Lehren und lernen in der Botanik

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Lehren und lernen in der Botanik
Welche Unterrichtsmethoden machen ein effektives Arbeiten an außerschulischen
Lernorten möglich? Um das herauszufinden, hat Franziska Wiegand im Botanischen
Garten Projekttage durchgeführt: mit rund 540 Schülern aus Mittel- und Realschulen.
Ein erstes Resultat: Egal, ob die Schüler eigenständig an Lernstationen arbeiten oder
ob sie an Führungen teilnehmen – der Lernerfolg ist in beiden Fällen gleich groß.
Eigentlich hatte Franziska Wiegand, Doktorandin
der Biologie-Didaktik, etwas anderes
erwartet. Sie vermutete, dass beim schülerzentrierten
Lernen an Stationen ein besserer Effekt
erzielt wird als bei lehrerzentrierten Führungen.
Doch der Lernerfolg unterscheidet sich nicht. Für
Botanische Gärten und vergleichbare Bildungseinrichtungen
dürfte dieses Ergebnis interessant sein
– schließlich sei für das Lernen an Stationen, das
der gemäßigten konstruktivistischen Lerntheorie
folgt, ein deutlich größerer Aufwand nötig als für
Führungen, so Wiegand.
An Lernstationen arbeiten die Schüler selbstständig:
Sie können frei wählen, in welcher Reihenfolge
sie die Aufgaben absolvieren. Ganz ohne Lehrkraft
müssen sie die Anleitungen lesen, die Experimente
durchführen, die Ergebnisse beschreiben und deuten.
Bei Führungen dagegen bekommen sie von
einer Lehrkraft den roten Faden aufgezeigt, und
viele Inhalte werden anschaulich mit kleinen Experimenten,
Modellen und Abbildungen erschlossen
– ganz wie in einem Unterrichtsgespräch.
Pflanzen, Wasser und Lotus-Effekt
Beide Unterrichtsmethoden haben 21 achte Klassen
aus Realschulen und aus M-Zügen von Mittelschulen
bei den Projekttagen im Botanischen
Garten durchlaufen. Zum einen ging es ums Thema
„Pflanzen und Wasser“, zum anderen um
den Lotus-Effekt, der Pflanzenblätter wasser- und
schmutzabweisend macht. Die Doktorandin hatte
diese Themen ausgewählt, weil für achte Klassen
die „Anpassung von Organismen an den Lebens-
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Schüler machen
Experimente zum
Lotus-Effekt: Wie schnell
rollen Wassertropfen von
Blättern herab? Bei der
Kapuzinerkresse (links),
die einen ausgeprägten
Lotus-Effekt aufweist,
passiert das wesentlich
schneller als bei einem
Buchenblatt.
(Foto Franziska Wiegand)
raum Wasser“ auf dem Lehrplan steht. Mit der
angehenden Lehrerin Tina Katzenberger hat sie
Gruppen von 15 bis 17 Schülern betreut. Die Jugendlichen
bekamen zunächst eine kleine Einführung.
An Lernstationen und bei Führungen zum
Thema „Pflanzen und Wasser“ gewannen sie dann
Einblicke in die Botanik. An frisch gekeimten Samen
der Gartenkresse konnten die Schüler unter
der Lupe die feinen Wurzelhärchen betrachten.
Wie das Wasser von der Wurzel in die Blätter gelangt,
erfuhren sie anhand einfacher Experimente.
Warum Aloe fleischige Blätter hat
Mit Blättern und Klimadiagrammen lernten die
Schüler, wie Pflanzen an trockene Standorte angepasst
sind: Aus den fleischigen Blättern der Aloe
vera lässt sich leicht Wasser herauspressen, während
das beim Breitwegerich nicht funktioniert.
Schlussfolgerung: Aloe speichert Wasser in den
Blättern, weil sie in trockenen Klimazonen wächst.
Welche Unterrichtsmethoden welchen Lernerfolg
bringen: Das ist nicht die einzige Forschungsfrage,
die Franziska Wiegand angeht. Sie will auch herausfinden,
wie sich verschiedene Lehrmethoden
auf die Motivation der Schüler auswirken. Dazu
verwendet sie einen standardisierten Test, den IMI
(Intrinsic Motivation Inventory) von Deci und Ryan
aus dem Jahr 1985. Damit misst man Interesse,
Aufwand, Kompetenz und Anspannung der Schüler.
