Mit „Mysteries“ zu Forschendem Lernen im...

Mit „Mysteries“ zuForschendem Lernen im

naturwissenschaftlichen Unterricht

Univ.-Prof. Dr. Anja Lembens

69. Plus Lucis Fortbildungswoche, 26.02.2015, Wien

Co-funded bythe Seventh Framework Programmeof the European Union FP7-Science-in-Society-2012-1, Grant Agreement N. 321403

Teaching Enquiry with Mysteries Incorporated

Ein europaweites Entwicklungs- und Fortbildungsprogramm für

NaturwissenschaftslehrerInnen

Short Facts• Fördersumme: 3,5 Mio. €

• Dauer: 3 ½ Jahre (Feb. 2013 - Juli 2016)

• Beteiligte: 13 Partner aus 11 Nationen

• Koordinator: Peter McOwanQueen Mary University, London

• Nat. Leitung: Univ.-Prof. Dr. Anja LembensAECC Chemie, Universität Wien

• Mitarbeit: Dr. Simone Abels, Katrin Reiter3FP7-Science-in-Society-2012-1, Grant Agreement N. 321403

FP7-Science-in-Society-2012-1, Grant Agreement N. 321403

Queen Mary University London • University of Milan • University ofBremen • University of Limerick • University of Leiden • SheffieldHallam University • Vestfold University College • Austrian EducationalCompetence Centre Chemistry University of Vienna • The WeizmannInstitute • Charles University Prague • Sterrenlab • TRACES •CNOTINFOR

Warum TEMI?

um SchülerInnen über Mysteries für Forschendes Lernen im naturwissenschaftlichen Unterricht zu begeistern

um LehrerInnen bei der Planung und Durchführung des Forschenden Lernens in ihren Klassen zu unterstützen

FP7-Science-in-Society-2012-1, Grant Agreement N. 321403 5

Ziele Forschenden Lernens (Enquiry-based Learning)

• Fachwissen erwerben

• Naturwiss. Untersuchungen durchführen

• Naturwiss. Denk- und Arbeitsweisen reflektieren

Abrams, Southerland & Evans (2008). Introduction. Inquiry in the classroom: Identifying Necessary Components of a Useful Definition. In: Abrams, Southerland & Silva (Eds.), Inquiry in the classroom. Realities and Opportunities (pp. xi-xlii). Charlotte, North Carolina: Information Age Publishing.


Idealisierter Forschungszyklus

Untersuchungen planen und durchführen

beobachten, beschreiben,Daten sammeln

Daten auswerten, interpretieren,Zusammenhänge herstellen

Ergebnisse präsentieren

Fragen stellen,Hypothesen bilden,auf (subjektive) Theorien zurückgreifen

Erkennen, was noch offen geblieben ist,Alternativen finden

Zeichnung © Reinhart Sellner

Abels, Lautner & Lembens (2014). Mit „Mysteries“ zu Forschendem Lernen im Chemieunterricht. In: Chemie & Schule, 3/14

Perspektiven auf Enquiry-based Learning

Eine Art, Naturwissenschaften zu lernen, die sich an den Arbeitsprozessen i. d. Forschung orientiert

Untersuchendes / forschendes Lernen Versuche und praktisches Arbeiten bekommen neue Bedeutung

Zwei Perspektiven:A) als Lehr-Lernmethode - ein Phänomen erfahren

(Prozess) - ein Phänomen untersuchen und beschreiben

B) als Lernergebnis - wissen, wie Nawi sich einer Frage nähern(Produkt) - mit Geräten umgehen können

- selbst einer Fragestellung nachgehen können- Fachwissen erwerben und anwenden können


4 Innovationen

1. Unterrichten mit abgestufter Übergabe der Verantwortung an die Lernenden (Level)

2. Lehren und Lernen entlang des 5E-Modells für forschendes Lernen

3. Das Wecken von Neugierde über Mysteries

4. Motivierende Präsentation durch effektvolle Darbietungen


Stufen von Enquiry-based Learning

Quelle der Fragestellung

Datenerhebungs-methoden

Interpretation der Ergebnisse

Level 0: Verification

Gegeben von der Lehrperson



Level 1: Structured



Offen für SchülerInnen

Level 2: Guided




Level 3: Open




Übersetzt nach: Blanchard et al. (2010). Is Inquiry Possible in Light of Accountability?: A Quantitative Comparison of the Relative Effectiveness of Guided Inquiry and Verification Laboratory Instruction. Science Education, 94(4), 577-616.


Die fünf Es als Struktur für Inquiry-based Learning

WAS?Konstruktivistisch orientiertes Unterrichts-modell in fünf Phasen

WOZU?Aus der Erfahrung heraus ein eigenes Verstehen und neue Ideen entwickeln

Bybee et al. (2006). BSCS 5E Instructional Model Origins and Effectiveness

Explain

Extend

EngageExplore

Evaluate

• Meist steht die Lehrperson im Zentrum dieser Phase. Eine Problemstellung, eine Frage, ein Phänomen wird vorgestellt. Vorstellungen der S&S werdenthematisiert, Ziele werden formuliert, Bedeutung des Themas transparent gemacht, Begeisterung geweckt etc..

Engage

• S&S stehen im Zentrum dieser Phase während sie Untersuchungen planenund Daten erheben, um die Aufgabe zu lösen. Die Lehrperson gibtHilfestellung, damit die S&S ihren Weg zur Lösung der Aufgabe gehenkönnen.

Explore

• In dieser Phase berichten die S&S, was sie getan haben und nutzen ihreDaten und Erkenntnisse, um ihre Lösungen für die gestellte Aufgabe zupräsentieren. Die Lehrperson kann neue Begriffe einführen, um die Erkenntnisse der S&S fachlich zu benennen.

