Post on 18-Oct-2020
Naturwissenschaftliches Lernen im Sachunterricht der Grundschule – Aspekte des Sprachenlernens
Prof. Dr. Andreas Hartinger
Universität Augsburg
Vortrag auf der MINT-Konferenz des Goethe-Instituts
16. November 2017
Grundidee des Vortrags
drei zentrale Aspekte/ Diskussionslinien zum naturwissen-
schaftlichen Lernen im Sachunterricht der Grundschule
1. Konzeptionierung des Fachs Sachunterricht
2. Lerntheorie
3. Unterrichtsmethodik
Dabei dann immer:
Das ist aus Sicht des naturwissen-schaftlichen Lernens wichtig.
Und so kommt die Sprache ins Spiel.
Agenda
1. Grundsätzliches zum Naturwissenschaftlichen Lernen im Sach-
unterricht der Grundschule:
a) doppelte Anschlussaufgabe
b) Vielperspektivität
c) Unterteilung in 1) Themenbereiche und 2) Denk-, Arbeits- und
Handlungsweisen
2. naturwissenschaftliches Lernen als Konzeptveränderung
3. Experimente als zentrale Erkenntnismethode des naturwissen-
schaftlichen Lernens
a) Definitorisches
b) Einbettung in Erhebung des Vorwissens und Ko-Konstruktion durch
Gesprächskreise o.Ä.
Grundsätzliches
Grundsätzliches
• doppelte Anschlussaufgabe des Sachunterricht:
„Der Sachunterricht muss einerseits anschlussfähig sein an die Lern-
voraussetzungen, an die vor- bzw. außerschulisch erlangten Wissens-
bestände und Kompetenzen sowie an die Fragen, Interessen und
Lernbedürfnisse der Schülerinnen und Schüler. Andererseits muss er
Anschluss suchen an das in Fachkulturen erarbeitete, gepflegte und
weiter zu entwickelnde Wissen.“ (GDSU 2013, S.10; Hervorhebung i.O.)
• bei naturwissenschaftlicher Perspektive – Erleben und Deuten von Naturphänomenen
– inhaltliche und methodische Angebote der Naturwissenschaften
Grundsätzliches
• Konsequenzen aus der doppelten Anschlussaufgabe des
Sachunterricht:
– Sachunterricht im Spannungsverhältnis von „Fächergrenzen“ und fächerübergreifender Themen, Inhalte und Fragen
– naturwissenschaftliches Lernen mit spezifischen Themenbereichen und Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen
Dimensio
n: Denk-,
Arbeits- und
Handlung
s-weisen
Bereich: perspektivenübergreifende Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen im SU
erkennen/ verstehen ei
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evaluie-ren/
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Interessen
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z.B. sam-meln, ordnen,
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z.B. bewer-ten,
beur-teilen,
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en, Lern-
prozesse
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z.
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z.B. forschende
Haltung
entwickeln,
fragen,
vermuten,
deuten
z.
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k-,
Arb
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un
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Han
dlu
ngsw
eis
en
z.B. vor- und
nachdenken,
partizipieren
sozialwissenschaftliche Perspektive Gemeinschaft – Politik – Wirtschaft
z.B.
Demokratie
Bere
ich
: pers
pektiv
en
bezo
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on
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/
Th
em
en
bere
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z.B. sich in Zei-
ten orientieren;
rekonstruieren
historische Perspektive Zeit – Wandel
z.B. Wandel
z.B. Räume er-
kunden und
sich in diesen
orientieren
geographische Perspektive Räume – Naturgrundlagen - Lebenssituationen
z.B. Raum-
nutzung
z.B. die belebte
und unbelebte
Natur untersu-
chen, experi-
mentieren
naturwissenschaftliche Perspektive belebte und unbelebte Natur
z.B. Leben,
Kraft
z.B. bauen, kon-
struieren, her-
stellen, Technik
nutzen,
bewerten und
beurteilen
technische Perspektive Technik – Arbeit
z.B. Stabilität
z.B. „Mobilität“ z.B. „Ernährung“ z.B.
