Eine Neukonzeption des naturwissenschaftlich-physikalischen Anfangsunterrichts zur Verbindung von Sach- und Fachunterricht

Märchenhafte Physik in der Sekundarstufe I


Bachelorarbeit, 2013

67 Seiten, Note: 2,3


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Die Naturwissenschaften als Grundstein unserer modernen Gesellschaft
1.1 Die Erfahrung der Lebenswelt
1.2 Aufgaben und Ziele der naturwissenschaftlichen Bildung
1.3 Zwischen Sach- und Fachunterricht

2 Untersuchungsziele und Forschungsfragen
2.1 Ziele der
2.2 Forschungsfragen

3 Voraussetzungen der Schüler beim Übergang in die weiterführende Schule
3.1 Anthropologische Rahmenbedingungen
3.1.1 Soziales Umfeld und emotionale Haltung
3.1.2 Entwicklungspsychologische Reife
3.2. Fachliche Kompetenzen
3.3 Methodenkompetenzen
3.3.1 Interdisziplinäre Methoden
3.3.2 Unterrichtsmethoden
3.3.3 Naturwissenschaftliche Methoden
3.4 Zusammenfassung der Bedingungsanalyse

4 Fächerverbindender Unterricht: Physik / Deutsch
4.1 Motivation
4.2 Allgemeine Ziele fächerverbindenden Unterrichtes
4.3 Auswahl eines gemeinsamen Lerngegenstandes
4.3.1 Die Methode des Storytelling ’ s nach LÜCK
4.3.2 Literarische Genres im Fokus
4.3.3 Charakteristik des Märchens
4.3.4 Das Märchen als Zugang zur Physik

5 Planung und Gestaltung einer Unterrichtseinheit
5.1 Märchenkompendium
5.1.1 Rapunzel
5.1.2 Hans im Glück
5.1.3 Die Goldene Gans
5.1.4 Der Wolf und die sieben Geißlein
5.1.5 Frau Holle
5.2 Lernbereichsplanung
5.2.1 Übergeordnete Lernziele (Grobziele)
5.2.2 Fachliche und methodische Inhalte
5.3 Praktische Umsetzung einer Unterrichtseinheit
5.3.1 Phase der Problemdarstellung (Einstiegsphase/Motivation)
5.3.2 Phase der Aneignung (Erarbeitungsphase)
5.3.3 Phase der Übertragung (Ergebnissicherung)

6 Schlussbetrachtungen
6.1 Zusammenfassung und Reflexion
6.2 Ausblick und weitere Forschungsansätze

Quellen- und Literaturverzeichnis

Anhang

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1 Übersicht über die Voraussetzungen der Schüler beim Übergang von der Grundschule zur weiterführenden Schule.

Tabelle 2 Übersicht über Inhalte des neu konzipierten Lernbereichs für die Klassenstufe 6.

1 Die Naturwissenschaft als Grundstein unserer modernen Gesellschaft

1.1 Die Erfahrung der Lebenswelt

„Aber gerade in der Moderne wird der von Naturwissenschaft und Technik geprägte Charakter der Lebenswelt durch das wachsende Maß ihrer Manipulierbarkeit und rationalen Leistung immer erkennbarer.

Es ist eine weitgehend durch die Ergebnisse der Naturwissenschaft bedingte Welt, in der und für die der Mensch gebildet werden soll.“[1]

Betrachten wir unsere Lebenswelt etwas genauer, fällt tatsächlich auf, dass die Naturwissenschaften einen immensen Einfluss auf unseren Alltag haben. Die Beleuchtung der Geschäfte und der Straßen einer Stadt, die Ampelanlagen, welche den Straßenverkehr sicherer machen oder eine sanft dahingleitende Straßenbahn zeigen, welche weitreichenden Folgen die Entdeckung und Nutzbarmachung der Elek

trizität hat. Die Größe und die Gestalt der innerstädtischen Architektur vermitteln nur einen kleinen Eindruck vom Zusammenspiel der wirkenden Kräfte zwischen den Baumaterialien. Die Fülle der Automobile auf der Straße demonstriert anschaulich, dass ein intensives Auseinandersetzen mit Thermodynamik und der Mechanik der Flüssigkeiten und Gase durchaus positive Auswirkungen haben kann. Die Erkenntnisse aus der Strahlenoptik machen es möglich, dass viele Menschen dank eines Linsengestells den Durchblick behalten. Der Computer als allgegenwärtiger Bestandteil unseres modernen Lebens wäre ohne die Forschung im Gebiet der Halbleiterphysik undenkbar gewesen.

