Dokumentation einer Unterrichtseinheit 1. Allgemeine Angaben Kompetenzorientierte Formulierung des Themas

Experimentieren mit Luft – Hinführung zu naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen im Fächerver-bund MeNuK mit Schülern einer 3. Klasse.

Autorin/ Autor

Jennifer Dast Klassenstufe Zeitumfang in

Stunden Schule

3 ca. 20 Wielandschule, Filderstadt/Sielmingen Struktur des Lernprozesses

In meiner Unterrichtseinheit zum Thema „Experimentieren mit Luft – Hinführung zu naturwissenschaftlichen Denk-und Arbeitsweisen im Fächerverbund MeNuK mit Schülern einer 3. Klasse“ stand das „themenorientierte Arbeiten“ im Fächerverbund MeNuK im Vordergrund, mit dem übergeordneten Ziel die Schüler an naturwissenschaftliche Denk-und Arbeitsweisen hinzuführen. Hinführen, das heißt zunächst einmal naturwissenschaftliche Denk-und Arbeitsweisen, zu denen beispielsweise erkunden und experimentieren, vermuten und prüfen sowie beobachten und messen gehören, bei den Schülern anzubahnen. Anschließend hatten die Schüler die Möglichkeit diese in immer offener gestalteten Situationen mit wachsender Eigenverantwortlichkeit und Selbststeuerung anzuwenden, um so ihre naturwissenschaftlichen Fähigkeiten weiter auszubauen. Am Ende der Einheit sollten die Schüler schließlich in der Lage sein diese Denk-und Arbeitsweisen weitgehend selbständig in Transfer- und Problemaufgaben anzuwenden und umzusetzen. Zusammenfassend gesagt, die Schüler sollten, ausgehend von ihren Fragen, eigene

STAATLICHES SEMINAR FÜR DIDAKTIK UND LEHRERBILDUNG (GWRHS) NÜRTINGEN

STE-PS Science Teacher Education - Principles and Standards Dokumentation einer

themenorientierten Unterrichtseinheit

Staatliches Seminar für Didaktik und Lehrerbildung (GWRHS) Nürtingen, 2010 – http://www.ste-ps.eu

Erfahrungen machen und Erkenntnisse gewinnen, nicht in Büchern und Arbeitsheften, sondern selbst handelnd und experimentierend und so schließlich Antworten auf ihre Fragen finden.

2. Kompetenzanalyse Kompetenzanalyse

Orientiert an den Kompetenzstufen nach PISA, standen die Schüler zu Beginn der Einheit größtenteils noch auf Stufe I, das heißt sie besaßen ein sogenanntes nominelles naturwissenschaftliches Wissen. Sie verfügten zwar über ein einfaches Faktenwissen, aber Fehlvorstellungen waren deutlich sichtbar. Kompetenzen (Bezug zum Bildungsplan)

Nach Schecker „soll die in der Schule zu vermittelnde naturwissenschaftliche Bildung … Zugang zur natürlichen und technischen Welt um uns herum liefern, … Einblick in die [...] Kraft der Naturwissenschaften für Kultur und Gesellschaft bieten, … Einblick in die speziellen epistemologischen (erkenntnistheoretischen) Methoden der Naturwissenschaften bieten … Und zu grundlegenden Deutungen der natürlichen und technischen Umwelt verhelfen.“ (Gräber, W., Nentwig, P., Koballa, T., Evans, R. (Hrsg.) (2002), S. 15) Diese von Schecker genannten Ziele der naturwissenschaftlichen Bildung finden sich auch in den Kompetenzen und Inhalten des Bildungsplans wider, die ich im Folgenden darstellen werde: Kompetenzfeld 2: Ich-Du-Wir: Zusammen leben, miteinander gestalten, voneinander lernen „Die Schülerinnen und Schüler können

• einander zuhören, Erfahrungen und Meinungen anderer abwägen sowie ihre eigene Meinung begründen“

Kompetenzfeld 7: Natur macht neugierig: forschen, experimentieren, dokumentieren, gestalten „Die Schülerinnen und Schüler können:

