Declining interest in science in lower secondary school classes: Quasi‐experimental and longitudinal evidence on the role of teaching and teaching quality

Although promoting student interest is a pivotal educational goal, student interest in science, and particularly in physics, declines substantially during secondary school. This study focused on the long-term development of interest in physics at the lower secondary level (grades 5 – 7) and examined the role of teaching and teaching quality on the development. In particular, the study investigated the role of whether or not physics was taught in class and the role of perceived teaching quality for classes' interest trajectories. The results provide evidence of declining interest in physics from Grade 5 to 7, with stronger declines from Grade 5 to 6. Whether classes participated in physics teaching or not neither notably reduced nor increased interest in physics. However, several dimensions of perceived teaching quality (in particular, cognitive activation and cognitive support) mitigated the decline in interest

Naturwissenschaftliche Bildung in Kindertageseinrichtungen. Eine Expertise der Weiterbildungsinitiative Frühpädagogische Fachkräfte (WiFF)

Kinder erkunden ihre Umwelt mit großem Eifer. Frühe naturwissenschaftliche Bildung zielt darauf, diese kindliche Neugier für die Entwicklung eines nachhaltigen Interesses zu nutzen. Dabei sollte in Kitas eine altersgerechte Auseinandersetzung mit der belebten und unbelebten Natur stattfinden: Gelingt es, alltägliche Naturerscheinungen als Lerngelegenheiten zu nutzen, werden nicht nur der Forscherdrang der Kinder unterstützt und ihr Selbstvertrauen gestärkt, sondern sie können bereits früh naturwissenschaftliche Ideen und Vorgehensweisen kennenlernen. Die Autorin geht den vielfältigen Bezügen zur Frühpädagogik und Naturwissenschaftsdidaktik nach. Sie gibt einen Überblick über aktuelle Forschungsbefunde, analysiert die Rolle der Naturwissenschaften in den Bildungsplänen und diskutiert schließlich die Anschlussfähigkeit der Elementar- zur Primarpädagogik. Abschließend umreißt die Autorin Herausforderungen, die sich bei der Umsetzung naturwissenschaftlicher Bildung in der Kita ergeben, und formuliert zukünftige Aufgaben für die Praxis. (DIPF/Verlag

Early Science Education – Goals and Process-Related Quality Criteria for Science Teaching

Scientific contributions authored by distinguished experts from the field of early education are published periodically within the framework of the series Scientific Studies on the Work of the “Haus der kleinen Forscher” Foundation. This publication series serves to foster informed dialogue between the Foundation, scientists, and practitioners with the aim of giving all early childhood education and care centres, after-school centres, and primary schools in Germany scientifically sound support in fulfilling their early education mandate. This fifth volume in the series focuses on goals of science education at the level of the children, the early childhood professionals, and the pedagogical staff at after-school centres and primary schools, and on process-related quality criteria for science teaching at pre-primary and primary level. In their expert reports, Yvonne Anders, Ilonca Hardy, Sabina Pauen, Beate Sodian, and Mirjam Steffensky specify pedagogical content dimensions of the goals of early science education at pre-primary and primary school age. In addition to theoretically underpinning these goals, the authors present instruments for their assessment. In his expert report, Jörg Ramseger formulates ten quality criteria for science teaching. Early childhood professionals and pedagogical staff at after-school centres and primary schools can draw on these process-related criteria when planning lessons and conducting self-evaluations of science learning opportunities at pre-primary and primary level. The concluding chapter of the volume describes the implementation of these expert recommendations in the substantive offerings of, and the accompanying research on, the “Haus der kleinen Forscher“ Foundation

