Experimentieren im Sachunterricht

INHALTSVERZEICHNIS

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

1. EINLEITUNG
1.1 STRUKTUR DER ARBEIT
1.2 METHODIK DER ARBEIT

2. DER SACHUNTERRICHT UND SEIN AUFTRAG ZUR BILDUNG
2.1 VON DER HEIMATKUNDE ZUM SACHUNTERRICHT
2.2 DIE NATURWISSENSCHAFTLICHE BILDUNG IM SACHUNTERRICHT

3. WISSENSCHAFTLICHES DENKEN
3.1 DIE TRADITIONELLE FORSCHUNG ZUM WISSENSCHAFTLICHEN DENKEN
3.2 NEUERE FORSCHUNGEN ZUM WISSENSCHAFTLICHEN DENKEN

4. DEFINITION DES LERNBEGRIFFS
4.1 PRÄKONZEPTE
4.2 CONCEPTUAL CHANGE: LERNEN ALS VERÄNDERUNG VON PRÄKONZEPTEN
4.2.1 DIE KLASSISCHE CONCEPTUAL CHANGE THEORIE
4.2.2 WEITERENTWICKLUNG DER KLASSISCHEN CONCEPTUAL CHANGE THEORIE
4.2.3 WIDERSTÄNDE GEGENÜBER CONCEPTUAL CHANGE
4.3 UNTERRICHTSGESTALTUNG ZUR FÖRDERUNG EINES CONCEPTUAL CHANGE

5. DIE BEDEUTSAMKEIT VON SPRACHE IM UNTERRICHT
5.1 ALLTAGS-, BILDUNGS- UND FACHSPRACHE
5.2 SCAFFOLDING
5.2.1 DIE ROLLE DER LEHRKRAFT
5.2.2 SPRACHBILDUNG DURCH DEN SCAFFOLDING-ANSATZ
5.3 SOKRATISCHE GESPRÄCHE
5.4 WISSENSCHAFTLICHES ARGUMENTIEREN

6. GENETISCHES LEHREN UND LERNEN
6.1 WAGENSCHEINS ARGUMENTATIVE BEGRÜNDUNG DER GENETISCHEN KONZEPTION
6.2 EXEMPLARISCH - GENETISCH - SOKRATISCH
6.3 PHÄNOMENE ALS AUSGANGSPUNKT VON LERNPROZESSEN
6.4 VERSTEHEN
6.5 VORGEHEN EINES GENETISCHEN UNTERRICHTS

7. HANDELN, DENKEN, SPRECHEN

8. ANALYSE
8.1 PHYSIKALISCHER HINTERGRUND
8.2 KRITERIEN DER ANALYSE
8.3 AUSWERTUNG DER TRANSKRIBIERTEN VIDEOS
8.3.1 ZEIGEN DIE SCHÜLER ANSÄTZE WISSENSCHAFTLICHEN DENKENS?
8.3.2 TRÄGT DIE KOMMUNIKATIVE INTERAKTION IN DER GRUPPE ZUM VERSTEHEN BEI?
8.3.3 REFLEKTIEREN DIE SCHÜLER WÄHREND DES EXPERIMENTIERENS UND HILFT ES IHNEN ZU VERSTEHEN?
8.3.4 ZEIGEN DIE SCHÜLER WISSENSCHAFTLICHE ARGUMENTATIONSPROZESSE UND HILFT IHNEN DIES ZU VERSTEHEN?
8.3.5 GREIFEN DIE SCHÜLER AUF IHRE PRÄKONZEPTE ZURÜCK UND SIND DIESE FÖRDERLICH ODER HINDERLICH FÜR DAS VERSTEHEN?
8.3.6 TRAGEN DIE IMPULSE DER STUDENTINNEN ZUM VERSTEHEN BEI?
8.3.7 SIND IN DEN HANDLUNGEN DER SCHÜLER ANSÄTZE ZU SEHEN, DIE DAS VERSTEHEN UNTERSTÜTZEN ODER ZEIGEN?
8.3.8 HILFT DIE AUSEINANDERSETZUNG MIT DEM MATERIAL DEN SCHÜLERN ZU VERSTEHEN?

9. ERGEBNISDISKUSSION

10. FAZIT

LITERATUR

ANHANG

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

Abb. 1: Struktur der Arbeit

Abb. 2: methodisches Vorgehen der Arbeit

Abb. 3: moderat konstruktivistische Auffassung des Lernprozesses

Abb. 4: Lernen im Sinne des Conceptual Change

Abb. 5: Aufbau der Konstruktion

Abb. 6: fachlicher Hintergrund des Experiments

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. EINLEITUNG

Dem Sachunterricht in der Grundschule kommt ein bedeutsames Aufgabenfeld zu. Er hat das zentrale Anliegen, Kinder auf dem Weg zu begleiten, sich ihre Umwelt zu erschließen und zu erklären. Voraussetzungen, um sich in der modernen Welt zurechtzufinden, sind naturwissenschaftliche Bildung und Erkenntnismethoden. Daher kommt besonders dem naturwissenschaftlichen Bereich im Sachunterricht eine bedeutsame Rolle zu.¹ Vor allem die Beschäftigung mit physikalischen und technischen Inhalten nimmt einen hohen Stellenwert ein, da sie zu einem aufgeklärten Bewusstsein führt und Irrationalität wie blinden Wissenschaftsglauben oder Technikfeindlichkeit zu vermeiden hilft. Die frühe Beschäftigung mit naturwissenschaftlichen Themen ermöglicht es, positive Erfahrungen in diesem Bereich zu erleben und mit spezifischen Lern- und Arbeitsweisen vertraut zu werden. Naturwissenschaftliches Lernen in der Grundschule kann gerade deswegen als fruchtbar angesehen werden, da es die natürliche Denk- und Lernlust der Kinder aufgreift. Dieses kindliche Interesse an naturwissenschaftlichen Themen lässt sich auch an Sendungsformaten wie ‚Die Sendung mit der Maus’, ‚Wissen macht Ah’ und ‚Willi will’s wissen’ oder verschiedenen Internetseiten wie ‚physikfuerkids.de’ und ‚kids-and-science.de’ belegen.

Internationale Studien wie TIMSS (vgl. Bos et al. 2012b) und IGLU (vgl. Bos et al. 2012a) weisen jedoch darauf hin, dass an deutschen Grundschulen Defizite in der naturwissenschaftlichen Bildung vorzufinden sind. Diese Ergebnisse sind mitverantwortlich für Forderungen, den Unterricht so zu gestalten, dass Schüler die Möglichkeit haben, gemeinsam aktiv und konstruktiv Wissen aufzubauen (vgl. Franz 2008, S. 13f.). Gibt der Unterricht Kindern genügend Zeit, Wissen zu generieren sowie Erfahrungen zu sammeln und zu strukturieren, sind sie in der Lage, komplexe Inhalte zu verstehen und abstrakte Denkleistungen zu vollbringen (vgl. Jonen et al. 2003, S. 94). Daher ist anzunehmen, dass auch die Art des Unterrichts darüber entscheidet, ob naturwissenschaftlicher Unterricht gewinnbringend ist oder nicht.

Eine Unterrichtskonzeption, die auf die naturwissenschaftliche Bildung und damit auf das Verstehen von Naturphänomenen zielt, ist die des genetischen Lehrens und Lernens (vgl. Möller 2001b, S. 284). Sie kommt Forderungen der neueren Entwicklungs- und Kognitionstheorien nach und weist somit eine hohe Aktualität für die moderne Sachunterrichtsdidaktik auf. Die Konzeption ermöglicht ein auf Verstehen ausgerichtetes, konstruktives Lernen, indem exemplarisch ausgewählte Phänomene erfahrbar gemacht und an die Vorstellungen und Vorerfahrungen (Präkonzepte) der Schüler² angeschlossen werden. In sprachlicher und handelnder Auseinandersetzung können die Schüler belastbare und wissenschaftsorientierte Konzepte auf- und ausbauen (vgl. Jonen et al. 2003, S. 96f., Köhnlein 2012, S. 118f.).

Ziel der Arbeit ist es, anhand einer exemplarisch ausgewählten Unterrichtssituation Denkund Verstehensprozesse an den sprachlichen Äußerungen und Handlungen der Kinder zu identifizieren. Daraus sollen Rückschlüsse gezogen werden, ob eine Umsetzung der genetischen Konzeption Schüler in ihrem Verstehen unterstützt.

Unter Berücksichtigung der fundamentalen Bedeutung der Sprache im Verstehensprozess (vgl. Wagenschein 1995, S. 133) ergeben sich für diese Arbeit folgende Forschungsfragen:

- Werden in den sprachlichen Äußerungen und Handlungen der Kinder Denk- und Verstehensprozesse sichtbar?
- Können daraus Rückschlüsse gezogen werden, ob ein genetisch orientierter Unterricht die Schüler im Verstehen unterstützt?

1.1 STRUKTUR DER ARBEIT

Die Arbeit besteht aus zwei Teilen: der Theorie und der Analyse. Der Theorieteil legt dar, dass die Unterrichtskonzeption des genetischen Lehrens und Lernens speziell auf naturwissenschaftliche Bildung ausgerichtet ist und Forderungen der modernen Sachunterrichtsdidaktik nachkommt. Es wird aufgeführt, dass Handeln, Denken und Sprechen eng miteinander verknüpft sind und somit anhand der Sprache und den Handlungen der Kinder Rückschlüsse auf ihr Verstehen gezogen werden können. Im zweiten Teil wird eine exemplarisch ausgewählte und genetisch orientierte Sachunterrichtsstunde daraufhin analysiert, inwieweit Verstehensprozesse sichtbar und unterstützt werden (siehe Abb. 1).

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Abb. 1: Struktur der Arbeit (eig. Darstellung)

Nach der Einleitung in die Thematik wird im Anschluss eine Erläuterung des aktuellen Stands der Sachunterrichtsdidaktik gegeben. In Kapitel 3 wird die Fähigkeit des wissenschaftlichen Denkens bei Kindern sowie Forschungen zu dieser Thematik behandelt. Dabei werden sowohl traditionelle (3.1) als auch neuere Ergebnisse (3.2) dargestellt. In Kapitel 4 wird eine Definition des Lernbegriffs im konstruktivistischen Sinne gegeben. In diesem Kontext sind die Vorerfahrungen und Vorstellungen der Schüler bedeutsam, sodass zunächst eine differenzierte Erläuterung zu Präkonzepten und deren Bedeutung für das Lernen aufgeführt wird (4.1). Im Anschluss daran wird Lernen als Veränderung von Präkonzepten im Sinne des Conceptual Change definiert (4.2) und drei Unterrichtsmethoden vorgestellt, die für diesen förderlich sind (4.3). In Kapitel 5 wird die Bedeutsamkeit der Sprache für den Unterricht erläutert. Zunächst erfolgt eine Darstellung der verschiedenen Sprachtypen (5.1). Anschließend wird die Relevanz der Sprache in Lernprozessen in unterschiedlichen Kontexten herausgearbeitet (5.2, 5.3, 5.4).

