Das Dokument beschreibt eine unterrichtliche Einheit zum Thema 'Experimentieren mit Luft' für Schüler einer 3. Klasse, wobei der Fokus auf der Förderung naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen im Kontext eines fächerübergreifenden Ansatzes liegt. Die Unterrichtseinheit zielt darauf ab, den Schülern durch praktische Experimente und selbstständiges Arbeiten die Möglichkeit zu geben, eigene Fragen zu stellen, Wissen zu konstruieren und ihre naturwissenschaftlichen Fähigkeiten zu erweitern. Zudem wird ein strukturierter Lernprozess mit verschiedenen Methoden zur Diagnose und Dokumentation von Lernfortschritten dargestellt.

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.eu
Dokumentation einer Unterrichtseinheit
1. Allgemeine Angaben
Kompetenzorientierte Formulierung des Themas
Experimentieren mit Luft –
Hinführung zu naturwissenschaftlichen
Denk- und Arbeitsweisen im Fächerver-
bund MeNuK mit Schülern einer 3. Klasse.
Autorin/ Autor
Jennifer Dast
Klassenstufe Zeitumfang in Schule
Stunden
3 ca. 20 Wielandschule, Filderstadt/Sielmingen
Struktur des Lernprozesses
In meiner Unterrichtseinheit zum Thema „Experimentieren mit Luft – Hinführung zu
naturwissenschaftlichen Denk-und Arbeitsweisen im Fächerverbund MeNuK mit
Schülern einer 3. Klasse“ stand das „themenorientierte Arbeiten“ im Fächerverbund
MeNuK im Vordergrund, mit dem übergeordneten Ziel die Schüler an
naturwissenschaftliche Denk-und Arbeitsweisen hinzuführen. Hinführen, das heißt
zunächst einmal naturwissenschaftliche Denk-und Arbeitsweisen, zu denen
beispielsweise erkunden und experimentieren, vermuten und prüfen sowie beobachten
und messen gehören, bei den Schülern anzubahnen. Anschließend hatten die Schüler
die Möglichkeit diese in immer offener gestalteten Situationen mit wachsender
Eigenverantwortlichkeit und Selbststeuerung anzuwenden, um so ihre
naturwissenschaftlichen Fähigkeiten weiter auszubauen. Am Ende der Einheit sollten
die Schüler schließlich in der Lage sein diese Denk-und Arbeitsweisen weitgehend
selbständig in Transfer- und Problemaufgaben anzuwenden und umzusetzen.
Zusammenfassend gesagt, die Schüler sollten, ausgehend von ihren Fragen, eigene

2. Erfahrungen machen und Erkenntnisse gewinnen, nicht in Büchern und Arbeitsheften,
sondern selbst handelnd und experimentierend und so schließlich Antworten auf ihre
Fragen finden.

3. 2. Kompetenzanalyse
Kompetenzanalyse
Orientiert an den Kompetenzstufen nach PISA, standen die Schüler zu Beginn der
Einheit größtenteils noch auf Stufe I, das heißt sie besaßen ein sogenanntes
nominelles naturwissenschaftliches Wissen. Sie verfügten zwar über ein einfaches
Faktenwissen, 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 sich
auch in den Kompetenzen und Inhalten des Bildungsplans wider, die ich im Folgenden
darstellen 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. 3. Sachstruktur des Themenfeldes, Schwerpunktsetzung und
Begründung
Die Strukturierung und die Auswahl der Themenbereiche der Unterrichtseinheit
„Experimentieren mit Luft – Hinführung zu naturwissenschaftlichen Denk-und
Arbeitsweisen im Fächerverbund MeNuK mit Schülern einer 3. Klasse“ haben sich aus
den Fragen der Schüler ergeben, die ich in der Themenfelderöffnung am 15.05.2009
gesammelt habe.
Ausgangspunkte für die Planung waren die zentralen Aufgaben des Fächerverbundes
Mensch, Natur und Kultur, die in den Leitgedanken des Bildungsplans (2004)
beschrieben werden, daraus ausgewählte Kompetenzen und Inhalte, das Vorwissen
und die Vorerfahrungen sowie die Fragen und Interessen der Schülerinnen und
Schüler.

