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

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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

2

---

3.2.3 Unterrichtseinheit des traditionellen

Unterrichts S.

37

3.2.4 Unterrichtseinheit

des

forschend-

entdeckenden

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

3

---

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

4

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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

5

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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

6

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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 didaktisch-

methodischen Theorie und der Darstellung des forschend-

entdeckenden 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 forschend-

entdeckenden 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

7

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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.

8

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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

Für 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

A

denosin

t

ri

p

hosphat (=ATP) und

N

icotinamid

a

denin

d

inucleotid

p

hosphat (=NADPH+H+) genutzt. Die

gebildeten Produkte ATP und NADPH+H+ werden wiederum in der

Dunkelreaktion eingesetzt, um Kohlenhydrate aufzubauen.

9

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Die Summenformel der Fotosynthese lautet:

Licht

6 CO + 12 H O C H O + 6 O + 6 H O

2

2

6

12

6

2

2

Kohlenstoffdioxid + Wasser Zucker + Sauerstoff + Wasser

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

Sprossachse an. Da sie meist hakenförmig gekrümmt wächst, wird

ihr das Durchbrechen des Bodens erleichtert. Sie erstreckt sich zum

Licht hin und bald entfalten sich die ersten Blätter.

Der Keimling, der die gespeicherte Reservestärke nutzt, benötigt

Sauerstoff und Wärme, um optimal wachsen zu können. Sobald

Wurzel, Spross und Blatt ausgebildet sind, wird der Wassertransport

über ein Leitsystem geregelt.

Der ständige Wasserstrom von der Wurzel zum Spross ist notwendig,

da die Pflanze die Nährsalze des Bodens nur in gelöster Form

aufnehmen kann. Das Wasser wird über die Wurzelhaare

aufgenommen und über die Sprossachse zu den Blättern geleitet.

Hier wird das Wasser über die Spaltöffnungen als Wasserdampf an

die Umgebung abgegeben. Diesen Vorgang nennt man

Transpiration.

Über die Bewegung der Spaltöffnungen vermag die Pflanze den

Wasserhaushalt zu regulieren und ermöglicht so eine Anpassung an

unterschiedliche Umweltbedingungen.

10

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