Über das Experiment als Unterrichtsmethode

Inhaltsverzeichnis

Deckblatt

Vorbemerkung

0. Vorwort

1. Der Begriff „Experiment

2. Zur Geschichte des Experiments

3. Zur Durchführung von Experimenten im naturw. Unterricht
3.1. Die Struktur von Experimenten im naturw. Unterricht
3.1.1. Die Fragestellung
3.1.2. Die Beobachtungsphase
3.1.3. Die Auswertung
3.2. Zur Eignung von Experimenten im naturw. Unterricht
3.2.1. Beweiskraft des Experiments
3.2.2. Weitere Bedingungen zur Eignung eines Schul- Experimentes
3.3. Das Demonstrationsexperiment
3.4. Das Schülerexperiment

4. Die Funktion von Experimenten im naturw. Unterricht
4.1. Zur Schulung des Denkens
4.2. Zum Entwickeln einer Frage- bzw. Problemstellung
4.3. Zur Überprüfung von Lösungsstrategien
4.4. Zur Induktion von Gesetzmäßigkeiten
4.5. Zur Simulation eines technischen Verfahrens
4.6. Zur Diskussion verschiedener Methoden
4.7. Zur Sicherung von Unterrichtsergebnissen
4.8. Zu weiteren Zwecken

5. Zum Bildungsbeitrag von Experimenten im naturw. Unterricht

6. Zum Einsatz von Experimenten in der Schule
6.1. Lehrer-Schüler-Verhältnis
6.2. Bewertung von Experimenten aus Schülersicht

7. Nachwort

Literaturverzeichnis

Vorbemerkung

Die vorliegende Hausarbeit ist das Produkt einer gemeinschaftlichen Arbeit von Christian Franzen und Steffen Nöhrbaß.

Beide haben in gleicher Weise an diesem Werk mitgearbeitet und sehen sich im Prinzip gleichberechtigt in der Verantwortung hierfür.

Auch wenn die Hausarbeit in ihrem Titel sich besonders auf den Chemieunterricht bezieht, haben wir im Übrigen uns bemüht, innerhalb unserer Ausführungen die Beispiel aus der Chemie möglichst wegzulassen, um Fachfremden das Durcharbeiten dieser Hausarbeit möglichst zu vereinfachen.

0. Vorwort

Denkt man heute selbst (Als Chemiestudent ist man zwar maßgeblich beeinflusst.) an seine Chemiestunden in der Schule zurück oder befragt andere Personen nach ihren Gedanken zum Chemieunterricht in der Schule bzw. zur Chemie überhaupt, so gelten vielfach die ersten Gedanken dem chemischen Experiment, dass offenbar in der Schule selbst auch heute noch in Zeiten höchster Knappheit der Lehrmittel (Chemikalien sind teuer.) eine äußerst wichtige Rolle spielt.

Deshalb stellt sich sicherlich die Frage, warum das Experiment gerade in den sogenannten Naturwissenschaften eine so große Rolle spielt; viele werfen dann ein, dass die Chemie halt „eine experimentelle Wissenschaft“ sei (Dies führen auch Hermanns, S. 29 an.), doch genügt dies wohl nicht so einfach zur Beantwortung dieser Frage.

Damit ergibt sich als nächste Überlegung, wann zum ersten Mal überhaupt Experimente durchgeführt wurden und warum, mit welchem Hintergrund.

Auf diese Fragen soll im Folgenden im bescheidenen Rahmen dieser Hausarbeit versucht werden, eine kurze Antwort zu geben.

Ferner haben wir untersucht, wie Experimente in der Schule aufgebaut sein müssen, welche Struktur sie haben und welche Voraussetzungen sie erfüllen müssen, damit sie geeignet sind und den ihnen zugedachten Zweck erfüllen.

Doch worin besteht der Zweck von Experimenten in der Schule ? Dies begründet den nächsten Teil unserer Arbeit, in dem die Aufgaben und Funktionen von Experimenten im Unterricht dargelegt werden, wobei ein Augenmerk auf ihrem Bildungsbeitrag liegt.

Zum Schluss begründen wir noch die Notwendigkeit zur Durchführung von Experimenten in der Schule, führen Schülermeinungen zum Experiment in der Schule an und verknüpfen dies mit eigenen Erfahrungen aus Schule und Hochschule.

1. Der Begriff „Experiment“

Das Wort Experiment leitet sich aus dem lateinischen experimentum ab, das so viel wie Versuch oder Erfahrung bedeutet. Gewöhnlicherweise werden heute auch noch die Wörter Experiment und Versuch gleichberechtigt verwendet.

