STAATLICHES SEMINAR FÜR DIDAKTIK UND LEHRERBILDUNG                      (GWRHS) NÜRTINGEN         STE-PS Science Teacher E...
Erfahrungen machen und Erkenntnisse gewinnen, nicht in Büchern und Arbeitsheften,sondern selbst handelnd und experimentier...
2. KompetenzanalyseKompetenzanalyseOrientiert an den Kompetenzstufen nach PISA, standen die Schüler zu Beginn derEinheit g...
3. Sachstruktur des Themenfeldes, Schwerpunktsetzung undBegründungDie Strukturierung und die Auswahl der Themenbereiche de...
4. Analyse fachdidaktischer/fächerverbundspezifischer Aspekte,Schwerpunktsetzung, BegründungAnalyse fachdidaktischer/fäche...
3. MehrperspektivitätMehrperspektivität im Unterricht umzusetzen bedeutet, dass man den Kindern,ausgehend      von    ihre...
5. LernstandserhebungLernstandserhebung (Methoden/Materialien)Diagnose und VorwissenDer Begriff „Vorwissen“ beinhaltet, da...
6. Dokumentation und Reflexion von LernprozessenDokumentation von LernprozessenUm gewonnene Erkenntnisse zu dokumentieren ...
7. AnhangLiteraturangaben• Deutsches Pisa Konsortium (Hrsg.) (2000): Pisa 2000–Basiskompetenzen  von Schülerinnen und Schü...
SonstigesKompetenzstufen nach PISA im Anschluss an Bybee (1997)Stufe V: Konzeptuelles und prozedurales Verständnis auf hoh...
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STE-PS Doku - Experimentieren mit Luft - Klasse 3

  1. 1. STAATLICHES SEMINAR FÜR DIDAKTIK UND LEHRERBILDUNG (GWRHS) NÜRTINGEN STE-PS Science Teacher Education - Principles and Standards Dokumentation einer themenorientierten Unterrichtseinheit Staatliches Seminar für Didaktik und Lehrerbildung (GWRHS) Nürtingen, 2010 – http://www.ste-ps.euDokumentation einer Unterrichtseinheit1. Allgemeine AngabenKompetenzorientierte Formulierung des ThemasExperimentieren mit Luft –Hinführung zu naturwissenschaftlichenDenk- und Arbeitsweisen im Fächerver-bund MeNuK mit Schülern einer 3. Klasse.Autorin/ AutorJennifer DastKlassenstufe Zeitumfang in Schule Stunden3 ca. 20 Wielandschule, Filderstadt/SielmingenStruktur des LernprozessesIn meiner Unterrichtseinheit zum Thema „Experimentieren mit Luft – Hinführung zunaturwissenschaftlichen Denk-und Arbeitsweisen im Fächerverbund MeNuK mitSchülern einer 3. Klasse“ stand das „themenorientierte Arbeiten“ im FächerverbundMeNuK im Vordergrund, mit dem übergeordneten Ziel die Schüler annaturwissenschaftliche Denk-und Arbeitsweisen hinzuführen. Hinführen, das heißtzunächst einmal naturwissenschaftliche Denk-und Arbeitsweisen, zu denenbeispielsweise erkunden und experimentieren, vermuten und prüfen sowie beobachtenund messen gehören, bei den Schülern anzubahnen. Anschließend hatten die Schülerdie Möglichkeit diese in immer offener gestalteten Situationen mit wachsenderEigenverantwortlichkeit und Selbststeuerung anzuwenden, um so ihrenaturwissenschaftlichen Fähigkeiten weiter auszubauen. Am Ende der Einheit solltendie Schüler schließlich in der Lage sein diese Denk-und Arbeitsweisen weitgehendselbständig in Transfer- und Problemaufgaben anzuwenden und umzusetzen.Zusammenfassend gesagt, die Schüler sollten, ausgehend von ihren Fragen, eigene
  2. 2. Erfahrungen machen und Erkenntnisse gewinnen, nicht in Büchern und Arbeitsheften,sondern selbst handelnd und experimentierend und so schließlich Antworten auf ihreFragen finden.