Unter diesen theoretischen Aspekten wird in Kapitel 6 die Unterrichtskonzeption des genetischen Lehrens und Lernens ausführlich beleuchtet. Kapitel 6.1 gibt zunächst eine Begründung der Konzeption, um im Folgenden die Vorgehensweise, Ziele und Unterrichtsgestaltung im genetischen Sinne darzustellen. Das letzte Kapitel des Theorieteils (7) präzisiert durch die Verbindung der drei Begriffe Handeln, Denken und Sprechen die Zusammenhänge der bisherigen Ausarbeitung. Ziel der theoretischen Hinführung ist es darzulegen, dass sprachliche Äußerungen und Handlungen in einem genetischen Unterricht geeignete Indikatoren sind, um Denk- und Verstehensprozesse für Außenstehende sichtbar zu machen.

Auf Basis der im ersten Teil hergeleiteten Indikatoren (sprachliche Äußerungen und Handlungen) erfolgt im zweiten Teil der Arbeit eine qualitative Sequenzanalyse einer videografierten Unterrichtsstunde. Um die anschließende Auswertung der Gesprächsbeiträge besser nachvollziehbar zu machen, wird zunächst der physikalische Hintergrund des Phänomens erläutert (8.1). Kapitel 8.2 widmet sich den Kriterien, die zur Auswertung der Videoanalyse dienen. Entwurf und Begründung der Kriterien basieren auf den in Kapitel 2 bis 7 erarbeiteten theoretischen Grundlagen der Arbeit. In Kapitel 8.3 erfolgt anhand der erarbeiteten Kriterien eine analytische Bewertung ausgewählter Videosequenzen. Kapitel 9 setzt Theorie und Ergebnisse der Analyse in Beziehung, um Aussagen darüber zu treffen, ob ein Verstehen durch die Konzeption des genetischen Lehrens und Lernens unterstützt werden kann. Die Arbeit schließt mit einem Fazit (10).

1.2 METHODIK DER ARBEIT

Das methodische Vorgehen der Arbeit lässt sich, wie in Abbildung 2 dargestellt, in vier Schritte untergliedern.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: methodisches Vorgehen der Arbeit (eig. Darstellung)

Die Theorie definiert Begriffe, die Aspekte der modernen Sachunterrichtsdidaktik darstellen und in der Konzeption des genetischen Lehrens und Lernens miteinander vereint werden. Auf Grundlage dessen wird belegt, dass in sprachlichen Äußerungen und Handlungen Denkwege und Verstehensprozesse der Schüler sichtbar werden.

Basierend auf den erarbeiteten Inhalten erfolgt eine Ausdifferenzierung und Ableitung von Kriterien für die Analyse der Videoaufnahme. Die Kriterien sind so gewählt, dass sie Aspekte beinhalten, die voraussetzend bzw. unterstützend für die Generierung des Verstehens sind. Gleichzeitig orientieren sich die Aspekte an Annahmen der genetischen Unterrichtskonzeption. Durch dieses Vorgehen können Kriterien definiert werden, die die Sprechbeiträge und Handlungen der Schüler untersuchen, um Denkwege und Verstehensprozesse aufzuzeigen.

Den Rahmen für das weitere Vorgehen innerhalb der Arbeit wird durch das Paradigma der qualitativen Unterrichtsforschung gegeben. Die qualitative Unterrichtsforschung versucht Sinn- und Bedeutungsstrukturen eines Geschehens zu erfassen. Sinn entsteht, indem eine Reaktion auf einen vorausgegangen Akt stattfindet, die eine „Selektion aus unterschiedlichen möglichen Reaktionen darstellt“ (Reh 2012, S. 152) und als spezifische Selektion ihren Sinn entfaltet. Unterricht wird dabei als momentanes und sinnhaftes Ereignis beobachtet und aufgezeichnet. Jedoch gibt dieses Forschungsparadigma keine statistisch repräsentativen Auskünfte über die Eignung von Unterrichtsverfahren bezüglich der Lernergebnisse, kann aber am konkreten Einzelfall aufzeigen, was Unterricht leistet. Dabei können Aussagen über das soziale Geschehen getroffen und daraus resultierend empirisch fundierte Theorien über den Unterricht und seine Struktur als soziales und pädagogisches Geschehen aufgestellt werden (vgl. ebd., S. 152f.).

Auf Basis des erläuterten Forschungsparadigmas wird im Kern dieser Arbeit eine qualitative Sequenzanalyse durchgeführt. Das Ausgangsmaterial der Analyse ist eine exemplarisch ausgewählte videografierte Sachunterrichtsstunde, sodass sich die Ergebnisse der Analyse ausschließlich auf diese beziehen. Eine Untersuchung weiterer Unterrichtsstunden kann im Rahmen dieser Arbeit nicht geleistet werden. Nach der qualitativen Unterrichtsforschung ist jedoch die Untersuchung einer Unterrichtsstunde ausreichend, um die aufgeführten Forschungsfragen beantworten zu können (vgl. ebd.).

Von besonderer Bedeutung für die Analyse ist die Videografie. Videoaufzeichnungen ermöglichen es, das komplexe, umfassende soziale Geschehen einer Unterrichtssituation festzuhalten. Mit Hilfe von Videos werden die (kommunikativen) Handlungen der Schüler im situativen Kontext festgehalten und sind für den Beobachter beliebig oft reproduzierbar (vgl. ebd., S. 154).

Der untersuchte Unterricht wurde von Studenten im Zuge eines Seminars der Universität Koblenz-Landau, ausgehend von Kinderfragen aus dem Bereich der Natur und Technik, entwickelt. In diesem sollten besonders die naturwissenschaftliche Denk-, Kommunikations- und Verstehensprozesse angeregt werden. Die ausgewählte Sachunterrichtsstunde weist eine genetische Orientierung auf und wurde in einer vierten Klasse an der Grundschule durchgeführt.

Das Ausgangsmaterial wurde in Transkripte übersetzt.³ Dabei sind die Redebeiträge Wort für Wort transkribiert und den einzelnen Personen zugeordnet. Auch die Handlungen der Schüler, sowie paraverbale Akte sind im Transkript vermerkt und werden in der Analyse berücksichtigt.⁴

Die Auswertung der Videos erfolgt anhand der eigens erstellten Kriterien. Um Aussagen über das jeweilige Kriterium treffen zu können, werden einzelne Transkriptsequenzen herangezogen, in denen die Sprechbeiträge und Handlungen der Schüler hinsichtlich ihres Verstehens analysiert werden. Die Auswertung ermöglicht es, Denk- und Verstehensprozesse der Schüler während der Experimentiersituation aufzuzeigen.

In der Ergebnisdiskussion werden Theorie und Analyse zusammengeführt, um letztlich Aussagen darüber zu treffen, inwieweit ein genetisch orientierter Unterricht die Schüler in ihrem Verstehen unterstützt.

2. DER SACHUNTERRICHT UND SEIN AUFTRAG ZUR BILDUNG

Der Sachunterricht zählt neben Deutsch und Mathematik zu einem der Kernfächer der Grundschule (vgl. GDSU 2015). Um seinen heutigen Auftrag zur Bildung zu bestimmen, ist die Betrachtung der historischen Entwicklung des Sachunterrichts von Bedeutung.

2.1 VON DER HEIMATKUNDE ZUM SACHUNTERRICHT

Die ersten historisch bedeutsamen Anfänge des Sachunterrichts reichen bis ins 17. Jahrhundert zurück, der sich hier als anschauungsgebundener Realienunterricht charakterisieren lässt. Entscheidende Entwicklungsfortschritte fanden jedoch erst im 19. Jahrhundert auf institutioneller und personeller Ebene statt. Diese resultierten in der Ausdifferenzierung des Realienunterrichts zum heimatkundlichen Unterricht. Der theoretischen Begründung des heimatkundlichen Unterrichts diente Pestalozzis Pädagogik. Die Heimatkunde sprach der nahen Umwelt eine bildende Wirkung zu und betonte die Wichtigkeit der Anschauung im Bildungsprozess. Anwendung fand dieses Konzept in der Volksschule, wodurch eine Verbesserung des damals noch entwicklungsbedürftigen Unterrichts erwartet wurde. Die bekanntesten Vertreter des heimatkundlichen Unterrichts sind Harnisch, Diesterweg und Finger (vgl. Götz 2007, S. 221ff.). Die Heimatkunde war ein Unterricht, der den unmittelbaren Nahraum als Grundlage von Zielen, Inhalten und Methoden ansah. Grundprinzipien dieses Unterrichts waren reformpädagogische Vorstellungen wie Kindgemäßheit, Lebensnähe und Anschaulichkeit. Allerdings muss angemerkt werden, dass dabei nicht das individuelle Kind im Mittelpunkt stand, sondern die Betrachtung „sich am abstrakten, von außen objektiv definierten Durchschnittskind dieser Altersstufe“ (Jung 2007, S. 244) orientierte.

In den 1960er Jahren erfuhr der heimatkundliche Unterricht immer größere Kritik, vor allem aufgrund von lernpsychologischen und bildungstheoretischen Paradigmenwechseln. In den Mittelpunkt der Lern- und Entwicklungspsychologie rückten die äußerlichen Umweltbedingungen und kognitiven Modellierungsmöglichkeiten. Hieraus entstanden die Forderungen, dass der Unterricht wissenschaftsorientierter arbeiten sollte (vgl. ebd., S. 247).

Der Heimatkunde wurde vorgeworfen, sie unterfordere die Schüler, missachte ihre Lern- und Konfliktfähigkeit und zeige ihnen bloß die heile, beschützte, direkte Umwelt auf, „anstatt sie auf die Anforderungen einer pluralistisch, wissenschaftlich geprägten Industriegesellschaft vorzubereiten“ (ebd.).