KÖHNLEIN behält also recht, wenn er sagt, dass wir in einer Welt leben, die durch die Naturwissenschaft bedingt ist. Umso wichtiger ist es daher, diese Welt am Leben zu erhalten, die Errungenschaften der Wissenschaft weiterzutragen und weiterzudenken. Das kann aber nur geschehen, wenn man so früh wie möglich beginnt, sich mit den Phänomenen der unbelebten Natur auseinanderzusetzen. Es stellt sich aber sogleich die Frage, auf welche Art und Weise dies geschehen soll. Primäres Ziel muss es dabei sein, die Naturwissenschaften als Teil unserer Lebenswelt und Kultur zu vermitteln, deren Bedeutung für unsere Gesellschaft herauszukristallisieren und das Interesse am Erforschen der Natur nachhaltig zu erwecken. Dass diese keine leichte Aufgabe darstellt, zeigt sich schon daran, dass das Interesse an den Naturwissenschaften vor allem in der Pubertät rasch abnimmt und schwer wiederzubeleben ist.[2]

In der Öffentlichkeit herrscht eine bornierte Meinung über die Notwendigkeit der Naturwissenschaften im gesellschaftlichen Ambiente. Die Naturwissenschaft als solche wird als Vermittler von Einzelfakten dargestellt.[3] Sie ist demnach nicht in der Lage, vernetztes Wissen aufzubauen und interdisziplinär zu agieren. Geisteswissenschaftliche Kenntnisse heben den Menschen zu einem gebildeten Individuum hinauf, hingegen ein Mensch lediglich viel Wissen besitzt (es also nicht anwenden kann), wenn er sich auf naturwissenschaftliche Kenntnisse stützt.[4]

Durch das verzerrte öffentliche Bild über die Bedeutung der Naturwissenschaften für die Bildung des Menschen entsteht ein abfallendes Interesse für diese Disziplin im Laufe der Schulzeit und darüber hinaus. Dabei ist es gerade die Naturwissenschaft mit ihren Teilgebieten Physik, Chemie und Biologie, die eine tiefe und differenzierte Einsicht auf die Prozesse in der Umwelt zulassen. Für den einzelnen Menschen bietet sich die Chance, seine Zukunft auf eigene Verantwortung und Initiative zu gestalten. Eben weil unsere Gesellschaft fest verflochten ist mit den Erkenntnissen der Naturwissenschaft, bilden naturwissenschaftliche Grundkenntnisse wesentliche Kompetenzen aus, die das Individuum zur aktiven Teilhabe an unserer Gesellschaft befähigen.[5] Der Mensch kann sich dann persönlich am besten entfalten und sich einen wohnlichen Lebensraum schaffen. Wenn es ihm gelingt, Phänomene klärend zu ergründen, bestreitet er den besten Weg zum Wissen über die Welt, in der er lebt.[6]

Das Bild der Naturwissenschaften in der Öffentlichkeit muss so verändert werden, dass das Interesse an den Phänomenen der unbelebten Natur nicht gänzlich verloren geht und der Einzelne imstande ist, seine Grundkenntnisse in den Naturwissenschaften auf den Alltag zu projizieren; sei es auf wissenschaftlicher oder sozio-kultureller Basis.

1.2 Aufgaben und Ziele der naturwissenschaftlichen Bildung

Das Lernen von Naturwissenschaften wird von GREYER et al. beschrieben als das Kennenlernen eines naturwissenschaftlichen Objektes und seiner Abbildungen in Theorien und Modellen. Es soll durch Experimente erforscht und die daraus gewonnenen Erkenntnisse auf andere Gebiete erweitert werden.[7] Im Zentrum steht also die Auseinandersetzung mit einem Phänomen (Objekt), welches durch Prüfen und Erforschen (Experiment) auf seine inneren Gesetzmäßigkeiten (Theorie) zurückgeführt werden soll. Das neue Wissen (gewonnene Erkenntnis) steht dann zur Anwendung auf andere Phänomene bereit. Es werden charakteristische Kompetenzen entwickelt, die vorwiegend in den Naturwissenschaften gefördert werden können. Der Lernende soll zunehmend in der Lage sein, Naturphänomene sachorientiert wahrzunehmen, diese zu beobachten, zu analysieren, zu beschreiben und einzuordnen. Er kann diese Phänomene auf physikalische Gesetzmäßigkeiten reduzieren und durch seine Erfahrungen Probleme durch Verfahren der Problemlösung für sich aufklären.[8]

Das alleinige Ziel der Naturwissenschaften kann es nach KÖHNLEIN aber nicht sein, eine Fülle an Wissensbeständen aufzubauen. Vielmehr sollen das Weltverständnis, die Anwendungsmöglichkeiten und Zusammenhänge als auch das Integrationsvermögen in die persönliche Lebenswelt vermittelt werden, welche von den Naturwissenschaften selbst ausgehen.[9] Es stehen also auch affektive Aspekte im Zentrum der Lernziele, die es zu berücksichtigen gilt. GREYER et al. sprechen in diesem Zusammenhang von der Formung eines Wissenschaftsverständnisses, welches erkenntnistheoretische, wissenschaftstheoretische und wissenschaftsethische Aspekte vereint. Es geht vorwiegend darum, „über die Natur der Naturwissenschaften lehren und lernen“[10]

