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Inhaltsverzeichnis

1.  Einleitung  7

2.  Lerntheoretische Grundlagen  10

2.1.  Verschiedene Aspekte des Wissenserwerbs  10

2.1.1.  Motivation und Interesse beim aktiven Wissenserwerb  11

2.1.2.  Selbstgesteuerter Wissenserwerb  12

2.1.3.  Konstruktiver Wissenserwerb  13

2.1.4.  Situativer Wissenserwerb  13

2.1.5.  Wissenserwerb im sozialen Zusammenhang  14

2.2.  Förderung des Wissenserwerbs  15

2.2.1.  Systemvermittelnde Lernumgebungen  16

2.2.2.  Problemorientierte Lernumgebungen  17

2.2.3.  Adaptive Lernumgebungen  18

2.3.  Vorwissen und Wissensstrukturen  19

2.3.1.  Bereichsbezogenes Wissen  19

2.3.2.  Strategisches Wissen  20

2.3.3.  Metakognitives Wissen  20

2.4.  Wissensstrukturen und Concept Maps  21

2.4.1.  Methoden zur Erstellung von Wissensstrukturen  21

2.4.2.  Concept Maps  24

3.  Lernfördernde Funktionen von Beispielen und deren Bedeutung  

beim  Problemlösen  27

3.1.  Relevanz von Beispielen  27

3.2.  Beispielarten  29

3.3.  Beispiele und ihre Funktion  31

3.3.1.  Motivationale Funktion  32

3.3.2.  Beispiele als Materialien für exploratives Lernen  32

3.3.3.  Beispiele als Illustration allgemeiner Prinzipien und  

Prozeduren   33

3.4.  Optimierung von Beispielen  34

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4. Problemlösendes Lernen …..36 …..36 4.1. Definition eines Problems …..37 4.2. Problemarten …..38 4.3. Problemlösen und Lernprozesse …..39 4.3.1. Die Grundlagen für erfolgreiches Problemlösen …..40 4.4. Verbesserung des Problemlösens

5. Transferprozesse …..43 …..43 5.1. Arten und Formen des Lerntransfers

5.2. Äußere Einflussnahme zur Verbesserung analogen Transfers…..45 …..45 5.2.1. Modellbegründete Instruktion …..45 5.2.2. Struktur-Abbildungs-Theorie …..46 5.2.3. Ausgearbeitete Beispielaufgaben …..47 5.2.4. Metakognitive Kontrolle

6. Didaktische Ansätze problemorientierten Lernens …..48 …..48 6.1. Problembewusstsein und Motivation …..50 6.2. Problemorientierter Unterricht …..51 6.3. Die Praxis des Klassengesprächs …..53 6.4. Selbständiges Problemlösen der Schüler …..54 6.5. Der Ansatz des Cognitive Apprenticeship …..55 6.6. Kreativität und die Fähigkeit Probleme zu stellen

7. Fachdidaktische Ansätze problemorientierten Lernens …..57

7.1. Die Rolle des Experiments im (problemorientierten) …..57 Physikunterricht …..60 7.1.1. Verschiedene Experimentierformen und ihr Erfolg …..63 7.1.2. Didaktische Leistungen des Computereinsatzes 7.2. Zum Einsatz von Schulbuch und Fachsprache im …..64 (problemorientierten) Physikunterricht

8. Planung des Unterrichts …..67 …..68 8.1. Bestimmung und Präzisierung des (Basis-) Lehrstoffs …..70 8.2. Darstellung des Lehrstoffs als Aufgabenklasse

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8.3.  Von der Aufgabenklasse zu konkreten Aufgaben  72

9.  Schlussbetrachtung  77

10.  Literaturverzeichnis  78

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Vorwort

Ziel dieser Arbeit war es, die aktuellen Thesen und pädagogischen sowie didaktischen Ansätze zum Thema ‚problemlösendes Lernen’ mit einem Bezug zum Fach Physik darzustellen und zu diskutieren. Somit bietet sie eine kompakte und anwendungsorientierte Übersicht aus der sich der Physiklehrer Inspirationen zur Unterrichtsgestaltung und für die Verbesserung der Problemlösefähigkeit seiner Schüler holen kann. Die Arbeit wurde jedoch so angelegt, dass sie auch für Lehrer anderer Fächer leicht zugänglich und hilfreich ist, nicht zuletzt deswegen, weil die im Text verwendeten Beispiele des Physikunterrichts einfach gehalten sind und den speziellen Aspekten der Physikdidaktik ein eigenes Kapitel gewidmet wurde. Dieses kann von Lehrern anderer Fächer einfach übersprungen werden, wenngleich insbesondere für die anderen naturwissenschaftlichen Fächer hier einige interessante Parallelen zu sehen sind.

