Advertisement

Researching Climate Change in Their Own Backyard—Inquiry-Based Learning as a Promising Approach for Senior Class Students

  • Sebastian BrumannEmail author
  • Ulrike Ohl
  • Carolin Schackert
Chapter
Part of the Climate Change Management book series (CCM)

Abstract

Inquiry-based learning (IBL) enables students to personally experience climate change, which is often perceived as a rather abstract phenomenon. This article outlines characteristics of the IBL approach and sums up its most important benefits for climate change education. Recent relevant school projects, which address the topic of climate change, are presented. The article then describes main features of a prototypical IBL concept, which is being developed at the Chair of Geography Education at the University of Augsburg. In this project, Bavarian senior class high school students conduct research on the effects of climate change in their immediate surroundings. They work on individually generated study questions using anthropogeographic and physiogeographic research methods. In order to do so, students are led towards a deeper understanding of the regional implications of climate change by working with online learning modules that additionally present adequate research methods. They also present their scientific findings in front of peers, a broader public and climatologists. Finally, first findings of the project portrayed above are discussed.

Keywords

Climate change education Inquiry-based learning Fieldwork Regional implications of climate change Complexity 

References

  1. Al-Maktoumi A, Al-Ismaily S, Kacimov A (2016) Research-based learning for undergraduate students in soil and water sciences. A case study of hydropedology in an arid-zone environment. J Geogr High Educ 40(3):321–339.  https://doi.org/10.1080/03098265.2016.1140130CrossRefGoogle Scholar
  2. Apedoe XS, Walker SE, Reeves TC (2006) Integrating Inquiry-based Learning into undergraduate geology. J Geosci Educ 54(3):414–421.  https://doi.org/10.5408/1089-9995-54.3.414CrossRefGoogle Scholar
  3. Bayram Z, Oskay ÖÖ, Erdem E, Özgür SD, Şen Ş (2013) Effect of inquiry based learning method on students’ motivation. Procedia—Soc Behav Sci 106:988–996.  https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2013.12.112CrossRefGoogle Scholar
  4. BLK-Programm Transfer 21 (ed) (2007) Orientierungshilfe Bildung für nachhaltige Entwicklung in der Sekundarstufe I. Begründungen, Kompetenzen, Lernangebote, Berlin. http://www.transfer-21.de/daten/materialien/orientierungshilfe/orientierungshilfe_kompetenzen.pdf
  5. Brügger A, Dessai S, Devine-Wright P, Morton TA, Pidgeon NF (2015) Psychological responses to the proximity of climate change. Nat Clim Chang 5(12):1031–1037.  https://doi.org/10.1038/nclimate2760CrossRefGoogle Scholar
  6. Brumann S, Ohl U (2019) Forschendes Lernen im Geographieunterricht. In: Obermaier G (ed) Bayerischer Schulgeographentag 2018 Bayreuther Kontaktstudium Geographie, vol 10. Verlag Naturwissenschaftliche Gesellschaft Bayreuth e.V, Bayreuth, pp 25–41Google Scholar
  7. Chang C-Y, Mao S-L (1999) Comparison of Taiwan science students’ outcomes with inquiry-group versus traditional instruction. J Educ Res 92(6):340–346.  https://doi.org/10.1080/00220679909597617CrossRefGoogle Scholar
  8. Chiari S, Völler S, Mandl S (2016) Wie lassen sich Jugendliche für Klimathemen begeistern? Chancen und Hürden in der Klimakommunikation. GW-Unterricht 141(1):5–18.  https://doi.org/10.1553/gw-unterricht141s5CrossRefGoogle Scholar
  9. Chinn CA, Duncan RG, Dianovsky M, Rinehart R (2013) Promoting conceptual change through inquiry. In: Vosniadou S (ed) International handbook of research on conceptual change, 2nd edn. Routledge, New York, pp 539–559Google Scholar
  10. Duran M, Dökme I (2016) The effect of the inquiry-based learning approach on student’s critical-thinking skills. EURASIA J Math Sci Technol Educ 12(12):2887–2908.  https://doi.org/10.12973/eurasia.2016.02311aCrossRefGoogle Scholar
  11. European Commission (ed) (2014) Climate change. Special eurobarometer 409. http://www.ec.europa.eu/commfrontoffice/publicopinion/archives/ebs/ebs_409_en.pdf
