Vorstellungen von Grundschulkindern zum biologischen Konzept der Angepasstheit von Lebewesen – Ergebnisse einer Pilotstudie im Sachunterricht

Inhalt

1. Einleitung

2. Theoretischer Bezugsrahmen
2.1 Die naturwissenschaftlichen Kompetenzen der Schüler_innen: Eine Übersicht
2.1.1 Die IGLU - Studie
2.1.2 Die TIMS - Studie
2.1.3 Die PISA - Studie
2.1.4 Zusammenfassung der Studien
2.2 Scientific literacy als Konzeption für eine naturwissenschaftliche Grundbildung im Primarbereich - ihre Bedeutung
2.2.1 Scientific literacy - eine Definition
2.2.2 Die grundlegenden Ziele einer naturwissenschaftlichen Bildung im Primarbereich
2.2.3 Bausteine des Konzepts der scientific literacy
2.3 Präkonzepte
2.3.1 Präkonzepte - eine Definition
2.3.2 Die Entstehung von Präkonzepten
2.3.3 Relevanz für den Sachunterricht
2.3.4 Zur Erhebung von Präkonzepten
2.4 Grundlagen der Evolutionsbiologie
2.4.1 Evolution im Sachunterricht - ihre Kernfragen
2.4.2 Geschichte der Evolutionstheorien
2.4.3 Angepasstheit und natürliche Selektion
2.5 Ausgewählte Forschungsergebnisse zu Schülervorstellungen zur Evolution - speziell der Angepasstheit von Tieren
2.6 Conceptual Change
2.6.1 Conceptual Change Theorie - eine Definition
2.6.2 Lernen als kognitives Konstruieren
2.6.3 Die Bedeutung der Conceptual Change Theorie für den Sachunterricht

3. Die Pilotstudie
3.1 Design der Studie
3.1.1 Theoretische Vorüberlegungen
3.1.2 Die Datenerhebung
3.1.2.1 Präkonzepte
3.1.2.2 Unterrichtliche Intervention
3.1.2.3.1 Theoretische Vorüberlegungen zur unterrichtlichen Intervention...
3.1.2.3.2 Von der Theorie zu praktischen Vorüberlegungen
3.1.2.3.3 Grobplanung
3.1.2.3.4 Feinplanung
3.1.2.3 Postkonzepte
3.1.3 Datenauswertung
3.1.3.1 Auswertung der Interviews nach Gropengießer (2009)
3.1.3.2 Auswertung der Prä- & Postkonzepte
3.2 Durchführung der Pilotstudie

4. Ergebnisse
4.1 Unterrichtliche Intervention
4.1.1 Scientific literacy: die Bausteine
4.1.1.1 Präkonzepte ermitteln: die Vorerfahrungen aufgreifen
4.1.1.2 Hands on: entdeckendes Lernen
4.1.1.3 Minds on: Schüler_innen konstruieren das Wissen in eigenen Denkprozessen
4.1.2 Begegnung mit dem lebendigen Tier: Das Wandelnde Blatt als „ Begleiter der unterrichtlichen Intervention “
4.1.3 Zusammenfassung
4.2 Ergebnisse der Interviews
4.2.1 Ergebnis Kind 1
4.2.1.1 Präkonzepterhebung
4.2.1.2 Postkonzepterhebung
4.3.1 Ergebnis Kind 2
4.3.1.1 Präkonzepterhebung
4.3.1.2 Postkonzepterhebung
4.4.1 Ergebnis Kind 3
4.4.1.1 Präkonzepterhebung
4.4.1.2 Postkonzepterhebung

5. Interpretation der Ergebnisse
5.1 Reflexion der Interviewsituation und des methodischen Vorgehens
5.2 Zusammenfassende Interpretation der Ergebnisse

6. Schluss und Ausblick

Literaturliste

1. Einleitung

Der Sachunterricht der Grundschule soll Kinder auf dem Weg begleiten, sich zu- nehmend die Welt erklären zu können. Dabei ist der naturwissenschaftliche Be- reich von Bedeutung und explizit als Bildungsauftrag in den Curricula im Primar- bereich zu finden (vgl. Bildungsplan Sachunterricht 2007). Über die Aneignung von (naturwissenschaftlichen) Kompetenzen soll eine aktive Teilhabe am eigenen Bildungsprozess erreicht werden. Das Konzept der scientific literacy spielt hierbei eine große Rolle. Der Bildungsplan Sachunterricht nennt als bedeutende Fragen: „Wie funktioniert die Welt?“ und „Wie soll sie einmal werden?“ (Bildungsplan Sa- chunterricht 2007, S. 4). Das Darwin-Jahr 2009 hat durch seine bildungspoliti- sche Präsenz dazu eingeladen, sich mit dem Thema Evolution auseinander zu setzen. In aktuellen Untersuchungen vor allem höherer Schulklassen lassen sich immer wieder Erklärungsmuster zu evolutionsbiologischen Themen finden, die nicht mit der fachwissenschaftlichen Erklärung darwinistischer Grundlagen über- einstimmen. Es zeigte sich, dass zum Beispiel die Fragen nach Angepasstheit von Tieren an ihren Lebensraum als ein zentrales evolutionsbiologisches Kon- zept mittels finaler, religiöser oder individueller Vorstellungen zu beantworten versucht wurden (Wandersee 1995, Moller Andersen und Hesselholdt 1998, Baalmann 2004). Schüler_innen haben scheinbar Probleme mit dem Begriff „an- gepasst werden“, weil sie sich „Anpassung“ als ein aktives Verhalten vorstellen und mit ihren eigenen Erfahrungen des „sich Anpassens“ an Situationen in Ver- bindung bringen (Johannsen et. al. 2005, S. 39.). In der Literatur findet man die Annahme, dass evolutionsbiologische Themen für die Grundschule zu komplex seien (Hesselholdt et al. 1998, S. 158). In der vorliegenden Pilotstudie soll unter- sucht werden, ob sich die Präkonzepte von Grundschulkindern zu dem Thema „Angepasstheit von Tieren an ihren Lebensraum“ durch eine unterrichtliche Inter- vention anreichern lassen. Dies würde neue Hypothesen zulassen, ab wann sinnvoll mit dem Thema gearbeitet werden kann und ob sich daraus weitere Vor- gehensweisen für den Sachunterricht eröffnen. Dabei liegt die Herausforderung der vorliegenden Arbeit auf folgenden Fragen: Wie lässt sich solch ein Konzept- wachstum erreichen und wie kann dieses beim Thema Angepasstheit gemessen werden? Welche Kriterien für die Definition von Konzeptlevels¹ können festgelegt werden, um eine Aussage über „vorher und nachher“ treffen zu können und wie lassen sich die dafür notwendigen Prä- & Postkonzepte erfassen? Des Weiteren ist zu klären, wie eine geeignete unterrichtliche Intervention gestaltet sein muss, um ein Konzeptwachstum erreichen zu können und abschließend stellt sich die Frage, wie die Ergebnisse ausgewertet und im Sinne einer Antwort auf die Forschungsfrage verwertet werden können?