Explain

• Die Lehrperson gibt den S&S neue Informationen, um das Erlernte zu üben, zu vertiefen / auszuweiten. Es können neue Fragen oder Aufgaben gestelltwerden, die die S&S mit dem zuvor Gelernten bearbeiten.

Extend14Übersetzt und verändert nach: http://www.agpa.uakron.edu/p16/btp.php?id=learning-cycle

Aktivitäten im 5E-Modell

Evaluate Das fünfte E liegt quer• Herausfinden, was die S&S über das Thema bereits wissen.Engage

• Wie gut sammeln die S&S die Daten?• Führen sie die Messungen etc. korrekt durch? • Wie erfassen / protokollieren die S&S die Daten?• Findet die Datensammlung in logischer Form statt oder ist sie willkürlich?

Explore

• Welche Prozesse nutzen die S&S – wie gut können S&S die gesammeltenInformationen und ihr Vorwissen nutzen, um zu Schlüssen / zu neuenErkenntnissen zu kommen? Wie gut können S&S mit den Fachbegriffen / Konzepten umgehen? Haben die S&S die Fachbegriffe / Konzepteverstanden?

Explain

• Hier kommt die Art von Evaluation zum Tragen, die L&L üblicherweisedurchführen. S&S sollen das neue Wissen und Können anwenden. ZurAnwendung gehören ähnliche, aber auch neue “Probleme” (Transferaufgaben).

Extend15Übersetzt und verändert nach: http://www.agpa.uakron.edu/p16/btp.php?id=learning-cycle

1. Unterrichten mit abgestufter Übergabe der Verantwortung an die Lernenden (Level)

2. Lehren und Lernen entlang des 5E-Modells für forschendes Lernen

3. Das Wecken von Neugierde über Mysteries

4. Motivierende Präsentation durch effektvolle Darbietungen


4 Innovationen

Was ist ein Mystery?

Ein naturwissenschaftliches Phänomen, das unerwartet oder überraschend ist nicht sofort erklärbar ist Fragen aufwirft und zum Nachforschen anregt Diskussionen anregt dem Kompetenzaufbau im Bereich Forschenden

Lernens dient



Die geheimnisvolle Flasche

https://www.youtube.com/watch?v=_75qjvMRVcc


Einige Mysteries


ENGAGE

Der Flaschengeist: Storytelling und Demonstration

Toller Effekt! Die S&S werden das mögen!

Never wet Gelli Baff

ENGAGE EXPLORE

Stationen und Angebotstische


EXPLOREENGAGE

Fest oder flüssig?

Aber wie kann ich das in einer 50 min. Stunde

machen?!

Das werde ich in der Schule ausprobieren!

Kristalldeo und Rotkohlsaft


Eine TEMI Stunde erleben


Rotkohlsaft-indikator

Universal-indikator

ENGAGE


pH 4?

FP7-Science-in-Society-2012-1, Grant Agreement N. 321403 http://images.flatworldknowledge.com/averillfwk/averillfwk-fig16_013.jpg

pH 8?

Welches der beiden Ergebnisse stimmt?

Stelle eine Hypothese auf.Finde so viele Evidenzen wie möglich, um deine Hypothese zu stützen. Nutze dafür den Materialtisch.

(versch. rote und blaue Beeren und Blüten, versch. Stoffe aus dem Haushalt, versch. pH-Indikatoren, pH-Meter, versch. Salze, …)


EXPLORE auf Level 2


EXPLORE


+

O

OH

OH

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

O

OH

O

OH

O-

OH

O

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OHO

-H+ / +H2O

+H+ / -H2O

- H2O

+ H2O

+ H2O

- H2O

- H+

+ H+

pH < 3, rotpH = 4-5,farblos

pH = 6-7, violett pH = 7-8, blau pH > 8, gelb

EXPLAIN

http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/bluetenfarbstoff/bluetenfarbstoff.htm#2

Cyanidin bei versch. pH-Bereichen EXPLAIN


EXPLAIN

Bildquelle: Esparza, I., Salinas, I., Caballero, I., Santamara, C., Calvo, I., Garcia-Mina, J.M. & Fernendez, J.M., (2004). Evolution of metal and polyphenol content over 1-year period of vinification: sample fractionation andcorrelation between metals and anthocyanins. Analytica Chimica Acta 524, 215 - 224.

Bildung von Chelatkomplexen mit mehrwertigen Metallen (hier Al3+) führt zu einer Erweiterung des delokalisiertenElektronensystems, was durch Verschiebung des Lichtabsorbtionsspektrums eine Farbvertiefung bewirkt.


reiner saurer Rotkohlauszug saurer Rotkohlauszug mit NH4Al(SO4)2·12 H2O

EXPLORE

InhaltsdimensionSäure-/Base-Konzept ausschärfenFarbstoffe / PflanzenfarbstoffeChromatographieKomplexbildung / Metallkomplexe


EXTEND

Parallel zu den anderen Phasen:InhaltsdimensionWissen organisierenErkenntnisse gewinnenSchlüsse ziehen


EVALUATE

Showmanship

„Unser“ Zauberer Tilman Andris

• Analogien zwischenZauberei und Unterrichten

• Erlernen und Anwenden vonPräsentationstechniken

• LehrerInnen als Storytellers



Ein Mystery präsentieren IDie Ioduhr


Ein Mystery präsentieren IIDie Ioduhr

Kontakt und Informationen

[email protected] [email protected]://aeccc.univie.ac.at/temi

[email protected]://teachingmysteries.eu/at

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