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Biologie:

Workshop Kompetenzorientiertes Experimentieren

04. März. 2013

Kompetenzmodell - Naturwissenschaften

Handlungs-kompetenz

Grundkompetenzen

A

„Beobachten & Erfassen“

Schüler lernt ein Phänomen aus Natur, Experiment, etc.:

- zu erfassen

- wissenschaftlich zu beschreiben (Fachsprache, Formelsprache) - wissenschaftlichen Konzepten bzw. Prinzipien zuzuordnen

B

„Untersuchen & Bearbeiten“

Schüler lernt mittels fachspezifischer Methoden:

- Untersuchungsfragen (Forscherfrage) zu stellen

- Informationen zu recherchieren

- Hypothesen aufzustellen

- Vorgänge bzw. Experimente zu planen

- Stoffe (Feststoffe, Flüssigkeiten, Gase) herzustellen

- Stoffe/Vorgänge untersuchen, analysieren, prüfen

- Experimente beschreiben und protokollieren

- Ergebnisse zu interpretieren.

C

„Bewerten & Anwenden“

Schüler lernt die Ergebnisse

- bezüglich Konsequenzen zu bewerten - und anderen über eine Präsentation zu kommunizieren.

Kompetenz durch DenkFlex©

04. März. 2013

Kompetenz durch KLEx©

Kreatives

Lösungsorientiertes

Experimentieren

04. März. 2013

Kompetenzen sind die erlernbaren Fähigkeiten und Fertigkeiten,

um bestimmte Probleme zu lösen,

und die Bedeutung der Lösungen für Mensch und Natur zu erkennen.

( F.E. Weinert, 2001)

Experiment

Kompetenz

? ?

?

?

?

?

Welche Fähigkeiten sollen/können erworben und trainiert werden?

Welche Voraussetzungen müssen Schüler mitbringen? Wie können sie gefördert werden?

Wie koppelt man Experimente mit einer Problemstellung, deren Lösungen für die Schüler relevant sind?

Basis-Experiment

Kompetenz

Fähigkeiten Fertigkeiten

? ?

Schüler ?

Grundkompetenzen (Fähigkeiten & Fertigkeiten), die durch Basisexperimente erworben werden können.

Interpretation

Experimentelle Fertigkeiten

Fachwissen

Teamfähigkeit

Bewertung

Kommunikation

Abstraktionsfähigkeit

Wie koppelt man Experimente mit einer Problemstellung, deren Lösungen für die Schüler relevant sind?

Basis-Experiment

Kompetenz


?

04. März. 2013

Welche Problemstellungen sind konstruierbar?

Auf unbekannte Situationen

Auf bekannte Situationen

Problemstellung

Festigt Grundkompetenzen

Festigt Problemlösekompetenz

Basis-Experiment

Kompetenz


?

pH-Wert

Messung

an Salzsäure

Indikatoren

pH-Meter

pH=-log (H3O+)

pH-Wert

Messung

an Salpetersäure

Problemstellung auf

bekannte Situation

Festigt

Grundkompetenzen

Beispiel traditioneller Experimentierweise

04. März. 2013

Basisexperiment

Basisexperiment (real oder virtuell)

Lehrer oder Schüler

Gedankliche Problemstellung

Experimentelle Problemstellung

Kompetenzweg 1 Kompetenzweg 2

Erwerb von Grundkompetenzen

Erwerb von Problemlösekompetenz

04. März. 2013

Basisexperiment

Bitte Gruppen bilden! 04. März. 2013

Basisexperiment – Stabilität durch Faltung

1 Ahornblatt Auffächerung, Mittelader, Gespinst aus Seitenadern , …

2 Philodendronblatt Mittelrippe, „Auffingerung“ des Blattes , …

3 Bananenblatt Massive Mittelrippe (Leitbündel), parallele Seitengefäße,

…

4 Palmenblatt Auffächerung, Faltung, …

Basisexperiment

04. März. 2013

Basisexperiment – Messung der Tragfähigkeit

Basisexperiment

1

2

Material:

2 DIN A4-Blätter, 2 Holzleisten,

1 Gewichtssatz, 1 Lineal

maximale Belastung (in g)

ungefaltetes Blatt

gefaltetes Blatt

04. März. 2013

Basisexperiment








Zuordnung zur Handlungskompetenz BEx


Erfassung X

Beschreibung - Fachsprache X

Zuordnung X


Untersuchungsfrage stellen

Hypothesen aufstellen

Recherche

Planung eines Experiments X

Protokollführung X

Durchführung eines Experiments X

Interpretation der Ergebnisse

„Bewerten & Anwenden“ Bewertung & Schlussfolgerung

Kommunikation X

Kann kreatives Potential gefördert werden?