Im Rahmen dieser Arbeit wird zunächst der theoretische Bezugsrahmen zu der Forschungsfrage dargelegt. Dieser umfasst neben einer Übersicht ausgewählter Studien zu den naturwissenschaftlichen Kompetenzen im schulischen Kontext auch die Auseinandersetzung mit scientific literacy als Konzeption für eine natur- wissenschaftliche Grundbildung im Primarbereich. Es folgen Betrachtungen zur Bedeutung von Präkonzepten und das Konzept der Angepasstheit wird anhand von Grundlagen der Evolutionsbiologie erörtert, um die Haltung hinter der Arbeit zu verdeutlichen sowie transparent zu machen, auf welcher Grundlage letztlich die Interviews geführt und ausgewertet werden. Den Abschluss zum theoreti- schen Bezugsrahmen bilden die Darstellungen von Schülervorstellungen zur An- gepasstheit sowie die Diskussion der Conceptual Change Theorie als Möglich- keit, Konzepte anzureichern.

Es schließt sich die Darstellung der Pilotstudie an. Es wird zunächst das Design der Studie beschrieben. Hier werden theoretische Vorüberlegungen vorgestellt und die Datenerhebung inklusive der Präkonzepterhebung, der unterrichtlichen Intervention sowie der Postkonzepterhebung als Rahmen der Untersuchung beschrieben. Im Anschluss folgt die theoretische Grundlage für die Datenauswer- tung und abschließend erfolgt die Beschreibung der Durchführung der Pilotstu- die.

Bei der sich anschließenden Darstellung der Ergebnisse werden in einem aus- gewählten Rückblick die erfolgreiche Umsetzung der Ziele der Intervention evalu- iert sowie die Ergebnisse der Interviews ausgewertet und auf die Forschungsfra- ge bezogen.

Die Arbeit schließt mit der Interpretation der Ergebnisse sowie einem Schluss und Ausblick ab.

2. Theoretischer Bezugsrahmen

An dieser Stelle wird zunächst der aktuelle Stand der Studien zu naturwissen- schaftlichen Kompetenzen im schulischen Kontext diskutiert. Es folgen Ausfüh- rungen zur Bedeutung von scientific literacy als Konzeption einer naturwissen- schaftlichen Grundbildung und zur Relevanz von Präkonzepten für schulisches Lernen. Die Darstellungen der Grundlagen zur Evolution leiten zu vergleichenden Ausführungen relevanter Studien über, in denen Erklärungsversuche von Schü- ler_innen zu evolutionsbiologischen Fragen erörtert werden. Den Abschluss bil- det die Diskussion der Conceptual Change Theorie als Möglichkeit, Präkonzepte anzureichern.

2.1 Die naturwissenschaftlichen Kompetenzen der Schüler_innen: Eine Übersicht

Sowohl der Bildungsrahmen als auch der Perspektivrahmen geben vor, dass die naturwissenschaftliche Perspektive in der Grundschule ein wichtiger Aspekt des Sachunterrichts sein soll (Perspektivrahmen Sachunterricht 2007, S. 7; Bildungs- plan Sachunterricht für die Primarstufe 2007, S.4). Verschiedene Untersuchun- gen zeigen eine Diskrepanz zwischen den angestrebten und den tatsächlichen naturwissenschaftlichen Kompetenzen nach Ende der Grundschulzeit auf. „Sci- entific literacy for all“ als Zielkonzeption bildete in den angelsächsischen Ländern (v.a. Großbritannien, Kanada und USA) die Grundlage von Curricula- Entwicklungen und ebenfalls für internationale Schulleistungsversuche (vgl. Mar- quardt - Mau 2004, S. 67). „Im Sachunterricht blieben die Diskussionen zur sci- entific literacy bisher nahezu unbeobachtet.“ (ebd., S. 78) und lassen sich auch in der Sachunterrichtsdidaktik kaum finden (ebd.). Die IGLU - E Studie hingegen nutzte scientific literacy als Rahmenkonzeption, was zu der Annahme führt, „dass scientific literacy die Diskussion um zukünftige Entwicklungen im Bereich der naturwissenschaftlichen Grundbildung auch im Sachunterricht beeinflussen wird.“ (ebd., S. 67). Im Folgenden soll anhand der Problemlage naturwissenschaftlicher Kompetenzen im schulischen Kontext aufgezeigt werden, was die grundlegenden Ziele einer naturwissenschaftlichen Bildung im Primarbereich sind und was di- daktisch - methodisch in der Umsetzung zu beachten ist.

2.1.1 Die IGLU - Studie

Die IGLU- Studie (Internationale Grundschul - Lese - Untersuchung) untersuchte die Lesekompetenz von Grundschulkindern am Ende der vierten Klasse. In Deutschland wurde die Untersuchung zum Leseverständnis um Mathematik, Na- turwissenschaften, Orthographie und Aufsatz (IGLU-E) erweitert. Weltweit nah- men 35 Länder an diesem Projekt teil. Die naturwissenschaftlichen Kompetenzen wurden auf der Grundlage der Konzeption von naturwissenschaftlicher Grundbil- dung im Sinne von Scientific literacy zugrunde gelegt und wie folgt differenziert:

- Vorschulisches Alltagswissen
- I: Einfache Wissensreproduktion
- II: Anwenden alltagsnaher Begriffe
- III: Anwenden naturwissenschaftsnaher Begriffe
- IV: Beginnendes naturwissenschaftliches Verständnis
- V: Naturwissenschaftliches Denken und Lösungsstrategien

(IEA: Progress in International Reading Literacy Study © IGLU-Germany; Bos 2003, S. 20).

Das Ergebnis der Studie ist, dass (nur) ca. 40% der deutschen Kinder am Ende der Grundschulzeit über die höheren Kompetenzstufen (IV und V), also „über ein naturwissenschaftliches Grundverständnis auf dem Übergang von naturwissen- schaftsbezogenen Alltagsvorstellungen zu belastbaren naturwissenschaftlichen Vorstellungen [verfügen].“ (Marquardt - Mau 2004, S. 80 f.). Der Anteil der Kinder auf den beiden niedrigsten Kompetenzstufen lag bei ca. 16%. Besondere Beach- tung sollte im Hinblick auf die 16% finden, dass Kinder mit Migrationshintergrund überrepräsentiert sind. Die auffällige Verteilung von Mädchen und Jungen sollte ebenfalls kritisch betrachtet werden: Mädchen sind auf den „unteren“ Kompe- tenzstufen und Jungen auf den „oberen“ Kompetenzstufen signifikant stark zu finden (vgl. Marquardt - Mau 2004, S. 81).

