1. Einführung - SINUS-Transfer Grundschule
1. Einführung - SINUS-Transfer Grundschule
1. Einführung - SINUS-Transfer Grundschule
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Naturwissenschaftliches Lernen und<br />
Lehren im Sachunterricht an<br />
<strong>Grundschule</strong>n<br />
Universität Münster<br />
Seminar Didaktik des Sachunterrichts<br />
Klaus Lemmen<br />
Sinustagung<br />
Neuss<br />
14.03.2008
Agenda<br />
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong> – Zur Entwicklung des naturwissenschaftlichen Lernens und<br />
Lehrens von der Heimatkunde bis heute<br />
2. Naturwissenschaftliches Lernen und Lehren am Beispiel des<br />
Unterrichtsthemas: Luftdruck und Wetter<br />
3. Experimente zum Thema Luftdruck<br />
Pause<br />
4. Nachbesprechung der Versuche, Vorstellung der Unterrichtseinheit<br />
Luftdruck und Wetter<br />
5. Vorstellungen von Kindern vor und nach der U-Einheit (Prä-<br />
/Postkonzepterhebungen) – Conceptual Change
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
• Bis in die 90er Jahre: Kaum Sachunterricht mit<br />
naturwissenschaftlich-technischem Schwerpunkt<br />
– v.a. Biologie und Geographie<br />
• TIMS und Pisa: Schüler im Alter von 15 Jahren haben<br />
mittelmäßige bis schlechte naturwissenschaftliche Kenntnisse<br />
– Forderung: Grundschulkinder sollten für einen naturwissenschaftlichen<br />
Unterricht der Sekundarstufe besser vorbereitet werden<br />
• Neue entwicklungspsychologische Erkenntnisse (B. Sodian,<br />
E.Stern)<br />
– Kinder im Grundschulalter sind zu weit anspruchsvolleren<br />
Lernprozessen fähig, wenn Sie sich auf spezifische Erfahrungen in<br />
dem jeweiligen Inhaltsbereich stützen können
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
• Die Industrie beklagt den Ausbildungsstand von angehenden<br />
Wissenschaftlern und Ingenieuren in Deutschland<br />
– Zu wenig Interesse an Naturwissenschaften und Technik<br />
• Sachunterrichtsdidaktiker (M.Soostmeyer, S.Thiel, W.Köhnlein,<br />
K.Möller, H. Schreier, M.Zolg …) fordern die Vermittlung<br />
grundlegender Kenntnisse im Bereich des<br />
naturwissenschaftlich-technischen Lernens<br />
– Im Besonderen: Physik, Chemie und Technik
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
Aus Fehlern der Vergangenheit lernen<br />
…<br />
eine kurze Geschichte der Entwicklung<br />
des Sachunterrichts in Deutschland
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
• Zu Beginn der 20er Jahre: Heimatkunde<br />
– Wichtigster Vertreter: Eduard Spranger (1882 – 1963)<br />
• Die Kinder sollten wie in einem Brennglas ohne Trennung von<br />
Fächern am Beispiel der heimatlichen Umgebung lernen<br />
– V.a. geographische, biologische, historische Kenntnisse<br />
• Grundlegende Bildung entsteht nach Spranger durch<br />
– Verbindung des Wissenserwerbs mit den persönlichen Erlebnissen in<br />
der Heimat<br />
– Dadurch wird anschlussfähiges Wissen (so Spranger) aufgebaut
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
• In den 50er Jahren: Sputnik-Schock (1957)<br />
– In den USA wurden „geschlossene Curricula“ mit festen Vorgaben<br />
der Inhalte und Arbeitsweisen entwickelt<br />
– Neue Formen des naturwissenschaftlichen Lernens wurden diskutiert:<br />
Entdeckendes Lernen (Jerome Bruner)<br />
– Entwicklungspsychologie: Man nahm Abschied von festen<br />
Zuordnungen einzelner Fähigkeiten zu Altersstufen der Kindheit;<br />
Wichtiger: Gestaltung einer anregungsreichen Lernsituation.<br />
• Diese Reformen hatten großen Einfluss auf die Entwicklung des<br />
Sachunterrichts in Deutschland<br />
– Reform der Lehrpläne in allen Bundesländern: ab Kl.1 Physik,<br />
Chemie, Erdkunde, Geschichte (in NRW sogar 9 Fächer)
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
– wissenschaftorientierter Sachunterricht, bezogen auf jede Altersstufe<br />
