Die Wüste lebt. Eine Unterrichtseinheit zum Wüstenhaus im Tiergarten Nürnberg


Bachelorarbeit, 2019

90 Seiten, Note: 2,0


Leseprobe


Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Grundlegendes zur Zoopädagogik
2.1 Aufgaben der Zoopädagogik im bildungspolitischen Kontext
2.2 Bedeutung lebender Objekte für den außerschulischen Lernort Zoo

3. Theoretischer Hintergrund der Unterrichtseinheit Wüstenhaus im Tiergarten Nürnberg: Das Modell der Didaktischen Rekonstruktion
3.1 Charakteristika des Ansatzes der Didaktischen Rekonstruktion
3.2 Fachliche Klärung
3.3 Erfassung Lernerperspektiven
3.4 Didaktische Strukturierung
3.5 Vorteile des Modells für den außerschulischen Unterricht im Zoo
3.6 Zusammenfassung Kapitel 2 und 3

4. Begriffliche Bestimmungen im Kontext der Fachlichen Klärung für die Unterrichtseinheit Wüstenhaus
4.1 Wüste
4.2 Evolution
4.3 Ökologie, Biozönose, Biotop, Ökosystem
4.4 Anpassungsstrategien von Flora und Fauna an den Lebensraum Wüste
4.5 Zusammenfassung fachliche Klärung

5. Schülervorstellungen als Lernvoraussetzung für die Unterrichtseinheit Wüstenhaus
5.1 Schülervorstellungen zur Wüste
5.2 Schülervorstellungen zur Evolution
5.3 Schülervorstellungen zu Ökologie und Ökosystem
5.4 Schülervorstellungen zum Ökosystem Wüste
5.5 Zusammenfassung Schülervorstellungen

6. Didaktische Strukturierung der Unterrichtseinheit Wüstenhaus
6.1 Zusammenfassung der erläuterten Erkenntnisse der fachlichen Klärung und der Schülervorstellungen
6.2 Lernziele
6.3 Methoden
6.4 Sozialformen
6.5 Lehrplanbezug
6.6 Zusammenfassung Didaktische Strukturierung

7. Die Unterrichtseinheit „Die Wüste lebt“ im Tiergarten Nürnberg
7.1 Grundlegendes zum Wüstenhaus
7.2 Die Unterrichtseinheit Wüstenhaus
7.2.1 Einstiegsübung: Grundlegende Kenntnisse über eine Wüste (Anhang 5)
7.2.2 Stationenübung „Kleine Naturforscher“
7.2.3 Gemeinsame Endübung: „Die Wüste lebt“: Die Bedeutung von Insekten für das Ökosystem Wüste - der Skarabäus (Anhang 20/21)
7.2.4. Abschluss der Unterrichtseinheit Wüstenhaus
7.3 Zusammenfassung Unterrichtseinheit Wüstenhaus

8. Abschluss und weiterführender Ausblick

9. Literatur- und Quellenverzeichnis

1. Einleitung

„Willkommen in der Wüste. Die Sonne brennt gnadenlos. Endlose Weite. Nur Sand und Geröll, so weit das Auge reicht. Kein Baum, kein Strauch, kein noch so winziges Tier“ (Wenzel, 2018).

Bei unserer Vorstellung an eine Wüste gelangen den meisten Menschen wohl diese Bilder in den Sinn: Eine öde, triste, ausschließlich von Sand geprägt Landschaft. So lebensfeindlich, dass dort keine pflanzliche Vegetation oder tierische Bewohner existieren können. Ausgenommen von Beduinen, welche mit ihren Dromedar-Karawanen über die Sanddünen ziehen.

Doch stimmt diese Imagination wirklich? Ist die Wüste wirklich ein Ort, an welchem keinerlei Leben möglich ist? Oder ist dies nur unsere Vorstellung? Wie wir Menschen zu diesen Perspektiven gelangen, steht nicht im Fokus vorliegender Arbeit. Vielmehr wird diese sich mit der Fragestellung beschäftigen, ob und vor allem mit welcher Methode menschliche Vorstellungen verändert, erweitert, ergänzt oder gar revidiert werden können: Wie sozusagen ein Wandel des Denkkonzepts erreicht werden kann.

Ist die Wüste also doch ein vielfältigerer Ort, als uns unsere Alltagsvorstellungen suggerieren möchten? Durch welche Faktoren zeichnet sich dieser Lebensraum aus? Existieren dort vielleicht Pflanzen und Tiere, die mittels entsprechender evolutionärer Adaptionen sowie Anpassungen in ihrem Verhalten in diesem Lebensraum überleben können? Wie können unsere Vorstellungen diesbezüglich ihre Erweiterung finden?

Anders formuliert: Lebt also die Wüste doch?

Zur Demonstration der Vielfältigkeit des Lebensraums Wüste hat der Tiergarten Nürnberg ein bestehendes Gebäude zu einem Wüstenhaus konzipiert.

In dieser Bachelorarbeit wird der bereits oben erwähnten Fragestellung nachgegangen, wie die Vorstellungen von Menschen zu einzelnen, der Wüste assoziierten Themengebieten einen conceptual change erfahren können. Mit welcher theoretisch fundierten Methode muss eine außerschulische Unterrichtseinheit gestaltet sein, um diesen Anspruch zu genügen? Da diese Unterrichtseinheit vornehmlich für die zoopädagogische Arbeit mit Schulklassen konzipiert ist, wird in dieser Arbeit insbesondere der Begriff Schülervorstellungen verwendet.

Der Aufbau dieser Arbeit gliedert sich demnach wie folgt. In Kapitel 2 wird als essentielle Basis grundlegendes zur Zoopädagogik an sich erläutert. Zum einen ihre Aufgaben und ihre Verankerung im bildungspolitischen Kontext, zum anderen die ihr implizierte Bedeutung (sowie die Grenzen) von lebenden Wesen für die pädagogische Arbeit. Darauf aufbauend schließt sich ein Kapitel an, welches an die gestellte Fragestellung - mit welchen Methoden die Erweiterung von Schülervorstellungen gelingen kann – anknüpft: Das Modell der Didaktische Rekonstruktion. In jenem Abschnitt werden die Charakteristika dieses Ansatzes erörtert, seine drei rekursiven Elemente der fachlichen Klärung, der Erfassung von Lernerperspektiven (welche als synonym zu Schülervorstellungen zu verstehen sind) sowie der daraus resultierenden Didaktischen Strukturierung. Abschließend wird erläutert, warum sich dieses Modell für die hier, im Sinne der Fragestellung, konzipierte Unterrichtseinheit zum Wüstenhaus eignet. In den Kapiteln 4 bis 6 werden daran anknüpfend die jeweiligen fachlichen Klärungen zu den einzelnen Themen der Unterrichtseinheit, die diesbezüglichen Schülervorstellungen und die Konsequenzen für die didaktische Strukturierung der außerschulischen Lerneinheit hinsichtlich ihrer Lernziele, ihrer Methoden und Sozialformen sowie ihrer Einbindung in die aktuellen Lehrpläne erläutert. Auf Basis dieser theoretischen Grundlagen thematisiert schließlich Abschnitt 7 die konkrete Unterrichtseinheit „Die Wüste lebt“ im Tiergarten Nürnberg sowie im Vorfeld einen kurzen Aufriss zur Historie und Konzeption des Wüstenhaus im fränkischen Landschaftszoo. Hierzu sei an dieser Stelle angemerkt, dass es sich bei dieser Arbeit um die Planung einer Unterrichtseinheit handelt. D.h. die Schülervorstellungen (und damit die Lernvoraussetzungen) zu den jeweiligen assoziierten Themengebieten des Unterrichtsprojekts gründen sich auf Ergebnissen aus Fachliteratur und Studien. Inwieweit das Unterrichtsprojekt seiner erwarteten Lernwirksamkeit gerecht wird, hängt von einer Evaluation ab, welche jedoch den Rahmen dieser Arbeit überspannen würde. In Kapitel 8 erhält das Lernprojekt „die Wüste lebt“ ein dahingehendes abschließendes Fazit.

2. Grundlegendes zur Zoopädagogik

Zunächst ist es zum Verständnis der in dieser Arbeit behandelten Thematik unabdingbar, die Zoopädagogik als solche, hinsichtlich ihrer Aufgaben, ihres bildungspolitischen Kontextes und der damit verbundenen generellen Bedeutung außerschulischer Lernorte kurz zu charakterisieren. Ebenso wird in diesem Kapitel die Relevanz von lebendigen Wesen für einen nachhaltigen und gelingenden Unterricht erläutert.

2.1 Aufgaben der Zoopädagogik im bildungspolitischen Kontext

Die Zoologischen Gärten unserer Zeit sind „von den Schulbehörden anerkannte außerschulische Lernorte“ (Kirchshofer 2001, 189). Die Zooschule einer solchen Einrichtung besitzt folglich die „Aufgabe […], den Tiergarten als außerschulischen Lern- und Erfahrungsort bekannt zu machen und seinen Bildungsauftrag zu erfüllen“ (Tiergarten Nürnberg 2019). Wenngleich die Angebote der Zooschulen auch für Kindergärten konzipiert sind, steht im Fokus der zoopädagogischen Tätigkeit insbesondere die Arbeit mit Lehrern und Schülern. Beispielsweise in Form von Führungen mit speziellen Themen für Unterrichtseinheiten, Beratungsangeboten für Lehrkräfte und Edukanden, Vor- und Nachbereitung des schulischen Unterrichts im Zoologischen Garten, Ausstellungen oder Vorträgen (vgl. Tiergarten Nürnberg 2019). Wie Kirchshofer beschreibt, ergeben sich somit „die Lehr- und Lernziele, sowie die Lehr- und Lerninhalte auf diesem Gebiet einerseits aus den Besonderheiten der Einrichtung Zoo und zum anderen aus den jeweiligen Bildungsplänen für die Unterrichtsfächer“ (Kirchshofer 2001, 192). Damit erfüllen Zoos zum einen bildungstheoretische als auch gesellschaftsbezogene Aufträge des schulischen Unterrichts. Bildungstheoretisch dahingehend, „Einsichten in die Eigengesetzlichkeiten des Lebendigen [zu vermitteln]“ (ebd., 193). Beobachtung und Vergleich sollen beim Adressatenkreis unter anderem Einsichten in „Systemzusammenhänge wie Körperbau - Funktion - Umwelt [oder] Anpassung an die Umwelt in Farbe, Form und Verhalten, Abhängigkeit von besonderen Umweltfaktoren wie Klima, Raumstruktur [und] Nahrungsangebot [vermitteln]“ (ebd., 193). Die gesellschaftlichen Aufgaben der Zoopädagogik bestehen darin, Wissen über die ökologischen Zusammenhänge und die damit verbundenen Einflüsse und Störungen durch den Menschen näher zu bringen (vgl. ebd., 194). Beispielsweise dahingehend, dass Tier- und Pflanzenarten, welche ausgerottet sind, irreversibel verschwunden sind oder die Möglichkeit zu überleben für viele bedrohte Arten in Flora und Fauna nachhaltig nur durch die Bewahrung ihrer natürlichen Umwelt gelingen kann (vgl. ebd., 194).

