Individuelles Lernen im Sachunterricht (GribS)

1. Individuelles Lernen im Sachunterricht (GribS) Florian Ziegler & Andreas Hartinger Fortbildung für den Bezirk Mittelfranken 11. März 2013 Stiftung Bildungspakt Bayern Grundidee – Ergebnisse der Evaluation

2. Das erwartet Sie • Grundlagen: • Entstehung und Aufbau des Projekts GribS (AH) 10´ • Grundlagen des „GribS-Unterrichts“ • allgemeines zum Experimentieren 15´ • individuelle Lernwege  Gestaltung des Unterrichts 15´ • Befunde der Begleitforschung 20´

3. Der Modellversuch GribS getragen von der Stiftung Bildungspakt „Finanzpartner“ der Stiftung: E.ON 16 Modellschulen ausgewählt von der Stiftung Bildungspakt nach Bewerbung

5. zwei „Säulen“ von GribS Einzelmaßnahmen der Schulen (bestpractice) gezielte Projekte, die unter den jeweiligen Bedingungen möglich sind getragen von den Schulen – unterstützt von der wiss. Begleitung gemeinsame Veränderung des „normalen“ naturwis-senschaftlichen Lernens im Sachunterricht Hauptziel: individuelle Förderung im Unterricht (so, dass auch unter „normalen Bedingungen“ möglich) orientiert an den Themen des Lehrplans unterstützt durch Fortbildungen zu inhaltlichen und methodischen Schwerpunkten  im „GribS-Ping-Pong“ gemeinsame Weiterentwicklung durch die Lehrer/innen und die wissenschaftliche Begleitung

6. Grundidee: individuelle Förderung beim naturwissenschaftlichen Lernen Naturwissenschaftliches Lernen im Sachunterricht Phase 1: Aufgreifen naturwissenschaftlicher Themen (weitgehend gelungen) Phase 2: Behandlung auch durch Versuche und Experimente (weitgehend gelungen) Phase 3: Überwindung eines überwiegend „praktizistischen“ Verständnisses (noch nicht weitgehend gelungen)

7. Was ist ein Experiment? • zentrale empirische Methode der modernen (Natur-)Wissen-schaft • Merkmale: • Vorhandensein einer Hypothese • planmäßige Vorbereitung • gezielte Variation von Variablen • Wiederholbarkeit und Nachprüfbarkeit • schulische Experimente: • häufig alle „hands-on“-Aktivitäten als Experiment bezeichnet  Problem Vermischung verschiedenster Ziele • Unterscheidung: Lehrer- Schülerexperiment • Unterscheidung: Freihandexperiment und Experiment mit apparativem Aufwand

8. Versuche • Anfang: Handlungsanleitung • Frage, Vermutung ist zu Beginn nicht vorhanden. • Algorithmus Beispiele: Wirf eine Nudel (Rosine) in sprudelndes Mineralwasser. Was passiert? Färbe ein Würfelzuckerstück mit Tinte und gib es in Wasser. Beobachte.

9. Ich besorge mir die benötigten Materialien. Ich vermute, was geschieht. Ich lese durch, was ich tun soll Ich führe das Experiment durch. Ich beobachte und notiere die Ergebnisse. Ich vergleiche die Ergebnisse mit meinen Vermutungen Ich überlege mir eine Erklärung. Evtl.: Ich mache eine Zeichnung zu diesem Experiment Algorithmus bei Versuchen (nach Soostmeyer)

10. Versuche • Anfang: Handlungsanleitung • Frage, Vermutung ist zu Beginn nicht vorhanden. • Algorithmus • Beispiele: • Wirf eine Nudel (Rosine) in sprudelndes Mineralwasser. Was passiert? • Färbe ein Würfelzuckerstück mit Tinte und gib es in Wasser. Beobachte. • Nimm ein Papierkügelchen. Lege es in den Hals einer waagrecht gehaltenen Flasche und puste das Papierkügelchen kräftig in die Flasche.

