Wie wirkt Citizen Science auf das Verständnis von Nature of Science?

Citizen Science kann Bürger*innen fast aller Altersgruppen und Bildungshintergründe aktiv in den wissenschaftlichen Prozess der Datensammlung, -erhebung und -auswertung mit einbeziehen. So können die Teilnehmer*innen nicht nur aktiv mitforschen, sondern - so die Vermutung - lernen gleichzeitig auch etwas über (natur-)wissenschaftliche Grundlagen, -regeln und -gegebenheiten - die Natur der Naturwissenschaft. Aber stimmt das? Was ist aus der Forschung bekannt über den Einfluss von Citizen Science auf das Verständnis von der Nature of Science der Teilnehmer*innen? 

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Wie im letzten Blogbeitrag befassen wir uns in diesem Beitrag erneut mit den Ergebnissen unserer eigenen Literaturrecherche. In diesem Beitrag schauen wir uns an, wie eine Teilnahme an einem Citizen-Science-Projekt sich auf das Verständnis der Nature of Science auswirkt. Hierunter verstehen Phillips und Kolleg*innen prinzipiell das Verständnis erkenntnistheoretischer Grundlagen und des Zustandekommens von wissenschaftlichem Wissen (2018). Allgemein wird Nature of Science zunehmend mit der Natur der Naturwissenschaften umschrieben. Zum Verständnis von Nature of Science gehören verschiedene Aspekte, etwa das Bewusstsein, dass Naturwissenschaften durch soziale und kulturelle Einflüsse geprägt sind, Kreativität beinhalten, mit Hilfe von Beobachtungen und Schlussfolgerungen arbeiten, niemals absolut sicher und unveränderlich sind, Theorien und Gesetzen folgen und sich durch große Methodenvielfalt auszeichnen (Koska und Krüger 2012). Nature of Science wird als Teilaspekt von Scientific Literacy aufgefasst, mit der wir uns im letzten Blogbeitrag befasst haben.    

Das Vorgehen

Wie auch für den letzten Blogbeitrag haben wir im Dezember 2020 eine Boolesche Suche in der Literaturdatenbank Scopus mit den Stichworten “Citizen Science” und “Nature of Science” durchgeführt. Dabei ergab die Suche insgesamt 181 Treffer. Diese Beiträge wurden nach ihrer Zitationshäufigkeit sortiert mit dem Ziel, die am häufigsten zitierten relevanten Artikel auszuwählen. Anhand der Abstracts wurden die Beiträge gescannt und zunächst gefiltert, ob die Veröffentlichung einen Citizen-Science-Bezug hat, weil sie sich etwa selbst diesem Ansatz zuordnet oder nicht gegen die Definition aus dem Grünbuch Citizen Science verstößt (Bonn et al. 2016). Anschließend wurde geprüft, ob die Veröffentlichung zum Thema und der Fragestellung des Blogs passt, also ob sie in unsere Betrachtung aufgenommen wird. Als relevant galten dabei Paper, die sich auf empirischer Ebene mit der Wirkung von Citizen-Science-Projekten auf das Verständnis von Nature of Science ihrer Teilnehmer*innen befassen und eigene Ergebnisse berichten. Theoretische Ansätze oder Konzeptualisierungen wurden also ausgeschlossen. Zudem wurden Paper ausgeschlossen, die bereits in vergangenen Blogbeiträgen besprochen wurden. Hierbei handelt es sich um Beiträge aus Blogbeitrag 2 (Price und Lee 2013) und aus Blogbeitrag 5 (Crall et al. 2012, Kelemen-Finan et al. 2018, Queiruga-Dios et al. 2020). Im Anschluss haben wir als Ergänzung mithilfe einer Google-Scholar-Suche mit den gleichen Stichworten gezielt nach relevanten Veröffentlichungen gesucht, die in der Scopus-Recherche nicht auftauchten.