2.2 Bedeutung lebender Objekte für den außerschulischen Lernort Zoo

Die Einzigartigkeit des Zoologischen Gartens als außerschulischer Lernort ergibt sich dahingehend, dass die Lernobjekte lebendige Lebewesen sind (vgl. Kirchshofer 2001, 192). Diese Einrichtungen „ermöglichen die unmittelbare, voraussag- und wiederholbare Begegnung mit lebenden Tieren, die die wichtigste Grundlage für eine affektive Zuwendung bildet. […] [Sie] geben eine Vorstellung von der Verschiedenartigkeit und Mannigfaltigkeit lebender Geschöpfe. Sie fordern so zu vergleichender Betrachtung heraus. Fragen nach dem woher, wie, warum und wozu ergeben sich geradezu von selbst“ (ebd., 192 f.).

Wie es der Tiergarten Nürnberg mit seiner 1986 gegründeten Zooschule treffend beschreibt, wird durch „die direkte Begegnung von heimischen und fremdländischen Tieren […] ein multisensorisches Erleben [ermöglicht]“ (Tiergarten Nürnberg 2019), welches die große pädagogische Bedeutung des Unterrichts im Zoo legitimiert (vgl. Tiergarten Nürnberg 2019). Dieses Erleben des lebendigen Lernobjekts mit allen Sinnen ist jedoch gerade dadurch auch als komplex zu betrachten, da sämtliche Sinne, wie etwa Geruch-, Tast-, Seh- oder Gehörsinn gleichzeitig angesprochen werden. Durch diese Multisensorik begünstigen Lebewesen vor allem solche Unterrichtsziele, welche über einen affektiven Zugang beim Schüler erreicht werden sollen. Zum einen fördern sie dadurch die Motivation des Lernenden, zum anderen sei aber auch auf die Gefahr hingewiesen, dass der Unterricht mit Tieren und Pflanzen folglich nicht nur emotional legitimiert, sondern vor allem erkenntnisgeleitet sein sollte (vgl. Eschenhagen et al. 2008, 298 f.). Diese positiven Aspekte des affektiven Erfahrungswertes, der förderlichen Lernmotivation sowie der daraus resultierenden Primärerfahrungen bedeuten jedoch nicht, dass der ledigliche Einsatz von lebendigen Wesen eine garantierte Form für einen nachhaltigen Lernerfolg ausweist. Gerade weil deren Informationsgehalt wie oben erwähnt sehr komplex ist, sind zu deren gelingender Vermittlung entsprechende adäquate Unterrichtsmethoden notwendig (vgl. Randler 2013, 299-301).

3. Theoretischer Hintergrund der Unterrichtseinheit Wüstenhaus im Tiergarten Nürnberg: Das Modell der Didaktischen Rekonstruktion

Wie im letzten Abschnitt beschrieben wurde, garantieren lebende Wesen per se nicht automatisch einen Lernerfolg. Für einen nachhaltigen Erkenntnisgewinn sind in der Praxis geeignete Unterrichtsmethoden notwendig. Diese wiederum bedürfen der Basis einer fachlich fundierten Theorie. Im folgenden Kapitel wird demnach die theoretische Grundlage analysiert, welche einem gelingenden außerschulischen Unterricht fördern soll: die Didaktische Rekonstruktion.

3.1 Charakteristika des Ansatzes der Didaktischen Rekonstruktion

Was zeichnet den Ansatz der Didaktischen Rekonstruktion aus? Und aus welchen Gründen eignet er sich als theoretischer Hintergrund für die außerschulische Unterrichtseinheit im Zoologischen Garten? Kattmann (2007) charakterisiert das Modell in seiner Entstehungshistorie: „Die Didaktische Rekonstruktion ist als ein Forschungsrahmen entwickelt worden, der Untersuchungen auf genuin fachdidaktische Fragestellungen hin orientiert“ (Kattmann 2007, 93). Der Vorteil liegt in der Zielsetzung des Modells begründet: „[es] ist darauf angelegt, das Problem des Verhältnisses von Theorie und Praxis in der Biologiedidaktik konstruktiv zu lösen“ (ebd., 93). Lehren und Lernen wird in diesem Ansatz dahingehend dargestellt, dass Teiltheorien zu diesen beiden Aspekten systematisch zusammengeführt werden (vgl. ebd., 93). Daher kritisiert das Modell, dass „unabhängige Forschungsarbeiten […] häufig dahin [tendieren], jeweils nur eine der beiden Seiten zur Geltung zu bringen, d.h. sich entweder nur auf konzeptuell fachliche oder allein auf erziehungswissenschaftliche Aspekte zu fokussieren“ (ebd., 93). Gemäß Kattmann (2007) liegt der Nutzen der Didaktischen Rekonstruktion somit in der In-Beziehungssetzung der drei Aspekte, welche bei anderen Ansätzen als gegeben angenommen bzw. nicht als eigenständige Aufgabe angesehen wurden (vgl. ebd., 94). Dies sind die „Fachliche Klärung, [die] Erhebung von Lernerperspektiven und [die] didaktische Strukturierung“ (ebd., 94). In den folgenden Abschnitten dieser Arbeit werden die genannten Untersuchungsaufgaben näher analysiert.

3.2 Fachliche Klärung

Primär gilt es bei der Didaktischen Rekonstruktion zu beachten, dass die drei Elemente Fachliche Klärung, die Erfassung der Lernerperspektiven und die Didaktische Strukturierung nicht autonom agieren, sondern sich wechselseitig aufeinander beziehen (vgl. Kattmann 2007, 94).

Bei der fachlichen Klärung werden „fachwissenschaftliche Aussagen, Theorien, Methoden und Termini aus fachdidaktischer Sicht, also in Vermittlungsabsicht“ (ebd., 94) systematisch analysiert. Hierzu wird von der Annahme ausgegangen, dass jene Aussagen subjektive Gebilde eines entsprechenden Wissenschaftsbereichs sind. Zu erläuternde Fragestellungen sind unter anderem, welche Aussagen zu einem Wissenschaftsgebiet existieren, in welchem Bezug diese stehen, welche moralischen und gesellschaftlichen Aspekte die jeweiligen wissenschaftlichen Positionen umfassen oder auch welche lebensweltliche Ansichten sich darin erkennen lassen. Weil letztgenannter Punkt in Diskrepanz zu wissenschaftlichen Aussagen stehen kann, ist er auch hinsichtlich der Thematik der vorliegenden Arbeit von Relevanz, insbesondere Im Hinblick auf die Vorstellungen der Schüler (vgl. ebd., 95).

3.3 Erfassung Lernerperspektiven

Die Erfassung der Lernerperspektiven ist ein weiterer Baustein der Didaktischen Rekonstruktion. Hierbei werden die Lernvoraussetzungen des Individuums analysiert (vgl. Kattmann 2007, 95). Untersuchungsgegenstände können „kognitive, affektive und psychomotorische Komponenten ebenso wie die zeitliche Dynamik der Lernerperspektiven sein. […] Vorstellungen werden also umfassend verstanden und enthalten auch die emotionalen und biografischen Komponenten, die auch als Alltagsphantasien bezeichnet werden“ (ebd., 95). Ähnlich wie es bei der fachlichen Klärung erläutert wurde, sind auch die Lernervorstellungen subjektive Konstruktionen mit emotionalen und sozialen Aspekten, welche durch ihre Erfahrungen in der Lebenswelt gewonnen wurden. Jene Lernerperspektiven besitzen somit einen Wert an sich und sind auch im Rahmen dieser Arbeit von Relevanz, da sie die Basis des Lernens bilden (vgl. ebd., 96). Bei der Erfassung von Lernervorstellungen sind unter anderem folgende Erkenntnisinteressen leitend:

„Welche Vorstellungen entwickeln Schüler in fachbezogenen Kontexten? In welche größeren Zusammenhänge ordnen die Lernenden ihre Vorstellungen ein? Welche Erklärungsmuster [...] wenden sie an? Welche Erfahrungen liegen den Vorstellungen der Lernenden zugrunde? Welche Vorstellung haben Lernende von Wissenschaft? Welche Korrespondenzen zwischen lebensweltlichen Vorstellungen und wissenschaftlichen Vorstellungen sind erkennbar?“ (ebd., 96).

3.4 Didaktische Strukturierung

Die Didaktische Strukturierung kennzeichnet den „Planungsprozess […], der zu grundsätzlichen und verallgemeinerbaren Ziel-, Inhalts- und Methodenentscheidungen für den Unterricht führt (Design von Lernangeboten, Gestaltung von Lernumgebungen)“ (Kattmann 2007, 96). Bedeutend ist hierbei, dass die Didaktische Strukturierung auf Basis und wechselseitigen Bezug zur fachlichen Klärung und der Erhebung der Lernerperspektiven resultiert (vgl. ebd., 96). Dabei ist der Unterricht - und ebenso die in dieser Arbeit entworfene Unterrichtseinheit Wüstenhaus - so zu konzipieren, „dass die Lernenden eine Metaposition gegenüber wissenschaftlichen und eigenen Vorstellungen entwickeln können, aus der sie auch ihren eigenen Lernfortschritt beurteilen können“ (ebd., 96).

Die entsprechenden Fragestellungen der didaktischen Strukturierung sind damit unter anderem:

„Welches sind die wichtigsten Elemente der Alltagsvorstellungen von Schülern, die im Unterricht berücksichtigt werden müssen? Welche unterrichtlichen Möglichkeiten eröffnen sich, wenn die Schülervorstellungen beachtet werden? Welche Vorstellungen und Konnotationen sind bei der Vermittlung von Begriffen und der Verwendung von Termini zu beachten? [Und] welche der lebensweltlichen Vorstellungen von Schülern korrespondieren mit wissenschaftlichen Konzepten dergestalt, dass sie für ein angemessenes und fruchtbares Lernen genutzt werden können?“ (ebd., 96 f.).