1.3 Zwischen Sach- und Fachunterricht

Den ersten Kontakt mit naturwissenschaftlicher Bildung bekommen Schülerinnen und Schüler bereits im Sachunterricht der Grundschule. Dieser hilft ihnen dabei, ihre Lebenswirklichkeit zu erschließen und zu erkennen, dass Alltagsprobleme mittels fachwissenschaftlicher Kenntnisse und Fähigkeiten besser zu bewältigen sind.[11] Der anschließende Fachunterricht teilt sich in einzelne Fachdisziplinen (Physik, Biologie, Chemie u.a.) auf und spezialisiert die Lerninhalte entsprechend den Anforderungen der Fachwissenschaften. GIEST führt an, das Fach nehme hierbei einen höheren Stellenwert ein, als die Sache selbst, da die Inhalte entsprechend ihrer Bedeutung für das Erschließen eines Fachgebietes ausgewählt werden. Den Schülern fehlt dadurch zumeist der Eindruck, dass die Inhalte für sie von persönlicher Bedeutung sein könnten.[12] Das erfolgreiche, fachliche Lernen hängt jedoch von dieser Erfahrung ab, wodurch die meisten Schüler den Bezug zu den Naturwissenschaften, insbesondere zur Physik, schnell verlieren. Der Sachunterricht besitzt laut der Internationalen-Grundschul-Lese-Untersuchung (IGLU) einen hohen Stellenwert bei den Grundschülern. BOS et. al. schließen aus den Ergebnissen ebenfalls, dass am Ende der Grundschulzeit ein breites Interesse an naturwissenschaftlichen Themen vorhanden ist.[13] Im Physikunterricht kann nur selten an den Erfolg des Sachunterrichtes angeknüpft werden, da das sinkende Fachinteresse, sprich das Interesse am Unterrichtsfach selbst, mit zunehmendem Alter abhandenkommt. Bei Mädchen ist dieser Trend stärker zu beobachten, als bei Jungen.[14] Die Schüler zeigen allerdings, wenn auch mit zunehmendem Alter abfallend, ein relativ hohes Sachinteresse, welches bei den Mädchen stärker ausgeprägt ist, als bei Jungen. Dabei stehen Themen, wie medizinische Geräte, Kernenergie und Radioaktivität als auch Naturphänomene bei den Mädchen und Elektrizität und Bewegung von Fahrzeugen bei den Jungen sehr hoch im Kurs.[15] Dennoch ist das Interesse rückläufig und wird nur schwer wieder erweckt. Ein wesentlicher Grund dafür scheint der offenbar bessere und alltäglichere Zugang zu naturwissenschaftlichen Themenbereichen im Sachunterricht zu sein, als wie er im Fachunterricht vollzogen wird. Sowohl inhaltlich als auch methodisch driften die Fächer zunehmend auseinander und es entsteht eine Kluft, die letztlich von den Schülern bewältigt werden muss. Hinzu kommt, dass der Fachunterricht das hohe Interesse an den Naturwissenschaften nicht halten kann. Es müssen demzufolge im Sinne einer guten naturwissenschaftlichen Bildung Anpassungen und Veränderungen im Fachunterricht erfolgen, damit die Lücke zum Sachunterricht wieder geschlossen werden kann. Der Anfangsunterricht in der Sekundarstufe I ist hierfür richtungsweisend. Dieser holt die Schüler zu Beginn der fünften bzw. sechsten Klasse ab und begleitet sie in die jeweiligen Fachwissenschaften. Er stellt also die Verbindung zwischen Sach- und Fachunterricht dar. Die Auseinandersetzung mit dem Anfangsunterricht erscheint deshalb als sehr sinnvoll, um das Interesse der Schüler an den Naturwissenschaften und besonders an der Physik aufrecht erhalten und erweitern zu können.

2 Untersuchungsziele und Forschungsfragen

2.1 Ziele der Untersuchung

Diese wissenschaftliche Arbeit setzt sich mit der Neukonzeptionierung eines physikalischen Anfangsunterrichtes auseinander, welcher die Bedürfnisse und Voraussetzungen der Schüler beim Übergang von der Grundschule zur weiterführenden Schule berücksichtigen soll. Anfangsunterricht meint den Übergang vom Sach- zum Fachunterricht und betrifft die ersten zwei Jahre des Physikunterrichtes. Laut SÄCHSISCHEM LEHRPLAN werden die Schüler hier mit grundlegenden Phänomenen der unbelebten Natur konfrontiert, welche qualitativ betrachtet werden, und erhalten einen ersten Eindruck von den Denk- und Arbeitsweisen in der Physik.[16]

Es soll eine Unterrichtseinheit für die Klassenstufe 6 gestaltet werden, welcher dazu beitragen soll, die Lücke zwischen der Primar- und Sekundarstufe zunehmend zu schließen. Die Planung basiert auf dem Prinzip der lerntheoretischen Didaktik (= Berliner Modell).[17] Aus diesem Grund wird zunächst eine Bedingungsanalyse vollzogen, d. h., die Voraussetzungen der Schüler beim Übergang von der Grundschule zur weiterführenden Schule werden zusammengetragen. Für diese Analyse stehen u.a. der SÄCHSISCHE LEHRPLAN für die Grundschule sowie die Untersuchungsergebnisse des SECURE - Projektes, welche im Rahmen einer Masterarbeit von Antje HEINE zusammengestellt worden sind, zur Verfügung. Am Ende soll eine Übersicht über die anthropologischen, fachlichen und methodischen Voraussetzungen der Schüler zur Verfügung stehen, mit deren Hilfe es möglich ist, einen schülerorientierten und anschlussfähigen Anfangsunterricht zu gestalten.

