Vom Regen zu den Aggregatzuständen

1. Eva-Maria Lankes & Mirjam Steffensky Vom Regen zu den Aggregatzuständen Die Entwicklung einer naturwissenschaftlichen Grundbildung von der Grundschule in die weiterführende Schule

2. Agenda • Naturwissenschaftliche Grundbildung • Bildungsstandards und Kerncurricula • Naturwissenschaftlicher Unterricht • Vom Regen zu den Aggregatzuständen – ein Beispiel

3. Naturwissenschaft und Technik in der heutigen Zeit • Bestandteil der Kultur • Alltäglicher Umgang • Verantwortliches Handeln • Sicherung zukünftiger Lebensgrundlagen • Berufliche Perspektiven • Forderung: Public Understanding of Science (Field & Powell 2001, Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft, 1999. ) • Demgegenüber: Befunde aus TIMSS/PISA/IGLU • Handlungsbedarf: Aufbau von naturwissenschaftlichen Kompetenzen als kontinuierlicher, kumulativer Prozess (Rost et al. 2004) Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

4. Was ist naturwissenschaftliche Grundbildung? Scientific knowledge and the use of that knowledge. Scientific knowledge is knowledge of and about science (OECD 2006) • naturwissenschaftliches Wissen, Verständnis und Anwendung naturwissenschaftlicher Konzepte • naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen • Wissen über Naturwissenschaften • Interesse, Aufgeschlossenheit, Engagement • Wertorientierungen, Einstellungen, Überzeugungen (IGLU, PISA, Bildungsstandards, Norris & Phillips 2003) Grundbildung– Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

5. Forschung: Kompetenzmodelle Kompetenzbereiche (PISA 2000) • Verständnis naturwissenschaftlicher Konzepte • Verständnis der Besonderheiten naturwiss. Untersuchungen • Umgehen mit Evidenz • Kommunizieren naturwiss. Beschreibungen oder Argumente Kompetenzbereiche (IGLU 2001) • Wissensreproduktion • Konzeptanwendung • Verständnis • Prozesswissen Einige Dinge wurden in feuchter Erde vergraben. Einige Jahre später wurden sie wieder ausgegraben. Welches Ding ist am ehestenunverändert? O eine Eierschale O ein Plastikbecher O ein Papierteller O eine Orangenschale (566) Grundbildung– Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

6. Forschung: Kompetenzmodelle Kompetenzbereiche (PISA 2000) • Verständnis naturwissenschaftlicher Konzepte • Verständnis der Besonderheiten naturwiss. Untersuchungen • Umgehen mit Evidenz • Kommunizieren naturwiss. Beschreibungen oder Argumente Kompetenzbereiche (IGLU 2001) • Wissensreproduktion • Konzeptanwendung • Verständnis • Prozesswissen Einige Dinge wurden in feuchter Erde vergraben. Einige Jahre später wurden sie wieder ausgegraben. Welches Ding ist am ehestenunverändert? O eine Eierschale O ein Plastikbecher O ein Papierteller O eine Orangenschale (566) Grundbildung– Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

7. Forschung: Kompetenzmodelle Kompetenzstufen PISA • Nominelle naturwissen-schaftliche Grundbildung • Nutzung naturwissenschaft-lichen Alltagswissens • Nutzung naturwissenschaft-licher Konzepte • Konzeptuelle und prozedurale Grundbildung • Nutzung konzeptueller Modelle Kompetenzstufen IGLU • Vorschulisches Alltagswissen • Einfache Wissensreproduktion • Anwenden alltagsnaher Begriffe • Anwenden naturwissen-schaftlicher Begriffe • Beginnendes naturwissen-schaftliches Verständnis • Naturwissenschaftliches Denken und Lösungsstrategien In einer Schachtel ist eine Mischung aus Eisenspänen und Sand. Wie kannst du am leichtesten die Eisenspäne vom Sand trennen? O Wasser zu der Mischung geben O ein Vergrößerungsglas verwenden O einen Magneten verwenden O die Mischung erhitzen (566, Stufe V) Grundbildung– Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

8. Forschung: Kompetenzmodelle Kompetenzstufen PISA • Nominelle naturwissen-schaftliche Grundbildung • Nutzung naturwissenschaft-lichen Alltagswissens • Nutzung naturwissenschaft-licher Konzepte • Konzeptuelle und prozedurale Grundbildung • Nutzung konzeptueller Modelle Kompetenzstufen IGLU • Vorschulisches Alltagswissen • Einfache Wissensreproduktion • Anwenden alltagsnaher Begriffe • Anwenden naturwissen-schaftlicher Begriffe • Beginnendes naturwissen-schaftliches Verständnis • Naturwissenschaftliches Denken und Lösungsstrategien ? ? Grundbildung– Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