  3. 3. 2. KompetenzanalyseKompetenzanalyseOrientiert an den Kompetenzstufen nach PISA, standen die Schüler zu Beginn derEinheit größtenteils noch auf Stufe I, das heißt sie besaßen ein sogenanntesnominelles naturwissenschaftliches Wissen. Sie verfügten zwar über ein einfachesFaktenwissen, aber Fehlvorstellungen waren deutlich sichtbar.Kompetenzen (Bezug zum Bildungsplan)Nach Schecker „soll die in der Schule zu vermittelnde naturwissenschaftliche Bildung… Zugang zur natürlichen und technischen Welt um uns herum liefern,… Einblick in die [...] Kraft der Naturwissenschaften für Kultur und Gesellschaft bieten,… Einblick in die speziellen epistemologischen (erkenntnistheoretischen) Methoden der Naturwissenschaften bieten… Und zu grundlegenden Deutungen der natürlichen und technischen Umwelt verhelfen.“ (Gräber, W., Nentwig, P., Koballa, T., Evans, R. (Hrsg.) (2002), S. 15)Diese von Schecker genannten Ziele der naturwissenschaftlichen Bildung finden sichauch in den Kompetenzen und Inhalten des Bildungsplans wider, die ich im Folgendendarstellen werde:Kompetenzfeld 2: Ich-Du-Wir: Zusammen leben, miteinander gestalten,voneinander lernen„Die Schülerinnen und Schüler können • einander zuhören, Erfahrungen und Meinungen anderer abwägen sowie ihre eigene Meinung begründen“Kompetenzfeld 7: Natur macht neugierig: forschen, experimentieren,dokumentieren, gestalten„Die Schülerinnen und Schüler können: • Erscheinungen der belebten und unbelebten Natur und die Erfahrungen mit ihr gezielt wahrnehmen und dokumentieren • Phänomene der belebten und unbelebten Natur beschreiben und begrifflich erfassen • eigene Fragen stellen, dazu einfache Experimente planen, durchführen, diskutieren, auswerten und optimieren • Erfahrungen miteinander vergleichen und ordnen, Regelmäßigkeiten aufspüren und in anderen Kontexten wieder erkennen • Erfahrungen mit Natur präsentieren [..]“Kompetenzfeld 8: Erfinderinnen und Erfinder, Künstlerinnen und Künstler […]entdecken, entwerfen und bauen, stellen dar„Die Schülerinnen und Schüler • kennen Leben und Werk bedeutender […] Tüftler […] • an einem Beispiel aus ihrem Alltag eine wichtige technische Erfindung nachvollziehen, in ihrer Bedeutung für die Menschen erfassen [...]“Verbindliche Experimente für die Klassen 3 und 4 • „zwei Experimente zur Erkundung von Eigenschaften der Luft (Luft nimmt einen Raum ein, „zusammengepresste Luft“, „fehlende Luft“ - Vakuum)“ (Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg, 2004, S. 104ff)
  4. 4. 3. Sachstruktur des Themenfeldes, Schwerpunktsetzung undBegründungDie Strukturierung und die Auswahl der Themenbereiche der Unterrichtseinheit„Experimentieren mit Luft – Hinführung zu naturwissenschaftlichen Denk-undArbeitsweisen im Fächerverbund MeNuK mit Schülern einer 3. Klasse“ haben sich ausden Fragen der Schüler ergeben, die ich in der Themenfelderöffnung am 15.05.2009gesammelt habe.Ausgangspunkte für die Planung waren die zentralen Aufgaben des FächerverbundesMensch, Natur und Kultur, die in den Leitgedanken des Bildungsplans (2004)beschrieben werden, daraus ausgewählte Kompetenzen und Inhalte, das Vorwissenund die Vorerfahrungen sowie die Fragen und Interessen der Schülerinnen undSchüler.
