Forschendes Lernen in der Grundschule. Chancen und Herausforderungen

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Naturwissenschaftliches Lernen
2.1 Zur Verbreitung von naturwissenschaftlichem Unterricht in Grundschulen

3. Forschendes Lernen
3.1 Merkmale Forschenden Lernens
3.2 Ziele des Forschenden Lernens
3.3 Anforderungen an die Lehrperson

4. Chancen des Forschenden Lernens
4.1 Wissenserwerb
4.2 Kompetenzerwerb
4.3 Handlungsorientierung
4.4 Umgang mit der Heterogenität
4.5 Persönlichkeitsentwicklung
4.6 Wissenschaftsverständnis
4.7 Sprachförderung

5. Herausforderungen des Forschenden Lernens
5.1 Herausforderungen für die Lernenden
5.2 Herausforderungen für die Lehrperson
5.2.1 Professionelle Fähigkeiten
5.2.2 Erstellung geeigneter Lernsituationen
5.2.3 Umgang mit der Heterogenität
5.2.4 Rollenwechsel der Lehrperson
5.3 Voraussetzungen Forschenden Lernens

6. Zwischenfazit

7. Methodik

8. Vorstellung der Umfrage

9. Auswertung der Umfrage
9.1 Beschreibung der Stichprobe
9.2 Persönliche Einstellung der Lehrperson
9.3 Einstellung zum Forschenden Lernen
9.4 Professionelles Wissen
9.5 Einschätzung der Lernenden
9.6 Voraussetzungen an der Schule
9.7 Zwischenfazit nach der Analyse der Umfrage

10. Vorstellung der Interviews

11. Auswertung der Interviews
11.1 Beschreibung der Stichprobe
11.2 Aspekte und Formen der Anwendung Forschenden Lernens
11.3 Chancen Forschenden Lernens
11.4 Herausforderungen im Umgang mit den Lernenden
11.5 Herausforderungen für die Lehrperson
11.6 Wünsche der Lehrpersonen
11.7 Zwischenfazit nach der Analyse der Interviews

12. Diskussion der Ergebnisse

13. Fazit und Ausblick

14. Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 Zyklus des Forschenden Lernens

Abbildung 2 Balkendiagramm der zwei Items Forschendes Lernen*Notengebung

Abbildung 3 Kreuztabelle: Forschendes Lernen*Fachdidaktisches Wissen

Abbildung 4 Kreuztabelle: Forschendes Lernen*Fachliches Wissen

Abbildung 5 Kreuztabelle: Forschendes Lernen*Vorbereitungszeit Hoch

1. Einleitung

In den letzten Jahren des digitalen Zeitalters hat sich die Beziehung zwischen Kind und Natur so- wie deren Phänomenen einem deutlichen Wandel unterzogen. Durch den Einzug von Computer, Playstation und Handy ist das Spielen in der Natur unattraktiver geworden. Onlinespiele wie „My Free Farm“ ersetzen das Anlegen eines eigenen Gartens und Haustier-Apps für das Handy bieten den virtuellen Kontakt zu Tieren statt des realen. Spiele wie „Physikus“ sollen physikalisches Know-how vermitteln. Es wird deutlich, dass der „persönliche Kontakt“ zur Natur und deren Phä- nomene zumindest teilweise durch die fiktiven Unterhaltungsmedien ersetzt wurden. Dennoch ist das Interesse der Mädchen und Jungen an Naturphänomenen weiterhin vorhanden.¹ Aufgrund der unterschiedlichen familiären Hintergründe sowie anderer Lernvoraussetzungen der Schülerin- nen und Schüler muss eine Möglichkeit gefunden werden, dieses Interesse weiter zu fördern und Perspektiven aufzuzeigen, die einem Nachgehen dieses Interesses in der realen Welt ermöglichen. Dafür bietet die Schule einen geeigneten Ort. Obgleich die Schule nicht die Mittel hat, den Inte- ressen aller Kinder gerecht zu werden, hat sie doch die Möglichkeit, den Schülerinnen und Schü- lern Fertigkeiten an die Hand zu geben, um die Interessen eigenständig zu verfolgen. Diese Kom- petenz der Selbststeuerung ist im Hamburger Bildungsplan für das Fach Sachunterricht beschrie- ben:

„Bei der Unterrichtsgestaltung sind Lernarrangements notwendig, die eine Eigenverant-wortung der Lernenden für ihre Lernprozesse ermöglichen und Gelegenheit geben, Selbst- steuerung einzuüben. Ferner sind (…) Lernarrangements erforderlich, (…) ihnen Strategien zur Selbststeuerung zu vermitteln und ihnen den Rahmen für selbstgesteuerte Lernprozes- se zu setzen.“²

Auch die Förderung des Interesses und die naturwissenschaftliche Arbeit mit Naturphänomenen gibt der Bildungsplan als ein Ziel im Sachunterricht vor:

„Gefördert wird das Vermögen zu staunen, zu fragen und den Dingen auf den Grund zugehen. Dabei erwerben sie grundlegende Kenntnisse, sie entwickeln Fähigkeiten wie Be- obachten, Beschreiben, Vermuten, Überprüfen und Dokumentieren als Voraussetzungenfür die Entwicklung naturwissenschaftlichen Denkens und erkennen zunehmend die Bedeu- tung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse für das Handeln in Alltagssituationen.“³

Um diese Ziele zu verwirklichen, bietet die Unterrichtsform Forschendes Lernen gute Vorausset- zungen. Doch in welcher Form geschieht dies in den Grundschulen? Nutzen die Lehrerinnen und Lehrer Forschendes Lernen, um den Schülerinnen und Schülern zum einen die Natur und deren Phänomene näher zu bringen und zum anderen ein Verständnis der Naturwissenschaften zu ver- mitteln? Empfinden sie diese Form des Unterrichts als geeignet für die Grundschule und worin sehen sie die Chancen und Herausforderungen dieser Unterrichtsmethode? Zu diesen Fragen gibt es bislang keine wissenschaftlichen Erkenntnisse.

