LEARNING BEYOND SCHOOL: A systemic approach to promote contextualized, effective, emotional, and sustainable learning for science teachers (pre-service) in Chimoio-Mozambique.

The quality of education in Mozambique has been faced with several challenges and criticisms. This situation comes from a long time ago. In many studies, it has been revealed that the quality of education is rather low, and there is evidence that students have difficulties in reading, writing, and calculating, especially in primary education. Also, there are weak links between theory and practice in secondary education. These difficulties negatively affect the development of skills and students’ profiles. In addition, this significantly delays the country's scientific, technological, and socio-economic development. The problems of education and other sectors in Mozambique could be solved by creating synergies and establishing joint approaches or actions involving all collaboration partners and as a system. Aware of this, reforms have been carried out in the field of educational sciences to adopt innovative learning approaches through improving learning methodology and promoting contextualized learning according to the authentic needs of society. To enhance the knowledge and understanding of natural sciences and thus improve the quality of education, an interventional study was carried out based on an innovative learning theory made up of a cluster of connectivism, constructivism, and cognitivism. Theory into practice was organized as a systemic approach based on contents found in the Mozambican curricula (teacher education and secondary schools) and integrating science-technology-society approaches. The research was devoted to analysing relevant core elements, institutional preconditions at schools and the university, and pre-service teachers’ pre-conceptions about these approaches and finding out outcomes that can enrich curricula and improve the quality of education in Mozambique. This study was designed to involve pre-service teachers of chemistry and other natural sciences (Biology and Physics) from Púnguè University working together with students of grades 8, 9, and 11 from all (seven) secondary schools existing in Chimoio. These groups would be supported by lecturers and researchers from the university, secondary school teachers, specialists, technicians from partner companies, and communities or individuals belonging to the community who together could contribute to solving a problem in a systemic approach. Because of the Pandemic COVID-19 situation in the country, the sample had to be slightly modified and structured according to the three different stages, organised in the following way: Stage I (preparatory): one hundred and eleven (111) chemistry’s pre-service teachers from three different branches (Manica, Tete, and Sofala) of the Pedagogical University participated and applied a questionnaire. This stage took place in 2019 after the documentary study. It aimed to ascertain the pre-service teachers' preconceptions to understand their preparedness before the fieldwork. For comparative reasons, six questions from the validated VOSTS instrument (Views on Science-Technology-Society) of Aikenhead, Ryan, and Fleming (1989), which is used widely internationally also, were incorporated into this questionnaire. The codification of students´ views was newly adapted to four scores, namely: Realistic (R), Has Merit (HM), Naïve (N), and Neutral (Ne). Stage II (fieldwork/practical work): Sixty-six (66) chemistry pre-service teachers from Manica and Tete participated. This stage took place in 2020 after the restructuring of the former Pedagogical University when the Manica and Tete branches were joined together to create the Púnguè University (UniPúnguè). In this stage, three lecturers from UniPúnguè (two in organic chemistry and one in environmental chemistry) also participated in monitoring and support. Three external people also participated: a building engineer and a pipe connection specialist (representing the water supply company/FIPAG), and the municipal councillor for education and culture (representing the municipality); Two secondary school teachers also participated in the study (one in chemistry and one in agriculture and cattle breeding); Stage III (Science Motivation Questionnaire): the original questionnaire questionnaires from Glynn, Taasoobshirazi, and Brickman (2009) and Sotiriou, Mordan, Murphy, and Lovatt (2017) were in English, and it was necessary to translate them into Portuguese to apply to the chemistry´s pre-service teachers (main group). For this reason, the questionnaire was translated by fifty-three (53) pre-service teachers of English courses in a pilot study before administering it to the main group. After checking the reliability of the translation (Cronbach´s Alpha = .928), the sixty-six (66) pre-service teachers who participated in practical activities filled in the questionnaire. This questionnaire intends to assess intrinsic motivation and personal relevance; Intrinsic motivation and personal interest; Perceived Competence; Effort/Importance; Value/Usefulness, and Collaborative Work Relatedness. The outcomes from local interventions were collected by mixed methods research involving qualitative (documentary study, participant observation, semi-structured interviews, and participatory-based research) and quantitative (questionnaires and interviews with fixed questions) methods. Data collected by quantitative methods were processed using the statistical package SPSS versions 20.0 and 25.0. The results of the six questions taken from the VOSTS instrument show that most pre-service teachers do not present a realistic view (R), but rather a view with some legitimacy/merit (HM) in most questions (four) and with a cumulative average of about 54%, and in the case of the other two questions, the results indicated for an inappropriate view (Naïve/N) with the cumulative average of 49%. With respect to science motivation, it was found that after practical activities, pre-service teachers have developed high levels of motivation, with the subcategory "the value/ usefulness of practical activities" scoring highest (80%) and the subcategory "collaborative work-relatedness" scoring lowest (49%). These findings may be the result of ethnic and tribal conflicts that negatively interfere in the friendship between people, but also of the traumas caused by unpleasant and shocking memories of the use of technology in the war that lasted for about sixteen years and the repeated armed conflicts, kidnappings, and murders where science and technology have not been able to bring solutions. This study also revealed that the pre-service teachers could not put these new approaches into practice right from the beginning, and almost none of them had heard of the systemic approach before. Additionally, in the practical activities, it was found that despite the lack of knowledge about how to design and carry out learning activities using Science-Technology-Society integration and the systemic approach, all students (100%) were satisfied. The practical activities carried out show that applying knowledge collaboratively and by a systemic approach to solve everyday problems in communities promotes the development of skills and makes knowledge lasting, establishing contextualized, effective, and emotional learning. In practical activities, several projects were developed, such as the production of soap based on ash as a saponification agent and other products such as lettuce, cabbage, alcohol, etc. Both the knowledge and the products resulting from these projects have been presented at national and international public events (conferences, workshops, seminars, etc.) Further education of university students on the job led to several individual qualifications as bachelor's degrees (Licenciatura), of which five of them have already been defended with relevant monographs. Finally, it is concluded from the findings that it will be possible to transfer this approach to other universities and schools in Mozambique and elsewhere, contributing, therefore, to help develop communities, improve learning and the profile of both students and teachers, as well as the profile of universities and schools.Die Bildungsqualität in Mosambik hat sich mit zahlreichen Herausforderungen und Kritiken auseinanderzusetzen. Diese