3.5 Vorteile des Modells für den außerschulischen Unterricht im Zoo

Doch wieso eignet sich die Didaktische Rekonstruktion für einen außerschulischen Unterricht, explizit für die in dieser Arbeit vorgestellte Unterrichtseinheit Wüstenhaus im Tiergarten Nürnberg? Die Gründe liegen darin, da es sich um eine „praktische Theorie“ (Kattmann 2007, 97) handelt und der Ansatz sich „mehrerer Teiltheorien bedient, um fachliches Lernen und Lehren zu modulieren. Dies sind vor allem: konstruktivistische Theorien vom Lernen und Lehren, die Theorie des erfahrungsbasierten Verstehens und modifizierte Theorien zu Vorstellungsbildung und -änderung“ (ebd., 97). Im Rahmen der Didaktischen Rekonstruktion werden diese Theorieaspekte verknüpft und anwendbar gemacht. Ebenso von Relevanz für diese Arbeit ist die Erkenntnis des Ansatzes, die bestehenden Schülervorstellungen nicht als lernhinderlich, „sondern als Lernvoraussetzung und Lernmittel zu betrachten“ (ebd., 98). Der Begriff Lernmittel impliziert, dass jene bereits vorhandenen Perspektiven nicht ausgetauscht werden sollen, sondern diese beim lehren miteinzubeziehen. Die Schülervorstellungen sollen einen „ Conceptual Change [Hervorhebung im Original]“ (ebd., 98) erfahren. Abschließend kann somit konstatiert werden, dass der Vorteil der Didaktischen Rekonstruktion für das außerschulische Lernen bzw. die Unterrichtseinheit Wüstenhaus sich darin begründet, dass „mit der Rekonstruktion der Vorstellungen […] wissenschaftliches Wissen und lebensweltliche Erfahrungen in Beziehungen gesetzt [werden]. Es werden Vorstellungen konstruiert, in denen Erfahrung in das Wissen und Wissen in die Erfahrung hinein genommen wird“ (ebd., 98).

3.6 Zusammenfassung Kapitel 2 und 3

Zusammenfassend lässt sich an dieser Stelle anmerken, dass sich das Modell der Didaktischen Rekonstruktion aufgrund seiner drei rekursiven Elemente der Fachlichen Klärung, der Erfassung von Lernerperspektiven (in diesem Fall die Schülervorstellungen) und der daraus resultierenden Didaktischen Strukturierung sehr gut für die pädagogische Arbeit im außerschulischen Lernort Zoo und damit für die in dieser Arbeit geplante Unterrichtseinheit Wüstenhaus im Tiergarten Nürnberg eignet. Wie in Kapitel 2.2 bereits erwähnt, ist der ledigliche Einsatz von lebenden Objekten kein Garant für die Lernwirksamkeit eines entsprechenden Unterrichtprojekts. Es bedarf theoretisch fundierter Methoden, um die implizierten Lerninhalte nicht nur auf affektiver, sondern auch auf kognitiver, nachhaltiger Ebene zu vermitteln. Aufgrund der Tatsache, dass die Zoopädagogik nicht auf eine starre Lehrwissen-Vermittlung abzielt, sondern individuell am einzelnen SchülerIn ansetzt, spielen die jeweiligen Vorstellungen, welche jeder Einzelne mitbringt (in Kapitel 3.3 und 3.5 erläutert) eine entscheidende Rolle als Lernvoraussetzung und Lernmittel. Ein singuläres ansetzen an den erläuterten Schülervorstellungen eignet sich aber ähnlich wie die rein affektiven Erfahrungswerte von lebenden Wesen nicht für die automatische Wirksamkeit eines Lernprojekts. Vielmehr müssen die Lerninhalte, welche vermittelt werden sollen, im Vorfeld fachlich geklärt werden. Nur im gemeinsamen Zusammenspiel von fachlichen geklärten Begrifflichkeiten und den diesbezüglichen erläuterten Schülervorstellungen ist eine - im Sinne des Ansatzes der Didaktischen Rekonstruktion - adäquate didaktische Strukturierung einer solchen Lerneinheit möglich.

In den folgenden Kapiteln werden deshalb die entsprechenden Aspekte für die hier konzipierte Unterrichtseinheit näher untersucht. Zum einen hinsichtlich der fachlichen Klärungen: welche Wissensinhalte sind zu den einzelnen Themen des Unterrichtsprojekts von Relevanz? Was soll das Ziel der Unterrichtseinheit sein? Welche Vorstellungen existieren bei den SchülerInnen zu diesen Themengebieten? Und welche Schlussfolgerungen ergeben sich hieraus für die Didaktische Strukturierung, sozusagen das methodische Design der Unterrichtseinheit zum Wüstenhaus? Da es sich bei dieser Arbeit um keine empirische Arbeit handelt, wird an dieser Stelle bzw. in den folgenden Abschnitten auf theoretische Kenntnisse über die jeweiligen Vorstellungen von SchülerInnnen zu den einzelnen Themen der Unterrichtseinheit zurückgegriffen. Die Unterrichtseinheit versteht sich demnach - wie bereits in der Einleitung erwähnt - vor allem als Planung eines Lernprojekts. Folgende Abbildung soll das hier erläuterte Modell zusammenfassend veranschaulichen.

Abb. 1 (Bildquelle: Plotz 2017)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

4. Begriffliche Bestimmungen im Kontext der Fachlichen Klärung für die Unterrichtseinheit Wüstenhaus

4.1 Wüste

Wie es Blümel (2013) beschreibt, ist „kaum ein Landschaftstyp […] begrifflich so widersprüchlich belegt wie die Wüste [Hervorhebung im Original]: Öd und leer, monoton, nutzlos, lebensfeindlich [Hervorhebung im Original], bedrohlich, erbarmungslos“ (Blümel 2013, 12). Unsere alltägliche Auffassung einer Wüste ist vor allem durch Eindrücke aus der Sahara geprägt: Armut hinsichtlich der Flora und Fauna sowie Sand und Dünen. Doch dies ist nur ein eindimensionales Bild der Wüste, es existieren diverse Optionen der Definition einer Wüste (vgl. ebd., 12). Im Sinne der fachlichen Klärung ist es notwendig für die hier vorliegende Unterrichtseinheit eine allgemeine, für sich schlüssige Definition zu formulieren. Gemäß dem Lexikon der Biologie ist eine Wüste ein „trockenes und vegetationsarmes terrestrisches Ökosystem1 mit sehr geringen und jahreszeitlich unregelmäßigen Niederschlägen“ (Lexikon der Biologie Bd.14 2004, 411). Die extremen Temperaturen, Trockenheit und der Mangel an Wasser bilden wiederum eine weiteres Wüstencharakteristikum und unterscheidet sie von anderen Lebensräumen: eine fehlende bzw. karge Vegetationsdichte (vgl. Blümel 2013, 14). Allerdings gilt hier die Ausnahme-Erscheinung der „blühenden Wüste“ (ebd., 17) anzumerken, bei welcher die Pflanzen in Form ihrer Samen und Knollen ausharren, um schließlich in großer Anzahl auszuschlagen (vgl. ebd., 17). Neben diesen klassischen Heißwüsten mit starken, wechselnden Temperaturschwankungen existieren aber auch andere Wüstenformen, z.B. kalte Steinwüsten oder Eiswüsten (vgl. Lexikon der Biologie Bd.14 2004, 411). Diese „Kältewüsten in Polar- und Hochgebirgsregionen“ (Blümel 2013, 19) sind in ihrem Bestehen im Fehlen von Wärme bzw. Trockenheit gekennzeichnet und unterscheiden sich zu anderen Kälteregionen (wie etwa der Tundra) durch ihren Vegetationsgrad (vgl. ebd., 19). Insgesamt umfassen die diversen Wüstentypen mit ca. „30 000 000 km² etwa ein Fünftel der globalen Festlandsfläche“ (ebd., 64).

Neben den genannten abiotischen Faktoren2 lassen sich Wüsten als Ökosysteme auch durch ihre biotischen Faktoren3 charakterisieren. Hierunter zählt neben der bereits erwähnten Vegetation ebenso die Tierwelt. Flora und Fauna des Ökosystems Wüste zeichnen sich durch einen hohen Spezialisierungsgrad an die beschriebenen abiotischen Merkmale aus. Die oben erwähnte Blüh-Wüste besteht beispielsweise aus „ Ephemere [n, d.h. kurzlebigen Pflanzen] [Hervorhebung im Original], welche die Wüste nach den seltenen, zum Teil säkularen Regenfällen nach wenigen Tagen mit einer Flut von Blüten überziehen können“ (Lexikon Biologie Bd.14 2004, 410). Diese Überlebens- und Anpassungsstrategie wird durch eine teils Jahre andauernde Samenruhe bedingt. Neben diesen Ephemeren existieren allerdings auch ausdauernde Pflanzenarten, welche „deutliche, äußerlich sichtbare Anpassungen an ihre wasserarme Umgebung [entwickelt haben]“ (ebd., 410). Merkmale sind beispielsweise „Sukkulenz4, […] [ein] außerordentlich tief reichendes Wurzelsystem […], harte, ledrige, mit sehr dicker Cuticula5 versehene Blätter, […] [oder der] Abwurf von Vegetationsorganen […] während langanhaltender Trockenperioden“ (ebd., 410). Daneben besitzen diese perennierenden Arten oft weitere Anpassungsstrategien, z.B. in der Abwehr von Fressfeinden mittels Dornen, Gift oder Stacheln. Die Fauna der Wüsten weist ebenso Anpassungen an dieses Ökosystem auf, z.B. hinsichtlich der Färbung (im Hinblick auf Tarnung oder zur Reflektion der Sonnenstrahlung) oder einem nützlichen Verhältnis der Körperoberfläche zum Volumen, um eine entsprechende Wärmeregulierung zu gewährleisten. Weitere Kennzeichen von Wüstentieren zeigen sich hinsichtlich der Aufnahme und Einsparung von Wasser, ihrer Lebensweise (Nachtaktivität) oder ihres Fortpflanzungsrhythmus (hohe Vermehrung in regenstärkeren Perioden) (vgl. ebd., 410). Für eine detaillierte Darstellung diesbezüglicher Anpassungen sei an dieser Stelle auf die Kapitel 4.3 und 4.4 verwiesen.

