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Innere Differenzierung im Naturwissenschaftsunterricht

Dorothee BrovelliPH Luzern

Didaktische Rekonstruktion und individuelle Förderung

Kattmann et al. (1997)

Wen soll ich fördern? Förderbedarf feststellen

Wohin soll ich fördern?Ziele klären

Wie soll ich fördern? Fördermassnahmen ergreifen

1. Wen – Förderbedarf feststellen

Eine sorgfältige Diagnose bildet die Basis für jegliche Bemühungen um Differenzierung im Unterricht bzw. Individualisierung von Lernprozessen!

Einzelne Schülerinnen und Schüler:Lernstandsdiagnose individuellBeispiel Concept Mapping

Typische Schülervorstellungen: Kenntnis verbreiteter PräkonzepteBeispiel Stromkreis und Beispiel Concept Cartoons

Wichtig: Keine Diagnose ist endgültig!

Unverstandene Begriffe (z. B. sachlogisch falsche Relationen, kaum Verbindungen zu anderen Begriffen) Förder- und Unterstützungsmassnahmen durch passende Aufgaben

Lernstandsdiagnose individuellBeispiel Concept Mapping

Typische Schülervorstellungen:Beispiel Stromkreis

ca. 80 % der Drittklässler: „Das Lämpchen leuchtet, wenn Batterie und Lämpchen mit einem Kabel verbunden werden.“

Häufigste Erklärung:

Verbrauchsvorstellung: Hinter dem Lämpchen fliesst ein geringerer Strom als in der Hinleitung (Variante: andere Qualität der Substanz)

physikalische Stromkreisvorstellung

Diagnose durch Konzept-Testpassende Experimente

Typische Schülervorstellungen:Beispiel Concept Cartoons

Zieh dem Schneemann nicht den Mantel an, sonst schmilzt er!

Ich denke, der Mantel hält den Schneemann kühl, so dass er nicht so schnell schmilzt!

Das macht doch keinen Unterschied.

www.conceptcartoons.com

Concept Cartoons thematisieren häufige Schülervorstellungen.

Diagnose im Gespräch passende Aufgaben und Experimente

Ziel: Reduktion von 24 individuellen Vorstellungen auf wenige Grundtypen durch Kenntnis typischer Konzepte

Didaktische Rekonstruktion und individuelle Förderung

Kattmann et al. (1997)

Wen soll ich fördern? Förderbedarf feststellen

Wohin soll ich fördern?Ziele klären

Wie soll ich fördern? Fördermassnahmen ergreifen

2. Wohin - Ziele klären

Grundlegende Konzepte von Vertiefungen unter-scheiden und Kompetenzen schrittweise aufbauen

Kompetenzentwicklung: Welche Kompetenz ist an dieser Aufgabe besonders wichtig?Beispiel Geschwindikgeits-diagramme im Lehrplan 21

Konzeptaufbau: Welche Grundkonzepte sollen alle verstanden haben und wie können diese ausdifferenziert werden?Beispiel Elektromotor

NMG.3Stoffe, Energie und Bewegungen beschreiben, untersuchen und nutzen

Die Schülerinnen und Schüler können Erfahrungen mit Bewegungen und Kräften beschreiben und einordnen.

Kompetenzentwicklung: Beispiel: Darstellen in Diagrammen nach Lehrplan 21

NT.5Mechanische und elektrische Phänomene untersuchen

Die Schülerinnen und Schüler können Bewegungen und Wirkungen von Kräften analysieren

Kompetenzentwicklung: Beispiel: Darstellen in Diagrammen nach Lehrplan 21

NT.5Mechanische und elektrische Phänomene untersuchen

Die Schülerinnen und Schüler können Bewegungen und Wirkungen von Kräften analysieren

Kompetenzentwicklung: Beispiel: Darstellen in Diagrammen nach Lehrplan 21

Konzeptaufbau: Grundkonzepte und ErweiterungenBeispiel: Elektromotor

Grundkonzept: Magnet mit Polwender

gemeinsame Fragestellung, unterschiedliche Tiefe und Breite

Didaktische Rekonstruktion und individuelle Förderung

Kattmann et al. (1997)

Wen soll ich fördern? Förderbedarf feststellen

Wohin soll ich fördern?Ziele klären

Wie soll ich fördern? Fördermassnahmen ergreifen

3. Wie – Fördermassnahmen ergreifen

Bei der Differenzierung nehmen Aufgaben (inkl. Lernumgebungen, Experimente etc.) eine Schlüsselrolle ein!

