheiden sich
Schülerlabore deutlich in ihrer individuellen Zielstellung. Um dennoch allgemeine Aussagen treffen zu
können, muss sich die Wirksamkeitsforschung auf wenige übergreifende Ziele reduzieren. Gleiches gilt
in Anbetracht einer praktikablen Fragebogenlänge bei der Durchführung quantitativer Studien mit
Schülerinnen und Schülern.
Nichtsdestoweniger bleibt die Frage der Wirksamkeit untrennbar mit dem anvisierten Ziel verbunden.
Eine Maßnahme gilt allgemein als wirksam, wenn die intendierten Ziele erreicht werden. Guderian und
Priemer (2008, S. 33) weisen allerdings auf das Problem hin, dass die Ziele der Betreibenden selten
konkret, sondern eher allgemein sind.
„Viele solcher allgemeinen Ziele lassen sich nur schwer auf wissenschaftlich erhebbare
Variablen abbilden.“
Nicht zuletzt aus diesem Grund ist die Untersuchung auf zwei bereits hinlänglich erforschte und
konstruierbare Variablen Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept begrenzt. Unter Wirksamkeit wird in
dieser Arbeit demnach ein positiver Effekt des Laborbesuches auf die Entwicklung des Interesses und
Fähigkeitsselbstkonzeptes der Schülerinnen und Schüler verstanden.
Es ergibt sich folgende Forschungsfrage:
1. Welche Effekte hat der Besuch eines Schülerlabores an der TU Berlin auf die Entwicklung
a. des Interesses an Naturwissenschaften?
b. des Interesses am Experimentieren?
c. des MINT-bezogenen Fähigkeitsselbstkonzeptes?
Der Beantwortung dieser Forschungsfrage widmet sich die erste Studie dieser Arbeit. Hier wird die
Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes mit Hilfe eines Multilevel Modells in
Abhängigkeit des Geschlechts, der Schulstufe (Primarstufe, Sekundarstufe I und Sekundarstufe II) und
der Laborvariablen (Autonomie, Authentizität, Alltagsbezug und Instruktionsqualität) analysiert. Das
Modell berechnet Wachstumskurven für den Zeitraum zwischen den ersten beiden Messzeitpunkten
(T1-T2) und für den Zeitraum nach dem Laborbesuch (T2-T3), um Aussagen über die kurzfristige als
auch langfristige Entwicklung der Variablen und den Einfluss der Laboreigenschaften treffen zu können.
Doch diese Analyse stellt nur einen Anhaltspunkt für die Entwicklung von Handlungsempfehlungen dar.
Die vorliegende Arbeit hat das anspruchsvolle Ziel, möglichst alle Beteiligten eines
Fragestellung
18
Schülerlaborbesuches für die Entwicklung der Empfehlungen mit zu betrachten. Einen Überblick über
das Untersuchungsfeld dieser Arbeit gibt Abbildung 1.
Abbildung 1: Untersuchungsbereiche zur Entwicklung von Handlungsempfehlungen
Hier werden neben den teilnehmenden Schülerinnen und Schülern auch die begleitenden Lehrkräfte
und die Betreibenden der Schülerlabore beleuchtet. Die Untersuchungsbereiche der Schülerinnen und
Schüler sowie Lehrkräfte betreffend, ergeben sich folgende Forschungsfragen, denen in Studie 2 dieser
Arbeit nachgegangen wird:
2. Welche Erwartungen haben begleitende Lehrkräfte und teilnehmende Schülerinnen und
Schüler an den Laborbesuch?
a. Inwieweit werden die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler erfüllt?
b. Welche Zusammenhänge ergeben sich zwischen der Erwartungserfüllung und den
Effekten des Schülerlaborprojektes?
3. Inwieweit wird der Laborbesuch in den Unterricht eingebunden?
a. Welche Zusammenhänge ergeben sich zwischen der Unterrichtseinbindung und den
Effekten des Schülerlaborprojektes?
Die Studie versucht, die Forschungslücke insbesondere bezüglich der Erwartungen der Schülerinnen
und Schüler an einen Laborbesuch aber auch denen der Lehrkräfte zu schließen. Da eine
Erwartungserfüllung im Allgemeinen mit positiven Gefühlen und einer höheren Zufriedenheit verbunden
ist, wird des Weiteren untersucht, inwieweit die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler erfüllt
werden. Schließlich wird angenommen, dass zwischen der Erwartungserfüllung und der Entwicklung
des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes ein positiver Zusammenhang besteht.
Angesichts der laut Euler und Weßnigk (2011) selten stattfindenden Unterrichtseinbindung eines
Schülerlaborbesuches, werden begleitendende Lehrkräfte hierzu interviewt. Die von den Schülerinnen
und Schülern wahrgenommene Unterrichtseinbindung wird ebenfalls untersucht. Auch für die
Fragestellung
19
Unterrichtseinbindung wird ein positiver Zusammenhang zur Entwicklung des Interesses und
Fähigkeitsselbstkonzeptes angenommen.
Nicht zuletzt wird auch die Sichtweise der Laborbetreibenden zu ihren Zielen, Gestaltungsmitteln und
der Unterrichtseinbindung beleuchtet. Die Ergebnisse dieser Untersuchung münden, ebenso wie die
Ergebnisse der zuvor genannten Studien 1 und 2, in die Entwicklung von Handlungsempfehlungen. Die
dritte Studie dieser Arbeit befasst sich daher mit folgenden Forschungsfragen:
4. Was sind die Ziele des Schülerlaborprojektes aus Sicht der Laborbetreibenden?
5. Welche allgemeinen Handlungsempfehlungen für Schülerlabore lassen sich aus der
Untersuchung der Schülerlabore an der TU Berlin generieren?
Diese Studie gibt fünf Handlungsempfehlungen, die auf den Ergebnissen der Untersuchungen basieren,
und stellt zugleich eine Zusammenfassung der wesentlichen Ergebnisse der durchgeführten
Untersuchungen dar.
Kapitel 2 enthält die Publikationen mit jeweiligem Bearbeitungsstand in derselben Reihenfolge wie
soeben anhand der Forschungsfragen vorgestellt.
Publikationen
20
2 Publikationen
2.1 Studie 1
The effect of out-of-school laboratories on the development of interest and self-
concept
Derda, M., & Pfetsch, J. (submitted). The effect of out-of-school laboratories on the development of
interest and self-concept. International Journal of Environmental & Science Education.
The effect of out-of-school laboratories on the development of
interest and self-concept
ABSTRACT
Out-of-school laboratories are supposed to prosper interest and self-
concept of school students for science and former studies at least
revealed short-term effects. The current study investigated the effect
of out-of-school laboratories on the development of students’ interest
in science, their interest in experimentation and their science self-
concept using a pre, post, follow-up design. Three multilevel models,
one for each dependent variable, analyzed the development over time
as well as the impact of gender, school level and the laboratory
features’ relevance, autonomy, authenticity and instruction. Analyses
showed that out-of-school laboratories promote a long-term interest
in science and science self-concept, but for interest in experimentation,
only short-term effects were found. Regarding the laboratory features,
the perception of relevance especially supports interest and self-
concept. Furthermore, the perception of autonomy proved to be
important for the development of science self-concept, and the quality
of instruction for the development of interest in experimentation. Thus,
the current study offers guidance for the design of out-of-school
laboratories and how to promote interest and self-concept in school
students beyond regular school lessons.
Keywords: out-of-school laboratories, interest, science self-concept,
questionnaire survey, multilevel model
INTRODUCTION
In the last two decades, the number of science labs for school students has increased in
numerous countries, e.g. reaching over 300 in Germany (Garner & Eilks, 2015). Most of
them aim to promote students’ interest in science and science self-concept and constitute
Publikationen
21
a non-formal learning opportunity for science education. In the long run, these activities
strive for higher numbers of university students, especially in the field of STEM (science,
technology, engineering, and mathematics). Although the number of out-of-school
laboratories for school students in social science and humanities has risen, a large part
focuses on science experiences in physics, chemistry, biology, or computer science. The
promotion of interest in science and science self-concept is highly relevant especially for
girls (Lazarides, Rubach, & Ittel, 2016; Häussler & Hoffmann, 2002) since interest and
self-concept influence career choices (Lazarides & Ittel, 2012). The underrepresentation of
girls and women in STEM fields is particularly pronounced in physics, engineering, and
computer sciences (Cheryan, Ziegler, Montoya, & Jiang, 2017), and perpetuates gender
stereotypes especially when children and adolescents grow older (Miller, Nolla, Eagly, &
Uttal, 2018). Students’ interest in science and science self-concept can be fostered
especially in extracurricular informal learning, if these learning activities are
characterized by specific factors like hands-on experiences (Ramey-Gassert, 1997).
Although the effects of informal science environments like museums and science centers
on students’ interest, attitudes, and learning are well documented (Semper, 1990;
Wellington, 1990), little is known about the effects of visits to out-of-school laboratories
and their characteristics like relevance, autonomy, authenticity, and instruction quality.
Therefore, the current study analyses the effectiveness of out-of-school laboratories and
specific factors that may help to promote interest in science and science self-concept.
THEORETICAL BACKGROUND
Out-of-school Laboratories
Out-of-school laboratories are extracurricular learning arrangements for school
students in institutions for research and teaching, which are designed to offer experiences
with scientific learning and experiments (Itzek-Greulich et al., 2015). In the current study
we refer to out-of-school laboratories as visits to laboratories at a university, where school
students get the opportunity to conduct experiments while they are supervised as
individually as possible by dedicated specialists like research assistants. Central aim of
these outreach activities is that school students have the opportunity to work on scientific
questions and experiments and may develop interest in science and a positive science self-
concept (Glowinski & Bayrhuber, 2011; Priemer & Pawek, 2014). Out-of-school-learning
can improve the learning of science in different ways (Braund & Reiss, 2006): Improved
development and integration of concepts, extended and authentic practical work, access to
rare material and to ‘big’ science, as well as collaborative work and responsibility for
learning. Out-of-school laboratories are popular among students and teachers, because
they mostly take place in the authentic science context of the specific institution and offer
a broader range of inquiry-based learning activities, self-regulated tasks and scientific
problems (Glowinski & Bayrhuber, 2011). These informal learning environments are
supposed to provide an experience of science with motivational and affective dimensions
Publikationen
22
(Glowinski & Bayrhuber, 2011). We therefore review the concepts of interest in science
and science self-concept, and present empirical results among school students in these
areas.
Interest In Science And Interest In Experimentation
Interest is a phenomenon that is focused on an object but varies systematically between
individuals (Krapp, 1999). In line with the person-object-theory of interest, this interest is
a specific person-object relationship and develops in the interaction of an individual with
its environment (Krapp & Prenzel, 2011). The theory distinguishes three components of
interest: the emotional component involves positive feelings accompanying content-
specific activities, the value-related component expresses the personal importance of these
activities, and the epistemic component describes the desire to learn more about the
content (Priemer & Pawek, 2014). Differentiating between dispositional personality
tendencies and situational psychological states (Krapp, 2002), a current interest in a
specific situation can emerge “from an interaction of pre-conceived structures of an
individual (individual interest) and the situational interest caused by the interestingness
of a subject of instance” (Priemer & Pawek, 2014, p. 1). From frequent person-by-situation
interactions, situational interest is presupposed to shift from a transitional state of
attraction to more stabilized situational interests, and enduring individual interests (Hidi
& Renninger, 2006; Krapp, 2002). An important goal of out-of-school laboratories is
therefore to offer school students the opportunity to explore new areas of science and move
from their initial curiosity to more stable individual interests. In the current study, we
focus on interest in science and on interest in experimentation (as in Pawek, 2009).
In contrast to the theory of Hidi and Renninger (2006), which supposes that the
individual interest arises from a triggered and maintained situational interest, Rotgans
and Schmidt (2017, p. 363) “propose that the central mechanism responsible for the growth
of individual interest is knowledge gain, and that the situational interest is the precursor
of this gain”. Certainly, the results of Rotgans and Schmidt (2017) need further research,
since the effect of knowledge on the individual interest as well as the sample size were
small. The current study cannot contribute to this since knowledge gain was not measured.
But irrespectively of the mediating pathway – be it situational interest as Hidi and
Renninger argue or knowledge gain as Rotgans and Schmidt argue – out-of-school
laboratories are expected to contribute to the development of individual interest.
Interest in science differs concerning gender and age (Krapp & Prenzel, 2011). Interest
in science decreases during school life, and many students seem to lose their interest in
science over time from grades 5 to 11 especially in mathematics and physics (Potvin &
Hasni, 2014). However, addressing basic psychological needs (Gnambs & Hanfstingl,
2015), a school culture with high degrees of freedom (Vedder-Weiss & Fortus, 2011) or
specific teaching practices like teacher explanations, mathematical calculations, or
conducting experiments (Potvin & Hasni, 2014) might diminish the well-documented
Publikationen
23
decline in interest in science. In general, studies highlight gender differences in students’
interests in science indicating lower interests of girls compared to boys (Lazarides & Ittel,
2013). The decrease of interest in science is more pronounced in girls. Thus, older
adolescents, especially girls, are less interested in science than younger adolescents and
boys are.
Science Self-concept
Interest and science self-concept are closely related, influence each other positively
(Tracey, 2002) and influence the course choices (Nagy, Garrett, Trautwein, Cortina,
Baumert, & Eccles, 2008) as well as the career choice of students (Lazarides & Watt, 2015;
Wang, 2012). Studies have also shown that a high self-concept has a positive effect on
subsequent performance development in the same domain (Valentine, DuBois, & Cooper,
2004; Marsh, Trautwein, Lüdtke, Köller, & Baumert, 2005). For this reason, the effect of
an out-of-school laboratory visit on the development of science self-concept is considered
in the current study in addition to interest. The self-concept is one individual’s perception
of himself or herself, and is a multifaceted, hierarchically structured phenomenon (Marsh,
1990; Shavelson & Bolus, 1982). The part of the self-concept that is related to learning and
achievement is called the academic self-concept (Hardy 2014). The science self-concept is
a subarea of this academic self-concept (Wilkins, 2004). Generally, the self-concept
declines throughout the school years from preadolescence to early adolescence (Marsh,
1990) and correlates with gender. Girls tend to report lower levels of self-concept for
mathematics and science (Wilkins, 2004), although interventions can induce participants
to maintain a positive science self-concept (Stout, Dasgupta, Hunsinger, & McManus,
2011; Häussler & Hoffmann, 2002). Instruments of these interventions that focused on
girls were e.g. role models, curricular changes according to specific interests and
experiences of girls, or teachers’ support of a positive self-concept.
The self-concept is shaped and influenced by the experiences of an individual and
various comparison processes, for example the comparison of actual and previous
performance (Hoferichter, Lätsch, Lazarides, & Raufelder, 2018). Out-of-school
laboratories offer students the opportunity to carry out experiments largely autonomously,
and thus to experience themselves as competent. Since students may compare their
performance in the out-of-school laboratory to their performance at school, there can be
positive effects on their science self-concept. The current study therefore expected science-
related activities in out-of-school laboratories to promote a positive science self-concept.
Effects Of Out-of-school Laboratories
The results of various empirical studies on the effectiveness of out-of-school laboratories
suggest positive short-term effects on interest and the science self-concept, but with regard
to long-term effects results are inconsistent (e.g. Engeln, 2004; Glowinski, 2007; Pawek,
2009). Priemer and Pawek (2014) compared eight studies carried out on science labs for
school students in German speaking countries and concluded that out-of-school
Publikationen
24
laboratories can raise students’ interest in science significantly. Regarding long-term
effects, results differ. In the study of Guderian (2007) interest decreases in the time after
the visit. Contrary to these results, Pawek (2009) found lasting effects regarding the
(value-related component of the) situational interest in science.
Concerning the science self-concept, out-of-school laboratories have positive significant
effects, but these effects seem to disappear in the time after the visit (Brandt, Möller, &
Kohse-Höinghaus, 2008) or the effects only last for girls (Weßnigk & Euler, 2011).
Gender differences as well as differences between the school levels have been
substantiated also in further research: Girls score lower concerning their self-concept, as
well as their interest in science, and their interest in experimentation (Streller, 2015).
Regarding the school levels, Streller compared the lower and the upper secondary level.
The upper secondary level showed significantly more interest in science than the lower
secondary level and had a higher self-concept. For interest in experimentation, no
significant differences were found. Pawek’s (2009) findings are similar, except that also
interest in experimentation was higher for students of the upper secondary level. In
Germany, students select the courses they like to attend in the upper secondary level
according to their interests and self-concept (Nagy et al., 2008). Since the upper secondary
students visited the out-of-school laboratories within their chosen courses, the higher
values for interest and self-concept of the upper secondary level are explained by the
course selections, but do not speak generally against the decline of interest and self-
concept over the school years.
The study of Guderian (2007) examined the effect of out-of-school laboratories
comparing 5th (primary level) and 8th (lower secondary level) grade students who visited
the laboratory three times. The results showed that 5th grade students scored higher
regarding interest in science. Unfortunately, research in the field of out-of-school
laboratories lacks studies that compare all three school levels (primary, lower secondary,
upper secondary).
Design Of Learning Environments To Enhance Interest And Self-concept
How can interest in science and science self-concept be fostered? The self-determination
theory (Ryan & Deci, 2000) and the constructivist theory of learning provide some
conclusions on how to promote interest. The self-determination theory of human
motivation describes a continuum of extrinsic and intrinsic motivation forms that are
accompanied by different regulatory styles and fostered by fulfilling three basic
psychological needs: the feeling of competence, autonomy, and social relatedness (Ryan &
Deci, 2000). Autonomy as a central component is explained as the experience of an internal
initiation and regulation or the self-determination of one’s own behavior (internal locus of
causality; Grolnick, Deci, & Ryan, 1997). In this sense, experiences of being controlled will
diminish intrinsic motivation, while experiences of regulating one’s own behavior in terms
of determining the goal, the solution process or the use of different learning tools shall
Publikationen
25
facilitate intrinsic motivation. Indeed, autonomy was positively related to engagement in
learning (Jang, Reeve, & Deci, 2010) and to interest in chemistry (Black & Deci, 2000). A
meta-analysis on the effectiveness of open education programs also revealed a positive
effect of autonomy on the self-concept (Giaconia & Hedges, 1982). This result was
confirmed in a German study on the quality of teaching (Kammermeyer & Martschinke,
2009), A study on out-of-school laboratories found positive relations between autonomy
and interest in research, as well as interest in experimentation (Glowinski & Bayrhuber,
2011).
The constructivist theory of learning describes that the subjective meaning of an object
is not fixed, but is constructed by individuals through their experience in a particular
context (Honebein, Duffy, & Fishman, 1993). The theory proposes two critical elements in
the design of constructivist learning environments: authentic activity and complex
contexts. To provide an authentic activity, “learning should be situated in authentic and
meaningful problem contexts” (Goldman, Mayfield-Stewart, Bateman, Pellegrino, & and
the Cognition and Technology Group at Vanderbilt, 1998, p. 186). There is no consensus
on the definition of authentic tasks. While some approaches focus on the adoption of
science practices, tools, and techniques as the meaning of authenticity (Edelson, 1998),
others focus on everyday problems to let students recognize their relevance to the real
world or their lives (Edelson, Gordin, & Pea, 1999). In the present study, these two focuses
are measured separately by the construct of authenticity and the construct of relevance as
laboratory features. Indeed, Osborne and Collins (2001) describe the perception of
students, that the theoretical content of physics and chemistry lacks relevance for and
meaning to their lives, as being central to the decline of their interest in science. Further,
using relevant social and personal issues in teaching physics has a positive effect on girls’
interest in physics and increases their learning (Murphy, Lunn, & Jones, 2006). The
impact on boys was also positive, but with a smaller effect size.
Following Honebein et al. (1993), the second critical element in designing constructivist
learning environments, the complex context, refers to instruction. Learning environments
should provide a realistic level of complexity. White (1996) claims that experiments should
be challenging, but should not overwhelm the students with their complexity. If students
feel challenged but competent when experimenting, there should be a positive effect on
the self-concept and interest in science (Gardner & Gauld, 1990). Students who
participated in the Jasper Series, a seminal project following the constructivist principles
for instruction, were more self-confident and interested in mathematics at the end of the
year compared to the beginning of the school year. In contrast, interest in mathematics for
the control students decreased during the year (Cognition and Technology Group at
Vanderbilt, 1992).
Concerning out-of-school laboratories, the quality of instruction and the authentic
insight in research were significant predictors for interest in research and interest in
Publikationen
26
experimentation (Glowinski, 2007). Especially students with low individual interest
benefit from a high quality of instruction (Glowinski & Bayrhuber, 2011). Likewise,
Pawek`s study (2009) confirmed the positive impact of authenticity, as an insight in
research, and instruction on situational interest. In his study, the quality of instruction
was measured as the constructs of comprehensibility and support. The comprehensibility
(as part of the quality of instruction) also had a significant positive effect on the self-
concept. For situational interest, the perception of relevance also proved to be a significant
predictor (Pawek, 2009).
In summary, the laboratory features of relevance, autonomy, authenticity, and the
quality of instruction seem to be promising factors to promote interest in science and
interest in experimentation, as well as the science self-concept. Since the students can
only attribute the successful execution of the experiments to their own ability if they
experience themselves to be self-determined and competent (Ryan & Deci, 2017), a
particularly beneficial effect is expected for autonomy and quality of instruction. Indeed,
an analysis of the effect of laboratory features on the development of science self-concept
is still pending.
HYPOTHESES
Based on described theoretical considerations and empirical results, the following
hypotheses were formulated.
H1: The participation in an out-of-school laboratory activity has a positive effect on the
development over time of
1a) interest in science
1b) interest in experimentation
1c) science self-concept.
H2: Interest in science, interest in experimentation, and the science self-concept are
significantly different between the two genders (boys > girls) and the three school levels
(primary level > lower secondary level > upper secondary level).
H3: Students’ perception of the laboratory features’ autonomy, relevance, authenticity,
and instruction quality significantly predict a positive development of the three dependent
variables (interest in science, interest in experimentation, science self-concept).
METHOD AND STUDY
To analyze the development of interest and self-concept, the current study has a pre,
post, follow-up design. The first measurement took place as paper-pencil survey right at
the beginning of the out-of-school laboratory activity, the second right at the end, and the
third between nine and twelve weeks after the visit. The questionnaires for the third
survey were sent to the accompanying teachers or to the students themselves (when
Publikationen
27
visiting a workshop on their own). Students and teachers could choose to receive the third
questionnaire as a paper-pencil version (sent by mail) or an online version (sent by e-mail).
For the following reasons, some data is missing, especially for time-point three. Some
students who visited class 6 at the time of the workshop changed the school for the next
class and because of this, were beyond reach for the third survey. Some students and
teachers did not respond to letters or e-mails or could not be reached due to incorrect
addresses. Finally, not all teachers felt responsible for the implementation of the survey,
as previously agreed. Since data of whole classes is missing for the third time-point and to
prevent distortion of the data, a multiple imputation was not considered. However, MCAR-
Tests6 (missing completely at random) according to Little (1988) for the three outcome-
variables were not significant. Therefore, there is no indication that the data is missing
following a systematic pattern.
The random sample consists of students who visited one workshop offered by one of six
school laboratories at the University XY between January 2016 and December 2017 in 33
workshops. The laboratories offer workshops in chemistry, fluid mechanics, engineering,
and technology. The workshops lasted about 4-6 hours, with only one workshop lasting a
full week. The chemical laboratory conducts experiments on acids and bases in food, or in
the field of electrochemistry. The laboratory for electrical engineering and computer
sciences offers workshops on the topics of wind energy, such as building a small wind
energy turbine, or app development, and building electrical circuits. Two laboratories offer
workshops for building and programming robots. In addition, two other laboratories offer
physical experiments on air and water flow like static and dynamic buoyancy. During the
workshops, there were always some student assistants available to assist the school
students in overcoming challenges. This ensures that the school students feel themselves
challenged but competent when experimenting.
The students visited the laboratory either with their school (84.2 %) or on their own
during a holiday workshop (15.8 %). In the first case, the teacher selected the workshop
according to grade level and curriculum. In the second case, the school students selected
the workshop on their own according to their interests. The sample contains students from
primary level (18.1 %, grade 3-6), lower secondary level (50.8 %, grade 7-10), and upper
secondary level (31.1 %, grade 11-13). Overall, 296 female (50.7 %) and 288 (49.3 %) male
students participated in the study.
The scales were based on previous empirical studies on school labs (Engeln, 2004;
Glowinski, 2007; Pawek, 2009), and their measurement properties were confirmed via
item and reliability analyses, as well as confirmatory factor analyses (CFA) with Mplus
6 MCAR-Test according to Little: interest in science χ2 (df = 9) = 16.48, p=.057, interest in
experimentation χ2 (df = 9) = 9.54, p=.389, science-related self-concept χ2 (df = 9) = 9.23, p=.416
Publikationen
28
8.2. The scales for interest in science, interest in experimentation, and science self-concept
were developed by Pawek (2009), but partly shortened and adapted.7 Regarding the
laboratory features, the scales were also chiefly adopted from Pawek’s study (2009). The
scale of relevance, assessing the importance of the laboratory content for everyday life and
society as well as the scale of authenticity, assessing how much insight into research,
study, and everyday working life of scientists were given through the laboratory visit, were
adopted from Pawek (2009), partly reformulated and extended by another item.8 The scale
of autonomy was adopted from Glowinski (2007), and it captures how self-determined the
students felt. For the scale of instruction two items were adopted from the scale of quality
of instruction from Glowinski (2007), one item was taken from the scale of
comprehensibility from Pawek (2009), and one item was newly added. The scale assesses
the quality of support and being enabled to carry out the experiments successfully.9 Table
1 shows the scales and their Cronbach’s alphas. All items had a response scale that
reached from 1 (do not agree at all) to 4 (agree completely).
******
Please insert table after this paragraph (see Table 1).
******
Statistical Methods
First, we performed correlation analyses to investigate the relationship between the
students’ perception of the laboratory characteristics and their dispositions at the end of
the laboratory activity. Since the data did not fulfill the assumption of a normal
distribution, Spearman´s Rho Correlation was used.
7 CFA for interest in science: χ2 (df = 5) = 19.46, p = .002, χ2/df = 3.89, CFI (comparative fit index) =
.96, RMSEA (root mean square error of approximation) = .07, SRMR (standardized root mean square
residual) = .03; CFA for interest in experimentation: χ2 (df = 1) = 2.91, p = .088, χ2/df = 2.91, CFI = .98,
RMSEA = .06, SRMR = .04; CFA for science-related self-concept: χ2 (df = 26) = 29.21, p < .001, χ2/df
= 1.12, CFI = .98, RMSEA = .06, SRMR = .02. These results indicate an acceptable to good fit according
to Schermelleh-Engel, Moosbrugger & Mueller (2003).
8 CFA for relevance: χ2 (df = 3) = 6.38, p = .012, χ2/df = 6.38, CFI = .95, RMSEA = .10, SRMR = .03;
CFA for authenticity: χ2 (df = 2) = 8.39, p = .015, χ2/df = 4.19, CFI = .98, RMSEA = .08, SRMR = .03
(acceptable to good fit indices).
9 CFA for autonomy: χ2 (df = 1) = 1.46, p = .227, χ2/df = 1.46, CFI = .99, RMSEA = .03, SRMR = .02;
CFA for instruction: χ2 (df = 3) = 4.39, p = .223, χ2/df = 1.46, CFI = .99, RMSEA = .03, SRMR = .07
(acceptable to good fit indices).
Publikationen
29
The main aim of our analysis was to understand the development of interest and self-
concept. For this purpose, a multilevel growth curve model was developed as described
below. Since these variables were measured three times, multilevel models were
conducted. The multilevel models were calculated following instructions from Garson
(2013) and Heck, Thomas & Tabata (2010). The advantage is that multilevel models can
consider sources of variation on different levels, estimate parameters and standard errors
of higher-level predictors correctly, and deal with missing data without listwise deletion.
Time-points were used as the level-1-variable. These were nested in school students, which
in turn were the level-2 units.
Because our research question focused on the individual development of interest and
self-concept over time, we did not include a third level like workshops or the different
laboratories. We do not doubt that visiting a particular laboratory can influence the
individual development of interest and science self-concept differently. However, it was
not the aim to compare the workshops but to gain information about the effect of out-of-
school laboratories in whole on the development of interest and self-concept; therefore, no
data was collected on the individual workshops (e.g. date or workshop number).
Furthermore, a comparison of the laboratories has been avoided in order not to cause
competition or envy between the laboratories, which are equipped differently both in terms
of personnel and finance. Finally, the lack of a laboratory comparison should increase the
survey participation motivation of the laboratories, since they did not have to fear poor
performance and resulting negative consequences, for example with regard to future
funding.
In addition, students are also not nested in classes or schools, because various
workshops, not only holiday workshops, were visited by students from different classes
and even from different schools.
Since it seems unlikely that the development of interest and self-concept is the same
over all three time-points, a piecewise growth model (Maerten-Rivera, 2013) was applied,
where two linear slope factors are modeled, one for the initial change during the workshop
(short-term growth) and one for the development after the laboratory visit (second change).
If the growth parameters are significantly positive, interest or self-concept increases over
time. For each dependent variable one separate multilevel model was implemented by
adding the predictors stepwise to investigate their effect on the intercept and growth
parameter, as well as the improvement of the model. The improvement of the model was
conducted using the likelihood ratio test, also called the model chi-square difference test
(Garson, 2013, pp. 45–46). The predictor gender was entered dummy-coded with girls as
the reference category. The predictor school level was dummy-coded into two variables
representing the primary level as the reference category. The laboratory features were
grand-mean centered and added as interaction terms to examine their effect on the growth
parameters. Three models were calculated each: First, an unconditional intercept model
Publikationen
30
without any included predictors to calculate the intraclass correlation coefficient (ICC)
𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼 =𝜎𝜎𝑖𝑖2
(𝜎𝜎𝑖𝑖2+𝜎𝜎𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟
2)
�. If the ICC is quite small, there is no need for conducting multilevel
models, see Heck et al. (2010, pp. 73–74) for more details. Next, an unconditional growth
model with the time variables as fixed and random effects was included. Since the focus is
on the fixed effects, random effects are not reported in this article. Third, the final model
is reported with all predictors retained that made a significant improvement to the model.
RESULTS
Descriptive Statistics
For an overview of the data, tables 2 and 3 show the means of interest in science,
interest in experimentation, and the science self-concept for each time-point separately for
gender and students’ school level.
******
Table after this paragraph (see Table 2).
******
Investigating the development of means overall and over the three time-points, interest
in science and the science self-concept increase. Interest in experimentation increases
from the first to the second measurement but decreases in the period afterwards. Thus,
descriptively there seems to be no positive long-term effect for interest in experimentation,
but only for interest in science and science self-concept.
Descriptively, boys and girls differed concerning interest in science, interest in
experimentation, and science self-concept regarding the first measurement (girls score
lower) as well as considering the development over time. While girls’ interest and self-
concept rises more (even more than for boys) during the laboratory visit and rises less (or
even decreases) in the period afterwards, boys’ interest and self-concept rises more after
the visit.
******
Table after this paragraph (see Table 3).
******
Table 3 shows the means of interest in science, interest in experimentation, and the
science self-concept for each time-point depending on school level. Interest in science at
the first time-point is lowest in the lower secondary level. The development over time
seems to be similar in all levels, interest in science increases. However, it increases most
among elementary students.
Regarding interest in experimentation at the first measurement, it decreases with the
school level. The development is quite similar in all levels. Students’ interest in
Publikationen
31
experimentation increases during the laboratory activity, but it decreases in the period
after the visit, documenting only a short-term effect.
In contrast to interest in science, science self-concept at the first time-point is the
highest in the lower secondary level. Concerning the development over time, it increases
in all levels, but most in primary and least in lower secondary level.
We will take a closer look at the effects of school level and gender when discussing the
results of the multilevel model. It seems relevant to analyze the effects of out-of-school
laboratories considering these two predictors.
Correlations
The relationship between the perceptions of the laboratory features and interest and self-
concept at the end of the laboratory visit is displayed in table 4.
******
Table after this paragraph (see Table 4).
******
Concerning students’ interest in science and interest in experimentation, table 4 shows
that they are significantly positive correlated to the laboratory features. There are
medium effects for relevance and small effects for autonomy, authenticity, and instruction.
Looking at the perceptions of boys and girls separately, for girls only relevance (rs=.35,
p<.001) has a significant positive relation to interest in science, whereas for boys all
laboratory features have a significant positive relation to interest in science with a small
to medium effect (relevance: rs=.43, p<.001, autonomy: rs=.13, p=.043, authenticity: rs=.14,
p=.029, instruction: rs=.21, p=.001).
Girls’ interest in experimentation has a significant positive relation only to relevance
(rs=.29, p<.001), authenticity (rs=.16, p=.009), and instruction (rs=.19, p=.002) with small
to medium effect sizes, whereas for boys’ interest in experimentation again all laboratory
features have a significant positive relation with small to medium effect sizes (relevance:
rs=.37, p<.001, autonomy: rs=.16, p=.013, authenticity: rs=.26, p<.001, instruction: rs=.28,
p<.001).
Regarding students’ science self-concept, the correlation analysis shows significant
positive relations to the laboratory features’ relevance, autonomy, and instruction with
small effect sizes. Authenticity has a significant negative relation to self-concept, but the
effect size is near zero. For girls, only relevance (rs=.22, p<.001) and autonomy (rs=.19,
p=.002) have a significant positive relation to their science self-concept, whereas for boys
also instruction (rs=.18, p=.005) has a significant positive relation (relevance: rs=.17,
p=.007, autonomy: rs=.15, p=.015). There is no significant relationship either for boys or
for girls between authenticity and science self-concept.
Laboratory features are generally related to the interest and self-concept of the
students at the end of the laboratory activity. Relevance seems to be especially important
Publikationen
32
for interest in science at the second time-point. Since the correlation analysis does not take
into account the multivariate, longitudinal, and hierarchical structure of the data, the
impact of laboratory features on the development of interest in science, interest in
experimentation, and the science self-concept controlling for gender and school level was
tested by using a multilevel model.
Multilevel Model
By estimating multilevel models, the development of the dependent variables’ interest
in science, interest in experimentation, and science self-concept is analyzed as the outcome
variable with time, gender, school level, and the laboratory features as predictors. Three
multilevel models are reported for each variable.
Interest in science
Table 5 shows the results of the unconditional intercept model of interest in science as
well as the unconditional piecewise growth model, and the final model. For the
unconditional intercept model, the between-variance for the inter-individual differences
(level 2), σi2=0.337, p<.001, as well as the within-variance for the intra-individual
differences, σres2=0.134, p<.001, are significant. The ICC=0.72 suggests that 72 % of the
variance in interest in science is due to differences between students and 28 % is due to
differences within the individuals between the time-points. This result highlights the need
for a multilevel model.
In the unconditional piecewise growth model, the coefficient for the intercept indicates
the average interest in science on the scale reaching from 1 to 4 across students at baseline
right before the workshop. The coefficients for the initial change (slope T1-T2) as well as
for the second change (slope T2-T3) were both significantly positive, indicating that
interest in science increases during the laboratory visit as well as afterwards. The time
predictor variables accounted for 25 % of the within-student variance in interest in science,
σres2=0.101, p<.001, indicating a medium to large effect (𝑅𝑅2=𝑣𝑣𝑣𝑣𝑟𝑟𝑖𝑖𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑟𝑟𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏−𝑣𝑣𝑣𝑣𝑟𝑟𝑖𝑖𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑟𝑟𝑛𝑛𝑏𝑏𝑛𝑛
𝑣𝑣𝑣𝑣𝑟𝑟𝑖𝑖𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑟𝑟𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 , for
more details see Garson (2013, pp. 47–48 and p. 253)).