Diese Arbeit widmet sich der Beantwortung ebendieser Fragestellungen. Es wird unter anderem festgestellt werden, ob und in welcher Form Forschendes Lernen in der Schule angewandt wird. Im Fokus dieser Arbeit steht jedoch die Erforschung der Chancen und Herausforderungen, die die Lehrerinnen und Lehrer in dieser Unterrichtsmethode sehen. Den Fragestellungen soll mithilfe einer empirischen Untersuchung nachgegangen werden. Dabei wird zunächst eine Fragebo- genanalyse durchgeführt, deren Ergebnisse durch die Führung von Interviews vertiefend betrach- tet werden. Die Ergebnisse dieser Erhebung basieren insbesondere auf der Wahrnehmung der Lehrkräfte.

Zu Beginn der Arbeit wird zunächst eine theoretische Grundlage geschaffen, um einen Überblick über die charakteristischen Merkmale zur Unterrichtsmethode Forschendes Lernen zu schaffen. Darauf folgt eine theoriegeleitete Analyse der möglichen Chancen und Herausforderungen dieser Methode. Diese werden daraufhin in einem Zwischenfazit zusammengefasst. Im nächsten Schritt folgt die Erläuterung der Wahl der Methodik sowie der Auswahl der Erhebungsinstrumente. An- schließend wird die Umfrage vorgestellt und daraufhin ausgewertet. Die daraus resultierenden Erkenntnisse werden in einem zusammenfassenden Fazit dargestellt. Die dabei entstehenden offenen Fragen sollen dann durch die darauffolgenden Interviews geklärt werden. Der zweite Teil der Untersuchung beginnt mit der Beschreibung der Interviews, auf deren Grundlage die Auswer- tung vorgenommen wird. Die Ergebnisse, die sich aus der Interviewanalyse ergeben, werden in einem Zwischenfazit festgehalten. Es folgt eine Diskussion der Ergebnisse, bei der der Untersu- chungsgegenstand anhand der erlangten Ergebnisse erläutert und auf der Grundlage der in dem Theorieteil getroffenen Annahmen diskutiert wird. Abschließend erfolgt ein Ausblick.

2. Naturwissenschaftliches Lernen

Das allgemeine Bildungsziel der Grundschule ist es, den Schülerinnen und Schülern eine grundle- gende Bildung zu vermitteln. Den Lernenden soll geholfen werden, sich in der Welt zurechtzufin- den und sich „im täglichen Leben zunehmend eigenverantwortlich und kompetent zu orientieren und zu handeln.“⁴ Dazu sind elementare Kompetenzen, insbesondere in den Bereichen selbst- ständiges Lernen und Arbeiten nötig, die in der Grundschule vermittelt werden sollen. Zudem sollen die Schülerinnen und Schüler in ihrer Persönlichkeit gestärkt, ihre Interessen und Talente entfaltet sowie Neugier und Wissbegier geweckt und erhalten werden. Darüber hinaus werden die Lernmotivation und Anstrengungsbereitschaft gefördert.⁵ Wie Kinder sich in der Welt orientie- ren, welche Rolle die Wissenschaften dabei spielen und welchen Einfluss aktuelle Lebensanforde- rungen und perspektivische Lebens- und Lernanforderungen dabei haben, steht noch immer zur Diskussion.⁶ Der Grundschule obliegt die Aufgabe, eine grundlegende naturwissenschaftlich- technische Bildung aufzubauen. Die charakteristischen Merkmale, die naturwissenschaftlichen Unterricht in Grundschulen ausmachen, werden im Folgenden beschrieben.

Das Ziel der Naturwissenschaften ist es, Erkenntnisse über die Natur und ihre Phänomene zu ge- winnen, diese zu verarbeiten und anzuwenden. „Für das naturwissenschaftliche Lernen folgt hie-raus eine doppelte Aufgabe: Einerseits sollen Kinder interessante Naturphänomene deuten lernen,auf der anderen Seite sollen sie grundlegende Vorstellungen und Methoden der Naturwissenschaf- ten erlernen.“⁷ Naturwissenschaftliches Lernen ist kein fachliches Lernen, sondern es stehen die inhaltlichen und methodischen Angebote der Naturwissenschaften und das Verstehen von Natur- phänomenen im Vordergrund. Die Inhalte sollten dabei für die Schülerinnen und Schüler von Wichtigkeit sein. Ausgangspunkt ist meist ein lebensweltliches Problem, das mit Hilfe von Sach- und Methodenwissen der Naturwissenschaften überprüft und gelöst wird. Besonders wichtig sind die Sinnhaftigkeit der Problemsituation sowie der Alltagsbezug. Um das Verstehen zu fördern, sollte das Vorwissen beachtet werden. Der Sinn des Wissens und Handelns wird durch die Natur- wissenschaft selbst bestimmt. Das daraus entstandene Wissen kann daraufhin in verschiedenen anderen Situationen des täglichen Lebens angewandt werden. Der Erwerb dieses Wissens bedarf naturwissenschaftlicher Tätigkeiten, die durch exemplarisches Lernen vermittelt werden. Der Aufbau des naturwissenschaftlichen Wissens und Könnens stellt das Ziel naturwissenschaftlichen Unterrichts dar. Dies soll die Schülerinnen und Schüler dazu befähigen, Aussagen über Naturphä- nomene zu entwickeln und diese zu deuten.⁸ Die erworbenen Kenntnisse sollen kein Faktenwis- sen sein, sondern sich aus theoriengeleiteten Begriffen und Konzepten zusammensetzen. Die zu erlernenden naturwissenschaftlichen Konzepte stehen meist im Kontrast zu den Vorstellungen der Lernenden, sodass diese durch einen Konzeptwechsel verändert werden müssen. Dies wird in der naturwissenschaftsdidaktischen Forschung als „Conceptual Change“ beschrieben.⁹ Bei einem solchen Konzeptwechsel von einer stabilen Vorstellung hin zu einer wissenschaftlichen Konzepti- on, wird eine Konfliktstrategie empfohlen. Den Schülerinnen und Schülern werden Lerngelegen- heiten bereitgestellt, die ihre Vorstellungen als unzureichend herausstellen und Unzufriedenheit auslösen. Gleichzeitig müssen Lerngelegenheiten geschaffen werden, die wissenschaftlich ange- messenere Vorstellungen aufbauen. Dabei ist besonders auf die Verständlichkeit, die Plausibilität und die Fruchtbarkeit der zu vermittelnden Vorstellung zu achten.¹⁰