Aufgaben mit gestuften Lernhilfen ( Bücher) Beispiel Regenwald

Aufgaben mit gestuften Anforderungen Beispiel Kategoriensystem

Aufgaben mit Anforderungen in unterschiedlichen Bereichen Beispiel Zelle und Beispiel Funktionen von Experimenten

Aufgaben öffnenBeispiele Problem Based Learning und Elektroprojekt

Aufgaben mit gestuften Hilfen

Allen Lernenden wird zunächst dieselbe Aufgabe mit denselben Anforderungen gestellt, sie können auf gestufte Hilfen («Tipps») zurückgreifen.

Lehrperson erstellt Kärtchen mit Tipps, Beispiele siehe «Aufgaben mit gestuften Hilfen», Friedrich Verlag

Aufgaben mit gestuften HilfenBeispiel Regenwald (Photosynthese)

Aufgaben mit gestuften HilfenBeispiel Regenwald (Photosynthese)

Aufgaben mit gestuften Anforderungen

Lernenden werden Aufgaben mit unterschiedlich hohen fachlichen und/oder sprachlichen Anforderungen gestellt. Beispiel Kategoriensystem für die Analyse und Konstruktion von Lernaufgaben

Dimensionen:

• Art des Wissens• Kognitiver Prozess• Anzahl Wissenseinheiten• Offenheit der Aufgabe• Lebensweltbezug• Sprachlogische Komplexität• Repräsentationsform des Wissens

Maier, Kleinknecht & Metz (2010)

Dimensionen AusprägungenArt des Wissens Fakten Fertigkeiten Konzepte Metakognition

Kognitiver Prozess Reproduktion naher Transfer weiter Transfer Problemlösen

Anzahl Wissenseinheiten

eine bis zu vier mehr als vier

Offenheit der Aufgabe

definiert & konvergent

definiert & divergent

undefiniert & divergent

Lebensweltbezug ohne konstruiert authentisch real

Sprachlogische Komplexität

niedrig mittel hoch

Repräsentations-formen des Wissens

eine Integration Transformation

Aufgaben mit gestuften Anforderungen: Kategoriensystem

Beispiel Regenwald (Photosynthese)

Aufgabenqualitätempirische Unterrichtsforschung

Bloomsche Kategorien N Prozent

1 wissen 465 68.5 %

2 verstehen 178 26.2 %

3 & 4 anwenden & analysieren 27 4 %

5 & 6 synthetisieren & evaluieren 9 1.3 %

Total 679 100 %

Schaub, 2012 (Masterarbeit PH Luzern)

Naturlehreprüfungsaufgaben des Bereichs Biologie von Lehrpersonen einer Luzerner Vorortsgemeinde. Ergebnisse einer Masterarbeit der PH Luzern

Lesekompetenz und kognitive Strukturierungsfähigkeit

Fähigkeit zum natur-wissenschaftlichen Arbeiten

Informationen kreativ umsetzen und praktisch handeln

Zusammenhänge erkennen und darstellenBeispiel Zelle

Aufgaben mit Anforderungen in unterschiedlichen Bereichen

Aufgaben mit Anforderungen in unterschiedlichen Bereichen

Luft bei konstantem Drucky = 0.3956x + 0.0231

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 2 4 6 8 10

V

konst.TV

Beispiel Funktionen von Experimenten

Aufgaben öffnen

Lernenden werden verschiedene Bearbeitungswege ermöglicht.

Beispiel Elektroprojekt

Bau eines elektrifizierten Zimmermodells (Physik im Kontext – piko)http://www.mint-hamburg.de/Handreichungen/Physik.pdf

Aufgaben öffnen

Beispiel Problem Based Learning

Lernen durch Bearbeitung von formulierten Problemen, die in Kleingruppen mit tutorieller Unterstützung gelöst werden.

Problembasiertes Lernen (PBL) Drei-Phasen-Ansatz

1. Analysephase Problem identifizieren Problem analysieren Arbeitsfragen formulieren2. Verstehensphase Neue Kenntnisse aneignen Andere Sichtweisen verstehen3. Problemklärungsphase Erklärungsszenarien erstellen und bewerten Exemplarität des Problems verstehen

Beurteilung: Tests differenzieren

Leistungsaufgaben müssen zur Lernumgebung und den angestrebten Kompetenzen passen!

http://naturwissenschaften.bildung-rp.de/fach-naturwissenschaften/unterricht/umgang-mit-heterogenitaet.html

Innere Differenzierung im Naturwissenschaftsunterricht

Kattmann et al. (1997)

Wen soll ich fördern? Förderbedarf feststellen

Wohin soll ich fördern?Ziele klären

Wie soll ich fördern? Fördermassnahmen ergreifen