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Was Schüler stresst

Lehrerin und Forscherin Nina Minkley nimmt den Biologieunterricht in den Blick

von Julia Weiler  

3. November 2014

 

Eine Mathearbeit, ein unangekündigter Biotest oder die mündliche Abiturprüfung treiben vielen Schülern den Puls in die Höhe. Etwas Stress in der Schule tut nicht weh. Hält er aber über lange Zeit an, kann das der Gesundheit schaden.

Etwas Stress in der Schule ist normal. Aber wenn die Belastung zu groß wird, ist das eine Gefahr für die Gesundheit.Die RUB-Forscherin nutzt nicht nur Fragebögen für ihre Studien, sondern nimmt auch das Stresshormon Cortisol in den Blick.Stress bei Schülern zu erforschen, bedeutet auch Arbeit im Labor.Mit dem sogenannten ELISA-Verfahren kann man die Cortisolkonzentration im Speichel bestimmen.Von der Uni in die Schule und zurück ins Labor: Dr. Nina Minkley arbeitet heute in der Biologie-Didaktik.

 „Ich glaube, Stress hat einen viel größeren Einfluss, als wir heute alle ahnen“, sagt Dr. Nina Minkley aus der AG Verhaltensbiologie und Didaktik der Biologie (Abb. 1). „Mein großes Ziel ist es, herauszufinden, was Schüler im Schulalltag stresst, und darauf aufbauend didaktische Methoden zu entwickeln, mit denen man dem Stress entgegenwirken kann.“

Abb. 1

Dr. Nina Minkley untersucht mit Hormonanalysen, was Schüler stresst. © RUBIN, Foto: Schirdewahn

Studien zu dem Thema gibt es schon seit Jahrzehnten. Um zu ermitteln, wie gestresst Schüler sich in bestimmten Situationen fühlen, setzen Wissenschaftler in der Regel Fragebögen ein. Nina Minkley verfolgt einen anderen Ansatz. Sie erfasst zusätzlich, wie sich die Menge des Stresshormons Cortisol im Speichel verändert. Vergangene Untersuchungen haben ergeben, dass die subjektive Wahrnehmung nicht mit dem Cortisolspiegel zusammenhängt. Eine Person kann sich gestresst fühlen, aber trotzdem ein niedriges Cortisollevel aufweisen, und umgekehrt. Ist nun Stress fühlen problematisch? Oder Stresshormone ausschütten?

„Natürlich sollten Schüler sich nicht übermäßig gestresst fühlen. Aber man möchte auch nicht, dass jemand sich gut fühlt, aber trotzdem einen dauerhaft erhöhten Cortisolspiegel hat“, so die RUB-Forscherin. Denn das Hormon wirkt auf eine ganze Reihe von physiologischen Prozessen; es erhöht zum Beispiel den Blutdruck und fährt das Immunsystem herunter. Auf Dauer kann das zu chronischen Erkrankungen führen.

Für ihre Studien entwickelte Nina Minkley zunächst einen Stresstest, der den Cortisolspiegel von Schülern in die Höhe treibt. „In meiner Zeit als Lehrerin hatte ich immer den Eindruck, dass Aufgaben, die problemlösendes Denken erfordern, besonders schwierig für die Schüler sind“, erzählt sie (siehe unten: „Von Termiten zu Schülern“). Also auch besonders stressig?

Minkley konzipierte zwei zehnminütige Tests. Einer enthielt nur reproduktive Aufgaben, in denen die Schüler Wissen aus dem Gedächtnis abrufen mussten. Ein anderer bestand ausschließlich aus komplexen Aufgaben, für die die Teilnehmer einen eigenen Lösungsansatz erarbeiten oder Wissen auf eine neue Situation übertragen musten. An beiden Tests nahmen je circa 25 Biologieschüler aus der Oberstufe teil, die für einen molekularbiologischen Kurs ins Schülerlabor der Ruhr-Universität gekommen waren. Die Testfragen bezogen sich auf Inhalte, die sie im Rahmen des Kurses unmittelbar zuvor gelernt hatten.

Vor und nach dem Test sammelte Nina Minkley Speichelproben aller Probanden. Mit ihrer Hilfe bestimmte sie, wie sich der Cortisolspiegel durch den Test veränderte. Entgegen ihrer Erwartung stieg die Cortisolmenge durch die reproduktiven Aufgaben stärker an als durch die komplexen (Abb. 2). „Ich war überrascht“, resümiert Minkley. „Auch über den deutlichen Cortisolanstieg, weil es nur ein zehnminütiger anonymer Test war.“

Abb. 2

Der Cortisolspiegel stieg bei Schülern, die reproduktive Aufgaben lösten, deutlich stärker an als bei Schülern, die sich mit einem komplexen Problem befassten. © RUBIN, Grafik: VISUELL MARKETING

Nach dem gleichen Prinzip untersuchte sie anschließend, wie subjektives Stressgefühl und Cortisolspiegel mit dem Fähigkeitsselbstkonzept zusammenhängen, also dem Bild, das eine Person von ihrem eigenen Können besitzt. Um das Fähigkeitsselbstkonzept für das Fach Biologie zu erfassen, bewerteten die Schüler eine Reihe von Aussagen, zum Beispiel „Biologie fällt mir leicht“ oder „Ich weiß häufig die Antworten auf Fragen im Fach Biologie“. Später absolvierten die Teilnehmer einen Test. Vorher und nachher gaben sie Speichelproben für die Cortisolanalyse ab.