******
Table after this paragraph (see Table 5).
******
The final model contains every predictor that improved the model. The coefficient for
the intercept indicates the average interest in science of girls in primary level at the first
time-point. The time variables, which are based on the perception of the laboratory
features around their grand mean, proved to predict interest in science significantly. The
coefficient of the initial change indicates that interest in science on average increases
significantly around 0.07 points from baseline during the laboratory visit. The average
growth rate for the second change indicates that interest in science keeps on increasing
even after the workshop. Since the effect of gender is significantly positive, boys are more
Publikationen
33
interested in science at baseline than girls are. Because the interaction terms of gender
and the time predictors made neither significant change to the model nor were they
significant, they were not retained. The predictor school level improved the model fit, but
did not predict interest in science significantly. The interaction terms of school level and
the time predictors, that test if slopes differ between different levels, made neither
improvement to the model nor were they significant. The laboratory features were
examined as interaction terms testing, if they affect the growth parameter for the initial
change. The impact on the second change is not examined, since we did not expect that
the laboratory features would strongly affect the development of interest in science several
weeks after the workshop. Except for autonomy (b=0.02, SE=0.02, p=.307), all variables
contributed significantly to the model's improvement and were retained. The positive
coefficients indicate that students who rated the laboratory features higher than average
have higher growth rates. Thus, authenticity, instruction, and relevance descriptively
seem to have a positive impact on the development of interest in science, but only the effect
of relevance is significant. The significant interaction term slope T1-T2 * relevance can be
interpreted that interest in science for students who rated relevance higher, made more
growth compared to students who rated relevance around the grand mean. At one
standard deviation above the mean of relevance, students’ growth rate would be 0.20
(calculated as 0.07+0.13).
The predictors of the final model accounted for 21 % of the within-variance (level 1),
σres2=0.106, p<.001, and 11 % of the variance between students (level 2), σi2=0.299, p<.001,
indicating medium effects. Since there is still variance not explained, other predictors than
the ones examined could be analyzed in future research.
Interest in experimentation
For interest in experimentation as an outcome variable, the unconditional intercept model,
the unconditional piecewise growth model, and the final model are reported in table 6.
Based on the unconditional intercept model, the ICC was computed as 0.65 from the
between-variance, σi2=0.333, p<.001, and the within-variance, σres2=0.181, p<.001,
indicating that 65 % of the variance in interest in experimentation was due to differences
between students, while 35 % was due to intra-individual differences.
The unconditional piecewise growth model examined the effect of the time predictors on
interest in experimentation. The coefficient for the intercept indicates the average interest
in experimentation across the students at baseline. The positive coefficient for the initial
change, which stands for the average growth rate between the first and the second time-
point, indicates that interest in experimentation increases significantly during the
workshop by 0.07 points. Unfortunately, the coefficient for the second change, the
development of interest in experimentation after the laboratory visit, is significantly
negative, indicating that interest in experimentation on average decreases after the visit.
Comparing the growth parameters, interest in experimentation seems to decline to a lower
Publikationen
34
level than the baseline. Therefore, out-of-school laboratories seem to have only short-term
effects on interest in experimentation. The time predictors account for 10 % of the within-
variance, σres2=0.163, p<.001, indicating a medium effect.
******
Table after this paragraph (see Table 6).
******
The final model includes all predictors that made a significant improvement to the
model. The coefficient for the intercept is statistically significant, indicating the average
interest in experimentation of girls in primary level. Both growth rates are significant,
indicating that interest in experimentation increases during the laboratory visit but
decreases afterwards. Since gender is a significant positive predictor in the model, boys
are significantly more interested in experimentation at baseline than girls are. The
interaction term slope T1-T2 * gender is not significant, but the interaction term slope T2-
T3 * gender is significant; indicating that boys’ growth rate after the laboratory visit
differs significantly from that of girls. The slope for boys regarding the period after the
laboratory visit is b=0.04 (calculated as -0.17+0.21). Therefore, out-of-school laboratories
seem to have only short-term effects on girl’s interest in experimentation, while boy’s
interest in experimentation keeps on increasing after the visit. School level is also a
significant predictor to the model, suggesting that upper secondary as well as lower
secondary students are significantly less interested at baseline than primary students,
controlling for gender. The interaction terms of school level and the time variables made
no significant change to the model nor were they significant. The laboratory features
included in the model as interaction terms testing, if they affect the growth rate for the
initial change, all made significant improvements to the model. Nevertheless, only
relevance and instruction had a significant positive effect on the development of interest
in experimentation.
The predictors of the final model account for 4 % of the within-variance (level 1),
σres2=0.174, p<.001, and 19 % of the variance between students (level 2), σi2=0.270, p<.001,
indicating small and medium effect sizes. Since there is still variance not explained, other
predictors could be explored in future studies.
Science self-concept
The results of the unconditional intercept model of science self-concept as well as of the
two extended models are reported in table 7. The unconditional intercept model provided
an ICC of 0.74, calculated from the inter-individual variance, σi2=0.400, p<.001, and the
intra-individual variance, σres2=0.141, p<.001. The ICC suggests that 74 % of the variance
in science self-concept was due to individual student differences, while 26 % was due to
within differences between the time-points.
Publikationen
35
The unconditional piecewise growth model revealed that the initial change was
significantly positive, indicating that the science self-concept rises significantly above
baseline during the workshop. The second time variable did not significantly predict the
science self-concept. Nevertheless, the slope of the second change descriptively has a
positive trend, suggesting that the increased science self-concept remains stable even after
9-12 weeks. The included time predictor variables accounted for 18 % of the within-
variance, σres2=0.116, p<.001, indicating a medium effect.
******
Table after this paragraph (see Table 7).
******
The final model contains all predictors that improved the model significantly. The
coefficient for the intercept indicates that the average science self-concept across girls in
the primary level was 2.69 before the workshop. Since gender predicted the science self-
concept significantly positive, boys started with a higher science self-concept than girls.
The interaction with gender and the time variables did not significantly improve the
model, so they were not retained. School level, although improving the model fit, did not
significantly predict science self-concept. The interaction terms of school level and the time
predictors did not contribute to the model. Regarding the laboratory features, stepwise
inclusion to the model revealed that every interaction term improved the model of science
self-concept significantly. Relevance and autonomy had a significant positive effect on the
development of science self-concept, indicating that students’ science self-concept
increased more when relevance and autonomy were higher. Authenticity had a negative
impact on students’ science self-concept, since the coefficient of the interaction term is
significantly negative.
The predictors of the final model account for 21 % of the within-variance (level 1),
σres2=0.112, p<.001, and 8 % of the variance between students (level 2), σi2=0.370, p<.001,
indicating medium and small effect sizes. Since there is still variance not explained, other
predictors than the ones examined improve the model (e.g., teacher feedback on
achievement, family or peer influences on the science self-concept).
DISCUSSION
The current study analyzed the effects of participation in out-of-school laboratories on
interest in science, interest in experimentation, and science self-concept. The hypothesis
on increasing interest and self-concept (H1) can be retained regarding 1a) of an increasing
interest in science and 1c) of an increasing science self-concept. The multilevel models
revealed a significant effect of time as well as an increase shown by the positive growth
parameters of the initial change and the secondary change. This is in contrast to many
studies (e.g. Streller, 2015; Guderian, 2007; Brandt et al., 2008) that found only short-
term effects for interest in science or science self-concept and is in line with the few studies
Publikationen
36
like Pawek (2009) that found lasting effects regarding interest in science and science self-
concept. However, while interest in science continues to increase to the same extent even
after the laboratory visit, increased science self-concept remains almost stable after the
lab. Hence, out-of-school laboratories have a positive and long-term effect on interest in
science and science self-concept. This increase of interest in science can be explained by
science-related activities and experiments that offer insights and explanations that are
relevant for school students’ everyday life and society. Focusing on personal relevance is
known to strengthen interest in science (Hulleman & Harackiewicz, 2009). This seems to
help students to understand the importance and utility of the workshop contents and of
science in general. At the same time, relevance of the workshop contents supports school
student’s science self-concept, possibly because students work on important tasks with a
connection to everyday life and society. Additionally, the science self-concept is supported
by the impression of high-quality instructions that enable participants to experience a
sense of achievement. Conducting experiments successfully seems to heighten interest in
experimentation only for a short time, but the science self-concept more substantially.
Thus, presenting relevant topics in out-of-school laboratories and supporting school
students to conduct experiments successfully is important for the enduring development
of interest in science and science self-concept.
The hypothesis 1b) of an increasing interest in experimentation must be rejected. The
piecewise growth model revealed that interest in experimentation increased significantly
during the workshop, but it decreased in the period after the laboratory visit. Thus, only
a short-term but no long-term effect could be determined. A probable reason for the decline
is that experimentation seems to be relevant only during the laboratory activity. As
students experiment less in school, the increased interest is not reactivated, so it
diminishes. A reason for the decline of interest in experimentation even below the baseline
could be that the students overestimated their true interest in experimentation in joyful
anticipation of the coming experiments. In addition, this result is consistent with the
result in Pawek's study (2012). Here, too, interest in experimentation fell below the
baseline. Nevertheless, out-of-school laboratories have short-term effects on interest in
experimentation. Possibly the decline of interest in experimentation after the laboratory
activity could be prevented by a successful post work in the classroom.
The hypothesis concerning differences between boys and girls, and the three school
levels for interest in science, interest in experimentation, and science self-concept (H2)
was partially confirmed. While gender significantly predicted all three dependent
variables, the school level only significantly predicted interest in experimentation. Hence,
theoretical assumptions about gender differences were confirmed. This is in line with
studies in the field of out-of-school laboratories (e.g. Streller, 2015; Pawek, 2009) as well
as in the field of STEM-learning (e.g. Krapp & Prenzel, 2011; Wilkins, 2004) that showed
that girls score lower. That boys showed higher interest than girls might be explained by
gendered socialization processes, where parents, teachers and peers display differential
Publikationen
37
expectations and behaviors towards boys and girls concerning science (Leaper &
Friedman, 2007). Theoretical assumptions about decreasing interest with age were only
confirmed with regard to interest in experimentation. The data do not provide information
that helps to interpret this surprising result. We may only speculate that one probable
influence is the engagement of teachers that could influence both, good school lessons that
foster interest and self-concept as well as organizing the participation in out-of-school
laboratories. However, even when this explanation might be plausible, it is astonishing
that the development of interest in science and science self-concept was strengthened
sustainably.
The hypothesis on the impact of the laboratory features on the development of interest
in science, interest in experimentation, and science self-concept (H3) was also partially
confirmed. In contrast to the theoretical assumptions, not each feature significantly
promoted interest and self-concept. Only the perception of relevance significantly
predicted all three constructs and had positive effects. We theoretically assumed the
relevance important for an increase of interest, since students will get interested, if they
assess the subject as personally important (Krapp, 1999). This positive effect of the
perception of relevance for interest is in line with Pawek (2009). The relation between
interest and self-concept explains the impact of relevance on the development of self-
concept.
Autonomy significantly predicted and promoted only the science self-concept. The
positive effect of autonomy for the development of self-concept is in line with the study of
Kammerschmidt and Martschinke (2009). The assumption of the impact of autonomy on
the development of interest with regard to the theory of basic need is not substantiated,
because autonomy did not significantly predict interest. Possibly, autonomy did not
significantly contribute to the prediction of interest over and above relevance because
relevance is more content-related (in line with the person-object-theory of interest) and
autonomy more action-related (which is a source for the development of the self-concept).
Authenticity significantly predicted only the science self-concept. In contrast to the
theoretical assumptions, authenticity did not promote science self-concept, but had a
negative effect. Maybe an authentic insight into real university research threatens
students or the insight into everyday student life acts as a comparison to high-ability
students, with a negative impact on self-concept (Marsh, 1990).
A higher perception of the quality of instruction significantly predicted and promoted
only the development of interest in experimentation. We assumed the quality of
instruction to be important, since a comprehensible guidance is a prerequisite for
successful experiments. Following the theory of basic needs, interest will increase, if
students feel themselves competent (Ryan & Deci, 2000). Thus, these theoretical
assumptions were confirmed regarding the development of interest in experimentation.
This is in line with the study of Glowinski (2007).
Publikationen
38
Limitations
Although this study mainly met its objects, certain limitations have to be considered.
As explained above, the sample size decreased for the third time of measurement. Smaller
sample sizes make subgroup analyses more difficult and result in lower statistical power.
Systematic sample attrition can be a serious threat against validity, however, analyses
confirmed that there is no indication that the data is missing after a specific pattern.
Furthermore, the follow-up rate of 71% in this study is not exceptional according to Ribisl
et al. (1996) since attrition at follow-up times is one of the disadvantages of longitudinal
studies. To include all participating students in the third survey, and, thus, avoid a
reduction in sample size, the teacher should not have been responsible to organize the
third survey. Better results would have been achieved if researchers or research assistants
had conducted the survey on an appointed date.
With regard to analyzing the development of interest and self-concept over time, a pre,
post, follow-up design was chosen. Accordingly, the dependent variables were measured
right at the beginning of the laboratory activity, and it cannot be excluded that due to the
new environment or a preparation for the visit, the dependent variables have already been
affected. Thus, we suggest assessing the individual baseline at the school before any
preparation takes place and to expand the design by a control group measurement to rule
out other possible explanations for the effects.
Other limitations refer to possible influences that were not subject to this study. A pre
and post work at school is not considered in this study nor are the expectations of students
and accompanying teachers. The different duration of the laboratory activity, from half-
day-activities to whole-week-visits, as well as the different conditions of a visit, as part of
a school activity compared to a visit of a holiday workshop, were not considered here either.
Further research on these influences is necessary.
CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
This study examined the influence of out-of-school laboratories on interest and self-
concept. Because we have taken into account three measurement occasions to analyze
short- and long-term development, the effects can be more safely attributed to the
laboratory visit. The multilevel method, which takes into account the hierarchical
structure of the data, represents a novelty in this field of research. Due to the piecewise
change model, short-term and long-term effects could be investigated in detail. It turned
out that a laboratory activity promotes interest in science and the science self-concept with
a short-term effect and long-term effect. Regarding these aspects, the aims of the out-of-
school laboratory visit were fully accomplished. In contrast, interest in experimentation
increases only with a short-term effect, but decreases again after the lab visit. It is
supposed that a post work at school would be able to prevent the decline of interest in
Publikationen
39
experimentation and to boost the development of interest in science and the science self-
concept. This should be subject to further research as well as to efforts of teachers.
In addition, also other out-of-school activities like field trips to the zoo or the museum
can have similar effects (e.g. Davidson, Passmore, & Anderson, 2009; Anderson, Kisiel, &
Storksdieck, 2006). Comparing such different approaches, might be subject to other
studies.
The study also revealed gender differences regarding the development of interest and
self-concept, although they were only significant concerning interest in experimentation.
The results suppose greater short-term effects on girls, while in the period after the
laboratory activity the interest and self-concept of girls did not increase as it did for boys,
and partly even declined. The reasons should be investigated.
Analyzing the impact of perceived laboratory features leads us to the following
recommendations for out-of-school laboratories.
• Improve everyday relevance and relevance to society. The perception of relevance has
a positive effect on the development of interest in science, as well as interest in
experimentation, and the science self-concept.
• Enhance the possibility for students to have free choices, developing experiments on
their own, and feeling self-determined, because the perception of autonomy promotes
the development of the science self-concept. Of course, that should have limits, since
too much autonomy can also lead to excessive demands.
• Review the given instructions to be useful for carrying out the experiments. The
perception of the quality of instruction has a positive impact on interest in
experimentation.
Further, the perception of authenticity descriptively seems to promote only interest,
though, not with statistical significance. In contrast, it seems to have a significant
negative effect on the science self-concept. Therefore, how authenticity can be established
with pure positive outcomes should be subject to further research.
The given recommendations are also relevant in the context of school. As illustrated at
the outset, autonomy, relevance, and the quality of instruction in teaching proved to be
conducive to interest and self-concept.
Abbreviations
AIC Akaikes’ information criterion, CFA confirmatory factor analyses, CFI comparative
fit index, Coeff. estimated coefficient, ICC intraclass correlation coefficient; M mean,
MCAR missing completely at random, N frequency, SD standard deviation, SE standard
error, SRMR standardized root mean square residual, STEM science, technology,
engineering, and mathematics, RMSEA root mean square error of approximation
Publikationen
40
Disclosure statement
The authors declare that they have no competing interests.
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Publikationen
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Table 1: Scales, Sample items and Cronbach’s alphas
Scale (number of items) Sample item
Frequency/Cronbach‘s alpha
T1
T2
T3
Interest in science (5)
Science is one of the most important things me
personally. 495/ .77 491/ .75 359/ .81
Interest in
experimentation (3)
While experimenting, it can happen that I do not
even notice how time goes by. 519/ .68 508/ .66 360/ .71
Science
self-concept (6)
For some things in science / technology, which I
do not understand, I know from the
outset: "I’ll never understand that"
497/ .86 482/ .86 336/ .88
Relevance (3)
Today I recognized a relationship between
research and my everyday life. - 526/ .71 -
Autonomy (3)
I did not have the opportunity to develop
experiments on my own. (recoded) - 529/ .75 -
Authenticity (4)
Today I got a sense of how research works.
-
521/ .80
-
Instruction (4) The supervisors explained enough to me to carry
out the experiments successfully. - 510/ .79 -
Table 2: Means (M) and Standard Deviations (SD) for each time-point depending on gender
M (SD)
Variable
Gender
T1
T2
T3
Interest in science
Overall
2.70 (0.67)
2.74 (0.66)
2.84 (0.73)
Female
2.61 (0.68)
2.67 (0.68)
2.70 (0.75)
Male
2.80 (0.64)
2.82 (0.63)
2.99 (0.68)
Interest in experimentation
Overall
2.91 (0.71)
2.97 (0.71)
2.89 (0.73)
Female
2.87 (0.74)
2.98 (0.74)
2.76 (0.77)
Male
2.95 (0.67)
2.96 (0.69)
3.03 (0.65)
Science self-concept
Overall
2.81 (0.73)
2.84 (0.73)
2.88 (0.77)
Female
2.65 (0.73)
2.72 (0.75)
2.71 (0.79)
Male
2.99 (0.68)
2.98 (0.69)
3.06 (0.71)
Table 3: Means and Standard Deviations for each time-point depending on school level
M (SD)
Variable
School level
T1
T2
T3
Interest in science
Primary
2.70 (0.63)
2.79 (0.70)
2.94 (0.78)
Lower secondary
2.66 (0.68)
2.68 (0.65)
2.76 (0.74)
Upper secondary
2.77 (0.65)
2.80 (0.65)
2.91 (0.68)
Interest in experimentation
Primary
3.18 (0.70)
3.27 (0.68)
3.10 (0.77)
Lower secondary
2.94 (0.70)
2.98 (0.70)
2.96 (0.71)
Upper secondary
2.70 (0.66)
2.77 (0.69)
2.71 (0.72)
Science self-concept
Primary
2.76 (0.67)
2.90 (0.71)
2.99 (0.82)
Lower secondary
2.84 (0.75)
2.83 (0.74)
2.86 (0.79)
Upper secondary
2.78 (0.72)
2.83 (0.73)
2.86 (0.72)
Publikationen
46
Table 4: Spearman´s Rho Correlation between interest in science, interest in experimentation,
science self-concept, and the laboratory features
Relevance Autonomy Authenticity Instruction
Interest in
science
Interest in
experimentation
Relevance
1.00
Autonomy
0.05
1.00
Authenticity
.39***
.10*
1.00
Instruction
.13**
.23***
.21***
1.00
Interest in science
.39***
.09*
.11*
.13**
1.00
.
Interest in
experimentation .32*** .12** .21*** .23*** .50*** 1.00
Science
self-concept .21*** .13** -.09* .11* .58*** .39***
Note. *** p<0.001 level (2-tailed), ** p<0.01 level (2-tailed), * p<0.05 level (2-tailed), N = 513 – 534.
Table 5: Results of the stepwise model comparison for interest in science, 2-level-model (time,
student)
Model
Unconditional
intercept model
Unconditional
growth model Final model
Parameter
Coeff.
SE
Coeff.
SE
Coeff.
SE
Intercept
2.77
***0.03
2.71
***0.03
2.64
***0.07
Slope T1-T2
0.06
**0.02
0.07
**0.02
Slope T2-T3
0.07
*0.03
0.07
*0.03
Gender (girls reference)
0.17
**0.05
Upper secondary students
-0.01
0.08
Lower secondary students
-0.09
0.07
Slope T1-T2 * relevance
(grand mean)
0.13 ***0.03
Slope T1-T2 * authenticity
(grand mean)
0.04 0.03
Slope T1-T2 * instruction
(grand mean)
0.03 0.04
Model Fit
Deviance
2300.87
2257.13
1943.28
Number of Parameters
3
7
12
AIC
2306.87
2271.13
1967.28
Model Comparison
χ2
43.75
357.59
df
4
5
p
<.001
<.001
Note. + p < .10 level, * p < .05 level, ** p < .01 level, *** p < .001 level
Table 6: Results of the stepwise model comparison for interest in experimentation, 2-level-model
(time, student)
Model
Unconditional
intercept model
Unconditional
growth model Final model
Parameter
Coeff.
SE
Coeff.
SE
Coeff.
SE
Intercept
2.93
***0.03
2.91
***0.03
3.10
***0.07
Slope T1-T2
0.07
**0.03
0.12
**0.04
Slope T2-T3
-0.09
**0.03
-0.17
***0.04
Publikationen
47
Gender (girls reference)
0.13
*0.06
Slope T1-T2 * gender
-0.09
+ 0.05
Slope T2-T3 * gender
0.21
***0.06
Upper secondary students
-0.50
***0.08
Lower secondary students
-0.22
**0.07
Slope T1-T2 * relevance
(grand mean)
0.14 ***0.03
Slope T1-T2 * autonomy
(grand mean)
0.05 0.03
Slope T1-T2 * authenticity
(grand mean)
0.03 0.03
Slope T1-T2 * instruction
(grand mean)
0.11 *0.05
Model Fit
Deviance
2578.78
2565.18
2200.46
Number of Parameters
3
7
14
AIC
2584.78
2579.18
2228.46
Model Comparison
χ2
13.59
378.32
df
4
7
p
<.01
<.001
Note. + p < .10 level, * p < .05 level, ** p < .01 level, *** p < .001 level
Table 7: Results of the stepwise model comparison for science self-concept, 2-level-model (time,
student)
Model
Unconditional
intercept model
Unconditional
growth model Final model
Parameter
Coeff.
SE
Coeff.
SE
Coeff.
SE
Intercept
2.85
***0.03
2.82
***0.03
2.69
***0.07
Slope T1-T2
0.05
*0.02
0.05
*0.02
Slope T2-T3
0.01
0.03
0.01
0.03
Gender (girls reference)
0.33
***0.06
Upper secondary students
-0.12
0.09
Lower secondary students
-0.04
0.08
Slope T1-T2 * relevance
(grand mean)
0.09 ***0.03
Slope T1-T2 * autonomy
(grand mean)
0.08 **0.02
Slope T1-T2 * authenticity
(grand mean)
-0.07 *0.03
Slope T1-T2 * instruction
(grand mean)
0.04 0.04
Model Fit
Deviance
2430.44
2407.45
2066.70
Number of Parameters
3
7
13
AIC
2436.44
2421.45
2092.70
Model Comparison
χ
2
22.99
340.75
df
4
6
Publikationen
48
p
<.001
<.001
Note. + p < .10 level, * p < .05 level, ** p < .01 level, *** p < .001 level
Publikationen
49
2.2 Studie 2
Untersuchung der Unterrichtseinbindung eines Schülerlaborbesuches und der
Erwartungen begleitender Lehrkräfte sowie teilnehmender Schülerinnen und
Schüler
Derda, M. (accepted). Untersuchung der Unterrichtseinbindung eines Schülerlaborbesuches und der
Erwartungen begleitender Lehrkräfte sowie teilnehmender Schülerinnen und Schüler. In K. Sommer, J.
Wirth, & M. Vanderbeke (Hrsg.), Handbuch Forschen im Schülerlabor - Theoretische Grundlagen,
empirische Forschungsmethoden und aktuelle Anwendungsgebiete. Münster: Waxmann-Verlag
Untersuchung der Unterrichtseinbindung eines Schülerlaborbesuches und
der Erwartungen begleitender Lehrkräfte sowie teilnehmender
Schülerinnen und Schüler
Das Dissertationsprojekt, das die Basis dieser Untersuchung bildet, analysiert die Wirkung von
sechs Schülerlaboren der TU Berlin auf die Entwicklung des Interesses und
Fähigkeitsselbstkonzeptes. Hierbei gehen die erhobenen Labormerkmale als Einflussfaktoren
in die Analyse ein (Derda & Pfetsch, 2019). Ziel ist es, Handlungsempfehlungen zur
Durchführung von Schülerlaboren zu generieren. In der vorliegenden Studie wird die
Unterrichtseinbindung des Schülerlaborbesuches betrachtet sowie die Erwartungen der
begleitenden Lehrkräfte und teilnehmenden Schülerinnen und Schüler an den Besuch. Dabei
wird angenommen, dass Lehrkräfte die Unterrichtseinbindung auf Grundlage ihrer
Erwartungen an einen Laborbesuch gestalten und auf diese Weise zu den Erwartungen der
Teilnehmenden beitragen. Der Beitrag beschreibt zunächst den aktuellen Forschungsstand
sowie die in dieser Studie verwendeten Methoden. Hiernach werden die Ergebnisse der
quantitativen und qualitativen Untersuchung dargestellt.
1. Ausgangslage
Es wurden bereits mehrere Studien zur Wirkung von Schülerlaboren durchgeführt. Hierbei
wurde eine kurze bis mittelfristige Interessensteigerung (u. a. Engeln, 2004; Pawek, 2009)
nachgewiesen. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass eine anhaltende Interessenförderung nur
durch eine adäquate Unterrichtseinbindung des Schülerlaboraufenthalts gelingt (u. a. Streller,
2016; Zehren, 2009), die allerdings selten stattfindet (Pawek, 2009, S. 173ff).
Publikationen
50
Die Erwartungen der begleitenden Lehrkräfte und teilnehmenden Schülerinnen und Schüler
rückten erst in jüngerer Zeit ins Blickfeld der Schülerlaborforschung. Der Studie von Schmidt
et al. (2011) zufolge erwarten Lehrkräfte vorrangig eine Interessenförderung vor kognitivem
Lernzuwachs und Experimenten. Eine unterrichtliche Vor- und Nachbereitung wird
mehrheitlich als unerlässlich eingeschätzt. Die Lernenden erwarten hingegen, nach der
Fragebogenstudie von Garner (2015), vorwiegend Experimente, bessere Rahmenbedingungen
als in der Schule sowie fachliches Lernen.
Die hier vorgestellte Untersuchung betrachtet die Hintergründe mangelnder Unterrichts-
einbindung und stellt hierdurch eine wichtige Erweiterung der bisherigen Forschung dar. Des
Weiteren wird dazu beigetragen, die Erwartungen von Schülerinnen und Schülern sowie der
begleitenden Lehrkräfte an einen Schülerlaborbesuch bedienen zu können.
Die Forschungsfragen dieser Studie lauten wie folgt.
F1: Welche Erwartungen haben begleitende Lehrkräfte und teilnehmende Schülerinnen und
Schüler an den Laborbesuch? Inwieweit werden die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler
erfüllt und welche Zusammenhänge ergeben sich zwischen der Erwartungserfüllung und den
Effekten des Schülerlaborprojektes?
F2: Inwieweit wird der Laborbesuch in den Unterricht eingebunden und welche
Zusammenhänge ergeben sich zwischen der Unterrichtseinbindung und den Effekten des
Schülerlaborprojektes?
2. Methoden
Die Studie kombiniert quantitative mit qualitativen Forschungsmethoden. Die quantitativen
Methoden dienen der Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Unterrichtseinbindung
bzw. Erwartungserfüllung und den Effekten des Schülerlaborprojektes. Mit Hilfe der
qualitativen Methoden werden tiefere Einblicke in die Erwartungen der Lehrkräfte und
Schülerinnen und Schüler an einen Schülerlaborbesuch gewonnen und Gründe für die (Nicht-)
Einbindung des Besuches in den Unterricht untersucht.
Publikationen
51
Die Stichprobe der quantitativen Untersuchung umfasst 44610 Teilnehmende zum ersten
Messzeitpunkt (T2: N=428, T3: N=311) der Klassenstufen 5 bis 13. Davon sind 48,3%
weiblich. Die Teilnehmenden besuchten ein Schülerlaborprojekt in den Fachbereichen Physik,
Chemie oder Informatik.
Der eingesetzte Fragebogen (in Anlehnung an Engeln, 2004; Glowinski, 2007; Pawek, 2009)
enthält geschlossene Likert-skalierte Fragen zum Interesse an Naturwissenschaften, dem
Interesse am Experimentieren und dem naturwissenschaftsbezogenen Fähigkeitsselbstkonzept
sowie zur Unterrichtseinbindung, Erwartungserfüllung und offene Fragen zu den Erwartungen.
Um die Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes zu untersuchen, wurde der
Fragebogen direkt vor Beginn des Schülerlaborprojektes (T1), direkt im Anschluss (T2) und
nach 9 bis 12 Wochen (T3) eingesetzt.
Die Erwartungserfüllung wurde im Fragebogen T2 über das Einzelitem „Wie sehr haben sich
deine Erwartungen erfüllt?“ mit einer 5-stufigen Antwortskala erhoben. Die
Unterrichtseinbindung stellt eine aus drei mehrstufigen Items (siehe Tabelle 3)
zusammengesetzte Skala dar.11 Die Zusammenhänge der Erwartungserfüllung bzw. der
Unterrichtseinbindung zum Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept, die hier berichtet werden,
wurden in Korrelationsanalyse in SPSS berechnet. Die hieraus vermuteten Effekte auf die
Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes wurden mittels eines Multilevel
Modells (Heck, Thomas & Tabata, 2010) analysiert.12
An der qualitativen Untersuchung nahmen elf Schülerinnen und Schüler sowie neun Lehrkräfte
teil. In sechs Leitfaden gestützten Interviews wurden die Schülerinnen (N=4) und Schüler
(N=7) direkt vor Beginn des Schülerlaborprojektes zu ihren Erwartungen an den Laborbesuch
10 Die Gesamtstichprobe der Hauptstudie war größer, N=530, und enthielt auch Schülerinnen und Schüler, die das
Schülerlaborprojekt in ihrer Freizeit besuchten. Die in diesem Beitrag berichteten Ergebnisse der quantitativen
Untersuchung beziehen sich jedoch nur auf die Schülerinnen und Schüler, die das Schülerlaborprojekt im Rahmen
eines Schulausflugs besuchten.
11 Cronbachs Alpha =.605, N=297. Im Allgemeinen gilt die Reliabilität einer Skala bei einem Wert zwischen .6
und .69 als fragwürdig. Jedoch wird die Zuverlässigkeit der Skala in Anbetracht der geringen Itemzahl hier
dennoch als akzeptabel interpretiert (Field, 2013).
12 Siehe hierzu Derda (2019) und Derda & Pfetsch (2019).
Publikationen
52
befragt. Fünf der Interviews fanden als Gruppeninterview mit zwei Schülerinnen bzw. Schülern
statt, eines als Einzelinterview.13
Die begleitenden Lehrkräfte wurden ebenso in Leitfadeninterviews zu ihren Erwartungen an
den Laborbesuch und zu dessen Unterrichtseinbindung befragt.14 Von den acht Interviews
fanden sieben als Einzelinterviews mit Lehrern und eines als Gruppeninterview mit zwei
Lehrerinnen statt.
Die Auswertung der Interviews erfolgte mit Hilfe der Zusammenfassenden Qualitativen
Inhaltsanalyse nach Mayring (2015). Hierzu wurde zunächst ein Kategoriensystem deduktiv
aus den oben vorgestellten Studien (siehe Kapitel 1) aufgestellt und während der Analyse
induktiv aus dem Material heraus erweitert und verfeinert. Die Interviews wurden anschließend
von der Autorin und jeweils einer anderen Person parallel kodiert, die Codes den Kategorien
zugeordnet und die Zuordnung kollegial validiert. Das Kategoriensystem ist in Tabelle 1 zu
sehen. Für die Auswertung der offenen Fragen zu Erwartungen aus dem Fragebogen wurde das
entwickelte Kategoriensystem aus den Schülerinterviews übernommen und noch einmal
induktiv erweitert. Die Antworten wurden kodiert und die Anzahl der Zuordnungen in jeder
Kategorie wurde gezählt.
Tabelle 1: Kategorien der Lehrkräfte und Schülerinnen und Schüler bzgl. ihrer Erwartungen
Kategorien der Lehrkräfte
Kategorien der Schülerinnen und Schüler
1. Berufsorientierung durch Einblick in Forschung
und Studium
1. Möglichkeit zum Experimentieren oder
praktischen Arbeiten
2. Thematische Ergänzung des Unterrichts
2. Fachliches Lernen
3. Anderer Lernort
3. Spaß
4. Bessere Rahmenbedingungen
4. Bessere Rahmenbedingungen
5. Interesse wecken/ Interesse fördern
5. Einblick in Universität und Forschung
6. Praktische Anwendung des Unterrichts
6. Kompetenzerleben
7. Praktisches und selbstständiges Arbeiten und
Ausprobieren
7. Selbstständiges Arbeiten und
Ausprobieren
13 Beispielfragen aus dem Leitfaden der Schülerinterviews: „Erzähl doch mal, mit welchen Erwartungen bist du
hierhergekommen?“, „Worauf freust du dich?“, „Worauf hast du keine Lust?“.
14 Beispielfragen aus dem Leitfaden der Lehrkräfteinterviews: „Mit welchen Erwartungen/mit welcher Motivation
besuchen Sie das Schülerlabor?“, „Inwiefern machen Sie mit den Schülerinnen und Schülern eine Vor- und
Nachbereitung?“.
Publikationen
53
8. Alltags- und Anwendungsbezug
8. Negative Erwartungen
3. Ergebnisse
Hier werden zunächst die Ergebnisse zur Forschungsfrage 1, der Frage nach den Erwartungen
und der Erwartungserfüllung, berichtet. Im Anschluss werden die Ergebnisse der zweiten
Forschungsfrage beleuchtet. Die quantitativen Ergebnisse zur Erwartungserfüllung zeigen
(Tabelle 2), dass die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler weitestgehend erfüllt werden.