Schülervorstellungen mit einbinden
Weitere Frage: Verbessert es den Lernerfolg, wenn
man zuerst die Vorstellungen der Schüler zu bestimmten
Themen abfragt und diese Vorstellungen
dann in den Unterricht einbaut? Das will die Doktorandin
über den Lotus-Effekt klären. Dieser Effekt
sorgt bei bestimmten Pflanzen dafür, dass Wasser
gut von den Blättern abperlt und dabei Schmutz
partikel mitnimmt, so dass die Blätter trocken und
sauber bleiben. Im Fachgebiet Bionik versucht der
Mensch, aus dem Vorbild der Natur zu lernen. So
strebt er auch technische Anwendungen an, die
sich an der Selbstreinigungskraft der Lotus-Blätter
orientieren.
Kennen Achtklässler den Lotus-Effekt? Um das
herauszufinden, bekamen die Schüler einige Wo-

Doktorandin Franziska
Wiegand (links) führt
Schülerinnen durch
den Botanischen
Garten.
(Foto Tina
Katzenberger)
chen vor ihrem Besuch im Botanischen Garten offene
Fragebögen. Darin sollten sie unter anderem
sagen, was es bedeutet, wenn eine Oberfläche
schlecht benetzbar ist. „Viele wussten die richtige
Antwort, viele dachten aber auch in eine andere
Richtung. Sie glaubten zum Beispiel, dass damit
ein schlechter Handy-Empfang gemeint sei“, sagt
Wiegand. Genau solche irrigen Vorstellungen baute
die Doktorandin in neue Fragebögen und in die
Unterrichtseinheit zum Lotus-Effekt ein, um die
Schüler im Sinne der didaktischen Rekonstruktion
damit zu konfrontieren. Hat diese Strategie den
Lernerfolg im Vergleich zu Klassen, die nicht mit
Schülervorstellungen konfrontiert wurden, verbessert?
Das kann sie derzeit nicht sagen, da die Auswertungen
noch laufen.
Insgesamt vier Fragebögen hatte jeder Schüler aus-
Lehr-Lern-Garten: Mehrwert für die Lehramtsausbildung
Bei ihrer Doktorarbeit kooperiert Franziska Wiegand eng mit Dominik Katterfeldt,
dem Koordinator des Lehr-Lern-Gartens. Dieses Projekt des Botanischen
Gartens wurde konzipiert, um Studierenden unterschiedlicher Fakultäten
Praxiserfahrung in der Wissensvermittlung zu ermöglichen. Vor allem die Ausbildung
von Lehramtsstudierenden soll dadurch deutlich verbessert werden:
Durch die Ausarbeitung und Durchführung von Lerneinheiten im Lehr-Lern-
Garten können die Studierenden frühzeitig praxisorientierte Erfahrungen
mit Schulklassen sammeln und Unterrichtskompetenz entwickeln. Professor
Markus Riederer betont die vielfältigen Angebote des Lehr-Lern-Gartens. In
der Begleitforschung, wie die Doktorandin in der Biologie-Didaktik sie leistet,
sieht er einen wertvollen Baustein, um die Angebote des Gartens und die
Ausbildungssituation für Studierende nachhaltig
weiter zu verbessern. Riederer ist als Direktor des
Botanischen Gartens verantwortlich für den aus Studienbeiträgen
finanzierten Lehr-Lern-Garten.
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zufüllen: Den ersten bei der Abfrage der Vorstellungen
mehrere Wochen vor dem Projekttag. Dann erneut
sieben Tage davor einen Bogen zur Erhebung
des Vorwissens, in den die Schülervorstellungen
eingearbeitet waren. Direkt nach dem Projekttag
folgte eine weitere Runde, und sechs Wochen später
gab es die gleichen Fragebögen noch einmal in
einer veränderten Version – um kurz- und langfristige
Lerneffekte beurteilen zu können.
Die Auswertung der Bögen bedeutet bei insgesamt
540 Schülern ziemlich viel Arbeit. „Das ist
schon eine ziemlich aufwendige und große Wirkungsstudie“,
sagt Dr. Thomas Heyne. Der Leiter
der Fachgruppe Didaktik Biologie betreut dieses
Forschungsprojekt mit fachdidaktischem Schwerpunkt
zusammen mit Professor Georg Krohne.
Unterstützer der Studie
Der unterfränkische
Ministerialbeauftragte
für Realschulen, Horst
Karch, und der Leitende
Regierungsschuldirektor
Günter Renner, der für
Haupt- und Mittelschulen
zuständig ist, unterstützen
das Projekt.
Unter anderem haben
sie die Schulen darum
gebeten, an dem Projekt
teilzunehmen, und den
Forschern die Namen
interessierter Lehrkräfte
genannt.
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