Naturwissenschaftlicher Unterricht wurde in den vergangenen Jahren zunehmend durch außerschulische Lernangebote unterstützt. Den Schülerinnen und Schülern einiger Schulen ist es aber nicht möglich, außerschulische Lernangebote wahrzunehmen. Um diesen ebenfalls ein unterrichtsergänzendes Angebot zu bieten, haben sich einige mobile Schülerlabore etabliert. Wenig bekannt ist, ob mobile Angebote es gleichermaßen vermögen, motivationssteigernd zu sein, oder ob diese positiven Effekte nur an außerschulischen Lernorten zu beobachten sind. Um dies zu überprüfen wurden drei quantitative Studien durchgeführt. Verglichen werden eine mobile und eine stationäre Varianten zum Schülerlabor GreenLab_OS (GLO), das für diese Studie etabliert wurde. Die teilnehmenden Schülerinnen und Schüler wurden mit einem Fragebogen in einem Prä-, Post- und Follow-up-Test Design befragt. Durch die Teilnahme am Schülerlabor kann zwar kein dispositionales Fach- oder Sachinteresse verbessert werden, es zeigen sich aber positive Effekte für die empfundene Freude oder die aktuelle Interessiertheit im Chemieunterricht. Weiterhin geben die Schülerinnen und Schüler nach der Teilnahme am GLO eine geringere Langeweile und niedrigere Frustration an. Positive Effekte sind an beiden Lernorten zu erkennen, jedoch zeigen sich in der Vor- und Hauptstudie stärkere Effekte nach der Teilnahme am mobilen Schülerlabor. Bei einer Unterrichtseinheit als dritte quantitative Studie wurde beobachtet, dass diese Effekte nicht im Rahmen des chemischen Unterrichts eintreten.

dreimal im Jahr erscheinende Zeitschrift über aktuelle Themen der TU- Chemnitz

Since the 1980’s, education had to face various challenges such as new technologies, new ways of information gathering but also a reconsideration of conventional educational approaches. As a result, more emphasis has been placed on laboratory work in school science. In many industry nations, this trend was likewise bolstered by unexpected poor results in international comparative assessments (e.g. PISA, TIMSS), as well as students’ poor perception of science and, in relation to that, negative effects on career choices. To combat this growing trend, in Germany many out-of-school science laboratories were established in the recent years to foster interest in science. However, despite their positive temporary effects, approaches to increase effects or to develop long term positive changes are in demand. This research investigates how the out-of-school laboratory effects are affected by a preparation and post enhancement based upon previous studies. Therefore, an online portal was developed which provided cognitive and affective content in order to prepare and post enhance students for their visit in an out-of-school laboratory. The research-based study was aimed at students from grade 10 of lower and upper secondary level who perform one-day experimental activities at the out-of-school laboratory located at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf research center. In doing so, a comparative analysis was conducted between students who used the online portal and control group members who just regularly visited the laboratory without a special preparation or post enhancement. The evaluation follows a pre, post, and follow-up approach. Based on the results of this research, it could be confirmed that the online portal, as a tool to prepare and post enhance students, had a significant impact. Moreso, students’ situational interest was positively promoted through the online portal. This also applied for related features, like students’ self-concept as well as their perceptions of the out-of-school laboratory environment and even slight effects on their individual interest. As it turned out regarding the desired situational interest, females benefitted most. However, again most results suggest that evoked effects diminish over time. Even though this likely can be traced back to the characteristics of the post enhancement of the online portal, outcomes regarding students’ interest in science and a career in physics indicate the post enhancement’s ability to ensure sustainability. Within the sample three classes were identified based on their interests. Accordingly, for all classes’ members the portal fosters their situational interest. This especially applies for less scientific interested