• Erscheinungen der belebten und unbelebten Natur und die Erfahrungen mit ihr gezielt wahrnehmen und dokumentieren

• Phänomene der belebten und unbelebten Natur beschreiben und begrifflich erfassen

• eigene Fragen stellen, dazu einfache Experimente planen, durchführen, diskutieren, auswerten und optimieren

• Erfahrungen miteinander vergleichen und ordnen, Regelmäßigkeiten aufspüren und in anderen Kontexten wieder erkennen

• Erfahrungen mit Natur präsentieren [..]“ Kompetenzfeld 8: Erfinderinnen und Erfinder, Künstlerinnen und Künstler […] entdecken, entwerfen und bauen, stellen dar „Die Schülerinnen und Schüler

• kennen Leben und Werk bedeutender […] Tüftler […] • an einem Beispiel aus ihrem Alltag eine wichtige technische Erfindung

nachvollziehen, in ihrer Bedeutung für die Menschen erfassen [...]“ Verbindliche Experimente für die Klassen 3 und 4

• „zwei Experimente zur Erkundung von Eigenschaften der Luft (Luft nimmt einen Raum ein, „zusammengepresste Luft“, „fehlende Luft“ - Vakuum)“ (Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg, 2004, S. 104ff)

3. Sachstruktur des Themenfeldes, Schwerpunktsetzung und Begründung Die Strukturierung und die Auswahl der Themenbereiche der Unterrichtseinheit „Experimentieren mit Luft – Hinführung zu naturwissenschaftlichen Denk-und Arbeitsweisen im Fächerverbund MeNuK mit Schülern einer 3. Klasse“ haben sich aus den Fragen der Schüler ergeben, die ich in der Themenfelderöffnung am 15.05.2009 gesammelt habe. Ausgangspunkte für die Planung waren die zentralen Aufgaben des Fächerverbundes Mensch, Natur und Kultur, die in den Leitgedanken des Bildungsplans (2004) beschrieben werden, daraus ausgewählte Kompetenzen und Inhalte, das Vorwissen und die Vorerfahrungen sowie die Fragen und Interessen der Schülerinnen und Schüler.

4. Analyse fachdidaktischer/fächerverbundspezifischer Aspekte, Schwerpunktsetzung, Begründung Analyse fachdidaktischer/fächerverbundspezifischer Aspekte

1. Scientific Literacy „Naturwissenschaftliche Grundbildung (Scientific Literacy) ist die Fähigkeit, naturwissenschaftliches Wissen anzuwenden, naturwissenschaftliche Fragen zu erkennen und aus Belegen Schlussfolgerungen zu ziehen, um Entscheidungen zu verstehen und zu treffen, welche die natürliche Welt und die durch menschliches Handeln an ihr vorgenommenen Veränderungen betreffen.“ (Deutsches PISA- Konsortium (2000), S. 65 ff ) „Die Vorstellung von naturwissenschaftlicher Grundbildung, die PISA verfolgt, betont die Anwendung von Prozessen und Konzepten auf realistische Fragestellungen und Probleme. Entscheidend ist, dass die Schülerinnen und Schüler das im Verlauf der Schulzeit erworbene Wissen auch in außerschulischen Situationen nutzen können.“ (www.deutsche-sprachwelt.de/archiv/PISAergebnisse.pdf, S. 25) Auch Rolf Dubs betont: „Der Unterricht sollte nicht die Universitätsdisziplin in der Schule abbilden, sondern sich an gesellschaftlichen Anforderungen orientieren“ (Gräber, W., Nentwig, P., Koballa, T., Evans, R. (Hrsg.), 2002, S. 13). Unterricht mit dem Ziel, Kindern „Scientific Literacy“ zu vermitteln,

• unterstützt das Erreichen verschiedener allgemeiner Bildungsziele • geht von gesellschaftlichen Themen oder Bezügen aus (Ausgangspunkt für

naturwissenschaftliche Fragen sind authentische und relevante Themen aus der Alltagswirklichkeit)

• erfordert Denkleistungen höherer Art (Fragestellungen sind im konstruktivistischen Sinn herausfordernd)