– Basiskonzepte sollten vermittelt werden (z.B. dass jede Materie aus<br />
kleinsten Teilchen besteht)<br />
– Die Inhalte sollten nicht mehr aus der Heimat, der Lebensumgebung<br />
der Kinder, sondern aus den Wissenschaften kommen.<br />
• Abkehr vom Schwerpunkt des wissenschaftsorientierten<br />
Sachunterrichts Ende der 70er Jahre<br />
– Hauptkritik: Inhalte gingen an den Interessen der Kinder vorbei<br />
• Kl.2: Steigt Öl in einem Kreidestück hoch?;<br />
• Lösen sich Zucker und Salz in Spiritus?<br />
– Die Lehrkräfte waren für diese Art des Unterrichts nicht ausgebildet<br />
– Sachunterricht sollte Kompetenzen für die unmittelbare Bewältigung des<br />
Alltags vermitteln (Lebens-Propädeutik)
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
– Nicht mehr fächerspezifisch, sondern fächerübergreifend sollte<br />
gelernt werden.<br />
• Wichtigste Methode: Projektunterricht<br />
– Rückbesinnung: Stärkerer Heimatbezug, emotionale Verbindung<br />
(Migranten wurden dabei nicht berücksichtigt):<br />
Lebensweltorientierter Sachunterricht<br />
• Problem des Lebensweltorientierten Sachunterrichts<br />
– Der Begriff Lebenswelt hat viele Facetten (Edmund Husserl:<br />
„Es handelt sich um eine spezifisch subjektive Weltsicht,<br />
Menschen führen ihr Leben in ihrer Welt eher unreflektiert, man<br />
kann sogar sagen, es ist ein naives Hineinleben in den Alltag“
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
– Subjektives Erleben wird stark betont, Bewusstmachen von<br />
Strukturen und Reflexion des Alltagsverhaltens auf begründete<br />
Regeln und Wertorientierung hin stehen dagegen zurück.<br />
– Z.T. finden sich triviale Themen in den Lehrplänen:<br />
» „Erzählen vom Schwimmbad“<br />
» „Spielzeug aus Müll“<br />
» Ein Didaktiker hat beim Thema Hunde sogar eine<br />
„subjektive Hundekunde“ empfohlen<br />
– Wenn man beim Subjektiven stehen bleibt, entstehen falsche<br />
Konzepte
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
• Lebenswelt-Sachunterricht allein<br />
– läuft Gefahr, nur Alltagswissen zu wiederholen und evtl. Projekte<br />
hervorzubringen, die zwar „hübsch“ sind, aber wenig Bildungswert<br />
enthalten<br />
• Wissenschaftlicher Sachunterricht allein<br />
– läuft Gefahr, den Kindern fachliche Themen überzustülpen, die in ihrem<br />
Alltag nicht vorkommen und die in bloße Arbeit mit Begriffen und<br />
Merksätzen münden.<br />
Wie soll also der moderne naturwissenschaftliche<br />
Sachunterricht aussehen?
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
• Anfang 2000 entwickelte die Gesellschaft für die Didaktik des<br />
Sachunterrichts (GDSU) in Kommissionen und Arbeitskreisen für<br />
ganz Deutschland einen Rahmenplan und gemeinsame<br />
Zielsetzungen<br />
– „Perspektivrahmen Sachunterricht“ 2002<br />
– Kein Curriculum, sondern offener Rahmen für detaillierte Ausarbeitung<br />
von Lehrplänen<br />
– 5 Bereiche:<br />
• Sozial- und kulturwissenschaftliche Perspektive<br />
• Raumbezogene Perspektive<br />
• Naturwissenschaftliche Perspektive<br />
• Technische Perspektive<br />
• Historische Perspektive
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
– Anstelle des Fachunterrichts tritt das Vernetzungsmodell,<br />
Querverbindungen zwischen den Bereichen werden aufgezeigt.<br />
• Viele Lehrpläne werden zur Zeit überarbeitet bzw. treten gerade in<br />
Kraft, folgende Entwicklungen können charakterisiert werden:<br />
– Keine Fächer mehr, sondern Vernetzung von Lebenswelt mit<br />
mehreren Fachperspektiven.<br />
– Keine geschlossenen Curricula, aber gemeinsame Grundlagen in<br />
wichtigen Ziel- und Inhaltsbereichen.<br />
– In allen Bundesländern wieder viel stärkere Betonung<br />
naturwissenschaftlicher Themen.<br />
– In der Didaktik wird die Anschlussfähigkeit des Wissens gefordert;<br />
Strukturwissen soll vermittelt werden.