gesellsc
haftliche
„Kernfra
gen" wie
nachhalt
ige
Entwickl
ung,
Friede
Dimension:
Konzepte/ Themen-
bereiche
Bereich: perspektivenübergreifende Themenbereiche und
Fragestellungen
Dimension:
Denk-,
Arbeits- und
Handlungs-
weisen
Dimension:
Konzepte/
Themen-
bereiche
perspektivenübergreifende Denk-, Arbeits- und
Handlungsweisen im Sachunterricht
erkennen/ verstehen
eigen-
ständig
erarbeiten
Interes-
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ckeln
umsetzen/
handeln
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zieren/ mit
anderen
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rbeiten
evaluie-
ren/
reflek-
tieren
z.B. ordnen, vergleichen
z.B.
Informa-
tionen erschließen
z.B.
gestalten,
Projekte realisieren
z.B.
forschende
Haltung zeigen
z.B. austau-
schen,
argumen-tieren
z.B. bewer-
ten, einschätzen
sozialwissenschaftliche Perspektive
Politik – Wirtschaft – Soziales
historische Perspektive
Zeit – Wandel
geographische Perspektive
Räume – Naturgrundlagen - Lebenssituationen
naturwissenschaftliche Perspektive
belebte und unbelebte Natur
technische Perspektive
Technik – Arbeit
z.B.
Demokratie
z.B. Wandel
z.B. Raum-
nutzung
z.B. Leben,
Kraft
z.B.
Stabilität
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urteilen, partizipieren
z.B. sich in Zei-
ten orientieren; rekonstruieren
z.B. erkunden
und sich in
Räumen orientieren
z.B. untersu-
chen, experi-mentieren
z.B.
konstruieren,
herstellen, Technik nutzen
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z.B. „Mobilität“ z.B. „Ernährung“ z.B. gesellschaftliche
„Kernfragen" wie nachhal-tige Entwicklung, Friede
perspektivenübergreifende Themenbereiche und
Fragestellungen
Grundsätzliches na.wi.
• jede Perspektive mit zentralen Themenbereichen und zentralen Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen
– Themenbereiche der naturwissenschaftlichen Perspektive • nicht lebende Natur – Eigenschaften von Stoffen/ Körpern
• nicht lebende Natur – Stoffumwandlungen – physikalische Vorgänge
• lebende Natur (Pflanzen, Tiere und ihre Unterteilungen)
• lebende Natur (Entwicklungs- und Lebensbedingungen von Lebewesen)
– Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen der naturwissenschaftlichen Perspektive:
• Naturphänomene sachorientiert (objektiv) untersuchen
• Methoden zum Erkenntnisgewinn aneignen und anwenden
• Naturphänomene auf Regelhaftigkeiten zurückführen
• Konsequenzen aus naturwissenschaftlichen Erkenntnissen für das Alltagshandeln ableiten
• Naturwissenschaftliches Lernen bewerten und reflektieren
Grundsätzliches na.wi.
• jede Perspektive mit zentralen Themenbereichen und zentralen Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen
– Themenbereiche der naturwissenschaftlichen Perspektive • nicht lebende Natur – Eigenschaften von Stoffen/ Körpern
• nicht lebende Natur – Stoffumwandlungen – physikalische Vorgänge
• lebende Natur (Pflanzen, Tiere und ihre Unterteilungen)
• lebende Natur (Entwicklungs- und Lebensbedingungen von Lebewesen)
– Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen der naturwissenschaftlichen Perspektive:
• Naturphänomene sachorientiert (objektiv) untersuchen
• Methoden zum Erkenntnisgewinn aneignen und anwenden
• Naturphänomene auf Regelhaftigkeiten zurückführen
• Konsequenzen aus naturwissenschaftlichen Erkenntnissen für das Alltagshandeln ableiten
• Naturwissenschaftliches Lernen bewerten und reflektieren
Grundsätzliches
• Konsequenzen aus der doppelten Anschlussaufgabe des Sachunterricht:
– Sachunterricht im Spannungsverhältnis von „Fächergrenzen“ und fächerübergreifender Themen, Inhalte und Fragen
– naturwissenschaftliches Lernen spezifischen Themenbereichen und Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen
– naturwissenschaftliches Lernen auch in Verbindung mit übergeordne-ten Themen
• Verbindung mit sozialwissenschaftlichen Themen: Wofür benötigt der Mensch Wasser? Wasserverschmutzung? (Lingo: S.1 und S.2)
• Verbindung mit geographischen Themen: Wasserkreislauf (Lingo: S.9 und S.10)
– !! vor Verklebungen (z.B. Schwimmen und Sinken + Oberflächenspan-nung + Wasserverschmutzung + Wassermangel in Teilen der Welt)
Grundsätzliches na.wi.