11. Experiment • „Hypothese“ (oder Frage) ist vorhanden und wird eigen-ständig bearbeitet • Hypothese ist nicht theoretisch fundiert, aber als Vermutung klargelegt (im günstigen Fall begründet). • Algorithmus des Experimentierens (nach Soostmeyer 2002) Beispiele: Was benötigt eine Pflanze zum Wachsen? Wieso geht ein Brotteig auf?

12. Algorithmus des Experimentierens (nach Soostmeyer) Ich habe eine Frage. Was muss ich tun, um die Frage zu beantworten? Was brauche ich? Wie gehe ich vor? Ich beantworte die Frage mit Hilfe der Ergebnisse. Ich führe das aus, was ich geplant habe. Ich verändere mein Experi-ment, wenn das nötig ist. Welche Ergebnisse habe ich beobachtet? Falls nötig!

13. Experiment • „Hypothese“ (oder Frage) ist vorhanden und wird eigenständig bearbeitet • Hypothese ist nicht theoretisch fundiert, aber als Vermutung klargelegt (im günstigen Fall begründet). • Algorithmus des Experimentierens (nach Soostmeyer 2002) • Beispiele: • Was benötigt eine Pflanze zum Wachsen? • Was ist erforderlich, damit ein Brotteig aufgeht? • Wieso kann ich die Papierkugel nicht in die Flasche pusten?

15. Laborieren/ Explorieren • Laborieren • Begriff wurde von K.-H. Wiebel in die Diskussion einge-bracht • Grundidee: Ein Experiment, bei dem aber die Kinder an die Hand genommen werden, indem die Schritte vorgegeben sind • (freies) Explorieren • Begriff wird v.a. von H. Köster geprägt. • Grundidee: (Meist) Freies Arbeiten der Kinder mit ver-schiedenenMaterialien (weniger vorgegeben als bei Versuchen)

16. Zusammenfassung Begrifflichkeiten Fragestellung zu Beginn vorhanden Fragestellung zu Beginn nicht vorhanden Vorgehensweise vorgegeben Laborieren Versuch Vorgehensweise nicht vorgegeben Experimentieren Explorieren Grygier & Hartinger 2009, S.15

17. Zusammenfassung Begrifflichkeiten • Hauptziele der verschiedenen Formen: • Versuch • Entwickeln von (weiterführenden) Fragen (z.B. angeregt durch erstaunliche Phänomene) • Förderung der Motivation und Freude an der Beschäftigung mit Natur-wissenschaften • Erarbeiten des „Handwerkzeugs“ • Laborieren • Einüben gründlichen Arbeitens • Kennen lernen des Algorithmus • Explorieren • Förderung der Motivation und Freude an der Beschäftigung mit Natur-wissenschaften • Förderung der Selbstständigkeit • Experimentieren • gezielte Förderung naturwissenschaftlichen Denkens und Arbeitens • auch Förderung der allgemeinen Selbstständigkeit

18. Grundidee: individuelle Förderung beim naturwissenschaftlichen Lernen Naturwissenschaftliches Lernen im Sachunterricht Phase 1: Aufgreifen naturwissenschaftlicher Themen (weitgehend gelungen) Phase 2: Behandlung auch durch Versuche und Experimente (weitgehend gelungen) Phase 3: Überwindung eines überwiegend „praktizistischen“ Verständnisses (noch nicht weitgehend gelungen) Phase 4: Berücksichtigung der individuellen Förderung (noch kaum gelungen – außerhalb von GribS)

19. Fortbildungskonzept pro Jahr eine inhaltliche Fortbildung zu einem Thema des naturwissenschaftlichen Lernens entlang des Grundschullehrplans Luft, Wasser, Strom und Magnetismus, Wasser-kreislauf/ Modellvorstellungen pro Jahr eine methodisch ausgerichtete Fortbildung 2008: Umgang mit Heterogenität 2009: individuelle Formen der Leistungsbeurteilung 2010: Gesprächsführung