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
– In der Pädagogischen Psychologie wendet man sich gegen naive<br />
Methoden von Anschauungsunterricht und entwickelt eine<br />
forschungsbasierte Unterrichtstheorie, nach der die Schüler nicht nur<br />
sinnlich erfahren,<br />
• sondern z.T. abstrakte Denkstrukturen aufbauen.<br />
• Aktuellen Untersuchungen (Hardy, Jonen, Möller & Stern 2006) zum<br />
naturwissenschaftlichen Lernen:<br />
– Strukturierungshilfen: Die Lehrerin weist auf sinnvolle Abfolge von<br />
Teilthemen hin und fokussiert auf die wichtigsten Aspekte<br />
– Kognitive Aktivierung: Die Lehrerin fordert immer wieder zur<br />
kognitiven Durchdringung der Probleme auf: Vergleichen von<br />
Ergebnissen; Hinweise, aus Beobachtungen etwas abzuleiten;<br />
Anleitung zum wissenschaftlichen Denken, d.h. Vermutung<br />
überprüfen; Aufforderung zu Schlussfolgerungen
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
Wie können Lehrkräfte unterstützt<br />
werden, die anspruchsvollen<br />
modernen<br />
naturwissenschaftlichen<br />
Sachunterricht unterrichten<br />
möchten?
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
„Von Chirurgen verlangen wir nicht, dass sie<br />
sich auf ihrem Weg zur Arbeit Verbandstoff und<br />
scharfe Skalpelle besorgen, aber wir erwarten<br />
das entsprechende von Lehrern.<br />
Das funktioniert nicht.“<br />
(Physics Today Online, 29.<strong>1.</strong>2002)
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
Hindernisse auf dem Weg zur Implementation vom<br />
naturwissenschaftlichem Sachunterricht<br />
– Das Sammeln und Besorgen der Materialien für die Experimente –<br />
Sehr zeitaufwändig.<br />
– Viele Grundschullehrkräfte haben nicht ausreichende fachliche und<br />
didaktische Vorkenntnisse im Bereich Naturwissenschaften/Technik<br />
– Lehrerinnen und Lehrer müssen selbst erfahren, dass<br />
Naturphänomene verstehbar sind (Fortbildungen in der 3.ten Phase<br />
sind notwendig)<br />
– „untaugliche“ Experimente in Experimentierbüchern
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
Was Grundschullehrerinnen und –lehrer für anspruchsvollen<br />
naturwissenschaftlichen Sachunterricht brauchen:<br />
– (fast) alle für den Unterricht benötigten Materialien<br />
– Fachliche Hintergrundinformationen, verständlich aufbereitet – am<br />
konkreten Unterricht orientiert<br />
– Organisatorische Hinweise für den Unterricht und detaillierte<br />
Unterrichtsvorschläge<br />
– Arbeitsblätter und Demonstrationsmaterialien
<strong>1.</strong> <strong>Einführung</strong><br />
– Didaktische und methodische Hilfen<br />
– Hinweise auf typische Schülervorstellungen, Schülerfragen und<br />
Lernschwierigkeiten
2. Luftdruck und Wetter<br />
Warum dieses Thema?<br />
- Lehrplan<br />
- alle Kinder haben bereits Erfahrungen mit Luft gemacht<br />
- starke Neugierde , Motivation<br />
Welche Vorstellungen haben Kinder zu diesem Thema?<br />
- Luft nimmt keinen Platz ein<br />
- Luft ist nur da, wenn der Wind weht<br />
- Luft hat kein Gewicht<br />
- Luft enthält Sauerstoff, ohne Luft kein Leben<br />
- Luft kann etwas bewegen, antreiben, bremsen
2. Luftdruck und Wetter<br />
Kurzbefragung (nur für sich selbst)<br />
Wie funktioniert ein Wandhaken?
2. Luftdruck und Wetter<br />
Wiegt Luft etwas?<br />
- Luft hat Gewicht<br />
- eine wichtige Erkenntnis für den weiteren Unterricht
2. Luftdruck und Wetter<br />
Aufbau der Luftschichten<br />
Wir leben auf dem Grund eines Meeres<br />
aus Luft …
2. Luftdruck und Wetter<br />
Otto von Guericke<br />
- lebte vor ca. 350 Jahren<br />
- war Bürgermeister von Magdeburg<br />
- war begeisterter Naturwissenschaftler<br />
- ging der Frage nach:<br />
Kann es einen Raum ohne Luft<br />
geben?
4. Unterrichtseinheit zu Luftdruck und Wetter<br />
- <strong>1.</strong> Sequenz: Hat Luft Gewicht?<br />
- 2. Sequenz: Das Luftmeer<br />
- 3. Sequenz: Wir entdecken das „Nichts“<br />
- 4. Sequenz: Die Entdeckung des Vacuums durch Otto von Guericke – Die<br />
Magdeburger Halbkugeln<br />
- 5. Sequenz: Die Wirkung des Luftdrucks anhand verschiedener Versuche<br />
erfahren<br />
- 6. Sequenz: Ottos erste Wettervorhersage – das Barometer<br />
- 7. Sequenz: Der Luftdruck verändert sich mit der Höhe
Veränderung in unseren Vorstellungen<br />
Wie funktioniert der Wandhaken?<br />
Vergleich der Vorstellungen Prä-Postkonzepte
Veränderung in unseren Vorstellungen<br />
Was passiert wohl, wenn du diesen Wandhaken hier auf die Platte<br />
drückst?<br />
� vor dem Unterricht � nach dem Unterricht<br />
Ja. .. Das da drinnen keine Luft ist,<br />
und dann saugt sich das so an.<br />
(Felix 2000)<br />
Dann geht da drinnen die Luft raus,<br />
ja, dann bleiben die kleben. Ja,<br />
auch weil das dann so drückt, von<br />
außen, die Luft. (Felix 2000)<br />
Die bleiben kleben! (Aria, prä 2000) Ich glaub, weil wenn man da dran<br />
drückt, kommt die Luft raus und<br />
die äußere Luft drückt das dran.<br />
(Aria, 2000)<br />
Die Luft wird darunter<br />
zusammengedrückt, sozusagen,<br />
deshalb bleibt das genauso kleben<br />
wie das Glas. (Pia 2004)<br />
Weil da wieder keine Luft drunter<br />
ist und die Luft von außen den<br />
herunter drückt. (Pia 2004)
Was verstehen wir unter lernen?<br />
Lernen ist Verändern von Vorstellungen<br />
Falsche Vorstellungen werden als nicht belastbar erkannt und<br />
verändert<br />
• Neue Vorstellungen, Erklärungen und Zusammenhänge werden<br />
entdeckt<br />
• Vorhandene Vorstellungen werden präzisiert, ausdifferenziert, feiner<br />
abgestimmt<br />
• Vorstellungen werden in verschiedenen Situationen angewendet<br />
und<br />
• Vorstellungen werden integriert
Im Unterricht das Verändern von Vorstellungen unterstützen<br />
• Entdeckendes Lernen ermöglichen<br />
• Motivierende Aufgaben und Fragen<br />
• Gemeinsam denken und diskutieren<br />
• Lernmaterialien als Unterstützung<br />
• Anwendungen und sinnvolle Kontexte<br />
• Reflexion fördern<br />
Lernen als Conceptual Change und<br />
konstruktivistische Ansätze als theoretische Basis
Im Unterricht das Verändern von Vorstellungen unterstützen<br />
Solche Lernprozesse …<br />
• fördern Kinder anspruchsvoll<br />
• fördern Kinder in ihrer kognitiven Entwicklung<br />
• entwickeln bei Kindern Interesse für naturwissenschaftliches<br />
Denken<br />
• gleichen vorhandene Erfahrungsdefizite bei Kindern aus<br />
• und verfolgen darüber hinaus auch soziale und affektive Lernziele.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!