Zieldimensionen für Multiplikatorinnen und Multiplikatoren früher MINT-Bildung

Im Rahmen der Schriftenreihe „Wissenschaftliche Untersuchungen zur Arbeit der Stiftung ‚Haus der kleinen Forscher‘“ werden regelmäßig wissenschaftliche Beiträge von renommierten Expertinnen und Experten aus dem Bereich der frühen Bildung veröffentlicht. Diese Schriftenreihe dient einem fachlichen Dialog zwischen Stiftung, Wissenschaft und Praxis, mit dem Ziel, allen Kitas, Horten und Grundschulen in Deutschland fundierte Unterstützung für ihren Bildungsauftrag zu geben. Der elfte Band der Schriftenreihe mit einem Geleitwort von Rudolf Tippelt fokussiert die Zieldimensionen für Multiplikatorinnen und Multiplikatoren früher MINT-Bildung sowie einer frühen Bildung für nachhaltige Entwicklung. Olaf Köller und Esther Winther formulieren, basierend auf den Merkmalen erfolgreicher Lehrkräfte- und Erwachsenenbildung, ein Modell professioneller Kompetenz für Multiplikatorinnen und Multiplikatoren früher MINT-Bildung. Olaf Köller, Johannes Magenheim, Uwe Pfenning, Jörg Ramseger, Mirjam Steffensky, Christian Wiesmüller, Esther Winther und Bernd Wollring erörtern zentrale Zieldimensionen guter MINT-Erwachsenenbildnerinnen und -bildner wie die motivationalen Orientierungen und Überzeugungen, die selbstregulativen Fähigkeiten, die fachspezifischen und fachdidaktischen sowie die pädagogisch-psychologischen Zieldimensionen des Professionswissens. Sie geben zudem Empfehlungen für die Priorisierung der Zieldimensionen und für die (Weiter-)Entwicklung der Stiftungsangebote. Heike Molitor kommentiert diese Zieldimensionen aus Sicht einer Bildung für nachhaltige Entwicklung und beschreibt, welchen Anforderungen Multiplikatorinnen und Multiplikatoren im Kontext einer (MINT-)Bildung für nachhaltige Entwicklung begegnen. Das Fazit des Bandes beschreibt die Umsetzung der fachlichen Empfehlungen in die inhaltlichen Angebote der Stiftung „Haus der kleinen Forscher“ und gibt einen Ausblick auf die weitere wissenschaftliche Begleitung der Stiftungsarbeit

Zieldimensionen für Multiplikatorinnen und Multiplikatoren früher MINT-Bildung

Im Rahmen der Schriftenreihe „Wissenschaftliche Untersuchungen zur Arbeit der Stiftung ‚Haus der kleinen Forscher‘“ werden regelmäßig wissenschaftliche Beiträge von renommierten Expertinnen und Experten aus dem Bereich der frühen Bildung veröffentlicht. Diese Schriftenreihe dient einem fachlichen Dialog zwischen Stiftung, Wissenschaft und Praxis, mit dem Ziel, allen Kitas, Horten und Grundschulen in Deutschland fundierte Unterstützung für ihren Bildungsauftrag zu geben. Der elfte Band der Schriftenreihe mit einem Geleitwort von Rudolf Tippelt fokussiert die Zieldimensionen für Multiplikatorinnen und Multiplikatoren früher MINT-Bildung sowie einer frühen Bildung für nachhaltige Entwicklung. Olaf Köller und Esther Winther formulieren, basierend auf den Merkmalen erfolgreicher Lehrkräfte- und Erwachsenenbildung, ein Modell professioneller Kompetenz für Multiplikatorinnen und Multiplikatoren früher MINT-Bildung. Olaf Köller, Johannes Magenheim, Uwe Pfenning, Jörg Ramseger, Mirjam Steffensky, Christian Wiesmüller, Esther Winther und Bernd Wollring erörtern zentrale Zieldimensionen guter MINT-Erwachsenenbildnerinnen und -bildner wie die motivationalen Orientierungen und Überzeugungen, die selbstregulativen Fähigkeiten, die fachspezifischen und fachdidaktischen sowie die pädagogisch-psychologischen Zieldimensionen des Professionswissens. Sie geben zudem Empfehlungen für die Priorisierung der Zieldimensionen und für die (Weiter-)Entwicklung der Stiftungsangebote. Heike Molitor kommentiert diese Zieldimensionen aus Sicht einer Bildung für nachhaltige Entwicklung und beschreibt, welchen Anforderungen Multiplikatorinnen und Multiplikatoren im Kontext einer (MINT-)Bildung für nachhaltige Entwicklung begegnen. Das Fazit des Bandes beschreibt die Umsetzung der fachlichen Empfehlungen in die inhaltlichen Angebote der Stiftung „Haus der kleinen Forscher“ und gibt einen Ausblick auf die weitere wissenschaftliche Begleitung der Stiftungsarbeit