  5. 5. 4. Analyse fachdidaktischer/fächerverbundspezifischer Aspekte,Schwerpunktsetzung, BegründungAnalyse fachdidaktischer/fächerverbundspezifischer Aspekte1. Scientific Literacy„Naturwissenschaftliche Grundbildung (Scientific Literacy) ist die Fähigkeit,naturwissenschaftliches Wissen anzuwenden, naturwissenschaftliche Fragen zuerkennen und aus Belegen Schlussfolgerungen zu ziehen, um Entscheidungen zuverstehen und zu treffen, welche die natürliche Welt und die durch menschlichesHandeln an ihr vorgenommenen Veränderungen betreffen.“ (Deutsches PISA-Konsortium (2000), S. 65 ff )„Die Vorstellung von naturwissenschaftlicher Grundbildung, die PISA verfolgt, betontdie Anwendung von Prozessen und Konzepten auf realistische Fragestellungen undProbleme. Entscheidend ist, dass die Schülerinnen und Schüler das im Verlauf derSchulzeit erworbene Wissen auch in außerschulischen Situationen nutzen können.“(www.deutsche-sprachwelt.de/archiv/PISAergebnisse.pdf, S. 25)Auch Rolf Dubs betont: „Der Unterricht sollte nicht die Universitätsdisziplin in derSchule abbilden, sondern sich an gesellschaftlichen Anforderungen orientieren“(Gräber, W., Nentwig, P., Koballa, T., Evans, R. (Hrsg.), 2002, S. 13).Unterricht mit dem Ziel, Kindern „Scientific Literacy“ zu vermitteln, • unterstützt das Erreichen verschiedener allgemeiner Bildungsziele • geht von gesellschaftlichen Themen oder Bezügen aus (Ausgangspunkt für naturwissenschaftliche Fragen sind authentische und relevante Themen aus der Alltagswirklichkeit) • erfordert Denkleistungen höherer Art (Fragestellungen sind im konstruktivistischen Sinn herausfordernd) • ist schüleraktiv (Schüler sind die Träger der Aktivität) • nutzt kommunikative Fähigkeiten und hat diese gleichzeitig zum Ziel • zielt auf die Vermittlung naturwissenschaftlicher Fachinhalte und Konzepte ab (www.chemiedidaktik.uni-bremen.de)2. Naturwissenschaftliche Denk- und ArbeitsweisenDa es „die Eine“ naturwissenschaftlicheVorgehensweise nicht gibt, habe ich diesevielfältigen Denk und Arbeitsweisen in Anlehnungan Duit, Gropengießer und Stäudel in siebenübergreifende Bereiche geordnet. Diese sind in derGrafik, dem sogenannten Spinnennetz dargestellt.Die Spinnennetzmethode nach Lutz Stäudel „istsowohl eine Darstellungsmethode als auch einAnalyse-Instrument für Akzentsetzungen imUnterricht. Mit ihrer Hilfe erhält man auf einenBlick Auskunft über angesprochene bzw. denSchülern abgeforderte Tätigkeiten im Sinnenaturwissenschaftlichen Arbeitens.“In der Grafik sind die in der Einheit angesprochenen Tätigkeiten in ihrer jeweiligenAusprägung dargestellt. Man sollte sich immer bewusst sein, dass „die einzelnenAspekte naturwissenschaftlichen Arbeitens [...] im Bewusstsein der Lernenden nichtisoliert voneinander [...], sondern nur in ihrer Komplexität und gegenseitigenBedingtheit“ entwickelt werden können (sinus-transfer.uni-bayreuth.de/module/modul_2brnatutwisssen_brschaftliches_arbeiten.html, 5.01.2010).
  6. 6. 3. MehrperspektivitätMehrperspektivität im Unterricht umzusetzen bedeutet, dass man den Kindern,ausgehend von ihrer individuellen Alltagswirklichkeit, eine fachlicheAuseinandersetzung mit relevanten Themen ermöglicht, die durch Beleuchtung vielerverschiedener Aspekte des Themas das Welt- und Handlungswissen der Kindererweitert.Mehrperspektivischer Unterricht nach Hilbert Meyer beinhaltet vor allemfächerübergreifende Aspekte. In den Unterricht des Fächerverbunds MeNuK, derohnehin sozial-und kulturwissenschaftliche, raumbezogene, naturbezogene, technischeund historische Perspektiven, als auch ästhetische Zugangsweisen umfasst, sollten inder Grundschule zusätzlich noch CLIL, Deutsch und gegebenenfalls ITG integriertwerden. Dies soll gewährleisten, dass die verschiedenen Blickwinkel und Arbeitsweisenunterschiedlicher wissenschaftlicher Disziplinen bei der Bearbeitung eines einzelnenGegenstandes deutlich werden.Schwerpunktsetzung und Begründung„Eine frühe Förderung im Bereich Naturwissenschaften sollte nicht darauf ausgerichtetsein, möglichst viel Wissen zu vermitteln. Im Vordergrund steht vielmehr das Erlernennaturwissenschaftlicher Denkweisen an inhaltlichen Beispielen, die fürGrundschulkinder interessant und bedeutsam sind. […] Um diese Ziele zu erreichen,sollte Unterricht die Schüler im eigenen Denken, im Äußern von Vermutungen, imSuchen nach Erklärungen, im Schlussfolgern und im Anwenden des Gelerntenunterstützen. [Der Lernende muss] sein Wissen selbst „aufbauen“, […] Der Lernende„konstruiert“ sein Wissen.“Deshalb stand in dieser Unterrichtseinheit das „themenorientierte Arbeiten“ imFächerverbund MeNuK im Vordergrund, mit dem übergeordneten Ziel, die Schüler annaturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen hinzuführen, das heißt diese bei denSchülern zunächst anzubahnen, sie dann weiter auszubauen um sie schließlich sinnvollund adäquat umsetzen und anwenden zu können.
