1. STAATLICHES SEMINAR FÜR DIDAKTIK UND LEHRERBILDUNG
NÜRTINGEN (GWHS)
Zusammenfassung der Dokumentation einer Unterrichtseinheit
1. Allgemeine Angaben
Kompetenzorientierte Formulierung des Themas
„Die Natur als Erfinder? - Schülerinnen und Schüler einer 3. Klasse entdecken bei
der Auseinandersetzung mit alltäglichen Erfindungen Vorbilder aus der Natur,
erwerben grundlegendes Fachwissen im Bereich Bionik und erweitern ihre
Methodenkompetenz, indem sie ausgewählte Prinzipien mit naturwissenschaftlichen
Denk- und Arbeitsweisen untersuchen“
Autorin / Autor
Birgit Eva Morlock
Klassenstufe Fach / Fächerverbund Zeitumfang in Stunden Schule
3 Mensch, Natur ca. 20 Schulstunden (und Neugreuth-Schule
und Kultur zwei Vormittage für den Metzingen (GHWRS)
außerschulischen Lernort Neugreuthstr. 24
und die Präsentation / 72555 Metzingen
Ausstellung des Projekts)
Organisationsform des Unterrichts
Klassenverband (18 Schülerinnen und Schüler) und außerschulischer Lernort

2. Struktur des Lernprozesses

3. 2. Kompetenzanalyse
Kompetenzorientierte Zielformulierung
„Die Schüler entdecken bei der Auseinandersetzung mit alltäglichen Erfindungen
Vorbilder aus der Natur, erwerben grundlegendes Fachwissen im Bereich Bionik,
erweitern ihre Methodenkompetenz, indem sie ausgewählte Prinzipien mit
naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen untersuchen und entwickeln in der
Teamarbeit soziale Verantwortung sowie Selbstvertrauen in die eigenen Fähigkeiten“
Kompetenzen
Die themenorientierte Unterrichtseinheit wurde so ausgerichtet, dass bei der
Weltwahrnehmung der Schüler angesetzt und an die unterschiedlichen
Vorerfahrungen und Denkweisen der Kinder angeknüpft wurde. Das individuelle
Vorwissen wurde im Unterrichtsgeschehen aufgegriffen, weiterentwickelt und in
„tragfähige Formen des Wissens und Könnens“ (BILDUNGSPLAN 2004: 96)
weitergeführt. Des Weiteren wurde „durch die Verbindung schulischen Lernens mit
dem eigenen Handeln […] das Lernen persönlich bedeutsam und damit nachhaltig“
(ebd.). Da die Schüler ihre Versuche und Experimente in der Gruppe selbständig
planen, durchführen und überarbeiten konnten, wurde der „Aufbau von Einstellungen
und Haltungen“ gefördert und so ein wichtiger Beitrag zur naturwissenschaftlichen
Grundbildung geleistet (ebd.). Eine wesentliche Rolle spielten die forschende
Auseinandersetzung und das problemorientierte Vorgehen, wodurch die Schüler nach
und nach dazu befähigt wurden selbständig zu arbeiten und elementare Denk- und
Arbeitsweisen anzuwenden.

