dezember 2006 dr. l. stäudel universität kassel / sinus nw hessen 1 aufgaben mit gestuften hilfen...

Dezember 2006Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 1

Aufgaben mit gestuften Hilfen

Heterogenität abfedern Komplexität erhaltenSelbstständigkeit fördern

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 211. Dezember 2006

Elemente des Workshops

- Was sind Aufgaben mit gestuften Hilfen?- Bedeutung von Aufgaben für den Unterricht- Hilfen zur Unterstützung - Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen- Beispiele erprobter Aufgaben

- Entwicklung eigener Aufgaben- Austausch und Diskussion

11. Dezember 2006Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 3

1. Teil

Was sind Aufgaben mit gestuften Hilfen? Erläuterungen am Beispiel


Aufgabenbeispiel „Die Einkaufswagenaufgabe“

„Wozu braucht man mehr Kraft, wenn man einen voll beladenen Einkaufswagen vorwärts eine Bordsteinkante hochhebt oder wenn man ihn umdreht und rückwärts hochzieht?“

Gibt es eine physikalische Begründung dafür, dass die eine Variante von vielen Menschen bevorzugt wird? Bei welcher Variante muss man mehr Kraft einsetzen?


Eine (erste) nützliche Hilfe lautet:

Versuche das Problem in einem Schema / einer Skizze zu veranschaulichen!

Aufgabenbeispiel „Die Einkaufswagenaufgabe“


Welche Gesetzmäßigkeit kannst du hier anwenden?(Hebelgesetz)

Mach dir klar, welche Art von Hebeln in der Aufgabe auftreten. Schau evtl. in deinem Physikbuch nach!

Überlege, wo in beiden Fällen die Drehpunkte und die Hebelarme liegen.

Weitere Hilfen


K-Arm L-ArmK-Arm

L-Arm

Die Lösung:


Aufgaben mit gestuften Hilfen selbst ausprobieren

Sie erhalten jetzt ein Aufgabenblatt sowie eine Reihe von Hilfen, wie sie ähnlich im Unterricht (und in der Begleitforschung) eingesetzt werden.

Bitte bearbeiten Sie die Aufgabe unter Benutzung der Hilfen jeweils zu zweit!

Dr. L. Stäudel - Forschergruppe LLL Kassel 911. Dezember 2006

Austausch der gemachten Erfahrungen


2. Teil

Warum Aufgaben für den naturwissenschaftlichen Unterricht so wichtig sind


Die Ausgangslage Fragend-entwickelnder Unterricht fragmentiert

Fragestellungen, Inhalte und Lernsituationen

Komplexe Aufgaben überfordern weniger leistungsfähige Schülerinnen und Schüler

Lerngruppen sind stets heterogen, Differen-zierung ist notwendig

Inhaltliche Zielgleichheit ist dennoch erwünscht


Aufgaben für verändertes Lernen

1. Aufgaben für eine veränderte Unterrichtsgestaltung

2. Aufgaben zur Förderung selbstständigen Lernens

3. (anspruchsvolle) Aufgaben für die kognitive Aktivierung der Schülerinnen und Schüler


1. Aufgaben ...für eine veränderte Unterrichtsgestaltung

Das vorwiegend fragend-entwickelnde Unterrichtsskript führt nur bedingt zu einer kognitiven Aktivierung der Schülerinnen und Schüler

Für erfolgreiches Lernen müssen aber (möglichst) alle Schülerinnen und Schüler in den Fortgang des Unterrichts eingebunden werden.