• doppelte Anschlussaufgabe des Sachunterricht – Erleben und Deuten von Naturphänomenen
– inhaltliche und methodische Angebote der Naturwissenschaften
von der Alltagssprache zur Fachsprache
beim Erschließen der Sache in der starken Sprache bleiben (Gibbons 2006)
Lernen als Konzeptveränderung
• aus Erkenntnissen der Lernpsychologie:
– Kinder kommen mit Vorerfahrungen/ Präkonzepten in den
Unterricht
Beispiel für Präkonzepte: Form der Erde
(Nussbaum,
1985, 179)
Beispiel für Präkonzepte: Stromkreislauf
(Wiesner
1995)
Entstehung der Präkonzepte
• Präkonzepte haben ihren Ursprung in unterschiedlichen
individuellen Erfahrungen, die auf direkter Beobachtung
und Wahrnehmung, Kultur und Sprache, Erklärungen von
Lehrpersonen sowie Unterrichtsmaterialien beruhen
können, z.B.
Entstehung der Präkonzepte
Alltags-Sprache
http://www.gotteswahn.info/Gesamtergebnis/Neue_Ordnung_im_Einzelnen/Die_globale_Situation.htm, 11.03.2013
Entstehung der Präkonzepte
Alltags-Sprache
http://www.umwelt.bremen.de/de/detail.php?gsid=bremen179.c.4449.de, 11.03.2013
Entstehung der Präkonzepte
Sprache in den
Medien
http://www.lew.de, 11.03.2013
http://www.klima-luegendetektor.de, 11.03.2013
http://www.yellostrom.de, 11.03.2013
Entstehung der Präkonzepte
manchmal auch
Ungenauigkeiten
in Unterrichts-
materialien
Entstehung der Präkonzepte
Analogiebildungen
Der Strom wird im Lämpchen verbraucht, so wie Kohle, Öl oder Gas zum Heizen im Ofen verbrannt werden.
Her
an-D
örr
20
11
Entstehung der Präkonzepte
Analogiebildungen
Her
an-D
örr
20
11
Ein Schiff schwimmt, weil der Motor es antreibt. Wenn ich im Wasser bin und vorwärts schwimme, gehe ich auch nicht unter, sonst schon.
Alltagsvorstellungen sind hartnäckig, da bewährt
Konzepte bleiben oft nebeneinander stehen
+
Lernen als Konzeptveränderung
• aus Erkenntnissen der Lernpsychologie:
– Kinder kommen mit Vorerfahrungen/ Präkonzepten in den Unterricht
– neue Wissensbestände müssen sich gegenüber diesen Vorerfahrungen
bewähren, damit sich die Präkonzepte dauerhaft verändern
• Bedingungen für Konzeptveränderungen
– Unzufriedenheit mit dem bisherigen Konzept (dissatisfaction)
– Verständlichkeit des neuen Konzepts (intelligible)
– Glaubwürdigkeit u. Überzeugungskraft des neuen Konzepts (plausible)
– Fruchtbarkeit des neuen Konzepts (fruitful)
(Posner, Strike, Hewson & Gertzog 1982)
Lernen als Konzeptveränderung
• aus Erkenntnissen der Lernpsychologie:
– Kinder kommen mit Vorerfahrungen/ Präkonzepten in den Unterricht
– neue Wissensbestände müssen sich gegenüber diesen Vorerfahrungen
bewähren, damit sich die Präkonzepte dauerhaft verändern
• Bedingungen für Konzeptveränderungen
– Unzufriedenheit mit dem bisherigen Konzept (dissatisfaction)
– Verständlichkeit des neuen Konzepts (intelligible) Gibbons
– Glaubwürdigkeit u. Überzeugungskraft des neuen Konzepts (plausible)
– Fruchtbarkeit des neuen Konzepts (fruitful)
(Posner, Strike, Hewson & Gertzog 1982)
Was ist ein Experiment?