Abb. 2 (Bildquelle: Sen Nag, 2017 )

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

4.2 Evolution

Mit den im letzten Abschnitt erwähnten Anpassungen von Tieren und Pflanzen an die abiotischen Umweltfaktoren ist ein weiterer Begriff verbunden, welcher im Kontext der fachlichen Klärung näher untersucht wird: Evolution. Dabei sei angemerkt, dass hierbei nur auf grundlegende Aspekte der Evolutionstheorie, welche zum Verständnis für die vorliegende Unterrichtseinheit relevant sind, eingegangen wird.

Zu bedeutenden Erkenntnisse in der modernen Evolutionstheorie trug Charles Darwin bei, welcher „beobachtete, dass die Angehörigen einer Population phänotypisch variieren und um Ressourcen konkurrieren“ (Hammann und Assdorf 2014, 232). Daraus zog Darwin die Schlussfolgerung, „dass der Erfolg im Kampf ums Überleben [Hervorhebung im Original] nicht zufällig erfolgt, sondern zu einem großen Teil von der erblichen Konstitution der Individuen abhängt. Variation und Selektion stellen zwei Kerngedanken der Evolutionstheorie dar“ (ebd., 232). Gemäß der Selektionstheorie erfährt die genetische Vielfalt mittels natürlicher Auslese durch zufällige Mutationen eine höhere Variabilität (vgl. Lexikon Biologie Bd.5 2000, 276). Dabei ist die Evolution infolge der erwähnten Konkurrenz „durch zwei untrennbar miteinander verknüpfte Prozesse ausgezeichnet, die Transformation und die Diversifikation“ (ebd., 276). Die Transformation ist hierbei die Umwandlung der Anpassungen und die Herausbildung neuer Formen, während die Diversifikation die Vervielfältigung der Arten im Kontext von Abspaltungen aufgrund unterschiedlicher Umweltangebote bedeutet (vgl. ebd., 276). Als Beispiel fungieren an dieser Stelle die im Wüstenhaus des Tiergarten Nürnberg gehaltenen Atlas- und Dornschwanzagamen, welche in Kapitel 7.2.2.5 die Objekte einer Beobachtungsaufgabe darstellen werden. Beide Arten unterscheiden sich in ihrem Körperbau voneinander und begünstigen dadurch ihre differente Lebensweise als Pflanzenfresser (Dornschwanzagame) bzw. Jäger (Atlasagame) (Enke 2018, 7).

Wie es Townsend et al. (2009) zusammenfassen, ist Evolution „die Veränderung der erblichen Merkmale einer Population oder Art im Laufe der Zeit. [...]. Evolution ist unvermeidbar“ (Townsend et al. 2009, 46). Die Individuen, welche die Herausforderungen ihrer Umwelt optimal bewältigen und sich folglich auch am häufigsten reproduzieren, tragen damit in überverhältnismäßig großem Ausmaß zu den nachfolgenden Generationen bei und bestimmen die Richtung der Evolution (vgl. ebd., 48). Somit wird „ein Individuum [...] in einigen Lebensräumen besser überleben, sich stärker fortpflanzen und mehr Nachkommen hinterlassen [...] als in anderen Lebensräumen“ (ebd., 49). Damit sind Interaktionen zwischen den einzelnen Lebewesen und deren Lebensräumen ein zentraler Aspekt der natürlichen Auslese der Evolutionstheorie und gleichzeitig ein Vorgriff auf einen weiteren Punkt, welcher im Sinne der fachlichen Klärung genauer untersucht wird: die Ökologie bzw. das Ökosystem.

4.3 Ökologie, Biozönose, Biotop, Ökosystem

Wie bereits beim Abschnitt zur Evolution erwähnt sei auch hier angemerkt, dass zum einen relevante Aspekte der Ökologie bzw. eines Ökosystems bereits im Kapitel 4.1 erläutert wurden (z.B. Definition Ökosystem, abiotische und biotische Faktoren). Zum anderen werden im folgenden Abschnitt nur grundlegende und für die konzipierte Unterrichtseinheit relevante Punkte der Ökologie bzw. des Ökosystems erörtert.

Was ist also Ökologie? Gemäß lexikarischen Definitionen ist Ökologie im eigentlichen und ursprünglichen Sinne „ein biologischer Spezialbegriff“ (Lexikon Biologie Bd.10 2002, 213). Sie „ist die Wissenschaft vom Stoff- und Energiehaushalt der Biosphäre6 und ihrer Untereinheiten (z.B. Ökosysteme)“ (Bick 1998, 8) und untersucht „die Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und ihrer belebten und unbelebten Umwelt“ (Klötzli 1993, 1). Ökologie als Wissenschaft „fragt nach den Zusammenhängen [Hervorhebung im Original] in unserer Umwelt; sie sucht herauszufinden, wie die Umwelt auf die Lebewesen wirkt“ (ebd., 1).

Ein weiterer Begriff, der sich hieran anschließt und einer Erläuterung bedarf, ist jener der Biozönose. Gemäß Bick (1998) ist „eine Biozönose [...] die Gemeinschaft der in einem Biotop regelmäßig vorkommenden Arten von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen deren Vertreter alle untereinander und mit den Angehörigen anderer Arten in Wechselbeziehung stehen“ (Bick 1998, 17 f.). Das erwähnte Biotop „ist der Lebensraum einer Biozönose, der durch eine spezielle Kombination von abiotischen Umweltfaktoren geprägt ist und sich dadurch von benachbarten Lebensräumen abhebt“ (ebd., 18). Biozönose und Biotop bilden zusammen ein Ökosystem (vgl. ebd., 23). Dieses ist „eine funktionelle Einheit der Biosphäre, d.h. ein Wirkungsgefüge aus Organismen7 und unbelebten natürlichen sowie anthropogenen8 Umweltfaktoren, die untereinander und mit ihrer Umgebung in [...] Wechselwirkungen stehen“ (ebd., 23). Zu beachten ist, dass Ökosysteme einen offenen Charakter besitzen, d.h. sie nehmen Stoffe aus der Atmosphäre, z.B. Sonnenlicht als Energie, auf (vgl. Lexikon Biologie Bd.10 2002, 223) „und stehen mit anderen Ökosystemen durch den Austausch von Material, Lebensraumwechsel von Entwicklungsstadien oder durch Wanderungen von Organismen in Verbindung“ (ebd., 223). Zu jenem System zählen „Produzenten (das sind überwiegend grüne Pflanzen), Destruenten, saprophage Tiere als Bestandsabfallverzehrer und Lebendmaterial nutzende Tiere9 “ (Bick 1998, 23). Die Organismen eines Ökosystems weisen dabei Dispositionen auf, die sie in die Lage versetzen, die genannten Wechselwirkungen mit ihrer Umwelt überhaupt zu ermöglichen (vgl. Lexikon Biologie Bd.1 1999, 356): „Eigenschaften, die Lebewesen diese lebenserhaltende Auseinandersetzung mit den unterschiedlichsten Umweltbedingungen gestatten, nennt man Anpassungen oder Adaptionen [Hervorhebung im Original]“ (ebd., 356). Diese Anpassungen implizieren Funktionen, sozusagen eine Zweckgebundenheit. Dies ist wiederum in Verbindung mit der evolutionären Selektion zu setzen, bereits näher erläutert im vorangegangenen Abschnitt: Adaptionen sind das Resultat der vorher stattgefundenen Auslese (vgl. ebd., 356). Dies bedeutet, dass „Besitzer von Anpassungen mit höherem Anpassungswert […] von der Selektion bevorzugt [werden]. Bevorzugt bedeutet in diesem Zusammenhang, daß (sic) der Träger einer Anpassung mit höherem Anpassungswert mit größerer Wahrscheinlichkeit Nachkommen hervorbringen kann, als der Träger einer Anpassung mit geringerem Anpassungswert“ (ebd., 356).

Dabei ist zu beachten, dass „der Anpassungswert eines Phänotypus10 […] durch den Epigenotypus11 bestimmt [wird]“ (ebd., 356). Der Sinn hinter dieser Adaption ist wie bereits erwähnt die Fortpflanzung und somit „die Weitergabe der einer Anpassung zugrundeliegenden genetischen Information“ (ebd., 356). Im Rahmen der Betrachtung der in dieser Arbeit erstellten Unterrichtseinheit soll im Folgenden auf einige dieser Anpassungsfähigkeiten von Lebewesen im Kontext des Ökosystems Wüste hingewiesen werden. Die Adaptionen folgen dabei bestimmten Gesetzen, wobei für die vorliegende Arbeit nur einige relevante Regeln beschrieben werden. Die Bergmannsche Regel, auch Größenregel genannt, besagt, dass Tiere in klimatisch kälteren Regionen - bei ferner konstanten Lebensbedingungen - im Durchschnitt größer sind als solche in wärmeren Gebieten (vgl. Klötzli 1993, 5). Die Erklärung liegt darin begründet, dass „ein großer Körper im Verhältnis zu seinem Volumen eine kleinere Oberfläche hat als ein kleiner Körper und dadurch einen geringeren Anteil der produzierten Wärme abstrahlt“ (ebd., 5).

Eine weitere Gesetzmäßigkeit ist die Allensche Regel, auch Proportionenregel genannt. Diese impliziert, dass Lebewesen in kälteren Regionen kürzere Extremitäten und Körperfortsätze besitzen, z.B. Ohren, als Tiere in wärmeren Umwelten. Bezogen auf das Ökosystem Wüste lässt sich dabei anführen, dass beispielsweise Polarfüchse aufgrund der Kälteanpassung kürzere Körperglieder und kleinere Ohren besitzen als der Fennek der wärmeren Sahara-Region (vgl. ebd., 6).

Eine dritte Regel ist die Glogersche Regel. Diese wird auch Färberegel bezeichnet und impliziert, dass Säugetiere und Vögel in kühleren und ariden Gegenden eine hellere Färbung aufweisen (vgl. ebd., 7). „Dunkle Färbung schützt besser gegen die Sonnenstrahlung in den wärmeren Gebieten der Tropen, und helle Färbung dient in den trockenen, oft helleren Gebieten als gute Schutzfarbe“ (ebd., 7).