Zieldimensionen für Multiplikatorinnen und Multiplikatoren früher MINT-Bildung

Im Rahmen der Schriftenreihe „Wissenschaftliche Untersuchungen zur Arbeit der Stiftung ‚Haus der kleinen Forscher‘“ werden regelmäßig wissenschaftliche Beiträge von renommierten Expertinnen und Experten aus dem Bereich der frühen Bildung veröffentlicht. Diese Schriftenreihe dient einem fachlichen Dialog zwischen Stiftung, Wissenschaft und Praxis, mit dem Ziel, allen Kitas, Horten und Grundschulen in Deutschland fundierte Unterstützung für ihren Bildungsauftrag zu geben. Der elfte Band der Schriftenreihe mit einem Geleitwort von Rudolf Tippelt fokussiert die Zieldimensionen für Multiplikatorinnen und Multiplikatoren früher MINT-Bildung sowie einer frühen Bildung für nachhaltige Entwicklung. Die Autorinnen und Autoren formulieren, basierend auf den Merkmalen erfolgreicher Lehrkräfte- und Erwachsenenbildung, ein Modell professioneller Kompetenz für Multiplikatorinnen und Multiplikatoren früher MINT-Bildung. Sie erörtern zentrale Zieldimensionen guter MINT-Erwachsenenbildnerinnen und -bildner wie die motivationalen Orientierungen und Überzeugungen, die selbstregulativen Fähigkeiten, die fachspezifischen und fachdidaktischen sowie die pädagogisch-psychologischen Zieldimensionen des Professionswissens. Außerdem geben Sie Empfehlungen für die Priorisierung der Zieldimensionen und für die (Weiter-)Entwicklung der Stiftungsangebote. Heike Molitor kommentiert diese Zieldimensionen aus Sicht einer Bildung für nachhaltige Entwicklung und beschreibt, welchen Anforderungen Multiplikatorinnen und Multiplikatoren im Kontext einer (MINT-)Bildung für nachhaltige Entwicklung begegnen. Das Fazit des Bandes beschreibt die Umsetzung der fachlichen Empfehlungen in die inhaltlichen Angebote der Stiftung „Haus der kleinen Forscher“ und gibt einen Ausblick auf die weitere wissenschaftliche Begleitung der Stiftungsarbeit. (DIPF/Orig.

Identification of Sare0718 As an Alanine-Activating Adenylation Domain in Marine Actinomycete Salinispora arenicola CNS-205

BACKGROUND: Amino acid adenylation domains (A domains) are critical enzymes that dictate the identity of the amino acid building blocks to be incorporated during nonribosomal peptide (NRP) biosynthesis. NRPs represent a large group of valuable natural products that are widely applied in medicine, agriculture, and biochemical research. Salinispora arenicola CNS-205 is a representative strain of the first discovered obligate marine actinomycete genus, whose genome harbors a large number of cryptic secondary metabolite gene clusters. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: In order to investigate cryptic NRP-related metabolites in S. arenicola CNS-205, we cloned and identified the putative gene sare0718 annotated "amino acid adenylation domain". Firstly, the general features and possible functions of sare0718 were predicted by bioinformatics analysis, which suggested that Sare0718 is a soluble protein with an AMP-binding domain contained in the sequence and its cognate substrate is L-Val. Then, a GST-tagged fusion protein was expressed and purified to further explore the exact adenylation activity of Sare0718 in vitro. By a newly mentioned nonradioactive malachite green colorimetric assay, we found that L-Ala but not L-Val is the actual activated amino acid substrate and the basic kinetic parameters of Sare0718 for it are K(m) = 0.1164±0.0159 (mM), V(max) = 3.1484±0.1278 (µM/min), k(cat) = 12.5936±0.5112 (min(-1)). CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: By revealing the biochemical role of sare0718 gene, we identified an alanine-activating adenylation domain in marine actinomycete Salinispora arenicola CNS-205, which would provide useful information for next isolation and function elucidation of the whole cryptic nonribosomal peptide synthetase (NRPS)-related gene cluster covering Sare0718. And meanwhile, this work also enriched the biochemical data of A domain substrate specificity in newly discovered marine actinomycete NRPS system, which bioinformatics prediction will largely depend on

Enzymatic basis of "hybridity" in thiomarinol biosynthesis

Thiomarinol is a naturally occurring double-headed antibiotic that is highly potent against methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Its structure comprises two antimicrobial subcomponents, pseudomonic acid analogue and holothin, linked by an amide bond. TmlU was thought to be the sole enzyme responsible for this amide-bond formation. In contrast to this idea, we show that TmlU acts as a CoA ligase that activates pseudomonic acid as a thioester that is processed by the acetyltransferase HolE to catalyze the amidation. TmlU prefers complex acyl acids as substrates, whereas HolE is relatively promiscuous, accepting a range of acyl-CoA and amine substrates. Our results provide detailed biochemical information on thiomarinol biosynthesis, and evolutionary insight regarding how the pseudomonic acid and holothin pathways converge to generate this potent hybrid antibiotic. This work also demonstrates the potential of TmlU/HolE enzymes as engineering tools to generate new "hybrid" molecules. The biosynthetic mechanism responsible for generating the antibiotic thiomarinol was elucidated. In contrast to previous hypotheses, TmlU acts as a CoA-ligase and works in tandem with a second enzyme, acyltransferase HolE, to link two antimicrobial warheads pseudomonic acid and holothin, creating a hybrid antibiotic (see scheme)