3 Quellen für den

kreativen Fluss

Mentales Training

JA

Querdenken mit der

F~O~K~U~S~kreativ- Methode©

Flexibles Denken

Originelles Denken

Konzentriertes Denken

Unterbewusstes Denken

Strategisches Denken

Kreative

Lösung

04. März. 2013

Positives Dilemma

Entdecken Sie die Positive Seite am „Pferdefleischskandal“!

„Was ist das Gute daran, dass man Pferdefleisch in Lasagne und Sugo

verarbeitet hat?“

04. März. 2013

WOSAKO

Wort-Satz-Konstruktion zur Förderung des flexiblen Denkens:

Verknüpfung zweier möglichst weit entfernter Begriffe zu einem neuen

Satz

Variante 1: 5 Schüler hintereinander zu denselben Begriffspaaren

Startbegriff: Baumharz

Zielbegriff: Fossil

Variante 2: Begriffskette steht dem Lehrer zur Verfügung; für

jedes Wortpaar wählt er einen Schüler aus

Schüler 1: Weichteile – Fossil

Schüler 2: Meeresboden – Gesteinsschicht

Schüler 3: Magnolienblüte – Inkohlung

…..

KLEx-Methode©








04. März. 2013

Basisexperiment

Problemlösekompetenz

Grundkompetenzen

Problemstellung

KLEx© Kreatives Lösungsorientiertes Experimentieren

Kreatives Lösungsorientiertes Experimentieren KLEx©

KLEx zielt auf möglichst viele Lösungswege ab!

KLEx-Methode ©

Bitte Gruppen bilden! 04. März. 2013

KLEx-Methode©

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

…

„Brücken aus Papier“:

Überlege dir möglichst viele Varianten um mit Hilfe von Papier

stabile „Brücken“ zu bauen.

Erstelle eine Liste von Möglichkeiten und beschreibe jede

Möglichkeit stichwortartig. Triff eine Vorhersage welches die 4

stabilsten Varianten sind und markiere diese in deiner Liste.

Setze die Liste beliebig fort!

04. März. 2013

KLEx-Methode©

Variante Tragfähigkeit in g

1

2

3

4

„Brücken aus Papier“

Betrachte die 4 in ausgesuchten Varianten und stelle aus ihnen mit Hilfe der

vorliegenden Materialien möglichst tragfähige Verbindung zwischen den

Rückenlehnen zweier Rücken an Rücken gestellter Stühle her (Abstand der

Lehnen 15cm).

Teste die verschiedenen Möglichkeiten und überprüfe die Tragfähigkeit mit Hilfe

von Gewichten.

Fertige dazu eine Tabelle an und ermittle die tragfähigste Variante.

04. März. 2013

KLEx-Methode©

Zuordnung zur Handlungskompetenz BEx G-1 E-1


Erfassung X

Beschreibung - Fachsprache X

Zuordnung X


Untersuchungsfrage stellen X

Hypothesen aufstellen X

Recherche

Planung eines Experiments X X X

Protokollführung X X X

Durchführung eines Experiments

X X

Interpretation der Ergebnisse X

„Bewerten & Anwenden“ Bewertung & Schlussfolgerung X

Kommunikation X X

04. März. 2013

KLEx-Methode©

• Basisexperiment: „Was wird zum Fossil?“

04. März. 2013

Gipsabdruck eines Fossils

„Fossilabdrücke“ können mit geeignetem Material (rezente oder fossile

Muscheln und/oder Schnecken) auf folgendem Weg hergestellt werden:

Man bereitet ein etwa 2 bis 3cm dickes Stück Plastilin oder Ton vor und

drückt in dieses vorsichtig ein vorher angefeuchtetes oder mit Öl (Fett,

Vaseline, Handcreme) oberflächlich präpariertes Muschel- oder

Schneckengehäuse hinein. Dann löst man vorsichtig dieses wieder

heraus, prüft den Abdruck und kann diese Hohlform mit (angefärbtem)

Gips ausgießen. Den Gips lässt man abbinden und leicht antrocknen und

kann dann sein selbst hergestelltes „Fossil“ aus der Form lösen. Je nach

Dicke des Abgusses und Umgebungswärme trocknet der Gips in wenigen

Stunden durch. Nachträgliches Einfärben (mit Wasserfarben) ergibt dann

ganz „individuelle“ Stücke.