2.1.2 Die TIMS - Studie

In der TIMS - Studie, an der Deutschland im Jahr 2007 zum ersten Mal teilge- nommen hat, werden u.a. Schülerleistungen im mathematischen und naturwis- senschaftlichen Bereich getestet und in fünf Kompetenzstufen differenziert (Bos et al. 2008, S.3). Zusammengefasst lässt sich hier konstatieren, dass Deutsch- land im oberen Leistungsdrittel aller Teilnehmerstaaten lag, aber dennoch „ein erheblicher Abstand in der mittleren Leistung zu den Staaten mit den höchsten Kompetenzwerten in den Naturwissenschaften [bestand].“ (Bos 2008, S. 5). Es gelang laut Ergebnissen, ein inhaltlich breit gefächertes naturwissenschaftliches Verständnis zu vermitteln. Jedoch befanden sich nur ca. 25% auf den beiden höchsten Kompetenzstufen. Bedenklich ist laut Studie auch, dass ca. 6 % der Schüler_innen nur über ein rudimentäres naturwissenschaftliches Anfangswissen verfügen und Deutschland im internationalen Vergleich noch immer die größten Geschlechterdifferenzen in den naturwissenschaftlichen Kompetenzen aufweise (vgl. Bos et al. 2008, S. 6). Dennoch lässt sich wie auch bei der IGLU - E Studie verzeichnen, dass die Grundschüler_innen noch am Ende der Grundschulzeit offen und interessiert an naturwissenschaftlichen Themen sind, was sich in der PISA - Studie nicht mehr wiederfinden lässt (Bos et al. 2003, S. 25; Bos et al. 2008, S.6).

2.1.3 Die PISA - Studie

Die PISA - Studie (Programme for International Student Assessment) untersucht auf Forderung der OECD seit dem Jahr 2000 alle 3 Jahre 15-jährige Schü- ler_innen in den Bereichen Lesen, Mathematik und Naturwissenschaften. Die „schlechten Ergebnisse“ der PISA - Studien v.a. 2000 und die kritischen Diskus- sionen nach TIMSS haben die Frage nach einer „optimalen Schule“ angestoßen und dafür sensibilisiert, sich mit den Konsequenzen der Ergebnisse und förderli- chen Rahmenbedingungen auseinander zu setzen (vgl. Prenzel et al. 2007, S. 22). 2006 lag der Schwerpunkt auf der Erhebung der naturwissenschaftlichen Kompetenzen. Es ging darum, „Fragestellungen zu erkennen, die mit naturwis- senschaftlichen Zugängen bearbeitet werden können, naturwissenschaftliche Phänomene zu beschreiben, vorherzusagen und zu erklären und naturwissen- schaftliche Evidenz zu nutzen und zu interpretieren, um Entscheidungen zu tref- fen“ (Prenzel et al. 2007, S.5). Die naturwissenschaftliche Kompetenz verbesser- te sich von 2000 zu 2006 stetig, aber es bleibt dennoch zu verzeichnen, dass es trotz „kompetenter Schüler_innen“ wenig Interesse an den Naturwissenschaften gibt (Prenzel et al. 2007, S. 6 f.). „Während im OECD-Durchschnitt 19.2 Prozent der Jugendlichen auf oder unter der ersten Stufe naturwissenschaftlicher Kompe- tenz liegen, beträgt dieser Anteil in Deutschland 15.4 Prozent. Geht man davon aus, dass die Prognosen für die weitere berufliche und schulische Zukunft bei einem entsprechenden Kompetenzniveau sehr ungünstig sind, ist dieser Anteil immer noch zu hoch.“ (Prenzel et al. 2007, S. 5).

Das Interesse lasse mit zunehmendem Alter bzw. Schuljahren nach und die Ein- stellungen der Naturwissenschaften gegenüber seien negativ gefärbt (Gräber et al. 2002, S. 7).

2.1.4 Zusammenfassung der Studien

Die Ergebnisse der Vergleichsstudien zeigen auf, dass am Ende der Grund- schulzeit keine befriedigende naturwissenschaftliche Kompetenz vorliegt und sich diese im weiteren (Schul-)Verlauf nicht signifikant ausgleicht. Hinzu kommt das Desinteresse an Naturwissenschaften. Die mangelnde Fähigkeit, Wissen anzu- wenden (vgl. Bos et al. 2008, S. 6) unterstreicht die Forderung nach einer Ver- mittlung ganzheitlicher Kompetenzen über die separierte Vermittlung von natur- wissenschaftlichem Wissen hinaus. Wenn die Schüler_innen hohe Kompetenzni- veaus in der Grundschule erwerben und diese auch in höheren Schulstufen bei- behalten und anwenden können sollen, ist das eine wichtige Grundlage dafür, dass Grundschüler_innen Forschungsprozesse „durchschauen lernen“ und diese „als von Menschen gemacht und veränderbar vermittelt werden.“ (Marquardt - Mau 2004, S. 78). Dies führt zu der Auseinandersetzung mit dem Konzept der scientific literacy als wichtigem Impuls für die naturwissenschaftliche Perspektive im Sachunterricht, da diese Konzeption für die Vermittlung von Kompetenzen über den Wissenstransfer hinaus steht (vgl. Gräber 2002, S. 135). In der aktuel- len Literatur zur Didaktik des Sachunterrichts ist scientific literacy eine vielfach geforderte Konzeption, auf die im folgenden Kapitel näher eingegangen werden soll.

2.2 Scientific literacy als Konzeption für eine naturwissenschaftliche Grundbildung im Primarbereich - ihre Bedeutung

Das Konzept der scientific literacy befasst sich mit naturwissenschaftlichen Bil- dungsprozessen und wird in der deutschsprachigen Naturwissenschaftsdidaktik häufig mit „naturwissenschaftlicher Grundbildung“ übersetzt (vgl. Hoffmann et al. 2009, S. 268). Es lässt sich in der Literatur keine allgemein akzeptierte Form fin- den, da aus unterschiedlichen Perspektiven und in verschiedenen lehr- lerntheoretischen Ansätzen individuelle Akzente gesetzt werden (vgl. Marquardt - Mau 2004, S. 71). Im Folgenden werden die Annahmen der vorliegenden Ar- beit zum Konzept der scientific literacy auf Grundlage der Literatur dargestellt.

2.2.1 Scientific literacy - eine Definition

Die auf der Basis konstruktivistischer Annahmen ausgerichtete Konzeption ver- sucht, die „Wissenschaftsorientierung und die Orientierung an den Vorstellungen der Kinder in einen produktiven Dialog zu bringen.“ (ebd.). Dabei geht es um mehr als reine Wissensvermittlung. Die Metapher literacy soll andeuten, „dass Kinder ohne die Kenntnisse grundlegender Konzepte, Methoden und Sichtweisen der Naturwissenschaften nicht über eine für das Leben in einer Wissensgesell- schaft zentrale „Kulturtechnik“ verfügen“ (Hoffman et al. 2009, S. 270), „(…) die - ähnlich wie Schreiben, Lesen und Rechnen - eine grundlegende Voraussetzung für eine erfolgreiche Teilhabe (…)ist“ (Marquardt - Mau 2004, S. 67). Scientific literacy als naturwissenschaftliche Kenntnis und Kompetenz trage demnach ei- nen Teil zur „allgemeinen Lebenskompetenz“ bei (Gräber et al. 2002, S. 135).