Im Zuge dieser scharfen Kritik an der Heimatkunde wurde 1970 von der Kultusministerkonferenz empfohlen, zukünftig von Sachunterricht zu sprechen (vgl. Ständige Konferenz der Kultusminister 1970, S. 25). Der in diesem Zuge etablierte wissenschaftsorientierte Sachunterricht wand sich gegen die Auffassung der Heimatkunde und orientierte sich an Strukturen, Inhalten und Methoden der Wissenschaften. Jedoch wurden durch diese Art von Unterricht nur auswendiggelernte Merksätze erreicht, die die ursprünglichen Denkansätze überdeckten. Lernbedürfnisse, Denkweisen und Vorerfahrungen der Kinder wurden mit dieser Art von Unterricht nicht ausreichend berücksichtigt. Dies zeigt, dass durch wissenschaftsorientierte Ansätze der 1970er Jahre; weder ein anknüpfungsfähiges Wissen noch ein verstehendes Lernen erreicht werden konnte. Aufgrund des Scheiterns, nahm man von einer zu starken Wissenschaftsorientierung im Sachunterricht Abstand (vgl. Klewitz & Reuter 1998, S. 243; Möller 2004a, S. 65f.).

Die aktuelle Sachunterrichtsdidaktik zielt darauf, die Kategorien Wissenschafts- bzw. Sach- und Kindorientierung sinnvoll miteinander in Verbindung zu bringen und gleichsam einen lebensweltlichen Bezug herzustellen. Der Begriff der Wissenschaftsorientierung bezeichnet „eine kritisch-nachdenkliche Haltung, ein[en] Blickwinkel, der die Dinge und Sachverhalte in ihrer Vielschichtigkeit zu begreifen sucht, statt sie begrifflich auszuschlachten und damit auf das Funktionsmuster von Apparaturen zu reduzieren“ (Schreier 1981, S. 22). Demnach wird Wissenschaftsorientierung nicht als Wahrheitsanspruch oder Ordnungskategorie der Wissenschaft verstanden, sondern als Methode, mit der die Dinge der Welt befragt werden (vgl. Kaiser 2010, S. 219).

Durch die Reformierung der 1960er und -70er Jahre wurde Inhalten grundlegender Bildung sowie Aspekten grundlegenden Lernens eine größere Gewichtung zugewiesen, jedoch ist dabei die fachliche Bildung nicht weniger bedeutsam. Grundlegende Bildung im modernen Sachunterricht muss eine Bildung für alle sein. Durch „ die klärende Auseinandersetzung mit Sachen “ [Hervorhebung im Original] (Köhnlein 2007, S. 90) werden die Schüler in der Entfaltung ihrer Persönlichkeit unterstützt und lernen in ihrer Umwelt verantwortlich zu handeln und diese mitzugestalten. Durch den Sachunterricht werden die Lernenden in der Wahrnehmung und Deutung ihrer Welt unterstützt (vgl. ebd.).

„Die spezielle Aufgabe des Sachunterrichts ist es, Schülerinnen und Schülern dabei zu helfen, sich die natürliche, soziale und technisch gestaltete Umwelt bildungswirksam zu erschließen und dabei auch Grundlagen für den Fachunterricht an weiterführenden Schulen zu legen“ (GDSU 2002, S. 2). Dafür ist es erforderlich, dass der Sachunterricht die Interessen, Vorerfahrungen und Vorstellungen der Grundschüler wahrnimmt, an diese anknüpft und erweitert. Es müssen Situationen geschaffen werden, in denen die Kinder staunen, forschen, entdecken, verändern und gestalten können (vgl. Köhnlein 2007, S. 95; GDSU 2002, S. 2; MBFJ 2006, S. 6). Ein darauf basierender Sachunterricht ermöglicht so den Aufbau anschlussfähigen Wissens, das unterstützend für das weiterführende Lernen ist und von den Schülern als bedeutsam erfahren wird (vgl. Möller 2004a, S. 65; Köhnlein 2007, S. 89ff.). Eine zentrale Funktion im Sachunterricht kommt dabei der Sprache zu, denn ohne sie ist ein Wissenserwerb nicht möglich (vgl. Schmölzer-Eibinger 2013, S. 25). Einerseits dient die Sprache der Aneignung und Verarbeitung von Inhalten und Sachverhalten, andererseits dient sie der Orientierungen und Einordnungen von Erfahrungen durch Kommunikation und Reflexion. Somit ist Sprache ein wichtiges Werkzeug des sachunterrichtlichen Lernens und entwickelt sich gleichzeitig in der Auseinandersetzung mit den Sachen weiter (vgl. GDSU 2013, S. 11).

2.2 DIE NATURWISSENSCHAFTLICHE BILDUNG IM SACHUNTERRICHT

Der Perspektivrahmen der Gesellschaft für Didaktik des Sachunterricht (GDSU) stellt ein verbindliches Kerncurriculum für den Sachunterricht dar, in dem Aufgaben, Ziele und zu erlangende Kompetenzen eines modernen Sachunterrichts definiert werden. Dieser ist in fünf Kernperspektiven untergliedert, die sich an den einzelnen Bereichen des Sachunterrichts orientieren:

- die sozial- und kulturwissenschaftliche Perspektive
- die raumbezogene Perspektive
- die naturbezogene Perspektive
- die technische Perspektive
- die historische Perspektive (vgl. GDSU 2013, S. 14)

Themen und Inhalte des Unterrichts werden anhand dieser Perspektiven ausgewählt. Fundiert auf diesem Rahmenplan hat das Ministerium für Bildung, Frauen und Jugend (MBFJ) einen Teilrahmenplan für das Land Rheinland-Pfalz veröffentlicht, der ebenso die fünf Perspektiven nennt.

Speziell für den Aufbau naturwissenschaftlichen Wissens und zur Erschließung der natürlichen Umwelt ist es unter anderem notwendig, dass Kinder „Naturphänomene sachorientiert wahrnehmen, beobachten, benennen und beschreiben“ (MBFJ 2006, S. 10). Ebenso bedeutsam ist es, dass sie „Fragehaltungen aufbauen, Probleme identifizieren und Verfahren der Problemlösung anwenden“ (GDSU 2002, S. 15f.) und dass sie „[a]usgewählte Naturphänomene mit Hilfe von fachlich gesichertem Wissen und Modellvorstellungen erklären können“ (MBFJ 2006, S. 10). Im naturwissenschaftlichen Sachunterricht ist es wichtig den Kindern die Möglichkeit zu geben, eigene Fragen und Probleme mit in den Unterricht einzubringen, eigene Ideen zu entwickeln, umzusetzen und zu gestalten. Nur so kann der Aufbau von tragfähigem und anschlussfähigem Wissen garantiert werden (vgl. Adamina & Möller 2010, S. 103).

Besonders die Methode des Experimentierens⁵ eignet sich, um die zuvor aufgeführten Kompetenzen aufzubauen und zu fördern. Dem Experiment wird im naturwissenschaftlichen Sachunterricht folglich ein hoher Stellwert zugeschrieben. Experimentieren verhilft den Schülern, ein Phänomen zu beobachten, zu ergründen, Hypothesen darüber aufzustellen und anhand von Evidenzen zu erklären. Durch einen sozialen Austausch sollen Schüler darin unterstützt werden, Ideen zu differenzieren, Lösungsansätze zu begründen und zu diskutieren und auf andere Sachverhalte zu übertragen (vgl. ebd.). Diese Methode ist somit fundamental für den Aufbau (natur-)wissenschaftlichen Denkens und fördert das Wissenschaftsverständnis bereits in der Grundschule (vgl. Frischknecht-Tobler & Labudde 2010, S. 133ff.).⁶

3. WISSENSCHAFTLICHES DENKEN

Die Wissenschaftsorientierung im modernen Sachunterricht verlangt, dass Kinder im Grundschulalter schon in der Lage sind wissenschaftlich denken zu können. Unter wissenschaftlichem Denken werden die systematische Suche nach Erkenntnis und die Unterscheidung zwischen Hypothese und Evidenz verstanden. Neben der Bildung, Prüfung und Modifikation von Theorien und Hypothesen⁷ zu verschiedenen Phänomenen, gilt auch die Reflexion über den Prozess der Wissenskonstruktion als Bestandteil des Erkenntnisprozesses. Für einen Erkenntnisgewinn und Wissensaufbau müssen diese Methoden und Prinzipien auf Denk- und Problemlösesituationen angewendet werden (vgl. Zimmermann 2007, S. 147).

Eine ebenso bedeutsame Rolle hat das metakonzeptuelle Verständnis von Wissenschaften, das als ein Verständnis über die Natur von Wissenschaften sowie wissenschaftliches Wissen selbst verstanden werden kann. Dieses Wissenschaftsverständnis ist ein weiterer Aspekt des wissenschaftlichen Denkens und beinhaltet die Einsicht in erkenntnistheoretische, wissenschaftstheoretische und wissenschaftsethische Kategorien von Naturwissenschaften (vgl. Sodian et al. 2006, S. 148). Nur wenn Kinder den Sinn wissenschaftlicher Methoden, wie das Experimentieren oder Beobachten, verstanden haben, erkennen sie diese als notwendig für ihren eigenen Erkenntnisprozess an und können sie gewinnbringend einsetzen (vgl. Mayer 2011, S. 12).

3.1 DIE TRADITIONELLE FORSCHUNG ZUM WISSENSCHAFTLICHEN DENKEN

Die Anfänge der Forschungen zum wissenschaftlichen Denken bei Schülern gehen auf den Entwicklungspsychologen Jean Piaget zurück, der im Rahmen seiner Stufentheorie zur kognitiven Entwicklung das Vorgehen der Kinder im Erkenntnisprozess untersuchte und mit den Vorgehensweisen von Wissenschaftlern verglich (Piaget 1983). Auf ihn geht die bekannte Metapher ‚das Kind als Wissenschaftler‘ zurück, die noch immer Einfluss auf aktuelle entwicklungspsychologische Forschungen hat. Mit diesem Vergleich schreibt Piaget Kindern schon ab dem Säuglingsalter ein Interesse und Neugierde an ihrer Umwelt zu (vgl. Koerber 2006, S. 192). Die Verwendung der Metapher im Sinne Piagets impliziert jedoch nicht, dass Grundschüler „bewußt (sic) und reflektiert aus Theorien Hypothesen ableiten, über Möglichkeiten zu deren empirischer Prüfung nachdenken und empirische Evidenzen im Hinblick auf ihre Ausgangshypothese evaluieren“ (Schrempp & Sodian 1999, S. 67f.). Vielmehr wurden in der traditionellen, an Piaget orientierten, kognitiven Entwicklungspsychologie diese Fähigkeiten erst Jugendlichen in der Adoleszenz zugeschrieben. Piaget (1983) geht von globalen und qualitativ unterschiedlichen Stadien der Denkentwicklung aus. Er beschreibt vier verschiedene, aufeinander aufbauende Stadien, die von einem Jedem in seiner Entwicklung durchlaufen werden:

- die sensomotorische Phase
- die präoperationale Phase
- die konkreten Operationen
- die formalen Operationen

Für jedes Stadium werden charakteristische Merkmale genannt und eine gewisse Altersspanne angegeben, die jedoch aufgrund individueller Entwicklung variieren können (vgl. Mayer 2011, S. 41).