students. Assessments on the portal’s perception by the students revealed a high degree of willingness to prepare for the laboratory visit and to spend the time required. A large majority appreciated the online portal for their laboratory work. An extended preparation, like presented in this study, is still regarded as acceptable to the students. Nevertheless, a compulsory preparation and post enhancement is highly recommended. On the whole, it can be concluded that the online portal respectively a preparation and post enhancement is beneficial for activities out-of-school. / Anfang der 1980er-Jahre ergaben sich im Bildungssektor eine Reihe von Herausforderungen, die im Zusammenhang mit neuen Technologien, neuen Wegen des Informationsaustausches, aber auch des Hinterfragens traditioneller Bildungsansätze standen. Im Ergebnis dessen kam der experimentellen Arbeit im naturwissenschaftlichen Unterricht eine stärkere Rolle zu. Unerwartet schwache Ergebnisse internationaler Vergleichsstudien (z.B. PISA, TIMSS) sowie ein schlechtes Image der Naturwissenschaften und damit einhergehende negative Auswirkungen auf die Kurs- und Berufswahl verstärkten diesen Trend in vielen Industrienationen. Vor diesem Hintergrund und mit dem Ziel, Interesse an Naturwissenschaften zu fördern, wurden in Deutschland in den vergangenen Jahren zahlreiche Schülerlabore etabliert. Trotz der Tatsache, dass die Einrichtungen positive Effekte erzielen, sind diese teilweise gering oder schwächen mit der Zeit ab. Wie bisherige Studien vermuten lassen, scheint die Vor- und Nachbereitung von Veranstaltungen im Schülerlabor eine Lösung hierfür zu bieten. Anhand der vorgestellten Studie soll dies untersucht werden. In diesem Zusammenhang wurde ein Online-Portal für Schülerinnen und Schüler entwickelt. Basierend auf kognitiven und affektiven Inhalten bietet es Teilnehmern die Möglichkeit, ihren Schülerlaborbesuch vor- und nachzubereiten. Die Studie richtete sich an Schüler ab der 10. Klasse der Sekundarstufe 1 und 2, die einen Experimentiertag im Schülerlabor DeltaX am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf absolvierten. Dabei wurden in Form einer Vergleichsstudie Teilnehmer mit und ohne Nutzung des Online-Portals gegenübergestellt. Die entsprechenden Daten der Untersuchung wurden durch eine Fragebogenerhebung im Pre-Post-Follow-up-Design erhoben. Die Ergebnisse der Studie bestätigen den signifikanten Einfluss des Online-Portals. So zeigen sich durchaus positive Effekte hinsichtlich der Entwicklung des aktuellen Interesses der Schülerinnen und Schüler. Gleiches gilt auch im Hinblick auf verwandte Konstrukte wie das Fähigkeitsselbstkonzept, die wahrgenommenen Merkmale der Laborumgebung und auch abgeschwächt für dispositionale Interessen. Bezogen auf die angestrebte Förderung des aktuellen Interesses zeigte sich, dass vor allem Schülerinnen profitieren. Allerdings ließ sich für die meisten der hervorgerufenen Effekte ein Absinken im Verlauf der Zeit erkennen. Möglicherweise ist das auf die Umsetzung der Nachbereitung im Rahmen des Online-Portals zurückzuführen. Die Ergebnisse lassen die Vermutung zu, dass die Nachbereitung bezüglich des Interesses an Naturwissenschaften und an einem physikalischen Beruf das Potenzial besitzt, mehr Nachhaltigkeit hervorzurufen. Um Vorinteressen der Teilnehmer zu berücksichtigen, konnten drei unterschiedliche naturwissenschaftliche Interessensklassen identifiziert werden. Es stellte sich heraus, dass die Entwicklung des aktuellen Interesses aller drei Interessenklassen durch das Online-Portal gefördert wird. Dies gilt vor allem für die gering naturwissenschaftlich interessierten Schülerinnen und Schüler. Untersuchungen, die sich auf das Online-Portal selbst bezogen, offenbarten zum einen ein hohes Maß an Bereitschaft, sich auch mit dem dafür notwendigen zeitlichen Aufwand auf den Experimentiertag im Schülerlabor vorzubereiten. Zum anderen schätzt die breite Mehrheit der Teilnehmer das Online-Portal für ihre Arbeit im Schülerlabor. Selbst eine umfangreichere Vorbereitung wird von den Schülerinnen und Schülern als akzeptabel betrachtet. Es wird dennoch dazu geraten, die Vor- und Nachbereitung obligatorisch durchzuführen. Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Studie den positiven Einfluss des Online-Portals bzw. der Vor- und Nachbereitung auf außerschulische Aktivitäten.

