Lernerfolg und Motivation. Welche Funktionen erfüllen Experimente im Erdkundeunterricht?


Hausarbeit (Hauptseminar), 2018

24 Seiten, Note: 1.3


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Definition und Klassifikation von Experimenten
2.1 Wissenschaftliches Experiment
2.2 Geographisches (Unterrichts-) Experiment
2.3 Klassifikation

3. Funktionen von Experimenten im Erdkundeunterricht
3.1 Lernziele
3.1.1 Kognitive Lernziele
3.1.2 Instrumentale Lernziele
3.1.3 Soziale Lernziele
3.2 Problemlösendes Lernen
3.3 Entdeckendes Lernen
3.4 Forschendes Lernen

4. Effekte von Experimenten im Erdkundeunterricht
4.1 Positive Effekte
4.2 Negative Effekte
4.3 Schülermotivation

5. Verlaufsphasen des Experimenteinsatzes
5.1 Methodische Planung
5.2 Verlaufsphasen
5.3 Beispiele für die Unterrichtspraxis
5.3.1 Experiment zum Einfluss der Temperatur auf das Luftvolumen (nach Otto 2009, S. 9f.)
5.3.2 Wüstendedektive: Schüler entwickeln Experimente zur Erklärung von Dünenformen (nach Breitbach 2009, S. 32 f)

6. Fazit

7. Literaturverzeichnis

1. Einleitung

„I hear and I forget

I see and I remember

I do and I understand“

(Confucius)

Im Erdkundeunterricht, ebenso wie in anderen Unterrichtsfächern, kann durch selbstständiges Lernen ein effektiveres Lernen ermöglicht werden, als es beim Frontalunterricht durch Zuhören, Lesen und Beobachten möglich ist (Kaminske 2009, S. 23).

Experimente „die Stiefkinder des Erdkundeunterrichts“ (Wilhelmi 2000, S. 4) werden im Erdkundeunterricht nur selten oder sogar gar nicht eingesetzt. Dabei ist das Experimentieren in anderen Unterrichtsfächern, wie Physik oder Chemie, eine gängige und unumgängliche Methode, die die Basis zur Erlangung von Kenntnissen über die Natur ist (Kaminske 2009, S. 21).

Experimente stellen einen wichtigen Bestandteil offener Unterrichtsformen dar, für den es eine Vielzahl an Vorschlägen für mögliche Experimente gibt, die sich besonders für physisch-geographische Themen eignen und gut in den Unterricht integriert werden können.

Nach Salzmann (1984) haben Experimente einen positiven Einfluss auf den Lernerfolg und die Motivation der Schülerinnen und Schüler[1], darum stellt sich die Frage, warum Experimente eine so vernachlässigte Stellung im Erdkundeunterricht haben, obwohl sie auf die SuS positiv einwirken?

Auf dieser Frage aufbauend behandelt die vorliegende Hausarbeit die Fragestellung: „ Welche Funktionen erfüllen Experimente im Erdkundeunterricht und welche positiven und negativen Effekte haben sie auf den Lernerfolg und die Motivation der SuS?

Zu Beginn dieser Arbeit wird der Begriff des Experiments definiert und erklärt, welche Klassifikationen es gibt. Anschließend wird die Funktion von Experimenten und deren Lernziele dargestellt. Des Weiteren werden in einem nächsten Kapitel die positiven und negativen Effekte von Experimenten im Erdkundeunterricht und auf die Motivation und den Lernerfolg der SuS behandelt. Im Anschluss daran werden zwei Beispiel-Experimente vorgestellt, die sich in die Unterrichtspraxis integrieren lassen könnten. Die Hausarbeit wird durch ein Fazit abgerundet.

2. Definition und Klassifikation von Experimenten

Das Wort „Experiment“ lässt sich in den griechischen Wörtern „peira“ (Versuch, Probe, Wagnis) und „empeiros“ (erfahren, kundig) und im Lateinischen in „experientia“ (Probe, Versuch) und in „expertus“ (durch Erfahrung kennen gelernt) wiederfinden (Puthz 1988, S.11; zit. In: Otto 2003, S. 3).

An der Etymologie des Wortes wird demnach deutlich, dass ein Wissensgewinn durch eigens gesammelte Erfahrungen stattfindet.

In wissenschaftlicher Hinsicht reicht diese Begriffsdefinition allerdings nicht aus.