• ist schüleraktiv (Schüler sind die Träger der Aktivität) • nutzt kommunikative Fähigkeiten und hat diese gleichzeitig zum Ziel • zielt auf die Vermittlung naturwissenschaftlicher Fachinhalte und Konzepte ab

(www.chemiedidaktik.uni-bremen.de) 2. Naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen Da es „die Eine“ naturwissenschaftliche Vorgehensweise nicht gibt, habe ich diese vielfältigen Denk und Arbeitsweisen in Anlehnung an Duit, Gropengießer und Stäudel in sieben übergreifende Bereiche geordnet. Diese sind in der Grafik, dem sogenannten Spinnennetz dargestellt. Die Spinnennetzmethode nach Lutz Stäudel „ist sowohl eine Darstellungsmethode als auch ein Analyse-Instrument für Akzentsetzungen im Unterricht. Mit ihrer Hilfe erhält man auf einen Blick Auskunft über angesprochene bzw. den Schülern abgeforderte Tätigkeiten im Sinne naturwissenschaftlichen Arbeitens.“ In der Grafik sind die in der Einheit angesprochenen Tätigkeiten in ihrer jeweiligen Ausprägung dargestellt. Man sollte sich immer bewusst sein, dass „die einzelnen Aspekte naturwissenschaftlichen Arbeitens [...] im Bewusstsein der Lernenden nicht isoliert voneinander [...], sondern nur in ihrer Komplexität und gegenseitigen Bedingtheit“ entwickelt werden können (sinus-transfer.uni-bayreuth.de/module/ modul_2brnatutwisssen_brschaftliches_arbeiten.html, 5.01.2010).

3. Mehrperspektivität Mehrperspektivität im Unterricht umzusetzen bedeutet, dass man den Kindern, ausgehend von ihrer individuellen Alltagswirklichkeit, eine fachliche Auseinandersetzung mit relevanten Themen ermöglicht, die durch Beleuchtung vieler verschiedener Aspekte des Themas das Welt- und Handlungswissen der Kinder erweitert. Mehrperspektivischer Unterricht nach Hilbert Meyer beinhaltet vor allem fächerübergreifende Aspekte. In den Unterricht des Fächerverbunds MeNuK, der ohnehin sozial-und kulturwissenschaftliche, raumbezogene, naturbezogene, technische und historische Perspektiven, als auch ästhetische Zugangsweisen umfasst, sollten in der Grundschule zusätzlich noch CLIL, Deutsch und gegebenenfalls ITG integriert werden. Dies soll gewährleisten, dass die verschiedenen Blickwinkel und Arbeitsweisen unterschiedlicher wissenschaftlicher Disziplinen bei der Bearbeitung eines einzelnen Gegenstandes deutlich werden. Schwerpunktsetzung und Begründung

„Eine frühe Förderung im Bereich Naturwissenschaften sollte nicht darauf ausgerichtet sein, möglichst viel Wissen zu vermitteln. Im Vordergrund steht vielmehr das Erlernen naturwissenschaftlicher Denkweisen an inhaltlichen Beispielen, die für Grundschulkinder interessant und bedeutsam sind. […] Um diese Ziele zu erreichen, sollte Unterricht die Schüler im eigenen Denken, im Äußern von Vermutungen, im Suchen nach Erklärungen, im Schlussfolgern und im Anwenden des Gelernten unterstützen. [Der Lernende muss] sein Wissen selbst „aufbauen“, […] Der Lernende „konstruiert“ sein Wissen.“ Deshalb stand in dieser Unterrichtseinheit das „themenorientierte Arbeiten“ im Fächerverbund MeNuK im Vordergrund, mit dem übergeordneten Ziel, die Schüler an naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen hinzuführen, das heißt diese bei den Schülern zunächst anzubahnen, sie dann weiter auszubauen um sie schließlich sinnvoll und adäquat umsetzen und anwenden zu können.