Since the 1980’s, education had to face various challenges such as new technologies, new ways of information gathering but also a reconsideration of conventional educational approaches. As a result, more emphasis has been placed on laboratory work in school science. In many industry nations, this trend was likewise bolstered by unexpected poor results in international comparative assessments (e.g. PISA, TIMSS), as well as students’ poor perception of science and, in relation to that, negative effects on career choices. To combat this growing trend, in Germany many out-of-school science laboratories were established in the recent years to foster interest in science. However, despite their positive temporary effects, approaches to increase effects or to develop long term positive changes are in demand. This research investigates how the out-of-school laboratory effects are affected by a preparation and post enhancement based upon previous studies. Therefore, an online portal was developed which provided cognitive and affective content in order to prepare and post enhance students for their visit in an out-of-school laboratory. The research-based study was aimed at students from grade 10 of lower and upper secondary level who perform one-day experimental activities at the out-of-school laboratory located at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf research center. In doing so, a comparative analysis was conducted between students who used the online portal and control group members who just regularly visited the laboratory without a special preparation or post enhancement. The evaluation follows a pre, post, and follow-up approach. Based on the results of this research, it could be confirmed that the online portal, as a tool to prepare and post enhance students, had a significant impact. Moreso, students’ situational interest was positively promoted through the online portal. This also applied for related features, like students’ self-concept as well as their perceptions of the out-of-school laboratory environment and even slight effects on their individual interest. As it turned out regarding the desired situational interest, females benefitted most. However, again most results suggest that evoked effects diminish over time. Even though this likely can be traced back to the characteristics of the post enhancement of the online portal, outcomes regarding students’ interest in science and a career in physics indicate the post enhancement’s ability to ensure sustainability. Within the sample three classes were identified based on their interests. Accordingly, for all classes’ members the portal fosters their situational interest. This especially applies for less scientific interested students. Assessments on the portal’s perception by the students revealed a high degree of willingness to prepare for the laboratory visit and to spend the time required. A large majority appreciated the online portal for their laboratory work. An extended preparation, like presented in this study, is still regarded as acceptable to the students. Nevertheless, a compulsory preparation and post enhancement is highly recommended. On the whole, it can be concluded that the online portal respectively a preparation and post enhancement is beneficial for activities out-of-school.:1. Science, Education, & Society 2. Out-of-school laboratories 3. Out-of-school science education 4. Applied educational psychological concepts 5. Studies on out-of-school science laboratories 6. Research Questions and Hypotheses 7. Methods 8. The Study 9. Statistics 10. Determination of the student groups 11. Verification of the hypothesis 12. Investigations on the online portal 13. Discussion 14. Summary 15. Limitations of the study 16. Implications and recommendations / Anfang der 1980er-Jahre ergaben sich im Bildungssektor eine Reihe von Herausforderungen, die im Zusammenhang mit neuen Technologien, neuen Wegen des Informationsaustausches, aber auch des Hinterfragens traditioneller Bildungsansätze standen. Im Ergebnis dessen kam