Tabelle 2: Antworthäufigkeiten der Schülerinnen und Schüler zur Erwartungserfüllung
Item
gar
nicht eher nicht
teilweis
e größtenteils voll
Wie sehr haben sich deine Erwartungen
erfüllt? 1,0% 5,2% 17,9% 37,3% 38,6%
Die Erwartungserfüllung korreliert signifikant positiv mit dem Wunsch, das
Schülerlaborprojekt erneut zu besuchen (rs=.36, p<.001), einer Weiterempfehlung (rs=.32,
p<.001) und der Zufriedenheit (rs=.53, p<.001) der Teilnehmenden. Des Weiteren ergeben sich
signifikant positive schwache bis mittlere Zusammenhänge der Erwartungserfüllung zum
Interesse an Naturwissenschaften (rs=.34, p<.001), dem Interesse am Experimentieren (rs=.46,
p<.001) und dem Fähigkeitsselbstkonzept (rs=.15, p=.003) zum zweiten Messzeitpunkt. Diese
lassen einen positiven Effekt der Erwartungserfüllung auf die Entwicklung des Interesses und
Fähigkeitsselbstkonzeptes vermuten, der durch die berechneten Multilevel Modelle bestätigt
wird (siehe Derda, 2019).15 Daher ist es von Bedeutung für den Erfolg des Schülerlabors, die
Erwartungen der Teilnehmenden zu erheben und zu berücksichtigen.
Die Auswertung der Lehrkraftinterviews zu ihren Erwartungen ergibt, dass die meisten
Lehrkräfte durch den Laborbesuch den Schülerinnen und Schülern Gelegenheit geben möchten,
sich mit ihrer beruflichen Zukunft auseinanderzusetzen (7/8)16. Häufig dient der Laborbesuch
15 Eine ausführliche Darstellung der Methode des Multilevel Modells und der Effekte der Schülerlabore an der TU
Berlin auf die Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes ist in Derda & Pfetsch (2019, eingereicht)
zu lesen.
16 In Klammern wird die Anzahl der Interviews, in denen diese Erwartungskategorie genannt wurde, in Bezug auf
alle Interviews angegeben.
Publikationen
54
auch einer thematischen Ergänzung des Unterrichts (7/8), dennoch betonen die Lehrkräfte, dass
das fachliche Lernen im Schülerlabor nicht im Vordergrund stehe. Vielmehr sollen die
Schülerinnen und Schüler durch das Besuchen eines anderen Lernortes (6/8) und Einblicke in
Themen außerhalb des Rahmenlehrplans ihren Horizont erweitern. Dabei wird von einem
Schülerlabor auch erwartet, das Interesse der Teilnehmenden für Naturwissenschaften und
Technik zu fördern (5/8). Ferner erwarten die interviewten Lehrkräfte bessere
Rahmenbedingungen als in der Schule (5/8) wie u. a. vorbereitete Experimente und moderne
Arbeitsmittel. Jeweils drei Nennungen entfallen auf die Kategorien der praktischen Anwendung
der Unterrichtsinhalte, der selbstständigen Arbeit der Schülerinnen und Schüler sowie einem
Bezug zum Alltag oder zur Praxis und einer Verdeutlichung der Bedeutung des Themas für die
Gesellschaft.17
Die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler wurden sowohl in Leitfadeninterviews als auch
in den Fragebögen erhoben. In den Interviews waren die wesentlichen Erwartungen das
praktische oder experimentelle Arbeiten im Schülerlabor (6/6) und fachliches Lernen (6/6). Bei
denjenigen, die das Labor im Rahmen des Unterrichts besuchten, bezog sich das fachliche
Lernen auf eine Vertiefung und Anwendung des Unterrichtsthemas. Die Erwartung Spaß (5/6)
wurde ebenfalls von den meisten Interviewteilnehmenden geäußert. Weitere genannte
Erwartungen waren: bessere Bedingungen zum Experimentieren als in der Schule (3/6),
Einblicke in die Universität oder Forschung (3/6), Kompetenzerleben (2/6) und
Selbstständigkeit (2/6).
Die Ergebnisse zu den Erwartungen der Schülerinnen und Schüler aus der Fragebogenerhebung
unterstützen weitgehend die Ergebnisse aus den Interviews. Auf die Frage „Was erwartest du
heute?“ entfallen die meisten Antworten, ebenso wie in den Leitfadeninterviews, auf die
Kategorien Fachliches Lernen (38,8%), Experimente (36,3%) und Spaß (22,4%). Die Frage
„Worauf hast du gar keine Lust?“ beantworteten nur 254 Schülerinnen und Schüler. Die
Antworten beziehen sich größtenteils auf „zu viel Theorie“ (48,8%), Tätigkeiten, die mit der
Schule assoziiert sind (27,6%) wie Schreiben, Rechnen, Vorträge halten oder Auswerten, und
Langeweile (13,8%).
17 Einzeln genannte Aspekte waren der Besuch als Belohnung am Ende einer Unterrichtsreihe, Spaß oder eine
Mädchenförderung durch den Besuch eines geschlechtshomogenen Workshops im Physikbereich.
Publikationen
55
Die zweite Forschungsfrage beleuchtet die Unterrichtseinbindung. Die quantitative
Untersuchung hierzu offenbart, dass eine umfangreiche Unterrichtseinbindung selten stattfindet
(siehe Tabelle 3).
Tabelle 3: Antworthäufigkeiten der Teilnehmenden zu den Items der Unterrichtseinbindung
Item
trifft nicht
zu
wenig
viel
Wir haben im Unterricht über das Schülerlabor gesprochen (z.B.
welche Experimente/Aufgaben wir machen werden). (T1)
30,6%
54,1%
15,3%
stimmt gar
nicht
stimmt
etwas
stimmt
völlig
Ich wurde im Unterricht ausreichend auf den heutigen Besuch und
die durchgeführten Experimente/Aufgaben vorbereitet. (T2)
31,7%
53,0%
15,3%
gar nicht
wenig
viel
Wie ausführlich habt ihr nach dem Besuch im Schülerlabor im
Unterricht über das Labor gesprochen (z.B. die
Experimente/Aufgaben die ihr gemacht habt)? (T3)
33,2%
41,9%
24,9%
Nichtsdestotrotz zeigen die Untersuchungen einen positiven Effekt der Unterrichtseinbindung.
So hängt eine von den Schülerinnen und Schülern als ausreichend eingeschätzte
Unterrichtsvorbereitung zwar schwach, aber signifikant positiv mit dem Interesse an
Naturwissenschaften (rs=.15, p=.002), dem Interesse am Experimentieren (rs=.17, p<.001) und
dem Fähigkeitsselbstkonzept (rs=.16, p=.001) direkt nach dem Schülerlaborprojekt zusammen.
Die hieraus vermuteten Effekte auf die Entwicklung des Interesses und
Fähigkeitsselbstkonzeptes konnten trotz der geringen Korrelationsstärken in den Multilevel
Modellen bestätigt werden (siehe Derda, 2019). Die Unterrichtsnachbereitung ist geeignet, ein
Absinken des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes im Zeitraum nach dem Laborbesuch
tendenziell zu verhindern bzw. ein weiteres Ansteigen zu fördern (ebd.). Umso mehr ist es von
Bedeutung, die Gründe für die unzureichende Unterrichtseinbindung zu ermitteln. Daher
werden nachfolgend die Ergebnisse der qualitativen Untersuchung berichtet.
Von den acht interviewten Lehrkräften geben nur zwei an, der Schülerlaborbesuch sei in die
Unterrichtsreihe eingeplant und eingebunden. Dabei stand für beide Lehrkräfte beim
Laborbesuch die praktische Anwendung der vermittelten Unterrichtsinhalte im Vordergrund.
Bei einer anderen Lehrkraft ist der Laborbesuch zwar nicht direkt in die Unterrichtsreihe
Publikationen
56
eingeplant, ein ähnliches Thema wurde jedoch zu einem vorherigen Zeitpunkt im Unterricht
behandelt. In diesem Fall war die Vorbereitung durch Wiederholung den Schülerinnen und
Schülern überlassen. Eine Nachbereitung war im Sinne des Besprechens der Eindrücke geplant.
In den anderen fünf Fällen war das Schülerlaborthema nicht im Rahmenlehrplan enthalten.
Dennoch halten drei dieser Lehrkräfte eine Vor- und Nachbereitung für sinnvoll. Die
Vorbereitung bestand in der Vorstellung des Inhalts und organisatorischen Ablaufs des
Laborbesuches durch die Lehrkraft. Die Nachbereitung sollte unter anderem durch eine
Projektvorstellung durch die Teilnehmenden in der Schule oder des Schreibens eines Artikels
für die Schulhomepage stattfinden und der Reflexion der Erlebnisse dienen. Zwei Lehrkräfte
geben an, den Laborbesuch überhaupt nicht in den Unterricht einzubinden. Die von den
interviewten Lehrkräften genannten Schwierigkeiten sowie Gründe für eine fehlende
Unterrichtsvor- und -nachbereitung sind in Tabelle 4 zusammengefasst.
Tabelle 4: Aussagen der Lehrkräfte zu Gründen mangelnder Unterrichtseinbindung
Gründe für fehlende Vorbereitung
Gründe für fehlende Nachbereitung
Enger Rahmenlehrplan lässt wenig Spielraum
Gruppe der Teilnehmenden ist aus mehreren Klassen oder auch kooperierenden Schulen
zusammengesetzt
Inhalt des Workshops war im Vorhinein nicht
bekannt
Fehlende technische Möglichkeiten in der Schule
Vorbereitung könnte Langeweile erzeugen
Nachbereitung würde Höhepunkt kaputt machen
Zur Notwendigkeit der Unterrichtseinbindung des Laborbesuches existieren durchaus
kontrastierende Meinungen der interviewten Lehrkräfte, die anhand zweier Zitate zur
Unterrichtsvorbereitung verdeutlicht werden sollen.
„[…] ich halte es nicht für sonderlich sinnvoll, solche Veranstaltungen wie heute komplett unvorbereitet
zu lassen, weil dann der Sprung für die Schüler einfach zu groß wäre.“ (DL II, Absatz 79)
„[…] dann wäre es ja schlimm, wenn ich das im Vorfeld schon alles hätte. Dann würde ich nur
davorstehen und denken: langweilig.“ (SFB1, Absatz 67)
Lehrkräfte, die eine Unterrichtseinbindung generell für wichtig erachten, wünschen sich
Informationsmaterial zur Vorbereitung sowie unterstützende Materialien oder weiterführende
Aufgaben für eine unterrichtliche Nachbereitung.
4. Zusammenfassung
Publikationen
57
Die Ergebnisse zu den Erwartungen der Lehrkräfte stellen nur teilweise eine Bestätigung
vorhandener Forschungsergebnisse dar. Im Gegensatz zu der Untersuchung von Schmidt et al.
(2011) scheinen in der vorliegenden Untersuchung die Berufsorientierung und bessere
Rahmenbedingungen wesentliche Erwartungen begleitender Lehrkräfte darzustellen.
Die Unterrichtseinbindung wird laut Schmidt et al. (ebd.) von den befragten Lehrkräften als
unerlässlich eingeordnet, zugleich wird auf den Rahmenlehrplan als hierfür einschränkenden
Faktor hingewiesen. Aus der vorliegenden Untersuchung ergeben sich darüber hinaus
differenziertere Aussagen: So existieren unter den interviewten Lehrkräften gegensätzliche
Meinungen zur Notwendigkeit einer Unterrichtseinbindung. Drei der fünf Lehrkräfte, die ein
Labor ohne Lehrplanbezug besuchten, geben an, eine kurze Vor- und Nachbereitung im
Unterricht sei dennoch wichtig und realisierbar. Ferner wurden weitere Gründe für die
mangelnde Unterrichtseinbindung genannt. Die hier dargestellten Ergebnisse sollten zukünftig
durch größer angelegte Untersuchungen überprüft werden. Hier besteht Potential, die
Nachhaltigkeit von Schülerlaborbesuchen zu erhöhen.
Die Ergebnisse zu den Erwartungen der Schülerinnen und Schüler stellen ebenfalls eine
Erweiterung zu den Ergebnissen bei Garner (2015) dar. Neben den Experimenten wurden in
der vorliegenden Fragebogenstudie fachliches Lernen und Spaß als häufigste Erwartungen
genannt. Während bei Garner „bessere Rahmenbedingungen“ die zweite wesentliche
Erwartung darstellt, waren in der vorliegenden Untersuchung nur Einzelnennungen in dieser
Kategorie zu verzeichnen. Die Berücksichtigung der Erwartungen bei der Gestaltung der
Schülerlabore, so deuten erste quantitative Ergebnisse an, bieten das Potential, die
Zufriedenheit der Teilnehmenden und die Effekte des Laborbesuches zu erhöhen.
Literatur
Derda, M. 2019 in Druck. Handlungsempfehlungen für Schülerlabore. In L. Beyer, C. Gorr, C. Kather,
M. Komorek, P. Röben, & S. Selle (Hrsg.), Außerschulische Lernorte - Beiträge zur Didaktik. Lit
Verl.
Derda, M., & Pfetsch, J. 2019 eingereicht. The effect of out-of-school laboratories on the development
of interest and self-concept. International Journal of Science Education.
Engeln, K. 2004. Schülerlabors: Authentische, aktivierende Lernumgebungen als Möglichkeit, Interesse
an Naturwissenschaften und Technik zu wecken. Dissertation. Universität Kiel.
Field, A. 2013. Discovering statistics using IBM SPSS statistics: And sex and drugs and rock 'n' roll.
MobileStudy. Los Angeles, London, New Delhi, Singapore, Washington DC: Sage.
Publikationen
58
Garner, N. 2015. Nachhaltigkeit und Chemie - ein Schülerlabor als Ort der Innovation von
Chemieunterricht. kumulative Dissertation. Universität Bremen.
Glowinski, I. 2007. Schülerlabore im Themenbereich Molekularbiologie als Interesse fördernde
Lernumgebungen. Dissertation. Universität Kiel.
Heck, R. H., Thomas, S. L., & Tabata, L. N. 2010. Multilevel and longitudinal modeling with IBM SPSS.
New York: Routledge.
Mayring, P. 2015. Qualitative Inhaltsanalyse: Grundlagen und Techniken (12., überarb. Aufl.). Beltz
Pädagogik. Weinheim: Beltz.
Pawek, C. 2009. Schülerlabore als interessefördernde außerschulische Lernumgebungen für
Schülerinnen und Schüler aus der Mittel- und Oberstufe. Dissertation. Universität Kiel.
Schmidt, I., Di Fuccia, D. S., & Ralle, B. 2011. Außerschulische Lernstandorte: Erwartungen,
Erfahrungen und Wirkungen aus der Sicht von Lehrkräften und Schulleitungen. Zeitschrift für den
mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterricht, 64(6), 362–369.
Streller, M. 2016. The educational effects of pre and post-work in out-of-school laboratories.
Dissertation. Universität Dresden.
Zehren, W. 2009. Forschendes Experimentieren im Schülerlabor. Dissertation. Universität Saarbrücken
.
Publikationen
59
Erwartungen der Schüler*innen an den Besuch eines Schülerlabors an der
Technischen Universität Berlin
Derda, M. (accepted). Erwartungen der Schüler*innen an den Besuch eines Schülerlabors an der
Technischen Universität Berlin. In: M. Stein, M. Jungwirth, N. Harsch, Y. Korflür (Hrsg.):
Forschen.Lernen.Lehren an öffentlichen Orten – The Wider View. Tagungsband. Münster: WTM-
Verlag.
Mareen DERDA, Technische Universität Berlin
Erwartungen der Schüler*innen an den Besuch eines
Schülerlabors an der Technischen Universität Berlin
Im Rahmen eines Dissertationsprojektes wurden sechs Schülerlabore im Bereich
von Physik, Chemie, Technik und Informatik untersucht, um
Handlungsempfehlungen zu entwickeln. In diesem Beitrag steht der
Untersuchungsbereich der Erwartungen der Schüler*innen im Fokus.
1. Theoretischer Hintergrund und Forschungsfragen
Erwartungen „stellen subjektive Zukunftsvorhersagen“ dar, die „Gefühle,
Gedanken und schließlich auch Handlungen einer Person“ beeinflussen (Olson,
Roese & Zanna, 2000, p.31). Die Erwartungen teilnehmender Schüler*innen an
einen Schülerlaborbesuch wurden bisher wenig erforscht. Die ausführlichste
Studie stammt von Garner (2015). Hier waren die Durchführung von
Experimenten und bessere Rahmenbedingungen zum Experimentieren als in der
Schule die häufigsten Erwartungen. Der folgende Beitrag liefert einen Beitrag zur
Validierung dieser ersten Ergebnisse. Des Weiteren wurden die
Erwartungserfüllung sowie deren Einflüsse bislang nicht untersucht. Es ergeben
sich folgende Forschungsfragen: 1. Welche Erwartungen haben teilnehmende
Schüler*innen an einen Schülerlaborbesuch? 2. Inwieweit werden die
Erwartungen erfüllt? 3. Welche Zusammenhänge ergeben sich aus der
Erwartungserfüllung?
2. Stichprobe und Methoden
Die Erwartungen wurden in sechs Leitfadeninterviews (n=7 ♂, n=4 ♀) und
offenen Fragen eines Fragebogens (n=530) direkt vor Beginn des
Schülerlaborprojektes ermittelt. Die Auswertung erfolgte mittels
Zusammenfassender Qualitativer Inhaltsanalyse. Die Stichprobe der
Fragebogenerhebung war zu 50,9 % weiblich. 84,2 % besuchten das Schülerlabor
im Rahmen eines Schulausflugs, 15,8 % in ihrer Freizeit. Ein weiterer Fragebogen
im Anschluss an das Schülerlaborprojekt erfragte die Erwartungserfüllung. Beide
Publikationen
60
Fragebögen enthielten geschlossene Likert-skalierte Fragen zum Interesse und
Fähigkeitsselbstkonzept. Die Auswertung erfolgte in SPSS mittels eines
Wachstumskurvenmodels.
3. Auszug aus den Ergebnissen
Die häufigsten Erwartungen („Was sind deine Erwartungen heute?“) sowohl in
den Interviews18 als auch in der Fragebogenuntersuchung waren praktisches und
experimentelles Arbeiten, fachliches Lernen und Spaß (siehe Abbildung 1).
Jedoch ergaben sich verschiedene Häufigkeiten je nach Kontext des
Laborbesuches (Schulausflug/ Ferienangebot) und in Abhängigkeit der
Fokussierung der Frage.
Abbildung 1: Was sind deine Erwartungen heute? – Antworthäufigkeiten aus der Fragebogenerhebung. *Prozent
von 446 Nennungen, ** Prozent von 104 Nennungen
Bei der Frage „Worauf freust du dich?“ verschieben sich die Häufigkeiten im
Vergleich zur vorherigen Frage deutlich vom fachlichen Lernen (nun 9 % bei
Gruppe Schulausflug, 4 % bei Ferienkurs) in Richtung experimentelles und
praktisches Arbeiten (nun 67 % bei Gruppe Schulausflug, 75 % bei Gruppe
Ferienkurs). Auf die Frage „Worauf hast du gar keine Lust“ wurden „zu viel
Theorie“, Tätigkeiten, die mit der Schule assoziiert sind, und „Langeweile“ am
häufigsten genannt sowie die Befürchtung, etwas nicht zu schaffen.
Die Mehrheit der Schülerinnen und Schüler (78,3 %) gab an, dass sich ihre
Erwartungen größtenteils oder voll erfüllt hätten. Die Erwartungserfüllung zeigte
signifikante positive Interaktionseffekte, u.a. für die Entwicklung des Interesses
am Experimentieren (b=0.17, SE=0.02, p<.001) (siehe Derda, 2019).
18 In Anbetracht der Kürze des Beitrags wird auf die Ergebnisse der Interviewstudie nicht detailliert
eingegangen.
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40% Schulausflug*
Ferienangebot**
Publikationen
61
4. Diskussion und Empfehlungen
In Übereinstimmung mit Garner (2015) erwarten Schülerinnen und Schüler vor
allem experimentelles und praktisches Arbeiten in einem Schülerlabor. Die
Ergebnisse zur Erwartungserfüllung deuten darauf hin, dass Schülerlabore die
Erwartungen ihrer Besucher erheben und berücksichtigen sollten. Lehrkräfte
sollten durch eine geeignete Unterrichtsvorbereitung die Erwartungen der
Schülerinnen und Schüler lenken.
Literatur
Derda, M. (2019). Handlungsempfehlungen für Schülerlabore. In L. Beyer, C. Gorr, C. Kather,
M. Komorek, P. Röben, & S. Selle (Eds.), Außerschulische Lernorte - Beiträge zur Didaktik.
Lit Verl.
Garner, N. (2015). Nachhaltigkeit und Chemie - ein Schülerlabor als Ort der Innovation von
Chemieunterricht. kumulative Dissertation.
Olson, J. M., Roese, N. J., & Zanna, M. P. (2000). Erwartungen. In J. Möller (Ed.), Psychologie
und Zukunft: Prognosen, Prophezeiungen, Pläne (pp. 31–49). Göttingen u.a.: Hogrefe, Verl.
für Psychologie.
Publikationen
62
2.3 Studie 3
Handlungsempfehlungen für Schülerlabore
Derda, M. (accepted). Handlungsempfehlungen für Schülerlabore. In L. Beyer, C. Gorr, C. Kather, M.
Komorek, P. Röben, & S. Selle (Hrsg.), Außerschulische Lernorte - Beiträge zur Didaktik. Lit Verl.
Mareen Derda
Handlungsempfehlungen für Schülerlabore
Abstract
Dieser Beitrag fasst die wesentlichen Handlungsempfehlungen, die sich aus einer Studie zu sechs
naturwissenschaftlichen und technischen Schülerlaboren ergaben, anhand ausgewählter Ergebnisse
zusammen. Betrachtet wurden Faktoren, die die Wirksamkeit eines Schülerlabors in Bezug auf die
Förderung des Interesses an Naturwissenschaften, des Interesses am Experimentieren und des
naturwissenschaftlich/technischen Fähigkeitsselbstkonzeptes erhöhen.
1. Studie
Die hier vorgestellten Handlungsempfehlungen basieren auf den Ergebnissen eines
Dissertationsprojektes an der Technischen Universität Berlin (TU Berlin). Ziel dieses Projektes war es,
die Wirksamkeit der Schülerlabore an der TU Berlin bezogen auf die Förderung des Interesses und
Fähigkeitsselbstkonzeptes der teilnehmenden Schüler/innen darzustellen und hiernach
Handlungsempfehlungen zu generieren.
Um die Perspektive aller Beteiligten berücksichtigen zu können, wurden acht Leitfadeninterviews mit
Laborbetreibenden und Mitarbeitenden, acht Interviews mit begleitenden Lehrkräften und sechs Vorher-
Nachher-Interviews mit jeweils ein bis zwei am Schülerlabor teilnehmenden Schülern und Schülerinnen
durchgeführt. Die Interviews wurden mit Hilfe der Qualitativen Inhaltsanalyse (Mayring, 2015)
ausgewertet.
Eine Fragebogenerhebung aller teilnehmenden Schüler/innen der Klassenstufen 5-13 im Pre-Post-
Follow-Up-Design (nach 9-12 Wochen) enthielt unter anderem geschlossene Likert-skalierte Fragen (in
Anlehnung an Engeln 2004; Glowinski 2007; Pawek 2009) zum Interesse an Naturwissenschaften,
Interesse am Experimentieren, dem Fähigkeitsselbstkonzept, der Unterrichtseinbindung und
verschiedenen Labormerkmalen. Die Auswertung erfolgte in SPSS mittels Korrelationsanalyse und
einem hierarchischen linearen Modell für Messwertwiederholungen (Multilevel Model). Des Weiteren
ermittelten offene Fragen im Fragebogen die Erwartungen der Teilnehmenden vor Beginn des
Workshops sowie die Erfahrungen nach dem Workshop. Diese wurden ebenfalls mit Hilfe der
Qualitativen Inhaltsanalyse ausgewertet. Die Stichprobe enthält 530 Fragebögen zum ersten
Messzeitpunkt (T2: N=538, T3: N=375), davon 50,7% weiblich. 84,2% der Teilnehmenden besuchten
das Schülerlabor im Rahmen eines Schulausflugs (15,8% Freizeit).
2. Handlungsempfehlungen
1. Ziele des Labors definieren und Gestaltungsmerkmale hinterfragen
In den Leitfadeninterviews nannten die Laborbetreibenden und Mitarbeitenden folgende wesentliche
Ziele der Schülerlabore: Studienorientierung, Mädchenförderung, Förderung von Interesse gegenüber
Publikationen
63
Technik und Naturwissenschaften, Abbau von Schwellenängsten und Vorbehalten gegenüber Technik
und Naturwissenschaften sowie Förderung des Fähigkeitsselbstkonzeptes.
Einige Laborbetreibende waren jedoch nicht in der Lage, das Ziel des Labors präzise zu definieren,
hierzu ein Beispiel: „Ja, also im Prinzip ist das Ziel, Kinder ans Programmieren ran zu bringen.“ (RII19,
Absatz 39)
Derart allgemein formulierte Ziele lassen sich schwer erreichen, operationalisieren und überprüfen.
Guderian und Priemer (2008, S. 33) forderten, „die Formulierung konkreter Ziele mit entsprechend
ausgestalteten Angeboten durch die Schülerlabore”, damit diese passgenau evaluiert und Empfehlungen
zur Optimierung formuliert werden können. Allerdings sind die Angebote häufig aus den
„Rahmenbedingungen gewachsen“ und die Gestaltung im Allgemeinen nicht „theoretisch fundiert“ auf
die Zielstellung ausgerichtet (ebd.). Auch in den untersuchten Schülerlaboren an der TU Berlin wurden
deren Gestaltungsmerkmale selten theoretisch begründet.
Des Weiteren fielen in den Aussagen der Laborbetreibenden und Mitarbeitenden Differenzen zwischen
offiziellen Zielen des Schülerlabors, z.B. als Frauenfördermaßnahme, und persönlichen Zielen auf,
bspw.: „Vor allem wie gesagt Mädchen, aber… ich finde es bei Jungs genauso wichtig.“ (RII, Absatz
39). Das Konzept dieses Labors zielt explizit auf die Mädchenförderung im technischen Bereich, die
interviewte Mitarbeiterin steht dieser Zielsetzung allerdings etwas distanziert gegenüber. Ähnliche
Differenzen traten in einem anderen Fall beim Ziel Spitzenförderung versus Breitenförderung auf.
In zwei Interviews wurden deutliche Zweifel an der Nachhaltigkeit des Laborbesuches im Hinblick auf
die Zielstellung geäußert, bspw.: „Ja, da bin ich mir immer nicht so sicher, ob das jetzt langfristig
wirklich so viel verändert. Kann ich mir eigentlich persönlich nicht vorstellen.“ (LGP, Absatz 102)
Den Laborbetreibenden wird empfohlen, die Ziele ihres Schülerlabors eindeutig zu definieren und die
Gestaltung des Angebots daraufhin auszurichten sowie die Eignung der Gestaltungsmerkmale im
Hinblick auf die Zielstellung zu hinterfragen. Hierbei sollten, wo möglich, Fachdidaktiker/innen
Unterstützung leisten. Auch können nur bei einer klar formulierten Zielstellung, geeignete
Erhebungsinstrumente entwickelt werden, um die Wirksamkeit des Schülerlabors zu beurteilen und
Verbesserungsmaßnahmen zu erarbeiten. Durch eine deutliche Zielformulierung fände auch individuell
geäußerte Kritik der Mitarbeitenden einen Bezugspunkt und ein gemeinsames Verständnis über die Ziele
sollte verhindern, dass eine distanzierte persönliche Sicht der Mitarbeitenden auf die Ziele des Labors
und die Wirksamkeit, den Erfolg des Schülerlabors mindert.
2. Immanente subjektive Geschlechtertheorien hinterfragen
In der Hälfte (N=4) der Interviews mit den Laborbetreibenden und Mitarbeitenden konnten
Geschlechterstereotype identifiziert werden, zumeist bezogen auf Mädchen. Dies war auch bei
denjenigen der Fall, die besonders Mädchen fördern wollen und monoedukative Workshops anbieten.
Hierzu ein paar Beispiele:
„Ja, sie [die Mädchen] sollen halt einfach nicht das Interesse an, na, untypischen Sachen verlieren, sag
ich mal.“ (SFB, Absatz 29)
„[…] deshalb trennen wir halt auch manchmal Jungs und Mädchen, weil die Jungs halt doch manchmal
anderes Vorwissen haben, wenn sie dann mit ihren Eltern, ihren Vätern ja meistens vielleicht doch schon
an Motoren oder so schon mal dran gewesen sind, dann haben die halt ne andere Vorstellung von den
Sachen […] – also wollen wir dann halt durch diese Trennung unterbinden, dass die Mädchen sich nicht
trauen, zu fragen […].“ (SFB, Absatz 169)
„Also ich glaub, die Mädchen haben auch immer zu viel Angst, weil sie denken, dass sie nicht gut genug
sind. Wo halt bei Männern, glaub ich, diese Angst einfach nicht da ist, wo die nicht so an sich zweifeln.“
(LGP, Absatz 121)
Sollten diese subjektiven Geschlechtertheorien zu stereotypkonformem Verhalten der Betreuenden
führen, könnten mögliche Fördereffekte gemindert werden (Brandt 2005, S. 176). Beispielsweise könnte
19 Dies ist die Interviewkennzeichnung innerhalb des unveröffentlichten Manuskripts.
Publikationen
64
die Annahme, Mädchen seien unsicher und hätten ein geringeres Vorwissen, dazu führen, dass die
Anforderungen herabgesetzt werden und sich Mädchen im Labor unterfordert fühlen. So wurde in zwei
Schülerinterviews von Mädchen berichtet, sie wären „auf einem anderen Niveau vorbereitet“ gewesen
oder hatten den Eindruck, der Workshop wäre „eher etwas für Jüngere“, was zu Langeweile führte.
Aus diesem Grund wird den Mitarbeitenden eine Sensibilisierung für die eigenen
geschlechterspezifischen Attributionen und Verhaltensweisen empfohlen. Auf die Schüler/innen mit
ihren individuellen Fähigkeiten und Interessen einzugehen, wäre ein anzustrebendes Ziel.
3. Erwartungen der Schülerinnen und Schüler berücksichtigen
Die wesentlichen Schülererwartungen an einen Laborbesuch, die sich in der vorliegenden Studie
ergaben, waren praktische und experimentelle Tätigkeiten, Wissenszuwachs und Spaß (ausführlicher in
Derda 2019, in Druck). Auf „zu viel Theorie“ hatten die Teilnehmer/innen keine Lust. Die Verteilung
der verschiedenen Erwartungen unterscheidet sich teilweise zwischen den Laboren sowie zwischen
Freizeitbesuchern und Besuchern im Rahmen eines Schulausflugs.
Die Erwartungserfüllung wurde im Fragebogen zum zweiten Messzeitpunkt durch das Einzelitem „Wie
sehr haben sich deine Erwartungen erfüllt?“ mit einer fünfstufigen Antwortskala (1=gar nicht erfüllt,
5=voll erfüllt) erfasst. Die Ergebnisse der Fragebogenerhebung zeigten eine signifikant positive
Korrelation der Erwartungserfüllung mit der Zufriedenheit der Teilnehmenden (rs=.54, p<.001), dem
Wunsch nach einem erneuten Besuch des Schülerlabors (rs=.32, p<.001) und der Bereitschaft zur
Weiterempfehlung (rs=.28, p<.001). Des Weiteren ergaben sich signifikante positive Effekte der
Erwartungserfüllung für die Entwicklung des Interesses am Experimentieren, b=0.17, t (1183.48) =7.46,
p<.001, des Interesses an Naturwissenschaften, b=0.09, t (883,40) =4.66, p<.001, und des
Fähigkeitsselbstkonzeptes, b=0.05, t (840.20) =2.41, p=.016, während des Laborbesuches. Hierbei
wurde die Wechselwirkung zwischen Erwartungserfüllung und der Entwicklung der Variablen zwischen
dem ersten und zweiten Messzeitpunkt mittels eines Multilevel Models (Heck, Thomas & Tabata 2010)
berechnet.
Aufgrund dieser Ergebnisse wird den Betreibern und Betreiberinnen von Schülerlaboren empfohlen, die
Erwartungen ihrer Besucher/innen idealerweise vorab zu erfragen und in der Gestaltung zu
berücksichtigen, um eine hohe Wirksamkeit der Maßnahme zu erreichen. Damit die Schüler/innen
realistische Erwartungen entwickeln, könnten die Laborbetreibenden Vorinformationen zur Verfügung
stellen, die dann durch die Lehrkräfte verteilt werden können.
4. Mit begleitenden Lehrkräften zusammenarbeiten und Unterrichtseinbindung ermöglichen
Der Einfluss der Unterrichtseinbindung auf die Wirksamkeit eines Schülerlaborbesuches wurde bereits
in einigen Studien betrachtet (Glowinski 2007; Guderian 2007; Zehren 2009). In der vorliegenden Studie
wurde die Unterrichtseinbindung über drei mehrstufige Einzelitems erfasst, das vorbereitende
Unterrichtsgespräch (T1), die ausreichende Unterrichtsvorbereitung (T2) und das nachbereitende
Unterrichtsgespräch (T3).
Die Untersuchung mit Hilfe eines Multilevel Models zeigte einen signifikant positiven Effekt der
Unterrichtsvorbereitung auf die Entwicklung des Interesses am Experimentieren, b=0.08, t (1017.20)
=3.34, p=.001, des Interesses an Naturwissenschaften, b=0.06, t (776.48) =3.50, p<.001, und des
Fähigkeitsselbstkonzeptes, b=0.05, t (711.73) =2.37, p=.018, während des Laborbesuches. Eine
ausführliche Unterrichtsnachbereitung konnte ein Absinken des Interesses und
Fähigkeitsselbstkonzeptes nach dem Laborbesuch tendenziell verhindern bzw. ein Ansteigen fördern.
Allerdings findet eine Unterrichtseinbindung der Inhalte des Laborbesuches selten statt. So geben 75%
der Schüler/innen, die das Labor im Rahmen eines Schulausflugs besuchten, an, eine
Unterrichtsnachbereitung erfolge wenig bis gar nicht. Bei der Unterrichtsvorbereitung sind es sogar
85%. Hier scheint es Verbesserungspotential zu geben. Doch bisher erachten die wenigsten der
interviewten Laborbetreibenden eine Unterrichtseinbindung für wichtig. Die Interviews mit den
Lehrkräften unterstützen die Daten aus den Schülerfragebögen. Nur drei der acht interviewten
Publikationen
65
Lehrkräfte planten den Laborbesuch in den Unterricht ein. Aus den ermittelten Bedingungen, die eine
Unterrichtseinbindung ermöglichen (siehe Derda 2019, in Druck), ergeben sich einige Empfehlungen.
Schülerlabore sollten ihr Angebot am Rahmenlehrplan orientieren und Informationen zu den Inhalten
der Workshops leicht zur Verfügung stellen. Des Weiteren ermöglichen feste Ansprechpartner/innen im
Schülerlabor sowie individuelle Absprachen der Termine und Inhalte des Workshops den Lehrkräften,
den Workshop passgenau in den Unterricht zu integrieren. Die individuellen Absprachen sind auch
notwendig, um den Workshop auf das Vorwissen der Schüler/innen auszurichten. Überdies werden
unterstützende Lehr-/Lernmaterialien und weiterführende Aufgaben für die unterrichtliche
Nachbereitung von den interviewten Lehrkräften gerne genutzt.
