Förderung des Experimentierens durch Beobachten und Beschreiben im Sachunterricht der Grundschule

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung:

2. Experimentieren in der Grundschule
2.1 Begriffsklärung des Experimentierens
2.2 Warum Experimentieren im Sachunterricht der Grundschule?

3. Beobachten als naturwissenschaftliche Arbeitsweise
3.1 Begriffsklärung
3.2 Lernausgangslage der Lerngruppe
3.3 Fördermöglichkeiten

4. Darstellung der Umsetzung
4.1 Zielsetzung der Übungen und der Unterrichtseinheit
4.2 Beschreibung der Übungen
4.3 Beschreibung der Unterrichtseinheit: „Wir wollen beobachten wie Wissenschaftler“

5. Evaluation
5.1 Wiederholung der Fragestellung: „Was glaubst du, wie beobachten Wissenschaftler?“
5.2 Verbesserung vergangener Versuchsprotokolle
5.3 Anfertigung eines Versuchsprotokolls unter besonderer Berücksichtigung der Beobachtung

6. Gesamtreflexion

7. Zusammenfassung und Ausblick

8. Literatur

9. Anhang …

10. Selbstständigkeitserklärung

1. Einleitung:

In meiner pädagogischen Facharbeit gehe ich der Frage nach, inwiefern die Methode des Experimentierens durch Beobachten und Beschreiben im Sachunterricht in der Grundschule gefördert werden kann.

Diese Frage ist aufgekommen, als ich Ende des zweiten Schuljahres mit meiner Lerngruppe Versuche zum Thema Luft durchführte. Alle Lernenden waren sehr motiviert. Jedoch gelang es kaum, über Beobachtungen im naturwissenschaftlichen Sinne zu sprechen (für die Begrifflichkeit des Beobachtens siehe Kap. 3.1): Manche beschrieben ausschließlich Nebensächliches, andere erfanden Geschehnisse hinzu oder vermischten Beobachtungen mit eigenen Annahmen (für nähere Beschreibungen siehe Kap. 3.2). Da ich das Lernpotenzial dieser Methode hoch einschätzte (siehe Kap. 2.2) und ich die enorme Motivation der Lernenden lernwirksam nutzen wollte, wurde es mir ein persönliches Anliegen, die Experimentiermethode zu fördern, um sie effektiver für die Lernprozesse der Schülerinnen und Schüler einsetzen zu können.

Da es sich hierbei um eine sehr komplexe Methode handelt (siehe S. 4), erscheint es notwendig, grundlegende Arbeitsweisen einzeln herauszugreifen und zu fördern. Schreier betont, die womöglich wichtigste Grundlage des naturwissenschaftlichen Arbeitens und naturwissenschaftlicher Erkenntnisse sei das Beobachten (vgl. Schreier 2004/1999). Dies wird von weiteren Autoren unterstützt (vgl. u.a. Frischknecht-Tobler/Labudde 2010, S. 135; Tütken/Spreckelsen 1971, S. 18). Da das Beobachten eng mit dem Beschreiben in Zusammenhang steht, beschränke ich mich innerhalb dieser Arbeit auf ebendiese Methoden (vgl. Schreier 1999, S. 18).

Das Ziel meiner Arbeit besteht also darin, eine Unterrichtseinheit bzw. darüber hinaus Übungen zu konzipieren, welche das Beobachten und das Beschreiben fördern. Ein Kompetenzzuwachs in diesen beiden Methoden, so der Grundgedanke, sollte sich wiederum positiv auf das Experimentieren als übergeordnete Methode auswirken.

Zu Beginn werden theoretische Grundlagen aus fachdidaktischer Literatur zusammengetragen: So wird in Kapitel 2 zunächst der Begriff „Experimentieren“ definiert, bevor Gründe für das Experimentieren in der Grundschule aufgeführt werden. Kapitel 3 befasst sich speziell mit dem Beobachten als naturwissenschaftliche Arbeitsweise. Anfangs wird der Begriff des Beobachtens geklärt (Kap. 3.1). Im zweiten Teil wird die Lernausgangslage der der sich zum Zeitpunkt dieser Unterrichtseinheit bereits im dritten Schuljahr befindenden Klasse bezüglich des Beobachtens und Beschreibens dargestellt (Kap. 3.2). Auf dieser Grundlage werden im dritten Abschnitt Fördermöglichkeiten diskutiert (Kap. 3.3). Anschließend stellt Kapitel 4 die Umsetzung der Maßnahmen dar. Es beginnt mit den Zielsetzungen der Maßnahmen (Kap. 4.1). Darauf werden die Übungen (Kap. 4.2) und die Einheit (Kap. 4.3) im Einzelnen beschrieben. Innerhalb des fünften Kapitels folgt eine kumulative Evaluation in drei Schritten. In meiner Gesamtreflexion wird die Wirksamkeit meiner Maßnahmen reflektiert (Kapitel 6). Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst sowie Konsequenzen für meine Weiterarbeit formuliert (Kapitel 7).

