Forschend-entdeckender Unterricht in der Grundschule am Beispiel von Einflussfaktoren auf das Pflanzenwachstum

Forschend-entdeckender Unterricht in der Grundschule am Beispiel von Einflussfaktoren auf das Pflanzenwachstum

Schriftliche Hausarbeit im Rahmen der Ersten Staatsprüfung für das Lehramt für die Primarstufe, dem Staatlichen Prüfungsamt für Erste Staatsprüfungen für Lehrämter an Schulen in Dortmund vorgelegt von: Helena Ströter
Siegen, 21. November 2006
Universität Siegen

Inhaltsverzeichnis

1. EINLEITUNG ... S. 6

2. THEORETISCHER HINTERGRUND ... S. 8
2.1 Einflussfaktoren auf das Pflanzenwachstum ... S. 8
2.1.1 Licht ... S. 9
2.1.2 Wasser ... S. 10
2.1.3 Temperatur ... S. 11
2.1.4 Mineralstoffe ... S. 11
2.2 Rechtliche Vorgaben ... S. 12
2.3 Schülerorientierung ... S. 13
2.4 Das forschend-entdeckende Lernen ... S. 14
2.4.1 Ablauf ... S. 17
2.4.2 Voraussetzungen ... S. 18
2.4.3 Ziele ... S. 20
2.4.4 Vorteile ... S. 21
2.5 Unterrichtskonzepte zum forschend-entdeckenden Lernen ... S. 22

3. UNTERSUCHUNGSDESIGN ... S. 27
3.1 Bemerkungen zu den Lerngruppen ... S. 27
3.2 Darstellung der Unterrichtsstunden ... S. 29
3.2.1 Unterrichtsskript: Traditionell ... S. 31
3.2.2 Unterrichtsskript: Forschend-entdeckend ... S. 34
3.2.3 Unterrichtseinheit des traditionellen Unterrichts ... S. 37
3.2.4 Unterrichtseinheit des forschendentdeckenden Unterrichts ... S. 40
3.3 Beschreibung der Auswertungsmethoden ... S. 44
3.3.1 Qualitative und quantitative Inhaltsanalyse ... S. 44
3.3.2 Fragebogenauswertung ... S. 46
3.4 Methodisches Vorgehen ... S. 46
3.5 Hypothesen ... S. 49

4. ERGEBNISSE ... S. 50
4.1 Ergebnisse der Videoanalysen ... S. 50
4.1.1 Säulendiagramm I ... S. 51
4.1.2 Säulendiagramm II ... S. 53
4.2 Ergebnisse der Schülerfragebögen ... S. 54

5. REFLEXION ... S. 57

6. ZUSAMMENFASSUNG ... S. 63

7. LITERATURVERZEICHNIS ... S. 66
7.1 Quellen ... S. 66
7.2 Weitere Quellen ... S. 71
7.3 Internet ... S. 75

8. ABBILDUNGSVERZEICHNIS
Abb. 1: ,Die Umsetzung des
forschend-entdeckenden Unterrichts’ ... S. 24
Abb. 2: ,Offenheit im Unterricht’ ... S. 26
Abb. 3: Unterrichtsskript für den traditionellen Unterricht ... S. 31
Abb. 4: Unterrichtsskript für den forschend-entdeckenden Unterricht ... S. 34
Abb. 5: Versuchsvorgaben ... S. 39
Abb. 6: Säulendiagramm I ... S. 51
Abb. 7: Säulendiagramm II ... S. 53
Abb. 8: Auswertung der Schülerfragebögen I ... S. 55
Abb. 9: Auswertung der Schülerfragebögen II ... S. 56

9. ANHANG ... S. 76 - 226
Anhang 1: Versuchskarten
Anhang 2: Arbeitsblatt I: Traditioneller Unterricht
Anhang 3: Ausgefüllte Arbeitsblätter I: Traditioneller Unterricht
Anhang 4: Mitschriften: Forschend-entdeckender Unterricht
Anhang 5: Arbeitsblatt II
Anhang 6: Ausgefüllte Arbeitsblätter II: Traditioneller Unterricht
Anhang 7: Ausgefüllte Arbeitsblätter II: Forschend-entdeckender Unterricht
Anhang 8: Schülerfragebogen
Anhang 9: Trankskript: Traditioneller Unterricht
Anhang 10: Transkript: Forschend-entdeckender Unterricht
Anhang 11: Codebaum
Anhang 12: Exceltabelle mit Anzahl von Codings
Anhang 13: Ausgefüllte Schülerfragebögen: Traditioneller Unterricht
Anhang 14: Ausgefüllte Schülerfragebögen: Forschend-entdeckender Unterricht

1. Einleitung

„... der beste Zeitpunkt für die Hinführung zu naturwissenschaftlichen Phänomenen ist die Zeit der frühen Kindheit, in der mit großen Augen staunend die Phänomene im Umfeld wahrgenommen und hinterfragt werden.“ (Lück, 2005, S.14).