5. Stärkung der Labormerkmale Alltagsbezug, Autonomie und Instruktionsqualität
In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss der Labormerkmale auf die Entwicklung des Interesses
und Fähigkeitsselbstkonzeptes unter Kontrolle des Geschlechts und der Klassenstufe in einem
Multilevel Model berechnet (ausführlicher in Derda & Pfetsch, eingereicht). Dabei erwies sich
insbesondere der Alltagsbezug als förderlich für die Entwicklung des Interesses an Naturwissenschaften,
des Interesses am Experimentieren und des Fähigkeitsselbstkonzeptes. Auch in den Interviews
bewerteten die Schüler/innen Anwendungs- und Alltagsbezüge besonders positiv. Schülerlabore sollten
daher bspw. durch die Verwendung von Materialien aus dem Alltag oder Beispiele aus dem Leben der
Schüler/innen, Realitätsbezüge herstellen und die Bedeutung für die Gesellschaft und das tägliche Leben
verdeutlichen.
Von den untersuchten Laboren erreichte das Schülerlabor, dessen Alltagsbezug von den Teilnehmenden
am höchsten eingeschätzt wurde, die größte Förderung des Interesses am Experimentieren und des
Interesses an Naturwissenschaften. Dieses Labor war das einzige, welches eine ganze Woche lang
besucht wurde, so dass hier auch die Länge des Angebots einen positiven Effekt haben mag.
Die Instruktionsqualität des besuchten Labors wurde ebenfalls in den Schülerinterviews positiv erwähnt
und erwies sich in der Untersuchung als förderlich für das Interesse am Experimentieren. Für eine hohe
Instruktionsqualität sollten die Betreuenden auf die Fragen der Schüler/innen eingehen. Die
Handlungsanweisungen im Schülerlabor sollten den Kompetenzen der Schüler/innen entsprechen und
diese befähigen, die Aufgaben oder Experimente erfolgreich durchzuführen, ohne dabei zu über- oder
unterfordern.
In den Schülerinterviews bewerteten einige Schüler/innen einen hohen Grad an erlebter Autonomie im
Schülerlabor als besonders positiv. Andererseits gab es auch Schüler/innen, die sich durch große
Freiräume überfordert fühlten. In der Fragebogenerhebung zeigte die Autonomie einen signifikant
positiven Effekt auf die Entwicklung des Fähigkeitsselbstkonzeptes. Schülerlabore sollten daher den
Schüler/innen Freiräume bieten, um eigene Entscheidungen zu treffen, sich selbst etwas auszudenken
oder Experimente selbst abzuwandeln. Zugleich sollten Alternativen für unsichere Schüler/innen
bereitgestellt werden. Nur wenn sich die Schüler/innen als selbstbestimmt wahrnehmen, können sie
einen Erfolg auch ihrer eigenen Fähigkeit zuschreiben. In der Studie erreichte das Labor, in welchem
die Autonomie von den Teilnehmenden am höchsten eingeschätzt wurde, die größte Förderung des
Fähigkeitsselbstkonzeptes.
Fazit
Da die sechs untersuchten Labore der Fragebogenerhebung sich an verschiedene Zielgruppen richten,
verschiedene Themen anbieten und unabhängig voneinander arbeiten, beanspruchen die gegebenen
Handlungsempfehlungen eine gewisse Allgemeingültigkeit für Schülerlabore im naturwissenschaftlich-
technischen Bereich. Für die Empfehlungen 1,3 und 4 wird eine Gültigkeit auch für Labore im
geisteswissenschaftlichen Bereich angenommen, auch wenn die Erwartungen der Schüler/innen hier
anders aussehen mögen. Auch treten in geisteswissenschaftlichen Schülerlaboren eventuell andere
subjektive Geschlechtertheorien auf, nichtsdestotrotz sind diese zu hinterfragen (Empfehlung 2).
Insgesamt wird damit für Schülerlabore empfohlen, klare Ziele zu definieren, subjektive
Geschlechtertheorien zu hinterfragen, die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler zu
Publikationen
66
berücksichtigen, eine Unterrichtseinbindung der Themen zu ermöglichen und in den Laboren auf eine
ausreichende Ausprägung von Alltagsbezug, Autonomie und Instruktionsqualität zu achten.
Literatur
Brandt, A. (2005). Förderung von Motivation und Interesse durch außerschulische Experimentierlabors
(1st ed.). Göttingen: Cuvillier Verlag.
Derda, M. (2019, in Druck). Untersuchung der Unterrichtseinbindung eines Schülerlaborbesuches und
der Erwartungen begleitender Lehrkräfte sowie teilnehmender Schülerinnen und Schüler. In K.
Sommer, J. Wirth, & M. Vanderbeke (Eds.), Handbuch Forschen im Schülerlabor: Theoretische
Grundlagen, empirische Forschungsmethoden und aktuelle Anwendungsgebiete. Münster:
Waxmann
Derda, M., & Pfetsch, J. (eingereicht). The effect of out-of-school laboratories on the development of
interest and self-concept. International Journal of Science Education.
Engeln, K. (2004). Schülerlabors: Authentische, aktivierende Lernumgebungen als Möglichkeit,
Interesse an Naturwissenschaften und Technik zu wecken. Dissertation (1. Aufl.). Studien zum
Physiklernen: Vol. 36. Berlin: Logos-Verl.
Glowinski, I. (2007). Schülerlabore im Themenbereich Molekularbiologie als Interesse fördernde
Lernumgebungen. Dissertation. Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Online unter: http://nbn-
resolving.de/urn:nbn:de:gbv:8-diss-25644
Guderian, P. (2007). Wirksamkeitsanalyse außerschulischer Lernorte. Dissertation. Humboldt-
Universität zu Berlin
Guderian, P., & Priemer, B. (2008). Interessenförderung durch Schülerlaborbesuche -eine
Zusammenfassung der Forschung in Deutschland. Physik Und Didaktik in Schule und Hochschule,
7(2), 27–36.
Heck, R. H., Thomas, S. L., & Tabata, L. N. (2010). Multilevel and longitudinal modeling with IBM
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Mayring, P. (2015). Qualitative Inhaltsanalyse: Grundlagen und Techniken (12., überarb. Aufl.). Beltz
Pädagogik. Weinheim: Beltz.
Pawek, C. (2009). Schülerlabore als interessefördernde außerschulische Lernumgebungen für
Schülerinnen und Schüler aus der Mittel- und Oberstufe. Dissertation. Christian-Albrechts-
Universität zu Kiel. Online unter: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:8-diss-36693
Zehren, W. (2009). Forschendes Experimentieren im Schülerlabor. Dissertation. Universität des
Saarlandes.
Diskussion
67
3 Diskussion
3.1 Überblick über die Publikationen
3.1.1 Studie 1
Die Studie untersucht die Wirkung eines Schülerlaborbesuches auf die Entwicklung des Interesses an
Naturwissenschaften, des Interesses am Experimentieren und des MINT-bezogenen
Fähigkeitsselbstkonzeptes. Schülerinnen und Schüler der 5.-13. Klassen besuchten zwischen Januar
2016 und Dezember 2017 entweder im Rahmen eines Schulausflugs (84,2%) oder selbstständig in ihrer
Freizeit einen Workshop der sechs untersuchten Schülerlabore der TU Berlin, die Projekte im Bereich
Chemie, Physik, Informatik und Technik anbieten. Hierbei wird der kurzfristige Effekt, die Entwicklung
während der Zeit des Laborbesuches und der langfristige Effekt in den neun bis zwölf Wochen nach
dem Laborbesuch analysiert. Des Weiteren stellte sich die Frage, ob sich die Variablen Interesse und
Fähigkeitsselbstkonzept zwischen den Geschlechtern und zwischen den Schulstufen20 in ihrem
Ausgangsniveau als auch in ihrer Entwicklung unterscheiden. Schließlich wurde der Einfluss der
Laborvariablen Alltagsbezug, Authentizität, Autonomie und Instruktionsqualität auf die Entwicklung der
Variablen erforscht, da diese als förderlich angenommen werden.
Um die kurzfristige als auch langfristige Entwicklung des individuellen Interesses an
Naturwissenschaften, des individuellen Interesses am Experimentieren und des MINT-bezogenen
Fähigkeitsselbstkonzeptes untersuchen zu können, wurde ein Fragebogen im Pre-Post-Follow-Up-
Design eingesetzt. Die erste Erhebung fand direkt vor Beginn des Workshops statt, die zweite im
Anschluss an den Workshop. Die dritte Messung wurde 9-12 Wochen nach dem Laborbesuch von den
Lehrkräften in der Schule durchgeführt bzw. den Schülerinnen und Schülern, die alleine das
Schülerlabor besuchten, zugesandt. Die Stichprobe der insgesamt 586 Schülerinnen und Schüler ist zu
50,7 % weiblich. Der Fragebogen enthält vierstufige Likert-skalierte Fragen zu Interesse und
Fähigkeitsselbstkonzept sowie zur Einschätzung der Laborvariablen, die zu großen Teilen aus
vorherigen empirischen Studien zu Schülerlaboren (Pawek 2009; Glowinski 2007) entnommen,
angepasst und ergänzt wurden.21
20 Primarstufe 5.-6. Klasse (18,1%), Sekundarstufe I 7.-10. Klasse (50,8%), Sekundarstufe II 11.-13.
Klasse (31,1%)
21 Eine Übersicht der Skalen befindet sich im Anhang.
Fragestellung
Methode
Diskussion
68
Die Auswertung erfolgte mit Multilevelanalysen. Diese bieten durch die Betrachtung mehrerer Ebenen
bei längsschnittlichen Daten den Vorteil, die Veränderungen bzw. Wachstumskurven auf individueller
Ebene berechnen zu können, während statistische Verfahren, die keine hierarchische Struktur der
Daten berücksichtigen (Regressionsanalyse, ANOVA), hier zu verzehrten Ergebnissen führen können.
Die drei Messzeitpunkte stellen in dieser Untersuchung die untere Ebene dar, die in den Individuen, den
Schülerinnen und Schülern, als zweiter (oberer) Ebene „genestet“ sind. Für jede Variable wird ein
eigenes Multilevel Model aufgebaut, in welches Prädiktoren schrittweise aufgenommen werden.
Prädiktoren, die zur Verbesserung22 des Modells beitragen, werden beibehalten. Um die Entwicklung
des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes sowohl kurzfristig zwischen den ersten beiden
Messzeitpunkten als auch für die Zeit nach dem Besuch modellieren zu können, wird die Veränderung
als schrittweise Wachstumskurve analysiert (Maerten-Rivera 2013). Das bedeutet, es wird eine lineare
Steigung für den Zeitraum zwischen den ersten beiden Messzeitpunkten (slope T1-T2, erste Steigung)
und eine lineare Steigung für den Zeitraum zwischen dem zweiten und dritten Messzeitpunkt (slope T2-
T3, zweite Steigung) berechnet und als Prädiktor aufgenommen. Um mögliche Effekte des Geschlechts
und der Schulstufe zu prüfen, werden das Geschlecht sowie die Interaktion zwischen Geschlecht und
Wachstumskurven bzw. die Schulstufe und die Interaktion zwischen Schulstufe und Wachstumskurven
als Prädiktoren eingeführt. Die möglichen Effekte der Laborvariablen werden als Interaktion zwischen
Laborvariable und erster Steigung als Prädiktoren aufgenommen.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Besuch eines Schülerlabors sowohl kurz- als auch langfristig einen
positiven Effekt auf das Interesse an Naturwissenschaften und das MINT-bezogene
Fähigkeitsselbstkonzept hat. Das Interesse am Experimentieren hingegen steigt nur kurzfristig an. Das
Geschlecht ist ein signifikanter Prädiktor sowohl für das Interesse als auch für das
Fähigkeitsselbstkonzept, so berichten Mädchen geringere Ausgangswerte. Hinsichtlich der Entwicklung
unterscheiden sich die Geschlechter aber nur beim Interesse am Experimentieren signifikant. Dieses
steigt bei Jungen auch in der Zeit nach dem Laborbesuch weiter an, während es bei Mädchen absinkt.
Die Schulstufen unterscheiden sich nur hinsichtlich des Ausgangsinteresses am Experimentieren
signifikant voneinander, Schülerinnen und Schüler der Primarstufe sind stärker interessiert. Bezüglich
der Laborvariablen erweist sich nur der Alltagsbezug als signifikant förderlich für alle Variablen. Die
Instruktionsqualität hat eine förderliche Wirkung auf die Entwicklung des Interesses am
Experimentieren. Das Fähigkeitsselbstkonzept wird durch die Laborvariable Autonomie gefördert. Die
Authentizität erweist sich ebenfalls als signifikanter Prädiktor für das MINT-bezogene
Fähigkeitsselbstkonzept, jedoch mit einem negativen Effekt.
22 Die Verbesserung des Modells wird mittels des χ² -Test der Devianzen geprüft (siehe model chi-
square difference test Garson, 2013, S. 45–46).
Ergebnisse
Diskussion
69
Die Studie zeigt das Potential von Schülerlaboren, das individuelle Interesse an Naturwissenschaften
und das MINT-bezogene Fähigkeitsselbstkonzept kurz- und langfristig zu fördern. Bisherige
Forschungsergebnisse waren hinsichtlich des Interesses nur auf das situationale Interesse beschränkt
und zeigten sowohl für das Interesse als auch für das Fähigkeitsselbstkonzept teilweise nur kurzfristige
Effekte (Streller 2016; Guderian 2007; Brandt et al. 2008). Hinsichtlich des Interesses am
Experimentieren wurde die Kurzfristigkeit der Effekte jedoch bestätigt. Das Absinken des Interesses am
Experimentieren in der Zeit nach dem Labor lässt vermuten, dass ein gewecktes Interesse in der Schule
nicht reaktiert wird und das Experimentieren im Schulalltag eine geringe Bedeutung erhält. Wie in
Paweks Studie (2012) sinkt das Interesse am Experimentieren zum dritten Messzeitpunkt unter den
Ausgangswert. Es könnte sein, dass die Schülerinnen und Schüler in Vorfreude auf den Workshop ihr
tatsächliches Interesse am Experimentieren zum ersten Messzeitpunkt überschätzten.
Geschlechtsunterschiede bezüglich der Ausgangswerte wurden in Übereinstimmung mit Pawek (2009)
und Streller (2016) in allen drei Variablen bestätigt. Zugleich wurden damit auch Forschungsergebnisse
im MINT-Bereich zum geringeren Fähigkeitsselbstkonzept und Interesse von Mädchen gegenüber
Jungen bestätigt (Krapp & Prenzel 2011; Wilkins 2004). Unterschiede hinsichtlich der Entwicklung der
Variablen konnten nur für das Interesse am Experimentieren festgestellt werden. Hier zeigte sich ein
nachhaltiger positiver Effekt für Jungen. Es kann hier nur spekuliert werden, dass Jungen durch das
Schülerlabor angeregt wurden sich auch in ihrer Freizeit mit Experimenten zu beschäftigen. Weitere
Forschung sollte darauf verwendet werden, das Interesse am Experimentieren auch bei Mädchen
nachhaltig zu fördern.
Die Vorannahmen hinsichtlich eines mit der Schulstufe abnehmenden Interesses und
Fähigkeitsselbstkonzeptes konnten nur in Hinblick auf das Interesse am Experimentieren bestätigt
werden. Die ausbleibenden Alterseffekte für das Interesse an Naturwissenschaften und das
Fähigkeitsselbstkonzeptes können auf der Grundlage der hier erhobenen Daten nicht erklärt werden.
Es kann nur vermutet werden, dass das Engagement der Lehrkräfte oder eine hohe Unterrichtsqualität
einem abnehmenden Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept entgegenwirkt.
Ferner gibt die Studie Hinweise für die Gestaltung eines Schülerlaborprojektes. So erwiesen sich
Alltagsbezug, Autonomie und Instruktionsqualität als förderliche Laborvariablen. Somit konnten
bisherige Forschungsergebnisse (Pawek 2009; Glowinski & Bayrhuber 2011) bestätigt werden.
Hinsichtlich der Laborvariable Authentizität, die bei Glowinski und Bayrhuber (2011) einen positiven
Einfluss auf das Interesse zeigte, ergeben sich Widersprüche. Diese Laborvariable zeigte keine
signifikanten Effekte auf das Interesse an Naturwissenschaften und das Interesse am Experimentieren,
allerdings ergab sich ein signifikant negativer Effekt der wahrgenommenen Authentizität auf die
Entwicklung des Fähigkeitsselbstkonzeptes. Möglicherweise wirkt ein authentischer Einblick in die
Forschung und das Studierendenleben an der Universität als sozialer Aufwärtsvergleich mit negativen
Folgen für das Fähigkeitsselbstkonzept.
Des Weiteren weist die Studie auch Grenzen auf, die für die weitere Forschung von Interesse sind. Die
Stichprobe schrumpft zum dritten Messzeitpunkt drastisch, es fehlen ganze Klassensätze an Daten, da
Diskussion
Diskussion
70
viele Lehrkräfte sich für die Durchführung der Fragebogenerhebung nicht in dem Maße verantwortlich
zeigten wie zuvor vereinbart. Auch wenn ein Missing Completely at Random Test (MCAR; Little 1988)
keinen Hinweis auf ein systematisches Fehlen ergab, ist die Aussagekraft der Studie begrenzt. Für die
weitere Forschung ist durch geeignete Maßnahmen darauf zu achten, dass die Datensätze möglichst
vollständig bleiben. Überdies sollte durch eine erste Messung in der Schule bevor eine
Unterrichtsvorbereitung stattfindet, ein Einfluss der Umgebung Labor und der Vorbereitung auf die
Ausgangswerte des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes ausgeschlossen werden.
Wie beschrieben sinkt das Interesses am Experimentieren nach dem Laborbesuch wieder ab, was durch
eine geringe Relevanz des Experimentierens im Schulalltag erklärt werden. Da das gestiegene
Interesse am Experimentieren in der Schule nicht reaktiviert wird, sinkt es wieder. Ob das Absinken
durch eine geeignete Nachbereitung in der Schule verhindert werden kann, sollte untersucht werden.
Ebenso sollten Geschlechterdifferenzen hinsichtlich der Wirkung von Laborbesuchen detaillierter
erforscht werden. Auch wenn sich Unterschiede in dieser Studie nur bei der Entwicklung des Interesses
am Experimentieren als signifikant erwiesen und hinsichtlich des Interesses an Naturwissenschaften
und des Fähigkeitsselbstkonzeptes nur deskriptiv und tendenziell zeigen, weisen sie dennoch darauf
hin, dass Schülerlabore kurzfristig stärker auf Mädchen wirken, langfristig jedoch stärker auf Jungen.
Wie ein langfristiger förderlicher Effekt auch bei Mädchen erreicht werden kann und ob Schülerlabore
geeignet sind, dem gender gap der Naturwissenschaften entgegen zu wirken, sollte im Fokus
zukünftiger Studien stehen.
Diskussion
71
3.1.2 Studie 2
Die zweite Studie leistet einen Beitrag zur Erforschung der Erwartungen teilnehmender Schülerinnen
und Schüler als auch begleitender Lehrkräfte an einen Schülerlaborbesuch, die bislang vergleichsweise
wenig untersucht wurden. Ferner wird die Erwartungserfüllung und deren Einfluss auf die Entwicklung
des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes während des Laborbesuches beleuchtet, die bisher nicht
im Fokus der Schülerlaborforschung stand. Die zweite Fragestellung der Studie bezieht sich auf die
Unterrichtseinbindung. So haben bisherige Forschungsarbeiten oft postuliert, eine
Unterrichtseinbindung des Schülerlaborbesuches fände selten statt. Jedoch wurden die Gründe der
Lehrkräfte hierfür bislang selten analysiert. Schließlich geht diese Studie der Frage nach, inwiefern die
Schülerinnen und Schülern eine Unterrichtseinbindung wahrnehmen sowie welcher Zusammenhang
sich hieraus auf das Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept ergibt.
Die Studie wendete zur Beantwortung der Fragestellungen sowohl quantitative als auch qualitative
Methoden an. In acht Leitfadeninterviews wurden neun Lehrkräfte unter anderem zu ihren Erwartungen
und zu der von ihnen praktizierten Unterrichtseinbindung befragt. Die Erwartungen der Schülerinnen
und Schüler wurden zum einen in sechs leitfadengestützten Interviews23 mit elf Schülerinnen und
Schülern, zum anderen in Fragebögen erfragt. Sowohl der Fragebogen als auch die Stichprobe
entsprechen der in Studie 1 verwendeten. Der Fragebogen der ersten Messung enthielt verschiedene
offene Fragen zu Erwartungen, der zweite Fragebogen maß die Erwartungserfüllung über ein 5-stufiges
Einzelitem. Alle drei Fragebögen enthielten je ein Item der Skala Unterrichtseinbindung (T1:
vorbereitendes Unterrichtsgespräch, T2: ausreichende Unterrichtsvorbereitung, T3: Unterrichtsnach-
bereitung). Die Auswertung der Interviews und offenen Fragen erfolgte mit der Zusammenfassenden
Qualitativen Inhaltsanalyse (Mayring 2015). Der Einfluss der Erwartungserfüllung wurde mittels
Korrelationsanalysen und Multilevelanalysen untersucht. Es wurden verschiedene Multilevel Modelle
aufgebaut. Bei der Untersuchung der Erwartungserfüllung wurde die Gesamtstichprobe betrachtet und
es wurden neben den zwei Zeitvariablen (slope T1-T2, slope T2-T3) nur die Interaktion der
Erwartungserfüllung mit der ersten Wachstumskurve (slope T1-T2) als Prädiktoren aufgenommen. Die
Zusammenhänge der Unterrichtseinbindung zum Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept wurden
ebenfalls in SPSS (Statistic Package for Social Sciences) mittels Korrelationsanalysen untersucht,
23 Dieselben Schülerinnen und Schüler wurden direkt vor dem Laborbesuch zu ihren Erwartungen und
direkt nach dem Laborbesuch zu ihren Erfahrungen und der Erfüllung ihrer Erwartungen befragt.
Beispielfragen zum zweiten Interview: Welche deiner Erwartungen haben sich erfüllt? Was hat dir
besonders gut gefallen? Was hat dir gefehlt? Die Ergebnisse der Nachher-Interviews fließen teilweise
in Studie 3 ein.
Fragestellung
Methode
Diskussion
72
allerdings umfasste hier die Stichprobe nur Schülerinnen und Schüler, die das Labor im Rahmen eines
Schulausflugs besuchten (N=446).
Zu den häufigsten Erwartungen der interviewten Lehrkräfte gehören eine ‚Berufsorientierung‘ und
‚thematische Ergänzung des Unterrichts‘. Ferner erhoffen sich die Lehrkräfte von dem Besuch eines
‚anderen Lernortes‘ eine Horizonterweiterung und ‚Interessenförderung für ihre Schülerinnen und
Schüler‘ sowie ‚bessere Rahmenbedingungen als in der Schule‘. Weitere genannte Erwartungen waren
die ‚praktische Anwendung des Unterrichts‘, ‚selbstständiges Arbeiten‘ und ‚Anwendungsbezüge‘.
Hinsichtlich der Unterrichtseinbindung äußerten nur zwei Lehrkräfte, der Laborbesuch sei direkt in die
Unterrichtsreihe eingebunden. Aus den Aussagen der anderen Lehrkräfte ergaben sich verschiedene
organisatorische oder zeitliche Gründe für eine mangelnde Unterrichtseinbindung wie eine aus
mehreren Klassen zusammengesetzte Gruppe oder wenig Spielraum im Rahmenlehrplan, fehlende
technische Ausstattung an der Schule oder fehlende Vorabinformationen zu den Inhalten des
Schülerlaborprojektes. Allerdings spielen auch persönliche Einstellungen der Lehrkräfte zur
Notwendigkeit einer Unterrichtseinbindung eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse der
Fragebogenerhebung zeigten, dass auch nach Meinung der Schülerinnen und Schüler eine
Unterrichtseinbindung selten stattfindet. Trotz dieses Ergebnisses wies die Studie signifikant positive
Zusammenhänge der Unterrichtseinbindung zum Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept nach, auf die
Studie 3 ausführlicher eingehen wird.
Die häufigsten Erwartungen der Schülerinnen und Schüler sind übereinstimmend in den Interviews als
auch in der Fragebogenerhebung ‚experimentelles und praktisches Arbeiten‘, ‚fachliches Lernen‘ und
‚Spaß‘. Es ergaben sich leichte Unterschiede zwischen den Kohorten Schulausflug und Ferienkurs.
Erste benennen das ‚fachliche Lernen‘ als häufigste Erwartung, während letztere häufiger ‚Spaß‘ und
‚Praxis‘ erwarten. Bei unterschiedlicher Fokussierung der Frage nach den Erwartungen („Worauf freust
du dich?“) verschieben sich die Nennungen bei beiden Gruppen deutlich in Richtung ‚praktisches und
experimentelles Arbeiten‘. Auf ‚zu viel Theorie‘, ‚Langeweile‘ und Tätigkeiten, die üblicherweise im
regulären Unterricht durchgeführt werden müssen wie Protokollieren oder Auswerten, haben die
Schülerinnen und Schüler keine Lust, genannt wurde aber auch die Befürchtung, etwas nicht zu
schaffen oder nicht zu wissen.24
Die Fragebogenerhebung zeigte, dass die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler weitgehend
erfüllt werden. Diese Erwartungserfüllung korreliert signifikant positiv mit der Zufriedenheit der
Schülerinnen und Schüler, dem Wunsch nach einem erneuten Laborbesuch als auch mit der
Bereitschaft zur Weiterempfehlung des Schülerlaborprojektes und den Variablen Interesse an
Naturwissenschaften, Interesse am Experimentieren und Fähigkeitsselbstkonzept. Des Weiteren
zeigten die Multilevelanalysen, dass eine bessere Erfüllung der Erwartungen die kurzfristige
24 Antworten auf die Frage: „Worauf hast du keine Lust?“
Ergebnisse
Diskussion
73
Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes signifikant fördert. Am stärksten ist dieser
Effekt für das Interesse am Experimentieren.
Die Ergebnisse zu den Erwartungen begleitender Lehrkräfte an einen Schülerlaborbesuch stellen nur
in Teilen eine Bestätigung bisheriger Forschung dar. Übereinstimmend mit Schmidt et al. (2011) wird
zwar der ‚Interessenförderung der Schülerinnen und Schüler‘ ein hoher Stellenwert beigemessen, doch
abweichend wird in der vorliegenden Studie eine ‚Berufsorientierung‘ und ‚thematische Ergänzung des
Unterrichts‘ häufiger genannt. Die ‚thematische Ergänzung des Unterrichts‘ nimmt, neben der
‚Durchführung von Experimenten‘ und hiermit verbunden ‚besseren Rahmenbedingungen als in der
Schule‘, auch in der Studie von Garner (2015) einen hohen Stellenwert der befragten Lehrkräfte ein.
Interessant ist die Übereinstimmung mit der Studie von Huck et al. (2010). Auch hier wurden das
‚Kennenlernen eines anderen Lernortes‘, ‚bessere Rahmenbedingungen‘ und die ‚Berufsorientierung‘
als zentrale Erwartungen der interviewten Lehrkräfte genannt. Da diese Studie ebenfalls in Berlin-
Brandenburg stattfand, könnten die Ergebnisse auf regionale Besonderheiten hinweisen. Ebenfalls
übereinstimmend zu letztgenannter Studie sind teilweise die Ergebnisse zur Unterrichtseinbindung.
Diese ist von der persönlichen Einstellung der Lehrkräfte abhängig und wird aus unterschiedlichen
Gründen nicht von allen Lehrkräften als notwendig erachtet. Im Gegensatz hielten die interviewten
Lehrkräfte bei Schmidt et al. (2011) eine Unterrichtsvor- und -nachbereitung für unerlässlich.
Aufgrund des geringen Umfangs der Studie sind die Ergebnisse durch größer angelegte
Untersuchungen zu überprüfen. Nichtsdestotrotz weisen die Studie von Huck et al. (2010) und die
vorliegende Studie auf einen Nachholbedarf in der regionalen Lehrkräfteaus- und -weiterbildung hin. Da
der Erfolg eines Schülerlaborbesuches von der Unterrichtseinbindung abhängig ist, sollte deren
Wichtigkeit auch den Lehrkräften bewusst sein. Des Weiteren besteht aber auch ein Nachholbedarf auf
Seiten einiger Schülerlabore, vorab Informationsmaterial zum Workshop sowie unterstützende
Materialien oder weiterführende Aufgaben zur Verfügung zu stellen und auf diese Weise eine
Unterrichtseinbindung zu erleichtern (weitere Hinweise gibt Studie 3).
Die Ergebnisse zu den Erwartungen der teilnehmenden Schülerinnen und Schüler stellen aufgrund einer
anderen Fragefokussierung nur teilweise eine Bestätigung der Studie von Garner (2015) dar25.
Übereinstimmend erwarten die Schülerinnen und Schüler vor allem ‚praktisches und experimentelles
Arbeiten‘. Der hohe Stellenwert der Erwartung ‚bessere Rahmenbedingungen als in der Schule‘ bei
Garner (ebd.) scheint an der spezifischen Fragestellung zu liegen und kann in der vorliegenden Studie
nicht bestätigt werden. Dagegen stellen ‚fachliches Lernen‘ und ‚Spaß‘ in der vorliegenden Studie
wesentliche Erwartungen dar. Des Weiteren stellt die vorliegende Studie durch das explizite Erfragen
negativer Erwartungen eine wesentliche Erweiterung bisheriger Forschung dar. Die positiven wie
25 Garner (2015, Anhang E) stellte zwei offene Fragen in ihrem Vorabfragebogen: 1. Freust du dich auf
den Besuch im Schülerlabor? Warum? 2. Unterscheidet sich die Arbeit im Schülerlabor von dem
regulären Unterricht in der Schule? Was glaubst du, gibt es für Unterschiede?
Diskussion
Diskussion
74
negativen Erwartungen zusammengefasst, scheinen die Schülerinnen und Schüler von einem
Schülerlabor ein Erlebnis im Kontrast zum Schulunterricht zu erwarten, bei dem sie dennoch etwas
lernen.
Die Untersuchung der Erwartungserfüllung und ihrer Effekte stellt eine weitere zentrale Ergänzung
bisheriger Forschung dar und lieferte wertvolle Ergebnisse. Der Zusammenhang der Zufriedenheit mit
der Erwartungserfüllung konnte übereinstimmend mit der Studie von Appleton-Knapp und Krentler
(2006) bestätigt werden. Der positive Einfluss der Erwartungserfüllung für das Interesse am
Experimentieren ist vor dem Hintergrund des Stellenwertes der Erwartung Experimente durchzuführen
leicht erklärbar. Da die Studie mit dieser Untersuchung teilweise Neuland betritt, ist es jedoch für eine
Verallgemeinerung der Ergebnisse aufgrund der beschränkten Reichweite zu früh und eine Validierung
der Ergebnisse durch weitere Forschung wichtig. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass
Schülerlaborprojekte die Erwartungen ihrer Besucher kennen und sich an diesen orientieren sollten.
Zugleich sind Lehrkräfte angehalten, durch eine gezielte Unterrichtsvorbereitung die Erwartungen ihrer
Schülerinnen und Schüler zu lenken, um Enttäuschungen zu vermeiden. So zeigte bereits die Studie
von Davidson et al. (2009) zu Zooexkursionen, dass die Schülerinnen und Schüler nur im Falle einer
zielgerichteten Vorbereitung konkrete Erwartungen an die Exkursion und hinsichtlich ihres eigenen
Lernens hatten, was wiederum ihre Wahrnehmung der Exkursion beeinflusste. Der Zusammenhang
zwischen Unterrichtsvorbereitung, Erwartungen der Schülerinnen und Schüler und deren
Wahrnehmung des Schülerlaborbesuches sollte im Rahmen zukünftiger Forschung untersucht werden.
Diskussion
75
3.1.3 Studie 3
Die dritte Studie untersucht zum einen die Sichtweise der Laborbetreibenden sowie Mitarbeiterinnen
und Mitarbeiter zu den Zielen ihres Schülerlaborprojektes, Gestaltungsmittel und Zusammenarbeit mit
den begleitenden Lehrkräften.26 Des Weiteren wurden die Ergebnisse der bisher vorgestellten Studien
unter der Fragestellung diskutiert, welche wesentlichen Handlungsempfehlungen sich hieraus für
Schülerlabore ableiten lassen.
Um die persönliche Sichtweise der dritten Gruppe Akteure eines Schülerlaborbesuches, die Mitarbeiter
und Mitarbeiterinnen sowie Laborbetreibenden, zu beleuchten, wurden acht leitfadengestützte
Interviews durchgeführt. In Einzel-, Partner- oder Gruppeninterviews wurden die für das gesamte Labor
oder die Durchführung der Workshops hauptverantwortlichen wissenschaftlichen Mitarbeiter und
Mitarbeiterinnen sowie studentischen Hilfskräfte zu den Zielen ihres Angebotes, den von ihnen
eingesetzten Gestaltungsmitteln und dem Kontakt bzw. der praktizierten Zusammenarbeit mit
Lehrkräften, die die Schülerinnen und Schüler in das Labor begleiten, befragt. In einem Labor wurde
das Interview zweimal durchgeführt, da zwischenzeitig die hauptverantwortliche Mitarbeiterin wechselte.
Die Interviews wurden mit Hilfe der Zusammenfassenden Qualitativen Inhaltsanalyse (Mayring 2015)
ausgewertet. Dazu wurde aus einer umfangreichen Literaturrecherche (Euler 2010; Engeln & Euler
2005; Engeln 2004; Glowinski 2007; Prenzel & Drechsel 1996; Pawek 2009; Guderian 2007; Deci &
Ryan 1993; Lewalter 2002; Mitchell 1993; Guderian & Priemer 2008; Huck et al. 2010) zunächst
deduktiv ein Kategoriensystem27 entwickelt und während der Analyse induktiv aus dem Material heraus
verfeinert.
Neben den statistischen Methoden der Fragebogenerhebung, die bereits in den beiden vorherigen
Studien vorgestellt wurden, wurden auch die Interviews mit den begleitenden Lehrkräften (siehe Studie
2) und die sechs Vorher-Nachher-Interviews mit den teilnehmenden Schülerinnen und Schülern zur
Entwicklung von Handlungsempfehlungen herangezogen.
Der Effekt der Unterrichtseinbindung auf die Entwicklung des individuellen Interesses an
Naturwissenschaften, des Interesses am Experimentieren und des Fähigkeitsselbstkonzeptes wurde in
Multilevelanalysen detaillierter als in der vorherigen Studie untersucht. Die Stichprobe für die Multilevel
Modelle zur Unterrichtseinbindung umfasste nur die Schülerinnen und Schüler, die das Labor im
26 Da die Untersuchung dieser Fragestellung in der vorliegenden Veröffentlichung nur einen sehr kleinen
Raum einnimmt, ist im Anhang eine ausführliche Auswertung für jedes einzelne Labor und
zusammenfassend jeweils zu den Zielen, den Gestaltungsmitteln und zur Zusammenarbeit mit den
Lehrkräften zu finden.
27 Das Kategoriensystem befindet sich im Anhang B.
Fragestellung
Methode
Diskussion
76
Rahmen eines Schulausflugs besuchten (N=446). Hier wurden das vorbereitende Unterrichtsgespräch,
die Interaktion der ausreichenden Unterrichtsvorbereitung mit der kurzfristigen Entwicklung (slope T1-
T2) und die Interaktion der Unterrichtsnachbereitung mit der Entwicklung der Variablen nach dem
Laborbesuch (slope T2-T3) als Prädiktoren in das Multilevel Modell aufgenommen.