  7. 7. 5. LernstandserhebungLernstandserhebung (Methoden/Materialien)Diagnose und VorwissenDer Begriff „Vorwissen“ beinhaltet, dass durch Lernen eine Wissensveränderungstattfindet. Nach Dochny und Alexander ist das Vorwissen das gesamte Wissen,einschließlich unstrukturierter Wissensaspekte, wie Alltagserfahrungen, das demLernenden vor der Bearbeitung einer Lernaufgabe zur Verfügung steht.„Die gezielte Aktivierung bestimmter Wissensbestände unterstützt einbedeutungsvolles und nachhaltiges Lernen und die Korrektur […] von Fehlkonzepten.Damit neue Inhalte [überhaupt] verstanden, behalten und angewendet werden,müssen die neuen Informationen mit vorhandenem Wissen verknüpft, also elaboriertwerden.“Um Vorwissen zu aktivieren, bieten sich verschiedene Strategien an. Ich habe denKindern in der Themenfelderöffnung die Möglichkeit gegeben von ihren Erfahrungen zuberichten. Dadurch „werden neben wissenschaftlichen Wissenselementen auchsubjektive Theorien und Fehlkonzepte aktiviert, [die dann aufgegriffen und korrigiertwerden können]. Von diesem Vorgehen sind zudem günstige motivationale Effekte zuerwarten, da es direkt an die Erlebniswelt der Lernenden anknüpft und die Relevanzeines Themas für den Alltag verdeutlicht.“LernzuwachsUm den Lernzuwachs zu diagnostizieren eignen sich so genannte Prä-Postaufgaben.Hierbei werden vor und nach dem Unterricht die gleichen Aufgaben gestellt, so dass„ein Vergleich der Antworten zeigt, welche individuellen Lernfortschritte erfolgt sind.“(Westfälische Wilhelms-Universität) Um die Veränderungen in den grundlegenden Vorstellungen der Kinder zu erfassen,habe ich die Prä-Postaufgaben jeweils vor und nach dem Unterricht gestellt. Manchemündlich, manche schriftlich. Die Aussagen der Kinder kann man grob dreiverschiedenen Stufen zuordnen.
  8. 8. 6. Dokumentation und Reflexion von LernprozessenDokumentation von LernprozessenUm gewonnene Erkenntnisse zu dokumentieren bieten sich zunächst vorstrukurierteArbeitsblätter an. Ich wählte hierfür die sogenannte „Vier-Felder-Methode“. Hierbeiwerden die Texte zwar frei verfasst, sind jedoch in vier Bereiche vorstrukturiert.Später bin ich zum freien Dokumentieren übergegangen. Voraussetzung hierfür istallerdings, dass den Kindern die Grundfragestellungen bereits bekannt sind und dieseso eine Grundstruktur für das freie Schreiben der Texte bilden können.Reflexion von LernprozessenDa die Reflexion von Gruppenprozessen sehr bedeutend für die Entwicklung einerLerngemeinschaft und einer angenehmen Lernatmosphäre ist, fand am Ende jederStunde ein Gespräch darüber statt. Denn „gruppeninternes und externes Feedbacksind notwendige Lernhilfen.“(Hameyer, 2000, S. 124) Des Weiteren durften immer vier Schüler am Ende einer Stunde die Unterrichtsstundeim Allgemeinen und die Aufgabe an sich, anhand einer Einschätzung am „plaisuremessure“, reflektieren. Denn es ist nicht nur wichtig, dass ich als Lehrer meineStunden reflektiere, sondern auch, dass die Schüler die Möglichkeit bekommen sich zuäußern. Dies ist meiner Meinung nach ein wichtiger Faktor in einer von Wertschätzungund Achtung geprägten Lernumgebung.