2. Experimentieren in der Grundschule

2.1 Begriffsklärung des Experimentierens

Um überprüfen zu können, ob sich das Experimentieren durch Beobachten und Beschreiben fördern lässt, muss zunächst der Begriff des Experimentierens definiert werden. Allgemein gibt es verschiedene Auffassungen darüber, was damit in der Grundschule gemeint ist. Laut Wodzinski zeichnet sich das Experimentieren dadurch aus, dass eine offene Frage durch einen selbstständig geplanten Versuchsaufbau geklärt wird. Weiterhin ist konstitutiv, dass eine Hypothese überprüft wird. Es stellt damit die höchste Form des experimentellen Arbeitens dar. Ist ein Experiment bereits durch eine Versuchsanleitung vorgegeben, wird es als „vorstrukturiert“ beschrieben, oder auch „Laborieren“ genannt. In diesem Fall wird häufig von Versuchen gesprochen. Bei Versuchen steht die Demonstration eines Phänomens bzw. das Sammeln von Beobachtungen im Vordergrund (vgl. Wodzinski 2008.). Ziel sollte demnach sein, dass sich die Schülerinnen und Schüler zu eigenen Fragestellungen Hypothesen und Experimente überlegen. Diese Herangehensweise entspricht dem Sinn der Naturwissenschaften und soll von den Kindern als Methode der Erkenntnis-gewinnung erkannt werden (vgl. Ramseger 2009). Meine Lerngruppe befindet sich nach dieser Definition noch nicht auf der Stufe des Experimentierens, sondern führt vorstrukturierte Versuche durch. Dies entspricht einer Vorform des Experimentierens.

Experimentieren umschließt verschiedene Arbeitsweisen: Ausgehend von einer Fragestellung eine Hypothese formulieren, einen Versuchsaufbau planen und durchführen, Beobachten, Vergleichen, Beschreiben, Protokollieren, Zeichnen, Schlussfolgern und die Ergebnisse auf die Ausgangsfrage zurückbeziehen (vgl. Labudde/Möller 2012, S. 14). Eventuell werden hierbei neue Fragen aufgeworfen und der „Erkenntniszirkel“ beginnt von vorn (vgl. Grygier 2008, S. 58f.). Damit stellt es eine sehr komplexe Methode dar.^[1]

2.2 Warum Experimentieren im Sachunterricht der Grundschule?

Dieses Kapitel soll Gründe für das Experimentieren und damit für dessen Förderung aufzeigen. Das Experimentieren ist als Qualifikation fest im Rahmenplan Hessen (RP) bzw. im Kompetenzbereich der Erkenntnisgewinnung im Kerncurriculum Sach-unterricht verankert und befähigt die Lernenden, Fragen an die Natur zu stellen und nach Erklärungen und Handlungsmöglichkeiten zu suchen. Damit leistet es einen Beitrag zur Umwelterschließung sowohl in der gegenwärtigen als auch in der zukünftigen Lebenswirklichkeit (vgl. Kerncurriculum 2010, S. 12f.; RP, S. 122). Nach Spreckelsen stellt es eine der wichtigsten Handlungsformen dar (vgl. Kaiser 1997, S. 48). Es wird dem didaktischen Grundsatz der Handlungsorientierung gerecht, da die Lernenden mit konkreten Materialien (meist ihrer Lebenswelt) umgehen, wobei sie ihre Handlungskompetenzen erweitern. Es ermöglicht konkrete Erfahrungen mit Phänomenen aus der Umwelt der Kinder auf unterschiedlichen Lernebenen und mit allen Sinnen. Darüber hinaus fordert der Rahmenplan explizit Wissenschafts-orientierung und damit das Nutzen wissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen zur Erkenntnisgewinnung. Auch der sachgemäße Umgang mit technischem Gerät und damit verbunden feinmotorische Handlungsfertigkeiten werden ausgeprägt. Zudem entspricht es der Neugier und dem Fragedrang meiner Lerngruppe. Des Weiteren konnte ich innerhalb meines Unterrichts feststellen, dass durch den Einsatz der Methode viele Lernende ermutigt werden, Fragen an die Natur zu stellen und ihnen nachzugehen. Hierbei wurde ein großes Potenzial an Kreativität deutlich. Offenbar kann Experimentieren eine entdeckungsfreudige Grundhaltung unterstützen (vgl. RP, S. 25, 27 f.; S. 123 ff.). Ebenso konnte ich eine erhöhte Motivation und Konzentration beobachten. Aufgefallen ist mir zudem eine ausgeprägte Behaltensleistung^[2] sowohl methodischer als auch inhaltlicher Details, obwohl die Einheit zu dem Zeitpunkt bereits sechs Monate zurück lag. Innerhalb des Perspektivrahmen Sachunterricht ist das Experimentieren vor allem unter der naturwissenschaftlichen Perspektive zu finden. Hier wird es als dritte Kompetenz aufgeführt: „Fragehaltungen aufbauen, Probleme identifizieren und Verfahren der Problemlösung anwenden“ (GDSU 2002, S. 16). Das Beobachten und Beschreiben wird in Verbindung mit Naturphänomenen gesondert als erste Kompetenz angegeben (vgl. ebd., S. 15). Ein weiterer festgestellter Effekt liegt in einer hohen Beteiligung. So war es allen möglich, einen Zugang zu den Versuchen zu finden und sich entsprechend ihres Kompetenzniveaus einzubringen. Das wiederum entspricht dem didaktischen Grundsatz der Differenzierung (vgl. RP, S. 28f.).