Die untersuchten Labore der TU Berlin verfolgen mit ihren Angeboten vor allem Ziele der
Studienorientierung und Mädchenförderung, um den (weiblichen) Nachwuchs in den
naturwissenschaftlich-technischen Studiengängen zu fördern. Weiterhin konnten die Aussagen der
interviewten Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen den Zielen Förderung von Interesse und
Aufgeschlossenheit sowie Abbau von Schwellenängsten und Vorbehalten gegenüber Technik und
Naturwissenschaften und Förderung des MINT-bezogenen Fähigkeitsselbstkonzeptes zugeordnet
werden. Es fiel jedoch auf, dass es den Laborbetreibenden mitunter schwerfiel, die Ziele ihres
Angebotes zu definieren, auch wurden Unklarheit oder Diskrepanzen zwischen den Zielvorstellungen
offenbar.
In der Hälfte der Interviews (A, E, G, D) wurden subjektive Geschlechtervorstellungen hinsichtlich des
Interesses, Vorwissens und Selbstkonzeptes von Mädchen geäußert. So hätten Mädchen bezüglich
Technik ein geringeres Vorwissen als Jungen aufgrund mangelnder Erfahrung. Des Weiteren hätten
Mädchen ein geringeres Selbstvertrauen als Jungen und würden Sprachen und Kunst gegenüber MINT
als Studienfächer bevorzugen. Geäußert wurden aber auch Meinungen bezüglich einer
Voreingenommenheit von Männern gegenüber Frauen in MINT oder den vorhandenen
Geschlechtsstereotypen der Gesellschaft und des Elternhauses, die Mädchen anerzogen werden und
nach denen Mädchen sich richten.
Hinsichtlich der Zusammenarbeit mit begleitenden Lehrkräften wurden je nach Labor ganz
unterschiedliche Meinungen geäußert. Labore, die ausschließlich Workshops als Ferienkurse anbieten,
arbeiten verständlicherweise nicht mit den Lehrkräften zusammen. Doch auch bei den Laboren, die
Workshops für ganze Klassen anbieten, gibt es teilweise Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen, die eine
Unterrichtsvorbereitung für unnötig oder sogar hinderlich erachten. Eine Unterrichtsnachbereitung wird
hingegen mehrheitlich als sinnvoll erachtet. Nur in einem Schülerlabor (C) wird eine
Unterrichtseinbindung vorausgesetzt. Hier wird der Workshop auch in enger Absprache mit der
begleitenden Lehrkraft entsprechend dem Vorwissen der Schülerinnen und Schüler gestaltet.
Die Ergebnisse zu Erwartungen und Erwartungserfüllung entsprechen denen, die in Studie 2 dargestellt
wurden, ebenso die Ergebnisse zur Unterrichtseinbindung aus den Lehrkräfteinterviews.
Die weiteren Analysen zur Unterrichtseinbindung (siehe Anhang F) aus den Fragebögen ergaben keine
signifikanten Effekte des Prädiktors vorheriges Unterrichtsgespräch (T1) auf den Ausgangswert des
Interesses an Naturwissenschaften, des Interesses am Experimentieren und des
Fähigkeitsselbstkonzeptes. Die Interaktion der ausreichenden Unterrichtsvorbereitung (T2) mit der
kurzfristigen Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes zeigte sich als signifikanter
positiver Prädiktor. Eine Unterrichtsnachbereitung zeigte keine signifikanten Effekte auf die Entwicklung
des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes nach dem Laborbesuch. Rein deskriptiv konnte jedoch
Ergebnisse
Diskussion
77
tendenziell ein Absinken des Interesses am Experimentieren gebremst bzw. ein weiteres Ansteigen des
Interesses an Naturwissenschaften und des Fähigkeitsselbstkonzeptes gefördert werden. Ergänzend
sei erwähnt, dass für die Unterrichtseinbindung als gesamte Skala (vorbereitendes Unterrichtsgespräch
(T1), ausreichende Unterrichtsvorbereitung (T2) und Unterrichtsnachbereitung (T3)) ein signifikanter
positiver Effekt für die Entwicklung des Interesses am Experimentieren in der Zeit nach dem
Laborbesuch gezeigt werden konnte. Hier ging die Interaktion der Unterrichtseinbindung mit der zweiten
Entwicklung (slope T2-T3) als Prädiktor in das Modell ein, b=0.10, SE=0.04, t (754,217) =2.31, p=.021.
In den Nachher-Interviews mit den teilnehmenden Schülerinnen und Schülern erwähnten zwei
Schülerinnen bezüglich der Unterrichtsvorbereitung, sie haben sich unterfordert gefühlt, da sie im
Unterricht auf einem anderen (höheren) Niveau vorbereitet wurden. In einem anderen Interview wurde
hingegen besonders positiv das Wiedererkennen der vorherigen Unterrichtsinhalte erwähnt.
Die Ergebnisse zur Untersuchung der Laborvariablen entsprechen denen, die in Studie 1 vorgestellt
wurden. In Studie 1 erwiesen sich ein Alltagsbezug als förderlich für alle drei untersuchten Variablen,
eine wahrgenommene Autonomie als förderlich für das Fähigkeitsselbstkonzept und die
wahrgenommene Instruktionsqualität als förderlich für das Interesse am Experimentieren. Auch in den
Nachher-Interviews erwähnten die Schülerinnen und Schüler neben einer großen allgemeinen
Zufriedenheit bestimmte Laborvariablen als wichtig. So wurde die Instruktionsqualität besonders
hervorgehoben. Zur Autonomie gab es verschiedene Meinungen. Während einige das selbstständige
Arbeiten, Bauen und Ausprobieren eigener Lösungswege als „das Beste“ beurteilten, empfanden
andere letztgenanntes als „überflüssig“ und waren mit dem angebotenen Freiraum überfordert. Die
Anwendungsbezüge der Workshopinhalte im Alltag und die Bedeutung für die Gesellschaft wurden in
mehreren Interviews besonders positiv hervorgehoben. In zwei Interviews wurde auch ein authentischer
Einblick in echte Forschung und Laborarbeit positiv erwähnt und noch mehr gewünscht. In der
quantitativen Untersuchung der Laborvariable Authentizität konnte jedoch kein signifikanter positiver
Effekt gefunden werden.
Hinsichtlich der Ziele der Schülerlabore stellt die Förderung des Interesses für Naturwissenschaften bei
den teilnehmenden Schülerinnen und Schülern vergleichbar mit der Studie von Huck et al. (2010) einen
Schwerpunkt dar. Anders als in der genannten Studie steht bei den meisten Schülerlaboren der TU
Berlin jedoch die Förderung des Studierendennachwuchses, insbesondere des weiblichen
Nachwuchses für die MINT-Studiengänge im Mittelpunkt. Die Bedeutung einer Unterrichtseinbindung
des Schülerlaborbesuches ist nicht für alle Laborbetreibenden ersichtlich. Hier besteht in
Übereinstimmung zu Huck et al. (2010) Nachholbedarf bei den Schülerlaboren, um die Lehrkräfte durch
eine Orientierung am Rahmenlehrplan und durch Materialien zur Vor- und Nachbereitung hinsichtlich
einer Unterrichtseinbindung zu unterstützen.
Die subjektiven Geschlechtertheorien, die in den Interviews geäußert wurden, werden vor dem
Hintergrund der Ergebnisse der Studie von Jussim und Eccles (1992) und der Studie von Lazarides und
Watt (2015) zum Mathematikunterricht diskutiert. Demzufolge beeinflusst die wahrgenommene
Einschätzung der Lehrkraft die eigene Einschätzung der Leistungen in Abhängigkeit des Geschlechts
Diskussion
Diskussion
78
(Jussim & Eccles 1992). Des Weiteren nehmen Mädchen geringere Lehrkrafterwartungen hinsichtlich
ihrer Fähigkeiten wahr (Lazarides & Watt 2015), diese beeinflussen aber auch die Wahrnehmung der
Lernumgebung und haben hierdurch einen negativen Einfluss auf die eigene Erfolgserwartung, das
Interesse und Berufswahlentscheidungen. Es ist zwar nicht wahrscheinlich, dass aufgrund des zeitlich
sehr beschränkten Kontakts zu den Labormitarbeitenden im Gegensatz zur Lehrkraft im Unterricht die
hier wahrgenommenen geschlechtsspezifischen Erwartungen ähnliche Auswirkungen zeigen,
nichtsdestotrotz stellt diese Frage ein interessantes zukünftiges Forschungsfeld für Schülerlabore dar.
Die quantitativen Ergebnisse zur Unterrichtseinbindung unterstützen bisherige Forschungsergebnisse
(Itzek-Greulich et al. 2015; Glowinski & Bayrhuber 2011; Guderian et al. 2006) hinsichtlich eines
fördernden und stabilisierenden Effektes nur teilweise. Hier schafft die Studie weiterreichende
Erkenntnisse, da die Effekte hinsichtlich eines von den Schülerinnen und Schülern wahrgenommenen
vorbereitenden Unterrichtsgespräches auf den Ausgangswert der Variablen, der wahrgenommenen
ausreichenden Unterrichtsvorbereitung auf die kurzfristige Entwicklung (slope T1-T2) und eines
durchgeführten nachbereitenden Unterrichtsgespräches auf die nachhaltige Entwicklung (slope T2-T3)
der Variablen getrennt untersucht wurden. In der vorliegenden Untersuchung stellte die ausreichende
Unterrichtsvorbereitung (T2) einen signifikanten Prädiktor für die kurzfristige Entwicklung des Interesses
an Naturwissenschaften, des Interesses am Experimentieren und des Fähigkeitsselbstkonzeptes mit
positivem Effekt dar, was vielleicht auf das Wiedererkennen von Unterrichtsinhalten während des
Workshops, wie in einem Interview erwähnt, zurückgeführt werden kann. Wider Erwarten stellt weder
das vorbereitende Unterrichtsgespräch einen signifikanten Prädiktor für den Ausgangswert der
untersuchten Variablen noch die Unterrichtsnachbereitung einen signifikanten Prädiktor für die
Entwicklung der Variablen nach dem Laborbesuch dar. Es kann nur vermutet werden, dass die
Methoden der Unterrichtsvorbereitung nicht geeignet waren, das Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept
im Vorhinein des Laborbesuches zu fördern und die Methoden der Unterrichtsnachbereitung nicht
geeignet waren, das Interesse am Experimentieren zu stabilisieren und das Interesse an
Naturwissenschaften sowie das Fähigkeitsselbstkonzept über die Wirkung des Laborbesuches hinaus
zu fördern. So wurde in den Interviews als Vorbereitung auf den Laborbesuch die Vorstellung des Inhalts
und organisatorischen Ablaufs genannt und als Methoden der Nachbereitung das Besprechen von
Eindrücken, Reflektieren der Erlebnisse, Vorstellung des Laborprojektes für andere Schülerinnen und
Schüler oder das Schreiben eines Artikels für die Schülerhomepage. Hier sollte weitere Forschung
bezüglich förderlicher Methoden der Vor- und Nachbereitung eines Schülerlaborbesuches im Unterricht
verfolgt werden.
Aus den Ergebnissen lassen sich fünf allgemeine Handlungsempfehlungen für Schülerlabore ableiten.
1. Ziele des Labors definieren und Gestaltungsmittel hinterfragen. Hier sollte fachdidaktische
Unterstützung gesucht werden, um die Ziele eindeutig zu formulieren und die Gestaltung des Angebotes
auf die Zielformulierung auszurichten. Dies ist auch Voraussetzung, um geeignete
Erhebungsinstrumente zu erstellen und das Labor weiterzuentwickeln. Insbesondere an der TU Berlin
wäre eine stärkere Verzahnung mit der Lehrkräfteausbildung denkbar. 2. Immanente subjektive
Geschlechtertheorien hinterfragen, um negative Wirkungen durch ein stereotypkonformes Verhalten der
Betreuenden auszuschließen. 3. Erwartungen der Schülerinnen und Schüler berücksichtigen. Die
Diskussion
79
positiven Effekte der Erwartungserfüllung, die in Studie 2 vorgestellt wurden, führen zu der Empfehlung,
die Erwartungen der teilnehmenden Schülerinnen und Schüler im Vorfeld zu erheben und im
Schülerlaborprojekt zu berücksichtigen. 4. Mit begleitenden Lehrkräften zusammenarbeiten und eine
Unterrichtseinbindung ermöglichen. Wie oben bereits dargestellt, weisen die quantitativen Ergebnisse
zur Unterrichtseinbindung auf die Bedeutung einer Vor- und Nachbereitung des Schülerlaborprojektes
im Unterricht hin. Die Ergebnisse zeigen aber auch, dass eine Unterrichtseinbindung selten stattfindet,
nicht zuletzt, weil es verschiedene Hindernisse auf Seiten der Lehrkräfte und Nachholbedarf auf Seiten
der Labore gibt. Feste Ansprechpartner und Ansprechpartnerinnen für individuelle Absprachen der
Termine und Inhalte, leichte Verfügbarkeit von inhaltlichen Informationen zu den angebotenen Projekten
sowie vorbereitende Materialien und weiterführende Aufgaben für eine Unterrichtsnachbereitung
ermöglichen eine optimale Verknüpfung des außerschulischen Experimentierangebotes mit dem
Unterricht und eine bessere Passung des Workshops zum Vorwissen der Schülerinnen und Schüler.
Ob sich dadurch tatsächlich nachhaltige Effekte ergeben, kann nach dieser Studie noch nicht endgültig
beantwortet werden. 5. Stärkung der Labormerkmale Alltagsbezug, Autonomie und Instruktionsqualität.
Sowohl die quantitativen Untersuchungen der Studie 1 als auch die Auswertung der Nachher-Interviews
machen auf die Bedeutung dieser Laborvariablen für die Förderung des Interesses und
Fähigkeitsselbstkonzeptes aufmerksam. Laborbetreibende sollten daher ihr Angebot hinsichtlich der
Ausprägung dieser Laborvariablen überprüfen und diese möglichst verstärken. Da die formulierten
Handlungsempfehlungen aus einer Untersuchung von Schülerlaboren an der TU Berlin im MINT-
Bereich stammen, die sich sowohl in ihren Zielgruppen als auch inhaltlichen Projekten unterscheiden,
beanspruchen sie eine gewisse Allgemeingültigkeit für Schülerlabore im MINT-Bereich. Doch auch für
geisteswissenschaftliche Schülerlabore wird eine Gültigkeit der Handlungsempfehlungen 1 bis 4
vorausgesetzt, auch wenn die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler und die Geschlechtertheorien
der Mitarbeitenden hier anders aussehen werden. Ob die Laborvariablen Alltagsbezug, Autonomie und
Instruktionsqualität auch in geisteswissenschaftlichen Schülerlaboren von Vorteil sind, sollte untersucht
werden.
3.2 Fazit und Ausblick
3.2.1 Grenzen dieser Untersuchung und Implikationen für weitere Forschung
Auch wenn die vorliegende Untersuchung die Forschungsfragen weitgehend beantwortet und die
eingangs dargestellte Forschungslücke überwiegend schließt, haben die Aussagen und
Forschungsergebnisse gewisse Grenzen, die kurz erläutert werden sollen.
Die Arbeit untersuchte nur Schülerlabore der TU Berlin, so dass eine Abhängigkeit von regionalen und
hochschulspezifischen Besonderheiten nicht ausgeschlossen werden kann. Hierauf weisen
insbesondere die Übereinstimmungen zur Studie von Huck et al. (2010) in den Lehrkraftinterviews hin.
Des Weiteren beschränkten sich die Untersuchungen auf klassische Schülerlabore im MINT-Bereich
und sind nicht unmittelbar auf geisteswissenschaftliche Schülerlabore und Schülerlabore anderer
Kategorien übertragbar. Hier ist weitere Schülerlaborforschung nötig. An der TU Berlin werden derzeit
im Rahmen des TUB Teaching Projektes die wenigen vorhandenen Lehr-Lern-Labore bezüglich ihrer
Diskussion
80
Wirksamkeit auf die Kompetenzentwicklung und Lehrkraftselbstwirksamkeit der Lehramtsstudierenden
untersucht. Eine Erweiterung der bisher reinen Schülerlabore zu Lehr-Lern-Laboren wäre eine
interessante Option von der die Schülerlabore als auch die Lehramtsausbildung gleichermaßen
profitieren würden. Eine Untersuchung der Wirksamkeit dieser Lehr-Lern-Labor auf die Schülerinnen
und Schüler (bezüglich Interesse, Fähigkeitsselbstkonzept u.a.) als auch gleichermaßen auf die
Lehramtsstudierenden bezüglich ihrer Kompetenzentwicklung und Lehrkraftselbstwirksamkeit stellt ein
weiteres interessantes zukünftiges Forschungsfeld dar. Erste Ergebnisse aus anderen Hochschulen
hinsichtlich der Wirkung von Lehr-Lern-Laboren stellen Priemer und Roth (2020) zusammen.
Betreffs der quantitativen Analysen zum Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept weist die Studie einige
Schwächen auf. Aus mehreren oben erläuterten Gründen ist die Stichprobe der dritten Messung
wesentlich kleiner. Das Fehlen der Datensätze wurde zwar mittels des MCAR-Tests (Missing completely
at random) als nicht systematisch eingeschätzt, dennoch kann ein verzerrender Einfluss ebenfalls nicht
ausgeschlossen werden. Die erste Messung der Variablen fand direkt vor Beginn des
Schülerlaborprojektes statt. Hierdurch könnte bereits ein Einfluss der neuen Umgebung, der Vorfreude
der Schülerinnen und Schüler oder einer vorherigen Vorbereitung auf das Projekt im Unterricht auf die
Variablen, die die Ausgangswerte darstellen sollten, genommen worden sein.
Aufgrund der Zusammensetzung der Stichprobe aus unterschiedlichen Laborprojekten,
unterschiedlichen Schulen und Klassenstufen, und nicht zuletzt aus organisatorischen und ethischen
Bedenken wurde ein Kontrollgruppendesign hier nicht in Betracht gezogen. Sicherlich hätten jedoch die
hier berechneten Effekte im Vergleich zu einer Kontrollgruppe größere Aussagekraft. Zur Validierung
der hier beschriebenen Ergebnisse sind daher Folgestudien nötig, die diese Mängel beheben. Denkbar
wäre auch eine Variation der Unterrichtseinbindung des Schülerlaborbesuches und eine Kontrollgruppe
ohne Schülerlaborbesuch wie in der Studie von Itzek-Greulich (2015), um die Effekte einer
Unterrichtseinbindung genauer untersuchen zu können. Hier sollten, wie oben erwähnt auch
verschiedene Methoden der Unterrichtsvor- und –nachbereitung hinsichtlich ihrer Effekte untersucht
werden. Des Weiteren ist der Zusammenhang zwischen Unterrichtsvorbereitung, den Erwartungen der
Schülerinnen und Schüler und ihrer Wahrnehmung des Laborbesuches in dieser Arbeit nicht untersucht
worden und sollte in zukünftiger Forschung analysiert werden.
Die Länge der Workshops von 4 Stunden bis zu einer ganzen Projektwoche wurde in der Analyse nicht
berücksichtigt. Es ist jedoch davon auszugehen, dass längere Workshops den Schülerinnen und
Schülern eine intensivere Auseinandersetzung mit der neuen Lernumgebung ermöglichen und
hierdurch auch stärkere Effekte aufweisen. Dies sollte untersucht werden.
Auch wenn die Studie durch eine Follow-Up-Messung beabsichtigte, längerfristige Wirkungen eines
Schülerlabors auf die Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes zu untersuchen, so
stellt der Zeitraum von 9-12 Wochen doch eine Einschränkung der Einschätzung von Folgewirkungen
dar. Hier sind weitere Erkenntnisse beispielsweise im Verlauf eines gesamten Schuljahres oder auch
unter Betrachtung mehrmaliger Besuche im Schülerlabor wünschenswert.
Die Untersuchung betrachtete die Wirkung von Schülerlaboren auf die Entwicklung des Interesses und
Fähigkeitsselbstkonzeptes. Andere Variablen wie Lerneffekte oder Selbstwirksamkeit wurden nicht
untersucht, stellen aber wichtige weitere Forschungsbereiche dar.
Diskussion
81
Ebenso stellt die Untersuchung anderer Charakteristika der Lernumgebung in diesem Fall der
Schülerlabore eine Herausforderung für weitere Forschungsprojekte dar. Wie eingangs dargestellt
lassen sich sowohl aus der Selbstbestimmungstheorie (Deci & Ryan 2017) als auch aus der Theorie
des Konstruktivismus lern- und interessenförderliche Bedingungen ableiten. So stellt neben der hier
erfassten Autonomie auch das Kompetenzerleben und die soziale Eingebundenheit ein
psychologisches Grundbedürfnis dar, dessen Erfüllung in den Schülerlaboren untersucht werden sollte.
Bei dem in dieser Arbeit erfassten Konstrukt Autonomie handelt es sich nur um einen Teilaspekt. So
werden in der Studie von Tsai, Kunter, Lüdtke, Trautwein und Ryan (2008, S.462) zum situationalen
Interesse in Unterrichtsstunden der Fächer Deutsch, Mathematik und 2. Fremdsprache drei Aspekte
unterschieden: „autonomy-supportive climate, controlling behaviors, and cognitive autonomy support“.
Es ergab sich ein positiver signifikanter Zusammenhang zwischen der Einschätzung der Variablen
autonomy-supportive climate sowie cognitive autonomy support durch die Schülerinnen und Schüler
und ihrem situationalen Interesse. Für die Einschätzung der Variable controlling behaviors ergab sich
hingegen ein negativer signifikanter Zusammenhang zum situationalen Interesse. Diese Aspekte sollten
auch im Hinblick auf die Wahrnehmung im Schülerlabor und den hieraus entstehenden Effekten
untersucht werden.
Zwei der untersuchten Schülerlabore bieten teilweise bzw. hauptsächlich monoedukative Workshops
nur für Mädchen an. Die geringe Stichprobe dieser Workshops, insbesondere zum dritten
Messzeitpunkt, sowie ein großer Anteil Schülerinnen, die das Projekt als Ferienkurs besuchten, wodurch
zusätzliche Motivationseffekte entstehen können, ließen keine quantitativen Aussagen zur Wirkung von
monoedukativen Workshops zu. Nichtsdestotrotz berichteten Lehrkräfte in den Interviews, dass sie
monoedukative Workshops für ihre Schülerinnen gerne wahrnehmen und einen positiven Effekt
beobachten. Bezüglich der Wirkung monoedukativer Workshops besteht folglich noch ein großer Bedarf
in der Schülerlaborforschung.
Auch hinsichtlich der qualitativen Untersuchungen weisen die Aussagen Grenzen auf. Die Herkunft der
Lehrkräfte, ihre Ausbildung, Alter oder Dienstzeit blieben unberücksichtigt. Es sei aber an dieser Stelle
erwähnt, dass ein Lehrer mit seiner Klasse aus dem Raum Brandenburg kam und zwei Lehrerinnen mit
mehreren Klassen aus Pirna anreisten. Ein Lehrer erwähnte, dass er Quereinsteiger sei und ein weiterer
Lehrer war frisch aus dem Referendariat. Es ist anzunehmen, dass solche Faktoren die Erwartungen
der Lehrkräfte an einen Schülerlaborbesuch als auch ihre Einstellung und Praxis der
Unterrichtseinbindung eines solchen Besuches beeinflussen. Hier besteht ebenfalls noch
Forschungsbedarf. Des Weiteren wurden Lehrkräfte interviewt, die ihre Klassen in das
Schülerlaborprojekt begleiteten. Von diesen Lehrkräften ist anzunehmen, dass sie den
organisatorischen und persönlichen Mehraufwand einer Exkursion an die TU Berlin nicht scheuen und
solche außerschulischen Experimentierangebote gerne wahrnehmen. Die meisten der interviewten
Lehrkräfte kannten auch bereits das Schülerlaborprojekt aus vorherigen Besuchen. Daher können aus
dieser Studie keine Aussagen zu Hemmnissen von Schülerlaborbesuchen im Allgemeinen getroffen
werden. Hierzu wäre eine andere Stichprobe nötig.
Die Schülerinterviews wurden mit Schülerinnen und Schülern durchgeführt, die sich freiwillig für ein
Interview zu Verfügung stellten, während ihre Mitschüler und Mitschülerinnen den Fragebogen
Diskussion
82
ausfüllten. Es ist nicht auszuschließen, dass diese Schülerinnen und Schüler daher besonders motiviert
und vorfreudig waren, was die Aussagen beeinflusst haben könnte. Schließlich können die Ergebnisse
aus den Interviews mit den Lehrkräften als auch mit den Schülerinnen und Schülern aufgrund der
kleinen Stichprobe nur erste Hinweise liefern und sind durch größer angelegte qualitative und
quantitative Studien zu validieren. Hinsichtlich der Analyse des Verhaltens, Erlebens und Denkens der
Schülerinnen und Schüler während des Schülerlaborprojektes könnten sich durch teilnehmende
Beobachtungen und die Methode des lauten Denkens neue spannende Einblicke gewinnen lassen.
Diese könnten die Erkenntnisse zu Schülerlaboren und deren Wirkung erweitern.
Schließlich kann eine wesentliche Frage teilweise nicht beantwortet werden: Ob die Schülerlabore der
TU Berlin ihre anvisierten Ziele erfüllen. Die zentralen Ziele (siehe Anhang A) der untersuchten
Schülerlabore stellen, bis auf wenige Ausnahmen, die Förderung des Studierendennachwuchses
einhergehend mit einer Reduktion der Abbruchquote als auch die Förderung von Mädchen im
Allgemeinen und des weiblichen Studierendennachwuchses in den MINT-Studiengängen im
Besonderen dar. Ob die Schülerlabore eine Studienorientierung leisten, kann auf der Grundlage dieser
Arbeit nicht beantwortet werden, hierzu sind andere Fragebogeninstrumente nötig. Ob der vormalige
Besuch eines Schülerlabores tatsächlich die spätere Studienentscheidung beeinflusst, sollte mit
Langzeitstudien der Laborbesuchenden untersucht werden. Die Ergebnisse der Erstsemesterbefragung
(TUB Sonar 2017), nach der 27% derjenigen, die während ihrer Schulzeit ein Schüler_innenprojekt der
TU Berlin besuchten, angeben, das (besuchte) Schüler_innenprojekt habe ihre Entscheidung an der TU
Berlin zu studieren stark oder sehr stark beeinflusst, als auch erst deskriptive Ergebnisse aus der
vorliegenden Arbeit stellen hier lediglich erste Hinweise dar. So geben 66,2 % der in dieser Arbeit
Befragten an, sie können sich die TU Berlin als angenehmen Studienort vorstellen (Einzelitem im 2.
Fragebogen). Die Mittelwerte der Einzelitems zum Interesse an einem späteren Studium im MINT-
Bereich (M1=2.33, SE=0.45, M2=2.41, SE=0.45, t (492) =2.273, p=.023) als auch zum Interesse an
einem späteren Beruf im MINT-Bereich (M1=2.37, SE=0.45, M2=2.46, SE=0.47, t (483) =2.683, p=.008)
unterscheiden sich signifikant zwischen den Zeitpunkten T1 und T2.
Vor dem Hintergrund des Modells der Beruflichen Eingrenzung und Kompromissbildung nach
Gottfredson (2002) findet eine Eingrenzung aller Berufe auf Berufe die konnotativ dem eigenen
Geschlecht entsprechen bereits in der Phase zwischen 6 und 8 Jahren statt. Es stellt sich die Frage, ob
Schülerlabore als Mittel zur Förderung des weiblichen Studierendennachwuches in MINT-
Studiengängen nicht zu spät ansetzen. Zwar wirkten die Schülerlabore auch bei Mädchen förderlich auf
das Interesse an Naturwissenschaften und das Fähigkeitsselbstkonzept, allerdings trugen die
Schülerlabore nicht zur Verringerung des gender gaps bei, worauf das Fehlen von Interaktionseffekten
des Geschlechts mit der Entwicklung des Interesses an Naturwissenschaften und
Fähigkeitsselbstkonzeptes hinweist. Der signifikante Interaktionseffekt des Geschlechts mit der
Entwicklung des Interesses am Experimentieren nach dem Laborbesuch zeigte hingegen einen
nachhaltigen positiven Effekt nur für Jungen.
Die Stabilität der Geschlechtsdifferenzen bezüglich des mathematischen Fähigkeitsselbstkonzeptes
wurden in der Studie von Nagy et al. (2010) gezeigt. Hier wurde die Entwicklung des Selbstkonzeptes
zwischen der 7 und 12 Klasse betrachtet. Die Ergebnisse zeigten ein abnehmendes mathematisches
Diskussion
83
Fähigkeitsselbstkonzept bei beiden Geschlechtern während die Geschlechtsunterschiede zugunsten
der Jungen über den gesamten Zeitraum stabil blieben. Die Studie von Gottfried, Fleming und Gottfried
(2001) untersuchte die Entwicklung des Interesses an verschiedenen Fächern zwischen 9 und 17
Jahren. Die Ergebnisse zeigten einen Abwärtstrend insbesondere für Mathematik und
Naturwissenschaften als auch eine zunehmende Stabilität des Interesses mit zunehmendem Alter. Aus
diesem Grund empfehlen Gottfried et al., dass Maßnahmen zur Förderung des Interesses bereits sehr
früh ansetzen. Die Schülerlabore der TU Berlin werden vorwiegend von Schülerinnen und Schülern der
Sekundarstufe I (50.8%) besucht. Auch wenn einige Laborbetreibende in den Interviews argumentieren,
eine Studienorientierung sei bei jüngeren Schülerinnen und Schülern nicht möglich, und sich einige
Laborangebote daher explizit auch nur an die Sekundarstufe II richten, sollte zur Förderung des
weiblichen Studierendennachwuchses im MINT-Bereich über eine Ausweitung des Angebotes in
Richtung jüngerer Schülerinnen und Schüler der Primarstufe nachgedacht werden, bei denen sich das
Fähigkeitsselbstkonzept und Interesse insbesondere der Mädchen eventuell noch stärker beeinflussen
lässt. Bei weiteren Untersuchungen sollte außerdem das Alter der Schülerinnen und Schüler genauer
erfasst werden (nicht nur anhand der Schulstufe), um die Ergebnisse besser mit
Forschungsergebnissen zur Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes über das Alter
vergleichen zu können und herauszufinden, in welchem Alter Schülerlabore die größtmöglichen Effekte
erzielen.
Auch in anderer Hinsicht stellt sich die Frage, ob die Schülerlabore geeignet sind, insbesondere
Mädchen anzusprechen. Einer Studie von Lazarides und Ittel (2012) zufolge unterscheiden sich
Mädchen und Jungen hinsichtlich ihrer Wahrnehmung der Qualität des Mathematikunterrichts. Mädchen
schätzten die Qualität des Unterrichts28 geringer ein. Die Wahrnehmung einer geringeren
Unterrichtsqualität war wiederum mit einem geringen mathematischen Interesse und
Fähigkeitsselbstkonzept verbunden. Die Autorinnen weisen darauf hin, dass untersucht werden sollte,
wie der Mathematikunterricht stärker an den Bedürfnissen von Schülerinnen ausgerichtet werden kann
und geben Beispiele für Anpassungen, wie das Ansprechen unterschiedlicher Lernstrategien,
Klassendiskussionen und kooperative Unterrichtsformen sowie ein unterstützendes Lehrkraftverhalten
bei welchem kein Geschlecht bevorzugt wird. Eine weitere Studie von Lazarides und Watt (2015) zeigte,
dass sich Mädchen auch hinsichtlich ihrer Wahrnehmung der Lehrkrafterwartungen bezüglich ihrer
mathematischen Fähigkeiten von Jungen unterscheiden. So nehmen Mädchen an, die Lehrkraft traue
ihnen weniger mathematisches Können zu. Diese geringere Einschätzung führt den Autorinnen zufolge
zu einer ebenfalls von Jungen verschiedenen Wahrnehmung der Lernbedingungen, zu einem
geringeren mathematischen Selbstkonzept und Interesse sowie in dessen Folge zu einer geringeren
Wahrscheinlichkeit einer Berufswahl in diesem Bereich. Vor dem Hintergrund dieser Studien aus der
Unterrichtsforschung, des Mangels in der Schülerlaborforschung betreffs einer stärkeren Orientierung
an Mädchen und dem Erwähnen von Geschlechtsstereotypen in einigen Interviews sollten die
28 Die Qualität des Unterrichts beinhaltete u.a. Aspekte wie die Klarheit von Anweisungen,
Strukturierung, kognitive Aktivierung, Mitbestimmung und unterstützendes Lehrkraftverhalten.
Diskussion
84
Schülerlabore der TU Berlin insbesondere in Bezug auf ihre Anpassung an die Bedürfnisse von
Schülerinnen untersucht werden.
3.2.2 Erkenntnisse
Trotz der erläuterten Grenzen der vorliegenden Arbeit konnten einige neue Erkenntnisse gewonnen
werden. Diese Studie untersuchte unter anderem das individuelle Interesse als abhängige Variable,
welches in vorherigen Studien als schwer veränderlich angenommen und daher nur als unabhängige
Variable operationalisiert wurde. Die Untersuchung dieses Konstrukts zeigte, dass sich die
Einschätzung der Schülerinnen und Schüler hinsichtlich ihres individuellen Interesses auch kurzfristig
(T1 zu T2) änderte. Dies führt zu verschiedenen Schlussfolgerungen, die näher zu untersuchen sind.
Eine Vermutung wäre, dass die Schülerinnen und Schüler unter den Bedingungen der neuen Umgebung
und des Eindrucks des Workshops nicht ihr stabiles individuelles Interesse zuverlässig einschätzen
können. So ließe sich vermuten, dass die verwendete Skala zum Zeitpunkt T2 bereits einen
Zwischenzustand zwischen situationalem und individuellem Interesse misst, der nach dem 4-Phasen-
Modell der Interessenentwicklung von Hidi und Renninger (2006, S. 114) auf Stufe 2 („maintained
situational interest“) anzusiedeln ist. Zum Zeitpunkt T3 würde die Skala dann das entwickelte Interesse
auf Stufe 3 („emerging individual interest“) messen. Diese Vermutungen sind durch weitere
Interessenforschung zu untersuchen.
Durch ein Pre-Post-Follow-Up-Design konnte die Wirkung des Schülerlaborbesuches sowohl
hinsichtlich kurzfristiger als auch langfristiger Effekte untersucht werden. Die Multilevelanalysen
berücksichtigen die hierarchische Struktur der Daten, die in vorherigen Studien oft vernachlässigt wurde.
Diese ermöglichen die Berechnung der individuell unterschiedlichen Veränderungen bzw.