5. Lernstandserhebung Lernstandserhebung (Methoden/Materialien)

Diagnose und Vorwissen Der Begriff „Vorwissen“ beinhaltet, dass durch Lernen eine Wissensveränderung stattfindet. Nach Dochny und Alexander ist das Vorwissen das gesamte Wissen, einschließlich unstrukturierter Wissensaspekte, wie Alltagserfahrungen, das dem Lernenden vor der Bearbeitung einer Lernaufgabe zur Verfügung steht. „Die gezielte Aktivierung bestimmter Wissensbestände unterstützt ein bedeutungsvolles und nachhaltiges Lernen und die Korrektur […] von Fehlkonzepten. Damit neue Inhalte [überhaupt] verstanden, behalten und angewendet werden, müssen die neuen Informationen mit vorhandenem Wissen verknüpft, also elaboriert werden.“ Um Vorwissen zu aktivieren, bieten sich verschiedene Strategien an. Ich habe den Kindern in der Themenfelderöffnung die Möglichkeit gegeben von ihren Erfahrungen zu berichten. Dadurch „werden neben wissenschaftlichen Wissenselementen auch subjektive Theorien und Fehlkonzepte aktiviert, [die dann aufgegriffen und korrigiert werden können]. Von diesem Vorgehen sind zudem günstige motivationale Effekte zu erwarten, da es direkt an die Erlebniswelt der Lernenden anknüpft und die Relevanz eines Themas für den Alltag verdeutlicht.“

Lernzuwachs Um den Lernzuwachs zu diagnostizieren eignen sich so genannte Prä-Postaufgaben. Hierbei werden vor und nach dem Unterricht die gleichen Aufgaben gestellt, so dass „ein Vergleich der Antworten zeigt, welche individuellen Lernfortschritte erfolgt sind.“ (Westfälische Wilhelms-Universität) Um die Veränderungen in den grundlegenden Vorstellungen der Kinder zu erfassen, habe ich die Prä-Postaufgaben jeweils vor und nach dem Unterricht gestellt. Manche mündlich, manche schriftlich. Die Aussagen der Kinder kann man grob drei verschiedenen Stufen zuordnen.

6. Dokumentation und Reflexion von Lernprozessen Dokumentation von Lernprozessen

Um gewonnene Erkenntnisse zu dokumentieren bieten sich zunächst vorstrukurierte Arbeitsblätter an. Ich wählte hierfür die sogenannte „Vier-Felder-Methode“. Hierbei werden die Texte zwar frei verfasst, sind jedoch in vier Bereiche vorstrukturiert. Später bin ich zum freien Dokumentieren übergegangen. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass den Kindern die Grundfragestellungen bereits bekannt sind und diese so eine Grundstruktur für das freie Schreiben der Texte bilden können. Reflexion von Lernprozessen

Da die Reflexion von Gruppenprozessen sehr bedeutend für die Entwicklung einer Lerngemeinschaft und einer angenehmen Lernatmosphäre ist, fand am Ende jeder Stunde ein Gespräch darüber statt. Denn „gruppeninternes und externes Feedback sind notwendige Lernhilfen.“(Hameyer, 2000, S. 124) Des Weiteren durften immer vier Schüler am Ende einer Stunde die Unterrichtsstunde im Allgemeinen und die Aufgabe an sich, anhand einer Einschätzung am „plaisure messure“, reflektieren. Denn es ist nicht nur wichtig, dass ich als Lehrer meine Stunden reflektiere, sondern auch, dass die Schüler die Möglichkeit bekommen sich zu äußern. Dies ist meiner Meinung nach ein wichtiger Faktor in einer von Wertschätzung und Achtung geprägten Lernumgebung.