Basierend auf der Bedingungsebene wird im weiteren Verlauf ein zentraler Lerngegenstand gewählt, anhand dessen physikalische Themen erörtert werden sollen. Dabei wird auf die Auswahl eines gendergerechten Lerngegenstandes geachtet, welcher sowohl die Mädchen anspricht und motiviert, als auch die Jungen an den Unterricht bindet. Der Lerngegenstand fließt in die Planung und Gestaltung eines neuen Lernbereiches ein, welcher aus mehreren Unterrichtseinheiten aufgebaut ist. Eine Unterrichtseinheit wird anschließend aus dem Lernbereich exzerpiert und in Phasen des Unterrichtes konkret gegliedert, sowie methodisch aufgearbeitet.

2.2 Forschungsfragen

Für die Bearbeitung des Themas wird im Sinne der Untersuchungsziele folgenden Forschungsfragen nachgegangen:

Welche anthropologischen Voraussetzungen, sowie fachlichen und methodischen Kompetenzen besitzen die Schüler beim Übergang von der Grundschule auf die weiterführende Schule?

Inwiefern kann auf naturwissenschaftlichen Arbeitsmethoden aus dem Sachunterricht aufgebaut werden?

Wie muss der physikalische Anfangsunterricht gestaltet werden, um die Anschlussfähigkeit des Fachunterrichtes an den Sachunterricht zu gewährleisten?

Welche Lerngegenstände fördern einen gendergerechten Unterricht?

3 Voraussetzungen der Schüler beim Übergang in die weiterführende Schule

Nach Beendigung der vierten Klasse wechseln die Schüler von der Grundschule auf eine der weiterführenden Schulen (Gymnasium oder Mittelschule). Im Folgenden werden anthropologische Rahmenbedingungen angesprochen, sowie fachliche und methodische Kompetenzen erörtert, welche diesen Übergang begleiten.

3.1 Anthropologische Rahmenbedingungen

Die anthropologischen Aspekte umfassen den Alltag der Schüler, was die Organisation und Interaktion mit der Schule, den Lehrern und den neuen Klassenkameraden betrifft, sowie die emotionalen Haltungen zum Schulwechsel. Des weiteren ist der psychische Entwicklungsstand im Hinblick auf das naturwissenschaftliche Denken der Kinder von besonderer Bedeutung.

3.1.1 Soziales Umfeld und emotionale Haltung

Die Schüler wechseln regulär zum ersten Mal die schulische Institution und sehen sich deshalb mit vielen Herausforderungen konfrontiert.[18] Im Vordergrund stehen dabei natürlich die veränderten, schulischen Konditionen. Die gewohnten Unterrichtsmethoden des Sachunterrichtes treten ab der Sekundarstufe zunehmend in den Hintergrund. Ebenso verlieren die Schüler durch die neue Unterrichtsorganisation eine wichtige Bezugsperson. Die enge Bindung zum Klassenlehrer geht durch den Unterricht bei Fachlehrern abhanden.[19] Der Klassenlehrer unterrichtet seine Klasse in der Sekundarstufe im Schnitt in zwei und nicht mehr, wie gewohnt, in vier bis fünf Fächern. Mit den neuen Fächern und der neuen Schule steigt auch der zeitliche Aufwand. Die Nachmittage der Schüler sind zunehmend von mehr Hausaufgaben, längeren Lernperioden und zu meist verlängerten Schulwegen geprägt. Neben der vergleichsweise hohen Präsenzzeit in der weiterführenden Schule steigt auch das Anforderungsniveau, welches mit einem höheren Leistungsdruck einhergeht.[20]

Der Schulwechsel führt auch unweigerlich zu einem Bruch im sozialen Gefüge der Schüler. Neue Lehrer und neue Mitschüler treten abrupt an die Stelle der alten Grundschulfamilie. In der Anfangsphase müssen sich die Schüler zunächst neu sozialisieren und sich in der neuen, ungewohnten Lernumgebung zurechtfinden. Die Ergebnisse einer Fallstudie von KAISER et al. zeigen auf, dass sich die Schüler im ersten Halbjahr der vierten Klasse beim bevorstehenden Übergang vor allem auf die neue Schule an sich, die neuen Lehrer und Freunde, sowie die neuen Fächer freuen. Dabei zeigt die Vorfreude allerdings eine schwächere Ausprägung bei Schülern, deren Leistungen auf eine Fortführung des Bildungsweges auf einer niedrigeren Schule hindeuten lassen. Nach Erhalt der Bildungsempfehlung verstärkte sich die Vorfreude bei den zukünftigen Gymnasiasten signifikant und ging gleichsam bei den Hauptschulempfehlungen rapide zurück. Letztere befürchten ein Scheitern an der neuen Schule sowohl auf Leistungsebene als auch auf sozialer Ebene. Viele haben Angst, keine Freunde zu finden, mit den Lehrern nicht klarzukommen oder sogar Opfer von Mobbing zu werden.[21] Diese Studie suggeriert eine schulartenabhängige Erwartungshaltung an den Schulwechsel, sprich: Gymnasiasten in spe stehen einem Wechsel positiver gegenüber als andere. HEINE widerlegt allerdings diese Hypothese und belegt, dass die Freude auf die neue Schule als auch das Bedauern des Schulwechsels per se homogen verteilt ist.[22]