4. Ausgehend von den oben aufgeführten Kompetenzbereichen aus dem Bildungsplan
und dem kompetenzorientierten Lernziel lassen sich folgende Kompetenzen,
Kriterien und Indikatoren aus der Einheit ableiten:
Anzubahnende Kompetenz im sachlich-fachlichen Kompetenzbereich:
Die Schüler entdecken bei der Auseinandersetzung mit alltäglichen Erfindungen
Vorbilder aus der Natur und erwerben grundlegendes Fachwissen im Bereich Bionik
Kriterien: Indikatoren:
Die Schüler…
Aneignung fachspezifischen  wissen was Bionik bedeutet und können die
Grundwissens zum Thema Bionik Zusammensetzung des Wortes „Bionik“ erläutern
 kennen Vorbilder aus der Natur und die
Herstellen von Zusammenhängen entsprechende technische Erfindung
zwischen Vorbildern aus Natur (Analogienpaare)
 kennen einige wichtige Bioniker (von damals und
und Technik
heute) und deren Erfindungen
 können den Nutzen von bionischen Erfindungen für
den Alltag an Beispielen erläutern
 kennen exemplarische bionische Prinzipien
Anzubahnende Kompetenz im methodisch-strategischen Kompetenzbereich:
Die Schüler erweitern ihre Methodenkompetenz indem sie ausgewählte bionische
Prinzipien mit naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen untersuchen
Kriterien: Indikatoren:
Die Schüler…
Anwendung  stellen Vermutungen mittels der Placemat-Methode
naturwissenschaftlicher Denk- und und des Concept-Cartoons an
Arbeitsweisen (für die  wenden entsprechende naturwissenschaftliche
Untersuchung von bionischen Denk- und Arbeitsweisen an: Beobachten, Messen,
Phänomenen und Prinzipien) Vergleichen, Ordnen, Experimentieren
 arbeiten arbeitsteilig in 3er oder 4er-Gruppen
Selbständiges Arbeiten zusammen
 erschließen sich die Inhalte in kooperativen
Lernprozesse selbständig Lernformen selbständig (Partnerinterviews,
organisieren Lerntempoduett)
 dokumentieren ihre Erkenntnisse schriftlich im
Sachverhalte recherchieren Lerntagebuch
 recherchieren selbständig (im Internet oder mithilfe
des Thementisches) für die Forscheraufgabe
Anzubahnende Kompetenz im sozial-kommunikativen Kompetenzbereich:
Die Schüler erweitern ihre Kommunikations- und Teamfähigkeit durch die Arbeit in
Gruppen
Kriterien: Indikatoren:
Die Schüler…
 erarbeiten in Teams Regeln für die Zusammenarbeit
Rücksichtsvoll und  arbeiten kooperativ in ihren Gruppen und halten die
verantwortungsbewusst Regeln ein
miteinander umgehen  hören einander zu und äußern eigene Vorstellungen
 übernehmen ihre Rollenaufgabe (Materialwächter,
Regelbeobachter, Vorleser und Schreiber)

5. Anzubahnende Kompetenz im personalen Kompetenzbereich:
Die Schüler entwickeln Selbstvertrauen in ihre eigenen Fähigkeiten
Kriterien: Indikatoren:
Die Schüler…
Selbstvertrauen in eigene  übernehmen Verantwortung in ihrer Gruppe durch
Fähigkeiten stärken Arbeitsteilung (Materialwächter etc.)
 wählen selbst einen Themenbereich aus der Einheit
Eigenverantwortliche Arbeit in der für die Ausstellung bzw. Präsentation vor Publikum
Gruppe aus
 präsentieren ihre Ergebnisse einem Experten, den
Persönlichen Lernprozess Eltern und Schülern
reflektieren  dokumentieren ihren Lernprozess in einem
Lerntagebuch
3. Sachstruktur des Themenfeldes, Schwerpunktsetzung und Begründung
Zielsetzung
Ziel der Unterrichtseinheit war es, anhand der Präkonzepte und der
Schülerinteressen, unterschiedliche Perspektiven eines Themas aufzugreifen und zu
verknüpfen. Auf dieser Grundlage wird der Lerngegenstand mehrperspektivisch
dargestellt und für die Schüler werden verschiedene Möglichkeiten der
Auseinandersetzung mit ihm offen gehalten. Dies fördert vernetztes Denken und
ermöglicht verständliche Sinnzusammenhänge und einen Lebensweltbezug (vgl.