Naturwissenschaftliches Denken beinhaltet inhaltliche und formale Aspekte. Zu den inhaltlichen Aspekten gehören die „begriffliche Erschließung von Naturphänomenen durch das Kind, also mit dem physikalischen, biologischen, chemischen Denken und seiner Entwicklung“.¹¹ Mit den forma- len Aspekten sind die Entwicklung von Fähigkeiten, Theorien und Hypothesen, die systematische Überprüfung und Revidierung dieser sowie die Reflexion dieser Prozesse gemeint.¹²

2.1 Zur Verbreitung von naturwissenschaftlichem Unterricht in Grundschulen

Im Folgenden werden einige Forschungsergebnisse dargestellt, welche die Verbreitung naturwis- senschaftlichen Unterrichts in Deutschland beschreiben. Um den Wandel des naturwissenschaftli- chen Lernens zu verdeutlichen, werden die vergangenen Jahrzehnte mit den aktuellen Gegeben- heiten verglichen. Da Forschendes Lernen eine Form des naturwissenschaftlichen Lernens ist, können somit auch Rückschlüsse auf die Verbreitung des Forschens getroffen werden.

Bei der Untersuchung der Lehrpläne der letzten Jahrzehnte beschreibt Einsiedler (1998) einen Rückgang des fachbezogenen Anteils von Physik, Chemie und Technik in den Klassen eins bis vier. Biologie ist mit 60% aller naturwissenschaftlichen Inhalte das umfangreichste Themengebiet im Sachunterricht. In einer weiteren Forschungsarbeit beschreibt Einsiedler im Jahr 2002, dass die Fachanteile des Sachunterrichts beinahe beliebig unterrichtet werden und dass diese anscheinend von den subjektiven Interessen der Lehrkräfte abhängig sind.¹³ Diese Ergebnisse decken sich mit denen von Strunk (1998) und Bleifuß (1997), die eine Dominanz von erdkundlichen und biologi- schen Themen bei der von ihnen durchgeführten Klassenbuchanalyse entdeckt haben.

Auch die Schulbuchanalyse von Beate Blaseio der Jahre 1970 bis 2000 berichtet von einem Rück- gang physikalischer und chemischer Inhalte, wohingegen die Verbreitung geographischer und biologischer Inhalte gleichbleibend sind. Zudem führt der Rückgang der Fachanteile Chemie, Phy- sik und Technik zu einer geschwächten Präsenz naturwissenschaftlicher Inhalte im Sachunter- richt.¹⁴

Seit dem Jahr 2000 sind Änderungen in diesem Trend zu verzeichnen. Die Inhalte zur unbelebten Natur in Schulbüchern haben sich mit 14% mehr als verdoppelt und stellen somit den am stärks- ten vertretenen Inhaltsbereich dar. Es kann folglich davon ausgegangen werden, dass diese Inhal- te im Sachunterricht deutlich stärker berücksichtigt werden.¹⁵ Zudem sind die untersuchten Schulbücher deutlich stärker auf die Ausbildung der Interessen der Schülerinnen und Schüler an den Naturwissenschaften ausgerichtet. Es wird auf die Erweiterung eigener Erfahrungen Wert gelegt und nicht auf das Nachvollziehen von vorgegebenem Wissen. Dies geschieht durch Frage- stellungen und Versuchsanleitungen, die von den Schülerinnen und Schülern in eigenen Experi-menten bearbeitet werden sollen.¹⁶ Der biologische, ehemals am stärksten vertretende Inhaltsbe- reich, nimmt aktuell 12-13% ein und ist mit weniger Inhalten vertreten als die unbelebte Natur.¹⁷ Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der Anteil an naturwissenschaftlichen Inhalten in den Bereichen Chemie, Physik und Technik in den letzten Jahrzehnten bis zum Jahr 2000 einen stetigen Rückgang im Sachunterricht der Grundschule erfahren hat, wohingegen die geographi- schen und die biologischen Inhalte stets präsent waren. In den letzten Jahren hingegen haben die naturwissenschaftlichen Themen in den Sachunterrichtsbüchern wieder deutlich mehr Beachtung gefunden, wodurch sich vermuten lässt, dass diese auch mehr Bedeutung im Sachunterricht er- halten.