4.4 Anpassungsstrategien von Flora und Fauna an den Lebensraum Wüste

In diesem Abschnitt wird aufbauend auf den bisher gewonnenen Erkenntnissen speziell das Ökosystem Wüste analysiert. Wie Klötzli (1993) beschreibt, ist „die Wüste […] zweifellos ein extremes Ökosystem. Ihr Leben ist zwar erstaunlicherweise immer noch vielfältig, aber auf einen Minimalbereich zurückgedrängt“ (Klötzli 1993, 365 f.). Hinsichtlich der abiotischen und biotischen Faktoren sei in diesem Kontext auf die bereits in Abschnitt 4.1 und 4.3. erfolgten grundlegenden Erläuterungen verwiesen. Um den Rahmen dieser Arbeit nicht zu überspannen, wird im folgenden Kapitel neben den erwähnten strukturellen und physiognomischen Adaptionen der Fokus auf Anpassungsstrategien hinsichtlich des Verhaltens und der Lebensweise gerichtet. Das grundlegende Problem für Organismen in der Wüste stellen dabei die Temperaturen und der Mangel an Wasser dar (vgl. Tischler 1990, 175).

Eine dieser Strategien ist die der Konformität. Flechten und Moose sind beispielsweise „poikilohydr; sie verhalten sich in ihrem Wasserhaushalt wie ein toter Quellkörper, der den jeweiligen Trocken- und Feuchteverhältnissen entspricht“ (ebd., 176). Dies bedeutet, dass ihre Strukturen selbst bei intensiver Trockenheit erhalten bleiben und bei der Aufnahme von Wasser wieder aktiv werden. Auch einige Tiere, z.B. Skorpione und Insekten, besitzen diese Eigenschaft: in nahrungsarmen Abschnitten können sie aufgrund der Fähigkeit zu hungern, der Poikilotrophie, lange überleben (vgl. ebd., 176).

Die Emanzipation stellt eine weitere Möglichkeit im Kampf ums Überleben dar: „Viele Pflanzen sind von Wassermangel und Hitze unabhängig geworden. Sie behalten ihre vitalen Funktionen, ohne in einen Zustand gedrosselten Stoffwechsels übergehen zu müssen“ (ebd., 176). Die in Abschnitt 4.1 erwähnten Sukkulenten fallen unter diese Gruppe: wie bereits im dortigen Abschnitt erläutert, sind jene in ihren Strukturen an das Leben im Ökosystem Wüste angepasst, z.B. durch Wurzeln „dicht unter der Oberfläche, so daß (sic) sie selbst leichte Regenfälle ausnutzen können, […] [oder] wasserspeicherndes Gewebe, das für Notzeiten eine reichliche Flüssigkeitsreserve festhält“ (ebd., 178). Als ein interessantes Beispiel dient die Flüssigkeitsaufnahme von einigen Sukkulenten: „Man hat herausgefunden, dass es Kakteenarten gibt, die selbst kleinste Mengen an Luftfeuchtigkeit über die Dornen aufnehmen können. Dabei kämmen die Dornen der Kakteen die Luft nach Tau durch, Tropfen kondensieren, rinnen an den Dornen herab, werden durch die Haarpolster an deren Basis aufgenommen und an den Pflanzenkörper abgegeben. Größere Mengen rinnen in den Rippen herab und werden vom flachsteichenden Wurzelsystem aufgenommen“ (Uhlig Kakteen 2019). Säugetiere hingegen besitzen andere Möglichkeiten der Emanzipation: wie im letzten Abschnitt (Allensche Regel) erläutert besitzen sie z.B. größere bzw. längere Extremitäten und Körperfortsätze, um eine Körperwärme-Regulierung zu ermöglichen. Andere Säugetiere wie Kamele oder Esel zeichnen sich durch eine „hohe Trinkkapazität“ (Tischler 1990, 178) aus oder decken ihren Flüssigkeitsbedarf durch safthaltige Pflanzen und Wurzeln. Die Ausscheidung von „trockenen Kot und konzentrierten Harn“ (ebd., 178) ermöglicht ebenso eine Emanzipierung gegenüber diesem Lebensumfeld. Auch die Fluktuation der Körpertemperatur kann eine derartige Strategie sein, beispielsweise bei Kamelen: „Durch Anstieg der Körpertemperatur am heißen Tag wird Wasser gespart, das durch Transpiration zur Aufrechterhaltung einer niedrigeren Körperwärme erforderlich wäre. […] Der gewonnene Wärmeüberschuß des Tages wird im Körper gespeichert und nachts ohne Verlust von Wasser an die kühlere Luft abgegeben“ (ebd., 178 f.). Vögel können ebenso längere Zeit ohne Wasser auskommen, z.B. die „Wüstenlerchen der Sahara“ (ebd., 179). Insekten wiederum haben andere strukturelle Eigenschaften für eine größere Wasser-Unabhängigkeit bzw. gegen Flüssigkeitsverlust: „durch die Wachsschicht der Epikutikula, die erst bei hoher Temperatur wasserdurchlässig wird, […] durch Regulation des Öffnens und Schließens der zu den Luftröhren (Tracheen) führenden Stigmen […] [oder] durch Ausscheiden von Harnsäure, wodurch Wasser dem Körper erhalten bleibt“ (ebd., 180). Andere Insekten der Wüste können bei relativer Luftfeuchtigkeit Flüssigkeit aus der Atmosphäre, von Nebeltropfen oder dem Nachttau aufnehmen bzw. ernähren sich ausschließlich von trockenen Pflanzen, wie z.B. einige Schwarzkäferarten (vgl. ebd., 181).

Vermeidung von ungünstigen Konstellationen ist ebenfalls eine Überlebensstrategie im Ökosystem Wüste. Einige Pflanzen beispielsweise besitzen „Vorkehrungen, die eine zu weite Zerstreuung der Samen und damit deren Gefährdung des Austrocknens verringern“ (ebd., 181). Gleichwarme Wirbeltiere verlagern die Aktivitäten ihrer Lebensweise in entsprechend günstige Tageszeiten, z.B. den frühen Morgen oder die Nacht, während wechselwarme Reptilien einen Wechsel von Schattenstellen und sonnigen Plätzen zur Regulierung ihrer Körpertemperatur bevorzugen. Andere Echsen wiederum graben sich zu diesem Zweck tagsüber in die Erde ein und kommen nur zu den niedrigeren Temperaturzeiten am frühen Morgen empor. Letztgenannte Strategie nutzen auch Insekten oder Skorpione (vgl. ebd., 181 ff.).

Ein Beispiel im Kontext dieser Arbeit stellen die Kurzohr-Rüsselspringer und Reptilien des Wüstenhauses im Tiergarten Nürnberg dar, welche in Kapitel 7.2.2.6 als Beobachtungsobjekte einer dementsprechenden Übung fungieren. Durch seine vorwiegend nacht- und dämmerungsaktive Lebensweise entgeht der Kurzohr-Rüsselspringer der Hitze des Tages. Hinsichtlich dieser und auch zum Schutz gegen Fressfeinde sucht er während des Tages Unterschlupf in Felsnischen (vgl. Jordan 2018, 2 ff.). Die ebenfalls in der Aufgabe zu beobachtenden Dornschwanzagamen suchen gleichermaßen aufgrund der heißen Tagestemperaturen Schutz in Felslöchern bzw. graben sich im Boden ein, um als wechselwarme Tiere einer Überhitzung zu entgehen (vgl. Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft 2019). Die Strategie der Vermeidung nutzen einige Tiere auch im Kontext ihres Nahrungs- und Fortpflanzungsverhaltens. Zur Illustration dient hier die Lebensweise des Pillendrehers, auch Skarabäus genannt, welcher ebenfalls im Wüstenhaus beheimatet ist und dessen Verhalten in einer Übung der Unterrichtseinheit Wüstenhaus beobachtet wird. Der Käfer nutzt den frischen und weichen Kot um daraus mittels einklemmen zwischen seine Hinterbeine eine Kugel zu drehen. Diese bewegt er - im Rückwärtsgang - so lange weiter, bis diese eine entsprechende Form und Größe erreicht hat und er eine geeignete Stelle zum vergraben gefunden hat. Die Kugel erreicht bei diesem Vorgang ein zwanzig mal so starkes Gewicht bzw. eine viermalige Größe wie das Insekt selbst. Mit den werkzeugähnlichen Vorderfüßen gräbt er daraufhin ein entsprechendes Loch. Entweder dient die Dungkugel als Nahrungsvorrat oder auch der Eiablage. Bei letzterem legt das Weibchen ein befruchtetes Ei in die Kugel, welche daraufhin vergraben wird. Dadurch entgeht der Nachkömmling den trockenen, lebensfeindlichen Temperaturen der Wüstenoberfläche bzw. nutzt jene Temperaturen im Schutz des Bodens zur Ausbrütung. Diese Brutkammer dient der schlüpfenden Larve gleichzeitig als Nahrungsvorrat. Sobald sie ihre entsprechende Entwicklung zum Käfer vollzogen hat, gräbt sich dieser aus der Erde (vgl. Biologie-Schule.de 2019). Wie ein Experiment der schwedischen Lund University und der südafrikanischen Witwatersrand-Universität in Johannesburg zeigte, dient die feuchte Dungkugel den Insekten zudem als Kühlung. Dabei wurde beobachtet, dass die Skarabäen besonders während der Hitze der Mittagszeit und bei besonders heißen Untergründen häufiger als bei kühleren Böden bzw. niedrigeren Tagestemperaturen die Kotkugel erklommen und dort verharrten. Gemäß den Ergebnissen der Wissenschaftler kühlen die Insekten auf diese Art ihre überhitzten Körper (vgl. Spiegel Online 2012) Zudem impliziert dieses Verhalten auch ein bedeutende ökologische Rolle: Die Mistkäfer beseitigen große Mengen von Kot und verbreiten durch ihre Kugeln auch Pflanzen, deren Samen sich im Dung befinden (Mögel 2018).

Eine weitere zu erwähnende Überlebensanpassung ist die der Dormanz. Das bereits in Abschnitt 4.1 erwähnte Phänomen der blühenden Wüste fällt unter diese Kategorie: die Samen und Knollen vieler Pflanzenarten überdauern Trockenperioden im Boden und keimen erst zu entsprechend spezifischen Zeitpunkten, z.B. nach entsprechenden Wassermengen oder Temperaturen. Auch Wirbeltiere können im Sinne der Konstanz überleben, z.B. der Schaufelfuß, eine Krötenart aus Nordamerika (vgl. Tischler 1990, 184). Diese „graben sich […] in Dürreperioden ein und bleiben unter Umständen 10 Monate im ausgetrockneten Boden verborgen. Die als ‚Sommerhülle‘ dienende alte Hornhaut, welche das Tier umgibt, schützt es vor Austrocknung. […] Erst wenn ein Wolkenbruch den Boden mit Wasser sättigt, werden die Frösche aktiv, graben sich heraus und streben zur nächsten Wasserlache“ (ebd. 184 f.).