Genetic and biochemical investigations on the biosynthesis of novobiocin from Streptomyces spheroides NCIMB 11891

Das Aminocumarin-Antibiotikum Novobiocin gehört zur Gruppe der DNA-Gyrase-Inhibitoren und wird durch Streptomyces spheroides produziert. In den Vereinigten Staaten ist Novobiocin (Albamycin®, Pharmacia & Upjohn) als Antibiotikum zur Behandlung von Infektionen mit multiresistenten, Gram-positiven Bakterien zugelassen. Die Erforschung der Novobiocin-Biosynthese auf molekularbiologischer Ebene und die Charakterisierung der beteiligten Enzyme könnte ein nützliches Mittel zur Entwicklung neuer anti-infektiver Substanzen darstellen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde eine Dimethylallyldiposphat:4-Hydroxyphenylpyruvat Dimethylallyltransferase, die sehr wahrscheinlich an der Biosynthese von Novobiocin beteiligt ist, in S. spheroides identifiziert, partiell gereinigt und charakterisiert. Das Enzym war löslich und spezifisch für die Substrate 4-Hydroxyphenylpyruvat und Dimethylallyldiphosphat. Das Novobiocin-Biosynthese-Cluster aus S. spheroides NCIMB 11891 wurde durch Screening mit homologen dNDP-Glucose-4,6-Dehydratase Sonden kloniert. In dieser Arbeit konnte nach Sequenz-Analyse von 53,1 kb 42 offene Leserahmen (ORFs) identifiziert werden. 14 ORFs konnte eine mögliche Rolle innerhalb der Novobiocin-Biosynthese zugeordnet werden. Die Klonierung und Expression eines Schlüsselenzyms der Novobiocin-Biosynthese, der Novobiocinsäure-Synthetase, bestätigte die Beteiligung der untersuchten Gene an der Biosynthese des Antibiotiums. Das Protein wurde als His6 Fusionsprotein in Escherichia coli überexprimiert und mittels Affinitäts-Chromatographie und Gelfiltration bis zur annähernden Homogenität gereinigt. Das gereinigte Enzym katalysierte die ATP-abhängige Bildung der Amidbindung zwischen 3-Dimethylallyl-4-hydroxybenzoesäure und 3-Amino-4,7-dihydroxy-8-methylcumarin.The aminocoumarin antibiotic novobiocin belongs to the DNA gyrase inhibiting agents and is produced by Streptomyces spheroides. In the United States novobiocin (Albamycin®, Pharmacia & Upjohn) is licensed as an antibiotic for the treatment of infections with multiresistent gram-positive bacteria. Discovery of the genetic basis of the biosynthesis of novobiocin and characterization of the corresponding enzymes could provide a useful tool for development of new anti-infective agents by combinatorial biosynthesis. In the first part of this work, a dimethylallyl diphosphate:4-hydroxyphenylpyruvate dimethylallyl transferase, which is most likely involved in the biosynthesis of the prenylated 4-hydroxybenzoate moiety, was identified in S. spheroides, partially purified and characterized. The enzyme was soluble, and specific for 4-hydroxyphenylpyruvate and dimethylallyl diphosphate as substrates. The novobiocin biosynthetic gene cluster from S. spheroides NCIMB 11891 was previously cloned by using homologous deoxynucleoside diphosphate (dNDP)-glucose 4,6-dehydratase gene fragments as probes. In this work, sequence analysis of a 53.1 kb of this region revealed the presence of 42 putative open reading frames (ORFs). Possible roles of 14 ORFs could be assigned to novobiocin biosynthesis. Cloning and expression of a key enzyme of novobiocin biosynthesis, i.e. novobiocic acid synthetase confirmed the involvement of the analyzed genes in the biosynthesis of the antibiotic. The protein was overexpressed as a His6 fusion protein in Escherichia coli and purified to apparent homogeneity by affinitiy chromatography and gel filtration. The purified enzyme catalyzed the formation of an amide bond between 3-dimethylallyl-4-hydroxybenzoic acid (= ring A of novobiocin) and 3-amino-4,7-dihydroxy-8-methyl coumarin (= ring B of novobiocin) in an ATP-dependent reaction