Hierbei hat Bybee (1997) ein Modell naturwissenschaftlicher Bildung entwickelt, welches in seiner Komplexität hierarchisch gegliedert ist. Es soll als lebenslanger Prozess verstanden und stetig ausgebaut werden:

- Nominale scientific literacy: hierbei werden Begriffe und Fragestellungen der Naturwissenschaft zugeordnet, es liegen jedoch noch “naive Deutun- gen” der Lernenden vor. Wissenschaftlich angemessene Erklärungen feh- len noch.
- Funktionale scientific literacy: naturwissenschaftliches Vokabular und technische Begriffe liegen vor, Begriffe werden korrekt definiert.
- Konzeptionelle und prozedurale scientific literacy: Es liegt ein Verständnis naturwissenschaftlicher Konzepte vor. Naturwissenschaftliche Vorgänge werden verstanden und naturwissenschaftliche Fertigkeiten liegen vor. Naturwissenschaftliche Teilbereiche werden in den Zusammenhang ihrer Gesamtstruktur gebracht, die grundlegenden Prinzipien und Prozesse der Naturwissenschaft werden verstanden.
- Multidimensionale scientific literacy: höchste Stufe der scientific literacy. Die Besonderheit und die Geschichte sowie das Wesen der Naturwissenschaft und auch die Einbettung in den gesellschaftlichen Kontext werden erkannt und von anderen Wissenschaften differenziert gesehen (Gräber et al. 2002, S. 11, vgl. Marquardt - Mau 2004, S. 70 f.).

Will man den Erwerb naturwissenschaftlicher Kompetenzen fördern, scheint ein frühzeitiges Vermitteln von naturwissenschaftlichen Kenntnissen und Kompeten- zen im Sinne von scientific literacy als sinnvoll. Es kann davon ausgegangen werden, dass sich die Schüler_innen bei Eintritt in die Grundschule (evtl. schon im Kindergarten) häufig auf der Stufe der „nominalen scientific literacy“ befinden und es Chance und Aufgabe von Schule (bzw. Kindergarten) sein sollte, die je- weils vorliegende Stufe zu erkennen und didaktisch-methodisch sinnvoll daran anzuknüpfen.

Paul de Hart Hurd (1958) stellte in den USA die Forderung zur Diskussion, dass „ein umfassendes Verständnis der Naturwissenschaften und deren gesellschaftli- che Nutzung (.) notwendig [seien], um der dominierenden Rolle der Naturwissen- schaft in der Gesellschaft Rechnung zu tragen.“ (Marquardt - Mau 2004, S. 70). Die schon damals aufgestellte These, dass die Naturwissenschaft eine dominan- te Rolle einnehme, hat sich bestätigt und bedeutet, „(…) dass das Industriezeital- ter durch eine neue soziale Ordnung abgelöst werde, deren grundlegendes Or- ganisationsprinzip nicht mehr die Güterproduktion, sondern Wissen und Informa- tion seien.“ (Marquardt - Mau 2001, S. 99). Im schulischen Kontext nehmen Ma- thematik, Technik und Naturwissenschaft eine zentrale Rolle ein, da die Entwick- lungen in diesen Bereichen eine wesentliche Grundlage jeder Wissensgesell- schaft darstellen (ebd., S. 98). Die dahinter stehenden Ziele bzw. Ideen lassen sich dem Konzept der scientific literacy zuordnen.

2.2.2 Die grundlegenden Ziele einer naturwissenschaftlichen Bildung im Primarbereich

In der jüngeren Literatur über scientific literacy erhält der Begriff „Kompetenz“ zunehmend Gewicht (Gräber et al. 2002, S. 136). Es geht dabei um die Aneig- nung mannigfacher Kompetenzen, wie unter anderem der Sachkompetenz (als Voraussetzung aller anderen Kompetenzen), der Gesundheits-, Sozial-, histori- schen, ästhetischen, Lern- und Sprachkompetenz u.v.m. (vgl. Gräber 2002, S. 135). Scientific literacy im Sachunterricht umfasst vor allem „Vorstellungen zu und Kenntnisse von naturwissenschaftlichen Basiskonzepten, -theorien und modellen, Prozessen des (natur-)wissenschaftlichen Wissenserwerbs, der Bedeutung der Naturwissenschaft als kultureller Errungenschaft sowie dem Zusammenhang der Naturwissenschaften mit sozialen und gesellschaftlichen Fragen.“ (Marquardt - Mau 2004, S. 71).

2.2.3 Bausteine des Konzepts der scientific literacy

Glauert (2009) weist auf einige wichtige Punkte hin, die bei „science learning“ von großer Bedeutung sind:

- “Building on children´s interests and questions (…)
- Recognizing the scientific potential in children´s investigations (…)
- Promoting children´s independent enquiries over time (…)
- Capitalising on informal learning from everyday life (…)
- Providing opportunities for learning both from practical explorations and interactions with others (…)
- Engaging children in debate about subject matter under study (…)
- Employing a range of approaches to assessment (…)”

(Glauert 2009, S. 53).

In Deutschland wird das Konzept der scientific literacy vor allem in den Fächern Biologie, Chemie und Physik aufgegriffen (vgl. Gräber 2002, S. 137). Es beinhal- tet in Deutschland neben der fachlichen Spezifizierung (Sachkompetenz) auch die Lernkompetenz (Wissensaneignung) und die psycho-soziale Kompetenz (Marquardt-Mau 2004, S. 77). Das Konzept der scientific literacy als Ziel der na- turwissenschaftlichen Grundbildung in der Grundschule bestehe laut Marquardt - Mau et al. (2009) aus mehreren Bausteinen: die Vorerfahrungen (Präkonzepte) und Interessen der Schüler_innen werden im Sachunterricht aufgegriffen, das entdeckende Lernen sowie der experimentelle Zugang gewährleistet (hands on) und die Schüler_innen konstruieren ihr Wissen in eigenen Denkprozessen (minds on) (Marquardt - Mau et al. 2009, S. 110). Im Folgenden soll auf die Bedeutung und Relevanz von Präkonzepten beim schulischen Lernen als wichtiger Baustein von scientific literacy eingegangen werden.

2.3 Präkonzepte

Der Folgende Teil führt in das Thema Präkonzepte ein. Dabei wird zunächst auf die entsprechende Begrifflichkeit eingegangen und vertiefend werden Ausfüh- rungen zu der Entstehung von Präkonzepten folgen. Abschließend soll aufge- zeigt werden, welche Relevanz diese im schulischen Kontext für den Sachunter- richt im Primarbereich haben und wie sich diese methodisch erheben lassen.