Außerdem fördert das Experimentieren überfachliche Kompetenzen. So wird die Sozialkompetenz ausgebaut, indem die Lernenden innerhalb eines Teams kooperieren und gemeinsam Verantwortung für den Erfolg eines Experiments übernehmen. Der Austausch mit anderen, das Verbalisieren von Beobachtungen sowie das Argumentieren, Darstellen und Präsentieren von Ergebnissen fördert wiederum kommunikative Kompetenzen. Die Unterstützung einer interessierten, fragenden Grundhaltung zählt dagegen zu personalen Kompetenzen. Während des Experimentierens erfahren die Lernenden Erfolgserlebnisse, wenn sie bei anfänglichen Schwierigkeiten Durchhalte-vermögen und Leistungsbereitschaft aufbringen. Auch Sorgfalt und Gewissenhaftigkeit führen zu Erfolgen, was die Bereitschaft erhöht, diese Eigenschaften aufzubringen (vgl. Eschenhagen et al. 2006, S. 244f.). Ferner ermöglicht diese Methode Selbstbestimmung sowie Eigenverantwortlichkeit, wodurch sowohl Autonomie als auch Selbstwirksamkeit erlebt werden. Letztlich wird dadurch das Selbstkonzept gestärkt (vgl. Barzel/Reinhoffer/Schrenk 2012, S. 103 ff.; Kerncurriculum 2010, S. 8 ff.). Überdies entspricht der oben erwähnte Erkenntniszirkel weitgehend den Schritten allgemeiner Problemlösestrategien (vgl. Grygier 2008, S. 150f.; Gage/Berliner 1996, S. 315f.). Problemlösekompetenz ist wiederum ein Bestandteil der Lernkompetenz. Zusätzlich wird diesem Bereich die Arbeitskompetenz zugeordnet, welche sich durch das Erstellen eines Arbeitsplans und dessen Umsetzung zeigt. Auch dies wird zunehmend selbstständig von den Lernenden übernommen (vgl. Kerncurriculum 2010, S. 8ff.).

Innerhalb des Hessischen Referenzrahmens Schulqualität (HRS) wird kognitiv herausfordernder und aktivierender Unterricht gefordert, was unter anderem durch Experimente erzielt werden soll (vgl. HRS 2008, S. 72). Ein weiteres Kriterium besteht darin, abwechslungsreiche Lernarrangements zu gestalten und adäquate Anschauungsmittel sowie Lehr- und Lernmittel zu wählen. Auch diesbezüglich wird explizit das Experiment vorgeschlagen (vgl. HRS 2008, S. 74).

Ferner postulieren viele Wissenschaftler, erweiterungsfähige Vorstellungen über natur-wissenschaftliches Arbeiten seien möglichst früh anzubahnen. Dies sei notwendig, um ein naives Verständnis^[3] der Naturwissenschaften zu vermeiden (vgl. u.a. Grygier 2008; Mikelskis-Seifert 2004, S. 7). Es geht darum, methodische Grundfertigkeiten sowie naturwissenschaftliche Denkweisen bereits in der Grundschule anzulegen. Ein weiterer Vorteil in der Vermittlung von Verfahren liegt darin, dass sie im Gegensatz zu Wissensinhalten nicht (schnell) ihre Gültigkeit verlieren. Mit ihrer Beherrschung kann stets neues Wissen angeeignet werden. Darüber hinaus können sie länger behalten werden als Begriffe (vgl. Grygier 2008, S. 23; Tütken/Spreckelsen 1971, S. 17).

3. Beobachten als naturwissenschaftliche Arbeitsweise

3.1 Begriffsklärung

Nachdem im zweiten Kapitel der Begriff des Experimentierens sowie Lernchancen aufgezeigt wurden, möchte ich nun das „Beobachten“ präzisieren. Meiner Annahme zufolge wirkt sich die Förderung des Beobachtens positiv auf das Experimentieren aus.