Diese Erkenntnisse lassen vermuten, dass Aspekte des Forschens erst seit wenigen Jahren in den Sachunterricht integriert werden. Forschendes Lernen ist seit dem Jahr 2011 in den Hamburger Bildungsplan integriert.¹⁸ Dennoch gibt es keine Erhebungen darüber, ob und in welcher Form die Unterrichtsmethode in den Sachunterricht integriert wird.

3. Forschendes Lernen

Forschendes Lernen wird in verschiedenen Bereichen des Sachunterrichts der Grundschule ange- wendet. Von zentraler Bedeutung ist die Vermittlung von (Forschungs-)Methoden, um wissen- schaftliches Lernen zu unterstützen. So können im Bereich des geschichtlichen Sachunterrichts Forschungsmethoden, wie das Auswerten von verschiedenen Quellen, herangezogen werden. Auch im Bereich des geografischen Sachunterrichts können Versuche zu verschiedenen Themen gestaltet oder Diagramme und Schaubilder ausgewertet werden. Ebenso kann im Fach Mathema- tik forschend mit verschiedenen Aufgabentypen umgegangen werden. Auch im naturwissen- schaftlich-technischen Bereich mit den Schwerpunkten Biologie, Physik, Chemie und Technik wird forschend gelernt. In dieser Arbeit soll auf das naturwissenschaftliche forschende Lernen genauer eingegangen werden.

Naturwissenschaftlich forschendes Lernen¹⁹ ist eine Unterrichtsmethode, die durch die Forderung nach einer besseren naturwissenschaftlichen Bildung zunehmend an Bedeutung gewinnt. Der Ursprung des „Forschenden Lernens“ liegt in der Lernform des „entdeckenden Lernens“ und wird heute als ein Aspekt naturwissenschaftlichen Lernens angesehen. Bisher gibt es nur wenig Litera- tur über das Forschende Lernen, daher wird in dieser Arbeit insbesondere bei der theoriengeleite- ten Darstellung der Chancen und Herausforderungen, die Forschendes Lernen bieten könnte, auf Publikationen zum naturwissenschaftlichen Lernen zurückgegriffen. Der grundlegende Unter- schied der beiden Unterrichtsformen liegt darin, dass das Wissen über die Naturwissenschaften beim naturwissenschaftlichen Lernen auch auf andere Weise angeeignet werden kann, als über das Forschen, wohingegen Forschendes Lernen das Wissen über die Naturwissenschaften durch verschiedene Forschungsmethoden vermittelt. Ein weiterer Unterschied ist, dass sich Forschendes Lernen an den Fragen der Kinder orientiert und somit stärker interessengeleitet ist.

3.1 Merkmale Forschenden Lernens

Es sollen nun zunächst die charakteristischen Merkmale, welche die Lernform Forschendes Lernen ausmachen, beschrieben werden, um eine theoretische Grundlage für die folgende Arbeit zu schaffen. Es wird sich insbesondere auf die Handreichungen durch die „Hinweise und Erläuterun- gen zum Rahmenplan Sachunterricht in der Grundschule“ des Landes Hamburg bezogen. Diese Hinweise und Erläuterungen beinhalten eine genaue Beschreibung des Forschenden Lernens, das in der Grundschule vom Rahmenplan gefordert wird. Aufgrund der Durchführung der Studie an Hamburger Grundschulen, ist es sinnvoll diese Erläuterungen zu nutzen, um die Merkmale und Aspekte des Forschenden Lernens darzustellen, da diese auch den Lehrkräften vorgegeben sind, die in dieser Studie befragt werden. Anschließend sollen noch weitere Quellen herangezogen werden, um Vergleiche zu ziehen und die Vielfältigkeit des Forschenden Lernens aufzuzeigen.

Forschendes Lernen ist eine Lernform bei der die Schülerinnen und Schüler naturwissenschaftli- che Arbeitsweisen erproben. Dabei stellen die Lernenden Fragen zu einem Naturphänomen und entwickeln zunehmend selbstständiger Lösungsmöglichkeiten und Antworten. Im Vordergrund steht nicht der Wissenserwerb, sondern der Weg des Erkenntnisgewinns. Beim Forschenden Ler- nen wird die Wissensaneignung und das Lernen als ein offener und von den Schülerinnen und Schülern selbst zu steuernder Prozess verstanden. Das Lernen erfolgt durch die eigenständige und aktive Konstruktion von Erkenntnissen. Es werden die Vorerfahrungen, Vorstellungen und Kon- zepte der Lernenden aufgegriffen. Diese bestehenden Strukturen werden daraufhin verändert, erweitert, differenziert und umstrukturiert. Die Veränderungen der bekannten Strukturen können nur aktiv und eigenständig von den Lernenden erfolgen.²⁰

Um einen Zugewinn von Wissen zu gewährleisten, muss das Forschende Lernen der Wissens- aneignung Raum für selbstbestimmte und individuelle Lernwege bieten. Es müssen „sorgfältig ausgewählte Situationen bzw. vorbereitete Lernumgebungen“²¹ dargeboten werden, durch die sich die Kinder motiviert fühlen, selbst die Initiative zu ergreifen, eine eigene Vorgehensweise zu entwickeln, um auf die Lösung des Problems zu kommen oder um die gestellte Frage zu beant- worten. Dafür ist es notwendig den Schülerinnen und Schülern Zeit für ihre Denk- und Lösungs- wege zu lassen und Fehler und Umwege auf ihren Lernwegen anzuerkennen und als wegweisend für weitere Schritte im Lernprozess zu sehen. Die Wahl individueller Methoden und Vorgehens- weisen obliegt den Lernenden.