Um die praxisbezogene Ausrichtung abzurunden, stellt das letzte Kapitel einige wichtige Hilfen zur Unterrichtsplanung zur Verfügung. Grundlage hierfür war das erfolgreiche und bewährte Verfahren PLANA, das hier aufgrund neuerer Erkenntnisse teils etwas überarbeitet wurde (Einarbeitung von Beispielen, Zielsetzung der Überprüfungsaufgaben).

Mein besonderer Dank gilt Herrn Dr. Wolfgang K. Schulz, der diese Arbeit betreute und mir immer wieder mit seinem fachlichen Rat und hilfreichen Vorschlägen zur Seite stand. Weiterhin danken möchte ich Frau Elisabete Rebstein-Fernandez, Frau Almuth Haverkamp und Herrn Andreas Dreher, die die Arbeit Korrektur lasen, sowie meiner Frau Hanna für ihre Geduld und Unterstützung in den zahlreichen Stunden, die ich mit der Lektüre von Quellen, in Gedanken versunken oder mit der Schreibarbeit am Computer verbrachte. Der größte Dank schließlich geht an den Herrn - Er weiß, was Er für mich getan hat.

Radolfzell am Bodensee, Oktober 2006 Martin Bruch

1. Einleitung

Die Krise, in welcher der heutige naturwissenschaftliche Unterricht in Deutschland steckt, wurde bereits 1977 von Born und Euler provokativ auf den Punkt gebracht:

Unsere Kinder lernen keine Physik, weil der Lehrer über ihre Köpfe hinweg doziert.

Unsere Kinder wählen Physik ab, weil der Unterricht zu abstrakt und nicht interessant ist.

Unsere Kinder werden morgen die Welt nicht verstehen, weil ihnen das physikalische Grundwissen fehlt. 1

In den Ergebnissen der internationalen Vergleichstudien TIMSS („Third International Mathematics and Science Study“, vgl. Baumert et al., 1997) und auch der PISA-Studie („Programme for International Student Assessment“, vgl. Baumert et al., 2001) zeigte sich, dass deutsche Schüler mit ihren Fähigkeiten aus dem mathematisch-naturwissenschaftlichen Bereich lediglich im Mittelfeld liegen. Zwar konnten sie Routineaufgaben relativ sicher ausführen, sobald aber ein größerer Transfer oder logische Schlussfolgerungen gefordert waren, fielen die Ergebnisse weit schlechter aus.

Diese anscheinend bei deutschen Schülern noch kaum vorhandene Fähigkeit, neuartige Aufgaben zu lösen, wird in der Pädagogik und Psychologie als Problemlösekompetenz bezeichnet. Die Tatsache, dass japanische Schüler in der Spitzengruppe lagen, erklärt Schümer (1998) eben gerade durch die starke Konzentration auf das Problemlösen im Unterricht an japanischen Schulen. In ihrer Auswertung der Videostudien von TIMSS schreibt sie: „Den Schülern werden Probleme d.h. anspruchsvolle Aufgaben gestellt, die einen Bezug zur Realität haben. Die Probleme werden anschaulich dargeboten, intensiv diskutiert […]. Auffallend häufig stehen Probleme im Mittelpunkt, die auf verschiedene Arten gelöst werden können oder mehrere Lösungen haben. Die

¹ Born, G. und Euler, M. Der Physiklehrer in der Bundesrepublik Deutschland - Eine empirische Untersuchung. Bonn: Deutsche Physikalische Gesellschaft 1977.