Wohl-definierte Aufgaben sind wirksame Mittel auf diesem Weg


Josef Leisen:Qualitätssteigerung des Physikunterrichts durch Weiter-entwicklung der Aufgabenkultur. In: MNU 54/7 2001, S. 401 – 405


2. Aufgaben... zur Förderung selbstständigen Lernens

Überantwortung von Teilen des Lern- und Erkenntnisprozesses

Nutzung kooperativer Lernformen

Nutzung von Peer-Group-Effekten


Exkurs: LEV VYGOTSKI (1896-1934)

Zone der proximalen Entwicklung


Produktiver Umgang mit der Heterogenität3. (anspruchsvolle) Aufgaben ...

für die kognitive Aktivierung der Schülerinnen und Schüler

Konstruktivistische Sicht auf das Lernen

Aktive Aneignung statt passive Rezeption

Vermittlung von Erfolgserlebnissen und

Stärkung der Motivation


3. Teil

Wie Hilfen aussehen können / müssen, mit denen man die Bearbeitung komplexer Fragestellungen unterstützen kann.


Dimensionen gestufter

Lernhilfen

Aktivierung Elaboration

Sachbezogene Information

Strukturierung des Problems

Drei Dimensionen der Hilfestellung


Inhaltliche Hilfenz.B. als direkte Hilfe

Die Formel für Kochsalz ist NaCl Erinnere Dich: Kraft = Gegenkraft Eidechsen gehören zu den wechselwarmen Tieren

oder als Frage formuliert

Mit welchem Gesetz kann man die Kräfte an einem Hebel beschreiben? Wenn Chlorophyll grün erscheint, welchen Farb-

anteil absorbiert es dann aus dem weißen Licht?


Lernstrategische Hilfen Formuliere die Aufgabe in eigenen Worten!

Versuche die wichtigen von den unwichtigen Informationen zu trennen!

Was weißt du schon über den Sachverhalt und was kannst du daraus folgern?

Kennst du etwas Ähnliches?

Was weißt du schon über das Gesuchte und was benötigst du dafür?

Versuche das Problem in einem Schema / einer Skizze zu veranschaulichen!


Taxonomie inhaltlicher und lernstrategischer aufgabenbezogener LernhilfenParaphrasierung / Fokussierung auf den

Zielzustand„Erklärt Euch gegenseitig die Aufgabe noch mal in euren eigenen Worten“

Fokussierung auf den Ausgangszustand„Schaut euch die Informationen aus dem Aufgabentext an: …?“

Elaboration von Unterzielen„Überlegt euch, welche der Eigenschaften am schnellsten zu bestimmen ist!“

Aktivierung von Vorwissen„Könnt ihr euch noch an eine Formel erinnern, mit der ihr aus Masse und Volumen die Dichte bestimmen könnt?“

Informationsinput„Die Formel für Dichte lautet Dichte = Masse / Volumen“

Visualisierung„Fertigt eine Skizze des Problems an!“

Verifizierung„Schreibt die einzelnen Schritte noch mal aufeinander auf!“

Sachbez. Information

Strukturierung d. Problems

Aktivierung/Elaboration




Sachbez.Information






Methodische Varianten der Hilfen-Präsentation

Alle Gruppen erhalten Aufgabenstellung und einen Umschlag mit nummerierten Hilfekärtchen.

Nummerierte Hilfekärtchen am Lehrerpult, es darf immer nur einer aus einer Gruppe nach vorn gehen und die Hilfe einsehen.


4. TeiI

Ermutigende Ergebnisse


„Selbstständigkeitsorientiertes fachliches Lernen in den Naturwissenschaften durch kognitiv anspruchsvolle Aufgaben mit gestuften Lernhilfen“

Rita Wodzinski (Physik, Uni Kassel)Lutz Stäudel (Chemie, Uni Kassel)Martin Hänze (Psychologie, Uni Kassel)

Gudrun Franke-Braun (Chemiedidaktik)Simone Blum (Psychologie)Florian Schmidt-Weigand (Psychologie)