Forschendes Lernen baut auf die individuellen Vorstellungen und Deutungen von Naturphänome- nen der Kinder auf. Daher ist es wichtig, diese zu mobilisieren und bewusst zu machen. Durch die Auseinandersetzung mit den eigenen Vorstellungen und denen der anderen Kinder, werden diese in Diskussionen hinterfragt und überprüft. Dafür eigenen sich besonders Partner- und Kleingrup- penarbeiten, in denen die Kinder Vermutungen und Deutungen diskutieren. Interaktives und ko- operatives Lernen spielt eine große Rolle beim Forschenden Lernen.

Im Folgenden werden die Grundelemente des Forschenden Lernens dargestellt. Diese bilden ei- nen Zyklus, den sogenannten Forscherkreislauf, welcher angelehnt an den tatsächlichen For- schungskreislauf in wissenschaftlichen Projekten entwickelt wurde. Dieser Kreislauf stellt dem- nach eine Methode zur naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung dar. Im Folgenden ist der Forscherkreislauf dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1 Zyklus des Forschenden Lernens²²

Charakteristisch für das Forschende Lernen ist, dass keine bestimmten Experimente, sondern eine Problemstellung vorgegeben wird. Diese bildet den Rahmen für die Fragen der Kinder, deren Ideen und Erkundungen sowie die Untersuchungen, welche die Kinder zu der Problemstellung anstellen. Zur Lösung des Problems entwickeln die Lernenden Fragen, Vermutungen sowie Hypo- thesen und erstellen geeignete Aktivitäten und Versuche, um diese zu überprüfen. Ein wichtiger Teil dieses Prozesses ist der Austausch und die Diskussion der Schülerinnen und Schüler über ihre Gedanken und Ideen sowie die Versprachlichung der Vorstellungen im gemeinsamen Gespräch. Sowohl das Dokumentieren der Versuchsplanung und des Vorgehens bei der Durchführung als auch die Beobachtungen während des Versuchs, sind von großer Bedeutung. Es hilft, das eigene Vorgehen nachzuvollziehen und die Lernwege zu reflektieren. Die erlangten Erkenntnisse werden dem Plenum präsentiert und daraufhin mit anderen Resultaten verglichen und diskutiert. Diese gemeinsamen Gespräche sind für die Verankerung neuer Erkenntnisse im Denkprozess besonders wichtig.

Bei der Betrachtung anderer Quellen ähneln sich die Merkmale und der Ablauf von Forschendem Lernen, was im Folgenden verdeutlicht werden soll. Georges Charpak betont in seinem Buch „Wissenschaft zum Anfassen“ die Gelegenheit, die Naturwissenschaften zu erleben sowie eine Beziehung zur materiellen Welt aufzubauen und diese zu ordnen. Den Schülerinnen und Schülern wird die Möglichkeit eröffnet, Fragen an die materielle Welt zu richten und Untersuchungen an- zustellen, um diese zu beantworten. Dabei werden die Lernenden vom Beobachter zum Handeln- den und erfahren, wie sich durch eigenes Tun die Welt formen lässt. Er beschreibt zudem, dass das Arbeiten mit den Naturwissenschaften in unterschiedlichster Form geschehen kann und die Lernenden sich so Grundkenntnisse sowie verschiedene Kompetenzen aneignen, die eine unent- behrliche Basis schaffen.²³ In dem Buch „Naturwissenschaften in der Grundschule“ beschreibt Manfred Prenzel die Begegnung von Schülerinnen und Schülern mit den naturwissenschaftlichen Phänomenen des Alltags. Die Lernenden würden auf diese Weise ausgewählte Sachverhalte durchdringen und lernen diese zu bezeichnen sowie deren Unterschiede herauszuarbeiten und sie voneinander abzugrenzen. Die Entwicklung von altersgerechten und anschlussfähigen Vorstellun- gen geht damit einher. Prenzel betont insbesondere die sinnvolle Vorbereitung für den naturwis- senschaftlichen Unterricht der Sekundarstufe.²⁴ Über die Notwendigkeit einer geeigneten Lernsi- tuation, die es den Schülerinnen und Schülern ermöglicht mithilfe des vorhandenen Wissens Sachverhalte gezielt zu erforschen, spricht Ansari in seinem Buch „Schule des Staunens“.²⁵ Rudolf Messner schreibt in seinem Buch „Schule forscht“: Schülerinnen und Schüler sollen Fragen an die Natur stellen und diese eigenständig durch die Planung von eigenen Untersuchungen beantwor- ten, Ergebnisse überprüfen und für andere verständlich darstellen können.²⁶ Von besonderer Wichtigkeit für diese Arbeit erscheinen die zehn schulischen und unterrichtlichen Bedingungen von Messner, die aus diesem Grund nun kurz dargestellt werden. Die erste Bedingung bezieht sich auf die Lehrperson und beschreibt diese als Vorbild- und Modellcharakter. In diesem Zusammen- hang ist es insbesondere wichtig, die Inhalte für die Lernenden attraktiv zu gestalten, eine Wis- senskultur der Lernenden aufzubauen und eine Atmosphäre zu schaffen, die das Forschen fördert. Zudem soll das Wissen durch eigenständiges Arbeiten angeeignet und den Schülerinnen und Schülern Arbeitstechniken dazu vermittelt werden. Diese sollen von den Lernenden kompetent beherrscht werden, um verschiedene Sachverhalten zu erforschen. Dies wird am besten mit ko- konstruktivem kooperativem Lernen erreicht, welches ebenfalls eine Bedingung darstellt. Eine weitere Voraussetzung beschreibt, dass die Lernenden im eigenen Wissens- und Entwicklungs- stand respektiert werden sollen, wohingegen die letzte Bedingung eine Lernbegleitung vorsieht, die die Selbstständigkeit fördert.²⁷ Diese Bedingungen lassen sich in ähnlicher Form im Bildungs- plan Sachunterricht wiederfinden und wurden bereits beschrieben. Die Ziele und die Beschrei- bung der Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen gleichen sich in der Fachliteratur.