In der Fachliteratur sind unterschiedliche Definitionen dieser Methode zu finden. Grundlegend ist das Beobachten den Erkenntnistätigkeiten zuzuschreiben. Es dient der Ermittlung von typischen Merkmalen oder Veränderungen von Gegenständen, Lebewesen oder Phänomenen. Hierbei finden keine verändernden Eingriffe statt. Ist dies der Fall oder werden Hilfsmittel hinzugezogen, so wird häufig der Terminus „Untersuchen“ verwendet (vgl. u.a. Killermann et al. 2005, S. 139). Zudem liegt dem Beobachten ein bewusster Wahrnehmungsprozess zugrunde (vgl. u.a. Frischknecht-Tobler/Labudde 2010, S. 136, Eschenhagen et al. 2008, S. 242). Beobachten meint demnach bewusstes Wahrnehmen naturwissenschaftlicher Phänomene mit Hilfe der Sinnesorgane. Ein weiteres Charakteristikum besteht in der Zielgerichtetheit bzw. „Fokussiertheit“ (Schulz et al. 2012, S.24). Eine Beobachtung findet stets unter einer Fragestellung statt (vgl. u.a. Mikelskis-Seifert 2004, S. 13ff.; Geuther 2002, S. 6). Diese ist für die Lernenden sehr hilfreich. Ohne eine Einschränkung besteht die Gefahr, dass bei der Fülle möglicher Beobachtungen das Wesentliche verloren geht. Dies konnte ich wiederholt während meiner Unterrichtstätigkeit feststellen^[4]. Eine Fragestellung oder Beobachtungsaufgabe bewirkt, dass die Lernenden ihre Konzentration auf die für die Erkenntnis wesentlichen Aspekte lenken.

Laut Frischknecht-Tobler und Labudde schließt das Beobachten „auch Denkvorgänge und das Beschreiben des Wahrgenommenen mit ein“ (Frischknecht-Tobler/Labudde 2010, S. 136). Beschreibungen können bildlich wie auch verbal dargestellt werden. An dieser Stelle wird häufig die Notwendigkeit betont, die Lernenden zur Differenzierung zwischen Beobachtung und Interpretation anzuleiten und eine Vermischung der Beobachtungsergebnisse mit Vorwissen zu vermeiden (vgl. u.a. ebd.). Gleichermaßen muss klar zwischen den Begriffen Beobachtung und Auswertung bzw. Deutung unterschieden werden (vgl. Eschenhagen et al. 2008, S. 245). Beobachtungen beschreiben reine Wahrnehmungen und sind weitestgehend frei von Interpretationen^[5].

Die Einhaltung dieser Kriterien ist für erfolgreiches Experimentieren unabdingbar. Nur genaue, rein deskriptive Beschreibungen ermöglichen eine Deutung der Beobachtungen, das Ziehen von Schlussfolgerungen und letztlich den Erkenntnisgewinn.

3.2 Lernausgangslage der Lerngruppe

Um die Fördermaßnahmen direkt an die vorhandenen Kompetenzen und Kenntnisse der Lernenden anknüpfen zu können, analysiere ich im nächsten Schritt die Lernausgangslage meiner Lerngruppe. Die Klasse 3XX besteht aus elf Schülern und dreizehn Schülerinnen. Sie haben innerhalb ihrer Schulzeit sechs vorstrukturierte Versuche zum Themenbereich Luft selbstständig durchgeführt. Grundsätzlich kann als positive Voraussetzung festgehalten werden, dass alle eine enorme Motivation beim Experimentieren zeigten. Wie bereits angedeutet waren viele Schwierigkeiten bezüglich der Beobachtung festzustellen. Zunächst scheint der gesamten Lerngruppe der Begriff der Beobachtung nicht klar zu sein. Dies zeigt sich einerseits darin, dass sie lediglich optische Wahrnehmungen beschreiben. Folglich ist ein Ziel, dass die Lernenden in ihre Beobachtung alle sinnlichen Wahrnehmungen einbeziehen (Ziel 1). Dazu können sie auf Erfahrungen innerhalb einer vergangenen Unterrichtseinheit zum Thema „Sinne“ zurückgreifen. Hier haben sie sich handelnd mit allen Sinnen auseinandergesetzt, indem sie u.a. einen Fühlparcours durchliefen, Gerüche und Geschmäcke beschrieben und zuordneten, Hörmemory spielten oder Geräusch-kulissen beschrieben. Die Lernenden können alle sensorischen Wahrnehmungen benennen und dem entsprechenden Sinnesorgan zuschreiben. Andererseits werden meist Erklärungsversuche in die Beschreibung der Beobachtung integriert. Hinzu kommt, dass häufig Beobachtungen hinzuerfunden werden. Der Grund dafür könnte sein, dass bereits vorhandene Vorstellungen der Lernenden die Beobachtungen bei Experimenten beeinflussen. So weist auch Grygier darauf hin, häufig werde das beobachtet, was die Vorstellungen aufrechterhalte. Entsprechend resistent seien die Schülervorstellungen gegenüber widersprechenden experimentellen Befunden. So bedürfe es eines langwierigen Prozesses, die Lernenden von der Fruchtbarkeit der neuen Sichtweise zu überzeugen (vgl. Grygier et al. 2004, S. 28 f.). Um einen Konzept-wechsel zu bewirken, müssen die Vorstellungen der Lernenden zunächst geäußert, überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden. Diese Prozesse wiederum müssen von den Lernenden selbst vollzogen werden (vgl. Möller 2007, S. 9). Dies entspricht einem konstruktiv-genetischen Lernen als Unterrichtsprinzip (vgl. Möller 2002, S. 416f.). Da die Lernenden dabei ihre Vorstellungen ständig mit Gleichaltrigen und mir als Lehrkraft (eventuell auch Eltern, Betreuen etc.) abgleichen, kann auch von einem sozial-konstruktivistischen Ansatz gesprochen werden (vgl. BEP 2011, S. 12).