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Lösungswege sind oft wichtiger als die Lösungen selbst […] auch falsche Lösungswege oder Lösungen werden akzeptiert, diskutiert und als Lernmöglichkeiten genutzt.“ 2

Ein Problem unterscheidet sich von einer gewöhnlichen Aufgabe dadurch, dass die Methode, die zum Ziel führt, dem Lerner noch unbekannt ist. Es steht also ein Hindernis im Weg, das überwunden werden muss, um zum Ziel zu kommen. Man unterscheidet in der Pädagogik zwischen klar definierten Problemen, bei denen sowohl der Ist-Zustand als auch der Soll-Zustand offensichtlich ist, und unklar definierten Problemen, bei denen der Soll-Zustand lediglich vage festgelegt ist.

Neben den intuitiven Taktiken wie z.B. „trial and error“ schlagen die meisten gängigen Lehrerhandbücher die folgende noch sehr allgemein gehaltene Technik vor, um ein Problem zu lösen.

Der ‚Ideal-Problemlöser’:

Sobald das zu lösende Problem komplex wird, kommt wohl kaum ein Lerner um eine Taktik, die mehr oder weniger mit dem Ideal-Problemlöser übereinstimmt, herum. Entscheidend für den Erfolg ist dabei das bereits vorhandene Vorwissen (Thema des Abschnitts 2.3) und dessen Struktur (Abschnitt 2.4). Per Analogiebildung können bekannte Lösungsstrategien ähnlicher Probleme herangezogen werden und nach einiger Anpassung zum Ziel führen (siehe Kapitel 5 zu Transferprozessen). Solche Probleme mit bekanntem Lösungsweg

² Schümer, G. „Mathmatikunterricht in Japan: Ein Überblick über den Unterricht in öffentlichen Grund- und Mittelschulen und privaten Ergänzungsschulen.“ Unterrichtswissenschaft 26(3) (1998): 196-228.

sind nichts anderes als Beispiele, die, wenn sie in den Lernprozess einbezogen werden, helfen besonders gut anwendbares Wissen aufzubauen. Deswegen setzt sich das 3. Kapitel dieser Arbeit mit dem Themenkomplex des beispielbasierten Lernens auseinander. Direkt auf Probleme und problemlösendes Lernen wird in Kapitel 4 besonders eingegangen - dennoch durchzieht dieses Thema die gesamte Arbeit und sollte auch in diesem Zusammenhang gesehen werden. In Kapitel 6 wird dann die Didaktik des problemorientierten Unterrichts vorgestellt und schließlich werden im 7. Kapitel einige besondere Aspekte des Physikunterrichts und dessen Fachdidaktik beleuchtet. Kapitel 8 schließlich gibt eine kompakte Anleitung zur allgemeinen Planung von Unterricht. Zunächst sollen aber die lerntheoretischen Grundlagen (Kapitel 2) geklärt werden.

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2. Lerntheoretische Grundlagen

Die Theorien zum Lernen als Wissenserwerb wurden in den letzten Jahren stark von den revolutionären Thesen des Konstruktivismus geprägt. Dieser nimmt an, dass Wissen keine objektive Wirklichkeit abbildet, sondern lediglich die subjektiven Wirklichkeitskonstruktionen des Individuums. Entsprechend werden kindliche Sichtweisen der Wirklichkeit auch als eine von vielen legitimen Konstruktionen angesehen. Wissen ist somit eine Beobachterkategorie und Lernen wird als kommunikativer Vorgang betrachtet, der durch das Anknüpfen an die Erfahrungswelt des Schülers zu neuen, revidierten Wirklichkeitskonstruktionen führt.

Trotz der radikalen Grundannahmen bringt die didaktische Umsetzung bisher wenig komplett neue Vorschläge. Dennoch hat die neuartige Sichtweise die Unterrichtspraxis bereichert und vor allem einige zuvor teils vernachlässigte Aspekte des Wissenserwerbs hervorgehoben.