Meyers Lexikonredaktion definiert das Experiment als „mathematisch-planmäßige Herbeiführung von meist variablen Umständen zum Zwecke wissenschaftlicher Beobachtung“, d. h. zur Gewinnung von Erkenntnissen. Sie bezeichnet das Experiment als „wichtigstes Hilfsmittel aller Erfahrungswissenschaften, v. a. Physik, Chemie“.

Ein „wichtiges Charakteristikum“ des „klassischen Experiments sei prinzipielle Wiederholbarkeit“ (alles Meyer, S. 278).

2. Zur Geschichte des Experiments

Die Geschichte des Experiments ist noch recht jung. Die Naturphilosophen der Antike kannten das Experiment noch nicht als „Methode der Erkenntnisgewinnung“ (Scharf, S. 14). Für Aristoteles war Verstehen, „auf rein kontemplative Weise Antworten auf vier grundsätzliche Fragen nach Ursachen zu erhalten“ (Scharf, S. 14). Diese Ursachen sind im Einzelnen (Sachsse, S. 16, zit. bei Scharf, S. 14):

a) Die inneren Ursachen:

causa materialis („aus was“)

causa formalis („was“)

b) Die äußeren Ursachen

causa efficiens („durch was“)

causa finalis („zu was“)

In den Naturwissenschaften der Neuzeit werden diese 4 Ursachen aber bedeutend eingeschränkt, es steht nur noch das „Wie“ im Vordergrund, die Frage nach dem allumfassenden „Warum“, der Existenz also, wird zunächst so nicht mehr gestellt und in Annahme (!) als teilweise beantwortet vorausgesetzt. Francis Bacon stellte dies 1620 folgendermaßen dar: Vor allen Dingen muss eine tüchtige Naturgeschichte geschaffen und durch Experimentieren begründet werden. Mit dem Fragen und Speculieren ist nichts geholfen; man muss wissen, wie die Natur es macht.

Damit wird Bacon zu einem Begründer der modernen Naturwissenschaften, indem er das Experiment in den Mittelpunkt seines Handelns und damit der Erkenntnisgewinnung setzt (George bezeichnet dies allerdings als „Überbewertung des Experiments im wissenschaftlichen Erkenntnisprozess (George, S. 92)).Zum ersten Mal werden dadurch Vorhersagen verschiedener Abläufe aufgrund von Messungen, d. h. der Beobachtung der Natur, innerhalb selbst gesteckter Grenzen, die über die Beschränkung auf die causa formalis des Aristoteles und die Einhaltung der damit verbundenen, aus dieser Einschränkung direkt her rührenden Rahmenbedingungen beschrieben werden, möglich. Das Experiment dient damit der Entwicklung einer Beschreibung von bestimmten, durch die Einschränkungen eingrenzten Vorgängen der Natur und der Vorhersage anderer Abläufe, die außerhalb dieser Grenzen liegen, wodurch der den Naturwissenschaften eigene Induktionsschluss begründet wird.

An anderer Stelle formuliert Bacon die Reduktion auf die causa formalis noch einmal so: „Daher beruht auf dem Begreifen der Formen alle wahre Untersuchung, alles tüchtige Schaffen.“ (Bacon, S. 100, zit. bei Scharf, S. 14).

Weitere Autoren veranschaulichen den Eingang des Experiments in die moderne Naturwissenschaften an Hand der Vorgehensweise von Galileo Galilei: Er selbst legt 1638 dar, dass er durch die Beobachtung der Natur versucht, die schon vorher von ihm aufgestellten Theorien zu verifizieren, dass nämlich den später zu beweisenden Eigenschaften dasjenige genau entspricht und sich mit ihnen deckt, was die Experimente den Sinnen vorführen. Hermanns drücken dies so aus: „Jeder Versuch ist ein in Erscheinung gebrachter Gedanke (Hermanns, S. 30). Neu war bei dieser Vorgehensweise das Verbinden von Vorstellung und Natur, von Theorie und Experiment. Wichtig ist dabei aber, dass „die Phänomene, die bestimmt werden sollen, nur innerhalb der von Menschen festgelegten Voraussetzungen nach ihren Eigenschaften befragt werden“ (Heisenberg, 1955, zit. bei Hermanns, S. 30), wieder ein Bezug auf die Einschränkung auf die causa formalis, die auch Scharf in seinem Beitrag bespricht (a.a.O.).

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