Wenn die Lernenden ihre Beobachtungen als Zeichnung festhalten, verfremden einige diese. Das mag daran liegen, dass sie sich beim Zeichnen künstlerisch-kreativ betätigen wollen. Es werden bspw. andere Farben gewählt oder Dinge hinzuphantasiert. Unter anderem malte eine Schülerin Herzen auf das Aquarium, welches Gegenstand eines Versuches war, sowie einen bunten Regenbogen. Ihre Begründung lautete, es sehe schön aus. Offensichtlich muss deutlich gemacht werden, dass die Zeichnung einer Beobachtung kein phantastisches Kunstwerk ist, sondern eine möglichst realitäts-getreue Abbildung. Allgemeiner formuliert besteht ein elementares Ziel darin, dass die Lernenden in ihrer Beobachtung rein deskriptiv tatsächlich Wahrgenommenes wiedergeben (Ziel 2). Die Probleme resultieren vermutlich auch aus dem Begriffs-gebrauch in der Alltagssprache. Deshalb ist der Terminus explizit einzuführen und klar von dessen Nutzung im Alltag abzugrenzen. Im Kontext des Zeichnens ist ferner zu thematisieren, dass es sich um keine künstlerische Darstellung handelt. Denn einige Lernende verwenden sehr viel Zeit auf die Auswahl der Stifte und Farben bzw. auf die ästhetische Gestaltung. Das Zeichnen soll als eine Alternative zum mündlichen und schriftlichen Beschreiben verstanden und entsprechend genutzt werden (Ziel 3). Ferner werden beim Zeichnen oftmals Details ausgelassen. So liegt ein weiteres Ziel darin, möglichst genau bzw. viele Merkmale zu beschreiben (Ziel 4). Es fällt vielen Lernenden schwer, sich die Eigenschaften eines Objektes im Einzelnen bewusst zu machen und hierauf ihre Aufmerksamkeit zu fokussieren. Ein Grund könnte in dem hohen Medien-konsum liegen. So weist auch der Rahmenplan darauf hin, dass Kinder immer seltener unmittelbare Erfahrungen sammeln. Stattdessen treten Sekundärerfahrungen in den Vordergrund (vgl. RP, S. 24). Noch stärker tritt dies bei verbalen Beschreibungen auf. Überdies geben sich viele Lernende unsicher, wenn sie Beobachtungen mündlich beschreiben sollen und es beteiligen sich nur wenige. Werden sie aufgefordert, ihre Beobachtung schriftlich festzuhalten, äußern viele Unlust darüber. Daraus schließe ich, dass meiner Lerngruppe das Zeichnen leichter fällt. Dies könnte vorteilhaft genutzt werden, um über den zeichnerischen Zugang Kriterien für das Beschreiben aufzustellen. Mit schriftlichen Dokumentationen sollte ich vorsichtig umgehen, um das Experimentieren nicht aversiv zu belegen. Hinzu kommt, dass es für die Lernenden oftmals mühsam ist, wesentliche Beobachtungen detailliert und sorgfältig darzulegen. Diesbezüglich könnte hilfreich sein zu betonen, dass Sorgfalt und Geduld für Wissenschaftler wichtige Eigenschaften sind, um erfolgreich zu beobachten.

In Verbindung mit einer möglichst genauen Beschreibung ist es notwendig, sich auf das Wesentliche zu konzentrieren. Zielgerichtetes Beobachten gelingt nur den wenigsten Lernenden. Die meisten beschreiben zahlreiche Sachverhalte, die nicht mit der Fragestellung des Versuchs zusammenhängen (siehe auch Fußnote 4, S. 7). Entsprechend zeichnen sie mit großem Aufwand Nebensächliches (als Beispiel dient das Protokoll, welches die Lernenden verbessern sollen; siehe S. 47; siehe auch Kap. 5.2). Als Konsequenz sollen sie erarbeiten, dass Wissenschaftler Phänomene stets unter einer Fragestellung beobachten. Letztlich sollen sie sich auf Aspekte konzentrieren, welche für das Ziel bzw. die Frage des Versuchs relevant sind (Ziel 5). Gleichzeitig soll ihnen der Unterschied zwischen einer genauen Beobachtung (vgl. Ziel 4) und dem Beschreiben unnötiger Details (vgl. Ziel 5) deutlich gemacht werden.