Die Studien

Die folgenden Studien waren in der Scopus-Recherche die meist-zitierten relevanten Beiträge:

• Peters-Burton (2015)
• Jones et al. (2018) 
• Scheuch et al. (2018)
• Straub (2020)

Der folgende Beitrag wurde aus der zitierten Literatur eines der anderen Beiträge ergänzt: 

• Kountoupes und Oberhauser (2008)

Der folgende Beitrag wurde aus der Google-Scholar-Recherche mit dem Veröffentlichungsdatum nach 2020 ergänzt: 

• Kruse et al. (2020) 

Die Ergebnisse

Unsere Grafik gibt einen vereinfachten Überblick über die Studienergebnisse. Ihr findet erneut eine kurze Zusammenfassung der einzelnen Studien unter der Grafik.

Übersicht der Studienergebnisse zu Outcome-Aspekten auf die Nature of Science durch die Teilnahme an Citizen-Science-Projekten (Designumsetzung: Tabea Martin).

Dina L. Kountoupes und Karen Oberhauser (2008) haben Interviews mit 9 Lehrer*innen und Mitarbeiter*innen von Wissenschaftszentren in den USA geführt, die Jugendliche für das Biodiversitäts-Citizen-Science-Projekt The Monarch Larva Monitoring Project anleiteten und mit ihnen die Forschungsschritte absolvierten. Die Fragen der Studie drehten sich dabei um die Kontexte, in denen Jugendliche einbezogen wurden, die Art der Aktivitäten und ihre Ausführung sowie die Wahrnehmung des Mehrwertes aus Sicht der Interviewpartner*innen. Kountoupes und Oberhauser stellen insgesamt fest, dass Wissenschaftlichkeit und Sensibilisierung für ihre Prozesse ein großes Ziel der anleitenden Lehrpersonen war. Zudem gaben große Teile der Interviewten als Ergebnis des Projekts an, die Jugendlichen hätten wissenschaftliche Forschung verstanden, sich wie Wissenschaftler*innen gefühlt und etwas Neues entdeckt und gelernt. Der Beitrag ist zwar nicht generalisierbar, gibt aber einen sehr guten Einblick in die Rolle von Vermittler*innen in Citizen-Science-Projekten und Nature of Science-Bildung aus Perspektive von Lehrpersonen. 

Erin Peters-Burton (2015) untersuchte, inwieweit die Teilnahme an einem freiwilligen sechzehnwöchigen Schulkurs zum Thema “Scientific Inquiry and the Nature of Science” sich auf das Verständnis der teilnehmenden Mittelschüler*innen in den USA auswirkt. Der Kurs folgte einem Paradigma des selbstregulierten Lernens und wurde von Masterstudierenden in Zusammenarbeit mit ihrer*ihrem Dozent*in entwickelt und gehalten. Er umfasste auch die Teilnahme an einem Citizen-Science-Projekt, in dem Pfeilschwanzkrebse in Delaware untersucht wurden. Die 40 teilnehmenden Schüler*innen wurden vor und nach dem Kurs gebeten, einen offenen Fragebogen auszufüllen und Statementkarten zu sortieren. Mittels Epistemic Network Analysis, einer Methode zum Vergleichen von Verbindungsstrukturen in Daten, konnte nachgewiesen werden, dass sich die Konzeptualisierungen und Ansichten zu Nature of Science der gesamten Kursgruppe durch den Kurs verdichteten, erweiterten und auch inhaltlich gemäß der Kursinhalte änderten. Die Teilnahme am Citizen-Science-Projekt spielt hier als eine von vielen Maßnahmen im Kurs nur eine untergeordnete Rolle, belegt aber, dass Citizen Science zur Vermittlung von Nature of Science beitragen kann. 