Eine Strategie, welche hier abschließend genannt wird, ist die der Migration. Diese impliziert, dass „verschiedene Vögel, Großsäuger und selbst einige Insekten […] während ungünstiger Perioden fort[wandern] oder […] nomadisch [leben]“ (ebd., 185).

Im Kontext der Erläuterung der diversen Überlebensstrategien hinsichtlich Strukturen, Physiognomie und Lebensweise bzw. Verhalten wird bereits erkennbar, dass sich das Leben im Ökosystem Wüste auf bestimmte Lokalitäten konzentriert: „Ein paar Steine auf dem Sand, Pflanzenhorste daneben, einzelne Büsche, ein Baumkaktus können zu Aktionszentren für viele Organismen werden. Derartige Kleinlebensräume besitzen oft eine hohe Selbständigkeit“ (ebd., 186). Dabei kann „das Angebot an Nahrung besonders leicht zum begrenzenden Faktor werden. Durch unterschiedliche Aktivitätszeiten, Nahrungspräferenzen und bevorzugte Aufenthalte im Strukturmuster des Lebensraums gehen sich verwandte Arten im allgemeinen aus dem Weg. Dennoch wurde potentielle Konkurrenz sogar zwischen verschiedenen Tiergruppen festgestellt“ (ebd., 187).

Interessant sind diese Aspekte insbesondere vor dem Hintergrund der Unterrichtseinheit Wüstenhaus, welches gewissermaßen einen derartigen Kleinlebensraum, einen Ausschnitt aus dem Ökosystem Wüste, darstellt.

4.5 Zusammenfassung fachliche Klärung

Im summarischen Kontext lassen sich die jeweiligen Resultate des Kapitels der fachlichen Klärung wie folgend zusammenfassen.

Bei einer Wüste handelt es sich um ein spezielles Ökosystem mit entsprechenden abiotischen und biotischen Faktoren: Durch die Charakteristika der extremen Temperaturen, der Trockenheit sowie dem Mangel an Wasser unterscheiden sich Wüsten von anderen Lebensräumen. Dies wiederum spiegelt sich in Flora und Fauna wieder: zum einen durch eine fehlende bzw. karge Vegetation. Zum anderen entwickelten Tiere und Pflanzen hinsichtlich ihres Überlebens an die unbelebten Einflüsse dieses Lebensraums (Wassermangel, Temperatur und Trockenheit) entsprechende Anpassungen – sei es hinsichtlich einer Heiß- oder einer Kältewüste.

Bezüglich der Evolution ist zu konstatieren dass Variation und Selektion zwei Kernelemente der Evolutionstheorie darstellen: Die genetische Vielfalt erfährt durch die zufälligen Mutationen und die natürliche Auslese eine größere Variabilität. Durch die Transformation wandeln Lebewesen neue Anpassungen und Formen heraus. Im Kontext der Diversifikation vervielfältigen sich die Arten durch Abspaltungen infolge unterschiedlicher Umweltangebote. Wie in Kapitel 4.2 bereits erwähnt sind Interaktionen zwischen den Lebewesen und ihren Lebensräumen – hier z.B. die Wüste – somit ein wesentlicher Bestandteil dieser natürlichen Auslese. Damit wurde bereits auf Kapitel 4.3 vorgegriffen: dem der Ökologie bzw. Ökosystem, dem Biotop und der Biozönose. Diese Begriffe bilden wiederum die Basis für das Verständnis der jeweiligen Anpassungsmöglichkeiten von Flora und Fauna: es existieren diverse Überlebensstrategien hinsichtlich der Strukturen, der Physiognomie und der Lebensweise bzw. dem Verhalten.

Bereits an dieser Stelle der Arbeit sei vorweggegriffen, dass in der folgenden Unterrichtseinheit nicht alle der erläuterten Anpassungsstrategien als Untersuchungsgegenstand dienen können. Die Gründe liegen unter anderem in der Möglichkeit der praktischen Umsetzung begründet: beispielsweise lässt sich die Migration nicht im Wüstenhaus beobachten. Die hier erläuterten Adaptionen dienen vor allem dazu, einen Überblick über die existierenden Möglichkeiten zur Anpassung in Lebensweise und Verhalten zu gewähren.

Zusammenfassend lässt sich demnach anmerken, dass die hier vorgenommenen fachlichen Klärungen zur Wüste, zur Evolution, zur Ökologie, zu Biotop und Biozönose, zum Ökosystem, zu den Anpassungen von Flora und Fauna hinsichtlich Struktur, Physiognomie, Verhalten und Lebensweise vor allem zum Verständnis und thematischen Einbettung im Gesamtkontext der Unterrichtseinheit Wüstenhaus von Relevanz sind. Nicht alle der in diesen Kapiteln erläuterten Aspekte finden auch Eingang in die konkrete praktische Unterrichtseinheit. Von Bedeutung sind vor allem die Aspekte der Wüste als solcher, wodurch sie sich in ihren abiotischen und biotischen Faktoren auszeichnet, der wissenschaftlichen Vorstellungen von Evolution hinsichtlich der Ausprägung von Merkmalen bei Flora und Fauna sowie einzelne Anpassungsstrategien von pflanzlichen und tierischen Lebewesen an den Lebensraum Wüste.

5. Schülervorstellungen als Lernvoraussetzung für die Unterrichtseinheit Wüstenhaus

Nach dieser fachlichen Klärung der für die Unterrichtseinheit relevanten Aspekte zu Begrifflichkeiten der Wüste, der Evolution und der Ökologie bzw. dem Ökosystem als solchem und speziell dem der Wüste, ist es wie bereits in Kapitel 3, der Didaktischen Rekonstruktion erläutert, notwendig, die Lernerperspektiven zu den jeweiligen Themen zu erfassen. Wie in jenem Abschnitt erwähnt liegt die Begründung dahingehend, dass die subjektiven, durch die Lebenswelt und Erfahrungen gewonnen Vorstellungen des Lernenden einen Wert an sich besitzen und die Basis des Lernens bilden. Im Kontext dieser Arbeit werden in diesem Kapitel vor allem den Fragen nachgegangen, welche Vorstellungen die Schüler zu den in Kapitel 4 fachlich geklärten Themen der Wüste, der Evolution, der Ökologie bzw. Ökosystem und damit dem Ökosystem Wüste besitzen.

5.1 Schülervorstellungen zur Wüste

Als Grundlage zur Klassifizierung von Schülervorstellungen zur Wüste dienen hier die Ergebnisse der empirischen Studie zu Vorstellungen und Interessen von SchülerInnen zum Thema Wüsten und Desertifikation im Geographieunterricht aus dem Jahr 2015 von Wrenger und Schubert (vgl. Schubert und Wrenger 2015, 1)12.

Gemäß den Autoren der Studie stellen sich SchülerInnen unter einer Wüste primär „eine Sandwüste mit Dünen vor […] [die] als heiß und trocken sowie groß und leer charakterisiert [wird]“ (ebd., 85). Damit liegen die Vorstellungen der Schüler bei der klassischen „trockenen Hitzewüste“ (ebd., 85) und beziehen sich trotz Kenntnisse anderer Wüstentypen bei ihren Erklärungsmustern meist ausschließlich auf die Sandwüste zurück. Laut Schubert und Wrenger (2015) existiert folglich beim Lerner die Perspektive eines stereotypen Sahara-Wüstentypus, welche „auf Berichten über Forschungsreisen im 19.Jahrhundert gründet [und] seitdem bis heute durch Medien aller Art reproduziert [wird]“ (ebd., 85). Dieses eindimensionale Bild ist zugleich auch Ausgangspunkt für alle weiteren mit dem Thema Wüste konnotierten Aspekte, z.B. der biotischen und abiotischen Faktoren des Ökosystems Wüste (vgl. ebd., 85). Deren regionale Vorkommen werden wie folgt charakterisiert:

„So stellen sich Schüler vor, dass Wüsten nicht bei uns, sondern insbesondere in Afrika sowie im Bereich des Äquators oder im Süden bzw. auf der Südhalbkugel zu finden sind, und argumentieren dabei jeweils zentral mit dem Faktor Hitze. […] Auch der Sand spielt insofern eine Rolle, als Wüsten in der Vorstellung der Schüler nicht dort sein können, wo es keinen Sand gibt“ (ebd., 88 f.).

5.2 Schülervorstellungen zur Evolution

Bei der Betrachtung von Schülervorstellungen zur Evolution wird im Folgenden der Fokus auf die Perspektiven zur Erklärung von Evolution sowie der evolutionären Anpassung gerichtet. Hierzu sind gemäß Hammann und Asshoff (2014) „allgemeine Schülervorstellungen […] hilfreich, um Schülervorstellungen zur Evolutionsbiologie zu verstehen: teleologisches Denken [und] Anthropomorphismen [Hervorhebungen im Original]“ (Hammann und Asshoff 2014, 229). Teleologischem Denken liegt die Basis zugrunde, dass „alle Strukturen einen Zweck erfüllen“ (ebd., 232) und sind im menschlichen und vor allem kindlichen Alltagsdenken weit verbreitet. Der Zweck hinter einer Struktur - eben auch im Hinblick auf evolutionären Wandel - wird als Ursache der Herausbildung eben jener Organisation gleichgesetzt (vgl. ebd., 27). Folgendes Beispiel soll diese teleologische Denkweise illustrieren: „Das Herz schlägt, damit [Hervorhebung im Original] der Körper mit Blut versorgt werden kann“ (ebd., 27). Mit Blick auf die evolutionäre Entstehung betrachten Schülern damit die Funktionen und die Anpassungsnotwendigkeit, um die Herausbildung dieses Merkmals zu erklären. Ein weiteres Beispiel für dieses teleologische Denken hinsichtlich der evolutionären Erklärung ist die Annahme, dass Raubtiere wie z.B. der Gepard, so schnell laufen können, um damit an Beute zu kommen (vgl. ebd., 232 ff.).