6. 4. Analyse fachdidaktischer/fächerverbundspezifischer Aspekte,
Schwerpunktsetzung, Begründung
Analyse fachdidaktischer/fächerverbundspezifischer Aspekte
1. Scientific Literacy
„Naturwissenschaftliche Grundbildung (Scientific Literacy) ist die Fähigkeit,
naturwissenschaftliches Wissen anzuwenden, naturwissenschaftliche Fragen zu
erkennen und aus Belegen Schlussfolgerungen zu ziehen, um Entscheidungen zu
verstehen und zu treffen, welche die natürliche Welt und die durch menschliches
Handeln an ihr vorgenommenen Veränderungen betreffen.“ (Deutsches PISA-
Konsortium (2000), S. 65 ff )
„Die Vorstellung von naturwissenschaftlicher Grundbildung, die PISA verfolgt, betont
die Anwendung von Prozessen und Konzepten auf realistische Fragestellungen und
Probleme. Entscheidend ist, dass die Schülerinnen und Schüler das im Verlauf der
Schulzeit 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 der
Schule 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 Arbeitsweisen
Da es „die Eine“ naturwissenschaftliche
Vorgehensweise nicht gibt, habe ich diese
vielfältigen Denk und Arbeitsweisen in Anlehnung
an Duit, Gropengießer und Stäudel in sieben
übergreifende Bereiche geordnet. Diese sind in der
Grafik, dem sogenannten Spinnennetz dargestellt.
Die Spinnennetzmethode nach Lutz Stäudel „ist
sowohl eine Darstellungsmethode als auch ein
Analyse-Instrument für Akzentsetzungen im
Unterricht. Mit ihrer Hilfe erhält man auf einen
Blick Auskunft über angesprochene bzw. den
Schülern abgeforderte Tätigkeiten im Sinne
naturwissenschaftlichen Arbeitens.“
In der Grafik sind die in der Einheit angesprochenen Tätigkeiten in ihrer jeweiligen
Ausprägung dargestellt. Man sollte sich immer bewusst sein, dass „die einzelnen
Aspekte naturwissenschaftlichen Arbeitens [...] im Bewusstsein der Lernenden nicht
isoliert voneinander [...], sondern nur in ihrer Komplexität und gegenseitigen
Bedingtheit“ entwickelt werden können (sinus-transfer.uni-bayreuth.de/module/
modul_2brnatutwisssen_brschaftliches_arbeiten.html, 5.01.2010).

7. 3. Mehrperspektivität
Mehrperspektivität im Unterricht umzusetzen bedeutet, dass man den Kindern,
ausgehend von ihrer individuellen Alltagswirklichkeit, eine fachliche
Auseinandersetzung mit relevanten Themen ermöglicht, die durch Beleuchtung vieler
verschiedener Aspekte des Themas das Welt- und Handlungswissen der Kinder
erweitert.
Mehrperspektivischer Unterricht nach Hilbert Meyer beinhaltet vor allem
fächerübergreifende Aspekte. In den Unterricht des Fächerverbunds MeNuK, der
ohnehin sozial-und kulturwissenschaftliche, raumbezogene, naturbezogene, technische
und historische Perspektiven, als auch ästhetische Zugangsweisen umfasst, sollten in
der Grundschule zusätzlich noch CLIL, Deutsch und gegebenenfalls ITG integriert
werden. Dies soll gewährleisten, dass die verschiedenen Blickwinkel und Arbeitsweisen
unterschiedlicher wissenschaftlicher Disziplinen bei der Bearbeitung eines einzelnen
Gegenstandes deutlich werden.
Schwerpunktsetzung und Begründung
„Eine frühe Förderung im Bereich Naturwissenschaften sollte nicht darauf ausgerichtet
sein, möglichst viel Wissen zu vermitteln. Im Vordergrund steht vielmehr das Erlernen
naturwissenschaftlicher Denkweisen an inhaltlichen Beispielen, die für
Grundschulkinder interessant und bedeutsam sind. […] Um diese Ziele zu erreichen,
sollte Unterricht die Schüler im eigenen Denken, im Äußern von Vermutungen, im
Suchen nach Erklärungen, im Schlussfolgern und im Anwenden des Gelernten
unterstützen. [Der Lernende muss] sein Wissen selbst „aufbauen“, […] Der Lernende
„konstruiert“ sein Wissen.“
Deshalb stand in dieser Unterrichtseinheit das „themenorientierte Arbeiten“ im
Fächerverbund MeNuK im Vordergrund, mit dem übergeordneten Ziel, die Schüler an
naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen hinzuführen, das heißt diese bei den
Schülern zunächst anzubahnen, sie dann weiter auszubauen um sie schließlich sinnvoll
und adäquat umsetzen und anwenden zu können.

