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Individuelles Lernen im Sachunterricht (GribS)

Florian Ziegler & Andreas HartingerFortbildung für den Bezirk Mittelfranken11. März 2013

StiftungBildungspakt

Bayern

Grundidee – Ergebnisse der Evaluation

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Das erwartet Sie

• Grundlagen: - Entstehung und Aufbau des Projekts GribS

(AH) 10´- Grundlagen des „GribS-Unterrichts“

- allgemeines zum Experimentieren 15´- individuelle Lernwege Gestaltung des

Unterrichts 15´• Befunde der Begleitforschung 20´

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Der Modellversuch GribS getragen von der Stiftung Bildungspakt „Finanzpartner“ der Stiftung: E.ON 16 Modellschulen ausgewählt von der Stiftung

Bildungspakt nach Bewerbung

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GribS-Schulen

1) Hof-Krötenbruck2) Tauperlitz3) Mistelgau-Glashütten 4) Egloffstein5) Lichtenfels, am Markt6) Haßfurt7) Buchloe8) Utting9) Thundorf10) Töging am Inn11) Bischofswiesen12) Ahrain13) Jandelsbrunn14) Roding15) Schwandorf16) Großberg

Vergleichsschulen

1) Obertrubach2) Lichtenfels, Kronacher Str.3) Füssen-Schwangau4) Geltendorf5) Emmerting-Mehring6) Furth im Wald7) Amberg8) Pettendorf

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zwei „Säulen“ von GribS1. Einzelmaßnahmen der Schulen (best practice)• gezielte Projekte, die unter den jeweiligen

Bedingungen möglich sind• getragen von den Schulen – unterstützt von der wiss.

Begleitung2. gemeinsame Veränderung des „normalen“

naturwis-senschaftlichen Lernens im Sachunterricht• Hauptziel: individuelle Förderung im Unterricht (so,

dass auch unter „normalen Bedingungen“ möglich)• orientiert an den Themen des Lehrplans• unterstützt durch Fortbildungen zu inhaltlichen und

methodischen Schwerpunkten• im „GribS-Ping-Pong“ gemeinsame

Weiterentwicklung durch die Lehrer/innen und die wissenschaftliche Begleitung

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Grundidee: individuelle Förderung beim naturwissenschaftlichen Lernen

Naturwissenschaftliches Lernen im Sachunterricht

o Phase 1: Aufgreifen naturwissenschaftlicher Themen (weitgehend gelungen)

o Phase 2: Behandlung auch durch Versuche und Experimente (weitgehend gelungen)

o Phase 3: Überwindung eines überwiegend „praktizistischen“ Verständnisses (noch nicht weitgehend gelungen)

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Was ist ein Experiment? zentrale empirische Methode der modernen

(Natur-)Wissen-schaft Merkmale:

Vorhandensein einer Hypothese planmäßige Vorbereitung gezielte Variation von Variablen Wiederholbarkeit und Nachprüfbarkeit

schulische Experimente: häufig alle „hands-on“-Aktivitäten als Experiment

bezeichnet Problem Vermischung verschiedenster Ziele Unterscheidung: Lehrer- Schülerexperiment Unterscheidung: Freihandexperiment und Experiment mit

apparativem Aufwand

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Versuche

Anfang: Handlungsanleitung Frage, Vermutung ist zu Beginn nicht

vorhanden. AlgorithmusBeispiele:

Wirf eine Nudel (Rosine) in sprudelndes Mineralwasser. Was passiert?

Färbe ein Würfelzuckerstück mit Tinte und gib es in Wasser. Beobachte.

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Algorithmus bei Versuchen (nach Soostmeyer)

Ich lese durch, was ich tun soll

Ich besorge mir die benötigten Materialien.

Ich vermute, was geschieht.

Ich führe das Experiment durch.

Ich beobachte und notiere die Ergebnisse.

Ich vergleiche die Ergebnisse mit meinen Vermutungen

Ich überlege mir eine Erklärung.

Evtl.: Ich mache eine Zeichnung zu diesem Experiment

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Versuche Anfang: Handlungsanleitung Frage, Vermutung ist zu Beginn nicht

vorhanden. Algorithmus Beispiele:

Wirf eine Nudel (Rosine) in sprudelndes Mineralwasser. Was passiert?