Es lassen sich jedoch unterschiedliche Grade der Offenheit des Forschenden Lernens im Unter- richt feststellen. Die Öffnung bezieht sich dabei auf die persönlichen, organisatorischen, instituti- onellen, methodischen, inhaltlichen und politisch-pädagogischen Bereiche.²⁸ Wieneke spricht von einer Lernumgebung, in der jeder Lernende frei nach seinen Interessen forschen kann.²⁹ Dies ist wohl die offenste Form des Forschenden Lernens, in der jede Schülerin und jeder Schüler die Thematik eigenständig wählt und dazu forscht. Dergleichen lässt sich im normalen Regelunterricht wahrscheinlich nicht immer realisieren. In den „Hinweisen und Erläuterungen des Bildungsplans“ ist der Einstieg in ein Thema über eine Problemstellung oder ein Naturphänomen gekennzeichnet, zu dem Fragen entwickelt werden. Die Beantwortung dieser verschiedenen Fragen könnte in zeit- licher Abfolge stattfinden, indem immer jeweils eine dieser Fragen von allen Schülerinnen und Schülern in Partner- oder Gruppenarbeiten nachgegangen wird. Es können jedoch auch zur glei- chen Zeit verschiedene Fragen überprüft werden. Der Grad der Offenheit des Unterrichts richtet sich auch nach dem methodischen Kenntnisstand und der Selbstständigkeit und Selbstregulierung der Schülerinnen und Schüler. Der Bildungsplan hat einige verbindliche naturwissenschaftlich- technische Themen festgelegt, welche das Forschende Lernen unterstützen sollen.

Forschendes Lernen, wie es bisher beschrieben wurde, ist eine komplexe Unterrichtsmethode, die einige Methodenkompetenzen voraussetzt. Dass Lernende die Fähigkeiten des Experimentierens von Anfang an beherrschen, ist zu bezweifeln.³⁰ Schülerinnen und Schüler, die noch nie einen Versuch durchgeführt haben, können keinen eigenen Versuch planen. Die Schülerinnen und Schü- ler müssen daher zunächst mit Strategien zum „selbstgesteuerten Lernen“ konfrontiert werden. Durch exemplarisches Erlernen von Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen werden die Lernenden an die Methode des Experimentierens herangeführt.³¹ Die Durchführung von Versuchen ist sinn- voll, da die Schülerinnen und Schüler diese Handlungsmuster für den späteren Gebrauch beim Forschenden Lernen kennenlernen müssen.³² Eine Anleitung und eine gezielte Unterstützung sind nötig, damit die Kompetenzen möglichst aller Schülerinnen und Schüler gefördert werden kön- nen.³³ Es gibt vier verschiedene Variationen des Experimentierens, welche sich in ihren Schwer- punkten und Zielen voneinander unterscheiden. Der Einsatz dieser unterstützt den Aufbau der Methodenkompetenz und bereitet die Lernenden auf das eigentliche Experimentieren vor. Für alle Arten des Experimentierens ist es entscheidend, dass den Schülerinnen und Schülern das Vor- gehen bewusst gemacht wird. Dazu soll in regelmäßigen Abständen die Fragestellung erneut for- muliert, Vermutungen festgehalten, das Vorgehen geplant und die nächsten Schritte des Experi-ments definiert werden.³⁴ Die drei Variationen Laborieren, Explorieren und das Durchführen von Versuchen sowie das Experimentieren sollen im Folgenden erläutert werden.

Experimente:

Der Begriff „experimentieren“ lässt sich vom lateinischen Wort „experiri“ ableiten und bedeutet

„versuchen, erproben, prüfen“. Bei Experimenten sollte grundsätzlich zwischen den schulischen Unterrichtsexperimenten und den wissenschaftlichen Forschungsexperimenten unterschieden werden.³⁵ Im Gegensatz zum wissenschaftlichen Experimentieren finden sich bei schulischen Un- terrichtsexperimenten häufig noch Elemente des Probierens.³⁶ Beiden Formen des Experimentie- rens liegt eine Frage an die Natur zugrunde, die selbstständig durch das Formulieren von Vermu- tungen, das Planen und Durchführen eines Versuchs und die Überprüfung der Vermutungen so- wie die anschließende Erklärung des Ergebnisses bearbeitet und beantwortet wird. Ein wichtiger Arbeitsschritt bei einem Experiment ist die Planung eines Versuchsaufbaus. Die zielgerichtete Planung und die geistige Durchdringung der Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen bilden den entscheidenden Übergang „vom systematischen Probieren zum Experimentieren“.³⁷

Versuche:

Grygier und Hartinger beschreiben einen „Versuch“ als eine Schüleraktivität, bei der Schülerinnen und Schüler vorgegebenen Schritten folgen, diese durchführen und dokumentieren. Der Unter- schied zum Experimentieren besteht im eigenständigen Problemlösen, das bei Versuchen nicht gefordert wird. Es werden Teilfähigkeiten unterstützt, die beim eigenständigen Experimentieren von Bedeutung sind.³⁸ Die Vertiefung und Ausdifferenzierung der schon erworbenen Fähigkeiten stehen im Mittelpunkt.³⁹ Die Schülerinnen und Schüler lernen das Beobachten von Versuchen, das Aufstellen von Vermutungen sowie das Gespräch über die Ergebnisse. Nicht zu vergessen ist der Gewinn von neuen Erkenntnissen. Versuche können somit als eine Vorstufe des Experimentierens betrachtet werden. ⁴⁰

Laborieren:

Beim Laborieren wird mit einer vorstrukturierten Experimentieranleitung gezielt an einem Prob- lem gearbeitet.⁴¹ Anders als bei einem Versuch steht hier auch das Entwickeln einer Fragestellung oder einer Hypothese im Mittelpunkt, welche im Normalfall durch ein Naturphänomen angeregt wird. Es ist demnach ein vorstrukturiertes Experimentieren, bei dem aufgrund einer Problemstel- lung oder eines Naturphänomens eine Frage entwickelt wird. Den Schülerinnen und Schülern kann so vermittelt werden, wie sie ein Phänomen auf eine bestimmte Fragestellung hin überprü- fen können. Dabei erhalten sie Unterstützung und Hilfestellungen von der Lehrperson.⁴²

Explorieren:

Mit dem Begriff Explorieren ist eine freie Beschäftigung der Schülerinnen und Schüler zu Themen der Naturwissenschaft gemeint. Es bietet den Schülerinnen und Schülern kreative und spielerische Möglichkeiten naturwissenschaftliche Gegenstände und Naturphänomene eigenständig und aktiv kennen zu lernen. Sie können dabei eigene Ideen umsetzen oder Versuchsanleitungen nutzen. Es ist somit möglich das freie Explorieren als Einstieg und zur Förderung des zielgerichteten Experi- mentierens zu nutzen.⁴³ Dabei erlernen sie viele verschiedene Arbeitsweisen: „beobachten, be-trachten, vergleichen, unterscheiden, prüfen, ordnen, messen, protokollieren, sachgerechtes Um-gehen mit Werkzeug und Materialien, planen, zeichnen, konstruieren und bauen.“⁴⁴ Das Explorie- ren fördert zudem die Interessen und die Kreativität, da sich die Lernenden eigenständig, aktiv und erfahrungsbezogen mit naturwissenschaftlichen Gegenständen auseinander setzen.

Explorieren bietet viele Möglichkeiten die Schülerinnen und Schüler in das experimentierende und Forschende Lernen einzuführen. Das Laborieren dagegen kann eingesetzt werden, um den Schülerinnen und Schülern das Entwickeln einer Fragestellung zu einer Problemstellung näher zu bringen. Dabei werden sie, anders als beim Experimentieren, von der Lehrperson angeleitet. Das Durchführen von Versuchen benötigen die Schülerinnen und Schüler, um den Aufbau eines Versu- ches kennen zu lernen und selbst in der Lage zu sein, einen solchen zu planen. Das Experimentie- ren kommt in seinem Ablauf und seinen Arbeitsschritten dem Forschenden Lernen sehr nah.

3.2 Ziele des Forschenden Lernens

Nachdem die Merkmale und Besonderheiten des Forschenden Lernens erläutert wurden, sollen nun die Ziele der Unterrichtsmethode herausgearbeitet werden.

Das oberste Ziel Forschenden Lernens ist es, den Schülerinnen und Schülern die Entwicklung zu einem zunehmend selbstständigeren Weg der Erkenntnisgewinnung zu ermöglichen. Sie sollen selbst Entdeckungen machen und ihr Wissen selbst konstruieren.⁴⁵ Dieses Lernen knüpft eng an die Aktivitäten der Schülerinnen und Schüler an, sodass ein Lernen durch Erfahrungen möglich wird. „Die Kinder setzten sich im Unterricht aktiv forschend mit den Phänomenen der Natur und Umwelt und einer sich wandelnden Gesellschaft auseinander.“⁴⁶ Um dieses Ziel zu erreichen, sol- len die Schülerinnen und Schüler Methodenkompetenzen erwerben und lernen selbstständig zu arbeiten. Dies geschieht durch exemplarisches Erlernen von Denk-, Vorgehens- und Handlungs- weisen.⁴⁷ Durch das exemplarische Erlernen soll „ein Verständnis für die Denk- und Arbeitsweisen der Fachwissenschaften“⁴⁸ angebahnt werden. Dafür lernen die Schülerinnen und Schüler ver- schiedene Lernformen kennen. Kooperative und interaktive Lernformen stehen dabei im Fokus des Forschenden Lernens.⁴⁹

Forschendes Lernen ist sehr methodenorientiert. Die Lernenden sollen viele verschiedene Me- thoden zur Durchführung von Experimenten, wie „suchen, sammeln, ordnen, entdecken, forschen,konstruieren und bauen“⁵⁰ erlernen. Diese Methoden werden in Originalbegegnungen, Erkundun- gen, Expertenbefragungen und Beobachtungsaufträgen sowie in eigene Versuche eingebettet.⁵¹ Zudem lernen sie, wie richtig geforscht wird. Der Zyklus des Forschenden Lernens ist einem wis- senschaftlichen Forschungskreislauf nachempfunden, sodass die Kinder wissenschaftliche Ar- beitsweisen nachvollziehen und fachspezifische arbeitsmethodische Kompetenzen anstreben können.⁵² So können sie zwei weitere wichtige Ziele Forschenden Lernens erreichen: das Wissen- schaftsverständnis und die wissenschaftliche Haltung. Dazu gehört auch eine angemessene Aus- drucksweise. Durch Forschendes Lernen sollen die Schülerinnen und Schüler Fachbegriffe erler- nen und diese in der Fachsprache anwenden. Mithilfe eines regen Austauschs soll auch die Bil- dungssprache der Lernenden weiterentwickelt werden.⁵³