der experimentellen Arbeit im naturwissenschaftlichen Unterricht eine stärkere Rolle zu. Unerwartet schwache Ergebnisse internationaler Vergleichsstudien (z.B. PISA, TIMSS) sowie ein schlechtes Image der Naturwissenschaften und damit einhergehende negative Auswirkungen auf die Kurs- und Berufswahl verstärkten diesen Trend in vielen Industrienationen. Vor diesem Hintergrund und mit dem Ziel, Interesse an Naturwissenschaften zu fördern, wurden in Deutschland in den vergangenen Jahren zahlreiche Schülerlabore etabliert. Trotz der Tatsache, dass die Einrichtungen positive Effekte erzielen, sind diese teilweise gering oder schwächen mit der Zeit ab. Wie bisherige Studien vermuten lassen, scheint die Vor- und Nachbereitung von Veranstaltungen im Schülerlabor eine Lösung hierfür zu bieten. Anhand der vorgestellten Studie soll dies untersucht werden. In diesem Zusammenhang wurde ein Online-Portal für Schülerinnen und Schüler entwickelt. Basierend auf kognitiven und affektiven Inhalten bietet es Teilnehmern die Möglichkeit, ihren Schülerlaborbesuch vor- und nachzubereiten. Die Studie richtete sich an Schüler ab der 10. Klasse der Sekundarstufe 1 und 2, die einen Experimentiertag im Schülerlabor DeltaX am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf absolvierten. Dabei wurden in Form einer Vergleichsstudie Teilnehmer mit und ohne Nutzung des Online-Portals gegenübergestellt. Die entsprechenden Daten der Untersuchung wurden durch eine Fragebogenerhebung im Pre-Post-Follow-up-Design erhoben. Die Ergebnisse der Studie bestätigen den signifikanten Einfluss des Online-Portals. So zeigen sich durchaus positive Effekte hinsichtlich der Entwicklung des aktuellen Interesses der Schülerinnen und Schüler. Gleiches gilt auch im Hinblick auf verwandte Konstrukte wie das Fähigkeitsselbstkonzept, die wahrgenommenen Merkmale der Laborumgebung und auch abgeschwächt für dispositionale Interessen. Bezogen auf die angestrebte Förderung des aktuellen Interesses zeigte sich, dass vor allem Schülerinnen profitieren. Allerdings ließ sich für die meisten der hervorgerufenen Effekte ein Absinken im Verlauf der Zeit erkennen. Möglicherweise ist das auf die Umsetzung der Nachbereitung im Rahmen des Online-Portals zurückzuführen. Die Ergebnisse lassen die Vermutung zu, dass die Nachbereitung bezüglich des Interesses an Naturwissenschaften und an einem physikalischen Beruf das Potenzial besitzt, mehr Nachhaltigkeit hervorzurufen. Um Vorinteressen der Teilnehmer zu berücksichtigen, konnten drei unterschiedliche naturwissenschaftliche Interessensklassen identifiziert werden. Es stellte sich heraus, dass die Entwicklung des aktuellen Interesses aller drei Interessenklassen durch das Online-Portal gefördert wird. Dies gilt vor allem für die gering naturwissenschaftlich interessierten Schülerinnen und Schüler. Untersuchungen, die sich auf das Online-Portal selbst bezogen, offenbarten zum einen ein hohes Maß an Bereitschaft, sich auch mit dem dafür notwendigen zeitlichen Aufwand auf den Experimentiertag im Schülerlabor vorzubereiten. Zum anderen schätzt die breite Mehrheit der Teilnehmer das Online-Portal für ihre Arbeit im Schülerlabor. Selbst eine umfangreichere Vorbereitung wird von den Schülerinnen und Schülern als akzeptabel betrachtet. Es wird dennoch dazu geraten, die Vor- und Nachbereitung obligatorisch durchzuführen. Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Studie den positiven Einfluss des Online-Portals bzw. der Vor- und Nachbereitung auf außerschulische Aktivitäten.:1. Science, Education, & Society 2. Out-of-school laboratories 3. Out-of-school science education 4. Applied educational psychological concepts 5. Studies on out-of-school science laboratories 6. Research Questions and Hypotheses 7. Methods 8. The Study 9. Statistics 10. Determination of the student groups 11. Verification of the hypothesis 12. Investigations on the online portal 13. Discussion 14. Summary 15. Limitations of the study 16. Implications and recommendations