20. Aufgaben von GribS Entwicklungsaufgabe Welche sinnvollen und praktikablen Wege gibt es für einen naturwissen-schaftlichenSachunterricht mit individueller Förderung? Wie kann ein solcher Unterricht zu einem bestimmten Thema aussehen?  gemeinsames Entwickeln der teilnehmenden Schulen (Lehrer(innen)), unterstützt durch wissenschaftliche Begleitung Evaluationsaufgabe Lassen sich diese Ideen gut umsetzten und bewähren sie sich?  empirisch-quantitative Überprüfung Distributionsaufgabe Was kann man verallgemeinern? Wie kann man es in die anderen Klassen und Schulen bringen? Best Practice-Beispiele als Online-Publikation praxisbezogene Veröffentlichung(en) einzelner Themen Multiplikatorenschulung(en)

21. Entwicklung der Lernumge-bungen(GribS) (I) Das „GribS-Ping-Pong“ Wissenschaftliche Begleitung GribS-Schulen Fortbildungen inhaltlich und methodisch Umsetzen in Unterricht (individuell verschieden) Systematisieren der Vorschläge; Evaluation; weitere Fortbildungen gemeinsames Entwickeln (AK) von Unterricht  Umsetzung Evaluation gemeinsame Publikationen

22. Entwicklung der Lernumgebungen (GribS) (II) Erarbeitung von Unterrichtsvorschlägen durch GribS-AK und GribS-Schulen, die individuelle Zugänge ermöglichen individuelle Fördermaßnahmen enthalten sich an einer Sequenzierung aus der Logik der Sache orientieren

23. Entwicklung der Lernumgebungen (GribS) (III) entwickelte sich im Laufe der Jahre • erstes Jahr, Versuch, praktizistisches Verständnis der Lehrer(innen) zu überwinden • zweites Jahr, erste Überlegungen  eher Differen-zierungs- und Hilfemaßnahmen • „klassische“ Differenzierungsmaßnahmen: • Stationen mit Pflicht- und Küraufgaben • verschiedene Gruppen mit unterschiedlichen Aufgaben • differenzierte Materialien (z.B. Informationstexte)

24. Entwicklung der Lernum-gebungen(GribS) (IV) • Unterstützungsmaßnahmen • Helfermaßnahmen in leistungsgemischten Gruppen/ Forscher-Paten (ältere Schüler/innen) • Nachbereitung in Gesprächen • Möglichkeit, Versuche oft zu wiederholen • zusätzliche Hilfen (z.B. durch Vorgaben) • Aufgaben, die eher selbstreguliert sind • Expertenaufgaben • Referate zu Versuchen – selbst gewählt • Abwandeln der Versuche durch versierte Schüler/innen • individuelle Ausgestaltung von Aufgaben • eigenes Forscherbuch/ unterschiedliche Ergebnisformulierungen • offene Aufgaben – freies Experimentieren • Gruppen überlegen sich weiterführende Forscheraufgaben • Hausaufgaben zur Materialsammlung • Phänomenkreise mit verschiedenen Zugängen

25. Entwicklung der Lernumgebungen (GribS) (II) Erarbeitung von Unterrichtsvorschlägen durch GribS-AK und GribS-Schulen, die individuelle Zugänge ermöglichen individuelle Fördermaßnahmen enthalten sich an einer Sequenzierung aus der Logik der Sache orientieren

26. Entwicklung der Lernumgebungen (GribS) (VII) Der Luftballon zieht Pfeffer an  Klappt das auch mit Nägeln, Tischtennisbällen, Reis, Löffel, Kork…? Warum (nicht)? Forscherauftrag: Wann leuchtet das Lämpchen?  Was brauche ich? Funktioniert es auch mit weniger Material? Oder mit zwei Lämpchen? • ab dem dritten Jahr:Fokus auf individuellen Lernwegen • Versuche so ausgewählt, dass individuelle Vorstellungen (Vorerfahrungen) aktiviert werden • „erklärungswürdige“ Einstiegsphänomene • Forscheraufträge • Aufgaben zum Ordnen/ Sortieren • Aufgaben, die den selbstständigen Aufbau von Wissen ermöglichen • Forscheraufträge • Variieren von Versuchen • Phänomenkreise, deren Versuche aufeinander bezogen werden • regelmäßiger Wechsel von Versuchen und Verständigung darüber (Ko-Konstruktionen in Gesprächen) • unterstützendes, nicht instruierendes Lehrerhandeln Die Schülerinnen und Schüler zeigen eigene Lösungs-wege (Versuchsaufbauten) im Plenum. Diese werden verglichen:  Was ist der Unterschied? Warum funktionieren beide/ alle? Welche Wege haben nicht zum Ziel geführt und warum nicht? Zur Wärmewirkung von Strom: - Umwicklung eines Thermometers mit Draht  Strom durch leiten lassen - Stahlwolle zwischen zwei Batteriepole Demonstrationsversuch: Büroklammer hängt an einem (magnetisierten) Eisennagel  Warum? Wann hängen Dinge aneinander? Kann das auch hier so sein?... Forscherauftrag: zwei besondere Stäbe  Sie ziehen sich an. Beide? Nur einer den anderen? Überall gleich stark? Wo am meisten? Warum? ...