2.3.1 Präkonzepte - eine Definition

Schüler_innen kommen nicht mit „Wissen auf Stand 0“ zur Schule. Sie „sind kei- ne unbeschriebenen Blätter“ (Möller 2010, S. 57) und haben „tief verankerte Vor- stellungen zu Begriffen und Phänomenen und Prinzipien (…) (Duit 2002, S. 3). „They build up a wealth of knowledge of the world from their earliest experiences both in and outside school“ (Glauert 2009, S.54), was bedeutet, dass sie vorun- terrichtliche, außerschulische Erfahrungen besitzen, die zu eigenen Vorstellun- gen, den Präkonzepten, führen. Unter Präkonzepten fasst man die Vorstellungen zusammen, die Schüler_innen zu bestimmten Themen, Fragen oder Phänome- nen haben (vgl. Duit 1997, Duit 2002, Möller 2010). Es sind vorunterrichtliche gedankliche Entwürfe oder Theorien, die in der Literatur unter den Synonymen Präkonzepte, Alltagskonzepte, Schülervorstellungen, naive Theorien, Alltagsvor- stellungen oder -erfahrungen, Vortheorie, Lernvoraussetzungen, Ist-Stand, Vor- wissen oder einem so genannten Lernstand zu finden sind und oft jeweils unter- schiedliche Schwerpunkte oder Akzente beinhalten (Duit 1997; Duit 2002; Möller 2010; Baalmann et al. 2004; Hempel 2004). Vorstellungen sind „individuelle Kon- strukte“, sie sind für die Orientierung in der Umwelt wichtig und sichern „das (psychosoziale) Überleben des Menschen“ (Marohn 2008, S. 58).

Es lassen sich demnach Alltagsvorstellungen von wissenschaftlichen Konzepten unterscheiden: diese Unterscheidung liegt zum einen darin, dass Alltagsvorstel- lungen häufig spontan entstehen und isoliert zu anderen Konzepten bestehen, wobei wissenschaftliche Konzepte „allgemein, abstrakt, idealisiert [und] mit ande- ren allgemeinen Konzepten verbunden [sind].“ (Schneider et al. 2008, S. 27). Zum anderen sind Alltagsvorstellungen nicht wissenschaftlich fundiert und stimmen oft nicht mit der Argumentation auf fachwissenschaftlicher Ebene überein oder werden miteinander verknüpft (Marohn 2008, S. 59).

Präkonzepte lassen sich weiter in stabile Überzeugungen (deep structures), eine tief verankerte Vorstellung, sowie Ad-hoc-Konstruktionen (current² constructions = spontane Konstruktionen) unterscheiden (Möller 2010, S. 60). Erstere sind für die Lerner häufig so glaubwürdig, dass die Wahrnehmung durch sie beeinflusst wird und eine Veränderung der Vorstellung nur schwerlich zu erreichen ist (Duit 2002, S. 11). Duit (2002) charakterisiert die Ad-hoc-Konstruktionen dadurch, dass sie mehr dazu dienen, die eigenen Vorstellungen zu verteidigen, als dass sie wissenschaftliche Annahmen sind (Duit 2002, S. 16).

2.3.2 Die Entstehung von Präkonzepten

Wandersee et al. (1995) gehen davon aus, dass „alternative Schülervorstellungen über die Evolutionstheorie ernsthafte Bemühungen der Lernenden sind, natürliche Phänomene zu verstehen, und daß sie im Unterricht erstaunlich widerstandsfähig gegen Veränderungen sind.“ (Wandersee et al. 1995, S. 45). Die Differenzierung von lebensweltlichen und wissenschaftlichen Vorstellungen kann hilfreich bei dem Verstehen derselben sein (Marohn 2008, S. 59). Dabei ist keine der Vorstellungen „richtig oder falsch“. Die Unterscheidung erleichtert die Analyse der Genese von Lernervorstellungen (ebd.).

Bei den tief verwurzelten Konzepten kann es dazu kommen, dass diese die Wahrnehmung bestimmen und Schüler_innen „bei Experimenten das sehen, was sie sehen `wollen`“ (Möller 2010, S. 60). Wahrgenommene Phänomene („Schwimmen und Sinken“), eigene Erfahrungen (Wollpullover wärmt) aber auch durch den alltäglichen Wortgebrauch ( „der Strom wird verbraucht“, „der Mond geht unter“ oder „verbrauchte Luft“) lassen individuelle Erklärungsmuster entste- hen. Allgemeine Denkschemata führen dann zu Vorstellungen wie: „Es regnet, weil die Wolke platzt.“ und vermittelte Erklärungen und Darstellungen lassen In- terpretationen wie „Es regnet, wenn Wolken an einen Berg stoßen.“ zu (vgl. Möl- ler 2010, S. 61). Die Entstehung der Vorstellungen wird zudem durch den Sprachgebrauch der Medien beeinflusst: Immer wieder lassen sich z.B. bei Tier- filmdokumentationen Sprachwendungen vernehmen, die eine reaktive und ziel- orientierte Anpassung von Tieren an ihren Lebensraum vermuten lassen (z.B. „Die Schildkröten haben sich angewöhnt, ihre Eier nachts zu legen, damit die Neugeborenen eine größere Überlebenschance haben.“ (Planet Erde, Folge „Wasserwelten“, Originaltitel: Fresh Water, Folge 3). Diese Art der (unreflektier- ten) Informationsvermittlung verstärkt die Ausbildung alltäglicher Vorstellungen (vgl. Duit 2002, S.3, Möller 2010, S. 61). Insgesamt lässt sich ein zunehmender medialer Einfluss auf die Erklärungsversuche von Kindern vernehmen, der sich in Form von Kindersendungen, -zeitschriften, -hörbücher und -webseiten verzeich- nen lässt. Die deutlichen qualitativen Unterschiede dieser Informationsquellen lassen sich als eine weitere Einflussvariable konstatieren (vgl. Max 1997, S. 8). Zu dem oben genannten individuellen Erfahrungshintergrund sei auch der Genderaspekt als Einflussvariable für individuelle Vorstellungsbildung erwähnt, der jedoch innerhalb der Masterarbeit vernachlässigt werden muss, weil dies den Rahmen der vorliegenden Arbeit sprengen würde.

2.3.3 Relevanz für den Sachunterricht

Ein guter Sachunterricht berücksichtigt laut Hempel (2004) die Individualität und greift die Verschiedenheit der Sozialisations- und Lernprozesse in der Unter- richtsplanung auf (Hempel 2004, S. 38). Duit (2002) ruft dazu auf, die bestehen- den Vorstellungen der Schüler_innen ernst zu nehmen und diese in die Planung des Unterrichts mit einzubeziehen, um einen Lernzuwachs zu erreichen (Duit 2002, S. 14). Das Erlernen naturwissenschaftlicher Begriffe und Prinzipien wird beeinflusst durch vorunterrichtliche Vorstellungen (Duit 1997, S. 234). Die vorun- terrichtlichen Alltagsvorstellungen bleiben oft neben den wissenschaftlichen Vor- stellungen bestehen. Die wissenschaftlichen Ideen werden in die Alltagsvorstel- lungen integriert und lösen sich nicht ab von nichtwissenschaftlichen Vorstellun- gen (ebd.). Andererseits bieten die vorunterrichtlichen Vorstellungen auch die Möglichkeit, didaktisch - methodisch anzuknüpfen und so das Denken der Schü- ler_innen weiter in Richtung wissenschaftlicher Konzepte zu lenken (Duit 1997, S. 234, vgl. Möller 2010, S. 66).