• zentrale empirische Methode der modernen (Natur-)Wissenschaft
• Unterscheidung:
– theoriegeleitetes Experimentieren
– exploratives Experimentieren
• Merkmale:
– Vorhandensein einer Hypothese
– planmäßige Vorbereitung
– gezielte Variation von Variablen
– Wiederholbarkeit und Nachprüfbarkeit
• schulische Experimente:
– häufig alles als Experiment bezeichnet, bei dem ein Phänomen vorgeführt wird oder bei dem die Schüler (naturwiss.) selbsttätig sind Problem Vermischung verschiedenster Ziele
– Unterscheidung: Lehrer-/ Schülerexperiment
Fragestellung zu Beginn vorhanden
Vorgehensweise
bekannt Laborieren
Fragestellung zu Beginn nicht vorhanden
Versuch
Vorgehensweise nicht
vorgegeben Experimentieren Explorieren
Was ist ein Experiment?
(Grygier & Hartinger 2009, S.15)
Fragestellung zu Beginn vorhanden
Vorgehensweise
bekannt Laborieren
Fragestellung zu Beginn nicht vorhanden
Versuch
Vorgehensweise nicht
vorgegeben Experimentieren Explorieren
Was ist ein Experiment?
(Grygier & Hartinger 2009, S.15)
Halte eine leere Flasche waagrecht, lege ein kleines Papierkügelchen in den Flaschenhals und puste kräftig auf das Kügelchen.
Fragestellung zu Beginn vorhanden
Vorgehensweise
bekannt Laborieren
Fragestellung zu Beginn nicht vorhanden
Versuch
Vorgehensweise nicht
vorgegeben Experimentieren Explorieren
Was ist ein Experiment?
(Grygier & Hartinger 2009, S.15)
Stimmt das? Das Kügelchen fliegt aus der Flasche, weil die Luft am Flaschenboden abprallt?
Einbettung von Experimenten
• mögliche Probleme:
– hands on – minds off
– kein Bezug zu bisherigem Vorwissen
• Einbezug in „naturwissenschaftliche Lernumgebung“ (Hartinger, Grygier,
Tretter & Ziegler 2013)
– Explizieren der Präkonzepte • „erklärungswürdige“ Einstiegsphänomene
• Forscheraufträge
• Aufgaben zum Ordnen/ Sortieren
• Konfrontation mit verschiedenen anderen Präkonzepten
– eigenständiges Erarbeiten • Forscheraufträge
• Variieren von Versuchen
• Phänomenkreise, deren Versuche aufeinander bezogen werden
– Ko-Konstruktionen im Gespräch
Einbettung von Experimenten
• mögliche Probleme:
– hands on – minds off
– kein Bezug zu bisherigem Vorwissen
• Einbezug in „naturwissenschaftliche Lernumgebung“ (Hartinger, Grygier,
Tretter & Ziegler 2013)
– Explizieren der Präkonzepte • „erklärungswürdige“ Einstiegsphänomene
• Forscheraufträge
• Aufgaben zum Ordnen/ Sortieren
• Konfrontation mit verschiedenen anderen Präkonzepten
– eigenständiges Erarbeiten • Forscheraufträge
• Variieren von Versuchen
• Phänomenkreise, deren Versuche aufeinander bezogen werden
– Ko-Konstruktionen im Gespräch
ein empirischer Befund
NT: p = .015; Beta = .572; FU: p<.001; Beta =.757
Befunde zu Strom
(Hartinger, Grygier, Ziegler, Kullmann & Tretter 2014)
4,71
8,00 7,62
5,06
6,73
6,14
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Prätest Posttest Follow-Up
GribS
Vergleichsschulen
ein empirischer Befund
Befunde zu Strom
(Hartinger, Grygier, Ziegler, Kullmann & Tretter 2014)
3,45
2,68
1,54
0,35
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
deutsch nicht deutsch oderzweisprachig
GribS
Vergleichsschulen
Mein Resümee/ Appell
• Naturwissenschaftliches Lernen bietet sehr gute Möglichkeiten zum Sprachlernen, wenn es um erklärungswürdige Phänomene geht.