3.1.2 Entwicklungspsychologische Reife

Ein weiterer wichtiger Aspekt der anthropologischen Bedingungen ist der psychische Entwicklungsstand der Kinder im Alter von 9 bis 12 Jahren. Nach der Entwicklungstheorie PIAGETS befinden diese sich noch auf der Stufe des konkret-operatorischen Denkens, d. h., die Kinder können Informationen klassifizieren und ordnen. Da sie sich dabei nur auf konkret-anschaulich oder sprachlich repräsentierte Informationen stützen, gelingt es ihnen nicht, das Denken zu erweitern und Hypothesen aufzustellen. Dies gelingt ihnen erst auf der höchsten Stufe, dem formal-operatorischen Stadium, welche ab dem 12. Lebensjahr erreicht werden kann.[23] Die Fähigkeit zum wissenschaftlichen Denken im Grundschulalter und der frühen Adoleszenz wird mit dieser Theorie stark angezweifelt. Die Studien von BANHOLZER belegen allerdings, dass Kinder schon in jungen Jahren physikalische Denkweisen entwickeln. Sie führt an, dass die Auffassung physikalischer Sachverhalte dabei in drei wesentlichen Hauptstufen untergliedert werden kann: Stufe der immanenten Physik, der praktischen Physik und der erkenntnismäßigen Physik. Die Übergänge zwischen den Stufen erfolgen fließend im neunten und zwölften Lebensjahr. Bis zum achten Lebensjahr werden physikalische Vorgänge auf der Stufe der immanenten Physik von Kindern nicht gesondert betrachtet, sondern in die gesamte Wirklichkeit eingebettet. Die Auffassung erfolgt eher lückenhaft, ungenau, ganzheitlich und subjektiv.[24] Vom achten bis zum zwölften Lebensjahr wandelt sich das Bild bzgl. physikalischer Versuche. Sie erscheinen zunehmenden als ein Vorgang, mit welchem man sich praktisch auseinandersetzen kann. Die Ganzheitlichkeit tritt zurück, wodurch eine zergliederte Betrachtung möglich wird. Das subjektive Empfinden wird von einem hohen Maß an Objektivität abgelöst. Die Kinder sind durch die Einsicht auf den Ablauf des Versuches in der Lage, kausale Zusammenhänge zu erkennen, d. h. Ausgangsbedingungen und Endergebnis zu verbinden.[25] Auf der letzten Stufe, die der erkenntnismäßigen Physik, besitzen die 12 -14 jährigen eine sachgemäße, aber dennoch nicht streng- wissenschaftliche Auffassung von physikalischen Vorgängen. Die Physik wird jetzt als ein Teil der Wirklichkeit verstanden, wodurch auch die Versuche als Sonderfälle von allgemeinen Gesetzmäßigkeiten gelten. Die Kinder durchlaufen geistig Kausalreihen, da sie Wirkzusammenhänge durch Überlegung und kritische Haltung zum Gegenstand erfassen.[26]

Nachfolgende Studien bestätigen BANHOLZER und gehen noch einen Schritt weiter. Demnach sind Grundschulkinder zu komplexeren Denkprozessen in der Lage, als bisher angenommen wurde. OERTER et al. beschreiben, dass ältere Grundschulkinder über ein Grundverständnis verfügen, was ihnen die Prüfung von Kausalhypothesen als logisch erscheinen lässt. Die systematischen Strategien der Hypothesenprüfung sind erlernbare Fertigkeiten für Kinder im Grundschulalter. Hinzu kommt, dass Viertklässler ebenfalls ein Verständnis für die Relation von Kausalität und Kovariationsevidenz besitzen.[27] Sie können demnach Ursache und Wirkung mit der Änderung von (mehreren) Versuchsgrößen in Verbindung setzen, ohne den Versuch durchgeführt zu haben.

Die Schüler bringen grundsätzlich die psychologische Reife mit, ein naturwissenschaftliches Verständnis zu entwickeln. Die naturwissenschaftlichen Kenntnisse können allerdings nur dann erworben werden, wenn der Unterricht explizit auf ein „naturwissenschaftlich kontextuierte[s] Lernen[…]“[28] ausgerichtet ist. Die fachlichen und methodischen Inhalte des Unterrichtes müssen auf die Vermittlung von naturwissenschaftlichem Wissen und Können abgestimmt sein. Inwiefern das beim Sachunterricht an der sächsischen Grundschule zutrifft, soll in den folgenden Abschnitten näher erörtert werden.

3.2 Fachliche Kompetenzen

Die fachliche Ausbildung der Schüler im Sachunterricht bildet das Fundament für den vertiefenden Fachunterricht in der Sekundarstufe. Es sollen hierbei hauptsächlich die kognitiven Kompetenzen berücksichtigt werden, welche das Wissen um Begriffe und Zusammenhänge umfassen.