Material: Schnecken, Muscheln (rezent oder fossil), Ton od. Plastilin,

Vaseline, Gips, ev. Farbe.

KLEx-Methode©

• KLEx: Möglichkeiten der Fossilisation Abgestorbene Organismen und/oder ihre Bewegungs- und Fraßspuren durchlaufen mehrere Phasen, bevor sie zu Fossilien werden:

Tod (Kadaver soll nicht gefressen werden …), Zersetzung, Einbettung, Entgasung, Diagenese, Erhaltung (z.B. als Steinkern, Spurenfossilien).

• Ziel: Die Schüler sollen anhand der aufgeführten Beispiele Fossilisationsmöglichkeiten diskutieren.

• Material: Fossilien aus der Schulsammlung; Fotos; Museumsbesuch.

04. März. 2013

KLEx-Methode©

• KLEx: Fossilspiel

• Fossilisation ist ein langwieriger Prozess, der von

verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Fossilfunde bilden daher nur einen geringen Prozentsatz der Lebewesen ab, die die Erde einst bewohnt hatten.

• Ziel: Kennenlernen vielfältiger Faktoren, die den Prozess der Fossilisation beeinflussen; erkennen, dass nur wenige Lebewesen fossil erhalten bleiben; Schwierigkeiten bei der Interpretation von Fossilfunden nachvollziehen.

04. März. 2013

KLEx-Methode©

• DenkFlex: Fossilspiel Erweiterung

• Voraussetzung: Kenntnisse aus dem KLEx-Fossilspiel

• Material: weißes Hochglanz-Papier (160g) für Herstellung der Spielkarten.

• Ziel: Die Schüler sollen, mit dem erworbenen Wissen ausgestattet, ein neues Fossilspiel entwickeln. Dabei sollen möglichst viele Fossilisationsbeispiele verwendet werden, ebenso sollen zahlreiche „kreative“ Schicksale der Lebewesen und Fossilien vorkommen.

04. März. 2013

KLEx-Methode©

Zuordnung zur Handlungskompetenz BEx KLEx 1

KLEx 2

Flex

Denk


Erfassung X X

Beschreibung - Fachsprache X X X X

Zuordnung X



Hypothesen aufstellen X X

Recherche X X

Planung eines Experiments X X

Protokollführung X X X X


X X X X

Interpretation der Ergebnisse X X

„Bewerten & Anwenden“ Bewertung & Schlussfolgerung

X X X

Kommunikation X X X

04. März. 2013

DenkFlex© - Basisexperiment

Magic Sand – Basisexperiment 1

Herstellung von Magic Sand

Film:

http://www.youtube.com/watch?v=1nNlOj_YB6s

Magic Sand – Basisexperiment 2

Erprobung der Eigenschaften und

Protokollierung.

04. März. 2013



DenkFlex© - die gedankliche Variante

Magic Sand – Gedankenexperiment (KLEx)

Überlege dir möglichst viele Einsatzmöglichkeiten (Verwendungsmöglichkeiten)

von hydrophobem Sand.

04. März. 2013

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

…

Zuordnung zur Handlungskompetenz BEx1 BEx2 KLEx


Erfassung X X

Beschreibung - Fachsprache X X

Zuordnung X X




Recherche X

Planung eines Experiments X X

Protokollführung X X

Durchführung eines Experiments X X

Interpretation der Ergebnisse X X

„Bewerten & Anwenden“ Bewertung & Schlussfolgerung X X

Kommunikation X X x


04. März. 2013


Das Mauna Loa Diagramm Schritt 1

Finde möglichst viele

Erklärungen für den Anstieg der

Kurve im Verlauf des Beobachtungs-

zeitraumes (blaue Kurve).

Notiere die gefundenen Lösungen

in einem Protokoll.

Schritt 2:

„Wodurch entsteht die jährliche Schwankung der Kurve?“

Finde möglichst viele Erklärungen für diese Frage.

Betrachte dazu das nebenstehende Diagramm eines

Jahresverlaufs.

04. März. 2013

Zuordnung zur Handlungskompetenz S-1 S-2


Erfassung X X

Beschreibung - Fachsprache X X

Zuordnung X X


Untersuchungsfrage stellen


Recherche X X

Planung eines Experiments

Protokollführung


Interpretation der Ergebnisse

„Bewerten & Anwenden“ Bewertung & Schlussfolgerung X X

Kommunikation X X


04. März. 2013

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