„Unterricht kann an dieses vorhandene Vorwissen anknüpfen - das Vorwissen kann aber auch den Lernprozess erschweren.“ (Möller 2010, S. 57). Im Sinne der konstruktivistischen Lernperspektive wird neues Wissen „auf der Basis vorhan- dener Erfahrungen konstruiert“ (Möller 2010, S. 59; Möller 2001, S. 118; vgl. Hempel 2004, S. 39). „Alltagsvorstellungen bestimmen das Lernen, weil man das Neue nur durch die Brille des bereits Bekannten „sehen“ kann (Duit 2002, S. 3).

Max (1997) beschreibt, dass man von einer „doppelten konstruktivistischen Annäherung“ bei Schüler_innen an ein Phänomen ausgehen müsse:

- „der Schüler konstruiert die Situation entsprechend seiner Wahrnehmung, seiner Vorstellungen, aktuellen Bedürfnisse und Interessen, und nur er allein kann ihr einen Sinn verleihen;
- die Kategorie, welcher der Schüler eine Situation zuordnet, ist ebenfalls eine persönliche Konstruktion“ (Max 1997, S. 2 f.).

Die Präkonzepte können demnach sehr individuell und unterschiedlich sein, da sie auf der Basis von Alltagserfahrungen entstehen und auch die Entstehung selbst individuell verläuft (vgl. Hempel 2004, S. 39 ff.; Duit 2002, S. 3, Landwehr 2004, S.45). Für den Sachunterricht bedeutet es, dass die Präkonzepte möglichst umfangreich erfragt und vom Lehrenden verstanden werden müssen, um diese in das Lernangebot aufnehmen zu können.

In der Arbeit mit Präkonzepten sei zu beachten, dass „die Deutungen der Er- wachsenen aus ihrem eigenen Erfahrungshorizont heraus kaum vermeidbar sind, so dass oft die Vorstellung der Lehrenden von den Vorstellungen der Schü- ler_innen zum Ausgangspunkt didaktischen Denkens gemacht wird.“ (Hempel 2004, S. 39). Es gilt also, sich bewusst damit auseinander zu setzen, ob die In- terpretation der Präkonzepte des Lehrenden tatsächlich die Annahmen der Schü- ler_innen wiederspiegelt oder doch die eigenen Vorstellungen sind.

2.3.4 Zur Erhebung von Präkonzepten

Zur Erhebung von Präkonzepten lassen sich unterschiedliche Vorgehensweisen finden (Max 1997, Duit 1997, Möller 2010 u.a.), auf die hier ausgewählt in Bezug zur Forschungsfrage eingegangen werden soll. Duit (1997) nennt konkret die Erhebung mittels Fragebögen, Multiple-Choice-Tests, Assoziationstests, Con- ceptmapping und unterschiedliche Formen des Interviews (Duit 1997, S. 241). Laut Möller (2010) lassen sich Präkonzepte neben verbalen Äußerungen auch durch Zeichnungen oder Handlungen erfassen (Möller 2010, S. 61). Max 1997 beschreibt ein Mehrphasenmodell, bei dem die Erfassung und Anreicherung der Präkonzepte beschrieben wird und folgende Einheiten umfasst: Mobilisierungs-, Artikulations-, Herausforderungs-, Argumentations- und Weiterführungsphase (Max 1997, S. 17 ff.).

Die Ziele seien hierbei

- das Mobilisieren der Schülervorstellungen und ihres Interpretationsrah- mens
- das Bewusstmachen der Vielfalt und Verschiedenheit der Schülervorstel- lungen
- die Weiterentwicklung und die Umstrukturierung der bereits vorhandenen Vorstellungen durch die Erfahrbarkeit ihrer Unzulänglichkeit
- die Bewusstwerdung der Schüler_innen des eigenen Verstehensniveau und die Validität der erarbeiteten Vorstellungen
- Ausweitung der entwickelten Vorstellungen auf andere Situationen (ebd.).

Zusammenfassend lässt sich für die vorliegende Arbeit konstatieren, dass im Erhebungsverfahren die beschriebenen Vorgehensweisen auf die Forschungs- frage bezogen genutzt wurden. Dieses wird im Kapitel „Die Pilotstudie“ näher beschrieben.

2.4 Grundlagen der Evolutionsbiologie

Ausgewählte Theorieansätze zur Evolution zeigen die wissenschaftliche Grund- haltung der Arbeit auf und sollen an dieser Stelle themenspezifisch erörtert wer- den. Nach einer Diskussion über die Relevanz evolutionsbiologischer Themen im Sachunterricht soll ein ausgewählter Überblick zur Evolutionsgeschichte vorge- stellt werden, da dies ein Kriterium für die später folgende Definition der Kompe- tenzstufen darstellt.

2.4.1 Evolution im Sachunterricht - ihre Kernfragen

Bei dem Thema Evolution denken die meisten Menschen vermutlich an Dinosau- rier, Neandertaler oder Fossilien - also an abgeschlossene, in der Vergangenheit liegende Ereignisse. Dabei bedeutet Evolution im Grunde einfach „Wandel“ und ist demnach weder auf die Vergangenheit, noch auf Lebewesen beschränkt (vgl. Kleinert, Ruppert, & Stratil 2007, S. 7). Man kann von einem „zeitlosen Prinzip“ sprechen (ebd). In der Grundschule kann und soll es nicht darum gehen, den Kindern die Evolutionstheorie Darwins „kindgerecht“ zu vermitteln (vgl. Marquardt - Mau und Rojek 2009, S. 2). Vielmehr soll Sachunterricht den Schüler_innen zunehmend wissenschaftlich-orientierte Konzepte bzw. Erklärungsmuster aus naturwissenschaftlicher Perspektive anbieten und die eigenen Alltagsvorstellun% gen reflektieren und anreichern (ebd.), denn Schüler_innen haben (eigens entwi- ckelte) Fragen zu selbst beobachteten oder erlebten Naturphänomenen (vgl. Hoffmann et al. 2009, S. 269). Im Sachunterricht soll es darum gehen, „selbst die Welt zu erkunden und sie mit Hilfe der Lehrenden verstehen [zu] lernen.“ (Land- wehr 2004, S. 50).

Die Kernfragen zu evolutionsbiologischen Themen, die sinnvoll erscheinen, sind die von Eschenhagen bereits 1976 herausgearbeiteten Punkte:

- Mannigfaltigkeit und abgestufte Ähnlichkeit der Lebewesen
- Veränderung der Lebewesen im Laufe langer Zeit
- Angepasstheit der Lebewesen an ihre Umweltbedingungen

(vgl. Eschenhagen 1976, S. 3 [(Unterricht Biologie 1 (3): 2-12)].