27. zur Lehrkraft (I) Der Lehrkraft kommt dabei die Rolle zu, das eigene Denken der Lernenden zu unterstützen, nicht fertige Erklärungen zu vermitteln.

28. zur Lehrkraft (II) • Gelingensaspekte moderierender Gesprächsführung • eine Sache, die das Gespräch auch erfordert • Wissen wozu Gespräche dienen • die Dinge vor Augen • wenig Redeanteil der Lehrkraft, dafür viel von den Kindern (1:4) • Arbeiten nach dem Prinzip des Ich-Du-Wir (Think-Pair-Share) • Rededruck durch situative Partnergespräche abbauen • Fehler mit Esprit erkennen / Interpretation der Lehrerrolle als Anstifter zur geistigen Unruhe • klare, deutlich artikulierte, einfache Lehrersprache • Konzentration der Lehrperson / dezentes Mitnotieren • ausreichend Zeit • Klima des Vertrauens und der Freundlichkeit • eine gute Raumregie / Blickkontakt zwischen den Beteiligten

29. zur Lehrkraft (III) • Hemmende Aspekte moderierender Gesprächs-führung • permanente Kommentare durch die Lehrkraft • Interpretation von Gesagtem durch die Lehrperson • schnelles Reagieren mit Wertungen richtig oder falsch • pädagogisches Echo • rasche Beendigung bei vermeintlichem Erreichen des (Lehrer-) Ziels • bereits die ersten richtige Aussagen als Beweis für allgemeines Verständnis werten • lange Phasen des Unterrichtsgesprächs vom Platz aus • Gespräche nach dem Muster L-K-L-K-L-K

30. zur Lehrkraft (IV) • Bewährte Gesprächstechniken und Formulierungen • Meinungen/ Deutungen/ Erklärungen wiederholen lassen • Spiegeln • Verknüpfen von Schüleräußerungen • vergleichen und ordnen lassen • Gegenüberstellen von Widersprüchen (als Anregung des Weiterlernens) • bereit halten von getippten Schüleräußerungen (auch Wortkarten) • Formulierungen: • Was ist gleich, was ist anders? • Gilt das hier auch? • Wer bringt es auf den Punkt?

31. typischeUnterrichtssituation Phänomenbegegnung: Aktivierung von Vorwissen und Erarbeitung vorläufiger, subjektiv stimmiger Erklärungen selbstständiges Durchführen von weiterführenden Versuchen oder Forscheraufträgen Bewährung oder Veränderung der subjektiv stim­migen Erklärungen im sozialen Austausch Diese Phasen wechseln und interagieren regelmäßig.

32. Entwicklung der Lernum- gebungen (GribS) (II) Erarbeitung von Unterrichtsvorschlägen durch GribS-AK und GribS-Schulen, die individuelle Zugänge ermöglichen individuelle Fördermaßnahmen enthalten sich an einer Sequenzierung aus der Logik der Sache orientieren

33. 3. Sequenzierung • verhindert die Überforderung durch die Konfrontation mit einem unüberschaubaren Themenkomplex • ist aber nicht kleinschrittig • innerhalb der einzelnen Teilgebiete besteht eine ausrei-chend hohe Komplexität • In den Einheiten steht immer eine Erkenntnis zentral im Mittelpunkt. • Die Gliederung ergibt sich sowohl aus der inhaltlichen Struktur der Sache als auch aus didaktischen Überle-gungen.