UNGLAUBE 1997: 45ff). Insbesondere die Bionik als vernetzende
Wissenschaftsdisziplin ist ein Lernbereich, der zur Lösung technischer Probleme
anregt und demnach die Problemlösefähigkeit der Schüler stärkt und so deren
Handlungskompetenz weiterentwickelt. „Durch bionisches Denken und Handeln
werden bei den Lernenden Fähigkeiten zu vernetzten Denkweisen auf der Basis des
‚Ineinanderübergehens‘ von Technik und Natur herausgebildet, die auch zur
Ausprägung eines fächerübergreifenden Entwicklungsdenkens führen können.
Dadurch wird auf elementarer Stufe ein ‚kreatürliches Verhältnis‘ zur Natur
herausgebildet, welches den Reichtum an Pflanzen und Tieren auch als potentielle
Anregungsquelle für technisches Gestalten einschließt“ (BIOKON E.V. 2010). Im
Hinblick auf das Erkunden bionischer Prinzipien wurden hierbei grundlegende
naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen, wie z.B. Beobachten, Messen,
Vergleichen, Ordnen, Erkunden und Experimentieren (vgl. STÄUDEL 2003), gefordert
und gefördert.

6. Biologie: Technik:
Vorbilder aus der Natur (Pflanzen Technische Erfindungen und ihre
und Tiere) entsprechenden Vorbilder aus
der Natur
Physik / Chemie:
Grundlegende physikalische und
chemische Prinzipien aus der
BIONIK Kunst:
Bionik-Memory selbst herstellen
(Analogienpaare)
BIOlogie + TechNIK
Bionik untersuchen
Deutsch: Geschichte:
Lesestrategien, Fachtermini Historische Entwicklung der
kennen und anwenden lernen, Bionik (die ersten Bioniker und
Vermutungen versprachlichen, deren Erfindungen)
Lernprozesse schriftlich
dokumentieren (Lerntagebuch),
Hörverstehen (Hörspiel „Bionik
für Kinder“)

7. 4. Analyse fächerverbundspezifischer Aspekte, Schwerpunktsetzung,
Begründung
Analyse fächerverbundspezifischer Aspekte
Das Verständnis von Scientific Literacy wird in der Literatur häufig auch als
naturwissenschaftliche Grundbildung beziehungsweise naturwissenschaftliche
Kompetenz bezeichnet (vgl. IPN KIEL). Dahinter steckt ein interdisziplinärer und
mehrperspektivischer Ansatz von Naturwissenschaft und Technik im Unterricht, deren
Ziel es ist, naturwissenschaftliche Grundbildung nachhaltig zu fördern.
Indem in meiner Einheit eine Lernumgebung geschaffen wurde, bei der die Schüler
einer naturwissenschaftlichen Frage- oder Problemstellung begegneten, ermöglichte
dies den Schülern zu staunen, neugierig zu werden, sowie aktiv und entdeckend zu
lernen. Durch handlungsorientiertes Arbeiten und abwechselnde Phasen der
Instruktion und eigenständigen Konstruktion erhielten die Schüler die Möglichkeit
bedeutungsvolles Wissen aufzubauen, sowie den lebenspraktischen Nutzen des
Lernens zu erfahren. Darüber hinaus wurde Raum gegeben, eigene Interessen zu
entwickeln und wertschätzende Einstellungen und Haltungen gegenüber der Natur zu
erlangen, die wiederum die naturwissenschaftliche Grundbildung fördern (vgl.
STEFFENSKY/ STEINWEG 2009).
Naturorientiertes Lernen ist lebensnah und erfolgt in Kooperation mit der Natur. Die
Lernenden ergründen Phänomene und Wunder der Natur. Bei der Verwirklichung des
naturorientierten Lernens wird ein handelnder Zugang zu den verschiedenen Fächern
geschaffen. Innerhalb dieses Lernens wird ein reales Problemfeld geschaffen, bei
dem die Schüler ihre Neugier entfalten können und Faszination erleben sowie
Erfolgserlebnisse erreichen. Wenn Tiere und Pflanzen zur Lösung von Problemen
helfen, können nachhaltige Beziehungen zum Leben und der Natur aufgebaut werden
(vgl. HILL 2003).