Das Spektrum der Lerninhalte im Sachunterricht ist breit gefächert. Im SÄCHSICHEN LEHRPLAN für die Grundschule wurden für den Sachunterricht Lernbereiche konstituiert, welche „gesellschaftswissenschaftliche, raumbezogene und naturwissenschaftliche Bereiche in den Fächern der weiterführenden Schularten angemessen berücksichtigen.“[29] Es finden sich Lernbereiche zu Phänomenen der unbelebten Natur sowie zu Raum und Zeit.[30] Diese umfassen u.a. die Bereiche der Optik (Licht- und Farberscheinungen), der Physik des Wassers (Aggregatszustände, Wasserkreislauf), Auftrieb, der physikalischen Eigenschaften von Luft und damit auch Grundlagen der Akustik.[31] Das gezielte Untersuchen von Phänomenen durch Experimente als prozessbezogene Kompetenz soll genauer bei der Analyse der methodischen Kompetenzen betrachtet werden.

Es bedarf derzeit keiner curricularen Revision, sofern die Fachlehrer inhaltliche Verknüpfungen entwickeln, um den Fachunterricht anschlussfähiger zu gestalten. HEMPEL sieht es als immens wichtig an, den Fokus dabei stärker auf „die Anschlüsse an die nachfolgenden Sach- oder Bezugsfächer der Sekundarstufe im Interesse einer kontinuierlichen Kompetenzentwicklung der Kinder“[32] zu legen. Zwar geht sie hier von einer Veränderung in der Lernkultur des Sachunterrichtes aus, jedoch kann man es auch aus Sicht des Fachunterrichtes sehen. Dieser muss sich dann derart vollziehen, dass auf dem bereits erworbenen Wissen der ehemaligen Grundschüler aufgebaut wird. Andernfalls besteht die Gefahr eines Bruches in der Wissensgenese des Schülers.[33] Dabei geht HEMPEL von der allgemeinen Lerntheorie aus, nach welcher sich das Wissen des Subjektes auf der Basis des Vorwissens konstruiert. Das Neue wird dabei durch Verknüpfungen in kognitive Strukturen eingebettet und steht nachhaltig zum Abruf bereit. Der Bruch in der Wissensgenese findet genau dann statt, wenn das bisherige Wissen der Schüler nicht mit den neuen Lerninhalten in Verbindung gebracht wird. Es wird separat gespeichert und verliert sich auf Dauer im Gedächtnis.[34]

Die Schüler müssen dort abgeholt werden, wo sie kognitiv und auch methodisch stehen, um eine bruchlose Kompetenzentwicklung zu ermöglichen. Diese These wird von WAGENSCHEIN ebenfalls postuliert. Das Kind erwartet die Physik bereits sehr früh mit offenen Armen. Es will da geistig abgeholt werden, wo es sich befindet. Dieses intrinsische Potential ermöglicht es erst, Physik bzw. naturwissenschaftliches Denken im Kinde auszulösen, wenn man es denn richtig angeht.[35] Die Herausforderung bei der Unterrichtsplanung besteht im Schaffen von Querverbindungen zwischen alt und neu, sprich: Sach- und Fachunterricht. Die Perspektiven müssen logisch vernetzt werden, sodass Bekanntes in neuen Zusammenhängen von den SuS angewendet werden kann. Dieser Schritt ist ein wesentlicher motivationsfördernder Aspekt. Die Lernenden stärken sodann das Vertrauen in die eigene Leistungsfähigkeit und dies hat wiederrum positive Effekte auf den fortlaufenden Wissenserwerb in den einzelnen naturwissenschaftlichen Fachbereichen.[36] Die Schüler müssen demzufolge im Fachunterricht bestätigt werden, bereits im Sachunterricht Fachwissen in den Naturwissenschaften (hier: Physik) erworben zu haben. Die Voraussetzungen dafür werden von den Schülern in jedem Falle mitgebracht und müssen lediglich im Unterricht wiederaufgegriffen und erweitert werden. Das schließt aber nicht die Tatsache aus, dass es durchaus heterogene Verteilungen im Wissensstand einer Klasse geben kann, wie es von vielen Fachlehrern bemängelt wird.[37] Hier gilt es dann methodisch geschickt zu agieren, um einerseits Wissenslücken zu füllen und andererseits die Schüler nicht zu langweilen, welche die nötigen kognitiven Kompetenzen bereits mit in den Fachunterricht bringen.

3.3 Methodenkompetenzen

Die Methodik im Unterricht spielt für die Ausbildung von affektiven, kognitiven und psychomotorischen Fertigkeiten eine wichtige Rolle. (Unterrichts-) Methoden als solche werden von JANK et al. als Formen und Verfahren beschrieben, „mit denen sich Lehrer und Schüler die sie umgebende natürliche und gesellschaftliche Umwelt aneignen.“[38] Der folgende Abschnitt soll die geförderten interdisziplinären und naturwissenschaftlichen Methoden, sowie die Unterrichtsmethoden des Sachunterrichtes ergründen.