Die häufig auftretenden Fragen der Schüler_innen wie z.B. danach, warum Dinosaurier heutzutage nicht mehr leben, wieso es so viele verschiedene Tiere gibt oder wie es zu dem (teilweise sehr) speziellen Aussehen von Tieren kommt, bieten geeignete Anknüpfungspunkte, um evolutionsbiologische Themen zu behandeln. In der vorliegenden Pilotstudie zum Thema Angepasstheit der Lebewesen an ihren Lebensraum wurden diese Fragen initiiert und in der unterrichtlichen Intervention (vgl. Kapitel 3.1.2.2) aufgegriffen.

2.4.2 Geschichte der Evolutionstheorien

„Die Evolution unseres Kosmos entstand vor etwa 15 bis 20 Milliarden Jahren mit dem „Urknall“. (vgl. Kleinert, Ruppert, & Stratil 2007, S. 7). Man geht davon aus, dass sich ca. vor 3,5 Milliarden Jahren die ersten Einzeller, vor ca. 1 Milliarde Jahren die ersten Vielzeller in den Meeren und vor ca. 500 Millionen Jahren dann die ersten Landlebewesen entwickelten (ebd.). Alle Lebewesen, so der Kern ei- ner der wichtigsten Erkenntnisse der modernen Biologie, sind einmal aus einer Einzelzelle hervorgegangen (vgl. Kutscher 2006, S. 11). „Diese erste Zelle hat sich entweder zu einem einzelligen Organismus (z.B. Bakterium) oder einem vielzelligen, höher organisierten Lebewesen entwickelt (ebd.). Die Verwandt- schaftsbeziehung von rezenten und fossilen Organismen ist ein Teil der For- schung innerhalb der Biologie (ebd). Unsere heutige Artenvielfalt hat sich über all die Milliarden Jahre hinweg gebildet. Dennoch: „Bis weit in das 18. Jahrhundert galt in der Biologie die Lehrmeinung von der Unveränderlichkeit der Arten. Sie wurde aus der biblischen Schöpfergeschichte abgeleitet.“ (Bayrhuber & Kull, 2005, S. 438). Man glaubte (oder „hatte daran zu glauben“), dass ein allmächti- ger Schöpfer alle Organismen gleichzeitig als perfekt organisiertes System er- schaffen hatte (Kutschera 2006, S. 25). Linné (1707 - 1778) versuchte als erster Biologe zum ersten Mal Pflanzen und Tiere der göttlichen Schöpfung systema- tisch nach Gemeinsamkeiten und Unterschieden aufzulisten und führte die No- menklatur ein (vgl. Bayrhuber & Kull, 2005, S. 438 & Kleinert, Ruppert, & Stratil, 2007). Er ging lange davon aus, dass es eine Kontanz der Arten gebe (vgl. Kleinert, Ruppert, & Stratil, 2007, S. 31). Auch der als Gründer der Paläontologie geltende Cuvier (1769 - 1832) vertrat diese Meinung. Cuvier fand heraus, dass alle Wirbeltiere den gleichen Grundbauplan des Skelettes aufwiesen (= Homologien) (vgl. Bayrhuber & Kull, 2005, S. 438). Die genauere Erforschung der Natur mit ihrem „großen Ausmaß von Brutalität und Verschwendung“, der aufkommenden Frage danach, „wie Gott die Schöpfung der vielfältigen Anpassungen von Körperbau, Tätigkeit, Verhalten und Lebenszyklus vieler Millionen Arten wohl ausgeführt habe“ und der Überlegung, dass es unwürdig sei, „jede Einzelheit in Merkmalen und Lebenslauf jedes Individuums bis hin zu den einfachsten Lebewesen einzeln zu gestalten“ ließ das Vertrauen in die Göttliche Schöpfung abnehmen (Mayr 2003, S. 186). De Lamarck (1744 - 1829) kehrte sich dann (ausgerechnet als Lehrer von Cuvier) von der theologisch geprägten Schöpfungslehre ab und stellte die erste Evolutionstheorie auf, die die „abgestuften Ähnlichkeiten durch Artenwandel erklärte (…).“ (ebd., S. 32 f.; Bayrhuber & Kull, 2005, S. 438 ). Er ging dabei von einer Entwicklung im Gegensatz zur Konstanz der Lebewesen aus. „Der große Naturwissenschaftler postitulierte, dass auf der noch jungen Erde zunächst primitive Organismen aus unbelebter Materie durch ‚Urzeugung’ entstanden seien. Aus diesen hypothetischen Urlebewesen hätten sich im Verlauf sehr langer Zeiträume die heute lebenden Pflanzen und Tiere entwickelt.“ (Kutschera, 2006, S. 26). Hierbei stellte er zwei Naturgesetze auf, die beinhalteten, dass der Erwerb neuer Eigenschaften aufgrund des Gebrauchs oder Nichtgebrauchs entsteht und dass es eine Vererbung der erworbenen Eigenschaften auf die Nachkommen gebe (vgl. Bayrhuber & Kull, 2005, S. 438 & Kleinert, Ruppert, & Stratil, 2007, S. 34). Ein Beispiel für diese Theorie ist das der „Langhals-Giraffe“: aufgrund der Not- wendigkeit, sich nach immer höheren Blättern strecken zu müssen, hätten sich diese Tiere aus kurzhalsigen Urformen entwickelt (Kutschera 2006, S. 26). Dies würde aber auch bedeuten, dass die Kinder von „immer gebräunten Menschen“, so genannten „Sonnenanbetern“, dunkelhäutig zur Welt kommen müssten. Feh- lende Beobachtungen dieser Art und auch die neueren Erkenntnisse der Moleku- larbiologie haben die Theorie entkräftet (ebd.). Die weiteren Beobachtungen und Forschungsergebnisse ließen dann Darwin (1809 - 1882) etwa 50 Jahre später postulieren, dass es genau „umgekehrt“ sei: die Vererbung der Eigenschaften passiere zuerst und die Auslese derer geschehe dann durch die Umweltbedin- gungen (Kleinert, Ruppert, & Stratil, 2007, S. 36). Diese naturwissenschaftliche Haltung ist Grundlage der Pilotstudie und soll bezogen auf die relevanten An- nahmen im Folgenden näher beschrieben werden.

2.4.3 Angepasstheit und natürliche Selektion

Welche Prozesse und Umstände führten in der Vergangenheit zu einer Verände- rung der Organismen, woraus schließlich die heutigen Lebewesen entstanden sind? Mayr (2003) fragt weiter: „Wie ist zu erklären, dass Lebewesen so bemer- kenswert gut an die Umwelt angepasst sind, in der sie leben?“ (Mayr 2003, S. 185). Die Evolutionstheorie beschäftigt sich mit „den Ursachen und Gesetzmä- ßigkeiten des Evolutionsvorgangs“ (Bayrhuber & Kull, 2005, S. 438), also mit dem Zustandekommen der Artenvielfalt und den Verwandtschaftsbeziehungen der Lebewesen, die auf die Stammesgeschichte zurückzuführen sind (ebd.).