Während Kinder im Alter von 4-6 Jahren ihren enormen Wissensdrang hauptsächlich mit der Frage warum stillen, steht bei den Kindern im Grundschulalter das Tun und Werken im Mittelpunkt. Das Interesse an Naturphänomenen spielt eine große Rolle und die Kinder entwickeln den Wunsch nach neuen Erfahrungen, denen sie mit Neugier selbsttätig, selbstverantwortlich und entdeckerisch nachgehen wollen. Diese Neigungen der Kinder sollen mit der Durchführung der hier vorliegenden Unterrichtsstunden verstärkt werden. Mit Hilfe eigenständig durchgeführter Versuche mit Pflanzen sollen sie einen Naturvorgang erklären können. Angewendet wird die Unterrichtsmethode des forschend-entdeckenden Lernens, bei der das selbständige Problemlösen im Vordergrund steht. Der Bezug zur Lebenswelt der SchülerInnen steht bei der Wahl der Unterrichtsthemen im Vordergrund. Hierbei sollten die unterschiedlichen Lernvoraussetzungen der SchülerInnen als Orientierung für den Unterrichtsverlauf/-aufbau dienen. Diese Lernvoraussetzungen verändern sich ständig durch Erfahrungen und Lernprozesse. Damit die Lernprozesse gelingen und aus der unendlichen Themenfülle geeignete Inhalte für den Unterricht gewählt werden können, ist es wichtig, die Interessen, vorunterrichtlichen Erfahrungen und das bisherige Wissen und Können der SchülerInnen bei der Planung einzubeziehen. Für einen aktiven Lernprozess sollten vielfältige Handlungsmöglichkeiten angeboten werden, bei denen die Kinder selbständig arbeiten können. Vor allem im Biologieunterricht sollten Handlungskompetenzen ausgebildet werden, die theoretische - z.B. das Bearbeiten biologischer Fragestellungen – und praktische - z.B. Durchführungen von Untersuchungen und Experimenten - Anteile beinhalten. Unter Beachtung dieser Voraussetzungen wurde das Thema Einflussfaktoren auf das Pflanzenwachstum ausgewählt. Die vorliegende Arbeit zu dem Thema Forschend-entdeckender Unterricht in der Grundschule am Beispiel von Einflussfaktoren auf das Pflanzenwachstum gliedert sich in einen theoretischen und einen praktischen - auf den Unterricht bezogenen - Teil. In dem theoretischen Teil wird zunächst auf die wichtigsten biologischen Fakten der Einflussfaktoren auf das Pflanzenwachstum eingegangen. Nach dieser fachwissenschaftlichen Darstellung wird überprüft und erläutert, ob das Thema in den Richtlinien bzw. Lehrplänen behandelt wird. Im weiteren wird das forschend-entdeckende Lernen ausführlich behandelt. Nach einer begrifflichen Klärung dieser didaktischmethodischen Theorie und der Darstellung des forschendentdeckenden Lernens im wissenschaftlichen Kontext schließen die theoretischen Ausführungen mit einer Beschreibung möglicher Unterrichtskonzepte dieser Unterrichtsmethode. Im praktischen Teil wird das Thema zum einen mit der forschendentdeckenden und zum anderem mit der traditionellen Unterrichtsmethode durchgeführt. Zunächst werden die Lerngruppen vorgestellt (Geschlechterzusammensetzung der Gruppen, Alter und Vorwissen etc.). Bei der Darstellung der konkreten Planung der beiden Unterrichtseinheiten, in der auf das Material und die Methoden (zeitlicher Ablauf, Stundenaufbau und Ablauf der geplanten Unterrichtsverläufe) eingegangen wird, erfolgt eine Bezugnahme des forschend-entdeckenden Unterrichts zu den wissenschaftlichen Unterrichtskonzepten, die im vorangegangenen Teil erläutert wurden. Eine Beschreibung der Auswertungsmethoden, in diesem Fall eine Videoanalyse und eine Auswertung von Schülerfragebögen, folgt. Eine Erläuterung über das Vorgehen mit diesen Methoden schließt sich an, um daraufhin Hypothesen in Bezug auf die Unterrichtsdurchführungen und Unterrichtsergebnisse aufzustellen. Nach den abgeschlossenen Unterrichtsstunden erfolgt die Ergebnispräsentation mit Hilfe von Tabellen und Säulendiagrammen. In der sich anschließenden ausführlichen Diskussion und Reflexion werden zum einen der persönliche Eindruck der Unterrichtsstunden geschildert und zum anderen die aufgestellten Hypothesen anhand der Säulendiagramme untersucht. Die Examensarbeit schließt mit einer Zusammenfassung, in der vor allem der Frage nachgegangen wird, ob anhand der durchgeführten Unterrichtsstunden das forschend-entdeckende Lernen im Sachunterricht der Grundschule einzusetzen ist. Ein ausführlicher Anhang, der die Schülermitschriften, Fragebögen, Transkripte und Codingtabellen präsentiert, liegt dieser Arbeit bei. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Bezeichnungen: Schüler, Lehrer und Moderator sowohl für die männlichen als auch für die weiblichen Personen stehen.