Auch Martin Scheuch und Kolleg*innen (2018) haben sich - wie Kountoupes und Oberhauser - in Interviews mit der Perspektive von Lehrkräften in Citizen-Science-Projekten befasst. Sie befragten vier Lehrerkräfte, die mit Schüler*innen am österreichischen Biodiversitätsprojekt “Nature in your backyard - Citizen Science for schools” teilgenommen hatten, zu ihrer Einschätzung des relevanten pädagogischen Fachwissens und spezifischem zu vermittelndem Inhaltswissen aus dem Projekt. Die Lehrkräfte führten im Projekt für zwei Jahre Naturbeobachtungen und Artenbestimmungen mit Schüler*innen durch. Zusätzlich nahmen die Lehrkräfte an Workshops zu zentralen Aspekten von Nature of Science und Nature of Biology im Rahmen des Projekts teil. Interessanterweise spielten diese beiden Aspekte aber eine sehr untergeordnete Rolle in der Einschätzung durch die Lehrkräfte. Diese hätten sich eher mit dem Zusammenbringen von Wissenschaftspädagogik und Umweltbildung befasst und Lerninhalte eher mit dem nationalen Schulcurriculum verknüpft, als aktiv ein Verständnis von Nature of Science zu vermitteln. Als Empfehlung aus diesen Erkenntnissen schlagen Scheuch und Kolleg*innen vor, Projektinhalte stärker mit nationalen Curricula zu verknüpfen und Schüler*innen intensiver in alle wissenschaftlichen Schritte - auch jenseits des Beobachtens und Bestimmens - einzubeziehen.  

Im Beitrag von M. Gail Jones und Kolleg*innen (2018) werden Motivation, Einflüsse und Vorteile im Kontext von Wissenschaft als Hobby betrachtet. Die Forscher*innen führten in den USA Interviews (n=107) durch mit Menschen, die einem wissenschaftsbezogenen Hobby nachgingen (z.B. Hobbyastronom*innen oder Hobbyornitolog*innen). Von ihnen nahmen einige an Citizen-Science-Projekten teil, andere nicht. Zudem entwickelten Jones und Kolleg*innen einen US-weiten Survey (n=2864), um so herauszufinden, in welchen Aspekten sich die beide Gruppen unterscheiden. Besonders in Bezug auf Wissen, Fähigkeiten und die Nature of Science zeigten sich signifikante Unterschiede: So schätzten Citizen Scientists den Zuwachs an vielen Aspekten wissenschaftlichen Wissens (z.B. Wissen über Wissenschaft, Umweltbewusstsein, Beobachtungsvermögen) durch ihr Hobby signifikant höher ein, als die andere Gruppe. Auch der Einfluss des Hobbys auf die eigenen Fähigkeiten und Tätigkeiten im Rahmen wissenschaftlicher Prozesse (z.B. Datensammeln, Ergebniseinschätzung und Berichterstattung) wurde von Citizen Scientists signifikant höher eingeschätzt.   

Miranda Straub (2020) hat die wöchentlichen schriftlichen Hausaufgaben in Tagebuchform von 82 Teilnehmer*innen zweier Physikkursen in den USA, die sowohl für Lehramtstudierende als auch für Studierende nichtwissenschaftlicher Studiengänge angeboten wurden, analysiert. Die Hausaufgabe bestand darin, jeweils einen Artikel über Citizen Science zu lesen und 30 Minuten an einem Citizen-Science-Projekt auf Zooniverse teilzunehmen. Anschließend sollten 300-500 Worte Reflexion verfasst werden. Straub codierte diese Texte mithilfe des Grounded-Theory-Ansatzes und konnte drei Hauptthemen in der Beschäftigung mit Citizen Science ausmachen: So schrieben Studierende am meisten über ihre Erfahrungen mit den Projekten, ihr Verständnis von Wissenschaft und ihr Verständnis von Citizen Science. Dabei wurden prinzipiell in 71% der Texte positive Erfahrungen mit den Projekten geschildert. Die Studierenden befassten sich in ihren Texten zudem häufig mit gängigen Aktivitäten des Forschungsprozesses (beispielsweise Kollaborationen und Beobachtungen), Aspekten von Wissenschaft im Kontext der Projekte (beispielsweise die Rolle von Daten, Barrieren zur Forschung im Projekt oder Unsicherheiten im wissenschaftlichen Prozess) sowie ihrer individuellen Bewertung der wissenschaftlichen Tätigkeiten oder den Ansprüchen an Wissenschaftler*innen in den Projekten. Citizen Science wurde prinzipiell positiv bewertet, die Mehrheit der Studierenden (61%) konnte sich so vorstellen, weiter an Projekten teilzunehmen. Straub folgert aus ihrer Untersuchung, dass eine Teilnahme an Citizen-Science-Projekten bei entsprechender Reflexion in einem pädagogischen Kontext helfen kann, ein angemessenes Verständnis von Wissenschaft zu entwickeln sowie stereotype Vorstellungen über Wissenschaft zu hinterfragen.