3.3.1 Interdisziplinäre Methoden

Die interdisziplinären Methoden stellen Arbeitsweisen dar, welche sich in mehreren Fachgebieten anwenden lassen. Diese Methoden erlauben die Bearbeitung von Fragestellungen oder das Finden von Lösungsstrategien in jedem Fach. Am Ende der 4. Klasse sind die Schüler in der Lage, Untersuchungsergebnisse, aus beispielsweise eigens angefertigten Interviews, angemessen zu beurteilen und darzustellen, sowie Informationen aus Sachtexten zielorientiert zu entnehmen und zusammenzufassen.[39] Der Sachunterricht legt hier die Grundsteine für die selbstständige Ausarbeitung von Referaten und Präsentationen, welche vor allem in der Sekundarstufe an Bedeutung gewinnen. Für diesen Zweck erhalten die Schüler ebenfalls eine Schulung im sachgerechten Einsatz von Medien jeglicher Art, wie etwa dem Polylux,[40] die Schultafel, Plakate und Wandzeitungen.[41] Inwiefern der Computer und dazu gehörige Programme in der Primarstufe zum Einsatz kommen, ist abhängig vom Lehrer und dem computerbezogenen Grundverständnis der Schüler.

3.3.2 Unterrichtsmethoden

Die im Folgenden beschriebenen Unterrichtsmethoden werden vom Lehrer ausgewählt und in den Unterricht integriert. Durch regelmäßige Anwendung werden diese den Schülern zunehmend vertraut gemacht.

HEINE belegt in ihren Untersuchungen, dass Gruppen- und Einzelarbeiten einen signifikant höheren Anteil im Sachunterricht besitzen, als vergleichsweise im Physikunterricht. Selbiges trifft auch für das Lernen von Techniken zur Bearbeitung von Aufgaben sowie die Ergebnispräsentation vor der Klasse zu. Einzig der Anteil der praktischen Arbeiten scheint bei Übergang vom Sach- zum Physikunterricht anzusteigen.[42] Letzteres scheint mit der gehäuften Durchführung von Experimenten im Zusammenhang zu stehen. Desweiteren stellt HEINE fest, wie stark sich der Sachunterricht vom Physikunterricht differiert, was die Nutzung außerschulischer Lernorte betrifft. Anhand von Schüleraussagen wird deutlich, dass der Sachunterricht ausgeglichen von Exkursionen und dem Unterricht unter Nutzung des gesamten Schulgeländes Gebrauch macht. Er beschränkt sich demnach nicht nur auf das Klassenzimmer als Lernort. Im Physikunterricht sinkt der Anteil markant. Hier berichten fast 77% der Befragten, dass sie nie das Schulgebäude für Projekte oder Experimente verlassen und auch keine Exkursionen unternehmen. Das gleiche Verhältnis gilt für die Nutzung von bekannten Medien aus dem Alltag, wie das Anschauen eines Videos bzw. Filmes.[43] Die Auswertung von Lehrerfragebögen hat in selbiger Studie ergeben, dass im Physikunterricht die Nutzung von Alltagsgegenständen massiv zurückgeht im Vergleich zum Sachunterricht der Primarstufe.[44]

Ein weiter wesentlicher Aspekt der Methodik des Sachunterrichtes ist die evidente fächerübergreifende Unterrichtsgestaltung. Diese korreliert stark mit der Nutzung von Alltagsgegenständen, da anhand solcher sprichwörtlich über den Tellerrand hinaus geblickt werden kann. Die SuS setzen sich intensiver mit Themen auseinander und betrachten Phänomene als Teil des Ganzen. Sie verknüpfen im Sachunterricht viele Einzeldisziplinen untereinander, was im späteren Fachunterricht kaum noch der Fall ist.

3.3.3 Naturwissenschaftliche Methoden

Die Aneignung von naturwissenschaftlichen Arbeitsmethoden bildet die Grundlage für den steten Wissenszuwachs auf dem Gebiet der Physik. Die AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE (AAAS) veröffentliche 1990 eine Abhandlung über das Wesen der Naturwissenschaften, in welcher grundlegende naturwissenschaftliche Arbeitsmethoden zusammengefasst wurden:[45]

Beobachten

Gebrauch von Raum- und Zeitbeziehungen sowie von Zahlen Messen und Klassifizieren

Kommunizieren

Aufstellen von Hypothesen und Ziehen von Schlussfolgerungen

Für DEMUTH lassen sich diese Methoden durchaus im Sachunterricht erlernen. Er hebt zudem hervor, dass die Kontrolle von Variablen, die Interpretation von Daten als auch das Experimentieren per se Methoden auf dem Niveau der Sekundarstufe sind und somit ein höheres Lernziel für die naturwissenschaftliche Ausbildung darstellen.[46] Der Sachunterrich in Sachsen zielt auf die Entwicklung von Fähigkeiten und Verfahrensweisen ab, die es dem Einzelnen erlauben, Sachverhalte zu erschließen und darzustellen. Dabei werden auch naturwissenschaftliche Methodenkompetenzen gefördert, wie das Beobachten und Beschreiben von Phänomenen der (un-)belebten Natur, sowie die Formulierung von Vermutungen und Schlussfolgerungen. Ebenfalls werden im Sachunterricht Fertigkeiten geschult, welche auf die Dokumentation von Informationen abzielen.[47] Für den Physikunterricht und das naturwissenschaftliche Arbeiten besitzen die Schüler dann schon die Grundlagen für das Erstellen von Versuchsprotokollen, welche letztliche die Dokumentation eines Experimentes und die daraus gewonnen Informationen darstellen.

Das Experiment per se bildet die wichtigste Arbeitsgrundlage in den Naturwissenschaften, um Hypothesen zu prüfen oder bestehende Theorien zu verwerfen. Wichtig dabei ist, dass es ortsunabhängig reproduzierbar ist.