• Wichtig ist zunächst die Kenntnis um die „Sache“ – „Primat der fachunterrichtlichen Inhalte und Zielsetzungen“ (Thürmann & Vollmer 2017)
• So lange man sich die Sache erarbeitet, sollten die Schüler(innen) in der starken Sprache bleiben.
• Es gibt verschiedene Phasen im naturwissenschaftlichen Lernen, in denen die sprachliche Verarbeitung von großer Bedeutung ist
– Formulierung von Fragen (an die Welt)
– Verständlichkeit von neuen Konzepten
– Aushandeln und Ko- Konstruktionen (Belastbarkeit gegenüber Gegenargumenten)
• zentrale sprachliche Elemente beim naturwissenschaftlichen Lernen – Operatoren
– Fachbegriffe, da sie der Objektivierung dienen
– !!! vor inhaltsleerem Begriffswissen !!!
Literatur
• GDSU (2013). Perspektivrahmen Sachunterricht. Bad Heilbrunn: Klinkhardt. • Gibbons, P. (2006). Unterrichtsgespräche und das Erlernen neuer Register in der Zweitsprache. In: P. Mecherli & T.
Quehl (Hrsg.): Die Macht der Sprachen – englische Perspektiven auf die mehrsprachige Schule (S. 269-290). Münster: Waxmann.
• Grygier, P. & Hartinger, A. (2009). Gute Aufgaben Sachunterricht. Naturwissenschaftliche Phänomene begreifen. Berlin: Cornelsen.
• Hartinger, A., Grygier, P., Tretter, T. & Ziegler, F. (2013). Lernumgebungen zum naturwissenschaftlichen Experimentieren (Modul für SINUS an Grundschulen). Kiel: IPN. (http://www.sinus-an-grundschulen.de/fileadmin/uploads/Material_aus_SGS/Handreichung_ Hartinger_et_al_fuer_web.pdf)
• Hartinger, A., Grygier, P., Ziegler, F., Kullmann, H. & Tretter, T. (2014). Individuelle Förderung beim naturwissenschaftlichen Lernen im Sachunterricht der Grundschule. Zeitschrift für Grundschulforschung, 6, H.2, 102-114.
• Heran-Dörr, E. (2011): Von Schülervorstellungen zu anschlussfähigem Wissen im Sachunterricht. (Modul für SINUS an Grundschulen). Kiel: IPN. (http://www.sinus-an-grundschulen.de/fileadmin/uploads/Material_aus_SGS/Handreichung_Heran-Doerr.pdf)
• Nussbaum, J. (1985). The Earth as a Cosmic Body. In: Driver, R., Guesne, E. & Tiberghien, A. (eds.): Children´s Ideas in Science (pp. 170-192). Milton Keynes & Philadelphia: Open University Press.
• Posner, G. J., Strike, K. A., Hewson, P. W. & Gertzog, W. A. (1982): Accommodation of a scientific conception: Toward a theory of conceptual change. Science Education, 66, 211-227.
• Thürmann, E. & Vollmer H.J. (2017). Sprachliche Dimensionen fachlichen Lernens. In: Becker-Mrotzek & Roth. H.-J. (Hrsg.): Sprachliche Bildung – Grundlagen und Handlungsfelder (S. 299-320). Münster & New York: Waxmann.
• Wiesner, H. (1995): Untersuchungen zu Lernschwierigkeiten von Grundschülern in der Elektrizitätslehre. Sachunterricht und Mathematik in der Primarstufe, 22, 50-58.