Über diese Beobachtungen aus dem bisherigen Unterricht heraus findet eine Ermittlung der Lernausgangslage innerhalb der Einheit „Wir wollen Beobachten wie Wissenschaftler“ statt (siehe Stunde 1, S. 15). Auffällig ist, dass alle Lernenden technische Hilfsmittel benennen oder zeichnen: Lupe, Fernglas, Teleskop, Mikroskop und Computer. Daraus kann geschlossen werden, dass ein großes Interesse an diesen Geräten vorliegt. Eine Schülerin schreibt, dass „Maschinen“ helfen, etwas größer zu sehen. Unklar ist aber, wann welches Gerät eingesetzt wird. So nimmt ein Schüler an, Sterne würden mit einem Mikroskop beobachtet. In dem, was Wissenschaftler beobachten, beschränkt sich die Lerngruppe fast ausschließlich auf den Weltraum. Fast alle beschreiben, dass Wissenschaftler Sterne beobachten. Auf die Nachfrage, ob es noch Anderes gebe, ergänzen einige Sternenbilder und Planeten. Ein Schüler nennt darüber hinaus Getreidekörner und verweist auf das Methodenplakat aus der Einheit „Vom Korn zum Brot“ (siehe S.15). Demnach scheint eine sehr enge Vorstellung von Wissenschaftlern und ihrer Beobachtungsweise vorzuherrschen. Daraus kann als weiteres Ziel aufgestellt werden, die Vorstellungen über Beobachtungsgegenstände zu erweitern (Ziel 6). Zwei Schülerinnen erwähnen aber auch, dass Wissenschaftler Versuche durchführen und ihre Beobachtungen aufschreiben. Viele skizzieren ein Labor, welches benötigt werde, sowie Schutzvorkehrungen (Kittel und Brille). Eine Schülerin betont, eine gute Zusammenarbeit sei unter Wissenschaftlern wichtig.

3.3 Fördermöglichkeiten

Anknüpfend an die Lernvoraussetzungen der Klasse werden in diesem Kapitel Fördermöglichkeiten diskutiert sowie didaktische Grundsätze erläutert, welche für die Förderung relevant sind.

Als Grundsatz für die Entwicklung fachlicher Qualifikationen wird im Rahmenplan aufgeführt, dass sie anhand von Inhalten der Lebenswelt der Kinder erschlossen und dann im Unterricht weiter ausgebaut werden sollen (vgl. RP, S. 125).

Frischknecht-Tobler und Labudde unterscheiden drei Lernanlässe zum genauen Beobachten. Wenn statische Objekte im Mittelpunkt stehen, handelt es sich genau genommen um die Methode des Betrachtens. Hierbei können die Lernenden aber bereits üben, sich auf vorgegebene Merkmale zu fokussieren und diese möglichst genau zu erfassen. Der Vorteil gegenüber Ereignissen liegt darin, dass die Lernenden ausreichend Zeit dafür haben, sich auf Eigenschaften zu konzentrieren. Ereignisse sind zum anfänglichen Üben des Beobachtens schlecht geeignet, da schnelle Vorgänge schwer zu beobachten sind. Ähnlich wie Objekte sind auch Veränderungen (z.B. der Wachstum einer Pflanze) gut zu beobachten, da die Vorgänge langsam ablaufen (vgl. Frischknecht-Tobler/Labudde 2010, S. 137). Folglich wird diese Stufung in die Planung der Lernprozesse der Klasse miteinbezogen. So wird mit statischen Objekten begonnen, anhand derer die Lernenden Kriterien für das Beschreiben von Beobachtungen erarbeiten. Bei einer Langzeitbeobachtung der Veränderungen beim Wachstum einer Pflanze wenden die Lernenden jene Kriterien an. Hierbei wird im besonderen Maße deutlich, dass beim Beobachten Geduld und Sorgfalt notwendig sind. Abschließend werden innerhalb eines Versuchs Ereignisse beobachtet.

Im Übrigen betont Schreier, Beobachten müsse unnachlässig geübt werden, damit es zum Erkennen führen könne. Als Übungsmöglichkeit schreibt er dem vergrößerten Zeichnen eine große Bedeutung zu, da es genaues Wahrnehmen voraussetzte und damit gleichzeitig eine geistige Verarbeitung stattfinde. Dasselbe gelte für präzise formulierte mündliche oder schriftliche Beschreibungen (vgl. Schreier 1999, S. 17f.). In Bezug auf die Lerngruppe erscheint der Zugang über das Zeichnen sinnvoll, um Regeln für das Beschreiben zu finden, weil es den Lernenden leichter fällt, als einen Text zu schreiben (siehe S. 10). Gegenüber einer mündlichen Beschreibung hat eine Zeichnung den Vorteil, dass sie nicht flüchtig ist. Sie kann der gesamten Klasse dauerhaft präsentiert werden, um daran Kriterien zu erarbeiten.