Auf Grundlage seiner Untersuchungen wurde lange Zeit angenommen, dass Grundschüler nicht in der Lage seien, „systematisch Hypothesen zu bilden, planvoll zu experimentieren, sich von gegebener Information loszulösen und mehrere Variablen gedanklich zu kombinieren und zu abstrahieren“ (Koerber 2006, S. 193). Somit wurde keine Notwendigkeit in der Förderung und dem Aufbau wissenschaftlichen Denkens bei Kindern in der Grundschule gesehen.

3.2 NEUERE FORSCHUNGEN ZUM WISSENSCHAFTLICHEN DENKEN

Die Annahmen Piagets konnten jedoch in neueren entwicklungspsychologischen Forschungen widerlegt werden. Es wurde festgestellt, dass schon bei Kindern im Vor- und Grundschulalter Ansätze des wissenschaftlichen Denkens vorhanden sind (vgl. Sodian et al. 2008, S. 29). Exemplarisch werden im Folgenden zwei Studien und ihre Ergebnisse erläutert, die die Fähigkeit zum wissenschaftlichen Denken bei Kindern aufzeigen.

Die Untersuchungen von Sodian et al. (1991) zeigen, dass Grundschüler grundsätzlich in der Lage sind, in einfachen Aufgaben zwischen dem Testen von Hypothesen und dem Produzieren eines Effektes zu unterscheiden. Dazu wurden die Kinder gefragt, welche Türöffnung, vor die ein Stück Käse gelegt wird, ein Mäusehaus haben muss, wenn es herauszufinden gilt, ob es sich um eine dicke oder dünne Maus im Keller handelt. Die Mehrheit der Zweitklässler entschied sich für eine schmale Öffnung, um darauf schließen zu können, welche Maus sich im Keller befindet. Sollte jedoch sichergestellt werden, dass die Maus den Käse fressen kann, wählten sie die breite Öffnung.

Koerber et al. (2005) konnten in ihrer Untersuchung zeigen, dass schon Kinder ab vier Jahren zwischen Hypothesen und Evidenzen unterscheiden können. Den Kindern wurde eine Spielfigur vorgestellt, die die Überzeugung vertritt, dass grüne Kaugummis schlechte Zähne verursachten. Nachdem ihnen Bilder mit gegenteiliger Evidenz gezeigt wurden, auf denen Kinder mit schlechten Zähnen rote und Kinder mit gesunden Zähnen grüne Kaugummis aßen, sollten sie schlussfolgern, was die Spielfigur nun glaube. Fast alle gingen anschließend davon aus, dass die Spielfigur ihre ursprüngliche Hypothese auf Grundlage der Bilder modifizieren würde.

Im Zuge der neueren Forschungen zum wissenschaftlichen Denken konnte gezeigt werden, dass Kinder im Vor- und Grundschulalter Evidenzen nutzen, um Hypothesen zu prüfen und diese gegebenenfalls modifizieren. Ebenso können Grundschüler bewusst zwischen Hypothesen und Evidenzen unterscheiden und ihren Erkenntnisprozess reflektieren (vgl. Sodian et al. 2008, S. 29ff.). Weitere Teilkompetenzen des wissenschaftlichen Denkens konnten Kindern in ähnlichen Forschungen zugeschrieben werden. Es wurde bewiesen, dass Kinder in der Lage sind, systematisch zu experimentieren und Vermutungen über Zusammenhänge zwischen Variablen aufzustellen (vgl. Sodian et al. 2006, S. 149; Sodian & Koerber 2007, S. 351f.).

Andere Forschungen schreiben die Fähigkeit zum wissenschaftlichen Denken, „systematische Hypothesen über ein komplexes Phänomen zu generieren, zu testen und die Ergebnisse der Experimente korrekt zu interpretieren“ (Schrempp & Sodian 1999, S. 68), erst Jugendlichen in der Adoleszenz zu. Sie kritisieren die zuvor aufgeführten Studien in ihrem Vorgehen unter dem Aspekt des positivistischen Wissenschaftsverständnisses. So seien die Fähigkeiten zur Evidenzevaluation und Hypothesenprüfung ausschließlich in inhaltsarmen Kontexten und die „Prüfung von Hypothesen über arbiträre UrsachWirkungszusammenhänge zwischen Variablen“ (ebd.) untersucht worden und nicht die „Bildung, Prüfung und Revision von Theorien“ (ebd.).

Für diese Arbeit stellt die Kritik jedoch keine Relevanz dar, da in solchen Forschungen häufig mehr als die Fähigkeit zum wissenschaftlichen Denken verlangt wird und hohe Anforderungen an die Informationsverarbeitungskapazität gestellt werden (vgl. Koerber 2006, S. 195). In dieser Arbeit wird unter wissenschaftlichem Denken hingegen die Fähigkeit verstanden, unter angemessenen und an das Alter angepassten Anforderungen Hypothesen aufstellen, prüfen und durch Nutzung von Evidenzen diese gegebenenfalls revidieren zu können. So ist die Metapher, das ‚Kind als Wissenschaftler‘ zu bezeichnen, durchaus gerechtfertigt: Kinder beobachten und erschließen sich nicht nur verschiedene Phänomene ihrer Umwelt, sondern sind auch in der Lage diesen Prozess zu reflektieren. Diese Annahmen können mit den anfangs erläuterten Studien von Sodian et al. (1991) und Koerber et al. (2005) ausreichend belegt werden.

Auf Grundlage der zuvor aufgeführten Ergebnisse wird bestätigt, dass der moderne Sachunterricht durchaus auf berechtigten Annahmen beruht und die Förderung naturwissenschaftlichen Denkens in der Grundschule als sinnvoll aufgefasst werden kann (vgl. Möller 2001b, S. 280; Koerber 2006, S. 199).

4. DEFINITION DES LERNBEGRIFFS

Der Begriff des Lernens kann in vielfältiger Weise definiert und gebraucht werden. Im schulischen Kontext wird darunter jedoch meistens der Zuwachs oder die Aneignung von Wissen und Kenntnissen verstanden (vgl. Universität Duisburg o.J.).

Das oberste Ziel eines jeden Unterrichts ist die Vermittlung von Wissen. Dieser Ausdruck impliziert häufig einen transmissiven Ansatz, bei dem das Wissen vom Lehrenden an den Lernenden übergeben wird und dieser daraufhin das vermittelte Wissen besitzt (vgl. Möller 2010, S. 58). Die Folge ist träges Wissen, das nicht angewendet und in bestehendes Vorwissen integriert wird, wodurch es wenig vernetzt und zusammenhangslos bleibt. Ursache dafür ist die fehlende Einbettung des Lernens in authentische Kontexte, durch die es den Schülern erst möglich wird, dem Erwerb von Wissen Bedeutung zuzuschreiben (vgl. Gerstenmaier & Mandl 1995, S. 867).

Gegensätzliche Annahmen der Wissensvermittlung sind in der konstruktivistischen Sichtweise des Lernens begründet. In diesem Zusammenhang wird Lernen als ein interaktiver Prozess zum Aufbau der Wirklichkeit verstanden, „bei dem Menschen ihr Wissen in Beziehung zu ihren früheren Erfahrungen und komplexen realen Lebenssituationen selbst konstruieren“ (Soostmeyer 2002, S. 56). Dies bringt mit sich, dass Wissen von jedem Lernenden aktiv im Kopf konstruiert werden muss. Dabei impliziert die Verwendung des Begriffs Wissen jedoch nicht, dass dieses mit Information gleichzusetzen ist und schulisches Lernen somit immer in überprüfbarem Faktenwissen enden muss. Stattdessen muss Lernen ein integratives Wissen erzeugen und zum Verstehen und zu Handlungskompetenzen führen (vgl. Popp 2001, S. 50).

Die konstruktivistische Sichtweise des Lernens ist in der aktuellen Lehr- und Lernforschung anerkannt und auch in der praktischen Unterrichtsgestaltung etabliert (vgl. Reich et al. 2005, S. 5f.). Daher berücksichtigen die weiteren Ausführungen dieser Arbeit ausschließlich die konstruktivistische Auffassung des Lernens.

In der Literatur sind verschiedene Ausprägungen einer konstruktivistischen Lerntheorie vorzufinden: der radikale und der moderate Konstruktivismus.

Der radikale Konstruktivismus vertritt die Überzeugung, dass eine direkte Erfassung der Außenwelt nicht möglich sei. Das Erkennen des Menschen sei an die Beobachterperspektive gebunden, so sei die Wahrnehmung eine Konstruktion und Interpretation. Objektivität und subjektunabhängiges Denken sind nach dieser Auffassung nicht möglich. (vgl. Riemeier 2007, S. 70; Gerstenmaier & Mandel 1995, S. 868) Da die radikal konstruktivistische Position aufgrund ihrer erkenntnistheoretischen Prämisse nicht als Exempel für die LehrLernprozessforschung dienen kann, wird im Folgenden die moderat konstruktivistische Sichtweise berücksichtigt (vgl. Möller 1999, S. 130).

Der moderate Konstruktivismus beschäftigt sich damit, wie das entstandene Wissen individuell verändert wird. Diese Auffassung wird in den letzten 20 Jahren als Paradigma der Lehr- Lernforschung angesehen, bei der der Lernende mit seinem Lernprozess in den Mittelpunkt gesetzt wird (siehe Abb. 3). Diese Sichtweise verbindet die Bedeutung des individuellen Lernens mit der Bedeutung sozialen Lernens und geeigneter Lernumgebungen. In einem solchen Unterricht wird auf Autonomie durch angemessene Hilfestellungen gezielt. Lernen wird dabei als kognitiver, sozialer und emotionaler Akt verstanden (vgl. ebd., S. 173).

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Abb. 3: moderat konstruktivistische Auffassung des Lernprozesses (eig. Darstellung nach Riemeier 2007, S. 70)

Dem Lernen werden dabei fünf verschiedene Charakteristika zugesprochen:

- Lernen ist konstruktiv; der Lernende konstruiert aktiv sein Wissen und setzt dieses in Verbindung zu seinen bestehenden Vorstellungen.
- Lernen ist selbstdeterminiert; die Umgebung kann den Lernprozess nur anregen und auslösen, diesen aber nicht steuern oder kontrollieren.
- Lernen ist individuell; Lernprozesse sind immer an die individuellen kognitiven Systeme gebunden. So können beim Lernen Unterschiede hervorgerufen werden. Besonders emotionale Aspekte wie die Motivation sind hierbei von Relevanz.
- Lernen ist sozial; neben der Abhängigkeit von gegebenen kognitiven Strukturen wird Lernen auch als soziale Komponente verstanden und findet im Austausch mit anderen statt.
- Lernen ist situiert; Lernen ist immer kontextgebunden. So werden die Erfahrungen, die in der Lernsituation entstehen, mit dem Wissen verbunden (vgl. Riemeier 2007, S. 70f.).

Ein moderat konstruktivistischer Unterricht verfolgt demnach kognitive und emotionale Ziele als auch Ziele im Persönlichkeitsbereich.

Diese Lerntheorie betrachtet den Lernprozess jedoch eher oberflächlich und trifft keine Aussagen über den Aufbau und die Veränderung von Wissen. Um dennoch Angaben zum Prozess des Lernens machen zu können, wird sich im Folgenden dem Conceptual Change Ansatz bedient, der in den aktuellen naturwissenschaftlichen Lern-Lehr-Forschungen vertreten wird (vgl. Krüger 2007, S. 70f.; Beinbrech et al. 2009, S. 143). Im weiteren Verlauf wird mittels des Conceptual Change Ansatzes erläutert, wie Kinder zu neuen und angemesseneren Vorstellungen gelangen. Dem Ansatz liegt dabei eine konstruktivistische Sichtweise von Lernen zugrunde. In diesem Kontext wird die Auffassung vertreten, dass Kinder verschiedene Präkonzepte mit in den Unterricht bringen und auf diese in ihrem Lernprozess zurückgreifen. Theorien des Conceptual Change explizieren Lernen als eine Veränderung von Präkonzepten und beschreiben, wie es den Lernenden gelingt „den Übergang von einer Vorstellung C1 zu einer anderen Vorstellung C2“ (Duit 1996, S. 150) zu bewältigen.⁸ Abschließend erfolgt der Bezug zur Praxis, indem Conceptual Change fördernde Unterrichtsgestaltungen erläutert werden (siehe Abb. 4).

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Abb. 4: Lernen im Sinne des Conceptual Change (eig. Darstellung)

4.1 PRÄKONZEPTE

Der Begriff Präkonzept bezeichnet die vor dem Unterricht vorhandenen Konzepte⁹ der Schüler. Köhnlein (1999, S. 95) definiert „Präkonzepte, welche die Kinder immer schon mitbringen, [als] Cluster von (zutreffenden oder nicht zutreffenden) Vorstellungen und Deutungsmustern, aus denen Erwartungen bezüglich der Wirklichkeit abgeleitet werden“. Alternative Bezeichnungen für das Vorwissen der Kinder sind beispielsweise Alltagsvorstellungen, Schülervorstellungen, Vorerfahrungen oder prior beliefs, die jedoch jeweils mit eigenen Theorieansätzen korrespondieren (vgl. Möller 1999, S. 140). Dennoch ist der Begriff des Präkonzepts am weitesten und offensten gefasst und weist keine impliziten theoretischen Konnotationen auf (vgl. Möller 2007, S. 260). Präkonzepte, die im Laufe des Unterrichts verändert oder differenziert wurden, werden als Postkonzepte bezeichnet. Präkonzepte beziehen sich auf den Status eines individuellen Konzepts vor, Postkonzepte auf den Status nach einem Lernprozess. Dabei können in neuen Situationen solche Postkonzepte erneut als Präkonzepte wirken (vgl. Möller 1999, S. 140).

Präkonzepte entstehen durch Alltagserfahrungen und deren Interpretation, durch Formulierungen in der Alltagssprache, durch allgemeine Denkschemata oder durch vermittelte Erklärungen, Informationen und Meinungen, von denen das Individuum beeinflusst wird. Sie sind somit individuell und können zum Teil stark voneinander abweichen (vgl. ebd.).

Es lassen sich unterschiedliche Formen von Präkonzepten finden. So kann zwischen Präkonzepten der Form von deep structures und current constructions differenziert werden. Erstere sind durch tief verwurzelte und beständige Überzeugungen gekennzeichnet. Für das Individuum selbst weisen sie eine hohe Glaubwürdigkeit auf und sind demnach gegenüber Veränderungen sehr widerstandsfähig. Auch gegenüber Konzepten, die vom Individuum zwar verstanden aber nicht geglaubt werden sind solche deep structures resistent. Im Gegensatz dazu stehen die current constructions (Ad-hoc-Konstruktionen), die eher spontan und situationsabhängig beispielsweise bedingt durch Besonderheiten der Erhebungssituation als Verlegenheitskonstruktion während einer Befragung gebildet werden (vgl. Möller 2010, S. 60).

Einblick in solche Präkonzepte erlangen Außenstehende teilweise durch verbale Äußerungen, wenn sie in Form eines begrifflich-symbolischen Wissens verfügbar sind oder durch vollzogene Handlungen, wenn sie als prozedurales Wissen gespeichert sind. Häufig müssen die vorhandenen, intuitiven Theorien aus dem Kontext sprachlicher Äußerungen oder Handlungen erschlossen werden, da sie nicht explizit vorliegen und formuliert werden können (vgl. Möller 1999, S. 141).

Eine systematische und weltweite Erforschung von Präkonzepten begann in den 1970er Jahren, allerdings beruht die Erforschung auf einer langen Tradition (vgl. ebd., S. 140; Duit 1997, S. 234). So wird nicht erst in neueren lerntheoretischen Ansätzen, sondern schon von Aristoteles, Diesterweg, Ausubel oder Wagenschein gefordert, das Vorwissen der Schüler und ihre kindlichen Vorstellungen bei der Gestaltung und Planung des Unterrichts zu beachten. Diesterweg schrieb schon 1850 in seinem ‚Wegweiser zur Bildung für deutsche Lehrer‘, dass „ohne die Kenntnis des Standpunktes des Schülers […] keine ordentliche Belehrung desselben möglich [ist]“ (Diesterweg 1850, S. 213).

Die Präkonzepte der Kinder bilden den Ausganspunkt schulischer Lernprozesse, da sie notwendige Anknüpfungspunkte und „die Bausteine bereit[stellen], die benötigt werden, um neues Wissen aufzubauen“ (Duit 1997, S. 234). Jedoch steht das fachliche Vorwissen der Schüler und die zu erlernenden wissenschaftlichen Konzepte häufig im Gegensatz zueinander, wodurch sie das Verstehen nicht nur erleichtern, sondern auch erschweren können (vgl. Duit & von Rhöneck 1996, S. 7, Nießeler 2007, S. 107). Besonders im naturwissenschaftlichen Bereich regen Phänomene die Schüler dazu an, intuitive Erklärungen und Begründungen zu entwickeln. Oftmals widersprechen diese jedoch wissenschaftlichen Konzepten und sind dabei inadäquat oder lückenhaft. Ziel des schulischen Lernens sollte es demnach sein, die Kinder darin zu unterstützen bestehende Konzepte zu prüfen und adäquatere wissenschaftsorientierte Vorstellungen aufzubauen (vgl. Möller 1999, S. 140f.; Möller 2004b, S. 152).

4.2 CONCEPTUAL CHANGE: LERNEN ALS VERÄNDERUNG VON PRÄKONZEPTEN

Im Rahmen dieser Arbeit wird (schulisches) Lernen als Conceptual Change angesehen, das in die konstruktivistische Sichtweise des Wissenserwerbs eingebettet wird (vgl. Duit 1997, S. 238). Lernprozesse gelten demnach als aktiv, selbstbestimmt, konstruktiv, kooperativ, situationsgebunden und reflexiv, das heißt: Wissen wird vom Lernenden selbst aktiv konstruiert. Eine direkte Weitergabe des Wissens ist demnach nicht möglich (vgl. Möller 2004b, S. 152).

Conceptual steht dabei „für gedankliche Vorstellungen, Ideen und Begriffe, […] change bedeutet Entwicklung bzw. Veränderung“ [Hervorhebung im Original] (Möller 2007, S. 259). Der deutsche Begriff Konzeptwechsel¹⁰ erscheint in diesem Zusammenhang eher unpassend, da nicht ausschließlich von einem Wechsel oder Austausch von inadäquaten zu wissenschaftlichen Konzepten ausgegangen werden kann. Ein Conceptual Change erfolgt auch bei Erweiterung oder Umstrukturierung von bereits vorhandenem Wissen (vgl. Möller 2010, S. 64).

Im Sinne des Conceptual Change gilt Lernen somit als eine Veränderung der Präkonzepte in Form von Um- und Neukonstruktionen, Weiterentwicklungen, Ergänzungen oder Modifikationen durch den Lernenden selbst. Dafür müssen die Schüler die Chance haben, nicht tragfähige oder belastbare Vorstellungen, die sich im Alltag immer wieder bewährt haben, durch neue Einsichten zu korrigieren. Eine nachhaltige Änderung erfolgt zudem durch die Integration neuer Erkenntnisse in vorhandene Wissensstrukturen (vgl. Köhnlein 2012, S. 147).

4.2.1 DIE KLASSISCHE CONCEPTUAL CHANGE THEORIE

Erste Theorien zu dieser Sicht des Lernens (in den Naturwissenschaften) entstanden Anfang der 1980er Jahre. Durch neue Erkenntnisse werden diese fortlaufend verändert und erweitert. Sie versuchen die Frage zu klären, wie es zu sogenannten Konzeptwechseln kommt, unter welchen Bedingungen Lerner dazu bereit sind vorhandene Konzepte zu verändern, wie die neu erlangten Erkenntnisse in das bereits bestehende Wissen integriert werden und welche Veränderung dieses dabei erfährt (vgl. Beinbrech et al. 2009, S. 143).

Pioniere in dem Bereich waren Posner et al. (1982). Sie führten in ihrer Theorie vier Bedingungen für konzeptionelle Veränderungen auf. Diese Bedingungen bauen aufeinander auf und setzen jeweils die vorherige Stufe voraus.

1) dissatisfaction (Unzufriedenheit)
2) intelligible (Verständlichkeit)
3) plausible (Plausibilität)
4) fruitful (Fruchtbarkeit) (vgl. ebd., S. 214)
4. Definition des Lernbegriffs Seite | 21

Die Grundvoraussetzung für einen Konzeptwechsel ist die Unzufriedenheit (1) mit bereits bestehenden Vorstellungen. Die Lernenden erfahren, dass ihre vorhandenen Konzepte nicht angemessen sind, um ein Phänomen adäquat deuten und erklären zu können. Dies bringt die mentale Balance aus dem Gleichgewicht und führt dazu, dass die Lerner bereit sind, neue Vorstellungen zu entwickeln, die für sie logisch und nachvollziehbar sein müssen. Die neuen Vorstellungen müssen darüber hinaus glaubwürdig erscheinen, indem sie Phänomene erklären können, welches die alten Konzepte nicht widerspruchsfrei leisten konnten. Für die Verständlichkeit (2) ist das Vorhandensein eines bestimmten Wissens nötig, damit die neuen Interpretationsansätze für die Lerner begreifbar sind. Neue Vorstellungen werden leichter integriert, je mehr Anknüpfungsmöglichkeiten zu bestehendem Wissen in anderen Bereichen vorhanden sind. Dabei hängt die Plausibilität (3) der neuen Vorstellungen davon ab, inwieweit sie mit den bereits existierenden übereinstimmen. Der Grad der Übereinstimmung entscheidet darüber, ob neue Erklärungsansätze von den Lernenden akzeptiert oder abgelehnt werden. Abschließend müssen die neuen fachorientierten oder wissenschaftlichen Vorstellungen fruchtbar (4) in der Anwendung sein. Die Lernenden müssen erfahren, dass die neuen Konzepte hilfreiche und tragfähige Alternative zu bisherigen Vorstellungen darstellen, da diese sich in vielen Situationen zum Erklären und Deuten von Phänomenen als erfolgreich erweisen. Dies setzt voraus, dass die Lernenden die neu erworbenen Vorstellungen erfolgreich und eigenständig anwenden (vgl. ebd.; Duit 1996, S. 150; Duit 1997, S. 238; Möller 2004b, S. 154; Möller 2010, S. 64).

Mit ihrer Theorie nehmen Posner et al. (1982) Bezug auf Piagets Ideen zur geistigen Entwicklung des Kindes.¹¹ Der Begriff der Assimilation ist gleichzusetzen mit der Integration neuer Vorstellungen in bestehende Wissensstrukturen. Unter Akkommodation wird der Austausch vorhandener Strukturen durch neue Vorstellungen verstanden (vgl. Möller 2007, S. 260f.; Krüger 2007, S. 83f.).

Posner et al. (1982) gingen davon aus, dass im unterrichtlichen Lernprozess falsche Vorstellungen, sogenannte misconceptions, ausgelöscht und mit naturwissenschaftlich angemessenen ersetzt werden. Jedoch unterzogen sie selbst - bereits zehn Jahre später - ihre ursprüngliche Theorie einer grundlegenden Kritik, da sie diese in vielen Aspekten als defizitär begriffen. Beispielsweise kritisierten sie, dass sich ihre Theorie hauptsächlich auf kognitive Prozesse und rationale Aspekte beziehe (vgl. Duit 1996, S. 146 ff.).

4.2.2 WEITERENTWICKLUNG DER KLASSISCHEN CONCEPTUAL CHANGE THEORIE

In den 1990ern geriet der Ansatz von Posner et al. in vielerlei Hinsicht unter Kritik. Im Folgenden werden verschiedene Kritikpunkte und deren zugrundeliegenden Studien dargestellt.

Pintrich et al. (1993) betiteln die Theorie von Posner et al. als ,cold conceptual change‘. Sie sind der Auffassung, dass Posner et al. ihren Schwerpunkt zu stark auf Rationalität legten und dabei soziale und affektive Aspekte, wie beispielsweise Motivation, Interesse und Lernumgebung, außer Acht ließen. Pintrich et al. erweitern diesen Ansatz um motivationale, kontextuelle und situationale Faktoren, da sie davon ausgehen, dass diese Faktoren ebenso von großer Bedeutung für den Lernprozess sind. Sie weisen darauf hin, dass Aspekte wie Motivation, Bedürfnisse der Kinder, Größe der Klasse oder die zur Verfügung stehenden Lernmaterialien die Veränderung von Konzepten beeinflussen. Diese Position nennen sie in Abgrenzung an Posner et al. ‚hot conceptual change theory‘.

Ebenso kritisieren Vosniadou und Brewer (1992) die Vorstellungen der klassischen Conceptual Change Theorie, dass eine konzeptuelle Veränderung einen abrupten Wechsel von einer inadäquaten zu einer wissenschaftlichen Vorstellung darstellt. Sie vertreten dahingegen die Auffassung, dass ein Konzeptwechsel ein langwieriger Prozess ist, der eine Neuinterpretation und Umstrukturierung des Vorwissens sowie die Integration von neuen Vorstellungen beinhaltet. Diese Veränderungen entstehen in einem graduellen Prozess über vielfache Zwischenvorstellungen. Nach Niedderer und Goldberg (1995) stellen Zwischenvorstellungen bereits einen Lernfortschritt dar, da sie sich von den vorunterrichtlichen Vorstellungen unterscheiden, allerdings noch nicht den wissenschaftlichen bzw. vom Unterricht angestrebten entsprechen. Jedoch kann es vorkommen, dass nach Beendigung des Unterrichts noch keine Rekonstruktion der erworbenen Konzepte gelingt, sondern die Schüler zunächst auf ihre alten Vorstellungen zurückgreifen. Erst wenn die Schüler ausreichend Zeit und angemessene Anstöße zur Aktualisierung des Gelernten erhalten, können sie auf die neu erlernten Elemente zurückgreifen. Niedderer und Goldberg gehen von einem Schichtensystem aus, in dem sowohl alte, neue als auch Zwischenvorstellungen nebeneinander existieren können.

O’Laughlin (1992) wirf der klassischen Conceptual Change Theorie aus sozial- konstruktivistischer Sicht vor, dass sie die Einbettung des Lernprozesses in eine soziale Situation vernachlässigt und den individuellen Konstruktionsprozess zu sehr in den Mittelpunkt stellt. Nach dieser Auffassung kann „das Gelernte unter keinen Umständen vom Akt des Lernens und von der Situation getrennt werden [...] in der gelernt wird, d.h. daß (sic) Lernen immer als Prozeß (sic) zu sehen ist, in dem personinterne Faktoren mit personexternen, situativen Komponenten in Wechselbeziehung stehen“ (Duit 1997, S. 239).

Wie zuvor dargelegt, sind nach den neueren Forschungen die Ansichten der klassischen Conceptual Change Theorie nicht mehr tragbar; echte Konzeptwechsel sind selten zu erwarten. Vom wörtlichen Sinne des Konzeptwechsels, also einem Austausch der alten durch neue Vorstellungen, wird Abstand genommen. Ebenso darf unter Conceptual Change kein abrupter Wechsel von einer naiven zu einer wissenschaftlichen Vorstellung verstanden werden. Angemessener erscheint die Bezeichnung conceptual reconstruction¹², worunter die Veränderung von Wissensstrukturen als Rekonstruktion verstanden wird: alte Vorstellungen werden durch neue Erkenntnisse umstrukturiert und differenziert, jedoch nicht ausschließlich von diesen ersetzt. Zwischenvorstellungen stellen dabei bedeutsame Fortschritte auf dem Weg zu adäquateren Vorstellungen dar (vgl. Krüger 2007, S. 82; Möller 2010, S. 66).

4.2.3 WIDERSTÄNDE GEGENÜBER CONCEPTUAL CHANGE

Wie durch viele verschiedene Studien belegt, kann das Lernen als Veränderung von Konzepten nicht grundlegend angezweifelt werden. Dennoch zeigen einige empirische Studien, dass es sich als schwierig gestaltet, Schüler dazu zu bringen ihre bestehenden Konzepte als defizitär anzusehen. Besonders dort wo die Präkonzepte der Schüler fest mit der alltäglichen Erfahrung verbunden sind und durch viele Alltagssituationen immer wieder gestützt werden, ist ein Konzeptwechsel kaum zu erwarten (vgl. Nießeler 2007, S. 107; Duit 1996, S. 152). Ihre Vorstellungen sind so tief verwurzelt, dass es schwierig ist, die Schüler im Unterricht zu einer Unzufriedenheit mit eben diesen zu bringen. Schließlich haben sich ihre vorunterrichtlichen Vorstellungen in alltäglichen Erklärungssituationen oftmals bewährt. Diese zu verändern, bedeutet für die Schüler, ihre alten Vorstellungen aufzugeben, wodurch sie eine starke Verunsicherung erfahren würden. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, die neuen Annahmen den Schülern als logisch und verständlich zu vermitteln. Um die Bedeutsamkeit der neuen Sichtweisen begreifen zu können, müssen die Schüler bereits ein bestimmtes Hintergrundwissen besitzen. Auch wenn sie die neuen Annahmen verstehen, bedeutet dies nicht, dass sie diese direkt übernehmen. Häufig erscheinen ihnen nach dem Unterricht ihre Präkonzepte immer noch plausibel und sie greifen zunächst wieder auf diese zurück (vgl. Krüger 2007, S. 87; Möller 1999, S. 142f.). In Studien zur generellen Resistenz gegenüber Veränderungen wurde gezeigt, dass es dem Menschen leichter fällt, sich an festen Begriffen, Vorstellungen, Einstellungen und Annahmen festzuhalten, die sich aus ihrer persönlichen Umwelt herausgebildet haben und in vielen Fällen ausreichende Orientierung bieten. Diese aufzugeben kann bedeuten, einen Teil dieser Stabilität zu verlieren (vgl. Duit 1996, S. 152f.).

Wie zuvor aufgezeigt lassen sich im schulischen Lernen Widerstände gegenüber Konzeptwechsel feststellen. Daher muss Unterricht so gestaltet sein, dass die Schüler darin gefördert werden, ihre bestehenden Annahmen gezielt zu überprüfen und angemessene, wissenschaftliche Konzepte aufzubauen. Von Bedeutung sind dabei die sinnvolle Gliederung komplexer und anwendungsbezogener Inhalte, der Einsatz von ansprechenden und hilfreichen Materialien sowie eine unterstützende Lehrerhaltung (vgl. Möller 2010, S. 68).

4.3 UNTERRICHTSGESTALTUNG ZUR FÖRDERUNG EINES CONCEPTUAL CHANGE

Innerhalb der fachdidaktischen Diskussion wird die Auffassung des Lernens als Conceptual Change, wie zuvor dargelegt, für die Gestaltung von Lehr-Lernumgebungen herangezogen. Soll ein Unterricht, in dem Lernprozesse als aktiv, selbstbestimmt, konstruktiv, kooperativ, situationsgebunden und reflexiv gelten, Conceptual Change fördernd sein, werden hohe Anforderungen sowohl an die Lernenden als auch an die Lehrenden gestellt (vgl. ebd.). „Lernumgebungen, die auf dieser Basis entwickelt werden, sollen träges, nicht anwendbares Wissen vermeiden, Verstehen fördern, das Einbringen von Interessen ermöglichen und Möglichkeiten zum Erleben von Kompetenzen bieten“ (Möller et al. 2006: 162f.). Es lassen sich verschiedene Charakteristika einer solchen Unterrichtgestaltung herausstellen, die von Theorien zum Konzeptwechsel abgeleitet wurden.

Zum einen werden für die Schüler bedeutsame Themen behandelt, um den Aufbau von anknüpfungsfähigem und anwendungsfähigem Wissen zu fördern. Zum anderen ermöglicht ein solcher Unterricht den Schülern, ihre gewonnenen Erkenntnisse in unterschiedlichen Kontexten anzuwenden. Die Aktivität der Schüler wird gewährleistet, indem Raum für eigenständiges Denken und Handeln geschaffen wird, welches das experimentelle Bearbeiten eigener Fragen und Gedankengänge beinhaltet. Das Verhalten der Lehrkraft veranlasst die Kinder dazu, auf ihre bestehenden Vorstellungen zurückzugreifen, eigene Ideen zu formulieren und zu überprüfen, wodurch individuelle Lernwege ermöglicht werden. Dieser Prozess wird von bereitgestelltem Material als auch von gemeinsamen Diskussionen und Reflexionen in der Klasse oder in kleineren Gruppen unterstützt (vgl. Möller 2010, S. 68; Möller et al. 2006, S. 162).

Im Folgenden werden drei Methoden beschrieben, die die zuvor erläuterten Anforderungen für den Vollzug eines Konzeptwechsels aufgreifen und umsetzen (vgl. Kaiser 2010, S. 218f.).

- Das entdeckende,
- das forschende und
- das problemorientierte Lernen

sind diese drei Methoden und gewährleisten ein kindgerechtes und motivierendes Lernen, indem die Interessen der Kinder wahrgenommen und an diese angeknüpft werden. Außerdem unterstützen sie einen gründlichen und aktiven Wissenserwerb, wodurch die Übertragbarkeit von Einsichten und Methoden auf andere Situationen und Probleme gesichert wird (vgl. Kaiser 2010, S. 211ff.).

Da keine allgemeingültige Definition dieser drei miteinander verwandten Methoden existiert, können sie nicht eindeutig voneinander abgegrenzt werden (vgl. Kaiser 1999, S. 177. Aepkers & Liebig 2002, S. 2).

Das entdeckende Lernen ist eine lerntheoretisch fundierte Methode, die die Eigenaktivität, das selbstständige Denken und das Problemlösen der Schüler betont. Sie ermöglicht ein freies ungelenktes Entdecken bis hin zu einem angeleiteten Entdecken. Von Bedeutung ist hierbei vor allem der Weg und nicht die Lösung der Aufgabe. Beim entdeckenden Lernen können Schüler eigene Erfahrungen machen, eigene Erklärungen für Phänomene finden und dabei eigene Begriffe, Denk- und Lösungswege erarbeiten (vgl. Liebig 2002, S. 4f.; Löffelholz et al. o.J., S. 1). Ein entdeckendes und selbstgesteuertes Lernen stellt Fragen an den Ausgangspunkt. Diesbezüglich muss eine besondere Lernumgebung geschaffen werden, in der Kinder zum Fragen angeregt werden und Unterstützung finden, diesen nachzugehen. „Dies geschieht durch Sammeln, Beobachten, Herumstöbern, Experimentieren, Entdecken, (Wieder-) Erfinden, im Dialog mit der Sache und mit anderen“ (Liebig 2002, S. 4).

Forschendes Lernen kann als ein aktiver, produktiver und vor allem selbstbestimmter Lernprozess angesehen werden. Ausgangspunkt dessen sind eigens gestellte Fragen der Schüler, auf die im Laufe des Unterrichts selbstständig eine Antwort bzw. Lösung gefunden werden soll. Im Mittelpunkt des forschenden Lernens stehen Phänomene, die von den Kindern untersucht, beobachtet und hinterfragt werden. Erforscht wird dabei nichts grundsätzlich Neues, sondern für sie unbekannte Sachverhalte (vgl. Aepkers 2002, S. 76). Die Basis des problemorientierten Lernens bilden lebensweltbezogene Probleme, die während des Unterrichts in kleinere Einheiten zerlegt und von den Schülern gelöst werden. Eine solche problemhaltige Lernausgangssituation löst durch etwas Unerwartetes oder Nicht- Funktionierendes, durch etwas Überraschendes oder Staunenswertes Anlässe zum Lernen aus (vgl. Duncker & Popp 1998, S. 23). Grundlegend geht es dabei mehr um den Aufbau von konzeptuellem Wissen als um die Aneignung von Strategiewissen. Große Relevanz bei der problemorientierten Methode haben der verbale Austausch und die anschließende handelnde Auseinandersetzung mit den Materialien. Das problemorientierte Lernen strebt sowohl kognitive als auch emotional-motivationale Ziele an. So sollen Schüler lernen, sich auf Probleme einzulassen und diese eigenständig zu lösen. In allen problemorientierten Ansätzen wird das kindliche Denkvermögen wertgeschätzt und gleichzeitig davon ausgegangen, dass Kinder selbstständig Probleme ergründen wollen. Sie müssen erst das Problem verstanden haben, um die daraus entstehenden Theorien mit ihren Fachbegriffen zu begreifen (vgl. Kaiser 2010, S. 215).¹³ Abgrenzend zu den vorangegangenen Lernbegriffen kann problemorientierter Unterricht auch ohne den Prozess des Entdeckens erfolgen (vgl. Beinbrech 2007a, S. 406ff.).

5. DIE BEDEUTSAMKEIT VON SPRACHE IM UNTERRICHT

Die zuvor aufgeführten Auffassungen des Lernens sind untrennbar von der Sprache zu sehen. Ohne die Verwendung von Sprache wäre die Konstruktion von Wissen undenkbar, da sie als Denkinstrument der Erschließung der Welt dient (vgl. Schmölzer-Eibinger 2013, S. 25; Köhnlein 2012, S. 324).¹⁴

Sprache ist sowohl ein nonverbales als auch verbales Kulturwerkzeug des Menschen. Ihr können in diesem Zusammenhang verschiedene Funktionen zugeordnet werden: einerseits dient sie als Kommunikationsmittel, um Emotionen und Erfahrungen mitzuteilen, andererseits unterstützt Sprache die Strukturierung von Sachverhalten und ermöglicht so die Erschließung von Sinnzusammenhängen.

Sprache leistet somit einen wesentlichen Beitrag zu Denk- und Erkenntnisprozessen und nimmt im Sachunterricht der Primarstufe eine wichtige Rolle ein. In der Auseinandersetzung mit der Umwelt verhilft sie Kindern zum Aufbau eigener Theorien, Vorstellungen und Sachverhalte. Sprache ermöglicht es den Schülern, die Vorstellungen zu differenzieren und zu erweitern, aber auch, sie für andere zugänglich zu machen (vgl. Heitzmann 2010, S. 73f.). Des Weiteren kommt der Sprache als Symbolsystem die Funktion zu, Handlungen zu repräsentieren: Die äußere Handlung wird in eine innerlich verkürzte übertragen und in begriffliche Vorstellungen übersetzt (vgl. Möller 2004b, S. 158).

Im Sachunterricht haben besonders Gespräche die Aufgabe, Sachverhalte zu klären, Handlungen zu reflektieren und Beobachtungen zu differenzieren. In einem kommunikativen Austausch wird das Bilden eigener Vorstellungen und mentaler Modelle gefördert. Solche mentalen Modelle entstehen durch eine Verknüpfung verschiedenster Betrachtungsweisen und verhelfen den Kindern dazu, Phänomene zu durchdringen, Begriffe aufzubauen, weitere Fragestellungen und Vermutungen zu entwickeln und das weitere Vorgehen zu planen (vgl. Köhnlein 1999, S. 114). Außerdem ermöglichen Unterrichtsgespräche einen Austausch über Sachverhalte bzw. Situationen. In solchen Interaktionen im Unterricht lernen Kinder zu argumentieren, ihre Standpunkte mit Beweisen zu untermauern sowie ihre Vermutungen und Gedanken zu verteidigen. Gleichzeitig lernen sie auch Argumente von anderen nachzuvollziehen, eigene Vermutungen zu überdenken und gegebenenfalls zu revidieren. Jedoch ist zu beachten, dass es bei Gesprächen im Unterricht nicht automatisch zu richtigen Annahmen und sinnvollen Diskussionen kommt. Dabei spielen verschiedene Faktoren wie die Präkonzepte der Kinder, die Qualität der Diskussionen und die Art, wie sich die Schüler auf verbaler und sozialer Ebene begegnen, eine wichtige Rolle. Demnach kommt der Lehrkraft die bedeutsame Aufgabe zu, Rahmenbedingungen für eine gelungene Interaktion im Unterricht zu schaffen (vgl. Einsiedler 1998, S. 199ff.).

5.1 ALLTAGS-, BILDUNGS- UND FACHSPRACHE

Sprache kann in verschiedene Ebenen untergliedert werden, so wird beispielsweise zwischen Alltagssprache (Umgangssprache), Bildungssprache und Fachsprache unterschieden. Im Unterrichtsgeschehen ist es bedeutsam, dass der Lehrkraft die unterschiedlichen Sprachtypen bewusst sind, da sie verschiedene Merkmale und Funktionen aufweisen (vgl. Heitzmann 2010, S. 76).

Unter Alltagssprache wird die Sprache der täglichen Kommunikation verstanden. Charakteristisch für diese sind die Kontextgebundenheit, die Emotionalität und die subjektive Gültigkeit (vgl. Ahrenholz 2010, S. 15 f., Heitzmann 2010, S. 76). Nach Cummins (2000, S. 59) enthält die Alltagssprache Merkmale von ‚Basic Interpersonal Communicative Skills‘ (BICS). BICS bezeichnen grundlegende Kommunikationsfähigkeiten, die sich auf alltagssprachlich-dialogische Sprachkompetenzen beziehen. Demnach sind BICS für eine alltägliche Verständigung ausreichend, da sprachlich vermittelte Inhalte für gewöhnlich durch den sozialen und situativen Kontext unterstützt werden. Alltagssprache und BICS sind überwiegend konzeptionell mündlich.

Abzugrenzen dazu ist die Fachsprache. Die wissenschaftliche Fachsprache soll möglichst eindeutig und kontextunabhängig sein, um objektive Aussagen, die allgemeingültig sind und eindeutige Definitionen beinhalten, treffen zu können. Stellvertretend für Sachverhalte, Gegenstände und Vorgänge werden Fachwörter verwendet, die explizit und international verständlich sind. Fachtermini und bestimmte Ausdrücke der jeweiligen Fachrichtungen werden im schulischen Kontext unter dem Begriff der Fachsprache zusammengefasst (vgl. Ahrenholz 2010, S. 16).

Zuletzt kann die Bildungssprache aufgeführt werden, die im Gegensatz zur Alltagssprache stärker an der Schriftsprache orientiert ist und in Abgrenzung zur Fachsprache weniger von Fachtermini geprägt ist. Merkmale dieses Sprachregisters sind unter anderem unpersönliche Ausdrücke, Substantivierungen oder der Gebrauch von Passivformen. Dies wird auch als typisch für die Fachsprache angesehen, jedoch wird Bildungssprache auch in weniger spezialisierten Kontexten verwendet und ist somit für jedermann verständlich (vgl. ebd.; Quehl & Trapp 2013, S. 13f.). Von den zuvor genannten BICS unterscheidet Cummins (2000, S. 59f.) ‚Cognitiv Academic Language Proficiency‘ (CALP). CALP beschreibt die Sprachfähigkeit in der Bildungssprache im kognitiv-akademischen Bereich. Fähigkeiten in diesem Bereich zeichnen sich durch eine dekontextualisierte Verwendung von Sprache aus und sind notwendig, um kognitiv anspruchsvolle Inhalte zu verstehen. Der Bildungssprache werden kennzeichnende Sprachfunktionen zugeordnet: Beispiele dieser Funktionen für die schulische Kommunikation sind Beschreiben, Erklären, Zusammenfassen und Vergleichen. Um diese umzusetzen, benötigen die Schüler bestimmte grammatische und lexikalische Strukturen, die von denen der Alltagssprache abweichen (vgl. Heppt et al. 2012, S. 350).

Die Unterrichtssprache zielt auf die Verwendung von Bildungssprache. Dabei sollen Alltagssprache und Fachsprache in Verbindung gebracht werden. Besonders in der Primarstufe muss darauf geachtet werden, dass die Unterrichtssprache von den Schülern verstanden wird. Demnach ist anzunehmen, dass diese noch stark an der Alltagssprache orientiert ist, jedoch muss den Kindern stets ermöglicht werden eine Bildungs- und Fachsprache zu erlangen. Dabei ist es bedeutsam, das Sprachniveau an die jeweilige Schülergemeinschaft anzupassen, um ein Verstehen zu ermöglichen (vgl. Heitzmann 2010, S. 76).

5.2 SCAFFOLDING

Das Prinzip des Scaffolding findet besonders im schulischen Kontext Anwendung und beruht darauf, Schülern durch dosierte, jedoch gezielte Impulse dazu zu verhelfen, Fähigkeiten zu erlangen, die außerhalb ihrer momentanen Möglichkeiten liegen (vgl. Lehr- und Lernwerksatt DaZ o.J.). Im Folgenden wird zunächst das Prinzip des Scaffolding in Bezug auf die Lehrerhaltung allgemein beschrieben, um im Anschluss den Scaffolding-Ansatz im Rahmen der Sprachbildung zu erläutern.

5.2.1 DIE ROLLE DER LEHRKRAFT

Die Ursprünge des Scaffolding finden sich in Vygotskys ‚Modell der Entwicklungszonen‘¹⁵. Demnach kann das Entwicklungsniveau in zwei Zonen unterschieden werden. Die ‚Zone der aktuellen Leistung‘ ist Grundlage für die ‚Zone der nächsten Entwicklung‘ und beschreibt alles, was das Kind eigenständig in einem Sachverhalt erreichen kann. Von da aus wird auf ein komplexeres und anspruchsvolleres Denken und Handeln gezielt, welches das Kind nicht alleine, aber mit Unterstützung erreichen kann; die ‚Zone der nächsten Entwicklung‘ (vgl. Köhnlein 2012, S. 206).

[...]

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¹ Der Sachunterricht ist in fünf Bereiche untergliedert: der sozial-kulturwissenschaftliche, der raumbezogene, der naturwissenschaftlichen, der technische und der historische Bereich (vgl. GDSU 2013, S. 13f.) In dieser Arbeit wird jedoch nur der naturwissenschaftliche Bereich berücksichtigt.

² Zur Vereinfachung und besseren Lesbarkeit wird in dieser Arbeit ausschließlich die maskuline Form verwendet. Es sind jedoch stets Personen männlichen und weiblichen Geschlechts gleichermaßen gemeint. Außerdem werden im Folgenden die Bezeichnungen: Kind(er), Schüler, Lerner, Lernende(r) synonym verwendet.

³ Transkripte siehe Anhang 2

⁴ Transkriptionslegende siehe Anhang 1

⁵ Es sei hier darauf verwiesen, dass in der alltäglichen Verwendung des Begriffs Experiment bzw. experimentieren verschiedene Formen wissenschaftlicher Vorgehensweisen miteinander vermischt und nicht klar voneinander getrennt betrachtet werden. Folgende Begriffsunterscheidungen sind in der Literatur vorzufinden: Bei dem Experimentieren wird von den Kindern eine hohe Eigenleistung gefordert. Sie sollen selbstständig Lösungswege für eine Vermutung finden und diese durchführen. Ziel ist es, den wissenschaftlichen Erkenntnisprozess für die Schüler nachvollziehbar zu machen. Unter Versuchen wird das Demonstrieren und Veranschaulichen unterschiedlicher Phänomene verstanden, welche auch vom Schüler selbst durchgeführt werden können. Das Laborieren wird als Vorbereitung für das Experimentieren angesehen, jedoch ist hier eine geringe Eigenleistung der Kinder vorzufinden. Den Kindern soll die Logik und der Aufbau des Experiments vermittelt werden. Das freie Explorieren kennzeichnet sich durch den Umgang mit vielfältigen Materialien aus, wodurch Kinder dazu angeregt werden sollen, Vermutungen und Fragen zu entwickeln. Zur Vereinfachung wird der alltägliche Begriff des Experiments in dieser Arbeit weiter verwendet (vgl. Hartinger 2010, S. 87f.)

⁶ Für die Umsetzung der Methode des Experimentierens in einem genetischen Unterricht siehe Kapitel 6.5.

⁷ Bezogen auf den Unterricht in der Grundschule kann jedoch angenommen werden, dass Schüler sich weder bewusst auf Theorien beziehen, noch diese bilden können, da der Begriff Theorie zu abstrakt für sie erscheint. Auch das Bilden von Hypothesen kann in diesem Kontext häufig eher als Aufstellen von Vermutungen aufgefasst werden als eine wissenschaftlich fundierte Hypothese (vgl. Hartinger et al. 2013, S. 5).

⁸ Nähere Erläuterungen zu Conceptual Change sind in Kapitel 4.2 vorzufinden.

⁹ Als Konzept wird gedanklich Erfasstes im Sinne von Entwürfen oder Theorien verstanden, die sich auf Vorstellungen oder Begriffe beziehen können (vgl. Möller 2010, S. 61). Nach Kron (1999, S. 78) sind Konzepte gedankliche Werkzeuge, „mit deren Hilfe wir in der Welt sinnfällig handeln können.“.

¹⁰ Im weiteren Verlauf werden mit der Verwendung des deutschen Begriffs Konzeptwechsel nicht nur echte Konzeptwechsel sondern auch die Erweiterung und Differenzierung von Konzepten gemeint.

¹¹ Piaget beschreibt in seiner Theorie zur kognitiven Entwicklung, dass der Mensch nach einem Gleichgewicht mit der Umwelt, durch Assimilation und Akkommodation, strebt. Assimilation bedeutet die Eingliederung neuer Erfahrung in bestehende Schemata, Akkommodation meint die Anpassung bzw. Erweiterung eines Schemas (vgl. Universität Duisburg o.J.).

¹² Zur Unterscheidung verschiedener Arten von Konzeptveränderungen können auch Termini wie conceptual growth, conceptual addition, conceptual revision, conceptual development oder conceptual emplacement verwendet werden (vgl. Möller 1999, S. 142; Krüger 2007, S. 82; Möller 2007, S. 260).

¹³ Eine Ausführung des problemorientierten Unterrichts stellt das Konzept des genetischen Lehrens und Lernens nach Martin Wagenschein dar, die Anfang der 1970er Jahre populär wurde (vgl. Kaiser 2010, S. 214). Sie hat noch heute eine große Bedeutung für den Sachunterricht und findet im späteren Verlauf der Arbeit größere Beachtung. Diesem Konzept wird in Kapitel 6 eine ausführliche Betrachtung gewidmet.

¹⁴ Dem Zusammenhang zwischen Handeln, Denken und Sprechen und wird ein eigenes Kapitel gewidmet (siehe Kapitel 7).

¹⁵ Dieses Modell ist anthropologisch und an der Psychologie des Menschen orientiert. Demnach wird die Entwicklung nicht vorrangig biologisch sondern kultur-historisch verstanden. Die Entwicklung ist als Ergebnis kooperativer Tätigkeiten des Menschen im Aufbau der Kultur zu sehen (vgl. Giest 2007, S. 2).