Färbe ein Würfelzuckerstück mit Tinte und gib es in Wasser. Beobachte.

Nimm ein Papierkügelchen. Lege es in den Hals einer waagrecht gehaltenen Flasche und puste das Papierkügelchen kräftig in die Flasche.

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Experiment „Hypothese“ (oder Frage) ist vorhanden und wird

eigen-ständig bearbeitet

Hypothese ist nicht theoretisch fundiert, aber als Vermutung klargelegt (im günstigen Fall begründet).

Algorithmus des Experimentierens (nach Soostmeyer 2002)

Beispiele:Was benötigt eine Pflanze zum Wachsen?Wieso geht ein Brotteig auf?

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Algorithmus des Experimentierens (nach Soostmeyer)

Ich habe eine Frage.

Was muss ich tun, um die Frage zu beantworten? Was brauche ich? Wie gehe ich vor?

Ich führe das aus, was ich geplant habe.

Ich verändere mein Experi-ment, wenn das nötig ist.

Welche Ergebnisse habe ich beobachtet?

Ich beantworte die Frage mit Hilfe der Ergebnisse.

Falls nötig!

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Experiment „Hypothese“ (oder Frage) ist vorhanden und wird

eigenständig bearbeitet

Hypothese ist nicht theoretisch fundiert, aber als Vermutung klargelegt (im günstigen Fall begründet).

Algorithmus des Experimentierens (nach Soostmeyer 2002)

Beispiele: Was benötigt eine Pflanze zum Wachsen? Was ist erforderlich, damit ein Brotteig aufgeht? Wieso kann ich die Papierkugel nicht in die Flasche

pusten?

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Laborieren/ Explorieren

Laborieren Begriff wurde von K.-H. Wiebel in die Diskussion

einge-bracht Grundidee: Ein Experiment, bei dem aber die

Kinder an die Hand genommen werden, indem die Schritte vorgegeben sind

(freies) Explorieren Begriff wird v.a. von H. Köster geprägt. Grundidee: (Meist) Freies Arbeiten der Kinder

mit ver-schiedenen Materialien (weniger vorgegeben als bei Versuchen)

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Fragestellung zu Beginn vorhanden

Vorgehensweise vorgegeben Laborieren

Fragestellung zu Beginn nicht vorhanden

Versuch

Vorgehensweise nicht vorgegeben Experimentieren Explorieren

Zusammenfassung Begrifflichkeiten

Grygier & Hartinger 2009, S.15

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Zusammenfassung Begrifflichkeiten

Hauptziele der verschiedenen Formen:- Versuch

o Entwickeln von (weiterführenden) Fragen (z.B. angeregt durch erstaunliche Phänomene)

o Förderung der Motivation und Freude an der Beschäftigung mit Natur-wissenschaften

o Erarbeiten des „Handwerkzeugs“- Laborieren

o Einüben gründlichen Arbeitenso Kennen lernen des Algorithmus

- Exploriereno Förderung der Motivation und Freude an der Beschäftigung mit

Natur-wissenschafteno Förderung der Selbstständigkeit

- Experimentiereno gezielte Förderung naturwissenschaftlichen Denkens und Arbeitenso auch Förderung der allgemeinen Selbstständigkeit

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Grundidee: individuelle Förderung beim naturwissenschaftlichen Lernen

Naturwissenschaftliches Lernen im Sachunterricht

o Phase 1: Aufgreifen naturwissenschaftlicher Themen (weitgehend gelungen)

o Phase 2: Behandlung auch durch Versuche und Experimente (weitgehend gelungen)

o Phase 3: Überwindung eines überwiegend „praktizistischen“ Verständnisses (noch nicht weitgehend gelungen)

o Phase 4: Berücksichtigung der individuellen Förderung (noch kaum gelungen – außerhalb von GribS)

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Fortbildungskonzept1. pro Jahr eine inhaltliche Fortbildung zu

einem Thema des naturwissenschaftlichen Lernens

1. entlang des Grundschullehrplans2. Luft, Wasser, Strom und Magnetismus,

Wasser-kreislauf/ Modellvorstellungen2. pro Jahr eine methodisch

ausgerichtete Fortbildung1. 2008: Umgang mit Heterogenität2. 2009: individuelle Formen der

Leistungsbeurteilung3. 2010: Gesprächsführung

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Aufgaben von GribS Entwicklungsaufgabe

Welche sinnvollen und praktikablen Wege gibt es für einen naturwissen-schaftlichen Sachunterricht mit individueller Förderung?