9. Forschung: Kompetenzmodelle Beginn der Grundschule Einfache Wissensreproduktion Anwenden alltagsnaher Begriffe ? Ende Sek. I Konzeptuelle und prozedurale Grundbildung Nutzung konzeptueller Modelle Grundbildung– Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

10. Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss Wahrnehmen Ordnen Erklären Prüfen Modelle bilden Wissen erschließen/dokumentieren Experimentieren Kompetenzbereiche • Fachwissen • Erkenntnisgewinnung • Kommunikation • Bewertung Basiskonzepte • Chemie • Stoff-Teilchen-Beziehungen • Struktur-Eigenschafts-Beziehungen • chemische Reaktion • energetische Betrachtung bei Stoffumwandlungen • Biologie • System • Struktur und Funktion • Entwicklung • Physik • Materie • Wechselwirkung • System • Energie Einführung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

11. Ziele (Vergleich GS und WS) Kerncurriculum Sachunterricht (Niedersachsen, 2006) • Symbol- oder Fachsprache kennen, verstehen und anwenden, • fachspezifische Methoden und Verfahren kennen und zur Erkenntnisgewinnung nutzen, • Verfahren zum selbstständigen Lernen und zur Reflexion über erfolgreiche Lernprozesse kennen und einsetzen, • Zusammenhänge erarbeiten und erkennen sowie bei der Problemlösung nutzen und eigenverantwortlich auf der fachlichen und ethischen Ebene handeln. Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

12. Ziele (Vergleich GS und WS) Kerncurriculum Naturwissenschaften (Niedersachsen, 2006) Prozessbezogene Kompetenzbereiche • Symbol- oder Fachsprache kennen, verstehen und anwenden, • fachspezifische Methoden und Verfahren kennen und zur Erkenntnisgewinnung nutzen, • Verfahren zum selbständigen Lernen und zur Reflexion über Lernprozesse kennen und einsetzen, • Zusammenhänge erarbeiten und erkennen sowie ihre Kenntnis bei der Problemlösung nutzen. Die inhaltsbezogenen Kompetenzbereiche sind fachbezogen. Biologie Physik Chemie Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

13. Kerncurriculum (Niedersachsen, 2006) Grundschule Realschule 6. Jgst. Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

14. Was sagt das Kerncurriculum über die Gestaltung von Unterricht? • Unterricht laut Kerncurriculum Sachunterricht (NieSa, 2006) • Lernen durch Erfahrung • Aufbau von Wissen und Können durch Handeln • Gespräch und Fragekultur • Direkte Begegnung als didaktisches Prinzip Unterricht laut Kerncurriculum Naturwissenschaften (NieSa, 2006) • Lernvoraussetzungen berücksichtigen • Aufbau von Fachwissen durch wiederholte Auseinan-dersetzung mit konkreten Beispielen vor der Einordnung in fachlogische Strukturen • Schülerexperimente zum eigentätigen Erkunden, Problemlösen, Dokumentieren, Präsentieren • Anwendung des Gelernten in variierenden Kontexten • Problemlösen in alltäglichen Situationen Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht- Beispiel

15. Lehrkräfte: eher Generalisten als Spezialisten Stärken: an den Erfahrungen der Kinder anknüpfend entdeckend, phänomenorientiert, exemplarisch mehrperspektivisch und vernetzend Lernen lernen (z.B. GDSU, 2000) mögliche Probleme: Experimente ohne Einbettung in den Lernprozess Erkenntnisgewinnung spielt kaum eine Rolle wenig Systematisierung des Wissens (z.B. BLK, 2004) Naturwissenschaftlicher Unterricht in der Grundschule Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

16. Lehrkräfte: Spezialisten Stärken: fachlich hohes Niveau (z.B. Duit, 2005) Aufbau von systematischem Wissen und fachlicher Begrifflichkeit mögliche Probleme: Dominanz des fragend-entwickelnden Unterrichts Experimente zur Demonstration, seltener zur eigenen Erarbeitung naturwiss. Denk- und Arbeitsweisen Individuelle Lernentwicklung wenig berücksichtigt (Seidel et al., 2006) Naturwissenschaftlicher Unterricht in den weiterführenden Schulen Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

17. Kontinuierlicher Übergang? Kompetenzen Inhalte Unterrichtskultur GS WS ??? Wissen über Erwartungen Wissen über gelegte Grundlagen F = m·a Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

18. Vom Regen zu den Aggregatzuständen – GS meets WS Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

19. Kumulativer Aufbau überKontexteWissen Methoden Beruf Ausbildung ChemiePhysikBiologie Nawi 5/6 Lernfeld Natur im SU Elementarbereich Beobachten Beschreiben Vergleichen/Ordnen messen Wissen erschließen Experimentieren Prüfen Erklären Modelle finden Wissen dokumentieren Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel