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Gruppenarbeit und forschendes Lernen in der Chemiedidaktik

Hausarbeit 2015 20 Seiten

Didaktik - Chemie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Forschendes Lernen
2.1 Theoretische Grundlage
2.2 Ablauf der Stationsarbeit
2.2.1 Gestufte Hilfen
2.2.2 Weiterführende Fragen
2.3 Der Kerzenersuch

3. Auswertung der Station
3.1 Beobachtung der Gruppen
3.2 Schlussfolgerungen
3.3 Didaktisch-methodischer Hinweis

4. Fazit und Ausblick

5. Anhang
5.1 Protokoll zum Kerzenversuch
5.2 Problemstellung, Hilfestellungen und weiterführende Fragen an der Station

6. Literaturverzeichnis

1. Einleitung

Die vorliegende Ausarbeitung wird sich im Rahmen des Seminars „Fachdidaktik Chemie“ mit dem Aspekt des forschenden Lernens beschäftigen.

Sowohl von Lehrern als auch von Schülern wird bei offenen Aufgaben und forschendem Lernen eine neue Einstellung zum Lernen gefordert. Von den Schülern wird erwartet, dass sie eigene Fragen stellen, Entscheidungen treffen, Versuche planen, diskutieren, zusammenarbeiten, kommunizieren und nachvollziehbare Ergebnisse präsentieren. Dadurch haben Lehrer/innen nicht mehr die Aufgabe nur Wissen zu vermitteln, sondern die Schülerinnen und Schüler zu motivieren und als Lernberater zu unterstützen. Eine weitere Herausforderung für Lehrer/innen ist das Auffinden geeigneter offener Aufgabenstellungen zum Erforschen des naturwissenschaftlichen Sachverhaltes. Die Aufgabenstellung bzw. das Phänomen sollte thematisch passend sein und die Schüler fachlich nicht überfordern. Auch die Materialien müssen in entsprechender Anzahl an der Schule vorhanden sein. Dabei sollte der Lehrkraft immer bewusst sein, dass sich eine offene Herangehensweise nicht für jedes Phänomen eignet und mehr Zeit bei der Vorbereiten in Anspruch nimmt.

Im forschenden Lernen stehen nicht nur die Fakten und Regeln im Vordergrund, sondern auch die Kompetenzen, die von den Lernenden im späteren Berufsleben gefordert werden. Dazu gehört sowohl das Fachwissen zum Lösen komplexer Probleme, als auch selbstständige Lösungsstrategien zu entwickeln und die Lösungen zu präsentieren. Einen großen Stellenwert haben auch Gruppenarbeiten beim forschenden Lernen. Durch Gruppenarbeiten lernen die SuS im Team gemeinsam Lösungsstrategien zu entwickeln, neue Erkenntnisse zu erlangen und zu diskutieren. Gruppenarbeiten sind seither ein wichtiger Bestandteil im Unterricht und können die Schüleraktivität im Unterricht steigern.

Daher wird im Rahmen eines Experiments mit Studierenden die Gruppenarbeit beim forschenden Lernen beobachtet und dokumentiert. Hierbei stellt sich die Frage, inwieweit die Mitglieder der Gruppen sich für die Problemstellung der Station interessieren und ob oder wie sie zusammenarbeiten. Aus den Beobachtungen der Gruppen werden diese Fragen beantwortet und auch Verbesserungsvorschläge bzw. andere Möglichkeiten zur Umsetzung gegeben. Anschließend erfolgt ein didaktisch-methodischer Hinweis für die Umsetzung in der Schule.

Zum Abschluss der Ausarbeitung erfolgt ein Fazit mit einer persönlichen Meinung und ein kleiner Ausblick für das zukünftige Unterrichten.

2. Forschendes Lernen

2.1 Theoretische Grundlage

Das forschende Lernen auch unter dem Namen inquiry-based learning bekannt, ist ein Lernkonzept bei dem Lernende sich aktiv und kreativ mit naturwissenschaftlichen Fragestellungen auseinandersetzen. Dabei erarbeiten sie selbständig das Wissen und erwerben dadurch wichtige Kompetenzen. Forschendes lernen ereignet sich besonders gut in heterogenen Gruppen, da hierbei die unterschiedlichen Leistungsniveaus individuell gefördert werden können. In kleinen Gruppen lernen die SuS zu diskutieren, im Team zu arbeiten und andere Lösungswege auszuprobieren.

Beim offenen Unterrichten gibt es nicht nur eine einzig richtige Lösung und den einen richtigen Lösungsweg. Dies ermöglicht SuS je nach ihrer Leistung unterschiedliche Begründungswege zu finden (vgl. Bronner 2013, S. 2). Damit der Leistungsunterschied in den Gruppen nicht allzu groß wird, sollten die Lösungen im Unterricht in Form von einer gemeinsamen Diskussion oder Präsentation vorgestellt werden. Beispielsweise erhalten leistungsschwache SuS Ideen für andere (anspruchsvolle) Zugänge und leistungsstarke können durch ihr Wissen Fehler aufdecken oder den leistungsschwächeren helfen. Jedoch kann eine Öffnung des Unterrichts und forschendes Lernen nicht sprunghaft erfolgen, da es sonst zu einer Überforderung der Lernenden führen kann (vgl. ebd.). Wenn aber die Öffnung des Unterrichts hin zum forschenden Lernen erfolgt, wird es zum selbstgesteuerten Lernen und kompetenzorientiertem Wissenserwerb der Lerngruppe führen. Gleichzeitig wecken offene Aufgaben auch oft das Interesse der Lernenden für die Naturwissenschaften (vgl. MINT-Zirkel, 2013).

Forschendes Lernen kann in allen Klassenstufen eingesetzt werden, denn umso früher die Kinder forschen, desto schneller und weiter entwickeln sie ihre Kompetenzen in diesem Bereich. Im nächsten Abschnitt wird forschendes Lernen am Beispiel eines Experiments vorgestellt.

2.2 Ablauf der Stationsarbeit

In einer 90minütigen Seminarsitzung werden drei verschiedene Stationen, die auf das forschende Lernen basieren aufgebaut. Jede Station hat eigenen Materialien und unterschiedliche Problemstellungen, die von Bachelorstudenten/innen mit den vorliegenden Materialien gelöst werden sollen. Die Stationsbetreuer (Master-Studierende) haben die Aufgabe zu beobachten, wie die Gruppen bei der Lösungsfindung vorangehen. Sie haben nicht die Aufgabe, den Gruppen eine Lösung vorzugeben. Falls die Studierenden mit der Problemstellung nicht weiterkommen, gibt es gestufte Hilfekarten (s. Kapitel 2.2.1). Eine Gruppe besteht aus drei bis vier Personen, die jeweils 15 Minuten Zeit für eine Station haben. Nach 15 Minuten müssen die Gruppen im Uhrzeigersinn zur nächsten Station rotieren. Die Problemstellung für die Station der Hausarbeit lautet:

Wie bekommt man Wasser von einem Gefäß in ein anderes, ohne es reinzufüllen?

Im Anhang Seite I ist der Versuch detailliert protokolliert. Wichtig ist, dass am Ende der Station jede Gruppe einen Lösungsansatz für die Problemstellung hat und auch die Lösung erklären kann. Wenn alle Gruppen jede Station durchgeführt haben, werden die Lösungen und Erklärungen von den Gruppen vorgestellt und gemeinsam im Plenum diskutiert. Es gibt eine Vorstellung über einen richtigen Lösungsweg, jedoch sollten andere Lösungswege nicht abgestritten, sondern auch diskutiert werden.

Im Unterricht jedoch sollten die SuS genügend Zeit zur Verfügung haben. Daher wäre es sinnvoll im Schulunterricht nur eine Problemstellung zu Bearbeitung und je nachdem wie aufwendig die Experimente bzw. die Problemstellung ist die Zeit einzuberechnen.

2.2.1 Gestufte Hilfen

Hilfestellungen im Unterricht können in jeglicher Art und Weise erfolgen. Die Lehrperson persönlich kann Hilfestellung geben, diese auf Karten schreiben und in der heutigen Zeit auch digitale Medien nutzen. Gestufte Hilfen sind nicht nur bei forschendem oder entdeckendem Unterricht von Vorteil. Sie können fast überall im Unterricht eingesetzt werden und verfolgen das Ziel, Lernende kognitiv anzuregen und ihnen bei der Lösungsfindung zu helfen (vgl. Frank-Braun 2008, S. 27). Die gestuften Hilfen geben keinen direkten Lösungsvorschlag, sondern regen die Lernenden zu Handlungen oder Überlegungen auf, um die Aufgabe zu bewältigen. Jeder SuS hat dadurch die Möglichkeit selbst zu entscheiden, inwieweit und wann er die Hilfen nutzt. Dies führt zu einer erhöhten Selbstständigkeit der Lernenden. Die Hilfestellungen können auf unterschiedlicher Weise erfolgen.

Beispielsweise können sie das Vorwissen aktivieren, indem auf eine vorherige Stunde verwiesen wird oder auch visuell erfolgen, sodass sie etwas skizzieren sollen (mehr dazu: ebd. S. 28). Es kann auch zwischen inhaltlichen Hilfen und lernstrategischen Hilfen unterschieden werden. Außerdem können vorgefertigte Hilfestellungen die Lehrkraft im Unterricht etwas entlasten.

Die gestuften Hilfen 1 - 3 im Anhang Seite IV sind inhaltliche Hilfen und knüpfen an das Vorwissen der Lernenden an und sollen dazu anregen Problemstellung auch anders zu betrachten. Es kann sich auch hilfreich erweisen, wenn die Hilfestellungen miteinander verknüpft werden. Beispielsweise kann mit der Hilfestellung Nummer zwei die Hilfestellung Nummer drei erklärt werden, sodass dadurch eine Lösung für die Problemstellung gefunden werden kann.

Wichtig ist beim forschenden Lernen eine Musterlösung vorzubereiten. Bei dem Kerzenversuch (s. Anhang S. I) ist die vierte Hilfestellung ein Lösungsvorschlag für das Problem. So können auch Lernende ihre gefundene Lösung mit der Musterlösung abgleichen. Eine Hilfestellung anhand einer Musterlösung muss aber auch kritisch betrachtet werden. Es gibt auch SuS, die sich keine Mühe oder Gedanken um die Problemstellung machen, da sie über eine Musterlösung wissen bzw. diese sofort einsehen können. Eine Möglichkeit dies zu unterbinden wäre z. B. die letzte Hilfestellung (Musterlösung) erst nach einer bestimmten Bearbeitungszeit zur Verfügung zu stellen.

Eine der Bearbeitung von Aufgaben mit gestuften Hilfestellung in Gruppen ist daher sinnvoll, weil kooperatives Arbeiten der Lernenden die sachbezogene Kommunikation fördern kann. Ein gemeinsamer Lösungsaustausch kann für viele SuS eine zusätzliche Hilfe sein, sodass die Lösungsfindung erhöht wird. Außerdem können sich die Lernenden bei Verständnisproblemen gegenseitig unterstützen und Lösungen erklären.

2.2.2 Weiterführende Fragen

Die weiterführenden Fragen sollen möglichst nach den Hilfestellungen oder nach der Lösungsfindung bearbeitet werden. Sie dienen in erster Linie dazu, um sich mit dem Thema bzw. dem bearbeiteten Problem weiter auseinander zusetzen. Außerdem sind weiterführende Fragen auch für leistungsstarke und schnelle Schülerinnen und Schüler vorteilhaft. Diese SuS bekommen dadurch die Möglichkeit tiefer in die Materie zu gehen und komplexe Phänomene zu erklären. Natürlich sollten auch die weiterführenden Fragen am Ende von allen bearbeitet oder zumindest im Plenum besprochen werden. Eine andere Möglichkeit wäre, dass leistungsstarke SuS den leistungsschwächeren bei den weiterführenden Fragen helfen.

Dafür können die Gruppen auch von der Lehrperson so konstruiert werden, dass leistungsschwache mit leistungsstarken SuS gemischt in eine Gruppe kommen.

Beim Kerzenversuch wird zum Beispiel mit den Hilfskarten versucht das Problem zu lösen, aber es wird nicht näher auf das Phänomen eingegangen. Erst mithilfe der weiterführenden Fragen beschäftigen sich die Lernenden mit den Vorgängen. Die erste Frage ist offen gestellt, denn die SuS sollen Hypothesen über das Phänomen aufstellen. Bei der zweiten und dritten Frage werden präzisere Antworten erwartet, hier sollten die SuS auf ihr Vorwissen zurückgreifen können. Die letzten beiden weiterführenden Fragen sollen zum weiteren Experimentieren anregen. Dadurch bekommen die Lernenden auch neue Erkenntnisse darüber, wie das Phänomen funktioniert und können eventuell auch die erste Fragestellung neu bearbeiten.

Die weiterführenden Fragen müssen nicht unbedingt von der Lehrperson formuliert werden, denn es ergeben sich auch bei den Gruppen während ihrer Forschungen einige Fragen. Die Fragen könnten z. B. von der Lehrperson aufgegriffen und an der Tafel festgehalten werden. Entweder sollten die weiterführenden Fragen am Ende des Unterrichts gemeinsam diskutiert oder als eine Musterlösung vorgegeben werden.

2.3 Der Kerzenersuch

Anhand des Kerzenversuchs (s. Anhang S. I)wird in der Ausarbeitung gezeigt, wie forschendes Lernen im naturwissenschaftlichen Unterricht eingesetzt werden kann

Mit Kerzen haben die meisten SuS schon im Kindergarten, spätestens in der Grundschule gearbeitet. Experimente mit Kerzen begleiten die SuS auch weiter in die Sekundarstufe. Der Kerzenversuch ereignet sich für SuS im Alter zwischen 10 – 14 oder auch für 15 – 18 Jahre (PRIMAS Project 2013, S. 28). Ein Zeitbedarf von zwei Unterrichtsstunden ist bei diesem Experiment zu empfehlen. So können die Lernenden viel erforschen, ausprobieren und haben trotzdem noch Zeit für die weiterführenden Fragen und eine anschließende Diskussion im Unterricht.

Da die Problemstellung sehr einfach gestaltet ist und der Probeversuch von Bachelorstudierenden durchgeführt werden soll, wird keine allzu lange Bearbeitungszeit (15 min.) für eine Lösungsfindung einberechnet. Die Station für den Versuch besteht aus vielen unterschiedlichen großen Gefäßen (Kristallisierschale, Erlenmeyerkolben, Bechergläser usw.), mehreren Kerzen mit einem Feuerzeug und Wasser (s. Abb. 2 Anhang S. I). Irreführende Materialien wurden weggelassen.

In der Grundschule schon lernen die Kinder, dass die Kerze zum Brennen Sauerstoff benötigt. Daher kann es sein, dass eine schnelle Erklärung für das Phänomen lautet: Die Kerze verbraucht den Sauerstoff im Gefäß, dadurch nimmt der Luftdruck ab und das Wasser steigt.

Die weiterführende Frage Nummer fünf (Anhang S. IV) sollte daher einen Konflikt beim Verständnis der SuS auslösen, sodass sie auch über andere Ursachen des Wasseranstiegs nachdenken. Der Versuch demonstriert nicht nur, sondern dass die Kerze Sauerstoff zum Brennen benötigt, sondern dass auch andere Effekte für den Wasseranstieg sorgen. Ein weiterer Effekt ist nämlich, die Volumenänderung von Gasen bei unterschiedlichen Temperaturen und ein anderer ist die Wirkung des geringen Luftdrucks in einem geschlossenen Raum. Außerdem kann beim chemischen Effekt auch die Reaktionsgleichung betrachtet werden (s. Protokoll im Anhang S. II f.).

Ein Vorteil bei diesem Versuch ist, dass keine speziellen Gerätschaften benötigt werden. Der Versuch funktioniert auch mit Haushaltsgeräten, was für Grundschulen ziemlich von Vorteil sein kann, da Grundschulen in der Regel keine Fachräume und somit meistens auch keine Laborgerätschaften haben. Außerdem können die Lernenden den Versuch somit auch zu Hause ausprobieren und beispielsweise ihren Eltern demonstrieren. Dies würde für einen weiteren Alltagsbezug und für eine tiefere Verfestigung im Gedächtnis sorgen.

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Details

Seiten
20
Jahr
2015
ISBN (eBook)
9783668893818
ISBN (Buch)
9783668893825
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v457518
Institution / Hochschule
Universität Hildesheim (Stiftung)
Note
2
Schlagworte
FAchdidaktik Chemie Forschendes Lernen

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Titel: Gruppenarbeit und forschendes Lernen in der Chemiedidaktik