Katrin Kruse und Kolleg*innen (2020) haben untersucht, wie sich die Teilnahme am deutschen Projekt “Dem Plastikmüll auf der Spur” unter anderem auf das Verständnis der Nature of Science von Schüler*innen auswirkt. Hierzu wurde jeweils ein Survey kurz vor und kurz nach der Projektteilnahme mit zwei Altersgruppen durchgeführt: Schüler*innen zwischen 10 und 13 Jahren (n=200) und zwischen 14 und 16 Jahren (n=170). Kruse und Kolleg*innen operationalisierten Nature of Science mithilfe von 5 Dimensionen, die sie mit Zustimmungsfragen erfassten. Dabei stellten sie fest, dass sich das Verständnis aller Dimensionen von Nature of Science für die jüngere Zielgruppe signifikant veränderte - teilweise jedoch auch in negativer Weise: Während sich so das Verständnis der Dimensionen Herkunft (Origin), Sicherheit (Certainty), Entwicklung (Development) und Rechtfertigung (Justification) signifikant verbesserte, verschlechterte sich das Verständnis des Zwecks (Purpose) von Wissenschaft der Befragten signifikant. In den Ergebnisse für die ältere Zielgruppe veränderten sich nur drei Dimensionen signifikant, auch hier sowohl positiv als auch negativ: So verbesserte sich das Verständnis der Herkunft (Origin) und der Rechtfertigung (Justification) von Wissenschaft signifikant, das Verständnis der Teilnehmer*innen vom Zweck (Purpose) von Wissenschaft verschlechterte sich hingegen auch in dieser Gruppe signifikant. Die minimalen Verbesserungen im Verständnis der Dimensionen Sicherheit (Certainty) und Entwicklung (Development) dieser Gruppe waren nicht signifikant. Die Autor*innen folgern, dass Citizen Science die Wahrnehmung von Nature of Science prinzipiell (auch in verschiedene Richtungen) beeinflussen kann und daher für eine Auseinandersetzung mit Wissenschaft im Schulkontext hohe Relevanz besitzt.  

Der Ausblick 

Das Wissen über die Wirkung von Citizen-Science-Projekten auf das Verständnis der Nature of Science ihrer Teilnehmer*innen ist begrenzt, aber vielversprechend. Die Beiträge beschäftigen sich viel mit dem Schulkontext sowie mit der Perspektive von Lehrenden und verdeutlichen so die Bedeutung dieser Zielgruppe für Citizen Science. Hiermit befasst sich auch die Arbeitsgruppe Citizen Science in Schule, der auch einige der zitierten Autor*innen angehören.

Im nächsten Blogbeitrag schauen wir uns an, was aus der Forschung über Citizen Science und den Einfluss auf die Einstellungen der Teilnehmer*innen bekannt ist.  

Literatur

Bonn, A., Richter, A., Vohland, K., Pettibone, L., Brandt, M., Feldmann, R., Goebel, C., Grefe, C., Hecker, S., Hen-nen, L., Hofer, H., Kiefer, S., Klotz, S., Kluttig, T., Krause, J., Küsel, K., Liedtke, C., Mahla, A., Neumeier, V., Premke-Kraus, M., Rillig, M. C., Röller, O., Schäffler, L., Schmalzbauer, B., Schneidewind, U., Schumann, A., Settele, J., Tochtermann, K., Tockner, K., Vogel, J., Volkmann, W., von Unger, H., Walter, D., Weisskopf, M., Wirth, C., Witt, T., Wolst, D. & D. Ziegler (2016): Grünbuch Citizen Science Strategie 2020 für Deutschland. Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig, Leipzig, Museum für Naturkunde Berlin, Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung (MfN), Berlin-Brandenburgisches Institut für Biodiversitätsforschung (BBIB, Berlin). https://www.buergerschaffenwissen.de/sites/default/files/assets/dokumente/gewiss-gruenbuch_citizen_science_strategie.pdf#page=14 