Je schlechter die Schüler ihr Biologiekönnen einschätzten, desto stärker stieg durch den Test die Menge des Stresshormons im Speichel (Abb. 3). Die subjektive Angabe, wie gestresst sich die Schüler fühlten, war jedoch unabhängig vom Fähigkeitsselbstkonzept. Wie in anderen Studien zeigte sich also erneut, dass Cortisolspiegel und gefühlter Stress zwei unabhängige Maße sind.

Abb. 3

Ein Milliliter Speichel reicht aus, um die Cortisolkonzentration zu bestimmen. © RUBIN, Foto: Schirdewahn

Cortisol lässt sich nicht nur kurzfristig im Speichel nachweisen, sondern auch im Haar – dort über Monate. Da das Haar kontinuierlich einen Zentimeter pro Monat wächst, weiß man, wann sich das Cortisol in welchem Abschnitt eingelagert hat. Mit dieser Methode verglich Minkley die Schülerinnen des doppelten Abiturjahrgangs, die nach acht (G8) beziehungsweise neun Jahren (G9) ihre Reifeprüfung absolvierten. Vier Wochen nach den Prüfungen sammelte sie von ihnen eine Haarsträhne ein und analysierte einen vier Zentimeter langen Abschnitt, den sie halbierte. Die eine Hälfte stammte aus der Vorprüfungsphase, die andere aus der Prüfungsphase.

Sowohl in der G8- als auch in der G9-Gruppe enthielt das Haar aus der Vorprüfungsphase weniger Cortisol als das Haar aus der Prüfungsphase. Allerdings fanden sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Das heißt, Schülerinnen, die die weiterführende Schule in acht Jahren absolviert hatten, hatten laut statistischer Analyse nicht mehr Stresshormon produziert, als solche, die ein Jahr länger Zeit gehabt hatten.

War also all der Trubel um G8/G9 umsonst? Die Frage lässt sich nicht abschließend klären. In absoluten Zahlen hatten die G8-Schülerinnen höhere Cortisolspiegel. Aber der Unterschied war nicht groß genug, um sich in der statistischen Analyse nachweisen zu lassen. Das kann zwei Gründe haben: Entweder gibt es einfach keinen Unterschied zwischen G8 und G9 oder es gibt ihn nicht mehr – denn zum Zeitpunkt des Tests hatten beide Jahrgänge schon zwei Jahre lang zusammen Unterricht gehabt. „In der Unter- und Mittelstufe hätten wir möglicherweise Unterschiede finden können. Denn da wurden die Schülerinnen noch getrennt voneinander unterrichtet, und die G8er mussten sich in kürzerer Zeit auf die Oberstufe vorbereiten“, sagt Minkley. Die Frage wird ungeklärt bleiben, denn der doppelte Abiturjahrgang ist vorüber, weiterführende Untersuchungen können nicht mehr durchgeführt werden. Nina Minkley wird aber an anderen Stellen weiter nach Möglichkeiten suchen, Stressauslöser im Schulalltag zu finden und den Stress von Schülern zu mindern.

 

Von Termiten zu Schülern

Abb. 4

Was Schüler stresst, erforscht Biologiedidaktin Dr. Nina Minkley an der RUB – motiviert dazu hat sie unter anderem ihre Zeit als Lehrerin. © RUBIN, Foto: Schirdewahn

Die Forscherlaufbahn von Dr. Nina Minkley begann mit Versuchen an Termiten. Nachdem sie Biologie und Pädagogik auf Lehramt studiert hatte, beschäftigte sie sich während des ersten Staatsexamens und der Doktorarbeit mit dem Verhalten der Tiere. „Ich hatte aber immer noch die Option, Lehrerin zu werden“, erzählt sie, „und es ergab sich eine Stelle an meiner Traumschule.“ Sie ergriff die Chance und arbeitete fünf Jahre als Lehrerin. Der Kontakt zu ihrem Doktorvater Prof. Wolfgang Kirchner blieb derweil bestehen, und Nina Minkley gab Kurse für Lehramtsstudenten an der RUB. 2010 suchte die Uni eine Person mit Schulerfahrung für die didaktische Forschung. Darauf passte Minkley perfekt, und aufgrund ihrer persönlichen Erfahrungen im Biologieunterricht interessierte sie die Stelle sehr.

„Biologie gilt für Schüler als die leichteste Naturwissenschaft, aber trotzdem gibt es viele, die sagen ‚Biologie habe ich noch nie gekonnt‘ und die sich dadurch selbst total blockieren“, berichtet Minkley aus ihrer Zeit an der Schule. „Natürlich entwickelt man ein Gespür für solche Situationen, aber sie haben auch die Wissenschaftlerin in mir geweckt. Ich wollte systematisch erforschen, woran das liegt.“ Nach ersten Arbeiten (siehe „Was Schüler stresst“) möchte sie sich nun spezielleren Fragen zuwenden. Aktuell erforscht sie etwa, wie sich Gruppen- und Einzelarbeit beim experimentellen Arbeiten in der Biologie auf gefühlten Stress und Stresshormone auswirken (Abb. 4). Außerdem möchte sie untersuchen, ob der Umgang mit chemischen Strukturformeln oder Moleküldarstellungen die Schüler besonders unter Druck setzt, und ein Hilfsmittel entwickeln, um dem entgegenzuwirken.

Kontakt zum Fachbereich

Dr. Nina Minkley
AG Verhaltensbiologie und Didaktik der Biologie
Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
44780 Bochum
Tel. 0234/32-29020
E-Mail: Nina.Minkley@rub.de

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