Das Forschungsprojekt


Versuchsdesign

Bedingung 1

25 Schülerpaare

Problem „5-Zent-Münze“

Experimentalbed.: gestufte Lernhilfen

Problem „Optische Linsen“

Kontrollbed.: Hilfetexte

Bedingung 2

25 Schülerpaare

Problem „5-Zent-Münze“

Kontrollbed.: Hilfetexte

Problem „Optische Linsen“

Experimentalbed.: gestufte Lernhilfen

Prozessbegleite

nderS

elbstberich

t / Lerntest

Vortest

Interviews m

it ausgewählten

Schüle

rn

Prozessbegleite

nderS

elbstberich

t / Lerntest


Lernleistungen (5-Cent)


1 2 3 4 5

Kognitive Aktivierung

Lernfreude (Motivation)

Soziale Einbindung

Autonomie

Kompetenzerleben

mit Hilfen

ohne Hilfen

Innersubjektive Effekte

niedrig hoch


Effekte der Gruppenzusammensetzung

Freie Wiedergabe

0

1

2

3

4

ohne Hilfen mit Hilfen

Lö

sun

gsg

üte

(m

ax. 6

)

Transfer

4

5

6

7

8

9

ohne Hilfen mit Hilfen

Lö

sun

gsg

üte

(m

ax. 1

5)

homogen gutheterogenhomogen schlecht

<

<

<=

=

=


Einige Ergebnisse im Überblick

Gestufte Lernhilfen wirken positiv auf: Kommunikation Reproduktion der Aufgabenlösung Leistung bei Transferproblemen Lernerleben (Affekte und Attributionen)

Lernwirksamkeit der Lernhilfen geht NICHT zurück auf Lernzeit Lernvoraussetzungen Kommunikation in den Lernpaaren

Lernschwache Schüler empfinden das

selbstständige Lösen der Aufgabe als sehr

befriedigend.


5. Teil

Aufgabenpool


Aufgaben nach fachlichen Themen

1. Dichte / Auftrieb: „Wie kann man Kunststoffe trennen?“

Entwicklung eines technischen Verfahrens

„Woraus besteht eigentlich die 5-Cent-Münze?“ Überprüfung

eines Feststoffes hinsichtlich seiner Stoffeigenschaften,

insbesondere der Dichte

„Welches Gas ist im Feuerzeug?“

Identifizierung eines Gases anhand seiner Dichte

„Rettung auf einer Eisscholle“

Verknüpfung von Dichte und Auftrieb


2. Optik „Brennweite von Linsen“

Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der Brennweite von Linsen

„Sonnentaler Aufgabe“

Anwendung des Prinzips der Lochkamera „Susi und Max“

Spiegel, Reflektion von Licht


3. Weitere Physik-Aufgaben „Kühlschrank“

Systembetrachtung, Energieerhalt „Kinderwagenaufgabe“

Anwendung der Hebelgesetze auf einen Alltagsgegenstand

„Das optimale Klangerlebnis“Nutzung des Prinzips der korrespondierenden Röhren für eine Schlauchwaage

„Wer hat Recht?“ Ausdehnung von Stoffen


4. Lösungen, Salze „Salze lösen sich verschieden gut“

Entwicklung eines technischen Verfahrens zur Bestimmung der Löslichkeit eines Salzes

„Salzgewinnung“

Entwicklung eines Verfahrens, um Salz aus tief liegenden Lagerstätten zu fördern

„Osmose und Umkehrosmose“

Entwicklung eines Verfahrens zur Meerwasserentsalzung mittels Umkehrosmose


5. Oxidation „Feuerlöschen“

Erklären der Löschwirkung von Wasser „Die Glühbirne“

Eine Möglichkeit entwickeln, um den Glühdraht vor Oxidation zu schützen


ARBEITSPHASE

Entwickeln Sie selbst eine Aufgabe mit gestuften Hilfen, die Sie in Ihrem Unterricht in den nächsten Wochen einsetzen können.

Suchen Sie sich dazu einen Partner. Gestalten Sie Aufgabe und Hilfen so, dass

sie anschließend von anderen ausprobiert werden können!

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