„Ein Experiment ist eine planmäßige, grundsätzlich wiederholbare Beobachtung von natürlichen und auch gesellschaftlichen Vorgängen unter künstlich hergestellten, möglichst veränderbaren Bedingungen. Es verfolgt den Zweck, durch Isolation, Kombination und Variation von Bedingungen eines Phänomens bzw. Objekts reproduzierbare und kontrollierbare Beobachtungen zu gewinnen, aus denen sich Regelmäßigkeiten und allgemeine Gesetzmäßigkeiten ableiten lassen. Ein Experiment kann beliebig oft wiederholt werden.“ (Otto 2003, S. 3).

Für den Geographieunterricht kann diese Definition jedoch nicht übernommen werden. „So werden oftmals reine Messungen, wie das Bestimmen der Fließgeschwindigkeit eines Flusses mit Hilfe von Messgeräten [...] fälschlicherweise als Experiment bezeichnet“ (Lehmann 1964, S.9 ; zit. In: Otto 2009, S. 4). Es gibt noch weitere Didaktiker (z.B. Kestler 2002, Rinschede 2007, Lethmate 2003, 2006) die betonen, dass die im Geographieunterricht als Experimente oder Versuche eingesetzten Methoden in der Regel keine echten Experimente sind, sondern eher Funktionsmodelle (Otto 2009, S. 4). Rinschede (2007) spezifiziert seine Aussage noch, indem er sagt, dass Unterrichtsexperimente eine Mittelstellung einnehmen, zwischen den wissenschaftlichen Forschungsexperimenten und dem alltäglichen Experimentieren und Erproben (Rinschede 2007, S. 292).

2.1 Wissenschaftliches Experiment

Ein Experiment ist die Fortführung einer Beobachtung, bei der einzelne Faktoren unter künstlichen Bedingungen verändert und kontrolliert werden. Es wird also aktiv in einen Vorgang eingegriffen, der ein bestimmtes Ereignis hervorbringt (Otto 2009, S. 4).

„Echte Experimente“ zeichnen sich demnach dadurch aus, dass aus einer Problemstellung heraus eine Hypothese abgeleitet wird, die durch einen Versuch und durch Veränderung ausgewählter Variablen versucht wird zu verifizieren oder zu falsifizieren. Ein Kontrollexperiment ist in jedem Fall dringend erforderlich, damit anderweitige Erklärungen ausgeschlossen werden können. Ein wissenschaftliches Experiment ist beliebig oft wiederholbar und führt bei identischen Versuchsbedingungen immer zum gleichen Ergebnis (Kaminske 2009, S. 23).

2.2 Geographisches (Unterrichts-) Experiment

Im Erdkundeunterricht wird zu Beginn eine Fragestellung oder eine Problemstellung zu einem in der Natur beobachteten Phänomen formuliert. (Otto 2009, S. 6).

„Geographische Experimente sind demnach Verfahren zur überprüfbaren Ermittlung von Einsichten in geographisch relevante, regelhafte und meist auf Naturphänomene bezogene Vorgänge. Diese werden zunächst isoliert, künstlich an Modellen oder geeigneten Objekten erzeugt, dann beobachtet und anschließend geklärt.“ (Lehmann 1964, S. 9, Breitbach 1999a, S. 41; zit. In: Rinschede 2007, S. 291f). Experimente im Erdkundeunterricht beschränken sich meist nur auf die physische Geographie oder den umweltökologischen Bereich. Humangeographische Experimente haben im Erdkundeunterricht eine Randstellung (Rinschede 2007, S.292) und werden folglich in dieser Arbeit nicht weiter thematisiert.

2.3 Klassifikation

Die im Erdkundeunterricht eingesetzten Experimente lassen sich nach verschiedenen Kriterien in verschiedene Klassen von Experimenten einteilen. Rinschede (2007) hat die Klassifikationen einiger Didaktiker in einer Tabelle zusammengefasst, die im Folgenden dargestellt wird.