  9. 9. 7. AnhangLiteraturangaben• Deutsches Pisa Konsortium (Hrsg.) (2000): Pisa 2000–Basiskompetenzen von Schülerinnen und Schülern im internationalen Vergleich. Opladen: Leske + Budrich.• Gräber, W., Nentwig, P., Koballa, T., Evans, R. (2002): Scientific Literacy: Der Beitrag der Naturwissenschaften zur allgemeinen Bildung. Opladen: Leske + Budrich.• Hartinger, A.: Experimente und Versuche. In: Reeken, D.(2007): Handbuch der Methoden im Sachunterricht. Hohengehren: Schneider Verlag.• Krause, U.-M., Stark, R.: Vorwissen aktivieren. In: Mandl, H., Friedrich, H.F. (2006): Handbuch Lernstrategien. Göttingen: Hogrefe Verlag.• Mandl, H., Gruber, H., Renkl, A. (März 1995): Situiertes Lernen in multimedialen Lernumgebungen. (Forschungsbericht Nr. 50). München: Ludwig-Maximilians-Universität, Lehrstuhl für Empirische Pädagogik und Pädagogische Psychologie.• Max, C. Verstehen heißt verändern. Conceptual Change als didaktisches Prinzip des Sachunterrichts. In: Faust-Siehl, G., Meier, R., Unglaube, H. (1997): Sachunterricht in der Grundschule. Frankfurt am Main: Arbeitskreis Grundschule – Der Grundschulverband e.V..• Mensch, Natur und Kultur 2 (2004): Kunterbunt, Lehrermaterialien. Leipzig: Ernst Klett Grundschulverlag GmbH.• Meyer, H. (1993): Leitfaden zur Unterrichtsvorbereitung. Frankfurt a.M.: Cornelsen Scriptor, 12. Aufl.• Ministerium für Kultus, Jugend und Sport (Hrsg.) (2004): Bildungsplan Baden-Württemberg für die Grundschule, Villingen-Schwenningen.• Ministerium für Kultus, Jugend und Sport (Hrsg.) (2004): Bildungsplan Baden-Württemberg für die Hauptschule, Villingen-Schwenningen.• Schecker, H., Bethge, T. et al. (1996): Naturwissenschaftlicher Unterricht im Kontext allgemeiner Bildung. MNU, Heft 49/8.• Stäudel, L.: Die Spinnennetz-Methode. In: Duit, R., Gropengießer, H., Stäudel, L. (Hrsg.) (2004). Naturwissenschaftliches Arbeiten. Unterricht und Material 5-10. Seelze-Velber : Erhard Friedrich Verlag.• Unglaube, H.: Experimentieren im Sachunterricht. In: Faust-Siehl, G., Meier, R., Unglaube, H.(1997): Sachunterricht in der Grundschule. Frankfurt am Main: Arbeitskreis Grundschule – Der Grundschulverband eV• Westfälische Wilhelms-Universität, Möller, K. (Hrsg.) (2007): Klassenkisten für den Sachunterricht. Essen: Spectra Verlag.Verwendete Internetseiten• www.chemiedidaktik.uni-bremen.de, 4.01.2010• www.deutsche-sprachwelt.de/archiv/PISAergebnisse.pdf, 27.12.2009• sinus-transfer.uni-bayreuth.de/module/modul_2brnatutwisssen_brschaftliches_arbeiten.html, 5.01.2010Bezugsquellen für MaterialienUnter anderem:• Westfälische Wilhelms-Universität, Möller, K. (Hrsg.) (2007): Klassenkisten für den Sachunterricht. Essen: Spectra Verlag.
  10. 10. SonstigesKompetenzstufen nach PISA im Anschluss an Bybee (1997)Stufe V: Konzeptuelles und prozedurales Verständnis auf hohem Niveau- Vorhersagen oder Erklärungen bereits auf der Basis konzeptueller Modelle- differenzierte Verständnis Untersuchungen oder Begründungen zu analysierenStufe IV: Konzeptuelles und prozedurales Verständnis- konzeptuelle und prozedurale naturwissenschaftliche Grundbildung- Unterschied zu Stufe V: Komplexität, Systematik und PräzisionStufe III: Funktionales naturwissenschaftliches Wissen- können naturwissenschaftliche Konzepte für Vorhersagen oder Erklärungen nutzen und erkennen, welche Fragen naturwissenschaftlich beantwortet werden könnenStufe II: Funktionales naturwissenschaftliches Alltagswissen- funktionale Grundbildung: die Vorhersagen oder Erklärungen basieren vorwiegend auf AlltagswissenStufe I: Nominelles naturwissenschaftliches Wissen- können einfaches Faktenwissen wiedergeben oder unter Verwendung von Alltagswissen Schlussfolgerungen ziehen (www.deutsche- sprachwelt.de/archiv/PISAergebnisse.pdf)

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