Ein weiterer wichtiger Grundsatz Forschenden Lernens ist das Aufgreifen bestehender Strukturen (Vorerfahrungen, Vorstellungen) und ihre aktive Veränderung durch Erweiterung, Differenzierung oder Umstrukturierung.⁵⁴

Der Wissenserwerb und das Entdecken von Naturphänomenen soll mit dem Forschenden Lernen erreicht werden. Dabei sollen die Lernenden selbst in ausgewählten Situationen und vorbereite- ten Lernumgebungen die Initiative ergreifen, um Naturphänomene zu erforschen. Auf das selbst- ständige und von den eigenen Interessen der Schülerinnen und Schülern geleitete Forschen wird viel Wert gelegt. Das Interesse an naturwissenschaftlichen Themen soll durch das Forschende Lernen noch weiter geweckt werden.

[...]

---

¹ vgl. Perspektivrahmen Sachunterricht (2013), S. 37

² Zitiert nach Bildungsplan (2011): Grundschule Sachunterricht. Landesinstitut für Lehrerbildung und Schulentwicklung Hamburg., S. 7.

³ Zitiert nach Ebd., S. 13.

⁴ Zitiert nach Giest, 2009 S. 52 f.

⁵ vgl. Hamburger Bildungsplan Sachunterricht, 2011 S. 4

⁶ vgl. Giest, 2009 S. 53

⁷ Zitiert nach Möller, Kleickmann & Sodian, 2014 S.509

⁸ vgl. ebd. S. 511

⁹ vgl. Möller, 2006 S. 112

¹⁰ vgl. Möller, Kleickmann & Sodian, 2014 S. 513

¹¹ Zitiert nach Sodian & Koerber, 2007 S. 148

¹² vgl. Sodian & Koerber, 2007 S. 148

¹³ vgl. Möller, 2004 S. 67

¹⁴ vgl. Blaseio, 2002 S. 217

¹⁵ vgl. Blaseio, 2009 S. 120

¹⁶ vgl. ebd. S. 121

¹⁷ vgl. ebd. S. 121

¹⁸ vgl. Hamburger Bildungsplan Grundschule Sachunterricht, 2011 S. 16

¹⁹ Das naturwissenschaftliche forschende Lernen, wird in der englischen Literatur „ Scientific inquiry“ genannt und wird ins deutsche mit Forschendes Lernen übersetzt. Daher soll im Folgenden vom Forschenden Lernen gesprochen werden.

²⁰ vgl. Hinweise und Erläuterungen zum Rahmenplan Sachunterricht, 2011 S. 21

²¹ Zitiert nach ebd.

²² vgl. ebd. S. 22

²³ vgl. Charpak, 2006 S. 29 f.

²⁴ vgl. Fischer, Rieck & Prenzel, 2010 S. 8

²⁵ vgl. Ansari, 2009 S.17

²⁶ vgl. Messner, 2009 S. 22

²⁷ vgl. Messner, 2009 S. 25 ff.

²⁸ vgl. Miller, 2007 S. 195

²⁹ vgl. Wieneke, 2011 S. 28

³⁰ vgl. Grygier & Hartinger, 2009 S. 17

³¹ vgl. Perspektivrahmen Sachunterricht, 2013 S. 38

³² vgl. Graff, 2007 S. 224

³³ vgl. Wodzinski, 2006 S. 126

³⁴ vgl. ebd.

³⁵ vgl. Grygier & Hartinger, 2009 S. 13

³⁶ vgl. Wodzinski, 2006 S. 124 f.

³⁷ vgl. ebd. S. 125

³⁸ vgl. Grygier & Hartinger, 2009 S. 14

³⁹ vgl. Wodzinski, 2006 S. 127

⁴⁰ vgl. Grygier & Hartinger, 2009 S. 14

⁴¹ vgl. Wodzinski, 2006 S. 127

⁴² vgl. Grygier & Hartinger, 2009 S. 14

⁴³ vgl. Grygier & Hartinger, 2009 S. 15

⁴⁴ Zitiert nach Eisele & Zamzow, 2010 S. 41

⁴⁵ vgl. Hinweise und Erläuterungen zum Rahmenplan Sachunterricht , 2011 S. 20

⁴⁶ vgl. Hamburger Bildungsplan Sachunterricht, 2011 S. 16

⁴⁷ vgl. Perspektivrahmen Sachunterricht, 2013 S. 38

⁴⁸ vgl. Hamburger Bildungsplan Sachunterricht, 2011 S. 16

⁴⁹ vgl. Hinweise und Erläuterungen zum Rahmenplan Sachunterricht , 2011 S. 21

⁵⁰ vgl. Hamburger Bildungsplan Sachunterricht, 2011 S. 16

⁵¹ vgl. ebd.

⁵² vgl. ebd.

⁵³ vgl. ebd. S. 11

⁵⁴ vgl. Hinweise und Erläuterungen zum Rahmenplan Sachunterricht , 2011 S. 23 f.