34. 3. Sequenzierung Strukturierung des umfangreichen und komplexen Themas: Eigenschaften von Magneten Magnetisieren und Entmagnetisieren Erdmagnetismus Statische Elektrizität Anschlussbedingungen im elektrischen Stromkreis Wirkungen von Elektrizität Wie fließt Strom? – Aufbau einer Modellvorstellung Elektromagnet, Elektromotor und Dynamo

35. Literatur • Brüning, L., Saum, T. (2008). Erfolgreich unterrichten durch kooperatives Lernen. Strategien zur Schüleraktivierung. Essen: NDS • Gallin, P., Ruf, U. (2005). Dialogisches Lernen in Sprache und Mathematik. Seelze-Velber: Kallmeyer • Green, Norm, Green, Kathy (2006). Kooperatives Lernen im Klassenraum und im Kollegium: Das Trainingsbuch. Seelze-Velber: Kallmeyer • Groeben, Annemarie von der (2009). Gesprächsführung. In: Pädagogik 1/2009. Weinheim: Beltz Verlag • Grygier, Patricia & Hartinger, Andreas (2009). Gute Aufgaben Sachunterricht. Naturwissenschaftliche Phänomene begreifen. Berlin: Cornelsen. • Hartinger, Andreas (2003). Experimente und Versuche. In Dietmar von Reeken (Hrsg.), Handbuch Methoden im Sachunterricht (S.68-75). Baltmannsweiler: Schneider Verlag Hohengehren. • Hartinger, Andreas (2007). Interessen entwickeln. In Joachim Kahlert, Maria Fölling-Albers, Margarete Götz, Andreas Hartinger, Dietmar von Reeken & Steffen Wittkowske (Hrsg.), HandbuchDidaktik des Sachunterrichts (S.118-122). Bad Heilbrunn: Klinkhardt. • Kahlert, J. (2009): Der Sachunterricht und seine Didaktik. 3. Auflage. Bad Heilbrunn. • Kahlert, Joachim, Fölling-Albers, Maria, Götz, Margarete, Hartinger, Andreas, von Reeken, Dietmar & Wittkowske, Steffen (Hrsg.) (2007). Handbuch Didaktik des Sachunterrichts. Bad Heilbrunn: Klinkhardt. • Koerber, S., Sodian, B., Thoermer, C., & Grygier, P. (2008). Wissen über Wissenschaft als Teil der frühen naturwissenschaftlichen Bildung. In H. Giest, A. Hartinger & J. Kahlert (Hrsg.). Kompetenzniveaus im Sachunterricht. (S.135-154). Bad Heilbrunn: Klinkhardt. • Köster, Hilde/Gonzalez, Cornelia (2007): Was tun Kinder, wenn man sie lässt? Freies Explorieren und Experimentieren (FEE) im Sachunterricht. In: Grundschulunterricht, Heft 12 (2007), S. 12-17. • Lauterbach, Roland (2001): „Science – A Process Approach“ revisited – Erinnerungen an einen „Weg in die Naturwissenschaft“. In: Forschungsband 4. S. 103 – 132. • Retterath, Gerhard (2006). Das Lernen vom Schüler aus planen. In: Schulverwaltung. Bayern 11, S. 366-368. Kronach : LinkLuchterhand • Soostmeyer, Michael (2002): Genetischer Sachunterricht: Unterrichtsbeispiele und Unterrichtsanalysen zum naturwissenschaftlichen Denken bei Kindern in konstruktivistischer Sicht. Baltmannsweiler. • Spreckelsen, Kay (2001): SCIS und das Konzept eines strukturbezogenen naturwissenschaftlichen Unterrichts in der Grundschule. In: Forschungsband 4. S. 85 – 102. • Wagenschein, Martin (2010). Verstehen lehren: genetisch-sokratisch-exemplarisch. Beltz-Taschenbuch 22: Essay. Weinheim; Basel: Beltz • Wiebel, Klaus Hartmut (2000): "Laborieren" als Weg zum Experimentieren im Sachunterricht. In: Die Grundschulzeitschrift 139, S. 44-47.