Die Studie zeigt die positiven affektiven Wirkungen des außerschulischen Lernortes Schülerlabor und repliziert damit frühere Arbeiten in diesem Bereich. Darüber hinaus wird der Einfluss von Betreuenden und Betreuung auf die Wirksamkeit von Schülerlaboren erstmals im Rahmen einer systematischen Untersuchung betrachtet und ein Wirkmodell abgeleitet. Die Besonderheit der vorliegenden Studie ist es, dass sie über diese allgemein formulierten Zusammenhänge hinaus aufzeigt, wie sich neben dem Professionswissen von Betreuenden auch die soziale Kompetenz auf die einzelnen Aspekte von wahrgenommener Betreuungsqualität auswirkt und wie diese wiederum affektive und kognitive Zielvariablen beeinflussen. Analysiert wurden die Angaben von 1490 Lernenden (Klassenstufe 9 bis 13 / Fragebogen im Pre-Post-Design) und 13 Betreuenden (Professionswissenstest). Methodisch erfolgte die Auswertung der Hypothesen durch Pre-Post-Vergleiche mittels Signifikanztests unter Angabe der Effektstärke. Die Untersuchung der Zusammenhänge wurde im Rahmen der Forschungsfrage durch Mehrebenenanalysen durchgeführt, mit denen Regressionen unter Beachtung der hierarchischen Struktur der Stichprobe möglich sind. Ein Strukturgleichungsmodell setzt die gefundenen Zusammenhänge miteinander in Verbindung und prüft diese im Sinne eines Gesamtmodells.:1. Einleitung Teil I: Theoretischer Rahmen & Forschungsstand 2. Lernort Schülerlabor 3. Forschungsgegenstand Teil II: Ziele & Konzeption der Studie 4. Hypothesen & Forschungsfrage 5. Konzeption & Methodik der Studie 6. Statistische Analyseverfahren 7. Prüfung der Erhebungsinstrumente Teil III: Empirische Forschungsergebnisse 8. Ergebnisse der Hauptuntersuchung 9. Zusammenfassung, Diskussion und Empfehlungen Anhang Verzeichnisse & Abspann

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Die Digitalisierung stellt die Unternehmen über alle Industrien hinweg vor große Herausforderungen (Fitzgerald 2014). Im Kontrast dazu, bieten die neuen Technologien und die damit verbundenen Methoden ein riesiges Potential für den Erfolg eines jeden einzelnen Unternehmens. Um diesen Herausforderungen zu begegnen und die Mehrwerte aus den neuen Technologien zu schöpfen, sind im Themengebiet der Digitalisierung gut informierte und gut ausgebildete Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ein wichtiger Faktor. Die Belegschaft von morgen sind die Schülerinnen und Schüler von heute. Diese jungen Talente müssen mit geeigneten Maßnahmen an die Digitalisierung und die entsprechenden Arbeitsweisen herangeführt werden. Dies ist insbesondere im Prozess der Berufs- und Studienorientierung wichtig (Hammer 2010). Allerdings werden diese Kompetenzen kaum oder nicht in Schulen vermittelt (Reher 2010). Eine Möglichkeit dafür bilden Schülerlabore, die als außerschulischer Lernort einen Raum zum Entwerfen, Entwickeln und Erleben bieten (Streller 2011). Hauptziel der Schülerlabore ist es, die Interessen für die Fachgebiete zu wecken, und die Technologien, die Methoden und deren Berufsbilder zu vermitteln (Engeln 2004). Die drei Phasen, Entwerfen, Entwickeln und Erleben sollen am Beispiel des PROJECT 10|2018, einem gemeinsamen Ferienprojekt der Schülerlabore Create IT Studio von SAP und dem Future Mobility Campus von VW, verdeutlicht werden. In Abschnitt 2 werden die Begrifflichkeiten eines Schülerlabors näher erläutert und das Beispiel des Create IT Studios aufgezeigt. Danach folgt die theoretische Auseinandersetzung mit den Effekten auf Schülerinnen und Schüler durch regelmäßiges Experimentieren im Rahmen eines Schülerlabors in Abschnitt 3. Abschnitt 4 beschreibt die Produktentwicklung im Rahmen des Projektes 10|2018. Das Projekt wird durch eine Auswertung des Feedbacks der Teilnehmerinnen und Teilnehmer evaluiert und Rückschlüsse für die nächsten Projekte im Rahmen von Schülerlaboren getroffen. [... aus Punkt 1]