Kasten 1: Übersicht Klassifikation der eingesetzten Experimente im Erdkundeunterricht (nach Becker, Glöckner, Hoffmann, Jüngel 1992; Bruhn 1993; Eschenhagen/ Kattmann/ Rodi 1998; Meyer 1994; Zusammengefasst In: Rinschede 2007, S 292)

- Nach der Versuchsanordnung
- Modellexperiment
- Natur-/ Realexperiment

- Nach der methodischen Organisation/ Zielsetzung
- Lehrer- oder Demonstrationsexperiment
- Schülerexperiment (Aktionsexperiment)

- Nach der zeitlichen Dauer
- Kurzzeitexperimente
- Langzeitexperimente

- Nach der fachinhaltlichen Zuordnung
- Geologische und geomorphologische Experimente
- Bodengeographische Experimente
- Klimageographische Experimente
- Hydrogeographische Experimente
- Biogeographische Experimente
- Umweltökologische Experimente

- Nach der didaktischen Funktion (didaktischer Ort)
- Einführungsexperimente/ Problemexperimente
- Entdeckende Experimente
- Anwendungs-, Kontroll-, Bestätigungsexperimente

- Nach der Auswertung der Ergebnisse
- Qualitative Experimente
- Quantitative Experimente

(Rinschede 2007, S. 292)

Anschließend werden einige der Punkte in dieser Tabelle genauer erläutert, jedoch wird auf Grund der in dieser Arbeit behandelten Fragstellung neben der Versuchsanordnung und dem methodischen Aspekt nur auf die primär didaktischen Punkte eingegangen.

Bei der Klassifikation nach der Versuchsanordnung unterscheidet man zwischen Modellexperimenten und Naturexperimenten. Bei Modellexperimenten wird die Natur an einem Modell nachgebildet und einzelne Naturphänomene werden anhand dessen so naturgetreu wie möglich dargestellt. Dabei muss man die Modellexperimente unterscheiden, die nachgeahmt sind, wie z. B. ein Globus, und die Modellexperimente, die sich an natürlichen geographischen Elementen bedienten, wie z. B. Kalkstein, Sand etc. und Modellexperimente mit chemischen oder physikalischen Elementen, wie z. B. bei der Entstehung von Luftströmungen. Da die Wirklichkeit stark vereinfacht wird, ist es wichtig, vorher mit den SuS zu kommunizieren, dass eine Verfälschungsgefahr bestehen kann, die zu Verständnisproblemen führt. Die SuS können jedoch durch Modellexperimente Rückschlüsse auf die Natur ziehen, die es ihnen ermöglicht Vergleiche anzustellen. Naturexperimente sind Experimente, die in der freien Natur oder an kleinen Gegenständen aus der Natur im Klassenzimmer durchgeführt werden, z. B. die Erosion auf einem Sandhaufen auf dem Schulhof. Die Entnahme und Analyse von Bodenproben zählen ebenfalls zu den Naturexperimenten (Rinschede 2007, S.293).

Ein Demonstrationsexperiment ist eines, welches von der Lehrperson gut sichtbar im Klassenzimmer vorgeführt wird, um einen bestimmten Prozess zu veranschaulichen. Die SuS nehmen bei dieser Form des Experimentierens die Rolle der Beobachter ein. Schülerexperimente hingegen werden von den SuS selbst in kleinen Gruppen geplant und durchgeführt. Die SuS haben die Möglichkeit sich selbstständig in komplexe Sachverhalte einzuarbeiten. Arbeiten alle SuS an einem Thema, nennt man diese Art arbeitsgleiches Experimentieren, beim arbeitsteiligen Experimentieren wird ein großes Problem in kleinere Teilprobleme aufgeteilt (Rinschede 2007, S. 294). In dieser Arbeit wird hauptsächlich auf die Schülerexperimente Bezug genommen.

Nach der didaktischen Funktion lassen sich die Experimente in Einführungsexperimente, entdeckende Experimente und Anwendungsexperimente unterscheiden (Otto 2003, S.4). Hier ist es wichtig, dass die Zielsetzung und welche Funktion das Experiment innerhalb einer Unterrichtsreihe einnehmen soll schon zu Beginn der Unterrichtsreihe feststeht.

Nach Rinschede (2007) ergeben sich vier verschiedene Möglichkeiten, Experimente im Unterricht einzusetzen.

In der Einstiegsphase haben die Einführungs- oder Problemexperimente eine motivierende Wirkung auf die SuS. Die Neugierde der SuS soll geweckt werden und sie werden durch ein kurzes Demonstrationsexperiment zu einer Problemstellung geführt und bilden erste Hypothesen (Rinschede 2007, S. 296). Die SuS können in einen neuen Themenbereich eingeführt werden und werden auf ein bestimmtes Naturphänomen aufmerksam gemacht. Daher eignen sich Einführungsexperimente besonders gut für den Einstieg in eine Unterrichtseinheit oder –reihe. Darauf aufbauen kann in einer der nächsten Schritte ein entdeckendes Experiment folgen (Haubrich, Reinfried 2015, S. 144).