In diesem Sinne wurden die Schüler in der Einheit durch die Vernetzung von
biologischem Vorbild und technischer Lösung dazu aufgefordert erworbenes Wissen
vernetzt einzusetzen. Es wurden bionische Prinzipien aus der Natur erkundet und
durch Experimentieren, Entdecken und Nacherfinden technische Lösungen
kennengelernt. Dies war auf der einen Seite Motor des Lernens und sicherte
andererseits nachhaltiges Lernen.

8. Lernen im Sinne des Konstruktivismus wird nicht als „Wissensvermittlung“
angesehen, bei dem die Steuerung des Lernprozesses einseitig vom Lehrer ausgeht,
sondern wird vielmehr als aktiver und selbstgesteuerter Prozess verstanden. Lernen
als aktiver Prozess bedeutet in diesem Zusammenhang auch, dass der Lernende auf
der Basis seines vorhandenen Wissens neue Informationen interpretiert und
verändert. Dabei bringen die Schüler unterschiedliche Vorkenntnisse und
Assoziationen mit (vgl. GÖTZFRIED 1997: 13ff).
Für meine Einheit bedeutete dies, die Kinder schon bei der Planung aktiv mit
einzubeziehen. So hatten die Schüler während der Einheit die Möglichkeit, ihre
Interessen zu bekunden und sich mit eigenen Fragen auseinander zu setzen. Zudem
entstanden offene Lernsituationen, die ein hohes Maß an Aktivität und
Selbststeuerung seitens der Schüler zuließen und individuelle Lernprozesse
ermöglichten.
„Erstes Ziel naturwissenschaftlichen Unterrichtens ist es, Primärerfahrungen zu
ermöglichen, Phänomene zu betrachten, Fragen an die Natur zu stellen und sie von
ihr selbst beantworten zu lassen. Dabei können die Schülerinnen und Schüler
grundlegende Arbeitstechniken lernen“ (ERLEBNIS NATUR & CO. 1 2005: 7).
Dabei lassen sich naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen zwar
theoretisch nach unterschiedlichen Aspekten gliedern, kommen in der Praxis jedoch
meist in kombinierter Form vor (vgl. STÄUDEL 2003: 19). Hierbei werden die einzelnen
Denk- und Arbeitsweisen an konkreten, den Schülern bedeutungsvoll erscheinenden
Inhalten erschlossen (vgl. PFEIFER 2003: 8f).
Schwerpunktsetzung und Begründung
Classroom Management ist ein weiter Begriff, der alle Maßnahmen umfasst, die
eine effektive Organisation und optimale Nutzung der Lernzeit betreffen. Hierzu
gehören didaktisch-methodische Fragen sowie auch Fragen zur räumlichen
Strukturierung und Nutzung, Angebote zur selbständigen Mitarbeit und letztendlich
auch das aufgebaute Regel-Ritual-Konzept (vgl. HOFFMANN 2004: 65f).
Für meine Einheit wurde deshalb eine ansprechende Lernumgebung gestaltet, die es
den Schülern ermöglichte selbständig zu arbeiten und handlungsorientiert
vorzugehen. Des Weiteren stand den Schülern während der gesamten Einheit ein
Thementisch mit Materialien und Literatur zum Thema „Bionik“ zur Verfügung.
Während der gesamten Einheit stand den Schülern zudem der Laborwagen zur

9. Verfügung, der vor allem für die Experimente zum Einsatz kam. Zudem halfen die
gemeinsam erarbeiteten Regeln für die Gruppenarbeit und die verteilten
Rollenaufgaben in den Gruppen eine feste Struktur aufzubauen, die durch die
Ritualisierung die effektive Lernzeit erhöhte.