Crall, A. W., Jordan, R., Holfelder, K., Newman, G. J., Graham, J., und Waller, D.M. (2012): The impact of an invasive science training program on participant attitudes, behavior, and science literacy. Public Understanding of Science, 1-20. https://www.researchgate.net/publication/245029096_The_impacts_of_an_invasive_species_citizen_science_training_program_on_participant_attitudes_behavior_and_science_literacy

Jones, M.G., Childers, G., Andre, T., Corin, E.N. und Hite, R. (2018): Citizen scientists and non-citizen scientist hobbyists: motivation, benefits, and influences. International Journal of Science Education, Part B, 8:4, 287-306, DOI: 10.1080/21548455.2018.1475780

Kelemen-Finan, J., Scheuch, M., und Winter, S. (2018): Contributions from citizen science to science education: an examination of a biodiversity citizen science project with schools in Central Europe. International Journal of Science. 10.1080/09500693.2018.1520405.  

Koska, J., und Krüger, D. (2012): Nature of Science-Perspektiven von Studierenden. Schritte zur Entwicklung eines Testintruments. In: Erkenntnisweg Bibliotheksdidaktik 11: 115-127. URL: https://www.bcp.fu-berlin.de/biologie/arbeitsgruppen/didaktik/Erkenntnisweg/2012/Koska.pdf

Kountoupes, D. L., und Oberhauser, K. (2008): Citizen Science and Youth Audiences: Educational Outcomes of the Monarch Larva Monitoring Project. Journal of Community Engagement and Scholarship 1:1, Artikel 5. https://digitalcommons.northgeorgia.edu/jces/vol1/iss1/5

Kruse, K., Kiessling, T., Knickmeier, K., Thiel, M., & Parchmann, I. (2020). Can participation in a citizen science project empower schoolchildren to believe in their ability to act on environmental problems? In: Parchmann, I., Simon, S., und J. Apotheker (Hrsg.): Engaging learners with chemistry: Projects to stimulate interest and participation. Advances in Chemistry Education Series. Royal Society of Chemistry, 225-240. https://doi.org/10.1039/9781788016087-00225

Peters-Burton, E. E. (2015): Outcomes of a Self-Regulated Learning Curriculum Model. Network Analysis of  Middle School Student's View of Nature of Science. Science and Education 24, 855 - 885. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s11191-015-9769-3

Phillips, T., Porticella, N., Constas, M. & Bonney, R. (2018). A Framework for Articulating and Measuring Individual Learning Outcomes from Participation in Citizen Science. Citizen Science: Theory and Practice, 3(2), 3. https://doi.org/10.5334/cstp.126

Price, CA and Lee, H-S. (2013). Changes in participants’ scientific attitudes and epistemological beliefs during an astronomical citizen science project. Journal of Research in Science Teaching, 50(7): 773–801. DOI: https://doi.org/10.1002/tea.21090  

Queiruga-Dios, M. Á., López-Iñesta, E., Diez-Ojeda, M., Sáiz-Manzanares, M.C., und Vázquez Dorrío, J. B., (2020): Citizen Science for Scientific Literacy and the Attainment of Sustainable Development Goals in Formal Education, Sustainability 2020, 12(10), 4283. https://doi.org/10.3390/su12104283

Scheuch, M., Panhuber, T., Winter, S., Kelemen-Finan, J., Bardy-Durchhalter, M., und Kapelari, S. (2018): Butterflies & wild bees: biology teachers’ PCK development through citizen science, Journal of Biological Education, 52:1, 79-88, DOI: 10.1080/00219266.2017.1405530

Straub, M.C.P. (2020): A Study of Student Responses to Participation in Online Citizen Science Projects. International Journal of Science and Mathematics Education 18, 869–886. https://doi.org/10.1007/s10763-019-10001-8

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