Das entdeckende Experiment, welches klassischerweise in der Erarbeitungsphase eingesetzt wird, dient dem Zweck, bereits aufgestellte Hypothesen zu überprüfen. Es bietet sich an, die entdeckenden Experimente von den SuS selbst planen und durchführen zu lassen. Die Lehrkraft steht den SuS besonders bei der Versuchsplanung und der Beschaffung des Materials stets zur Seite. Der besondere didaktische Wert dieser Art des Experimentierens liegt darin, dass die SuS zur Selbsttätigkeit angeregt werden und ihr Problemlösungspotenzial fördern (Haubrich, Reinfried 2015, S. 144).

Im Idealfall folgt das entdeckende Experiment den Einzelschritten, wie sie bei einem Forschungsexperiment üblich sind. Auch dabei muss die Lehrkraft den SuS zur Seite stehen (Otto 2003, S. 4).

Das bestätigende Experiment erfüllt zwei Funktionen. Zum einen dient es dazu, bereits erlernte und bekannte Sachverhalte zu bestätigen oder die erneute Bekräftigung einer Erkenntnis (Otto 2003, S. 4). Bereits gelernte theoretische Unterrichtsinhalte lassen sich in diesen Experimenten praktisch überprüfen und haben eine besondere didaktische Qualität, da das Gelernte durch Wiederholen vertieft werden kann (Haubrich, Reinfried 2015, S. 144).

3. Funktionen von Experimenten im Erdkundeunterricht

Experimente im Erdkundeunterricht werden wie bereits erwähnt von einigen Didaktikern nicht als vollwertige Experimente angesehen. Dabei stellt sich die Frage, ob es überhaupt von entscheidender Bedeutung in Bezug auf die SuS ist, dass ein Experiment allen Anforderungen eines wissenschaftlichen Experiments erfüllt. Viel wichtiger ist es, dass es den SuS einen Mehrwert gibt und die Unterrichtsstunde eine Bereicherung für sie ist (Breitbach 2009, S. 31).

Experimente im Erdkundeunterricht ermöglicht es den SuS einen Einblick in Prozesse zu erlangen, die aus zeitlichen oder räumlichen Gründen nicht in der Realität beobachtet werden können. Diese Phänomene werden im Klassenzimmer in verkleinertem Maßstab und in zeitlicher Raffung für die SuS nachgestellt und einzelne Variablen bewusst verändert. So können die SuS einen Einblick und Kenntnisse über naturgesetzliche Abläufe erhaschen. Gerade bei Schülerexperimenten wird das kreative Denken der SuS gefordert und gefördert, indem sie zu einer Problemstellung möglichst selbstständig einen Experimentansatz entwickeln um zu einer Lösung des Problems zu gelangen (Haubrich, Reinfried 2015, S. 146).

Dadurch wird nicht nur das problemlösende Denken gefördert, sondern auch entdeckendes, forschendes und vernetztes Denken, da die SuS durch die Verbindung von Theorie und Praxis mehrere Lernkanäle gleichzeitig aktivieren. (Otto 2009, S. 8).

Den SuS wird nicht nur reines Fachwissen vermittelt, womit sie einen Vorgang beschreiben können, sie können beim Experimentieren auch erkennen, warum sich dieser Vorgang abspielt. Sie verstehen also die Ursache und Wirkung hinter den beobachteten Phänomenen (Salzmann 1981, S. 14).

Insgesamt misst sich der Erfolg von Experimenten im Erdkundeunterricht also weniger an der korrekten wissenschaftlichen Durchführung sondern eher daran, ob der Experimenteinsatz für ein bestimmtes Lernziel hilfreich und und sinnvoll war (Breitbach 2009, S. 31).

[...]


[1] Im Folgenden mit SuS abgekürzt

Ende der Leseprobe aus 24 Seiten

Details

Titel
Lernerfolg und Motivation. Welche Funktionen erfüllen Experimente im Erdkundeunterricht?
Hochschule
Bergische Universität Wuppertal
Note
1.3
Autor
Jahr
2018
Seiten
24
Katalognummer
V428094
ISBN (eBook)
9783668720657
ISBN (Buch)
9783668720664
Dateigröße
575 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
welche, funktionen, experimente, erdkundeunterricht, effekte, lernerfolg, motivation, schüler
Arbeit zitieren
Laura Hartmann (Autor), 2018, Lernerfolg und Motivation. Welche Funktionen erfüllen Experimente im Erdkundeunterricht?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/428094

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