Wachstumskurven für jeden Schüler und jede Schülerin, während statistische Verfahren, die nur eine
Ebene betrachten (Regressionsanalyse, ANOVA), hier zu verzehrten Ergebnissen führen können. Die
Analysen zeigen das Potential, das Interesse an Naturwissenschaften und das MINT-bezogene
Fähigkeitsselbstkonzept sowohl kurz- als auch langfristig signifikant zu fördern. Das Interesse am
Experimentieren konnte durch den Schülerlaborbesuch hingegen nur kurzfristig erhöht werden. In der
Zeit nach dem Laborbesuch sank das Interesse am Experimentieren jedoch wieder ab. Die Wirkung der
Laborvariablen auf die Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes (getestet als
Interaktion der Laborvariable mit der Entwicklung der Variablen während des Besuches (slope T1-T2))
wurde als Prädiktor in die Multilevel Modelle aufgenommen und in dieser Studie erstmalig auf diese
Weise untersucht. In vorherigen Studien der Schülerlaborforschung wurden lediglich
Korrelationsanalysen durchgeführt, die den Zusammenhang verschiedener Laborvariablen zum
Interesse und Fähigkeitsselbstkonzept untersuchten. Die Multilevel Modelle zeigten fördernde
Wirkungen der Laborvariablen Alltagsbezug, Autonomie und Instruktionsqualität und geben damit
wertvolle Hinweise zur Gestaltung von Schülerlaboren.
Die Modellierung der kurzfristigen Veränderung als auch Veränderung in der Zeit nach dem
Laborbesuch ermöglichte eine ausführlichere Analyse des Einflusses der Unterrichtsvorbereitung und
Unterrichtsnachbereitung auf die Entwicklung des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes. Eine
ausreichende Unterrichtsvorbereitung (getestet als Interaktion der ausreichenden
Diskussion
85
Unterrichtsvorbereitung mit der Entwicklung der Variablen während des Besuches (slope T1-T2)) erwies
sich als signifikant förderlich für die kurzfristige Entwicklung aller drei Variablen, während für die
Unterrichtsnachbereitung (getestet als Interaktion der Unterrichtsnachbereitung mit der Entwicklung der
Variablen nach dem Laborbesuch (slope T2-T3)) keine signifikanten Effekte nachgewiesen werden
konnten. Da die Art und Weise der Unterrichtsnachbereitung nicht untersucht wurde, kann hier nur
vermutet werden, dass die Unterrichtsnachbereitung (sofern sie überhaupt stattfand) nicht geeignet war,
das entstandene Interesse und Selbstkonzept der Schülerinnen und Schüler zu verstärken. Allerdings
zeigte die Unterrichtseinbindung (Unterrichtsvorbereitung und Unterrichtsnachbereitung) einen
signifikant positiven Effekt auf die Entwicklung des Interesses am Experimentieren nach dem
Schülerlaborbesuch. Eine stärkere Unterrichtseinbindung erscheint daher geeignet, das Absinken des
Interesses am Experimentieren zu verhindern (siehe Tabelle 19, Anhang F). Allerdings wurde das
Ergebnis vorheriger Studien bestätigt, dass eine Unterrichtseinbindung selten stattfindet. Durch die
Interviews mit den Lehrkräften konnten aber weiterführende Kenntnisse bezüglich der Gründe für eine
mangelnde Unterrichtsvor- und -nachbereitung gewonnen werden. Hier spielen neben
Lehrplanvorgaben auch technische und organisatorische Voraussetzungen an der Schule und
persönliche Einstellungen eine Rolle. Itzek-Greulich (2015) schlägt in ihrer Studie eine Schulung der
Lehrkräfte zur Unterrichtsvor- und -nachbereitung eines Schülerlaborprojektes vor. Dieser Vorschlag
wird durch die vorliegende Arbeit unterstützt. Zugleich sollte aber bereits in der Lehrkräfteausbildung
die Bedeutung der Unterrichtseinbindung sämtlicher außerschulischer Angebote vermittelt werden, von
welchen eine Wirkung hinsichtlich des Interesses und Fähigkeitsselbstkonzeptes oder ein Lerneffekt
erwartet wird.
Die vorliegende Arbeit leistet auch einen Beitrag zur Erweiterung des noch jungen Forschungsfeldes
der Erwartungen von begleitenden Lehrkräften und teilnehmenden Schülerinnen und Schülern. Die
interviewten Lehrkräfte beabsichtigen durch den Schülerlaborbesuch vor allem eine ‚berufliche
Orientierung‘ ihrer Schülerinnen und Schüler als auch ‚thematische Ergänzung des Unterrichts‘. Die
teilnehmenden Schülerinnen und Schüler erwarteten überwiegend ‚praktisches und experimentelles
Arbeiten‘, ‚fachliches Lernen‘ und ‚Spaß‘. Insbesondere die Untersuchung negativer Erwartungen
erbrachte neue Erkenntnisse, die darauf schließen lassen, dass die Schülerinnen und Schüler von
einem Schülerlaborbesuch ein Erlebnis im Kontrast zu ihrem alltäglichen Unterrichtserleben erwarten.
Auf ‚zu viel Theorie‘, ‚Langeweile‘ und ‚Schule‘ hatten die Schülerinnen und Schüler keine Lust. Die
Untersuchung der Erwartungserfüllung stellt in der Schülerlaborforschung Neuland dar. Die
Erwartungen der Schülerinnen und Schüler wurden weitgehend erfüllt (siehe Tabelle 10, Anhang F),
allerdings ergaben sich Unterschiede zwischen den Laboren. Die Erwartungserfüllung, getestet als
Interaktion der Erwartungserfüllung mit der kurzfristigen Entwicklung der Variablen, erwies sich als
signifikanter Prädiktor mit positivem Effekt für das Interesse an Naturwissenschaften, das MINT-
bezogene Fähigkeitsselbstkonzept und insbesondere für das Interesse am Experimentieren (siehe
Tabelle 12, 14, 16, Anhang F). Schülerlabore sollten daher die Erwartungen der besuchenden
Schülerinnen und Schüler bereits im Vorfeld erheben und sich an diesen orientieren. Andererseits weist
der Effekt der Erwartungserfüllung auch erneut auf die Verantwortung der Lehrkraft hin, welche durch
eine geeignete Unterrichtsvorbereitung die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler lenken sollte.
Diskussion
86
In den Interviews mit den Laborbetreibenden fielen Unsicherheiten hinsichtlich der konkreten Ziele des
Schülerlaborprojektes als auch Differenzen zwischen den Zielen des Projektes und persönlichen
Zielvorstellungen auf. Auch wurden selten Gestaltungsmittel genannt, die auf die Zielvorstellungen
bezogen waren. Hier kann von fachdidaktischer und pädagogischer Seite, beispielsweise auch durch
Lehramtsstudierende, Unterstützung geleistet werden. Es wurden in den Interviews subjektive
Geschlechtertheorien geäußert, die auf ihre Auswirkungen im Schülerlabor zu untersuchen sind.
Schließlich ist auf Seiten der Schülerlabore die Bedeutung einer Unterrichtseinbindung nicht immer klar.
Diese sollte verdeutlicht und beispielsweise durch eine Orientierung der Angebote an den
Rahmenlehrplänen, feste Ansprechpartner und Materialien zur Vor- und Nachbereitung unterstützt
werden. Zusammenfassend ergeben sich aus der vorliegenden Arbeit folgende Empfehlungen für
Schülerlabore, die abschließend noch einmal aufgelistet werden sollen: 1. klare Ziele definieren, 2.
subjektive Geschlechtertheorien hinterfragen, 3. die Erwartungen der Schülerinnen und Schüler
berücksichtigen, 4. eine Unterrichtseinbindung der Schülerlaborthemen ermöglichen und 5. in den
Laboren auf eine ausreichende Ausprägung von Alltagsbezug, Autonomie und Instruktionsqualität
achten.
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Anhang
XVII
Anhang
Anhang A: Analyse der Leitfadeninterviews mit den Laborbetreibenden
Mittels Leitfadeninterviews wurden die Betreibenden von sieben Schülerlaboren der Technischen
Universität Berlin zu ihrem Angebot befragt. Die Ergebnisse werden hier vorgestellt. Zum Einstieg in
das Interview waren die Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen aufgefordert, zunächst ihr Angebot und die
Zielgruppe zu beschreiben. Der Leitfaden (siehe Anhang C) enthielt des Weiteren folgende Fragen:
• Was sind die Ziele Ihres Schülerlabors?
• Wie sollen die Ziele erreicht werden?
• Wie ist der Kontakt/ die Zusammenarbeit mit den Lehrkräften?
Von den hier erhobenen sieben Laboren wurden zwei aus der weiteren Untersuchung ausgeschlossen,
da ihr Angebot weitgehend eine AG im Rahmen des Techno-Clubs darstellt, die benotet in das
Jahrgangszeugnis eingeht. Diese Angebotsart entspricht nicht den Prinzipien eines Schülerlabors
(siehe Kapitel 1.1). Neben dieser AG bieten die Labore A und B zwar auch unbenotete Einzelprojekte
an, hier war jedoch die Stichprobengröße weit unter dem für eine quantitative Untersuchung
erforderlichen Maß. Beim Labor H wurde kein Interview mit der zuständigen Mitarbeiterin geführt, da es
sich hierbei um die Autorin und Interviewerin handelt. In die weitere Untersuchung ging das Labor H
jedoch mit ein. Eine Vorstellung der Labore und ihrer Zielgruppen findet sich in Kapitel 1.1.1.
Das Labor A setzt sich folgende Ziele: Grundziel ist es, Mädchen für ein technisches oder
naturwissenschaftliches Studium zu gewinnen.
„Das Grundziel von Labgirls, sag ich mal, ist langfristig gesehen, dass sie Physik studieren“
(A, 35)
Das Labor richtet sich nur an Mädchen und es wird mehrfach betont, wie wichtig eine Förderung der
Mädchen sei. Hierbei verfolgt das Labor generell das Ziel, Mädchen für Naturwissenschaften und
Technik zu begeistern sowie Ängste und Vorbehalte gegenüber diesen Fächern abzubauen und das
Fähigkeitsselbstkonzepts zu fördern.
„[…] es ist nicht nur Werbung für das Physikstudium, sondern eher einfach Begeisterung
schaffen und halt irgendwie diese Angst nehmen vor der Wissenschaft.“ (A, 36)
Untergeordnete Ziele hierzu sind Wissensvermittlung und Vermittlung der Bedeutung der Fächer.
„[…] und es geht halt ja darum, dass die auch die physikalischen Prozesse dahinter verstehen
und halt auch mit dem, was sie in der Schule gelernt haben, in Verbindung bringen. Also ganz
oft ist es so: "Ah, ok. Ich wusste gar nicht, dass es einen praktischen Bezug zu der Realität
hat, sondern ich dachte, ich lern‘ das nur für die Schule."(A, 11)
Das Labor C möchte einerseits Lehrkräfte durch ein außerschulisches Angebot unterstützen,
andererseits möchte es Schülerinnen und Schüler für diese Naturwissenschaft begeistern und dadurch
zu einem Studium motivieren. Wünschenswert ist hier ein Studium an der TU Berlin.
Ziele der Labore
Anhang
XVIII
„[…] erstmal generell für ein Chemiestudium zu interessieren. Und dann natürlich
schlussendlich für das Chemiestudium an der TU Berlin.“ (C, 22)
Das Labor D möchte das Interesse für naturwissenschaftlich/technische Studiengänge wecken und
somit den Studierendennachwuchs sichern. Da Mädchen in diesen Studiengängen unterrepräsentiert
sind, ist es vor allem Ziel, bei diesen das Interesse für Naturwissenschaft und Technik zu wecken und
Vorbehalte auszuräumen.
„[…] denn das Ziel unseres Labors ist es auch, ein Interesse für Studienrichtungen zu wecken.
Gerade in der E-Technik und in der Informatik können wir also mehr Studierende gebrauchen.
Vor allem auch mehr Frauen, das ist das zweite Ziel, dass wir auch gerade bei Mädchen da
die Lust und das Interesse wecken wollen oder auch Vorurteile ausräumen wollen, das sei
eben nichts für Frauen.“ (D, 6)
Hierzu sollen die teilnehmenden Schülerinnen und Schüler im Labor ein grundlegendes Verständnis für
die Inhalte gewinnen und Spaß haben.
„Sondern das ist so das Ziel der ganzen Sache, dass sie ein grundlegendes Verständnis für
die Abläufe in der Elektrotechnik bekommen und natürlich auch Spaß dann beim Bauen
haben und sehen, dass es eben gar nicht SO schwierig ist, so etwas zu machen.“ (D, 6)
Das Labor beteiligt sich hierneben auch an der Lehrkräfteaus- und -fortbildung und Berufsorientierung,
diese stellen jedoch keine vorrangigen Ziele dar. An einer Stelle scheint eine gewisse Differenz
zwischen Zielen „von oben“ und selbstintendierten Zielen vorzuliegen. So vertritt die Laborleitung die
Meinung, man solle eine Breitenförderung gewährleisten, um auch Kindern einen Einblick in
Naturwissenschaften und Technik zu ermöglichen, die nicht aufgrund ihres Elternhauses dafür
interessiert sein werden. Dies steht im Widerspruch zu einer gewünschten „Eliteförderung“.
„Häufig bekommen wir da auch zu sagen ‚Naja, macht doch mehr Eliteprojekte oder für
Hochbegabte‘. Da halte ich dann immer ein bisschen gegen, dass es auch sehr sinnvoll ist,
mit 7., 8. Klassen an Schulen zu gehen, wo jetzt nicht gerade die Elite hingeht, sondern sag
ich mal, eher irgendwie ‚Präkariatsgegenden‘.“ (D, 20)
Vorrangiges Ziel des Labors B ist die Studienorientierung. Das Labor richtet sich vorrangig an Mädchen
und möchte diese für das Studieren einer Naturwissenschaft interessieren. Ziele hierzu sind die
Information über das Studium und der Abbau von Ängsten und Vorbehalten gegenüber dem Studium.
Im Rahmen des Laborbesuches soll ein Studieneinblick im Sinne von Wissensvermittlung und
Vermittlung von Erfahrungen im Experimentieren im Labor gegeben werden.
„[…], dass die Angst vor‘m Chemiestudium genommen wird, weil viele haben halt schon so
dieses: ‚Chemie, das ist kompliziert‘, […] also, dass die halt merken, ok, Chemie ist was für
mich. So‘n bisschen schon auch das Interesse zu wecken, dass zu studieren. Oder halt, wenn
es das nicht ist, dann wenigstens, dass sie halt wirklich überlegen, eine Naturwissenschaft
zu studieren.“ (B, 23)
Es gibt zwei Labore, die mit dem Konzept „Roberta® – Lernen mit Robotern“ (https://www.roberta-
home.de/) arbeiten. Sie verfolgen jedoch andere Zielsetzungen wie anhand der Interviews
herausgefunden wurde. Dabei entspricht die Zielsetzung des Labors E der Zielsetzung der Roberta
Anhang
XIX
Initiative des Fraunhofer-Instituts für Intelligente Analyse- und Informationssysteme (IAIS), hingegen hat
Labor F lediglich das Programm adaptiert.
Das Labor E richtet sich vorwiegend an Mädchen und möchte bei diesen Hemmnisse und Ängste
gegenüber Technik abbauen und die Aufgeschlossenheit gegenüber Naturwissenschaft und Technik
sowie das Fähigkeitsselbstkonzept fördern. Langfristig soll hiermit auch ein Beitrag zum weiblichen
Nachwuchs in den naturwissenschaftlich-technischen Studiengängen geleistet werden. Interessant ist,
dass trotz des Eindrucks des Erfolges hinsichtlich der Mädchenförderung, Zweifel an der Wirksamkeit
eines einmaligen Laborbesuches in Bezug auf die Studienförderung bestehen.
„Und äh im Prinzip merken wir halt einfach, dass das den Mädchen extrem das
Selbstbewusstsein stärkt. Also die gehen danach raus und sagen dann: ‚Ey cool, ich kann
das ja!‘ und so. Also das ist schon, man merkt, das macht was mit den Mädels.“ (E, 42)
„[…] ich meine, auch von wegen, wie nachhaltig ist das für die Kinder. Es ist ja
unwahrscheinlich […], dass da ein einziger Tag dazu führen wird, dass die mal MINT-Fächer
studieren werden. Das muss halt ‘ne längerfristige Sache sein, die immer mal wieder, also
dass immer mal wieder so der Anstoß kommt, […] immer wieder irgendein MINT-Anstoß aus
den MINT-Fächern.“ (E, 173)
Nach Meinung der Laborbetreibenden sollten derartige Maßnahmen frühzeitig ansetzen und regelmäßig
erneut eingesetzt werden.
Beim Labor F wurden zwei Interviews geführt, da während der Dauer des Projektes die verantwortlichen
Mitarbeiterinnen wechselten. Im ersten Interview stellte sich heraus, dass das Ziel des Labors sehr
unkonkret ist und es scheinbar Differenzen zwischen auferlegten Zielen und selbst intendierten Zielen
gibt. Ein paar Beispiele sollen dies verdeutlichen.
Das Ziel „Kinder ans Programmieren ran zu bringen“ (F1, 39) ist sehr allgemein und lässt sich schwer
operationalisieren, es wurde an dieser Stelle dem Ziel „Interesse und Aufgeschlossenheit fördern“
zugeordnet. Die Bemerkung „Im Prinzip soll man sie in die MINT-Berufe* MINT-Bereiche reinholen“ (F1,
39) weist zum einen auf eine anvisierte Studien- und Berufsorientierung hin, zugleich aber auf eine
Distanz zu diesem Ziel „von oben“. Schließlich wird noch das Ziel angedeutet, Vorbehalte gegenüber
Naturwissenschaft und Technik auszuräumen, hier insbesondere bezogen auf Mädchen.
„[…] ja, aber das Programmieren, das ist schon eher in die Informatik reinführen und vor allem
Mädchen, die dann irgendwie sagen: ‚Oh mein Gott, Informatik, das geht ja überhaupt nicht‘.“
(F1, 39)
Allerdings zeigt sich die Mitarbeiterin zu einer intendierten Mädchenförderung ebenfalls teilweise
distanziert.
„Roberta ist so ‘n Konzept, was eigentlich sich so ‘n bisschen stärker an Mädchen richtet oder
sogar nur an Mädchen richtet. […] Aber wir hier bieten es für alle an. Weil es würde auch von
der Organisation her gar nicht klappen, weil bei uns kommen meistens Schulklassen und
dann die Jungs immer zu Hause zu lassen und nur die MÄDchen mitzubringen, dass schaffen
die Lehrer einfach nicht. Auch wenn es sinnvoll wäre, aber das ist halt einfach nicht MÖGlich.“
(F1, 6-8)
Und an anderer Stelle:
„Vor allem wie gesagt Mädchen, aber… ich finde es bei Jungs genauso wichtig.“ (F1, 39)
Anhang
XX
Im zweiten Interview, nach dem Mitarbeiterwechsel, hat sich die Zielformulierung des Labors etwas
verändert.
„So das übergreifende Ziel, dass wir einen Raum haben, […] wo sie sich frei von
irgendwelchen Bewertungen mit dem Thema auseinandersetzen können, Roboter bauen
können und halt auch Erfahrungen sammeln können im Programmieren, also wie gefällt mir
das oder kann ich das ganz gut verstehen, habe ich da Lust dran, ähm, das ist so das obere
Ziel.“ (F2, 20)
Auch diese Zielbeschreibung wurde, wie im ersten Interview, der „Förderung von Interesse und
Aufgeschlossenheit“ zugeordnet. Durch die eigenständige Auseinandersetzung sollen die
teilnehmenden Schülerinnen und Schüler für sich herausfinden, ob ihnen Informatik liegt. Des Weiteren
wird im zweiten Interview deutlicher, was keine anvisierten Ziele sind. So wird die Studienorientierung
und Mädchenförderung nicht mehr erwähnt. Eine intendierte Wissensvermittlung ist ausdrücklich kein
Ziel, auch wenn während des Workshops einzelne Inhalte vermittelt werden.
„Also kein Ziel ist zum Beispiel, das wir den Kindern jetzt von A bis Z beibringen, wie man
programmiert, ja.“ (F2, 20)
Eher möchte das Labor adäquate Ansichten über Technik vermitteln und zum Analysieren und
Hinterfragen anleiten, was ihrer Ansicht nach in der Schule zu wenig geleistet wird.
„[…] was wäre deine Idee, um den Fehler zu beheben, um halt auch ein bisschen dieses
eigenständige Analysieren und Hinterfragen so ein bisschen zu lernen oder auch anzuleiten.
[…] das ist für viele Kinder halt dann auch meistens die Herausforderung an sich. Weil es halt
auch wirklich total anders ist. Also im Schulunterricht hinterfragt man halt nicht […].“ (F2, 6)
In diesem Interview ist keine persönliche Distanz zu der beschriebenen Zielsetzung festzustellen.
Das Labor G möchte vor allem bei Mädchen Vorbehalte gegenüber Technik und Naturwissenschaften
ausräumen und Interesse fördern.
„[…], dass Technik nichts für sie ist, sondern dass sie halt einfach auch äh… durch den Spaß
an den Experimenten sehen: ‚Ja, ok, das könnte mich auch interessieren‘.“ (G, 29)
„Und halt nicht von vornherein denken: ‚Das kann ich nicht‘. Sondern dass sie halt merken,
also ich kann das auch verstehen.“ (G, 169)
Eine Studienorientierung ist, mit Verweis auf die Zielgruppe, ausdrücklich kein Ziel des Labors.
„Also sie sind halt noch zu klein, um sich halt wirklich schon (.) konkret wir sie in Richtung
‚Ach, ich möchte an der TU studieren‘ drücken könnten […].“ (G, 29)
Zusammenfassend lassen sich die untersuchten Schülerlabore im Wesentlichen in zwei Gruppen nach
ihren vorrangig verfolgten Zielen Studierendennachwuchs und Mädchenförderung unterteilen. Dies
stellt Abbildung 1 dar. Zwischen diesen Gruppen gibt es Überschneidungen. Außerdem stellen weitere
Ziele sich als unbedingte Zwischenziele dar. So wird für beide Ziele stets die Förderung von Interesse
und Aufgeschlossenheit gegenüber Naturwissenschaft und Technik genannt. Eine Sonderstellung
nimmt das Labor F ein. Hier stellt die Förderung von Interesse und Aufgeschlossenheit das wesentliche
Ziel dar, ohne dass zugleich eine Mädchenförderung oder Förderung des Studierendennachwuchses
angestrebt werden.
Anhang
XXI
Die Mädchenförderung geht immer mit einem Abbau von Schwellenängsten und Vorbehalten
gegenüber Naturwissenschaft und Technik einher, zumeist wird hier auch die Förderung des
Fähigkeitsselbstkonzeptes angedeutet.
In zwei Interviews äußerten die Laborbetreibenden teilweise Zweifel an der Wirksamkeit ihres Angebots.
Dies bezog sich auf den Einfluss des Labors hinsichtlich der Studienwahl der Mädchen und wurde mit
dem singulären Charakter der Maßnahme und einem großen zeitlichen Abstand bis zur Studienwahl
begründet. In zwei weiteren Interviews fielen teilweise Differenzen zwischen scheinbar auferlegten
Zielen und persönlich intendierten Zielen des Labors auf.
Die Laborbetreibenden wurden gefragt, wie sie die anvisierten Ziele erreichen wollen. Die Ergebnisse
dieses Interviewteils werden nach Labor und teilweise nach Ziel untergliedert berichtet.
Beim Labor A steht das eigenständige Experimentieren, wie bei vielen anderen Schülerlaboren im
Allgemeinen (siehe Kapitel 1.1), im Mittelpunkt. Hierbei werden die Workshopinhalte an das Vorwissen
der Schülerinnen angepasst. Des Weiteren ist laut der Laborbetreibenden die Kontextorientierung und
Authentizität Gestaltungsmerkmal des Labors, um das Interesse an Naturwissenschaften und einem
naturwissenschaftlichen Studium zu fördern. So wird mit den Versuchen an dem Wissen aus der Schule
angeknüpft und Anwendungs- sowie Lebensweltbezüge hergestellt.
Mittel zur Zielerreichung
Abbildung 1: Wesentliche Ziele mit Zuordnung der Labore
Anhang
XXII
„[…] halt auch mit dem was sie in der Schule gelernt haben in Verbindung bringen. Also ganz
oft ist es so: ‚Ah, ok. Ich wusste gar nicht, dass es einen praktischen Bezug zu der Realität
hat, sondern ich dachte ich lern‘ das nur für die Schule‘.“ (A, 11)
Durch authentische Versuche aus dem Grundstudium im Labor zeitgleich mit Studierenden erfolgt ein
Einblick ins Studium.
„Also quasi Versuche. Wir haben ja normal das Grundpraktikum an der TU und davon nehmen
wir Versuche, die wir vereinfachen […].“ (A, 28)
„[…] und wir experimentieren halt zeitgleich mit den Studenten so und das ist halt ganz cool,
weil sie halt so sehen, wie das alles funktioniert und sehen halt, dass es eigentlich relativ
entspannt ist und dass da auch ein paar Mädels sind.“ (A, 134)
Die beiden Physikstudentinnen, die das Labor durchführen, wirken für die Mädchen im Workshop als
Rollenmodelle und versuchen durch Erzählungen zum Studium, dessen Aufbau und ihren persönlichen
Erfahrungen und Entscheidungsprozessen für dieses Studium, Schwellenängste abzubauen. Hierbei
verschweigen sie aber auch Schwierigkeiten nicht, um möglichen Studienabbrüchen entgegenzuwirken.
„Also ich weiß nicht, man muss da auch, also wir sagen auch schon ehrlich, dass es natürlich
schwer ist, das Studium. Ich sag mal, Physik macht man nicht im Vorbeigehen, denke ich.
Also, dass wir da auch ehrlich sind. Also es ist schon, man muss das schon wollen, definitiv.
Aber wenn man das Interesse hat […], dann schafft man es auch. Ich mein, die ein oder
anderen Rückschläge hat man, das ist normal.“ (A, 139)
Das Labor richtet sich nur an Mädchen. Das hat nach Aussage der Laborbetreibenden vor allem
folgenden Grund: „[…], dass die Mädchen sich halt auch wohlfühlen, wenn sie nur unter sich sind, weil manchmal
sind sie halt doch mit den Jungs, wenn sie denken, dass sie das besser können und so weiter, dann trauen die
Mädchen sich wieder nicht.“ (A, 37)
Derartige Aussagen finden sich in mehreren Laboren, die sich besonders an Mädchen richten. Hierauf
wird weiter unten noch einmal Bezug genommen.
Das Labor C weist, auch wenn es sich um eine andere Naturwissenschaft handelt, ganz ähnliche
Gestaltungsprinzipien auf, um das Interesse zu fördern. Auch hier stehen reale Experimente aus dem
Chemiestudium in authentischer Umgebung, den Praktikumssälen der Universität, im Mittelpunkt und
bieten auf diese Weise einen unmittelbaren Studieneinblick. Außerdem wird durch eine Laborführung
(C, Absatz 2) ein Einblick in die Forschung an der Universität vermittelt. Die Versuche zeigen, wo es
möglich ist, einen hohen Alltagsbezug wie die „Synthese und Charakterisierung eines Arzneimittelwirkstoffes,
von Aspirin, den stellen wir selber her“ (C, 2) oder es wird mit „Milch und Gummibärchen“ (C, 72) experimentiert.
Durch Partnerarbeit und eine entspannte Atmosphäre möchte das Labor erreichen, dass sich die
teilnehmenden Schülerinnen und Schüler sozial eingebunden fühlen.
„Indem wir spannende Sachen machen, motiviert sind. Nett, freundlich und kompetent
hoffentlich rüberkommen. Und das in einer ganz netten Atmosphäre halt ablaufen lassen.“
(C, 24)
Durch detaillierte Informationen zu verschiedenen Studiengängen in diesem Bereich und
Berufsperspektiven soll das Studieninteresse gefördert werden. Hierbei wird ein Schwerpunkt auf
„ehrliche“ Informationen ohne Beschönigungen gelegt, um Studienabbrüchen entgegenzuwirken,
Anhang
XXIII
ähnlich wie im Labor LPG. Bei Bedarf können auch Materialien zur Studieninformation mitgenommen
werden.
„EHRLICHKEIT. Also wir sagen, was das Studium also tatsächlich (.), dass es ein sehr
anspruchsvolles Studium ist und dass es eben nicht nach fünf Jahren zu Ende ist. Sondern
die Promotion dazugehört z.B. Also eben maximal Ehrlichkeit, denn auch da. Wir versprechen
also auch nicht, dass das hier das tollste Studium ist und man immer frei hat und ganz viel
Party machen kann, sondern sagen schon, das ist hier ein Präsenzstudium und man ist
meistens von 9-18 Uhr an der Uni.“ (C, 26)
Auch im Labor B werden authentische Versuche mit klassischen und modernen Methoden in
authentischer Umgebung durchgeführt. Auf diese Weise erfolgt ein Einblick in Studium und Forschung.
Neben der Authentizität steht die Selbsttätigkeit im Vordergrund. Aus diesem Grund werden die
Versuche nur mit kleinen Gruppen á 1-3 Mädchen durchgeführt. Ein anderer Grund ist eine gelockerte
Atmosphäre im kleinen vertrauten Kreis, die es den Mädchen erlaubt, über ihre Vorstellungen vom
Studium mit der Laborleiterin entspannt zu reden.
„Auch, dann ist auch so, dann dieses, entspannte Atmosphäre, um darüber zu reden, was
jeder so für Vorstellungen hat.“ (B, 21)
„Aber tendenziell, Schülerinnen kommen halt EHEr hierher, weil sie wissen wollen, wie
studiert man Chemie, wie ist das so. Und WENiger, weil sie jetzt: ‚Oh, das fühlt sich total toll
an‘. Das auch, aber eher sozusagen das Interesse besteht, ich möchte eventuell Chemie
studieren oder ich möchte Lebensmittelchemie studieren oder ich wollte mich mal informieren,
so.“ (B, 51)
Die Laborbetreiberin möchte den Mädchen als Rollenmodell und persönliche Ansprechpartnerin für das
Studium zur Verfügung stehen und falsche Erwartungen ausräumen.
„Ja man merkt schon, dass es halt eine Erleichterung für die Schüler ist, dass sie jemanden
haben, der halt das studiert und halt wirklich ihnen ihre Fragen beantwortet und halt auch
nicht nur (..) ähm (..) das ist eine TU Internetseite, die Informationen darbietet. Das hilft
vielleicht auch einigen, aber die, die zu mir kommen, wollen halt eher so.“ (B, 55)
„Ist einfach ein unglaublicher Zeitaufwand. Und das man da so ‘n bisschen ähm drauf
vorbereitet ist. Wenn man sich darüber informiert, ist es auf jeden Fall das Richtige, das zu
studieren, es macht unglaublich Spaß, aber es ist anstrengend. Das man sozusagen so ‘n
bisschen, ja das die Schülerinnen nicht mit falschen Erwartungen darangehen.“ (B, 25)
Das Labor D beginnt den Workshop mit einem Theorieblock, um ein grundlegendes Verständnis für die
anschließende praktische Tätigkeit sowie ein Kompetenzerleben hierbei zu erreichen.
„Aber es ist eben auch wichtig, dass am Anfang auch ein Theorieblock für 1,5 Stunden mit
den Kindern gemacht wird, damit die die Grundbegriffe Strom, Spannung und die
grundsätzlichen Funktionen der Schaltung auch begreifen und nicht nur nach Plan löten und
dann etwas mitnehmen, was sie gar nicht verstanden haben, wie es geht.“ (D, 6)
Zur Förderung des Interesses an Naturwissenschaften und Technik setzen die Laborbetreibenden auf
die Selbsttätigkeit der teilnehmenden Schülerinnen und Schüler und das Mitnehmen der eigenen
Produkte.
Anhang
XXIV
„Ich glaube, die beste Methode, dass die selbst wirklich MACHEN und auch mitnehmen.“ (D,
132)
„Aber die Hoffnung ist eben, auch wenn sie was mitbekommen, dass sie zuhause Eltern oder
Geschwistern oder Freund zeigen, ‚guck mal, das hab‘ ich gebaut‘. Vielleicht kommt ja dann:
‚Wie geht denn das? Und was ist denn das?‘ Und dann müssen sie selber auch noch ein
bisschen was dazu sagen. Also das ist nochmal so eine Verfestigung einfach.“ (D, 138)
Durch den Spaß am „praktisch(en) und möglichst eben selbstständig(en) Arbeiten“ (D, 131), den Stolz auf das
eigene Produkt und auch Handouts zum Mitnehmen wird eine weitere Auseinandersetzung mit den
Inhalten des Workshops und dadurch eine nachhaltige Interessenförderung angestrebt.
Um das Interesse zu wecken, können in manchen Workshops auch kleine Wettkämpfe durchgeführt
werden.
„[…] eben mit den LEGO-Mindstorms-Robotern programmiert, die kann man dann auch
gegeneinander antreten lassen auf der Teststrecke dahinten.“ (D, 6)
Zur Studienförderung vor allem der Mädchen und Abbau von Vorbehalten gegenüber einem Studium
dienen die überwiegend weiblichen Mitarbeiter als Vorbilder.
„[…] auch so ein bisschen hier so ein Vorleben und wir haben ja auch unsere Mädels also
mehr Frauen als Tutoren als Jungs und das ist gerade so das Hinstellen und sagen: ‚Ja, ich
hab‘ hier E-Technik studiert, obwohl ich damals gar nicht Physikleistungskurs hatte‘. Das
HILFT und das nimmt denen gewisse Hemmungen, Vorurteile und das ist genauso wichtig
dann wie das Inhaltliche.“ (D, 26)
Der erwähnte Theorieblock dient neben dem Aufbau des Verständnisses auch einem realistischen
Studieneinblick, um Studienabbrüchen entgegenzuwirken.
„Die Theorie war zu lang. Aber das ist so und das ist auch wichtig. Und wir sind hier `ne Uni
und wollen denen auch zeigen, wie es hier ist und nicht irgendwelche Traumbilder vorgaukeln,
dass das hier alles nur Spaß und lustig ist, sondern wir wollen ja auch realistisches Interesse
wecken. Nicht die Leute herlocken und dann nach einem Semester gehen die wieder.“ (D,
135)
Das Labor E richtet sich nur an Mädchen. Um Vorbehalte gegenüber Technik abzubauen und das
Fähigkeitsselbstkonzept zu fördern, sollen sich die Schülerinnen selbstständig ausprobieren. Auf diese
Weise können sie sich als kompetent erleben.
„Die sollen ja gerade lernen, auch mal wirklich alleine zu machen. […] sich wirklich damit
auseinander zu setzen. Und das sollen die ja in dem Workshop gerade probieren […].“ (E,
90)
„Also die gehen danach raus und sagen dann: ‚Ey cool, ich kann das ja!‘ und so. Also das ist
schon, man merkt, das macht was mit den Mädels.“ (E, 42)
Hierfür wird bei vorhandenem Vorwissen das Niveau der Aufgaben erhöht: „die kriegen von uns schwerere
Ideen“ (E, 14). Durch Urkunden, Postkarten u.a. soll der Workshop in Erinnerung bleiben, außerdem
werden die Mädchen hiermit für ihre Teilnahme belohnt.
„Ja und die Urkunden verteilen wir aber auch nach den Workshops, also jeder Workshop-
teilnehmer kriegt halt auch ‘ne Urkunde und wenn wir Material haben, auch so ‘ne schöne
Postkarte, die haben wir ja gerade neu gemacht. So als Erinnerung.“ (E, 70)
Anhang
XXV
Im Labor F wurde in zwei Interviews auf die Interessenförderung eingegangen. Im ersten Interview wird
die Verständlichkeit bereits für junge Schülerinnen und Schüler durch die grafische
Programmiersprache hervorgehoben. Außerdem ist nach Aussage der Mitarbeiterin LEGO vielen aus
ihrem Alltag bekannt und ermöglicht so einen leichten Einstieg.
„[…] das ist so ‘ne grafische Programmiersprache, die ist sehr KINDERfreundlich […]“ (F1, 8)
„Ähm ja, und das versucht man halt mit Hilfe von LEGO-Robotern, weil das halt ‘nen netter
Einstieg ist. Und diese Programmiersprache ist ja auch* relativ simpel […]“ (F1, 39)
Zu diesem Zeitpunkt gibt es zwei Kursniveaus, für Anfänger und für Fortgeschrittene. Hierdurch wurde
eine Herausforderung auch für Schülerinnen und Schüler höheren Alters oder mit mehr Vorwissen
gewährleistet.
„[…] kann man aber auch anspruchsvoll machen, wenn man jetzt Oberstufenschüler hat. Und,
joa, dann kriegen die ‘n paar kleine Aufgaben oder auch größere, je nachdem, wie alt.“ (F1,
8)
„[…] verschiedene Schwierigkeitsstufen, weil es gibt halt Kinder, die kommen sehr, sehr oft.
Und die brauchen dann ein bisschen schwierigere Sachen, das heißt, da gibt es dann auch
Fortschrittkurse und ja noch ‘n paar andere Sachen. Wenn die eigene Ideen haben, dann
dürfen sie das auch machen. Das ist dann ein bisschen freier, nicht so auf ‚Ihr MÜSST jetzt
die AUFgabe bearbeiten‘ gerichtet.“ (F1, 11)
Verständlichkeit und Herausforderung stellen Voraussetzungen für das Kompetenzerleben dar. In den
Fortgeschrittenenkursen arbeiten die Teilnehmenden freier und erleben sich auf diese Weise
selbstbestimmter. In einer Projektwoche wurden des Weiteren Spiele und Schülerpräsentationen
durchgeführt und Arbeitsblätter verwendet, die letzteren beiden zur Dokumentation des Projektes.
Zum Zeitpunkt des zweiten Interviews gibt es keine Fortgeschrittenenkurse mehr. Auf die Schwierigkeit,
eine Herausforderung für ältere Schüler zu gewährleisten, weist die Mitarbeiterin auch hin. Dennoch
wird versucht, das Niveau anzupassen, in dem die Einführung in das Programmieren anders gestaltet
wird.
„Und für Ältere ist er zwar möglich, aber die würden sich dann vielleicht unterfordert fühlen.“
(F2, 13)
„[…] wenn man so merkt, ok, die Gruppe kann ‘ne ganze Menge aufnehmen, z.B. bei älteren
Gruppen, trenn‘ ich das nicht, ne, so zwischen wenn ich denen das Programmieren zeige,
dann zeige ich denen alles komplett, sofort. Und bei jüngeren Gruppen ist es so, dass ich
denen erstmal so die Grundeinstellung für die erste Aufgabe auf dem Aufgabenblatt und dann
lass ich die das erstmal programmieren und dann hol ich sie alle nochmal zurück und dann
‚Komm jetzt gucken wir uns das mal mit den Sensoren an‘.“ (F2, 82)
Den Schülerinnen und Schülern Freiräume zu ermöglichen, damit diese sich ausprobieren können, aber
sie hierbei optimal und individuell zu unterstützen, stellt den Schwerpunkt im zweiten Interview dar.
„Grundanleitung, das Grundgerüst ist ja vorgegeben, aber was sie dann noch so ranbauen,
können sie sich frei ausdenken und dann halt sich mit dem Programmieren ausprobieren, um
mal einfach zu gucken, gefällt mir das, […].“ (F2, 20)
„Zusätzlich ist es auch so, dass wir mit den Kindern immer in Interaktion sind, also, dass wir,
wenn Probleme auftreten, dann mit den Kindern sprechen, woran könnte es liegen, um jetzt
nicht so zu sagen, na ja da hast du einen Fehler gemacht, da hast du einen Fehler gemacht,
Anhang
XXVI
sondern wirklich zu gucken, ok, wo müssen wir jetzt ansetzen und was wäre deine Idee, um
den Fehler zu beheben.“ (F2, 6)
Auf dem Weg zum selbstständigen Programmieren ist der Mitarbeiterin eine verständliche Anweisung
wichtig, mit der sie alle mitnimmt. Auf Beiträge und Fragen wird wertschätzend eingegangen.
„[…] methodisch ist es so, dass wir schon versuchen, die Informationen, die wir rüber bringen
wollen, so klein, also wirklich in kleine Einheiten zu verpacken. Ja und immer zu schauen und
immer Rückfragen, habt ihr das jetzt verstanden? Habt ihr alle jetzt auf den Knopf gedrückt,
ne? Das wir relativ früh merken, wo reißt jetzt einer ab, wo fällt jetzt einer durch‘s Raster?“
(F2, 28)
Durch vielfältige Beispiele aus Technik und Alltag werden Bedeutung und Anwendungsbereiche von
Robotern sowie auch Berufsbezüge verdeutlicht. Zugleich fesseln überraschende Videos die
Aufmerksamkeit der Kinder.
„Also in der Präsentation zeigen wir auch einige Videos, ähm, um halt irgendwie zu zeigen,
warum Roboter in einigen Bereichen wichtig sind und zum Einsatz kommen.“ (F2, 26)
„Vor allem die Videos von Atlas, die wir so zeigen, von Boston Dynamic, hat der eine auch
gefragt: ‚Da gibt es doch jetzt auch so ein Video, da macht der so ein Backflip.‘ […] ähm, was
das halt was ist, was die Aufmerksamkeit der Kinder bringt. ‚Oh Gott, da macht jetzt ein
Roboter ein Rückwärtssalto‘, ja.“ (F2, 28)
Aus dem Interview lässt sich schließen, dass im Labor Methoden angewendet werden, durch welche
sich die Kinder als selbstbestimmt und kompetent erleben können. Durch die individuelle Betreuung
erfahren sie Unterstützung bei Problemen. Die Methoden scheinen geeignet, um das Interesse zu
fördern. Jedoch weist die Mitarbeiterin auch auf Probleme hin.
„Ähm, weil das Problem auch da ist, also es gibt halt Kinder, die kreativ sind und sich dann
eigene Aufgaben überlegen, ne, also was könnte man jetzt machen, der Roboter könnte dies
machen, jenes machen, sich da nochmal drehen. Aber bei den meisten Kindern ist es so,
dass wir Aufgaben stellen müssen, […].“ (F2, 14)
Das Labor schafft es mit dieser Methode nicht, alle Schülertypen gleichermaßen anzusprechen, da
einige Schülerinnen und Schüler nicht durch die Gelegenheit, eigenen Fragestellungen nachzugehen,
motiviert werden.
Das Labor G versucht, das Interesse durch Experimente, die in Kleingruppen mit maximal 5
Teilnehmenden und je einem Mitarbeiter oder einer Mitarbeiterin durchgeführt werden, zu fördern.
Zusätzlich erhalten die Schülerinnen und Schüler durch eine Laborführung einen Einblick in die
Forschung an der Universität. Die Kleingruppen ermöglichen es den Mitarbeitenden, auf das Vorwissen
und die Vorstellungen der Kinder individuell einzugehen. Ein Alltagsbezug wird teilweise hergestellt, ist
aber nach eigener Aussage ausbaufähig. Während der Experimente erhalten die Kinder Freiräume zum
freien Experimentieren. Diese Freiräume werden allerdings teilweise auch wieder eingeschränkt.
„Und der Großteil ist, dass sie selbst quasi ‚Hand anlegen können‘ und mit den Sachen
herumexperimentieren können. Schrägstrich ‚Spielen‘. Je nachdem, wie sehr das dann
ausartet, sind wir dann eben entsprechend dabei, das entsprechend einzudämmen.“ (G, 147)
„Und dann gibt’s halt so Stationen, die haben eben so ‘nen kleinen Windkanal, da ist (..) also
da verbieten wir im Prinzip das Spielen schon, weil das ja auch ein bisschen empfindlich ist,
Anhang
XXVII
aber dass man auch ‘n bisschen sieht, was passiert und so weiter. Dass man mal ‘n bisschen
stellt, ‘n bisschen abliest, ‘n paar Messwerte nimmt und so weiter.“ (G, 149)
Die Mitarbeitenden setzen Arbeitsblätter ein, damit die Kinder das Wissen dokumentieren und sich
zuhause weiter mit dem Thema auseinandersetzen können. Allerdings wird von manchen
Mitarbeitenden auch das Ausfüllen der Arbeitsblätter nicht den Kindern selbst überlassen.
„[…] aber ICH mach es so, ich lass es nicht von denen alleine machen, sondern helfe
eigentlich schon dabei so ‘n bisschen.“ (G, 145)
Außerdem enthalten die Arbeitsblätter Rätsel, was das Interesse der Kinder wecken soll. Neben den
Arbeitsblättern dienen Give-aways wie Stifte und ein kleines Experiment der Nachhaltigkeit des
Besuches. Das Labor richtet sich vorrangig an Mädchen und bietet für diese Experimente an. Sofern
dennoch gemischte Gruppen kommen, trennt das Labor in geschlechtshomogene Kleingruppen, um
„durch diese Trennung [zu] unterbinden, dass die Mädchen sich nicht trauen“ (G, 169). Ein Vorleben durch
Rollenmodelle wäre in diesem Labor zwar möglich, ist aber nach Aussage der Mitarbeitenden nicht
nötig.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass alle Labore versuchen, eine entspannte Atmosphäre zu
schaffen und durch Partner- oder Gruppenarbeit den Schülerinnen und Schülern ermöglichen, sich
sozial eingebunden zu fühlen. Einige Laborbetreibende und Mitarbeitende unterstützen das, in dem sie
sich bemühen, eine individuelle Beziehung aufzubauen und sich als persönliche Ansprechpartner zur
Verfügung zu stellen. Das Gefühl sozialer Eingebundenheit stellt ein Grundbedürfnis dar und kann somit
auch als Grundlage für jedes intendierte Ziel gesehen werden. Des Weiteren stehen in allen Laboren
Experimente bzw. praktische Tätigkeiten als Methode im Mittelpunkt. Diese werden je nach Labor
eingesetzt, um einen authentischen Einblick ins Studium zu vermitteln oder um das Interesse zu fördern,
aber auch, um durch die selbsttätige Auseinandersetzung Schwellenängste abzubauen und das
Fähigkeitsselbstkonzept zu fördern. Des Weiteren fiel auf, dass in fünf (A, B, G, F1, E) von sechs
Interviews, in denen eine Mädchenförderung als Ziel genannt wurde, geschlechtshomogene
Lerngruppen als sinnvoll erachtet werden, da die Mädchen durch die Anwesenheit der Jungen gehemmt
würden.
Um Nachwuchs für naturwissenschaftliche und technische Studiengänge zu gewinnen, wird zum einen
ein authentischer Einblick in das Studium durch Versuche aus dem Studium in Praktikumssälen (A, B,
C) gegeben. Zum anderen werden detaillierte Informationen zum Aufbau des Studiums und einzelnen
Studiengängen mündlich (A, B, C) und auch als Informationsmaterial (C) gegeben. In den Laboren mit
dem Ziel, insbesondere den weiblichen Studierendennachwuchs zu fördern, stehen weibliche
Mitarbeiter als Vorbilder und persönliche Ansprechpartner zur Verfügung.
Auffallend ist, dass bei vielen Laboren die Studienorientierung mit dem Ziel einer Reduzierung von
Studienabbrüchen einhergeht. Hierfür wird auf Schwierigkeiten des Studiums ausdrücklich
hingewiesen, falsche Erwartungen ausgeräumt und persönliche Erfahrungen berichtet (A, B, C, D). Die
Labore, die insbesondere bei den Mädchen Schwellenängste abbauen und das Fähigkeitsselbstkonzept
fördern wollen, setzen auf die selbstständige Auseinandersetzung der Mädchen mit Technik (D, E) und
eine maßvolle Unterstützung, die es den Schülerinnen erlaubt, sich selbst als kompetent zu erleben.
Anhang
XXVIII
Im Hinblick auf die Interessenförderung wird die größte Methodenvielfalt genannt. Im Mittelpunkt steht,
wie oben erwähnt, das Experiment (A, B, C, G) oder eine selbstständige praktische Tätigkeit (D, F, E).
Sofern die Authentizität nicht durch die Experimente selbst und die Umgebung erkennbar ist, wird
teilweise durch eine Laborführung ein authentischer Einblick in die Forschung an einer Universität
vermittelt (G). Durch Anknüpfen an Wissen aus der Schule, Alltagsbezüge und Anwendungsbeispiele
soll den Schülerinnen und Schülern das Verständnis erleichtert und die Bedeutung von
Naturwissenschaft und Technik vermittelt werden. Einige Labore versuchen explizit, den Schülerinnen
und Schülern Freiräume zum Ausprobieren zu geben (F, E, G). Erleben sich die Schülerinnen und
Schüler auf diese Weise als selbstbestimmt, können sie sich auch als kompetent erleben. Um das
Kompetenzerleben als eine Voraussetzung zur Interessenförderung zu begünstigen, passen die Labore
ihre Inhalte und den Schwierigkeitsgrad der Aufgaben dem Vorwissen der Schülerinnen und Schüler
an.
Schließlich werden, um das Interesse der Teilnehmenden zu wecken, in einigen Laboren auch Rätsel,
Spiele und Wettbewerbe eingesetzt (G, D, E). Durch Arbeitsblätter und verschiedene Formen von Give-
aways (D, G, E) sollen die Schülerinnen und Schüler angeregt werden, sich auch zuhause noch einmal
mit den Inhalten des Labors auseinanderzusetzen. Give-aways und Urkunden oder Zertifikate (E)
dienen auch als Belohnung. Abbildung 2 stellt die wesentlichen genannten Mittel zur Erreichung der
anvisierten Ziele dar.
Die in den Interviews genannten Mittel scheinen theoretisch geeignet, das Interesse zu fördern. Es
ergaben sich in den Interviews jedoch bereits einige Hinweise, welche Mittel zur Interessenförderung
ausgebaut werden sollten. So sind Wahlmöglichkeiten und Handlungsspielräume der Schülerinnen und
Schüler oft beispielweise aufgrund der Versuche mit empfindlichen Geräten oder Gefahrenstoffen
eingeschränkt. Stellenweise kann hier jedoch verbessert werden. An anderer Stelle sprach der große
Freiraum nicht alle Schüler und Schülerinnen an. Hier sollten Aufgaben für Schülerinnen und Schüler
vorbereitet werden, die sich lieber an konkreten Fragestellungen orientieren. Auch die Schwierigkeit der
richtigen Passung der Aufgaben wurde angesprochen. Damit die Schülerinnen und Schüler sich als
kompetent erleben, muss eine Über- und Unterforderung vermieden werden. Teilweise wurde vermutet,
dass sich ältere Teilnehmende unterfordert fühlen, hier sollten schwierigere Aufgaben erstellt werden.
Auch die Kontextorientierung im Sinne von Alltagsbezug und Anwendungen wurde stellenweise als
verbesserungswürdig erwähnt.
Anhang
XXIX
Wie in Kapitel 1.1.2 dargestellt, konnte in einigen Studien ein Einfluss der Unterrichtseinbindung auf die
Wirksamkeit des Schülerlabors gezeigt werden. Da eine Unterrichtseinbindung eine Zusammenarbeit
zwischen Lehrkräften und Laborbetreibenden voraussetzt, wurden diese hierzu befragt. Die Ergebnisse
aus den Interviews mit den Laborbetreibenden werden hier vorgestellt.
Das Labor A arbeitet nach eigener Aussage nicht mit Lehrkräften zusammen. Die Organisation der
Teilnehmenden übernimmt der Techno-Club (https://www.techno-club.tu-berlin.de/menue/der_techno_
club/). Zwar bietet das Labor neben der AG auch einzelne Termine an, hier treten jedoch die
Schülerinnen direkt oder deren Eltern mit den Mitarbeitenden in Kontakt.
Da das Labor C mit seinem Angebot Lehrkräfte unterstützen möchte und sich an Lehrkräfte mit ihren
Klassen bzw. Kursen richtet, erfolgt hier im Gegensatz zum Labor A eine enge Zusammenarbeit mit den
Lehrkräften. Die Workshops wurden teilweise auf Anfrage von Lehrkräften erstellt. Die Kontakte zu
Schulen und Lehrkräften sind teilweise bereits alter Bestand, zugleich wachsen die Kontakte durch
Mundpropaganda unter den Lehrkräften. So nehmen einige Schulen das Labor als Stammkunden
regelmäßig war. Die erste Kontaktaufnahme der Lehrkräfte erfolgt zumeist per Email, hieran schließt
sich ein Telefonat, in dem die gewünschten Themen und der zeitliche Umfang abgestimmt werden. Die
Zusammenarbeit mit Lehrkräften
Abbildung 2 Gestaltungmittel zu den Zielen
Anhang
XXX
Inhalte und Länge des Workshops werden mit den Lehrkräften abgesprochen und auf deren Wünsche
hin gestaltet.
„Genau. Also erstmal das Thema und dann den zeitlichen Umfang und dann mach ich mir
Gedanken, welche Experimente dazu vielleicht passen könnten aus unserem Portfolio und
das wird dann wieder per Email fein abgestimmt. Das ich dann hinschreibe, wir könnten das
und das machen. (.) Und manchmal kommen die Lehrer aber auch (vorbei?) und sagen, sie
würden gerne zu einem Gespräch vorbeikommen und das persönlich im persönlichen
Gespräch machen.“ (C, 40)
Da die Angebote auf Anfrage der Lehrkräfte gestaltet werden und die Lehrkräfte nach Themen aus dem
Lehrplan fragen, geht der Laborbetreiber davon aus, dass eine Unterrichtseinbindung erfolgt.
„Sondern meistens auch die Frage, wir haben jetzt gerade das und das Thema, haben Sie
dazu Versuche, können Sie dazu irgendwas machen? Das ist eher die (.). Insofern ist es
häufig auch schon vorbereitet. (.) // Möchte ich schon behaupten.“ (C, 44)
Der Laborbetreiber berichtet aus eigener Erfahrung, dass Themen, die wenig Lehrplanrelevanz
besitzen, wenig nachgefragt werden.
Das Labor B richtet sich an Schülerinnen, die ohne Begleitung einer Lehrkraft das Angebot
wahrnehmen. Aus diesem Grund beschränkt sich der Kontakt mit Schulen und Lehrkräften auf die
Werbemaßnahmen für das Schülerlabor. Hierzu stellt die Mitarbeiterin das Angebot im Unterricht vor
und verteilt Informationsmaterialien zum Labor.
Anfragen von Lehrkräften für ganze Klassen stellen Ausnahmen dar, so beispielsweise zu
Studieninformationstagen. Hier beschränkt sich das Angebot auf eine Labor- bzw. Campusführung und
Studienberatung. Da das reguläre Angebot von Schülerinnen außerhalb des Unterrichts
wahrgenommen wird, erfolgt keine Unterrichtseinbindung.
Beim Labor D nehmen die Lehrkräfte üblicherweise über die Homepage des Labors Kontakt auf. Das
Labor informiert auf der Homepage sowie über Flyer und auf Lehrerfortbildungen oder Tagungen über
das Angebot. Neben der Anmeldung zu einem Workshop und einer kurzen Information, was
mitzubringen ist, erfolgen für gewöhnlich keine weiteren Absprachen.
„Meistens kommen die Schüler ohne Vorkenntnisse her und auch ohne, dass sie wissen, was
in dem Projekt läuft.“ (D, 52)
Dies macht laut Aussage der Mitarbeitenden keinen Unterschied im Workshop. Die Anmerkung, dass
das Wissen aus der Schule bei den Schülerinnen und Schülern allerdings wenig präsent ist, lässt jedoch
eine Vorbereitung sinnvoll erscheinen.
„E-Technik kommt in Physik so ‘n bisschen vor. Elektrizitätslehre. Und man kriegt Strom,
Spannung und das, was hier an der Tafel ist, so ein bisschen Reihenschaltung,
Parallelschaltung, das sollte irgendwie schon mal dran gewesen sein. Gerät aber dann auch
schnell wieder in Vergessenheit, sobald es dran gewesen war. Und auch heute, die
Zehntklässler, die da waren, denen musste man das so ein bisschen aus der Nase ziehen.
Wie hier, von 15 Leuten einer wusste es. ((lachen)) War nicht so dolle.“ (D, 28)
Anhang
XXXI
In Ausnahmen auf Wunsch der Lehrkräfte und zumeist bei Lehrkräften, die bereits das Labor kennen,
erfolgt eine Absprache, welche Voraussetzungen die Schülerinnen und Schüler mitbringen sollten, so
dass hier davon auszugehen ist, dass eine Vorbereitung im Unterricht erfolgt.
Die Nachbereitung im Unterricht wird von den Laborbetreibenden als wichtig erachtet, jedoch sagen nur
wenige Lehrkräfte, dass sie den Workshop nachbereiten wollen und fragen direkt nach Materialien. Eine
Handreichung für die Lehrkräfte als Anregung für eine Nachbereitung im Unterricht ist nach Aussage
der Mitarbeitenden wünschenswert, jedoch aus Zeitmangel noch nicht erarbeitet.
„Wär‘ natürlich schön, wenn man irgendwie noch so ein Art Arbeitsblatt hat, das man den
Lehrern mitgeben kann. Dass man mal wiederholt, was wir gemacht haben. Oder was
irgendwie Anwendungsmöglichkeiten, wenn jetzt alle so ein Farb-. so ein LED mitnehmen,
wie sie dann mischen können. Was kann man damit machen. Was können die im Unterricht
weiter damit machen. Das wär‘ natürlich schön, wenn man sowas in einer Handreichung für
die Lehrer hätte. Aber das auch noch zu machen, wir haben so viel andere Baustellen, wo wir
gerade nicht zurande kommen. Aber das wäre natürlich schön, wenn man irgendwie sowas
hat.“ (D, 118)
Eine Ausnahme stellt ein Projekt des Labors dar, welches während des regulären Physikunterrichts und
an seiner statt durchgeführt wurde. Hier erfolgte eine direkte Unterrichtseinbindung in die laufende
Unterrichtsreihe.
„Das war die [Name der Schule] hier am [Ort] und die wollten eben immer in ihren
Physikstunden kommen. Und das haben wir 5 Wochen hintereinander gemacht. Die sind
dann immer montags um 8 hier angekommen.“ (D, 12)
Das Labor E bietet eine wöchentliche AG an einer Schule an und Workshops für Klassen mit
begleitenden Lehrkräften. Die Zusammenarbeit mit den Schulen ist nach Aussage der
Laborbetreibenden stark vom Engagement einzelner Lehrkräfte abhängig. Eine Lehrkraft als direkten
Ansprechpartner erweist sich als günstig, ähnliches wurde auch im Labor B berichtet. Die Kontakte zu
Lehrkräften entstehen durch das Anschreiben von Schulen und Verteilen von Flyern auf
Veranstaltungen wie die Lange Nacht der Wissenschaften, um das Labor bekannt zu machen.
Andererseits ist das Labor auch im Portal Schule Plus zu finden. Anfragen entstehen außerdem durch
Weitersagen der Lehrkräfte und durch Schülerinnen, die den Workshop als Ferienveranstaltung besucht
haben. Da sich das Angebot vorrangig an Mädchen richtet, sind diese oft aus mehreren Klassen. Hier
stellt sich von vorherein das Problem einer Unterrichtseinbindung. Des Weiteren ist der Inhalt des
Workshops nicht lehrplanrelevant. Eine Unterrichtseinbindung wird auch nach Erfahrung der
Laborbetreibenden nicht durchgeführt und ist ihrer Meinung nach auch nicht wichtig.
„[…] also vorbereitet würde ich eher sagen NICHT, aber es ist an sich auch nicht schlimm,
davon gehen wir auch überhaupt nicht aus. Also die können wirklich einfach kommen. Wer
schon mal mit LEGO gebaut hat, der versteht die Anleitung vielleicht schneller, aber an sich
brauchen die auch wirklich Null Vorkenntnisse.“ (E, 85)
„Und Nachbereitung ist wahrscheinlich individuell. Ich befürchte aber eher, dass es nicht so
groß nachbereitet wird. […] Das ist dann, glaub ich, auch wieder schwierig, die danach
nochmal zusammen zu kriegen. Irgendwie. Aber es ist eigentlich find ich (.). JA im Prinzip
auch nicht so schlimm, weil es hier ja schon so ne relativ abgeschlossene Einheit ist.“ (E, 85)
Anhang
XXXII
Die Meinung überrascht, weil im selben Interview Zweifel an der Nachhaltigkeit des Workshops aufgrund
des singulären Charakters beschrieben wurden (siehe oben). Des Weiteren überrascht, dass, obwohl
sich das Labor an Lehrkräfte mit ihren Schülerinnen richtet, die Lehrkräfte im Workshop oft gar nicht
anwesend sind. Teilweise wird Ihre Anwesenheit aber auch als störend empfunden, wenn der Workshop
dadurch beeinflusst wird.
„Viele gehen, also in den letzten Workshops kann ich mich dran erinnern, sind viele der Lehrer
rausgegangen oder saßen dann nur daneben und haben irgendwas anderes gemacht. Ähm,
das hat die quasi gar nicht so richtig interessiert.“ (E, 96)
„Ja, wobei ich mich an einen Lehrer erinnern kann, der war so, ich sag jetzt mal übereifrig.
Das hatte auch dann eigentlich ein Problem zur Folge. Der hat dann die Mädchen, ohne dass
die gefragt haben oder wirklich Hilfe brauchten, hat er ihnen geholfen. […] Und der hat dann
halt die ganze Zeit geholfen und im Prinzip war‘s dann sogar so, dass der denen was
FALSCHES gezeigt hat, was dann eben am Ende schwer korrigierbar war.“ (E, 90-91)
Der Kontakt mit den Lehrkräften beschränkt sich im Labor F laut erstem Interview auf die Anfragen über
ein Kontaktformular und Terminabstimmung via Email. Das Angebot des Labors wird auf einer
Internetseite und über das Schulbüro bekannt gemacht. Nach Aussage der Mitarbeiterin im ersten
Interview sind die meisten Lehrkräfte, die das Angebot mit ihrer Klasse wahrnehmen, Stammgäste, die
jedes Jahr wiederkommen. Eine Unterrichtseinbindung erfolgt nach ihrem Wissen nicht, zumal eine
Nachbereitung ohne die entsprechende Software auch nicht möglich wäre.
Auch im zweiten Interview wird berichtet, dass die Kontaktaufnahme der Lehrkräfte über Email erfolgt.
Das Angebot wird neben der Internetseite nun auch über Flyer bekannt gemacht, zumeist erfahren die
Lehrkräfte jedoch von anderen Lehrkräften oder auch von Eltern von dem Workshop. Einen Großteil
der Nutzer des Angebots scheinen nun neben Lehrkräften Berufsorientierungszentren darzustellen.
Erfolgt die Organisation des Workshops über ein Berufsorientierungszentrum, wissen die
Laborbetreibenden oft noch nicht einmal, von welcher Schule die Schülerinnen und Schüler kommen,
eine Unterrichtseinbindung ist in diesem Fall ausgeschlossen. Auch wenn der Workshop von einer
Lehrkraft angefragt wird, erfolgen Informationen zu Ablauf und Terminen und gegebenenfalls zu
Kooperationen mit einem anderen Labor29 ausschließlich per Email. Ob eine Unterrichtseinbindung
erfolgt, weiß die Mitarbeiterin nicht. Vorkenntnisse werden allerdings selten erfragt und sind nach
Aussage der Mitarbeiterin auch nicht nötig. Eine Nachbereitung wird zumindest bei Lehrkräften, die das
Labor mit ihren Informatikkursen besuchen, vermutet.
„Sehr oft sind es Lehrer, die sich bei uns melden, von zum Beispiel Informatikklassen, ja also
wo die Schüler dann ähm, wo gerade so ein Projekttag irgendwie ansteht oder so ein
Wandertag ansteht und die halt so eine AG haben und das dann irgendwie gerne mit
kombinieren möchten. Ich denke schon, dass die dann auch zum Schluss nochmal darüber
sprechen, aber genau weiß ich nicht, wie die das vor- oder nachbereiten. Manchmal wird bei
29 Übersteigt die Klassengröße die geeignete Gruppengröße für den Workshop, wird die Klasse aufgeteilt. Ein Teil
erhält einen ähnlichen Workshop in einem anderen Labor. Die Inhalte und die verwendete Soft- und Hardware sind
jedoch nicht identisch. Auch in diesem Fall erscheint eine Unterrichtseinbindung schwierig.
Anhang
XXXIII
uns angefragt, welches Programm wir benutzen, aber sehr, sehr selten, also es wird halt
größtenteils angefragt, welche Programmierkenntnisse notwendig sind, um an dem
Workshop teilzunehmen.“ (F2, 42)
Das Labor G wird von Lehrkräften über die Internetseite angeschrieben. Viele Lehrkräfte erfahren durch
andere Lehrkräfte oder Eltern vom Labor. Das Labor hat auch Schulen angeschrieben, um über das
Angebot zu informieren, die Resonanz war hier jedoch gering. Die Laborbetreibenden informieren die
besuchenden Lehrkräfte vorab über die Inhalte des Angebots, eine Unterrichtseinbindung erfolgt jedoch
ihres Wissens nicht. Dennoch werden im Interview konkrete Bespiele für Nachbereitungsformen
benannt.
„Also die sollten die […] //Stationen// dokumentieren intern und dann nochmal für die Jungs
quasi aufbereiten.“ (G, 67-70)
„Und der Lehrer, der ähm jetzt nächste Woche wiederkommt, der hat auch einen Bericht
schreiben lassen. […] Also die haben dann wirklich auch auf ihrer Homepage mit Bildern und
was sie so gemacht haben (.) das dokumentiert.“ (G, 75)
Eine Unterrichtseinbindung erscheint den Laborbetreibenden nicht relevant, da die Inhalte des Labors
für diese Zielgruppe keine Lehrplanrelevanz besitzt. Eine Vorbereitung wird sogar als einschränkend
empfunden.
„Aber die Vorbereitung – also ich finde es eigentlich ganz gut, wenn die nicht schon geprägt
kommen, weil sie dann halt schon in bestimmte Richtungen denken. Und so sind sie halt
schon […] offener und experimentierfreudiger auch mal darüber hinaus zu denken.“ (G, 26)
Eine Nachbereitung wird hingegen doch als sinnvoll eingeschätzt. Die Arbeitsblätter sollen hierfür den
Lehrkräften als auch den Schülerinnen und Schülern Möglichkeit geben, sich noch einmal mit den
Inhalten auseinanderzusetzen.
Zusammenfassend erfolgt die Absprache der Labore mit den Lehrkräften zumeist über Email und bleibt
auf Terminvereinbarung und mitunter wenige Informationen zum Inhalt des Labors beschränkt. Enge
Absprachen zum Inhalt und der Länge des Angebotes, welches auf die Bedürfnisse der Lehrkräfte
zugeschnitten wird, erfolgt nur in einem Labor (C). Die anderen Labore bieten ein festes Programm,
welches nur in Teilen an das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler angepasst wird. Eine
Unterrichtseinbindung erfolgt in den wenigsten Fällen, teilweise wird dies mit der geringen
Lehrplanrelevanz des Angebots begründet. Eine Unterrichtsvorbereitung wird teilweise als unnötig oder
sogar als ungünstig (G) beschrieben. Eine Nachbereitung wird hingegen in einigen Laboren als sinnvoll
erachtet, die verwendeten Arbeitsblätter sollen hierfür bereits eine Anregung darstellen (D, G). Im
Einzelfall wird auch die Absicht geäußert, die Materialien zur Nachbereitung auszubauen (D). Nur in
einem Labor wird davon ausgegangen, dass eine Unterrichtseinbindung stattfindet, da das Angebot an
die Themen des Unterrichts angepasst wird (C).
Anhang
XXXIV
Anhang B: Kategoriensystem Laborbetreibende (Auszug)
1 Kontakt/Zusammenarbeit mit Lehrkräften
1.1 Anwesenheit Lehrkraft im Workshop
1.2 Rückmeldungen der Lehrkräfte
1.3 Engagement einzelner Lehrkräfte
1.4 Absprachen zu Voraussetzungen der Schüler*innen
1.5 Projekt als Unterricht
1.6 Lehrplanrelevanz
1.7 Unterstützung der Lehrkräfte
1.8 Absprachen zu Inhalt und Länge
1.9 Unterrichtseinbindung
2 Methoden
2.1 für Abbau von Schwellenängsten und Vorbehalten
2.2 für Förderung von Interesse und Aufgeschlossenheit
2.2.1 Experimente
2.2.2 "Anstecken" - inhaltliches Interesse beim Lehrenden
2.2.3 Instruktionsqualität
2.2.4 basic needs
2.2.4.1 Bedürfnis nach sozialer Eingebundenheit oder Zugehörigkeit
2.2.4.2 Bedürfnis nach Autonomie oder Selbstbestimmung
2.2.4.3 Bedürfnis nach Kompetenz oder Wirksamkeit
2.2.4.3.1 angepasste Aufgabenstellung/Erklärungen
2.2.5 epistemisches Interesse
2.2.5.1 Zertifikat, Urkunde, Zeugnisbemerkung
2.2.5.2 Handouts
2.2.5.3 Give-Aways
2.2.6 wertbezogenes Interesse
2.2.6.1 Anbindung an Kontexte
2.2.6.2 Authentizität
2.2.7 emotionales Interesse
2.2.8 Eigenaktivität
2.2.9 catch-Faktoren
2.3 für Mädchenförderung
2.3.1 Geschlechtertrennung
2.3.2 Rollenmodelle
2.4 für Studierendennachwuchs
Anhang
XXXV
3 Ziel
3.1 Zweifel an Wirksamkeit
3.2 lehrerbezogen
3.3 Studien- und Berufsorientierung
3.3.1 Studieninformation
3.3.2 Studierende gewinnen
3.3.3 Studienabbruchquoten senken
3.3.4 für die eigene Institution werben
3.3.5 Berufsbild
3.4 Breiten- bzw. Spitzenförderung
3.5 Mädchenförderung
3.6 weitere Kompetenzen
3.7 Wissensvermittlung
3.8 Vermittlung adäquater Ansichten über Naturwissenschaften/Technik
3.9 Vermittlung naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen
3.10 Abbau von Schwellenängsten und Vorbehalten gegenüber Naturwissenschaften/Technik
3.10.1 Fähigkeitsselbstkonzept
3.11 Vermittlung der Bedeutung von Naturwissenschaften und Technik für Gesellschaft
3.12 Interesse und Aufgeschlossenheit fördern
3.12.1 selbstständige Auseinandersetzung
4 Angebot
5 Optimierung
6 subjektive Geschlechtertheorien
Anhang
XXXVI
Anhang C: Leitfäden
Leitfaden für die Interviews mit den Laborbetreibenden und Mitarbeitenden
Thema
Leitfrage (Erzählaufforderung)
Aufrechterhaltungs- und
Steuerungsfragen
Teil I
Einstiegsfrage
• Welche Angebote gibt es in
Ihrem Schülerlabor?
• Welche Zielgruppen sprechen
Sie an?
• Nonverbale
Aufrechterhaltung
• Können Sie dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern
mehr wissen…
Teil II
Ziele der Angebote
• Was möchten Sie mit Ihren
Angeboten erreichen?
• Gibt es konkrete Ziele? Welche?
• Wie versuchen Sie, diese Ziele
zu erreichen?
• Gibt es bestimmte
Gestaltungsmittel oder
Methoden, die Sie einsetzen?
• Nonverbale
Aufrechterhaltung
• Können Sie dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern
mehr wissen…
Teil III
Zusammenarbeit mit
Lehrkräften
• Wie ist der Kontakt und die
Zusammenarbeit mit den
Schulen und Lehrkräften?
• Wie sieht die Zusammenarbeit
mit den Lehrkräften aus?
• Inwiefern wird der Laborbesuch
im Unterricht vor- und
nachbereitet?
• In welcher Form erhalten Sie
Rückmeldungen von den
Lehrkräften?
• Nonverbale
Aufrechterhaltung
• Können Sie dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern
mehr wissen…
Teil IV
Optimierungspotential
• Wo sehen Sie
Optimierungspotential/ -bedarf
Ihres Labors/Angebotes?
• Gibt es etwas, das Ihrer Meinung
nach verbessert werden könnte
oder sollte? Wenn ja, was wäre
das?
• In welcher Weise wird das
Angebot evaluiert?
• Nonverbale
Aufrechterhaltung
• Können Sie dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern
mehr wissen…
Anhang
XXXVII
Leitfaden für die Interviews mit den begleitenden Lehrkräften
Thema
Leitfrage (Erzählaufforderung)
Aufrechterhaltungs- und
Steuerungsfragen
Teil I
Einstiegsfrage
•
Wie sind Sie auf dieses
außerschulische
Lernangebot/Schülerlabor
aufmerksam geworden?
• Waren Sie bereits in einem
Schülerlabor? An der TU Berlin?
Welche haben Sie bereits
besucht?
•
Nonverbale
Aufrechterhaltung
• Können Sie dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern
mehr wissen…
Teil II
Erwartungen
• Was sind Ihre Erwartungen an
den Schülerlaborbesuch?
• Wie begründet sich Ihre
Motivation für den Besuch dieses
außerschulischen
Lernangebotes?
• Was möchten Sie damit
erreichen?
• Nonverbale
Aufrechterhaltung
• Können Sie dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern
mehr wissen…
Teil III
Zusammenarbeit mit
den Schülerlaboren
• Wie ist der Kontakt und die
Zusammenarbeit mit dem
Schülerlabor/ mit den
Mitarbeitenden?
• Wie sieht die Zusammenarbeit
aus?
• Nonverbale
Aufrechterhaltung
• Können Sie dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern
mehr wissen…
Teil IV
Unterrichtseinbindung
• Inwiefern erfolgt eine
Unterrichteinbindung?
• Auf welche Weise haben Sie Ihre
Schüler auf den Laborbesuch
vorbereitet?
• Wird es eine Nachbereitung des
Schülerlaborbesuchs im
Unterricht geben? Wie wird diese
aussehen?
• Nonverbale
Aufrechterhaltung
• Können Sie dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern
mehr wissen…
Teil V
Optimierungspotential
• Wo sehen Sie
Optimierungspotential/ -bedarf?
• Gibt es etwas, das Ihrer Meinung
nach verbessert werden könnte
oder sollte? Wenn ja, was wäre
das?
• In welcher Form geben Sie den
Mitarbeitenden Rückmeldung?
• Nonverbale
Aufrechterhaltung
• Können Sie dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern
mehr wissen…
Anhang
XXXVIII
Leitfaden für die Interviews mit den teilnehmenden Schülerinnen und Schülern
Thema
Leitfrage (Erzählaufforderung)
Aufrechterhaltungs- und
Steuerungsfragen
VORHER
Einstiegsfrage (nur,
wenn das Labor als
Ferienangebot
besucht wird)
•
Wie bist du/ seid ihr auf das
Schülerlabor aufmerksam
geworden?
•
Nonverbale Aufrechterhaltung
• Kannst du/könnt ihr dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern mehr
wissen…
VORHER
Erwartungen
• Erzähl doch mal, mit welchen
Erwartungen bist du/ seid ihr
hierhergekommen?
• Worauf hast du dich/ habt ihr
euch besonders gefreut?
• Was willst du /wollt ihr
unbedingt machen?
• Worauf hast du/ habt ihr gar
keine Lust?
• Gibt es etwas, was du/ ihr auf
keinen Fall machen willst/
wollt?
• Nonverbale Aufrechterhaltung
• Kannst du/könnt ihr dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern mehr
wissen…
VORHER
Unterrichtseinbindung
(nur, wenn das Labor
im Rahmen eines
Schulausflugs
besucht wird)
• Wie wurdest du/ wurdet ihr auf
den Laborbesuch vorbereitet?
• Viel Spaß beim Laborbesuch.
Hinterher würde ich dir gerne
noch einmal ein paar kurze
Fragen zu deinem
Laborbesuch stellen.
• Nonverbale Aufrechterhaltung
• Kannst du/könnt ihr dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern mehr
wissen…
NACHHER
Erwartungserfüllung
• Erzähl doch mal, wie hat dir/
euch der Laborbesuch heute
gefallen?
• Welche deiner/ eurer
Erwartungen haben sich erfüllt?
• Was hat dir/ euch gefehlt?
• Was hat dir/ euch am besten
gefallen?
• Was hat dir nicht gefallen?
• Was hast du heute gelernt?
• Was ist dir in Erinnerung
geblieben?
• Nonverbale Aufrechterhaltung
• Kannst du/könnt ihr dazu noch
mehr erzählen?
• Wie ging das weiter?
• Dazu würde ich gern mehr
wissen…
NACHHER
Unterrichtseinbindung
(nur, wenn das Labor
im Rahmen eines
Schulausflugs
besucht wird)
• Hast du dich/ habt ihr euch
durch den Unterricht
ausreichend auf den
Laborbesuch vorbereitet
gefühlt? Warum?
• Nonverbale Aufrechterhaltung
• Kannst du/könnt ihr dazu noch
mehr erzählen?
• Dazu würde ich gern mehr
wissen…
NACHHER
Optimierungspotential
• Was könnte man noch anders
oder besser machen?
• Nonverbale Aufrechterhaltung
• Können Sie dazu noch mehr
erzählen?
• Dazu würde ich gern mehr
wissen…
Anhang
XXXIX
Anhang D: Skalendokumentation
Neben der Stichprobengröße N und dem Reliabilitätskoeffizienten Cronbachs α als Maß für die interne
Konsistenz der Skala sind für die einzelnen Items der Trennschärfekoeffizient rit und unter a das
resultierende Cronbachs α aufgeführt, welches sich ergibt, wenn dieses Item weggelassen wird.
Allgemein gelten Trennschärfekoeffizient rit zwischen .4 und .8 sowie Cronbachs α über .7 als gut.
Es wurde weitgehend auf vorhandene Skalen zurückgegriffen.30 Hier wurden teilweise Items
umformuliert (*), gekürzt oder ergänzt (**). Kursiv gedruckte Items sind neu.
Individuelles Interesse an Naturwissenschaften
T1
T2
T3
Stichprobengröße N
495
490
359
Cronbachs α
.771
.752
.814
r
it
a
r
it
a
r
it
a
Variablenname Varablenlable
sInt_1
Naturwissenschaften machen mir
Spaß.(*)
.635
.699
.636
.665
.693
.752
sInt_2
Naturwissenschaften gehören für mich
persönlich zu den wichtigen Dingen.
.612
.704
.633
.664
.708
.745
sInt_3_rc
Ich führe in meiner Freizeit nur ungern
Gespräche über
naturwissenschaftliche
Themen_umgepolt
.542
.729
.341
.770
.514
.805
sInt_4_rc
In meiner Freizeit habe ich besseres zu
tun, als über Naturwissenschaften
nachzudenken_umgepolt (*)
.549
.726
.554
.695
.658
.761
sInt_5
Naturwissenschaftliche
Sendungen/Artikel finde ich
interessant. (*)
.387
.780
.443
.734
.457
.817
Wert Wertelables
1 Stimmt gar nicht
2
3
4
Stimmt völlig
Literatur
Pawek, 2009 (gekürzt)
30 Die Skalen wurden weitgehend in Anlehnung an Pawek (2009) formuliert. Die Skalen in der Studie
von Pawek (2009) sind stellen eine Weiterentwicklung der Skalen aus der Studie von Engeln (2004)
dar, welche sich bei der Entwicklung der Skalen zum Sachinteresse, zum Selbstkonzept und zur Qualität
der Zusammenarbeit auf Studien von Köller, Baumert und Schnabel (2000) sowie Fraser, McRobbie
und Giddings (1993) bezog.
Anhang
XL
Individuelles Interesse am Experimentieren
T1
T2
T3
Stichprobengröße N
519
506
360
Cronbachs α
.676
.665
.708
r
it
a
r
it
a
r
it
a
Variablenname Varablenlable
Exp_1
Wenn ich experimentiere, kann es
passieren, dass ich gar nicht merke,
wie die Zeit vergeht. (*)
.506
.562
.564
.444
.604
.515
Exp_2_rc
Experimente durchzuführen, macht mir
einfach keinen Spaß_umgepolt
.499
.599
.405
.658
.485
.681
Exp_3
Wenn ich Experimente durchführen
kann, bin ich bereit, meine Freizeit
dafür zu verwenden.(*)
.497
.577
.479
.574
.524
.624
Wert Wertelables
1 Stimmt gar nicht
2
3
4
Stimmt völlig
Literatur
Pawek, 2009
MINT-Fähigkeitsselbstkonzept
T1
T2
T3
Stichprobengröße N
497
482
336
Cronbachs α
.864
.858
.878
rit
a
rit
a
rit
a
Variablenname Varablenlable
FSK_1_rc
Mich würden
Naturwissenschaften/Technik
bestimmt interessieren, wenn nicht
alles so kompliziert wäre_umgepolt
.505
.870
.514
.859
.559
.880
FSK_2_rc
Obwohl ich mir Mühe gebe, fällt es mir
schwer
naturwissenschaftliche/technische
Zusammenhänge zu
verstehen_umgepolt (*)
.730
.827
.709
.822
.777
.842
FSK_3_rc
Kein Mensch kann alles. Für
Naturwissenschaften/Technik habe ich
einfach keine Begabung_umgepolt
.746
.826
.697
.825
.753
.846
FSK_4_rc
Bei manchen Sachen in
Naturwissenschaften/Technik, die
ich nicht verstehe, weiß ich von
vornherein: "Das verstehe
ich nie"_umgepolt
.589
.854
.691
.825
.649
.863
FSK_5
Das Lernen von
Naturwissenschaften/Technik fällt mir
leicht.
.722
.831
.608
.841
.666
.860
FSK_6rc
Naturwissenschaften/Technik liegen
mir nicht besonders_umgepolt (*)
.690
.835
.675
.829
.718
.851
Anhang
XLI
Wert Wertelables
1 Stimmt gar nicht
2
3
4
Stimmt völlig
Literatur
Pawek, 2009 (gekürzt)
Laborvariable
T1
T2
T3
Stichprobengröße N
524
Cronbachs α
.705
Alltagsbezug
r
it
a
Variablenname Varablenlable
Alltag_1
Ich habe heute einen Zusammenhang
zwischen Forschung und meinem Alltag
erkannt.(*)
.514
.624
Alltag_2
Nach dem Besuch im Schülerlabor kann ich
mir Phänomene aus meinem Alltag
erklären.(*)
.573
.549
Alltag_3
Ich habe heute etwas über die Bedeutung
von Naturwissenschaften für unsere
Gesellschaft gelernt.
.480
.665
Wert Wertelables
1
Stimmt gar nicht
2
3
4 Stimmt völlig
Literatur
Pawek, 2009 (gekürzt)
Laborvariable
T1
T2
T3
Stichprobengröße N
524
Cronbachs α
.447
Zusammenarbeit
r
it
a
Variablenname Varablenlable
ZuA_1
Ich habe im Schülerlabor gut mit meinen
Mitschülern/innen im Team
zusammengearbeitet.(*)
,273
,360
ZuA_2
Ich habe heute meinen Mitschülern/innen
etwas erklärt oder mir ist von ihnen etwas
erklärt worden.(*)
,301
,299
ZuA_3
Ich habe während des Schülerlabors mit
meinen Mitschülern/innen über
naturwissenschaftliche Sachverhalte
diskutiert.(*)
,256
,381
Wert Wertelables
1 Stimmt gar nicht
Anhang
XLII
2
3
4 Stimmt völlig
Literatur
Pawek, 2009
Bemerkung
Die Skala wurde aufgrund der geringen Reliabilität verworfen.
Laborvariable T1 T2 T3
Stichprobengröße N
527
Cronbachs α
.750
Autonomie
r
it
a
Variablenname Varablenlable
Auto_1rc
Mir fehlte die Möglichkeit, eigene Ideen im
Schülerlabor umzusetzen_umgepolt
.598
.642
Auto_2rc
Mir fehlte die Möglichkeit, selbst
Experimente zu entwickeln_umgepolt
.595
.649
Auto_3rc
Ich konnte zu wenig selbst
bestimmen_umgepolt
.547
.702
Wert Wertelables
1 Stimmt gar nicht
2
3
4
Stimmt völlig
Literatur
Glowinski, 2007
Laborvariable
T1
T2
T3
Stichprobengröße N
519
Cronbachs α
.798
Authentizität
r
it
a
Variablenname Varablenlable
Auth_1
Ich habe heute einen Einblick in den
Berufsalltag von Wissenschaftler/innen
bekommen.
.615
.746
Auth_2
Ich habe heute ein Gefühl dafür
bekommen, wie Forschung funktioniert.
.634
.738
Auth_3
Ich habe heute einen Einblick in den
Alltag von Studierenden an der TU Berlin
bekommen.
.560
.773
Auth_4
Ich habe heute etwas über die
Forschungsarbeit der TU Berlin gelernt.(*)
.636
.735
Wert Wertelables
1 Stimmt gar nicht
2
3
4
Stimmt völlig
Anhang
XLIII
Literatur
Pawek, 2009
Laborvariable
T1
T2
T3
Stichprobengröße N
509
Cronbachs α
.790
Instruktionsqualität
r
it
a
Variablenname Varablenlable
Betreu_1
Die Betreuer/innen sind auf meine Fragen
gut eingegangen.
1
(*)
.609
.733
Betreu_2
Die Betreuer/innen im Schülerlabor haben
ausreichend Hilfestellung gegeben.
1
(*)
.660
.708
Betreu_3
Mir wurde von den Betreuer/innen genug
erklärt, um die Experimente/Aufgaben
erfolgreich durchzuführen.
.622
.725
Betreu_4
Ich habe die Arbeitsanleitungen gut
verstanden.
2
(*)
.508
.780
Wert Wertelables
1
Stimmt gar nicht
2
3
4 Stimmt völlig
Literatur
Glowinski, 2007 (Instruktionsqualität)1, Pawek, 2009 (Verständlichkeit)2,
Unterrichtseinbindung
T1
T2
T3
Stichprobengröße N
297
Cronbachs α
.605
r
it
a
r
it
a
r
it
a
Variablenname Varablenlable
Vorb_1
Wir haben im Unterricht über das
Schülerlabor gesprochen (z.B. welche
Experimente/Aufgaben wir machen
werden).
.442
.464
Wert Wertelables
0
Trifft nicht zu
1
Sehr wenig
2
wenig
3 viel
4 Sehr viel
Vorb2_2
Ich wurde im Unterricht ausreichend
auf den heutigen Besuch und die
durchgeführten Experimente/Aufgaben
vorbereitet.
.473
.414
Wert Wertelables
Anhang
XLIV
1
Stimmt gar nicht
2 Stimmt eher nicht
3 Stimmt etwas
4
Stimmt völlig
Nachb_1
Wie ausführlich habt ihr nach dem
Besuch im Schülerlabor im Unterricht
über das Labor gesprochen (z.B. die
Experimente/Aufgaben die ihr gemacht
habt)? Wenn du das Schülerlabor nicht
im Rahmen eines Schulausfluges,
sondern in deiner Freizeit besucht
hast, kreuze bitte „Keine Angabe“ an.
.338
.606
Wert Wertelables
0
Keine Angabe
1
Gar nicht
2 Wenig
3 Viel
4 Sehr ausführlich
Literatur
Pawek, 2009 (gekürzt)
Anhang
XLV
Anhang E: Befragungsinstrumente
Fragebogen direkt vor Beginn des Schülerlaborprojektes (T1)
Anhang
XLVI
Anhang
XLVII
Anhang
XLVIII
Fragebogen direkt nach dem Schülerlaborprojekt (T2)
Anhang
XLIX
Anhang
L
Anhang
LI
Anhang
LII
Fragebogen nach 9-12 Wochen (T3)
Anhang
LIII
Anhang
LIV
Anhang
LV
Anhang
LVI
Anhang F: Ergänzende Ergebnisse
Tabelle 1 Zufällige Effekte des unconditional intercept model (Nullmodell) für Interesse an Naturwissenschaften
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,133727
,006537
20,457
,000
,121509
,147173
Konstanter Term [Subjekt
= id]
Varianz ,336917
,023404
14,396 ,000
,294031 ,386058
a. Abhängige Variable: Interesse Naturwissenschaften
Tabelle 2 Zufällige Effekte des unconditional growth model (Wachstumsmodell ohne Prädiktoren) für Interesse an
Naturwissenschaften
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,100826
,009871
10,215
,000
,083223
,122153
Konstanter Term [Subjekt
= id]
Varianz ,333848
,023188
14,398 ,000
,291359 ,382534
slope T1-T2 [Subjekt = id]
Varianz
,019313
,016277
1,187
,235
,003702
,100752
slope T2-T3 [Subjekt = id]
Varianz
,082215
,020820
3,949
,000
,050048
,135055
a. Abhängige Variable: Interesse Naturwissenschaften
Tabelle 3 Zufällige Effekte des finalen Modells für Interesse an Naturwissenschaften
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,105865
,006724
15,743
,000
,093473
,119900
Konstanter Term [Subjekt
= id]
Varianz ,298628
,022366
13,352 ,000
,257857 ,345846
slope T2-T3 [Subjekt = id]
Varianz
,084261
,021032
4,006
,000
,051661
,137433
a. Abhängige Variable: Interesse Naturwissenschaften
Ergänzende Ergebnisse zu den Multilevel Modellen
aus Studie 1
Anhang
LVII
Tabelle 4 Zufällige Effekte des unconditional intercept model (Nullmodell) für Interesse am Experimentieren
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,180894
,008833
20,479
,000
,164384
,199061
Konstanter Term [Subjekt
= id]
Varianz ,333224
,024489
13,607 ,000
,288523 ,384850
a. Abhängige Variable: Interesse Experimentieren
Tabelle 5 Zufällige Effekte des unconditional growth model (Wachstumsmodell ohne Prädiktoren) für Interesse am
Experimentieren
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,162756
,013193
12,337
,000
,138848
,190780
Konstanter Term [Subjekt
= id]
Varianz ,331545
,024700
13,423 ,000
,286503 ,383669
slope T1-T2 [Subjekt = id]
Varianz
,013325
,019568
,681
,496
,000749
,236954
slope T2-T3 [Subjekt = id]
Varianz
,040426
,025432
1,590
,112
,011781
,138726
a. Abhängige Variable: Interesse Experimentieren
Tabelle 6 Zufällige Effekte des finalen Modells für Interesse am Experimentieren
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,174033
,008751
19,887
,000
,157700
,192058
Konstanter Term [Subjekt
= id]
Varianz ,269856
,022176
12,169 ,000
,229711 ,317016
a. Abhängige Variable: Interesse Experimentieren
Anhang
LVIII
Tabelle 7 Zufällige Effekte des unconditional intercept model (Nullmodell) für das Fähigkeitsselbstkonzept
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,140961
,006885
20,474
,000
,128092
,155122
Konstanter Term [Subjekt
= id]
Varianz ,399920
,027204
14,701 ,000
,350003 ,456957
a. Abhängige Variable: Fähigkeitsselbstkonzept
Tabelle 8 Zufällige Effekte des unconditional growth model (Wachstumsmodell ohne Prädiktoren) für das
Fähigkeitsselbstkonzept
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,116104
,011157
10,407
,000
,096173
,140165
Konstanter Term [Subjekt
= id]
Varianz ,402765
,027286
14,761 ,000
,352684 ,459957
slope T1-T2 [Subjekt = id]
Varianz
,002346
,017777
,132
,895
8,300953E-10
6627,751158
slope T2-T3 [Subjekt = id]
Varianz
,084945
,022866
3,715
,000
,050120
,143969
a. Abhängige Variable: Fähigkeitsselbstkonzept
Tabelle 9 Zufällige Effekte des finalen Modells für das Fähigkeitsselbstkonzept
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,111626
,007145
15,624
,000
,098466
,126545
Konstanter Term [Subjekt
= id]
Varianz ,369553
,026980 13,698 ,000
,320283 ,426403
slope T2-T3 [Subjekt = id]
Varianz
,080206
,021812
3,677
,000
,047068
,136674
a. Abhängige Variable: Fähigkeitsselbstkonzept.
Anhang
LIX
Tabelle 10 Wie sehr haben sich deine Erwartungen erfüllt? - Gesamtstichprobe
Häufigkeit
Prozent
Gültige
Prozente
Gültig
gar nicht erfüllt
4
,7
,8
eher nicht erfüllt
23
3,9
4,5
teilweise erfüllt
83
14,2
16,4
größtenteils erfüllt
179
30,5
35,3
voll erfüllt
218
37,2
43,0
Gesamt
507
86,5
100,0
Fehlend
System
79
13,5
Gesamt
586
100,0
Ergebnisse zur Erwartungserfüllung
Anhang
LX
Tabelle 11 Spearman-Rho Korrelationen für Gesamtstichprobe
123456789
Korrelations-
koeffizient
1,000 ,529
**
,408
**
,464
**
,423
**
,304
**
,445
**
,145
**
,570
**
Sig. (2-seitig) .,000 ,000 ,000 ,000 ,000 ,000 ,001 ,000
N507 506 506 505 505 494 494 494 506
Korrelations-
koeffizient
,529
**
1,000 ,457
**
,457
**
,389
**
,309
**
,497
**
,294
**
,731
**
Sig. (2-seitig) ,000 .,000 ,000 ,000 ,000 ,000 ,000 ,000
N506 531 530 530 530 515 515 514 531
Korrelations-
koeffizient
,408
**
,457
**
1,000 ,509
**
,457
**
,394
**
,446
**
,189
**
,729
**
Sig. (2-seitig) ,000 ,000 .,000 ,000 ,000 ,000 ,000 ,000
N506 530 530 529 529 514 514 514 530
Korrelations-
koeffizient
,464
**
,457
**
,509
**
1,000 ,749
**
,493
**
,627
**
,380
**
,860
**
Sig. (2-seitig) ,000 ,000 ,000 .,000 ,000 ,000 ,000 ,000
N505 530 529 530 530 515 515 514 530
Korrelations-
koeffizient
,423
**
,389
**
,457
**
,749
**
1,000 ,472
**
,542
**
,291
**
,820
**
Sig. (2-seitig) ,000 ,000 ,000 ,000 .,000 ,000 ,000 ,000
N505 530 529 530 530 515 515 514 530
Korrelations-
koeffizient
,304
**
,309
**
,394
**
,493
**
,472
**
1,000 ,499
**
,580
**
,520
**
Sig. (2-seitig) ,000 ,000 ,000 ,000 ,000 .,000 ,000 ,000
N494 515 514 515 515 518 518 517 515
Korrelations-
koeffizient
,445
**
,497
**
,446
**
,627
**
,542
**
,499
**
1,000 ,387
**
,672
**
Sig. (2-seitig) ,000 ,000 ,000 ,000 ,000 ,000 .,000 ,000
N494 515 514 515 515 518 518 517 515
Korrelations-
koeffizient
,145
**
,294
**
,189
**
,380
**
,291
**
,580
**
,387
**
1,000 ,371
**
Sig. (2-seitig) ,001 ,000 ,000 ,000 ,000 ,000 ,000 .,000
N494 514 514 514 514 517 517 517 514
Korrelations-
koeffizient
,570
**
,731
**
,729
**
,860
**
,820
**
,520
**
,672
**
,371
**
1,000
Sig. (2-seitig) ,000 ,000 ,000 ,000 ,000 ,000 ,000 ,000 .
N506 531 530 530 530 515 515 514 531
Fähigkeitsselb
stkonzept T2
(8)
aktualisiertes
Interesse T2
(9)
p
Wie sehr
haben sich
deine
Erwartungen
erfüllt? (1)
Emotionales
Interesse T2
(2)
Wertbezogene
s Interesse T2
(3)
Epistemisches
Interesse T2
(4)
Intendierte
Handlung T2
(5)
Sachinteresse
Naturwissens
chaften T2 (6)
Interesse
Experimentier
en T2 (7)
Anhang
LXI
Tabelle 12 Feste Effekte des Modells mit dem Prädiktor Interaktion der Erwartungserfüllung (Gesamtstichprobe)
mit der kurzfristigen Entwicklung des Interesses an Naturwissenschaften
Schätzungen fester Parameter
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Freiheitsgrade
T-Statistik
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Konstanter Term
2,685295
,029108
672,798
92,251
,000
2,628141
2,742450
slope T1-T2
,069734
,021209
497,232
3,288
,001
,028063
,111404
slope T2-T3
,064204
,029750
423,577
2,158
,031
,005728
,122680
slope T1-T2 *
Erwartungserfüllung
(grand mean)
,093593
,020086
883,397 4,660 ,000
,054171 ,133015
a. Abhängige Variable: Interesse Naturwissenschaften
Tabelle 13 Zufällige Effekte
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,107698
,006891
15,628
,000
,095004
,122087
Konstanter Term
[Subjekt = id]
Varianz ,314012 ,023138
13,571 ,000
,271785
,362800
slope T2-T3
[Subjekt = id]
Varianz ,083472 ,021157
3,945 ,000
,050791
,137179
a. Abhängige Variable: Interesse Naturwissenschaften
Tabelle 14 Feste Effekte des Modells mit dem Prädiktor Interaktion der Erwartungserfüllung (Gesamtstichprobe)
mit der kurzfristigen Entwicklung des Interesses am Experimentieren
Schätzungen fester Parameter
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Freiheitsgrade
T-Statistik
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Konstanter Term
2,902355
,030620
796,413
94,786
,000
2,842249
2,962461
slope T1-T2
,081702
,026705
784,241
3,059
,002
,029280
,134125
slope T2-T3
-,093779
,031270
816,483
-2,999
,003
-,155158
-,032400
slope T1-T2 *
Erwartungserfüllung
(grand mean)
,174009
,023337
1183,477
7,457
,000 ,128224
,219795
a. Abhängige Variable: Interesse Experimentieren
Anhang
LXII
Tabelle 15 Zufällige Effekte
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,171503
,008729
19,647
,000
,155220
,189494
Konstanter Term
[Subjekt = id]
Varianz ,292214 ,023553
12,407 ,000 ,249513
,342224
a. Abhängige Variable: Interesse Experimentieren
Tabelle 16 Feste Effekte des Modells mit dem Prädiktor Interaktion der Erwartungserfüllung (Gesamtstichprobe)
mit der kurzfristigen Entwicklung des Fähigkeitsselbstkonzeptes
Schätzungen fester Parameter
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Freiheitsgrade
T-Statistik
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Konstanter Term
2,791268
,032292
655,418
86,439
,000
2,727860
2,854675
slope T1-T2
,046555
,021851
491,353
2,131
,034
,003623
,089487
slope T2-T3
,012448
,030499
420,031
,408
,683
-,047503
,072398
slope T1-T2 *
Erwartungserfüllung
(grand mean)
,050494 ,020936
840,199 2,412 ,016
,009402 ,091586
a. Abhängige Variable: Fähigkeitsselbstkonzept
Tabelle 17 Zufällige Effekte
Schätzungen von Kovarianzparametern
a
Parameter
Schätzung
Std.-Fehler
Wald Z
Sig.
Konfidenzintervall 95%
Untergrenze
Obergrenze
Residuum
,114204
,007347
15,544
,000
,100675
,129552
Konstanter Term
[Subjekt = id]
Varianz ,405974 ,028911
14,042 ,000 ,353087
,466783
slope T2-T3
[Subjekt = id]
Varianz ,083663 ,022495
3,719 ,000 ,049394
,141710
a. Abhängige Variable: Fähigkeitsselbstkonzept
Anhang
LXIII
Tabelle 18 Ergebnisse des schrittweisen Modellvergleichs für Interesse an Naturwissenschaften, 2-Ebenen-Modell
(Zeit, Schüler*in)
Model
Nullmodell
Unconditional
growth model
2
3
4
Feste Effekte
Parameter
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Intercept ***2.71
(0.03) ***2.67 (0.03) ***2.67
(0.03)
***2.66
(0.03)
***2.67
(0.04)
slope T1-T2 *0.05 (0.02)
*0.05
(0.02)
*0.05
(0.02)
*0.06
(0.02)
slope T2-T3 *0.06 (0.03)
*0.06
(0.03)
*0.06
(0.03)
+
0.06
(0.03)
vorbereitendes
Unterrichtsgespräch
(grand mean)
-0.00
(0.03)
slope T1-T2*ausreichende
Unterrichtsvorbereitung
(grand mean)
***0.06
(0.02)
*0.05
(0.02)
slope T2-T3*Unterrichts-
nachbereitung (grand
mean)
0.02
(0.03)
Zufällige Effekte
Residuum ***0.133
(0.007)
***0.108
(0.007)
***0.108
(0.007)
***0.105
(0.007)
***0.088
(0.007)
Konstanter Term
[Subjekt = id] Varianz
***0.320
(0.025)
***0.325
(0.025)
***0.323
(0.025)
***0.320
(0.025)
***0.344
(0.031)
slope T2-T3
[Subjekt = id] Varianz
***0.078
(0.021)
***0.079
(0.022)
***0.077
(0.021)
***0.102
(0.022)
Model Fit
Deviance
1839.57
1807.77
1801.01
1724.62
1288.60
Anzahl Parameter
3
6
7
7
8
AIC
1845.57
1819.77
1815.01
1738.62
1304.60
Modellvergleich
χ
2
31.80
6.76
83.15
436.02
df
3
1
1
1
p
<.001
<.01
<.001
<.001
Note. Coeff.: estimated coefficient, SE: standard error, + p < .10 level, * p < .05 level, ** p <
.01 level, *** p < .001 level, AIC: Akaikes’ Information Criterion
Ergebnisse zur Unterrichtseinbindung
Anhang
LXIV
Tabelle 19 Ergebnisse des schrittweisen Modellvergleichs für Interesse am Experimentieren, 2-Ebenen-Modell
(Zeit, Schüler*in)
Modell
Nullmodell
Un-
conditional
growth
model
2
3
4
5
Feste Effekte
Parameter
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Intercept
***2.85
(0.03)
***2.83
(0.03)
***2.83
(0.03)
***2.82
(0.03)
***2.83
(0.04)
***2.82
(0.03)
slope T1-T2
*0.06
(0.03)
*0.06
(0.03)
*0.07
(0.03)
*0.07
(0.03)
*0.07
(0.03)
slope T2-T3 *-0.07
(0.03)
*-0.07
(0.03)
*-0.07
(0.03)
*-0.07
(0.03)
*-0.08
(0.03)
vorbereitendes
Unterrichtsgespräch
(grand mean)
+0.05
(0.03)
0.02
(0.03)
0.02
(0.03)
0.02
(0.03)
slope T1-T2*ausreichende
Unterrichtsvorbereitung
(grand mean)
***0.08
(0.02)
**0.08
(0.03)
*0.06
(0.02)
slope T2-T3*Unterrichts-
nachbereitung (grand
mean)
0.03
(0.03)
slope T2-T3*Unterrichts-
einbindung
*0.10
(0.04)
Zufällige Effekte
Residuum
***0.190
(0.010)
***0.188
(0.010)
***0.188
(0.010)
***0.188
(0.010)
***0.177
(0.010)
***0.186
(0.010)
Konstanter Term
[Subjekt = id] Varianz
***0.315
(0.026)
***0.316
(0.026)
***0.312
(0.026)
***0.305
(0.026)
***0.312
(0.031)
***0.306
(0.026)
Model Fit
Deviance
2117.94
2112.08
2098.96
2028.05
1518.73
2022.73
Anzahl Parameter 3 5 6 7 8 8
AIC
2123.94
2122.08
2110.96
2042.05
1534.73
2038.73
Modellvergleich
χ2
5.86 13.12 70.91 509.32 5.32
df
2
1
1
1
1
p
<.1
<.001
<.001
<.001
<.1
Note. Coeff.: estimated coefficient, SE: standard error, + p < .10 level, * p < .05 level, ** p < .01 level,
*** p < .001 level, AIC: Akaikes’ Information Criterion
Anhang
LXV
Tabelle 20 Ergebnisse des schrittweisen Modellvergleichs für das Fähigkeitsselbstkonzept, 2-Ebenen-Modell (Zeit,
Schüler*in)
Model Nullmodell Unconditional
growth model 2 3 4
Feste Effekte
Parameter
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Coeff. (SE)
Intercept ***2.79
(0.03)
***2.77
(0.03)
***2.77
(0.03)
***2.75
(0.04)
***2.78
(0.04)
slope T1-T2
0.03
(0.02)
0.03
(0.02)
0.04
(0.02)
+0.05 (0.03)
slope T2-T3
0.01
(0.03)
0.01
(0.03)
0.02
(0.03)
0.01
(0.03)
vorbereitendes
Unterrichtsgespräch
(grand mean)
-0.03
(0.03) -0.04 (0.03) -0.06 (0.04)
slope T1-
T2*ausreichende
Unterrichtsvorbereitung
(grand mean)
*0.05 (0.02) +0.04 (0.02)
slope T2-T3*Unterrichts-
nachbereitung (grand
mean)
0.04
(0.03)
Zufällige Effekte
Residuum
***0.133
(0.007)
***0.119
(0.008)
***0.119
(0.008)
***0.118
(0.008)
***0.098
(0.008)
Konstanter Term
[Subjekt = id] Varianz
***0.406
(0.031)
***0.412
(0.031)
***0.412
(0.031)
***0.414
(0.032)
***0.426
(0.039)
slope T2-T3
[Subjekt = id] Varianz
***0.080
(0.024)
***0.081
(0.024)
**0.078
(0.024)
***0.108
(0.024)
Model Fit
Deviance
1982.46
1966.56
1959.12
1893.01
1396.14
Anzahl Parameter 3 6 7 8 9
AIC
1988.46
1978.56
1973.12
1909.01
1414.14
Modellvergleich
χ2
15.90 7.44 66.11 496.87
df
3
1
1
1
p
<.01
<.01
<.001
<.001
Note. Coeff.: estimated coefficient, SE: standard error, + p < .10 level, * p < .05 level, ** p < .01
level, *** p < .001 level, AIC: Akaikes’ Information Criterion
Anhang
LXVI
Anhang G: Posterbeiträge
Posterbeitrag zur Nachwuchstagung „Wissenschaftliche Erforschung und Evaluation
von Schülerlaboren“ 24.
-25.11.2017 Ruhr Universität Bochum
Anhang
LXVII
Anhang
LXVIII
Posterbeitrag
zur Tagung „Forschen.Lernen.Lehren an öffentlichen Orten – The
wider
v
iew“ 16.-19.09.2019 in Münster