Situation rührt aus lang vergangenen Zeiten. In zahlreichen Studien wurde herausgefunden, dass die Bildungsqualität allgemein ziemlich niedrig ist und Schüler Schwierigkeiten beim Lesen, Schreiben und Rechnen haben, speziell in der Primarstufe. Auch bestehen nur wenige schwache Verknüpfungen zwischen Theorie und Praxis im Sekundarbereich. Diese Schwierigkeiten beeinflussen negativ die Entwicklung von Fähigkeiten und Lernprofilen der Schüler. Außerdem wird die Entwicklung des Landes im Bereich von Wissenschaft, Technologie und Soziologen Ökonomie verzögert. Die Probleme im Bildungsbereich und anderen Bereichen in Mosambik könnten nur durch die Schaffung von Synergien und der Etablierung gemeinsamer Ansätze aller daran beteiligten Partner und systemisch gelöst werden. Dessen gegenwärtig wurden im Bereich der Erziehungswissenschaft Reformen durchgeführt, bei denen innovative Lernmethoden und durch die Verbesserung der Lernmethodik und Förderung kontextualisierten Lernens nach den Bedürfnissen der Gesellschaft gefördert werden. Um Wissen und Verstehen der Naturwissenschaften zu erhöhen und dadurch die Bildungsqualität zu verbessern wurde in dieser Arbeit eine Interventionsstudie durchgeführt, die auf einer innovativen Lerntheorie im Verbund von Konnektivismus, Konstruktivismus und Kognitivismus beruht. Die Überführung von Theorie in Praxis wurde als ein systemischer Ansatz basierend auf Inhalten mosambikanischer Curricula (Lehrerbildung und Sekundarschulen) sowie Integration von Science-Technology-Society Ansätzen organisiert. Die Forschung war darauf ausgerichtet, relevante Kernelemente, institutionelle Vorbedingungen an Schulen und Hochschulen zu analysieren sowie Präkonzepte von Lehramtsstudenten über diese Ansätze herauszufinden, und Ansätze zu finden, die Curricula anzureichern und die Bildungsqualität in Mosambik zu fördern. Die vorliegende Untersuchung wurde gestaltet mit dem Ziel, Lehramtsstudierende der Chemie und der Naturwissenschaften (Biologie und Physik) aus der Púnguè Universität in eine Zusammenarbeit mit Schülern der Klassenstufen 8, 9 und 11 aus allen 7 Sekundarschule von Chimoio zu verwickeln. Die Arbeitsgruppen wurden von Dozenten und Forschern der Universität, von Lehrkräften an den Sekundarschulen, Spezialisten, Technikern aus Partnereinrichtungen und Behörden sowie Einzelpersonen aus der Gemeinde unterstützt, welche zusammen in einem systemischen Ansatz zur Lösung von Problemen beitragen konnten. Wegen der Covid-19 Situation im Land musste die Auswahl der Gruppen leicht modifiziert und nach 3 unterschiedlichen Stadien strukturiert werden, die folgendermaßen organisiert waren: Stadium I (vorbereitend): 111 Lehramtsstudenten der Chemie aus den 3 Abteilungen Manica, Tete und Sofala der pädagogischen Universität nahmen bei einer Fragebogenuntersuchung teil. Dieses Stadium fand im Jahr 2019 nach der Untersuchung der Dokumente aus dem Bildungsministerium statt. Ziel war, das Vorwissen der Lehramtsstudenten zu erheben werden und ihre Bereitschaft vor der Feldarbeit zu verstehen. Aus Gründen der Vergleichbarkeit mit anderen Untersuchungen wurden 6 Items aus dem validierten Instrument VOSTS (Views on Science-Technology-Society) von Aikenhead, Ryan und Fleming in den Fragebogen eingearbeitet. Das VOSTS-Instrument wird auch international weit verbreitet genutzt. Zur Kodifizierung der Ansichten der Studenten wurden 4 Einstufungen neu adaptiert, nämlich: realistisch (R), hat etwas für sich (Has Merit, HM), naiv (N) und neutral (Ne). Stadium II (Feldarbeit, praktische Arbeit): 66 Lehramtsstudierende der Chemie aus Manica und Tete nahmen daran teil. Dieses Stadium wurde im Jahr 2020 nach der Reform der ehemaligen Pädagogischen Universität durchgeführt, als die Abteilungen Manica und Tete angeschlossen wurden, um die neue Universität Púnguè zu bilden. Auf dieser Stufe nahmen 3 Dozenten der Universität Púnguè, davon 2 aus der Organischen Chemie und einer aus der Umweltchemie, im Bereich Monitoring und Projektunterstützung teil. Auch drei Externe nahmen teil: ein Bauingenieur und ein Spezialist für Leitungsbau (als Repräsentant des Wasserversorgers FIPAG) sowie für die Gemeinde der Stadtrat für Bildung und Kultur. Auch nahmen zwei