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In Germany, secondary school students differ greatly in their science achievement, a dispersion that is far above the OECD average (Schiepe-Tiska, Rönnebeck, & Neumann, 2019). Immigrant students tend to be at the lower end of the scale in Germany – on average, they achieve substantially less well in science than non-immigrant students (OECD, 2016d), which is partially due to the German school system (Zoido, 2013). These differences in achievement translate into underrepresentation of immigrants in science-related jobs in Germany (OECD, 2008). Achievement and career choices are closely intertwined with academic self-concept (for an overview see Marsh & Craven, 2006). Regarding science self-concept, the pattern that immigrant students tend to score lower is present in many countries (e.g. Riegle-Crumb, Moore, & Ramos-Wada, 2011). The goal of the present research project was to investigate these inequalities between immigrant and non-immigrant secondary school students. This was done focusing on secondary school students’ chemistry self-concepts. Chemistry self-concepts were focused on because achievement in chemistry is an important factor for careers in natural sciences (Cohen & Kelly, 2019). Research on chemistry self-concept has concentrated on young adults (e.g. Bauer, 2005; Xu & Lewis, 2011) and so little is known about secondary school students. Besides the impact of students’ migration background, the research project analyses the role that gender plays because gender has important effects on science self-concepts (e.g. Jurik, Gröschner, & Seidel, 2013; Riegle-Crumb et al., 2011; Wan & Lee, 2017). A big challenge in this context was that the prevailing methods in academic self-concept research are prone to yield biased data (Byrne, 2002; Byrne et al., 2009). Although this was pointed out more than 15 years ago, the problem persists in science self-concept research. The present research project addresses this issue and presents a new mixed methods approach to culture-sensitive academic self-concept research. The term ‘culture’ is used in the sense of migration background, a concept that categorizes people’s migration histories in Germany. A combination of qualitative interview data and quantitative data permit an investigation of certain types of bias defined by Byrne and colleagues (2009). The pilot study operated with a chemistry self-concept questionnaire (N=116) and qualitative interviews (N=43). The main study was based on an extended questionnaire comprising several other scales (N=585) and deeper qualitative interviews (N=48). The hypotheses based on the literature were that in Germany, (h1) immigrant students would show more negative chemistry self-concepts than non-immigrant students. (h2) Female students would show more negative chemistry self-concepts than male students. The third hypothesis (h3) was that the home environment has an important impact on students’ chemistry self-concepts. The first two hypotheses (h1 and h2) were not confirmed. Gender and migration background did not show a significant effect on students’ chemistry self-concepts. Instead, gender relations differ depending on the students’ migration background. Among students without a migration background, boys tend to have stronger chemistry self-concepts than girls. In contrast, among students with a Turkish migration background, girls tend to have stronger chemistry self-concepts. Existing science self-concept literature did not explain this. Literature on gender relations in science in Turkey suggests that this interaction effect could be due to a more gender-neutral conception of science in Turkey. Slightly more women than men work in science in Turkey (OECD, 2009a) and girls achieve substantially better (Batyra, 2017a, 2017b). According to the third hypothesis (h3), the gender conceptions in Turkey could potentially be transmitted to students with a Turkish migration background in the home environment, through their parents or other people. Science education literature did not provide a satisfying model for conceptualizing the influence of the home environment on students in the field of chemistry that would allow investigating the third hypothesis (h3). Therefore, the concept of chemistry capital was introduced based on the analysis of the interviews in the main study. Chemistry capital was developed based on the concept of science capital by Archer and colleagues (2015). Chemistry capital conceptualizes the resources a person possesses that have value in the field of chemistry. This encompasses social networks (e.g. knowing a chemist) as well as emotional and cognitive resources (e.g. attitudes towards chemistry and chemistry knowledge), and the engagement in chemistry-related activities. In particular, the concept allows analyzing the transmission processes of chemistry from the home environment to the individual student. The qualitative analyses in the main study showed that the chemistry capital home environment influences the students in the field of chemistry in multiple ways. This supports hypothesis 3 (h3). Further, the data suggest that structural inequalities in the German school system might foster differences in chemistry. Students who already possess little chemistry capital in their home environments are in addition found more often at the type of school (Hauptschule) in which the proportion of chemistry teachers who do not hold a university degree in chemistry is the highest, depriving these students of another possible source of chemistry capital. Vice versa, students who already possess a lot of chemistry capital in their home environments more often attend school types (Gymnasium, Realschule) where also more formally qualified chemistry teachers are available, thus potentially widening the gap. The mixed methods analysis in the main study suggested that a simple linear relationship between student chemistry self-concept and chemistry capital in the home environment does not exist. A study based on quantitative (or mixed methods) analyses of data of a larger sample on chemistry capital in the home environment and students’ chemistry self-concepts could provide further insights. It is not yet clear if the third hypothesis (h3) is true. To sum up, the present research project thus advances the field of chemistry education in three regards: (i) it provides an approach to culture-sensitive academic self-concept. This approach proved to increase both the validity and the explanatory power of chemistry self-concept research. It is not chemistry-specific and can, thus, be used in other areas of research as well. (ii) The research discovered an interaction effect of gender and migration background on chemistry self-concept that was unknown in science education literature. (iii) It introduces and defines the concept of chemistry capital which permits to analyze chemistry education from a sociocultural perspective. Employing the concept of chemistry capital helps to shift the focus from the individual student to the resources a student possesses in the sociocultural context that help him or her succeed in the field of chemistry. This allows uncovering social inequalities in the field that need to be addressed in educational policy. Moreover, it can inspire intervention studies and application-focused research (e.g. approaches to culture-sensitive chemistry teaching).