Wie kann ein solcher Unterricht zu einem bestimmten Thema aussehen?

gemeinsames Entwickeln der teilnehmenden Schulen (Lehrer(innen)), unterstützt durch wissenschaftliche Begleitung

Evaluationsaufgabe Lassen sich diese Ideen gut umsetzten und bewähren sie sich? empirisch-quantitative Überprüfung

Distributionsaufgabe Was kann man verallgemeinern? Wie kann man es in die anderen Klassen und Schulen bringen? Best Practice-Beispiele als Online-Publikation praxisbezogene Veröffentlichung(en) einzelner Themen Multiplikatorenschulung(en)

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Entwicklung der Lernumge- bungen (GribS) (I)

Wissenschaftliche Begleitung

Fortbildungen inhaltlich und methodisch Umsetzen in

Unterricht (individuell

verschieden)

gemeinsames Entwickeln (AK) von Unterricht Umsetzung

GribS-Schulen

Systematisieren der Vorschläge; Evaluation; weitere Fortbildungen

Evaluation gemeinsame Publikationen

Das „GribS-Ping-Pong“

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Entwicklung der Lernumgebungen (GribS) (II)Erarbeitung von

Unterrichtsvorschlägen durch GribS-AK und GribS-Schulen, die

1. individuelle Zugänge ermöglichen2. individuelle Fördermaßnahmen

enthalten3. sich an einer Sequenzierung aus der

Logik der Sache orientieren

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Entwicklung der Lernumgebungen

(GribS) (III)entwickelte sich im Laufe der Jahre 1. erstes Jahr, Versuch, praktizistisches

Verständnis der Lehrer(innen) zu überwinden2. zweites Jahr, erste Überlegungen eher

Differen-zierungs- und Hilfemaßnahmen- „klassische“ Differenzierungsmaßnahmen:

• Stationen mit Pflicht- und Küraufgaben• verschiedene Gruppen mit unterschiedlichen

Aufgaben• differenzierte Materialien (z.B.

Informationstexte)

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Entwicklung der Lernum-gebungen (GribS) (IV)

- Unterstützungsmaßnahmen• Helfermaßnahmen in leistungsgemischten Gruppen/ Forscher-

Paten (ältere Schüler/innen)• Nachbereitung in Gesprächen• Möglichkeit, Versuche oft zu wiederholen • zusätzliche Hilfen (z.B. durch Vorgaben)

- Aufgaben, die eher selbstreguliert sind • Expertenaufgaben

o Referate zu Versuchen – selbst gewählto Abwandeln der Versuche durch versierte Schüler/innen

• individuelle Ausgestaltung von Aufgabeno eigenes Forscherbuch/ unterschiedliche Ergebnisformulierungeno offene Aufgaben – freies Experimentiereno Gruppen überlegen sich weiterführende Forscheraufgabeno Hausaufgaben zur Materialsammlung

- Phänomenkreise mit verschiedenen Zugängen

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Entwicklung der Lernumgebungen (GribS) (II)Erarbeitung von

Unterrichtsvorschlägen durch GribS-AK und GribS-Schulen, die

1. individuelle Zugänge ermöglichen2. individuelle Fördermaßnahmen

enthalten3. sich an einer Sequenzierung aus der

Logik der Sache orientieren

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Entwicklung der Lernumgebungen (GribS) (VII)3. ab dem dritten Jahr: Fokus auf individuellen Lernwegen

Versuche so ausgewählt, dass individuelle Vorstellungen (Vorerfahrungen) aktiviert werden „erklärungswürdige“ Einstiegsphänomene Forscheraufträge Aufgaben zum Ordnen/ Sortieren

Aufgaben, die den selbstständigen Aufbau von Wissen ermöglichen Forscheraufträge Variieren von Versuchen Phänomenkreise, deren Versuche aufeinander bezogen werden

regelmäßiger Wechsel von Versuchen und Verständigung darüber (Ko-Konstruktionen in Gesprächen)

unterstützendes, nicht instruierendes Lehrerhandeln

Forscherauftrag: zwei besondere Stäbe Sie ziehen sich an. Beide? Nur einer den anderen? Überall gleich stark? Wo am meisten? Warum? ...