2.1. Verschiedene Aspekte des Wissenserwerbs

Die folgenden (eigentlich auch untereinander abhängigen) fünf Merkmale kennzeichnen den Prozess des Wissenserwerbs und dienen zur Einordnung unterschiedlicher Ansätze zur Förderung des Lernens. Sie sollen in den nächsten Abschnitten im Einzelnen diskutiert werden ³ :

Die Aneignung von Wissen ist nur durch eine aktive Beteiligung des Lernenden möglich. Diese notwendige Aktivität wird vor allem durch die Motivation und / oder das Interesse des Lerners am Lerngegenstand oder am Wissenserwerb selbst charakterisiert. Wissenserwerb funktioniert unter einer gewissen Selbststeuerung und Kontrolle des Schülers, die je nach Lernsituation und -umgebung ein unterschiedliches Ausmaß annehmen kann.

³ Für die folgenden Abschnitte vgl. Reinmann-Rothmeier, G., Mandl, H. „Wissensvermittlung: Ansätze zur Förderung des Wissenserwerbs.“ In F. Klix, H. Spada (Hrsg.). Enzyklopädie der Psychologie: Band 6: Wissen. Göttingen/Bern/Toronto/Seattle: Hogrefe 1998: 459-474.

Jeder Lern- oder Wissenserwerbsprozess ist konstruktiv. Das heißt,

Wissenskonstruktion ist stets an einen spezifischen Kontext gebunden

Wissen wird auch immer aus sozialen Aushandlungsprozessen heraus

Wenn Lernen als aktiver Prozess betrachtet wird, ist Motivation eine notwendige Voraussetzung für den Wissenserwerb. Genau genommen benötigt es intrinsische Motivation, d.h. dass der Lerner eine Handlung um ihrer selbst willen ausführt im Gegensatz zur extrinsischen Motivation, bei der er sie wegen der Konsequenzen ausführt. Intrinsische Motivation beruht auf den Grundbedürfnissen des Individuums sich selbst zu bestimmen und Kompetenz zu erlangen.

Ein weiterer sehr wichtiger Faktor des aktiven Lernens ist das Interesse, das der Lernende mit sich bringt. Darunter werden die Vorlieben für bestimmte Tätigkeiten oder Lerngegenstände verstanden. Interesse wirkt sich sehr produktiv auf den Wissenserwerb aus, es erleichtert das Verstehen und Lernen und kann zu positiven emotionalen Erlebnissen wie z.B. dem Gefühl der Autonomie führen.

Um Motivation und Interesse im Unterricht zu nutzen und zu fördern, gibt es einige praktische Ansätze in der Literatur. So empfiehlt Prenzel (1993) den sozialen Kontext so zu gestalten, dass es möglich ist, Kompetenz- und Autonomieerfahrungen der Schüler zu unterstützen. Dies lässt sich durch ein

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optimal angepasstes Anforderungsniveau (Csikszentmihalyi, 1985) positives Feedback (Deci, 1971) und informative Rückmeldungen (Ryan, 1982) bewerkstelligen. Vor allem sollen sich nach Bandura (1977) die Schüler sozial integriert fühlen und erreichbare Kompetenzerwartungen entwickeln. Weiterhin empfiehlt es sich auf bereits bestehende Interessen der Lerner einzugehen und neue Interessen zu wecken (Pressley et al. 1992). Nicht zuletzt die Lerninhalte selbst können unterschiedlich interessant sein, was aber durch Umgebungsfaktoren stark beeinflusst werden kann. Die Selbstbestimmung und Autonomie, die die Schüler während des Lernvorgangs erleben sollen, muss eine äußere Anleitung nicht ausschließen

In Anlehnung an Lepper und Malone (1987) schreiben Reinmann-Rothmeier und Mandel (1998) zusammenfassend: „Die Lernumgebung soll die Lernenden durch einen angemessenen Schwierigkeitsgrad herausfordern, sie soll Neugierde und Phantasie anregen sowie subjektive Kontrolle ermöglichen. ⁴ “

2.1.2. Selbstgesteuerter Wissenserwerb

Bei selbstgesteuertem Lernen ergreift der Schüler selbständig ausgewählte Maßnahmen und überwacht auch den Lernprozess eigenständig. Ohne ein Minimum an solcher selbst überwachter Aktivität ist Lernen und Verstehen nicht möglich ⁵ . Somit ist Selbststeuerung notwendige Voraussetzung eines jeglichen Wissenserwerbs. Gleichzeitig kann sie aber auch Ziel oder Methode sein, da nicht jeder Schüler von sich aus über die dazu nötigen Fertigkeiten verfügt. Hierbei ist natürlich eine gewisse Anleitung von Seiten des Lehrers nötig, um dem Schüler zu zeigen, wie er selbst sein Lernen steuern kann. Nimmt der Lehrer dann schrittweise seine Hilfe zurück und gibt dem Schüler

⁴ Reinmann-Rothmeier, G. und Mandl, H. (1998): 462.