  12. Feja K, Lütje S, Neumann L, Mönter L, Otto K-H, Siegmund A (2019) Climate changes cities—a project to enhance students’ evaluation and action competencies concerning climate change impacts on cities. In: Leal Filho W, Lackner B, McGhie H (eds) Addressing the challenges in communicating climate change across various audiences. Springer International Publishing, Cham(CH), pp 159–174Google Scholar
  13. Felzmann D (2018) Vorstellungen von Lernenden zu Ursachen und Folgen des Klimawandels und darauf aufbauende Unterrichtskonzepte. In: Meyer C, Eberth A, Warner B (eds) Klimawandel im Unterricht. Bewusstseinsbildung für eine nachhaltige Entwicklung, Diercke, Braunschweig, pp 53–63Google Scholar
  14. Fiene C (2014) Wahrnehmung von Risiken aus dem globalen Klimawandel. Eine empirische Untersuchung in der Sekundarstufe I. Dissertation, Pädagogische Hochschule Heidelberg. https://www.opus.ph-heidelberg.de/files/47/Dissertation_Christina_Fiene.pdf
  15. Gess C, Deicke W, Wessels I (2017) Kompetenzentwicklung durch Forschendes Lernen. In: Mieg HA, Lehmann J (eds) Forschendes Lernen. Wie die Lehre in Universität und Fachhochschule erneuert werden kann. Campus Verlag, Frankfurt, pp 80–90Google Scholar
  16. Gray K (2018) Assessing gains in science teaching self-efficacy after completing an inquiry-based earth science course. J Geosci Educ 65(1):60–71.  https://doi.org/10.5408/14-022.1CrossRefGoogle Scholar
  17. Huber L (2009) Warum Forschendes Lernen nötig und möglich ist. In: Huber L, Hellmer J, Schneider F (eds) Forschendes Lernen im Studium. Aktuelle Konzepte und Erfahrungen, (Motivierendes Lehren und Lernen in Hochschulen), vol 10. UVW Univ.-Verl. Webler, Bielefeld, pp 9–36Google Scholar
  18. ISB/ Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung (2011) Wissenschaftspropädeutisches Arbeiten im W-Seminar. Grundlagen—Chancen—Herausforderungen, 1st edn. MünchenGoogle Scholar
  19. Kidd C, Hayden BY (2015) The psychology and neuroscience of curiosity. Neuron 88(3):449–460.  https://doi.org/10.1016/j.neuron.2015.09.010CrossRefGoogle Scholar
  20. Klein P (1995) Using inquiry to enhance the learning and appreciation of geography. J Geogr 94(2):358–367.  https://doi.org/10.1080/00221349508979744CrossRefGoogle Scholar
  21. Klopp E, Stark R (2016) Persönliche Epistemologien—Elemente wissenschaftlicher Kompetenz. In: Mayer A-K, Rosman T (eds) Denken über Wissen und Wissenschaft. Epistemologische Überzeugungen, Pabst Science Publishers, Lengerich, pp 40–70Google Scholar
  22. Kuisma M (2017) Narratives of inquiry learning in middle-school geographic inquiry class. Int Res Geogr Environ Educ 27(1):85–98.  https://doi.org/10.1080/10382046.2017.1285137CrossRefGoogle Scholar
  23. Kukkonen JE, Kärkkäinen S, Dillon P, Keinonen T (2013) The effects of scaffolded simulation-based inquiry learning on fifth-graders’ representations of the greenhouse effect. Int J Sci Educ 36(3):406–424.  https://doi.org/10.1080/09500693.2013.782452CrossRefGoogle Scholar
  24. Lazonder AW, Harmsen R (2016) Meta-analysis of inquiry-based learning: effects of guidance. Rev Educ Res 86(3):681–718.  https://doi.org/10.3102/0034654315627366CrossRefGoogle Scholar
  25. Mao S-L, Chang C-Y, Barufaldi JP (1998) Inquiry teaching and its effects on secondary-school students’ learning of earth science concepts. J Geosci Educ 46(4):363–367.  https://doi.org/10.5408/1089-9995-46.4.363CrossRefGoogle Scholar
  26. Markaki V (2014) Environmental education through inquiry and technology. Sci Educ Int 25(1):86–92Google Scholar
  27. Messner R (2009) Forschendes Lernen aus pädagogischer Sicht. In: Messner R (ed) Schule forscht. Ansätze und Methoden zum forschenden Lernen. Körber-Stiftung, Hamburg, pp 15–30Google Scholar
  28. Meyer C, Eberth A, Warner B (2018) Einführung. In: Meyer C, Eberth A, Warner B (eds) Klimawandel im Unterricht. Bewusstseinsbildung für eine nachhaltige Entwicklung, Diercke, Braunschweig, pp 4–5Google Scholar