Zuvor empfiehlt Schreier jedoch eine Reihe von Wahrnehmungsübungen mit allen Sinnen. Hierbei nehmen die Lernenden verschiedene Objekte mit je nur einer Sinnesrichtung wahr und beschreiben sie möglichst genau, sodass sie von anderen anhand der Beschreibung bestimmt werden können. Mir erscheinen die Übungen geeignet, um die Lernenden für das Beobachten mit allen Sinnen zu sensibilisieren. Außerdem ist es eine spielerische Herangehensweise, um Merkmale von Objekten zu erfassen und möglichst genau zu beschreiben. Mikelskis-Seifert schlägt ebenfalls vor, die Lernende als Einführung schrittweise für die jeweiligen Sinneswahrnehmungen zu sensibilisieren, indem die übrigen Sinne ausgeschaltet werden. Nach dieser Phase gibt sie den Lernenden eine Definition des Begriffes Beobachtung vor (vgl. Mikelskis-Seifert 2004, S. 10 f.). Meine Lerngruppe hat allerdings bereits vielseitige sensorische Erfahrungen gesammelt, weshalb ich dies nur verkürzt aufgreifen möchte (siehe S. 8). Eine Definition des Begriffs erachte ich als hilfreich, um das Beobachten im Sinne des wissenschaftlichen Arbeitens von dessen Gebrauch in der Alltagssprache abzugrenzen. Allerdings ist mir wichtig, dass die Definition von den Lernenden selbst formuliert wird. So soll einerseits unverstandenen Formulierungen vorgebeugt werden. Andererseits zeigt es mir, ob die Lernenden eine adäquate Begriffsvorstellung entwickelt haben, oder ob es weiterer Unterrichtsschritte bedarf.

Nach der Definition des Beobachtens führt Mikelskis-Seifert das Beschreiben ein. Sie stellt dar, dass hierbei Beobachtungen in Form eines Bildes oder einer geordneten Darstellung in Worten wiedergegeben werden. Zur Veranschaulichung empfiehlt sie, eine Duftlampe anzuzünden und die Lernenden über ihre Beobachtungen austauschen zu lassen. Anschließend verdeutlicht sie die Notwendigkeit einer Ziel- und Fragestellung. Dazu zeigt sie zunächst am Beispiel zweier optischer Täuschungen, dass abhängig von der Fragestellung unterschiedliche Beobachtungsergebnisse entstehen können, obgleich es sich um dasselbe Objekt handelt. Als weitere Begründung führt sie auf, dass sich Wissenschaftler Aspekte überlegen, welche für ihre Fragestellung wichtig sind, um ihre Beobachtung auf ebendiese Aspekte beschränken zu können. Abschließend stellt sie Beobachtungsaufgaben, welche Vorgänge beinhalten, z. B. das Kochen von Wasser. Ich möchte stattdessen, ähnlich wie Schreier, aus bereits genannten Gründen von statischen Objekten ausgehen (siehe S. 11). Von Mikelskis-Seifert übernehme ich den Vorschlag, das Beschreiben als Methode explizit zu thematisieren. Allerdings sollen die Lernenden im Sinne des sozial-konstruktivistischen Ansatzes selbst und im Austausch mit anderen erarbeiten, dass eine Zielgerichtetheit notwendig ist. Auch optische Täuschungen greife ich auf. Sie sollen die Lernenden veranlassen, gegebenenfalls Messgeräte zur Überprüfung ihrer Beobachtung hinzuzuziehen. Auch soll durch sie verdeutlicht werden, dass unsere Wahrnehmung von Vorerfahrungen beeinflusst wird (vgl. Stäudel 2006, S. 6).

Bezüglich der optischen Wahrnehmung macht Schreier darauf aufmerksam, dass eine Beschreibung des Aussehens leichter sei als die der übrigen Sinnesempfindungen. Mit Hilfe der Sprache können hier „Einzelheiten und Nuancen“ ausgedrückt werden, „in denen die Genauigkeit der Beobachtung zum Ausdruck kommt“ (Schreier 2004, S. 14). Entsprechend sollten verbale Beschreibungen eines Objektes bezüglich ihrer Genauigkeit – Farbe, Form und Einzelheiten betreffend – verglichen werden. Ebenso regt er an, Zeichnungen nach der Genauigkeit ihrer Darstellung zu vergleichen (vgl. ebd., S. 13f.). Da es auch beim Experimentieren notwendig ist, genaue Beobachtungen festzuhalten, werde ich diese beiden Maßnahmen in meine Förderung einbeziehen.