2. Theoretischer Hintergrund

2.1 Einflussfaktoren auf das Pflanzenwachstum

„Das Entwicklungsgeschehen der Pflanzen wird ständig von den herrschenden Umweltbedingungen beeinflusst.“ (Fellenberg, 1980, S.60). Durch Änderungen der Umweltbedingungen werden die Entwicklungsschritte aktiviert oder inaktiviert, modifiziert oder dauerhaft verändert.

Bedeutsam für die Entwicklung und das Wachstum der Pflanzen sind vor allem : 

• Licht 

• Wasser 

• Temperatur 

• Mineralstoffe. 

Diese vier Faktoren werden im folgenden genauer erläutert.

2.1.1 Licht

die Fotosynthese der Pflanzen sind vor allem das Sonnenlicht und die Wasserversorgung von Bedeutung. Die Fotosynthese ist ein autotropher Stoffwechselprozess, bei dem das Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Luft über die Spaltöffnungen und das Wasser (H2O) aus dem Boden aufgenommen und unter Einwirkung des Sonnenlichts in Kohlenhydrate umgewandelt wird. Dabei wird Sauerstoff (O2) freigesetzt. Der Sauerstoff, der über die Spaltöffnungen an die Umgebung abgegeben wird, wird von Lebewesen mit heterotrophem Stoffwechsel genutzt. Die für den autotrophen Stoffwechsel erforderliche Energie wird über die Absorption des Lichtes mit Hilfe des Chlorophylls in den Chloroplasten der Blattzellen gewonnen. Die Fotosynthese besteht aus zwei Reaktionsfolgen:

1. Lichtreaktion I und II 

2. Dunkelreaktion.

Die gewonnene Lichtenergie wird bei der Lichtreaktion für die Bildung und Herstellung von Adenosintriphosphat (=ATP) und Nicotinamidadenindinucleotidphosphat (=NADPH+H+) genutzt. Die gebildeten Produkte ATP und NADPH+H+ werden wiederum in der Dunkelreaktion eingesetzt, um Kohlenhydrate aufzubauen. Die Summenformel der Fotosynthese lautet:

- Formel kann nicht dargestellt werden, ist aber in der Vollversion vorhanden. -

2.1.2 Wasser

Die Bedeutung des Wassers für die Pflanze beginnt schon bei der Quellung des Samens, die den Vorgang des Keimens einleitet. Die Quellung stellt eine reversible Wasseraufnahme dar, die zur Volumenvergrößerung des Samens führt. Durch das Platzen der Samenschale beginnt das Wachstum des Embryos bzw. die Keimung. Zuerst durchbricht die Keimwurzel die Samenschale. Sie wächst nach unten in die Erde und verankert die Pflanze fest im Boden. Somit dient sie zugleich der Wasser- und Mineralstoffaufnahme. Es schließt sich das Wachstum der ...

[...]

Lück, Gisela (2005): Neue leichte Experimente für Eltern und Kinder. Herder, Freiburg