⁵ Das Konzept der Selbststeuerung ist eng verwandt mit dem Konzept des metakognitiven Wissens und der damit verbundenen Methode der metakognitiven Kontrolle die in 2.3.3 und 5.2.4 eingeführt werden.

entsprechende Aufgaben, so wächst dieser in seiner Fähigkeit zur Selbststeuerung ⁶ .

2.1.3. Konstruktiver Wissenserwerb

Im konstruktivistischen Ansatz bedeutet Wissenserwerb den Aufbau von Wissensstrukturen, deren Vernetzung und Verknüpfung mit bestehenden Konzepten und die Verbindung des Wissens in verschiedenen Situationen und Kontexten. Durch den hier gezeigten engen Zusammenhang von Vorwissen und Wissenserwerb wird deutlich, dass beim Vorhandensein fehlerhafter, unpassender oder mangelhaft vernetzter Wissensstrukturen Hindernisse beim Lernerfolg auftreten können. Das Vorwissen muss also neu angepasst werden. Dies ist der zentrale Gedanke des Conceptual Change, mit dem die Reorganisation von bereits vorhandenen Wissensstrukturen beschrieben wird ⁷ .

Um Lernen unter diesem Aspekt effektiv zu gestalten empfiehlt Vosniadou (1992) wissenschaftliche Konzepte möglichst anschaulich und deutlich darzustellen und zu erklären. Weiterhin soll den Lernenden die Möglichkeit geboten werden eigene Erfahrungen zu sammeln oder zu erweitern. Es wird in der so genannten Cognitive-Flexibility-Theorie auch angenommen, dass das Aufzeigen multipler Perspektiven zu einer Verbesserung der Vernetzung führt und komplexe Darstellungen eine unangemessen starke Vereinfachung verhindern können.

2.1.4. Situativer Wissenserwerb

Ein situativer Wissenserwerb liegt dann vor, wenn das Wissen in einem Kontext, der eine reale Anwendungsmöglichkeit darstellt, erworben wird. Je besser es dem Lehrer gelingt, das neue Wissen in einen

⁶ Vgl. Simons, P.R.J. „Lernen selbständig zu lernen - ein Rahmenmodell“. In H. Mandel, H.F. Friedrich (Hrsg.) Lern- und Denkstrategien: Analyse und Intervention. Göttingen/Toronto/Zürich: Hogrefe: 1992.

⁷ Das Modell des Conceptual Change und dessen Bedeutung für den Physikunterricht wird in 2.4 erläutert.

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anwendungsorientierten und möglichst alltagsnahen Kontext zu stellen, desto bedeutungsvoller wird es für den Schüler sein. Gleichzeitig wird sich auch die Fähigkeit, das Wissen richtig anzuwenden, verbessern. Wirklich authentische Kontexte sind allerdings meist komplex, insbesondere in der Physik, und laut Honebein et al. (1993) geht eine Reduktion der Komplexität auch immer mit einer Reduktion der Bedeutung einher. Deshalb schlägt er vor, die Authenzität in Projekten umzusetzen, bei denen die Schüler eigenständig Probleme lösen.

2.1.5. Wissenserwerb im sozialen Zusammenhang

Der soziale Aspekt des Wissenserwerbs spielt sich auf zwei Ebenen ab: Der Makroebene, bei der kulturelle Einflüsse und das Einfinden in eine Wissensgemeinschaft wichtig sind, und der Mikroebene, bei der es um kooperatives Lernen geht.