7. Anhang Literaturangaben

• Deutsches Pisa Konsortium (Hrsg.) (2000): Pisa 2000–Basiskompetenzen von Schülerinnen und Schülern im internationalen Vergleich. Opladen: Leske + Budrich. • Gräber, W., Nentwig, P., Koballa, T., Evans, R. (2002): Scientific Literacy: Der Beitrag der Naturwissenschaften zur allgemeinen Bildung. Opladen: Leske + Budrich. • Hartinger, A.: Experimente und Versuche. In: Reeken, D.(2007): Handbuch der Methoden im Sachunterricht. Hohengehren: Schneider Verlag. • Krause, U.-M., Stark, R.: Vorwissen aktivieren. In: Mandl, H., Friedrich, H.F. (2006): Handbuch Lernstrategien. Göttingen: Hogrefe Verlag. • Mandl, H., Gruber, H., Renkl, A. (März 1995): Situiertes Lernen in multimedialen Lernumgebungen. (Forschungsbericht Nr. 50). München: Ludwig-Maximilians-Universität, Lehrstuhl für Empirische Pädagogik und Pädagogische Psychologie. • Max, C. Verstehen heißt verändern. Conceptual Change als didaktisches Prinzip des Sachunterrichts. In: Faust-Siehl, G., Meier, R., Unglaube, H. (1997): Sachunterricht in der Grundschule. Frankfurt am Main: Arbeitskreis Grundschule – Der Grundschulverband e.V.. • Mensch, Natur und Kultur 2 (2004): Kunterbunt, Lehrermaterialien. Leipzig: Ernst Klett Grundschulverlag GmbH. • Meyer, H. (1993): Leitfaden zur Unterrichtsvorbereitung. Frankfurt a.M.: Cornelsen Scriptor, 12. Aufl. • Ministerium für Kultus, Jugend und Sport (Hrsg.) (2004): Bildungsplan Baden-Württemberg für die Grundschule, Villingen-Schwenningen. • Ministerium für Kultus, Jugend und Sport (Hrsg.) (2004): Bildungsplan Baden-Württemberg für die Hauptschule, Villingen-Schwenningen. • Schecker, H., Bethge, T. et al. (1996): Naturwissenschaftlicher Unterricht im Kontext allgemeiner Bildung. MNU, Heft 49/8. • Stäudel, L.: Die Spinnennetz-Methode. In: Duit, R., Gropengießer, H., Stäudel, L. (Hrsg.) (2004). Naturwissenschaftliches Arbeiten. Unterricht und Material 5-10. Seelze-Velber : Erhard Friedrich Verlag. • Unglaube, H.: Experimentieren im Sachunterricht. In: Faust-Siehl, G., Meier, R., Unglaube, H.(1997): Sachunterricht in der Grundschule. Frankfurt am Main: Arbeitskreis Grundschule – Der Grundschulverband eV • Westfälische Wilhelms-Universität, Möller, K. (Hrsg.) (2007): Klassenkisten für den Sachunterricht. Essen: Spectra Verlag. Verwendete Internetseiten

• www.chemiedidaktik.uni-bremen.de, 4.01.2010 • www.deutsche-sprachwelt.de/archiv/PISAergebnisse.pdf, 27.12.2009 • sinus-transfer.uni-bayreuth.de/module/modul_2brnatutwisssen_brschaftliches_arbeiten.html, 5.01.2010 Bezugsquellen für Materialien

Unter anderem: • Westfälische Wilhelms-Universität, Möller, K. (Hrsg.) (2007): Klassenkisten für den Sachunterricht. Essen: Spectra Verlag.

Sonstiges

Kompetenzstufen nach PISA im Anschluss an Bybee (1997) Stufe V: Konzeptuelles und prozedurales Verständnis auf hohem Niveau - Vorhersagen oder Erklärungen bereits auf der Basis konzeptueller Modelle - differenzierte Verständnis Untersuchungen oder Begründungen zu analysieren Stufe IV: Konzeptuelles und prozedurales Verständnis - konzeptuelle und prozedurale naturwissenschaftliche Grundbildung - Unterschied zu Stufe V: Komplexität, Systematik und Präzision Stufe III: Funktionales naturwissenschaftliches Wissen - können naturwissenschaftliche Konzepte für Vorhersagen oder Erklärungen nutzen und erkennen, welche Fragen naturwissenschaftlich beantwortet werden können Stufe II: Funktionales naturwissenschaftliches Alltagswissen - funktionale Grundbildung: die Vorhersagen oder Erklärungen basieren vorwiegend auf Alltagswissen Stufe I: Nominelles naturwissenschaftliches Wissen - können einfaches Faktenwissen wiedergeben oder unter Verwendung von Alltagswissen Schlussfolgerungen ziehen (www.deutsche- sprachwelt.de/archiv/PISAergebnisse.pdf)