Verantwortlich für den Artenrückgang sind v.a. wir. Die breite Bevölkerung nimmt die Biodiversität vor Ort kaum wahr und misst Kenntnis und Schutz kaum Bedeutung zu. Um die lokale Biodiversität zu entdecken und schätzen zu lernen, wurden im Rahmen des BMBF/BMU-Projekts „Finde Vielfalt - Biodiversität erleben mit ortsbezogenen Spielen (BioDiv2Go)“ neue Zugänge entwickelt. Schlüssel ist, die Biodiversität durch zeitgemäße Technologien auf mobilen elektronischen Endgeräten (Smartphones, Tablets) erfahrbar zu machen und deren Bedeutung aufzuzeigen. Dies geschah mit sogenannten Geogames (ortsbezogenen Spielen). Die Konzeptionen des erfahrungsbasierten sowie des forschend-entdeckenden Lernens wurden hierbei in motivierender Weise verknüpft und Geogames mit unterschiedlichem Ortsbezug und für unterschiedliche Zielgruppen konzipiert. Zwei Spieletypen werden unterschieden. (1) Bei „FindeVielfalt Simulation“ erfahren die Spieler/innen wie verschiedene Naturräume nachhaltig genutzt werden können. Über ortsbezogenen Aufgaben lernen sie in einer realen Streuobstwiese z.B. welche Bedeutung Pflanzabstände haben, wie verschiedene Obstsorten genutzt werden können und treffen Entscheidungen für Nutzungs-Dilemmata. In einer Simulation bewirtschaften sie über mehrere Spielrunden eine virtuelle Streuobstwiese. Dabei muss beides erreicht werden: ökonomischer Erfolg und Schutz der Biodiversität. Weitere Simulationen gibt es für Schafbeweidung auf Kalkmagerrasen, Rinder im Alpenvorland und Bergischen Land, Luchs, Wildkatze und Stadtökologie. (2) Der zweite Spieletyp ist ein Such- und Sammelspiel. Beim „Grünen Schatz“ werden in der Natur verschiedene Pflanzenarten fotografiert. Die Ausprägung von unterschiedlichen Eigenschaften der Pflanzen, wie Essbarkeit, Heilwirkung oder Besonderheiten sind mit Spielpunkten hinterlegt. Ziel ist es einen vielfältigen Schatz zu sammeln. Hierbei lernen die Spieler/innen, dass Pflanzen nicht nur grün sondern auch für uns Menschen nutzbar sind. Durch eine Variante des Design-Based-Research-Ansatzes wurde die Spielgestaltung zum Bestandteil des Forschungsprozesses mit zyklischen Analysephasen. Das Forschungsrahmenmodell wurde mit Umweltpsychologen entwickelt und die Inhalte mit Beratung durch Biologen und Naturschützern. Praktiker sowie Jugendliche waren in die Entwicklung der Spielgeschichte einbezogen. Im Projekt wurden Kompetenzen aus Biologiedidaktik (Pädagogische Hochschule Ludwigsburg) mit der geoinformatischen Spieleforschung (Universität Bamberg) vereint. Als Umsetzungspartner trug das Deutsche Jugendherbergswerk als bundesweiter Träger dazu bei, das Konzept flächendeckend umzusetzen und eine Langfristigkeit zu sichern.