Forscherauftrag: Wann leuchtet das Lämpchen? Was brauche ich? Funktioniert es auch mit weniger Material? Oder mit zwei Lämpchen?

Der Luftballon zieht Pfeffer an Klappt das auch mit Nägeln, Tischtennisbällen, Reis, Löffel, Kork…? Warum (nicht)?

Die Schülerinnen und Schüler zeigen eigene Lösungs-wege (Versuchsaufbauten) im Plenum. Diese werden verglichen: Was ist der Unterschied? Warum funktionieren beide/ alle? Welche Wege haben nicht zum Ziel geführt und warum nicht?

Zur Wärmewirkung von Strom: - Umwicklung eines Thermometers mit Draht Strom durch leiten lassen- Stahlwolle zwischen zwei Batteriepole

Demonstrationsversuch: Büroklammer hängt an einem (magnetisierten) Eisennagel Warum? Wann hängen Dinge aneinander? Kann das auch hier so sein?...

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zur Lehrkraft (I)

Der Lehrkraft kommt dabei die Rolle zu, das eigene Denken der Lernenden zu unterstützen, nicht fertige Erklärungen zu vermitteln.

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zur Lehrkraft (II) Gelingensaspekte moderierender Gesprächsführung

- eine Sache, die das Gespräch auch erfordert - Wissen wozu Gespräche dienen- die Dinge vor Augen- wenig Redeanteil der Lehrkraft, dafür viel von den Kindern (1:4)- Arbeiten nach dem Prinzip des Ich-Du-Wir (Think-Pair-Share)- Rededruck durch situative Partnergespräche abbauen- Fehler mit Esprit erkennen / Interpretation der Lehrerrolle als Anstifter

zur geistigen Unruhe- klare, deutlich artikulierte, einfache Lehrersprache- Konzentration der Lehrperson / dezentes Mitnotieren- ausreichend Zeit- Klima des Vertrauens und der Freundlichkeit- eine gute Raumregie / Blickkontakt zwischen den Beteiligten

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zur Lehrkraft (III) Hemmende Aspekte moderierender Gesprächs-

führung - permanente Kommentare durch die Lehrkraft- Interpretation von Gesagtem durch die Lehrperson- schnelles Reagieren mit Wertungen richtig oder

falsch- pädagogisches Echo- rasche Beendigung bei vermeintlichem Erreichen

des (Lehrer-) Ziels- bereits die ersten richtige Aussagen als Beweis für

allgemeines Verständnis werten - lange Phasen des Unterrichtsgesprächs vom Platz aus- Gespräche nach dem Muster L-K-L-K-L-K

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zur Lehrkraft (IV) Bewährte Gesprächstechniken und Formulierungen

- Meinungen/ Deutungen/ Erklärungen wiederholen lassen- Spiegeln- Verknüpfen von Schüleräußerungen- vergleichen und ordnen lassen- Gegenüberstellen von Widersprüchen (als Anregung des

Weiterlernens)- bereit halten von getippten Schüleräußerungen (auch

Wortkarten)- Formulierungen:

o Was ist gleich, was ist anders?o Gilt das hier auch?o Wer bringt es auf den Punkt?

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typische Unterrichtssituation

1. Phänomenbegegnung: Aktivierung von Vorwissen und Erarbeitung vorläufiger, subjektiv stimmiger Erklärungen

2. selbstständiges Durchführen von weiterführenden Versuchen oder Forscheraufträgen

3. Bewährung oder Veränderung der subjektiv stim migen Erklärungen im sozialen Austausch

Diese Phasen wechseln und interagieren regelmäßig.