Allerdings spielen auch lamarckistische Vorstellungen13 in den Perspektiven von Schülern eine Rolle. Im Gegensatz zum teleologischen Denken führen „Gebrauch und Nicht-Gebrauch [zur Veränderung von Merkmalen]“ (ebd., 233). Das bereits erwähnte Beispiel mit dem Gepard illustriert den Unterschied zum teleologischen Denken: Raubtiere, wie eben die genannten Jäger, wurden mittels des beständigen Laufens bei der Jagd nach Beute immer schneller und gaben dieses Eigenschaft an ihre Nachkommen weiter. Zudem zeigt dieses Exempel, dass die Vererbung einer erworbenen Funktion einen zentralen Aspekt im lamarckistischen Denken einnimmt (vgl. ebd., 232 ff.). Neben diesen teleologischen und lamarckistischen Sichtweisen existieren bei Schülern aber noch weitere gedankliche Perspektiven zur Evolution, z.B. „dass Evolution ein Ereignis in der Lebensgeschichte eines Individuums ist und kein generationenübergreifender Prozess“ (ebd., 235) oder „dass Lebewesen evolutiven Wandel bewusst anstreben“ (ebd., 235).

Letztgenannte Vorstellung beschreibt bereits, wie Schüler Anpassung im Rahmen der Evolution betrachten: als eine intentionale Handlung. Organsimen passen sich aufgrund sich ändernder Lebens- und Umweltbedingungen aktiv an diese an, um ihr Überleben zu sichern Als elementares Beispiel hierfür dient der Griff eines Werkzeugs, der solange verändert wird, bis die Halterung passt (vgl. ebd., 238). Erfahrungen aus der Lebenswelt stehen demnach hinter dieser Sichtweise: Anpassung wird als Handlung interpretiert, „sie wird von Akteuren vorgenommen, die die Situation erkennen, Absichten verfolgen und Ziele setzen [Hervorhebungen im Original]“ (ebd., 238). Diese „ Anpassungsnotwendigkeit [Hervorhebung im Original] wird dabei als der wesentliche Motor der Evolution angesehen“ (ebd., 238). Indem die Organismen gewissermaßen auf ihre Umwelt reagieren, bzw. aktiv Änderungen hinsichtlich ihrer Merkmale und damit ihres Phänotypus herbeiführen, kann diese Vorstellung auch anthropomorphisch14 bezeichnet werden (vgl. ebd., 234 ff.).

5.3 Schülervorstellungen zu Ökologie und Ökosystem

Wie im vorherigen Kapitel der fachlichen Klärung erläutert untersucht die Ökologie als Wissenschaft die Wirkungsgefüge von Organismen untereinander und mit ihrer Umwelt. Eine entscheidende Voraussetzung zum Verständnis dieser teils komplexen Beziehungen ist systemisches Denken15 (vgl. Hammann und Asshoff 2014, 191). Allerdings betrachten Schüler in diesem Kontext „nur kurze Wirkketten […] und sehr viel seltener indirekte Wirkungen und Rückkopplungen“ (ebd., 194). Als Beispiel kann das Ergebnis einer Studie zu Nahrungsnetzen von Kathleen Hogan erwähnt werden, in welcher das systemische Denken von Kindern untersucht wurde. Unter anderem sollten 10- bis 12-Jährige erläutern, welche Zusammenhänge zwischen Wölfen und Kaninchen bestehen. Nur von 15% der Befragten wurden rückgekoppelte Beziehungswirkungen genannt, d.h. es wurde zwar erläutert, dass die Wölfe Kaninchen fressen, die Verringerung des Kaninchenbestands auf den Wolfsbestand aber als Rückwirkung ausgeblendet (vgl. ebd., 196). In Bezug auf Ökosysteme kann konstatiert werden, dass in den Lernerperspektiven einige Akteure überhaupt nicht wahrgenommen werden: Darunter fallen besonders Pflanzen, während Tiere ein höheres Maß an Aufmerksamkeit erfahren. Dieser Umstand ist umso bemerkenswerter, da Pflanzen für ein Ökosystem von ausgeprägter Relevanz sind (vgl. ebd., 198 f.).

5.4 Schülervorstellungen zum Ökosystem Wüste

Das erwähnte Fehlen von Pflanzen in den Alltagsvorstellungen wird auch bei der Untersuchung von Schülervorstellungen zum Ökosystem Wüste deutlich. Wie bereits weiter oben erläutert wurde, charakterisieren Lernende eine Wüste oft als groß und leer. Analog hierzu existieren in den Lernerperspektiven nur wenige Pflanzen in der Wüste, und diese lediglich an Orten, an denen es Wasser gibt (vgl. Schubert und Wrenger 2015, 88): „Neben der Trockenheit und der Hitze sehen die Schüler die Tiefe des Grundwasserspiegels, den lockeren Sand sowie fehlende Nährstoffe als Schwierigkeiten für Pflanzen in der Wüste an“ (ebd., 88). Allerdings besitzt die untersuchte Lernergruppe relativ fachspezifische Vorstellungen über die Angepasstheit von Pflanzen an dieses Ökosystem: mittels einer speziellen Struktur, keinen oder wenigen Blättern, Dornen als Schutz gegen Fressfeinde, Überdauerung als Samen im Boden, Abwurf der Blätter zur Flüssigkeitseinsparung oder dickeren Zellwänden (vgl. ebd., 53). Laut den Autoren liegen die Gründe hierfür möglicherweise in den verbindlichen Lehrplänen, in welchen die genannte Thematik im Vorfeld (5./6. Klasse) behandelt wurde (vgl. ebd., 88). Bei den Vorstellungen zu einem weiteren biotischen Faktor des Ökosystems Wüste, der Fauna, besitzen die Schüler analog zu den Pflanzen die Auffassung, dass Tiere nicht in der Wüste selbst, sondern an deren Randregionen bzw. an Orten der Verfügbarkeit von Wasser leben. Allerdings benennen die befragten Lerner eine Vielzahl von Tierarten, welche sie dem Lebensraum Wüste zuordnen: Schakale, Schlangen, Spinnen, Eidechsen, Geier, Wüstenmäuse, Würmer, Käfer, Wüstenfüchse oder, bzw. besonders, Kamele. Der Hintergrund des Stereotyps Kamel als Wüstentier liegt gemäß den Autoren wie bereits weiter oben erwähnt im traditionellen Bild des Forschungsreisenden aus dem 19 Jhd. bzw. dessen medialer Verfestigung (Tourismusbranche, Schulbücher etc.) zu Grunde. Parallel zu den relativ fachnahen Kenntnissen hinsichtlich der Anpassungsstrategien von Pflanzen besitzen die Schüler diese auch bezüglich der Fauna, was sich auf der gleichen Annahme gründet (Vorwissen Lehrpläne) (vgl. ebd., 49-54). Konkretisieren lassen sich die Strategien in den Vorstellungen dadurch, dass Wüstentiere wenig Wasser benötigen, lange Zeiträume ohne dieses leben oder Flüssigkeit speichern können. Allerdings fanden sich darunter auch solche Annahmen, dass Kamele Wasser speichern können. Als weitere Adaptionen wurden eingraben in den Boden, spezielle Haut, ein schnelles laufen über den heißen Boden oder Nachtaktivität genannt. Das Auffällige bei diesen Vorstellungen ist, dass sich die Anpassungsstrategien speziell um Temperatur und Hitze zentrieren (vgl. ebd., 49-52). Diese Operanten fungieren gleichzeitig als Verweis auf die abiotischen Faktoren des Ökosystems Wüste bzw. den Schülervorstellungen darüber.

Hierzu implizieren die Lernerperspektiven vor allem hohe Tagestemperaturen. Einige Lernende sind der Annahme, dass die Temperatur nachts ebenso von Wärme geprägt ist, während andere die Meinung vertreten, die Nächte seien sehr kalt. Hinsichtlich der Niederschläge herrscht die Vorstellung vor, dass es zwar selten regnet, diese raren Niederschläge jedoch sehr ergiebig sind. Zudem konzentrieren sich die Regenfälle auf die Randzonen oder Oasen bzw. stehen der Annahme vor, dass in der Wüste Regenzeiten existieren. Gemäß den Schülervermutungen bildet sich durch die genannten Niederschläge in der Wüste kurzzeitig Oberflächenwasser, welches durch den Sand und die Hitze schnell in den Boden einsickert und dort in tiefen Schichten das Grundwasser bildet. Aufgrund dieser Tiefe ist es für die meisten Pflanzen nicht erreichbar und liefert somit die Erklärung für die fehlende pflanzliche Vegetation. Die Bodenverhältnisse einer Wüste bestehen für die Schüler primär aus Sand (vgl. ebd., 86 f.). Dieser wird „als heiß, trocken, unfruchtbar und locker [gekennzeichnet]“ (ebd., 87). Außerdem besteht die Schülervorstellung, dass „tief unter der Sandschicht […] der ‚normale‘ Boden bzw. eine Steinschicht sei“ (ebd., 87).

5.5 Zusammenfassung Schülervorstellungen

Primär sei hier angemerkt, dass es sich bei dieser Arbeit um eine theoretische Arbeit handelt: die Schülervorstellungen, welche in der hier konzipierten Unterrichtseinheit als Lernvoraussetzung und Lernmittel berücksichtigt werden, basieren wie in diesem Kapitel erläutert auf Ergebnissen aus Studien und Literatur. Das Unterrichtsprojekt Wüstenhaus ist demnach als Planung einer Unterrichtseinheit zu verstehen.

Die erläuterten Schülervorstellungen zu den Themen der Wüste, zur Evolution, zur Ökologie und Ökosystem (und damit speziell dem Ökosystem Wüste) werden im folgenden Kapitel 6, der Didaktischen Strukturierung, den bisher in Abschnitt 4 gewonnenen diesbezüglichen Kenntnissen der fachlichen Klärung gegenübergestellt. Die Zielsetzung liegt darin begründet, eine an den Schülervorstellungen ansetzende Unterrichtseinheit zum Thema des Wüstenhauses im Tiergarten Nürnberg zu konzipieren.