In westlichen, nordamerikanischen und asiatischen Kulturen gelten die vorunterrichtlichen Schülervorstellungen zu physikalischen Konzepten als gut erforscht. Die Ergebnisse der Studien deuten darauf hin, dass sich die vorunterrichtlichen Schülervorstellungen in diesen Kulturen sehr ähnlich sind (z. B. Scott et al., 2007). Die Frage nach möglichen kulturellen vorunterrichtlichen Unterschieden ist damit nicht abschließend entschieden, weil es bisher kaum Studien zu vorunterrichtlichen Schülervorstellungen in anderen als westlichen, nordamerikanischen und asiatischen Kulturen gibt. Die vorliegende Studie befasst sich deshalb mit vorunterrichtlichen Schülervorstellungen zu Wärme, Temperatur und Energie in Sub-Sahara-Afrika, genauer in Mosambik (Südost-Afrika). Mündliche und schriftliche Befragungen mosambikanischer Schülerinnen und Schüler in zwei Regionen in Mosambik in Klassenstufe 7 im Jahr 2017 zeigen im Vergleich mit Daten aus Deutschland als Vertreter der westlichen Kultur, dass die vorunterrichtlichen Schülervorstellungen zu Wärme, Temperatur und Energie bei mosambikanischen Schülerinnen und Schülern einerseits viele Ähnlichkeiten mit denen westlicher Schülerinnen und Schüler aufweisen, andererseits aber auch deutliche Unterschiede nachweisbar sind, die vermutlich in Unterschieden in der Alltagskultur und der Sprache begründet sind.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Neuroenhancement und Energy Drinks. Dazu werden beide Themen in Bezug auf ihre Geschichte, Verbreitung und Nebenwirkungen vorgestellt. Bezüglich Neuroenhancement werden gebräuchliche Neuroenhancer, deren Wirkung und allgemeiner Nutzen vorgestellt. Energy Drinks werden hinsichtlich ihrer einzelnen Inhaltsstoffe untersucht. Ziel der Arbeit ist es zu beantworten, inwiefern Energy Drinks in den Bereich Neuroenhancement eingeordnet werden können oder nicht. Dazu werden Unklarheiten der Definitionen herausgearbeitet und die Wirkung von Energy Drinks auf kognitive Leistungen analysiert. Des Weiteren wird die Wirkung von Energy Drinks mit der Wirkung der gebräuchlichsten Neuroenhancer verglichen. Zusätzlich werden Nebenwirkungen und Nutzen in die Untersuchung miteinbezogen. Die Ergebnisse lassen schlussfolgern, dass Energy Drinks in den Bereich Neuroenhancement eingeordnet werden können. Die Wirkung auf kognitive Leistungen ist nachweisbar. Im direkten Vergleich zu anderen Neuroenhancern zeigen sich Ausprägungen auf dem gleichen Niveau. Die Nebenwirkungen und Abhängigkeitsgefahren zeigen sich in ähnlichen Symptomen. Bezogen auf den Nutzen der Substanzen als Neuroenhancer lassen sich ähnliche Kritikpunkte festhalten. Die Relevanz der Thematik für die Sekundarstufe I ist aufgrund der Verbreitung unter Jugendlichen, in Kombination mit den erhöhten Risiken für Kinder und Jugendliche gegeben.

Bei dieser Arbeit handelt es sich um eine quantitative und qualitative Untersuchung des bilingualen deutsch-englischen Sachfachunterrichts (Geographie) unter den Auswirkungen des Einsatzes von Medien. Dazu werden die Einflüsse von digitalen Medien in Form von Interaktiven Whiteboards und analogen Medien in Form von Tageslichtprojektoren auf die unterrichtliche Interaktion verglichen. Im Mittelunkt des Erkenntnisinteresses stehen die Menge und die Qualität der mündlichen Äußerungen der Schülerinnen und Schüler unter dem Einfluss von Medien sowie die Menge, Qualität und Art der Verwendung der eingesetzten Medien und entsprechenden Materialien. Die Grundlage für die Datenerhebung besteht aus der Videographie von zwei Unterrichtseinheiten aus jeweils acht Unterrichtsstunden an Realschulen in Baden-Württemberg als einer nicht-gymnasialen Schulform im Fach Geographie. Die Datenerhebung wurde mit Hilfe von in der explorativ-interpretativen Forschung und sozialen Forschung häufig verwendeten Forschungsinstrumenten durchgeführt: mit der Videographie, der teilnehmenden Beobachtung (Feldnotizen) und zusätzlich dem Verfahren der Triangulation. Zum Abschluss werden aus den Erkenntnissen der vorliegenden Arbeit Implikationen für die Schul- und Unterrichtspraxis abgeleitet sowie Forschungsperspektiven zum bilingualen Sachfachunterricht mit digitalen Medien eröffnet.