Sekundarschullehrer Teil, einer aus der Chemie und einer aus dem Bereich Landwirtschaft und Viehzucht. Stadium III (Motivationsfragebogen): die Originalfragebögen von Glynn et al. (2009) und Sotiriou et al. (2017) waren in englischer Sprache, und es war daher notwendig, sie ins Portugiesische zu übersetzen, um sie in der Untersuchungsgruppe einsetzen zu können. Aus diesem Grund wurden der Fragebogen von 53 Lehramtsstudierenden der Englischkurse in einer Pilotstudie vorab übersetzt. Nachdem die Reliabilität der Übersetzung geprüft worden war (Cronbachs α= .928), wurde er bei den 66 Lehramtsstudierenden, die an den praktischen Aktivitäten teilnahmen, eingesetzt. Der Fragebogen zielt darauf ab, intrinsische Motivation und persönliche Relevanz zu erheben; ebenso intrinsische Motivation und persönliches Interesse; erlebte Kompetenz; Anstrengung und Bedeutung; Wert und Gebrauchswert sowie die Bedeutung der Zusammenarbeit. Die Ergebnisse der lokalen Interventionsprojekte wurden durch einen Methodenmix aus qualitativen (Literaturanalyse, teilnehmende Beobachtung, semi-strukturierte Interviews, Aktionsforschung) und quantitativen Methoden (Fragebogen, Interviews mit geschlossenen Fragen) erhoben. Die Daten der quantitativen Methoden wurden mit dem statistischen SPSS-Programm Versionen 20.0 und 25.0 analysiert. Die Ergebnisse der sechs Fragen aus dem VOSTS-Instrument zeigen, dass die meisten Lehramtsstudierende keine realistischen Einstellungen und Ansichten (R) aufweisen, aber insgesamt noch akzeptable Sichtweisen (HM) bei vier Fragen (54%). Bei den übrigen zwei Fragen ist die Einstellung naiv (N) mit einem Durchschnitt von 49%. In Bezug auf Wissenschaftsmotivation wurde nach den praktischen Aktivitäten gefunden, dass Lehramtsstudierende hohe Niveaus im Bereich der Motivation entwickelt haben, wobei die Subkategorie „Wert / Nützlichkeit praktischen Aktivitäten“ den höchsten Wert (80 %) und die Subkategorie „Zusammenarbeit“ den niedrigsten Wert (49 %) aufwiesen. Der letztere Wert könnte von ethnischen Unterschieden und Traumata hervorgerufen worden sein, die von unangenehmen und schockierenden Erinnerungen über die Anwendung von Technik im Verlauf des Krieges, der 16 Jahre dauerte, herrühren. Ebenso, dass Wissenschaft und Technik nicht in der Lage waren, wiederholte bewaffnete Auseinandersetzungen, Entführungen und Mordanschläge zu unterbinden. Die Untersuchung hat auch aufgedeckt, dass Lehramtsstudierende die neuen Ansätze nicht gleich von Anfang an in die Praxis umsetzen konnten, und nahezu keiner von ihnen hatte vorher von einem systemischen Ansatz gehört. Außerdem wurde bei den praktischen Aktivitäten gefunden, dass trotz des Mangels an Wissen, wie man Lernaktivitäten mit einem Science-Technology-Society und systemischen Ansatz entwirft und ausführt, alle Lehramtsstudierenden (100 %) zufrieden waren. Die praktischen Aktivitäten zeigen, dass gemeinsames Anwenden von Wissen in einem systemischen Ansatz zur Lösung alltäglicher Probleme in der Gemeinschaft die Entwicklung von Fähigkeiten fördert und Wissen lang andauern macht, auf diese Weise Lernaktivitäten im Kontext realisiert, erfolgreich und emotional ansprechend macht. Im Bereich von Praxisaktivitäten wurden verschiedene Projekte entwickelt, zum Beispiel die Produktion von Seife basierend auf Asche als Verseifungsmittel, und andere Produkte wie z.B. Salat, Kohl, Alkohol. Sowohl das Wissen als auch die Produkte, die aus diesen Projekten resultierten, wurden bei Veranstaltungen im nationalen und internationalen Bereich bei Konferenzen, Workshops oder Seminaren präsentiert. Auch die Weiterbildung der Lehramtsstudierenden selbst, sozusagen während der Tätigkeit im Projekt, führte zu verschiedenen individuellen höheren Qualifikationen (Licenciatura) als Studienleistung, die durch entsprechende schriftliche Arbeiten nachgewiesen werden mussten. Aus den Ergebnissen wird schlussendlich geschlossen, dass dieser Ansatz auch auf andere Universitäten und Schulen in Mosambik übertragen werden kann. Er könnte dazu beitragen, die Gemeinden zu entwickeln, das Lernen allgemein und das Profil sowohl der Lehramtsstudenten als auch der Lehrer zu verbessern, und genauso das Profil der Universitäten und Schulen