[...]

^[1] In dem Programm „Science – A Process Approach“ (SAPA), das 1967 von der American Association for the Advancement of Science (AAAS) vorgelegt wurde, werden 13 grundlegende Verfahren aufgegliedert und zu einem hierarchischen Verlaufsplan aufgebaut: 1) Beobachten, 2) Gebrauch von Raum/Zeit Beziehungen, 3) Gebrauch von Zahlen, 4) Messen, 5) Klassifizieren, 6) Kommunizieren, 7) Voraussagen treffen, 8) Schlussfolgerungen treffen, 9) Hypothesen formulieren, 10) Variablen kontrollieren, 11) Daten interpretieren, 12) auf operationale Weise definieren, 13) Experimentieren (vgl. Lauterbach 2001, S. 112; Griebel 1971, S.20; Tütken/Spreckelsen 1971, S. 17f.). In der Grundschule war lediglich das Üben der ersten acht methodischen Grundfertigkeiten vorgesehen. Die letzten fünf, komplexeren Verfahren sollten erst in der Sekundarstufe zur Anwendung kommen. Obwohl die entsprechenden Curricula der siebziger Jahre scheiterten, so ist die von der AAAS beschriebene Struktur des naturwissenschaftlichen Arbeitens als Leitvorstellung noch gegenwärtig relevant. So wird etwa innerhalb des SINUS-Projekts im Moduls G2b ebenfalls ein verfahrensorientierter Ansatz beschrieben. Auch hier wird vom Beobachten und Beschreiben ausgegangen, woraufhin das Vergleichen, Ordnen und Messen hinzutreten. Dadurch können Vermutungen aufgestellt werden, welche durch ein Experiment verifiziert oder falsifiziert werden. Allerdings erscheint diese Vorgehensweise weniger kleinschrittig und die einzelnen Verfahren sind alle bereits in der Grundschule angesiedelt (vgl. Mikelskis-Seifert 2004).

^[2] Dies wird in Untersuchungen von Lück belegt. Sie zeigen eine hohe Erinnerungsleistung der Vorschulkinder an Phänomene und deren Deutung (vgl. Lück 2003, S. 69f.). Auch innerhalb des Bildungs- und Erziehungsplans (BEP) wird auf Forschungsergebnisse verwiesen, welche belegten, dass Kinder bereits vor Schuleintritt über notwendig differenzierte Denkstrukturen verfügten, um naturwissenschaftliche Zusammenhänge zu verstehen (vgl. BEP 2011, S. 77).

^[3] Mikelskis-Seifert meint mit naivem Verständnis von Naturwissenschaften, dass bspw. davon ausgegangen werde, Ergebnisse eines Experiments verallgemeinern zu können. Zudem bestehe die Erwartungshaltung, durch Experimente „absolute Wahrheiten“ bezüglich jeder denkbaren Frage an die Natur zu erhalten (Mikelskis-Seifert 2004, S. 7).

^[4] Ich habe in drei Klassen der Jahrgangstufe 2 eine Unterrichtseinheit zum Thema Luft durchgeführt. Der erste Versuch begann mit der Frage danach, was in einer Flasche ohne Flüssigkeit sei. Die Schülerinnen und Schüler vermuteten bestimmt, sie sei leer und waren überrascht, als sie beim schrägen Eintauchen der Flasche in ein Aquarium Luftblasen aufsteigen sahen. Beim Zusammentragen der Beobachtungen wurde jedoch deutlich, dass die Schüler noch weiteren Dingen ihre Aufmerksamkeit zuwandten. So wurden unter anderem ein Regenbogen beschrieben, vermeintliche Schmutzpartikel im Wasser, kleine Bläschen an den Aquariumswänden sowie eine kleine Wasserpfütze, die nach der Versuchsdurchführung auf dem Tisch war. Dies setzte sich auch in der Dokumentation der Beobachtung fort. Hier zeichneten die Schülerinnen und Schüler beispielsweise mit großer Sorgfalt unbedeutende Eigenschaften, wie das Etikett der Flasche. Natürlich kann hieraus auch geschlossen werden, nach Möglichkeit Gegebenheiten zu vermeiden, welche unwesentlich sind und zu Ablenkungen führen könnte. Andererseits zeigt es doch die Notwendigkeit einer zielgerichteten Beobachtung.

^[5] Streng genommen ist eine Beobachtung frei von Interpretationen nicht möglich, da Wahrnehmungsprozesse durch Vorerfahrungen des Individuums beeinflusst werden (vgl. Freudig/Sauermost 2004, S. 257). Es ist jedoch hilfreich, sich darüber bewusst zu werden, um etwaige Interpretationen hinterfragen zu können und eine kritische Haltung zu bewahren. So kann vorschnellen Urteilsbildungen vorgebeugt werden.