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Entwicklung der Lernum- gebungen (GribS) (II)Erarbeitung von

Unterrichtsvorschlägen durch GribS-AK und GribS-Schulen, die

1. individuelle Zugänge ermöglichen2. individuelle Fördermaßnahmen

enthalten3. sich an einer Sequenzierung aus der

Logik der Sache orientieren

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3. Sequenzierung verhindert die Überforderung durch die

Konfrontation mit einem unüberschaubaren Themenkomplex

ist aber nicht kleinschrittig innerhalb der einzelnen Teilgebiete besteht eine

ausrei-chend hohe Komplexität In den Einheiten steht immer eine Erkenntnis

zentral im Mittelpunkt. Die Gliederung ergibt sich sowohl aus der

inhaltlichen Struktur der Sache als auch aus didaktischen Überle-gungen.

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3. SequenzierungStrukturierung des umfangreichen und komplexen Themas:1. Eigenschaften von Magneten2. Magnetisieren und Entmagnetisieren3. Erdmagnetismus4. Statische Elektrizität5. Anschlussbedingungen im elektrischen

Stromkreis6. Wirkungen von Elektrizität7. Wie fließt Strom? – Aufbau einer

Modellvorstellung8. Elektromagnet, Elektromotor und Dynamo

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Literatur Brüning, L., Saum, T. (2008). Erfolgreich unterrichten durch kooperatives Lernen. Strategien zur Schüleraktivierung. Essen: NDS Gallin, P., Ruf, U. (2005). Dialogisches Lernen in Sprache und Mathematik. Seelze-Velber: Kallmeyer Green, Norm, Green, Kathy (2006). Kooperatives Lernen im Klassenraum und im Kollegium: Das Trainingsbuch. Seelze-Velber:

Kallmeyer Groeben, Annemarie von der (2009). Gesprächsführung. In: Pädagogik 1/2009. Weinheim: Beltz Verlag Grygier, Patricia & Hartinger, Andreas (2009). Gute Aufgaben Sachunterricht. Naturwissenschaftliche Phänomene begreifen. Berlin:

Cornelsen. Hartinger, Andreas (2003). Experimente und Versuche. In Dietmar von Reeken (Hrsg.), Handbuch Methoden im Sachunterricht (S.68-

75). Baltmannsweiler: Schneider Verlag Hohengehren. Hartinger, Andreas (2007). Interessen entwickeln. In Joachim Kahlert, Maria Fölling-Albers, Margarete Götz, Andreas Hartinger, Dietmar

von Reeken & Steffen Wittkowske (Hrsg.), Handbuch Didaktik des Sachunterrichts (S.118-122). Bad Heilbrunn: Klinkhardt. Kahlert, J. (2009): Der Sachunterricht und seine Didaktik. 3. Auflage. Bad Heilbrunn. Kahlert, Joachim, Fölling-Albers, Maria, Götz, Margarete, Hartinger, Andreas, von Reeken, Dietmar & Wittkowske, Steffen (Hrsg.) (2007).

Handbuch Didaktik des Sachunterrichts. Bad Heilbrunn: Klinkhardt. Koerber, S., Sodian, B., Thoermer, C., & Grygier, P. (2008). Wissen über Wissenschaft als Teil der frühen naturwissenschaftlichen

Bildung. In H. Giest, A. Hartinger & J. Kahlert (Hrsg.). Kompetenzniveaus im Sachunterricht. (S.135-154). Bad Heilbrunn: Klinkhardt. Köster, Hilde/Gonzalez, Cornelia (2007): Was tun Kinder, wenn man sie lässt? Freies Explorieren und Experimentieren (FEE) im

Sachunterricht. In: Grundschulunterricht, Heft 12 (2007), S. 12-17. Lauterbach, Roland (2001): „Science – A Process Approach“ revisited – Erinnerungen an einen „Weg in die Naturwissenschaft“. In:

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Denken bei Kindern in konstruktivistischer Sicht. Baltmannsweiler. Spreckelsen, Kay (2001): SCIS und das Konzept eines strukturbezogenen naturwissenschaftlichen Unterrichts in der Grundschule. In:

Forschungsband 4. S. 85 – 102. Wagenschein, Martin (2010). Verstehen lehren: genetisch-sokratisch-exemplarisch. Beltz-Taschenbuch 22: Essay. Weinheim; Basel: Beltz Wiebel, Klaus Hartmut (2000): "Laborieren" als Weg zum Experimentieren im Sachunterricht. In: Die Grundschulzeitschrift 139, S. 44-

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