[...]


[1] KÖHNLEIN: Sachunterricht und Bildung. 2012. S. 20.

[2] Vgl. LÜCK: Kinder entdecken Naturphänomene. 2006. S. 25.

[3] Vgl. LÜCK: Kinder entdecken Naturphänomene. 2006. S. 12.

[4] Vgl. ebd. S. 12.

[5] Vgl. ebd. S. 13.

[6] Vgl. KÖHNLEIN: Sachunterricht und Bildung. 2012. S. 21.

[7] Vgl. GRYGIER et al.: Über Naturwissenschaften lernen. 2007. S. 16.

[8] Vgl. KÖHNLEIN: Sachunterricht und Bildung. 2012. S. 457.

[9] Vgl. ebd. S. 456.

[10] Vgl. GRYGIER et al.: Über Naturwissenschaften lernen. 2007. S. 1.

[11] Vgl. GIEST: Didaktik des Sachunterrichtes. 2009. S. 55.

[12] Vgl. ebd. S. 55.

[13] Vgl. BOS et al.: Ergebnisse aus IGLU. 2003. S. 177 ff.

[14] Vgl. HOFFMANN et al.: IPN-Interessenstudie. 1998. S. 20 ff.

[15] Vgl. ebd. S. 45-50.

[16] Vgl. SÄCHSISCHES STAATSMINISTERIUM FÜR KULTUS (Hrsg.): Lehrplan Physik. 2009. S. 3.

[17] Vgl. JANK et al.: Didaktische Modelle. 2009. S. 261 - 276.

[18] Vgl. KAISER et al.: Übergangsprobleme. 2010. S. 84.

[19] Vgl. HEINE: Masterarbeit. 2012. S. 14.

[20] Vgl. ebd. S. 14.

[21] Vgl. KAISER et al.: Übergangsprobleme. 2010. S. 86f.

[22] Vgl. HEINE: Masterarbeit. 2012. S.70.

[23] Vgl. MONTADA: Geistige Entwicklung. 2002. S. 427 - 431.

[24] Vgl. BANHOLZER: Auffassung physikalischer Sachverhalte. 2008. S. 140.

[25] Vgl. ebd. S. 140f.

[26] Vgl. ebd. S. 141.

[27] Vgl. OERTER et al.: Entwicklung des Problemlösens. 2002. S. 485ff.

[28] GIEST: Didaktik des Sachunterrichtes. 2009. S. 60.

[29] SÄCHSISCHES STAATSMINITSERIUM FÜR KULTUS (Hrsg.): Lehrplan Sachunterricht. 2004. S. 2.

[30] Vgl. ebd. S. 2.

[31] Vgl. ebd. S. 9ff.

[32] HEMPEL: Anschlussfähigkeit der Sachfächer. 2010. S. 75.

[33] Vgl. ebd. S. 77.

[34] Vgl. ebd. S. 77.

[35] Vgl. WAGENSCHEIN: Pädagogische Dimension der Physik. 1995. S. 73.

[36] Vgl. HEMPEL: Anschlussfähigkeit der Sachfächer. 2010. S. 78.

[37] Vgl. ebd. S. 80.

[38] JANK et al.: Didaktische Modelle. 2009. S. 24.

[39] Vgl. SÄCHSISCHES STAATSMINISTERIUM FÜR KULTUS (Hrsg.): Lehrplan Sachunterricht. 2004. S. 21.

[40] Im anglizistischen Sprachraum, sowie in den alten Bundesländern der BRD, ist der Polylux eher als Overheadprojektor bekannt.

[41] Vgl. SÄCHSISCHES STAATSMINISTERIUM FÜR KULTUS (Hrsg.): Lehrplan Sachunterricht. 2004. S. 21.

[42] Vgl. HEINE: Masterarbeit. 2012. S. 53f.

[43] Vgl. ebd. S. 55f.

[44] Vgl. ebd. S. 58.

[45] Vgl. AAAS: Nature of Science. 1990. o.S.

[46] Vgl. DEMUTH: Naturwissenschaftliches Arbeiten. 2010. S. 17.

[47] Vgl. SÄCHSISCHES STAATSMINISTERIUM FÜR KULTUS (Hrsg.): Lehrplan Sachunterricht. 2004. S. 2 u. 21.

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Details

Titel
Eine Neukonzeption des naturwissenschaftlich-physikalischen Anfangsunterrichts zur Verbindung von Sach- und Fachunterricht
Untertitel
Märchenhafte Physik in der Sekundarstufe I
Hochschule
Technische Universität Dresden
Note
2,3
Autor
Jahr
2013
Seiten
67
Katalognummer
V368052
ISBN (eBook)
9783668465367
ISBN (Buch)
9783668465374
Dateigröße
708 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Physik, Physikdidaktik, Didaktik, Sekundarstufe 1, Märchen, Sachunterricht, Orientiertungsstufe, Gymnasium
Arbeit zitieren
Felix Eibenstein (Autor), 2013, Eine Neukonzeption des naturwissenschaftlich-physikalischen Anfangsunterrichts zur Verbindung von Sach- und Fachunterricht, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/368052

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