In der Makroebene wird berücksichtigt, dass der Lernende zusätzlich zu dem Erwerb von Faktenwissen und Fähigkeiten auch in eine Gemeinschaft von Gleichgesinnten hineinwächst und dabei deren Gewohnheiten und Überzeugungen, ihre Ausdrucksweise usw. mit erlernt. Zusätzlich zur Interaktion mit Mitlernenden und Fortgeschrittenen spielt dabei auch die Interaktion mit z.B. Eltern und Lehrern eine große Rolle. In diesem Sinne entspricht Lernen dem Übergang von der sozialen zur individuellen Ebene durch Internalisation. Das Schaffen von Bedeutung geschieht dabei im Dialog innerhalb der sozialen wie auch der individuellen Sphäre, wobei der Lernende gleichzeitig die Fachsprache lernt und dabei sozialisiert wird ⁸ .

Von kooperativem Lernen (Mikroebene) erhofft man sich positive Wirkungen durch das Aneignen sozialer Kompetenzen innerhalb der Kontakte, eine damit einhergehende Verbesserung der Beziehungen, was sich schließlich fördernd auf die Motivation und den Selbstwert des Lernenden auswirkt. Auch die kognitiven Prozesse könnten durch die gegenseitige Unterstützung, Interaktion

⁸ Vgl. Tesch, M. Das Experiment im Physikunterricht: Didaktische Konzepte und Ergebnisse einer Videostudie. Berlin: Logos 2005: 57-58.

und das Kennen lernen unterschiedlicher Sichtweisen verbessert werden. Leider gibt es jedoch zu kooperativen Lernprozessen noch recht wenig empirische Ergebnisse ⁹ .

Um kooperatives Lernen zu fördern, bedarf es einer Aufgabengestaltung, die Zusammenarbeit nicht nur ermöglicht, sondern sogar durch gegenseitige Abhängigkeit nötig macht. Ein gewisses Maß an Anregung und Anleitung von außen ist auch hier vorteilhaft, da dies die Qualität der Kooperation verbessert.

2.2. Förderung des Wissenserwerbs

Zusätzlich zu den zuvor aufgezeigten Techniken, gibt es einige gute Grundorientierungen, die dem Lehrer bei der Planung und Gestaltung des Unterrichts hilfreich sein können und in den nächsten Abschnitten ¹⁰ deshalb kurz dargestellt werden sollen. Sie zielen auf die Gestaltung der so genannten Lernumgebung, einen Begriff der die Anwendung von Methoden, Techniken, Lernmaterialien und Medien sowie den gegebenen sozialen Kontext und die aktuelle Lernsituation umfasst.

Bei allen pädagogischen und didaktischen Modellen bleibt jedoch zu bedenken, dass der einflussreichste Faktor für den Erfolg des Unterrichts laut Hofstein und Lunetta (2004) ¹¹ die Lehrerpersönlichkeit ist. Jeder Lehrer hat seine eigenen Vorlieben und Fähigkeiten, sowie seine Vorstellung von Naturwissenschaft. Dies muss unbedingt berücksichtigt werden, da aufgezwungene Methoden oder Unterrichtsstile, sofern sie nicht der Meinung des Lehrers entsprechen, eher kontraproduktiv und schwer umzusetzen sind. Nur einen Unterrichtsstil, den der Lehrer vertreten kann, ist er auch imstande effektiv zu verwirklichen.

⁹ Vgl. Reinmann-Rothmeier und Mandl(1998): 472.

¹⁰ für die folgenden Ausführungen vgl. Reinmann-Rothmeier und Mandl (1998): 474-489.

¹¹ Vgl. Hofstein, A., Lunetta, V.N. “The Laboratory in Science Education: Foundations for the Twenty-First Century.” Science Education 88(1) 2004: 28-54.

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2.2.1. Systemvermittelnde Lernumgebungen

In diesem Ansatz werden Lerninhalte als abgeschlossene und fixierte Wissenssysteme betrachtet. Die spezifische Struktur des Fachwissens soll damit eine rationale und systematische Organisation des Lehrens ermöglichen. Zusätzlich zur fachlichen Systematik gibt es unterschiedliche übergeordnete Prinzipien, so z.B. von allgemeinen Ideen schrittweise zu Details überzugehen oder die noch heute in der Didaktik übliche Regel, vom Einfachen zum Komplexen zu gehen.