Die Mehrheit des Unterrichts läuft über Sprache ab. Dabei ist die Verbindung von
Sprache und Denken als sehr eng anzusehen und sollte für die Unterrichtsplanung
stets besondere Beachtung finden. Insbesondere der naturwissenschaftliche
Unterricht korreliert mit Sprache in vielfältiger Weise und gerade die
naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen setzen sprachliche Strategien und
Kompetenzen voraus (vgl. KAISER 2004: 78ff). Der enge Zusammenhang von
Sprachkompetenz und Aneignung sachbezogenen Wissens steht somit außer Frage.
Lernen heißt in jedem Fach auch Aneignung von Sprache und umgekehrt. Nach dem
genetischen Konzept von Wagenschein kommt es hierbei zentral darauf an, an die
vorhandene Sprache der Kinder anzuknüpfen, diese aufzugreifen und fortzuführen.
Deshalb legte ich großen Wert auf die Einführung der Fachtermini und gab passende
Satzmuster oder Begriffe als Hilfestellung. Zudem wurden die sprachlichen Strukturen
der Kinder aufgegriffen und daran anknüpfend fortgeführt, um die Herausbildung von
Bildungs- und Fachsprache zu stärken.
„Außerschulische Lernorte sind authentische Erfahrungsräume außerhalb des
Schulgeländes, die Lernprozesse anregen, erweitern und ergänzen können“
(HELLBERG-RODE 2004: 145). Insbesondere für den verstärkt erfahrungs- und
handlungsorientiert ausgerichteten Unterricht im Fächerverbund Mensch, Natur und
Kultur, wo konkrete Anschauung, unmittelbares Erleben und der handelnde Umgang
mit lebensweltlichen Phänomenen bedeutsam für den Lernprozess sind, kommt den
außerschulischen Lernorten eine besondere Bedeutung zu. In enger Verbindung
damit steht auch die Forderung nach verstärkter Handlungs- und Problemorientierung
und dem Konzept des „Lernens vor Ort“ (vgl. HELLBERG- RODE 2004).
Aufgrund der oben genannten Vorteile organisierte ich einen Ausflug in Deutschlands
größtes Textilforschungszentrum mit einer Abteilung für bionische Innovationen, das
Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV) in Denkendorf. Dort sollte den Schülern
erlebnis- und erfahrungsorientierte Lernprozesse ermöglicht, Lebensnähe zur
Thematik Bionik hergestellt und „Lernen mit allen Sinnen“ eröffnet werden.

10. 5. Lernstandserhebung
Lernstandserhebung
Um den Lernvoraussetzungen der Schüler gerecht zu werden, wurde die
Gruppenzusammenstellung nach den Ergebnissen der Peer-Nomination und des
Soziogramms vorgenommen. So sollte ein möglichst optimales Arbeits- und
Lernklima geschaffen werden und die Schüler die Möglichkeit erhalten, ihren
Sympathien und Kompetenzen entsprechend zu arbeiten. Daneben wurde in der
Themenfelderöffnung auch eine Lernstandserhebung durchgeführt und
Schülerfragen formuliert. In der Auswertung der ersten Lernstandserhebung wurde
hierbei deutlich, dass abgesehen von einem Schüler, fast kein fachliches Vorwissen
zum Thema Bionik vorhanden war.
Da die Lernstandserhebung unterschiedliche Anforderungsbereiche beinhaltete,
konnte der Erfolg der Einheit am Ende differenziert ermittelt werden. Aufgrund der
zuvor wenig bekannten Thematik, entschied ich mich ausschließlich qualitative
Fragen zu integrieren und schloss Aufgaben zum Ankreuzen aus, um „echtes
Vorwissen“ zu ermitteln, das nicht auf „Zufallstreffern“ beruhen sollte. Diese
Vorgehensweise sollte außerdem die Reliabilität der ersten und zweiten Erhebung
gewährleisten.