8. 5. Lernstandserhebung
Lernstandserhebung (Methoden/Materialien)
Diagnose und Vorwissen
Der Begriff „Vorwissen“ beinhaltet, dass durch Lernen eine Wissensveränderung
stattfindet. Nach Dochny und Alexander ist das Vorwissen das gesamte Wissen,
einschließlich unstrukturierter Wissensaspekte, wie Alltagserfahrungen, das dem
Lernenden vor der Bearbeitung einer Lernaufgabe zur Verfügung steht.
„Die gezielte Aktivierung bestimmter Wissensbestände unterstützt ein
bedeutungsvolles 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 elaboriert
werden.“
Um Vorwissen zu aktivieren, bieten sich verschiedene Strategien an. Ich habe den
Kindern in der Themenfelderöffnung die Möglichkeit gegeben von ihren Erfahrungen zu
berichten. Dadurch „werden neben wissenschaftlichen Wissenselementen auch
subjektive Theorien und Fehlkonzepte aktiviert, [die dann aufgegriffen und korrigiert
werden können]. Von diesem Vorgehen sind zudem günstige motivationale Effekte zu
erwarten, da es direkt an die Erlebniswelt der Lernenden anknüpft und die Relevanz
eines Themas für den Alltag verdeutlicht.“
Lernzuwachs
Um 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. Manche
mündlich, manche schriftlich. Die Aussagen der Kinder kann man grob drei
verschiedenen Stufen zuordnen.

9. 6. Dokumentation und Reflexion von Lernprozessen
Dokumentation von Lernprozessen
Um gewonnene Erkenntnisse zu dokumentieren bieten sich zunächst vorstrukurierte
Arbeitsblätter an. Ich wählte hierfür die sogenannte „Vier-Felder-Methode“. Hierbei
werden die Texte zwar frei verfasst, sind jedoch in vier Bereiche vorstrukturiert.
Später bin ich zum freien Dokumentieren übergegangen. Voraussetzung hierfür ist
allerdings, dass den Kindern die Grundfragestellungen bereits bekannt sind und diese
so eine Grundstruktur für das freie Schreiben der Texte bilden können.
Reflexion von Lernprozessen
Da die Reflexion von Gruppenprozessen sehr bedeutend für die Entwicklung einer
Lerngemeinschaft und einer angenehmen Lernatmosphäre ist, fand am Ende jeder
Stunde ein Gespräch darüber statt. Denn „gruppeninternes und externes Feedback
sind notwendige Lernhilfen.“(Hameyer, 2000, S. 124)
Des Weiteren durften immer vier Schüler am Ende einer Stunde die Unterrichtsstunde
im Allgemeinen und die Aufgabe an sich, anhand einer Einschätzung am „plaisure
messure“, reflektieren. Denn es ist nicht nur wichtig, dass ich als Lehrer meine
Stunden reflektiere, sondern auch, dass die Schüler die Möglichkeit bekommen sich zu
äußern. Dies ist meiner Meinung nach ein wichtiger Faktor in einer von Wertschätzung
und Achtung geprägten Lernumgebung.

10. 7. Anhang
Literaturangaben
• 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, 5.01.2010
Bezugsquellen für Materialien
Unter anderem:
• Westfälische Wilhelms-Universität, Möller, K. (Hrsg.) (2007):
Klassenkisten für den Sachunterricht. Essen: Spectra Verlag.

11. Sonstiges
Kompetenzstufen 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
analysieren
Stufe IV: Konzeptuelles und prozedurales Verständnis
- konzeptuelle und prozedurale naturwissenschaftliche Grundbildung
- Unterschied zu Stufe V: Komplexität, Systematik und Präzision
Stufe III: Funktionales naturwissenschaftliches Wissen
- können naturwissenschaftliche Konzepte für Vorhersagen oder Erklärungen
nutzen und erkennen, welche Fragen naturwissenschaftlich beantwortet
werden können
Stufe II: Funktionales naturwissenschaftliches Alltagswissen
- funktionale Grundbildung: die Vorhersagen oder Erklärungen basieren
vorwiegend auf Alltagswissen
Stufe I: Nominelles naturwissenschaftliches Wissen
- können einfaches Faktenwissen wiedergeben oder unter Verwendung von
Alltagswissen Schlussfolgerungen ziehen (www.deutsche-
sprachwelt.de/archiv/PISAergebnisse.pdf)