  29. Namdar B (2018) Teaching global climate change to pre-service middle school teachers through inquiry activities. Res Sci Technol Educ 12(2):1–23.  https://doi.org/10.1080/02635143.2017.1420643CrossRefGoogle Scholar
  30. Oberrauch A, Keller L, Riede M, Mark S, Kuthe A, Körfgen A, Stötter J (2015) k.i.d.Z.21—kompetent in die Zukunft—Grundlagen und Konzept einer Forschungs-Bildungs-Kooperation zur Bewältigung der Herausforderungen des Klimawandels im 21. Jahrhundert. GW-Unterricht 139(3):19–31Google Scholar
  31. Pedaste M, Mäeots M, Siiman LA, de Jong T, van Riesen SAN, Kamp ET, Manoli CC, Zacharia ZC, Tsourlidaki E (2015) Phases of inquiry-based learning: definitions and the inquiry cycle. Educ Res Rev 14:47–61.  https://doi.org/10.1016/j.edurev.2015.02.003CrossRefGoogle Scholar
  32. Pretorius R, Lombard A, Khotoo A (2016) Adding value to education for sustainability in Africa with inquiry-based approaches in open and distance learning. Int J Sustain High Educ 17(2):167–187.  https://doi.org/10.1108/IJSHE-07-2014-0110CrossRefGoogle Scholar
  33. Ranney MA, Clark D (2016) Climate change conceptual change: scientific information can transform attitudes. Top Cogn Sci 8(1):49–75.  https://doi.org/10.1111/tops.12187CrossRefGoogle Scholar
  34. Reinfried S (2007) Alltagsvorstellungen und Lernen im Fach Geographie. Zur Bedeutung der konstruktivistischen Lehr-Lerntheorie am Beispiel des Conceptual Change. Geographie Schule 168:19–28Google Scholar
  35. Reinfried S, Tempelmann S (2014) Wie Vorwissen die Lernenden beeinflusst—Eine Lernprozessstudie zur Wissenskonstruktion des Treibhauseffekt-Konzepts. Zeitschrift für Geographiedidaktik 42(1):31–56Google Scholar
  36. Reitinger J (2013) Forschendes Lernen. Theorie, Evaluation und Praxis in naturwissenschaftlichen Lernarrangements (Theorie und Praxis der Schulpädagogik), vol 12, 2nd edn. Prolog-Verlag, ImmenhausenGoogle Scholar
  37. Renn O (2018) Klimaveränderungen als systemisches Risiko erkennen—Wege zur Handlungsbereitschaft. In: Meyer C, Eberth A, Warner B (eds) Klimawandel im Unterricht. Bewusstseinsbildung für eine nachhaltige Entwicklung, Diercke, Braunschweig, pp 77–85Google Scholar
  38. Scardamalia M, Bereiter C (2006) Knowledge building: theory, pedagogy, and technology. In: Sawyer RK (ed) The Cambridge handbook of the learning sciences (1. publ). Cambridge University Press, Cambridge, pp 97–118Google Scholar
  39. Schuler S (2011) Alltagstheorien zu den Ursachen und Folgen des globalen Klimawandels. Erhebung und Analyse von Schülervorstellungen aus geographiedidaktischer Perspektive (Bochumer Geographische Arbeiten), vol 78. Europäischer Univ.-Verl, BochumGoogle Scholar
  40. Siegmund A, Brockmüller S, Schuler C, Volz D (2017) Regionalen Klimawandel beurteilen lernen—interdisziplinärer Ansatz schulischer und außerschulischer Umweltbildung am Beispiel des UNESCO Geo-Naturparks Bergstraße-Odenwald. Abschlussbericht des Umweltbildungsprojekts. Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Heidelberg. https://www.dbu.de/OPAC/ab/DBU-Abschlussbericht-AZ-29231.pdf
  41. Sjödahl Hammarlund C, Nordmark E, Gummesson C (2013) Integrating theory and practice by self-directed inquiry-based learning? A pilot study. Eur J Physiother 15(4):225–230.  https://doi.org/10.3109/21679169.2013.836565CrossRefGoogle Scholar
  42. Tilbury D (2011) Education for a sustainable development: an expert review of processes and learning. UNESCO, ParisGoogle Scholar
  43. Tuan H-L, Chin C-C, Tsai C-C, Cheng S-F (2005) Investigating the effectiveness of inquiry instruction on the motivation of different learning styles students. Int J Sci Math Educ 3(4):541–566.  https://doi.org/10.1007/s10763-004-6827-8CrossRefGoogle Scholar
  44. Uzunöz S, Erturan Ilker G, Arslan Y, Demirhan G (2018) The effect of different teaching styles on critical thinking and achievement goals of prospective teachers. Spormetre 17(2):80–95Google Scholar

Copyright information

© Springer Nature Switzerland AG 2019

Authors and Affiliations

  • Sebastian Brumann
    • 1
    Email author
  • Ulrike Ohl
    • 1
  • Carolin Schackert
    • 1
  1. 1.Chair of Geography EducationUniversity of AugsburgAugsburgGermany

Personalised recommendations