Die nur durchschnittlichen Ergebnisse vor allem in den Naturwissenschaften deutscher Schüler in internationalen Vergleichsstudien motivierten vielfältige Initiativen zur Gründung außerschulischer Lernorte. Diese haben u. a. das Ziel, dem schwindenden Interesse z. B. an Physik entgegenzutreten und so neben der Schule einen Beitrag zur naturwissenschaftlichen Grundbildung der Schüler zu leisten. Eine Variante dieser Lernorte sind so genannte Schülerlabore, in denen Schüler die Möglichkeit haben, sich intensiv mit naturwissenschaftlichen Fragestellungen zu beschäftigen und selbständig Experimente durchzuführen. Wenig erforscht ist jedoch die Wirksamkeit dieser Einrichtungen bezogen auf kognitive und affektive Ziele. Die vorliegende explorative Arbeit geht der Frage nach, wie sich das Interesse von Schülern der fünften und achten Jahrgangsstufe an Physik bei dreimaligen Besuchen eines Schülerlabors innerhalb eines Schulhalbjahres entwickelt. Zusätzlich ergründet sie am Beispiel der Anfangsoptik, wie sich eine von fachdidaktischer Seite geforderte Einbindung der Besuche in das laufende Curriculum auf die Interessenentwicklung auswirkt. Die Ergebnisse der auf Fragebogenerhebungen gestützten Studie lassen die Vermutung zu, dass Besuche eines Schülerlabors altersübergreifend lediglich kurzfristig positive Effekte hervorrufen. Das durch den Besuch gesteigerte Interesse geht bereits innerhalb weniger Wochen wieder verloren. Ein anfängliches Interessenniveau kann nur durch einen erneuten Besuch annähernd wieder erreicht werden. Die Besuche können somit nur den aus der psychologischen Forschung bekannten „Catch“-Faktoren zugeordnet werden. Diese können zwar als wirksames Mittel dienen, kurzfristig das Interesse zu wecken, sie sind jedoch nicht imstande, dieses mittelfristig aufrecht zu halten. Für eine Genese langfristig wirkender Interessen sind so genannte „Hold“-Komponenten erforderlich, die für eine Stabilisierung sorgen. Die vorliegende Arbeit gibt Hinweise darauf, dass dies durch eine thematische und methodische Einbindung der Besuche in das laufende Curriculum gewährleistet werden kann. Lehrer und Betreiber von außerschulischen Lernorten sollten dies daher zum Anlass nehmen, ihre Bildungsabsichten stärker miteinander abzustimmen. / International assessment studies revealed mediocre results of german students especially in science and thus motivated several initiatives to establish extracurricular learning facilities. Among others these facilities aspire to overcome the decreasing interest as for instance in physics and to contribute to students’ scientific literacy. One type of these informal learning settings are so-called science labs for school students. There, students have the chance to occupy themselves with scientific problems and to conduct experiments autonomously. Research concerning the effectiveness of these facilities regarding both cognitive and affective aims is scarce though. The present explorative study examines the impact of three visits to a science lab for school students on the development of interest in physics of 5th- and 8th-grade students. In addition, taking optics as an example it investigates the effectiveness of an integration of the visits into the current school curriculum as demanded frequently. Surveyed by questionnaires the results of the study give rise to the assumption that visits to a science lab cause positive effects only on a short time scale for all investigated age groups. The increased interest immediately after the visit declines within a few weeks. An initial level can only be reached by a subsequent visit. Hence, visits can only be assigned as “catch”-facets as known in psychological research. Therefore they can serve as an effective means to arouse interest but they are not capable of sustaining it on a mid term time scale. The genesis of long term interest requires so called “hold”-facets, which in turn stabilise the interest. The present study indicates that this stabilisation can be obtained by a thematic and methodical integration of the visits into the ongoing curriculum. Thus, teachers and carriers of extracurricular learning facilities should strive for a coordination of their educational objectives.

zweimal im Jahr erscheinende Zeitschrift über aktuelle Themen der TU Chemnitz, ergänzt von Sonderheft(en)