6. Dokumentation und Reflexion von Lernprozessen
Dokumentation und Reflexion von Lernprozessen
Die Schüler dokumentierten ihren Lernprozess während der Unterrichtseinheit in
ihrem Forscherbuch „Bionik“. Daneben wurde ein Lerntagebuch geführt, indem die
Schüler ihren individuellen Lernprozess dokumentierten und ihre Ergebnisse
reflektierten. Die Dokumentation und Reflexion des individuellen Lernprozesses
wurde in schriftlicher oder zeichnerischer Form in das Lerntagebuch eingetragen.
Hierbei wurden neu eingeführte Begriffe als Hilfestellung an der Tafel fixiert. Daneben
wurden regelmäßig Reflexionsgespräche im Klassenverband durchgeführt und die
Schüler reflektierten mittels einer Zielscheibe ihre Zusammenarbeit in der Gruppe,
sowie das Vorgehen während der Arbeitsphasen. Auch die Vermutungen, die die
Schüler zu Beginn der Stunde mittels der Placemat-Methode oder den Concept-
Cartoons in den Gruppen aufstellten, wurden in den Gesprächen im Klassenverband
reflektiert.

11. 7. Anhang
Literaturangaben
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Ahrenholz, B. (Hrsg.): Fachunterricht und Deutsch als Zweitsprache. Tübingen:
Narr Verlag.
- BIOKON E.V. (Hrsg. 2010): Bionik in den Schulen. Bionik und deren Bedeutung
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http://www.biokon.net/bildung/schule.html [Stand: 30. Dezember 2010]
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Naturwissenschaftliche Arbeitsmethoden. Hannover: Schroedel Verlag.
- FISCHER, C. et. al. (o. J.): Förderung von besonderen Begabungen. In: Stiftung
Bildung zur Förderung Hochbegabter (Hrsg.): Individuelle Förderung –
Begabtenförderung. Beispiele aus der Praxis.
- GOGOLIN, I./ ROTH, H.-J. (2007) Bilinguale Grundschule. Ein Beitrag zur
Förderung der Mehrsprachigkeit. In: Anstatt, T. (Hrsg.): Mehrsprachigkeit bei
Kindern und Erwachsenen. Erwerb – Formen – Förderung. Tübingen:
Attempto.
- GÖTZFRIED, W. (Hrsg. 1997): Bedeutungsvolles Wissen im Sachunterricht
aufbauen. In: Grundschule, H. 10.
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- HOFFMANN, G. (2004): Classroom Management: Anleitung zur
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http://pisa.ipn.uni-kiel.de/fr_reload.html?naturwissenschaft.html [Stand: 30.
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Basiswissen Sachunterricht. Unterrichtsplanung und Methoden.
Baltmannsweiler: Schneider Verlag Hohengehren.
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2004): Bildungsplan 2004 Grundschule.
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- PFEIFER, P. (Hrsg. 2003): Was heißt „naturwissenschaftliches Arbeiten“? In:
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Pädagogik und Didaktik der Grundschule. Neuwied/ Kriftel/ Berlin:
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ps.eu/2010/02/25/ste-ps-rahmen-konzept/ [Stand: 27. Dezember 2010]
- STEINWEG, A./ STEFFENSKY, M. (Hrsg. 2009): Aufbau naturwissenschaftlicher
Grundbildung. Anregungen zur Gestaltung des mathematischen und
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- UNGLAUBE, H. (1997): Fächerübergreifendes Arbeiten im Sachunterricht - ein
altes Konzept in neuem Gewand? In: Meier, R./ Unglaube, H./ Faust-Shiel, G.
(Hrsg.): Sachunterricht in der Grundschule. Frankfurt am Main: Arbeitskreis
Grundschule - der Grundschulverband e.V.
Verwendete Medien
- KOEBERLIN, M. ET. AL. (2009): KINDER WISSEN MEHR. BIONIK FÜR KINDER.
MANNHEIM: SAUERLÄNDER VERLAG. (AUDIO-CD)
- WAS IST WAS (2009): ERFINDUNGEN UND BIONIK. NÜRNBERG: TESSLOFF
VERLAG. (DVD)