Den Zustand der Angepasstheit wird oft als gegeben vorausgesetzt: es scheint selbstverständlich, dass Vögel Flügel besitzen, Fische Kiemen haben, um den Sauerstoff aus dem Wasser aufnehmen zu können oder Elefanten einen Rüssel besitzen, um damit zu trinken und sich zu benetzen (vgl. Mayr 2003, S. 185). Es gibt aber auch Beobachtungen, die zum Nachdenken anregen: wie kommt es zu ganz speziellen Angepasstheiten wie z.B. dem (speziellen) Auge von Insekten, der Organisation von Ameisenkolonnen, der hoch sensiblen Wahrnehmung von Delfinen oder dem speziellen Aussehen von Tieren, welche optimal für den Le- bensraum angepasst zu sein scheinen? Schon immer haben sich „Denker und Religionsstifter“ über das „Warum und Wie“ Gedanken gemacht (ebd.).

Mayr (2003) fasst zusammen, dass man von einer angepassten Eigenschaft spreche, wenn diese von Vorteil im Kampf ums Überleben sei (Mayr 2003, S. 187). Der Grad der Angepasstheit beeinflusst die Wahrscheinlichkeit des Überle- bens (Rüther 1988, S.5). Hierbei lassen sich 2 Anpassungsprozesse unterschei( den: die stammesgeschichtliche (evolutionäre) und die individuelle Anpassung (ebd.). Dabei ist es wichtig zu beachten, „dass Anpassung kein teleologischer Vorgang ist, sondern das im Nachhinein festgestellte Ergebnis der Elimination (…). (Mayr 2003, S. 188). Die Aussage, eine biologische Art sei an ihre Umwelt angepasst ist Mayr (2003) nicht genau genug formuliert und lässt sich seiner Meinung nach noch exakter beschreiben: Die ökologische Nische bedeutet, dass „jede Art an eine recht begrenzte Gruppe von Eigenschaften der Umwelt angepasst [ist].“ (Mayr 2003, S. 191). Hierbei spricht Mayr (2003) sich dafür aus, „dass die klassische Definition der Nische als Eigenschaft der Umwelt gegenüber der Alternative, sie als Merkmal eines Lebewesens zu betrachten, vorzuziehen ist.“ (Mayr 2003, S. 192). Zudem unterscheidet er in unterschiedliche Ebenen der Anpassung und nennt hierbei die Anpassung an breite Umweltzonen als auch die Anpassung an artspezifische Nischen (ebd., S. 192).

Anpassung ist nicht der Prozess der Optimierung an die Lebensumstände, son- dern „für den Darwinisten“ ist es „ein Nebenprodukt der Beseitigung“, die sich erst im Rückblick betrachten lässt (Mayr 2003, S. 189). In der Literatur wird das Wort „Anpassung“ aber auch in einem „falschen“ Zusammenhang benutzt, näm- lich für den Vorgang, „der zum aktiven Erwerb des begünstigten Merkmals führ- te.“ (Mayr 2003, S. 188, vgl. Rüther 1988, S. 5). Um die Verwirrung bei diesem komplexen Thema zu minimieren, sollten eine scharfe Abgrenzung und ein be- wusster Umgang im Unterricht mit dem Begriff „Anpassung“ erfolgen (vgl. Mayr 2003, S. 189; vgl. Rüther 1988, S. 5).

- Selektion

Die Beobachtung der Finken auf den Galapagos-Inseln führte zu Darwins Selek- tionstheorie: „(…) da ein fortgesetzter Wettbewerb zwischen den Individuen einer Art (innerartliche Konkurrenz) besteht, erfolgt eine Anpassung an die Umwelt durch natürliche Auslese (natural selection). Sie bewirkt, dass sich in einer be- stimmten Umwelt nur bestimmte Individuen fortpflanzen können: In dem Wettbe- werb oder „Kampf ums Dasein“ (…) überleben die am besten an ihre Umwelt angepassten Individuen und nur diese geben ihre erblichen Merkmale an die nächste Generation weiter (survival of the fittest (…).“ (Bayrhuber & Kull, 2005, S. 440; vgl. Kleinert, Ruppert, & Stratil, 2007, S. 39). „Die für die vorteilhaften Eigenschaften verantwortlichen Allele verdrängen daher die unvorteilhaften aus dem Genpool ihrer Population.“ (Brüggemeier 2004, S. 196). Selektion stellt also den Faktor dar, der dazu führt, dass Evolution als Anpassung von Arten an ihre jeweilige Umwelt verläuft (vgl. Bayrhuber & Kull, 2005, S. 443). Es kommt durch den Einfluss von abiotischen und biotischen Faktoren zu einer Veränderungen des Phäno- und Genotypes (Bayrhuber & Kull, 2005, S. 444 f.), der hier im Rahmen der Masterarbeit nicht näher beleuchtet werden soll.

- Tarnung als Selektionswirkung

Die Selektion als Thema der Forschungsfrage nach Angepasstheit der Lebewesen an ihre Lebensumgebung soll den Schüler_innen aufzeigen, dass es sich bei der Anpassung nicht um eine zielintendierte und beabsichtige Veränderung der Lebewesen handelt. Dennoch soll verdeutlicht werden, dass gerade die Angepasstheit in Form der Tarnung dazu geführt hat, dass diese Lebewesen besonders gut an ihren Lebensraum angepasst sind und sich daraus Vorteile des Überlebens ergeben haben. Der Einstieg der unterrichtlichen Intervention nutzt die leicht zu verstehende und schnell erkennbare Angepasstheit, die Mimese³, die sich bei den jeweiligen Lebewesen (wie z.B. Stabschrecke, Wandelndes Blatt) durch Selektion im Laufe der Jahre im Sinne des „survival of the fittest“ weiter optimiert und sich durchgesetzt hat.

Aufgrund der Vollständigkeit sollen auch noch Mutation, Gendrift und Rekobination kurz als Faktoren von evolutionärer Anpassung genannt werden, die jedoch in der unterrichtlichen Intervention nicht explizit aufgegriffen werden.

- Mutation

Bei der Mutation handelt es sich um eine fehlerhafte Replikation der DNA (vgl. Bayrhuber & Kull, 2005, S. 442). Mutationen passieren spontan und sind „eine Sache des Zufalls“ (Kleinert, Ruppert, & Stratil, 2007, S.47). Die Veränderung im Erbgut ist eine Grundlage von Evolution und Mutation spielt dabei eine große Rolle (vgl. Brüggemeyer 2004, S. 195). „Je gravierender eine Mutation ist, (…) desto wirkunsgvoller sind positive Auswirkungen für das Individuum.“ (Brüggelmeyer 2004, S. 195).

[...]

¹ Die Konzeptlevels dienen dazu, die Aussagen der Schüler_innen zum Konzept der Angepasstheit in Verständnisstufen einzuordenen und werden in Kapitel 3.1.3 erlautert.

² Current: (engl).: aktuell, momentan, grbräuchlich

³ Mimese: Art der Tarnung durch Nachahmung von Gegenständen, was zu einem Täuschen von Fressfeinden führt und die Überlebenschance vergrößert (Bayrhuber & Kull, 2005, S. 448).