In der extremen Form wird hier der Lehrende als alleiniger Verantwortlicher für den Lernprozess angesehen. Es obliegt ihm, Lerninhalte geschickt zu unterteilen, dosieren und präsentieren, während der Schüler lediglich passiv die didaktisch aufbereiteten Inhalte aufnimmt. In neueren Arbeiten innerhalb dieses Ansatzes wird die Instruktion nicht mehr als direkte Steuerung des Lernens sondern lediglich als Erleichterung des Lernprozesses verstanden. Aus den Ergebnissen einer Analyse des Vorwissens ¹² (Anfangszustand), des erwünschten Endzustands sowie der dazwischen liegenden Übergänge, legt der Lehrer seine Instruktion fest, die er anschließend evaluiert.

Aus heutiger Sicht ist dieser Ansatz in seiner extremen Form eher kritisch zu bewerten, da einige Prinzipien im Gegensatz zu den im Vorfeld ausgeführten zusammenhängenden Aspekten des Wissenserwerbs stehen. So sind z.B. die passive, nur aufnehmende Rolle des Schülers und die Annahme, dass Lernen losgelöst vom Kontext stattfinden und inhaltlich Zusammenhängendes getrennt vermittelt werden kann, mit den oben genannten Abhängigkeiten der Wissensaneignung nicht vereinbar.

Dennoch kann dieser Ansatz einen systematischen Überblick über einen neuen Themenkomplex ermöglichen und gerade bei anfänglichen Schwierigkeiten die nötige Leitung und Unterstützung bieten. Auch beim Fach Physik, das ohne die dahinter stehende Systematik wohl kaum zu verstehen ist, sind teilweise systemvermittelnde Methoden nötig. Besonders bei Lernenden mit weit

¹² Zur Analyse des Vorwissens vgl. 2.3.1.

reichendem Vorwissen (wie es z.B. oft an der Universität der Fall ist) oder sogar Praxiserfahrung genügt meistens ein systemorientiertes Vorgehen, um weiterführende Kenntnisse zu vermitteln - was dann meist auch schneller und effektiver ist.

2.2.2. Problemorientierte Lernumgebungen

Dieser Ansatz ist weitgehend im Einklang mit den aktuellen Annahmen zum Wissenserwerb. Die Instruktion des Lehrers rückt in den Hintergrund und er stellt lediglich Probleme und Werkzeuge zu deren Bearbeitung sowie seine Beratung und Hilfestellung zur Verfügung, während die Schüler in den geeigneten, offenen und problemorientierten Lernumgebungen aktiv werden. Sie sollen selbständig arbeiten, entdecken und verstehen. Dabei erarbeiten sie sich im Unterschied zum systemvermittelnden Ansatz flexibel anwendbares Wissen, die Fähigkeit Probleme zu lösen und allgemeine kognitive Strategien. Der Schüler ist hierbei selbst für den Lernverlauf und dessen Erfolg verantwortlich. Da der Lernprozess selbst unter Umständen wichtiger ist als das sichtbare Ergebnis und dieses aufgrund der Eigenverantwortlichkeit und der unterschiedlichen Voraussetzungen der Lernenden recht unterschiedlich ausfallen kann, ist die Möglichkeit der Erfolgskontrolle leider noch weitgehend ungelöst.

Die zugrunde liegende Idee des entdeckenden Lernens, die bereits auf Bruner (1966) zurückgeht, ermöglicht den Schülern die selbständige

Auseinandersetzung mit (möglichst realen) Problemen. Dabei sammeln sie (z.B. in selbst durchgeführten Experimenten) eigene Erfahrungen und erarbeiten sich damit Einsichten in komplexe Themen, Konzepte und Prinzipien. Weiterhin wird durch diese Methode Neugier geweckt und somit die intrinsische Motivation gefördert. Nach Bruner (1981) ist das Entdecken eine notwendige Bedingung für das Erlernen von Problemlösestrategien.

Neben Problemstellungen und Experimenten bietet sich für diese Methode auch der Einsatz von Computern an. Simulationen, die Experimente teilweise