6. Didaktische Strukturierung der Unterrichtseinheit Wüstenhaus

6.1 Zusammenfassung der erläuterten Erkenntnisse der fachlichen Klärung und der Schülervorstellungen

Wie bereits in Kapitel 3 erläutert, eignet sich der Ansatz der Didaktischen Rekonstruktion als besonders günstiger Ansatz für eine gelingende außerschulische Unterrichtseinheit. Der Vorteil des Modells liegt in seinem Ziel begründet: vorhandene Vorstellungen des Lernenden sollen nicht einfach ausgetauscht, sondern einen conceptual change erfahren. Sie, d.h. die subjektiven Vorstellungen, dienen zugleich als Lernvoraussetzung sowie Lernmittel und werden mittels der Didaktischen Rekonstruktion mit dem wissenschaftlichen Wissen in Beziehung gesetzt.

Doch wie kann ein solcher conceptual change in der praktischen Ausführung gelingen? Was gilt es zu beachten, damit die Lernenden wie oben erwähnt eine Metaposition gegenüber wissenschaftlichen und eigenen Vorstellungen entwickeln können um schließlich einen Lernfortschritt zu erzielen? Wie müssen derartige Lernangebote im außerschulischen Bereich bzw. in diesem Kontext im Rahmen einer Unterrichtseinheit zum Wüstenhaus gestaltet werden?

Um die Alltagsvorstellungen adäquat berücksichtigen zu können, ist es primär notwendig, diese überhaupt zu kennen. Dies wurde in Kapitel 5 erörtert. Dabei wurden Gemeinsamkeiten bzw. Kontroversen zu den diesbezüglichen wissenschaftlichen Aussagen, welche in Kapitel 4 erläutert wurden, erkennbar.

Im folgenden Abschnitt werden deshalb signifikante Unterschiede zwischen den wissenschaftlich geklärten Begrifflichkeiten und den dazugehörenden Schülervorstellungen gegenübergestellt. Erst darauf aufbauend sind weitere, zielgerichtete Aspekte der Didaktischen Strukturierung, der Planung der Unterrichtseinheit Wüstenhaus möglich.

Im Kontext der Thematik Wüste zeigten sich in den Kapiteln 5.1 und 5.4 signifikante Unterschiede dahingehend, dass Schülervorstellungen zu diesem Begriff sich primär auf die klassische Saharawüste mit Sand, Dünen und Hitze und hohen Temperaturen beziehen und diese geografisch auf dem afrikanischen Kontinent bzw. der Südhalbkugel verorten. Kältewüsten der Polarregionen mit anderen Bodenbeschaffenheiten wie z.B. Eis oder Steinen oder der dort fehlenden hohen, aber dennoch extremen Temperaturen assoziieren Schüler nicht mit dem Thema Wüste

Im Bereich der Evolution wurde erläutert, dass Schülervorstellungen vor allem teleologischer Art sind.

Dieses Denken ist vor allem deshalb problematisch, da die implizierte Zweckmäßigkeit keine Erklärungen liefert. Im Bezug zur Wissenschaftstheorie besitzt nur der Grundsatz von Ursache und Wirkung, also das Kausalitätsprinzip, Erklärungskraft (vgl. Hammann und Asshoff 2014, 27). Insbesondere im Hinblick auf Evolution zeigen sich diese Differenzen zwischen den Vorstellungen und den fachlichen Klärungen: beim teleologischen Denken werden „die Folgen [Hervorhebung im Original] eines Ereignisses [fokussiert]“ (ebd., 27), welche zur Herausbildung eines Merkmals führten, während bei naturwissenschaftlichen, „kausalen Erklärungen […] hingegen ein Phänomen mechanistisch erklärt [wird], indem auf die vorher liegenden [Hervorhebungen im Original] Ereignisse verwiesen wird“ (ebd., 27). Dies zeigt eine unlogische zeitliche Verknüpfung: „Die gegenwärtig [Hervorhebung im Original] beobachtbaren Funktionen eines Merkmals werden angeführt, um seine Entstehung in der Vergangenheit [Hervorhebung im Original] zu erklären“ (ebd., 232). Dies ist ein Trugschluss, denn die Herausbildung von Merkmalen muss im wissenschaftlichen Sinne eine kausale Erklärungsweise implizieren. Auch die anthropomorphische Sichtweise von Lernenden, also die Vermenschlichung der Natur im Kontext einer intentionalen Planung, Handlung und Denkweise, erscheint in diesem Kontext als problematischer Aspekt: Denn wie bereits in Kapitel 4.2, der fachlichen Klärung zur Evolution erwähnt, ist Anpassung „aus fachwissenschaftlicher Perspektive […] das Ergebnis von genetischer Variation und Selektion [Hervorhebungen im Original]. In ihrem Verlauf sind eine Verfolgung von Absichten und eine Setzung von Zielen unmöglich“ (ebd., 238).

Im Hinblick auf die Begrifflichkeiten der Ökologie und des Ökosystems bzw. speziell des Ökosystems Wüste sei hier zusammenfassend zu konstatieren, dass die Annahmen der Lernenden nur kurze Wirkungsketten zwischen den Akteuren implizieren bzw. keine Rückkopplungen in den Beziehungen assoziieren und einige zentrale Faktoren, wie die genannten Pflanzen, oft sogar ausblenden. Wie erwähnt, existieren relativ fachnahe Vorstellungen über die Anpassungsstrategien von Flora und Fauna an den Lebensraum Wüste, wenngleich die Pflanzen und Tiere räumlich lediglich an bestimmten Orten (Randzonen der Wüste, Oasen) verortet werden. Auch hinsichtlich der abiotischen Faktoren bestehen in den Lernerannahmen Unterschiede im Hinblick auf tatsächliche Gegebenheiten (z.B. Vorkommen von Wasser, Niederschläge) bzw. eindimensionale Kenntnisse (Beschaffenheit des Bodens/Sand, bzw. Temperaturen).

Welche Konsequenzen ergeben sich daraus für den Unterricht bzw. die hier konzipierte Unterrichtseinheit Wüstenhaus?

Im Sinne der didaktischen Rekonstruktion muss die Unterrichtseinheit in der Praxis dergestalt ihren Aufbau finden, dass den Schülern in einem ersten Schritt ihre bisherigen Denkweisen und Vorstellungen bewusst werden sollen. In den einzelnen Einheiten und Übungen der Lerneinheit sollen die Schüler mittels einer direkten Begegnung und Wahrnehmung einzelner Phänomene einen Abgleich mit ihren bisherigen Annahmen erfahren und diese dadurch überdenken bzw. zu weiteren Kenntnissen gelangen.

Damit ist bereits ein Aspekt genannt, welcher in den folgenden Abschnitten erörtert wird: Was soll das Lernziel bzw. die Lernziele eines Unterrichtseinheit Wüstenhaus sein bzw. wie, also mit welchen Methoden und in welchen Sozialformen sollen die erläuterten Ziele, der conceptual change, realisiert werden.

6.2 Lernziele

Wie in den vorherigen Erläuterungen deutlich wurde, ist das primäre Ziel der Unterrichtseinheit Wüstenhaus die Dekonstruktion des stereotypischen Sahara-Typs einer öden, tier- und pflanzenarmen Wüste. Die Schüler sollen hierzu eine Erweiterung ihres bisherigen Wissenstandes erfahren: es existieren verschieden Typen von Wüsten in unterschiedlichen geographischen Regionen der Welt. Zudem sollen sie die Charakteristika kennen lernen (abiotische, biotische Faktoren), um Wüsten von anderen Lebensräumen zu unterscheiden. Damit erfahren die bisherigen Annahmen keine Ersetzung, sondern eine Erweiterung. Dies ist auch bei der Realisierung der untergliederten Feinziele zu beachten. Bei diesen sollen die Schüler ihre Vorstellungen über das Ökosystem Wüste ausweiten, z.B. hinsichtlich des abiotischen Faktors Temperatur. Ebenso sollen die Schüler eine Änderung ihres Denkkonzeptes über die Anpassungen von biotischen Faktoren (Flora und Fauna) in Lebensweise und Struktur erfahren. Dabei soll auch der Aspekt der Evolution, welcher hier zum tragen kommt eine Bereicherung des bisherigen Wissens bilden. Eine Kenntniserweiterung über die Wirkungsgefüge eines Ökosystems bildet schließlich den zusammenführenden Abschluss der Lernziele An dieser Stelle sei betont, dass diese nur die Lernziele in ihrer Allgemeinheit darstellen. Die detaillierten Lernziele erfahren ihre Erläuterung in den jeweiligen Lerneinheiten, welche in Kapitel 7, der praktischen Unterrichtseinheit Wüstenhaus beschrieben werden.

6.3 Methoden

Bei der Wahl der Methoden hinsichtlich der Realisierung der Unterrichtsziele im Sinne der Didaktischen Rekonstruktion zeigen sich die Vorteile des außerschulischen Lernortes Zoologischer Garten bzw. der Zoopädagogik: der direkten Begegnung mit Pflanzen und Tieren (bereits in Kapitel 2 näher erläutert). Diesbezügliche Beobachtungen und praktische Übungen sind Methoden, deren Durchführung auf diese Weise im konventionellen Schulunterricht nicht möglich ist.

Doch wodurch begünstigen sich Beobachtungsaufgaben als methodisches Element? Und was gilt es bei deren Planung zu beachten? Wie Dietrich (1979) es treffend ausdrückt, werden bei Beobachtungen die „Eigenschaften und Merkmale, räumliche Beziehungen oder zeitliche Abfolgen der jeweiligen biologischen Erscheinung [ermittelt], ohne dabei grundlegend verändernde Eingriffe an den Objekten oder Prozessen vorzunehmen“ (Dietrich 1979, 114). Im Rahmen von Beobachtungen lernen die Schüler die aktive Auseinandersetzung mit einer Naturerscheinung. Allerdings gilt es richtiges Beobachten erst zu erlernen: Hierzu sind die Beobachtungsaufgaben klar zu formulieren. Durch dieses zielgerichtete analysieren erfahren die Schüler auch die Unterscheidung zwischen relevanten und unrelevanten Aspekten des Untersuchungsobjekts (vgl. Graf 2012a, 122 f.). Beim Beobachten werden die Sinne des Untersuchers angesprochen, „z.B. durch Sehen, Hören, Fühlen, Schmecken oder Riechen“ (Eschenhagen et al. 2008, 243). Aufgrund der Begrenzung des sensorischen Erlebens ist der Einsatz von Hilfsmitteln und Instrumenten jedoch oft notwendig. Weil sich die diese Multisensorik des Beobachtens im konventionellen Biologie-Unterricht im Schulgebäude nur schwierig realisieren lässt, kündet dies erneut von der Bedeutung des Zoos als außerschulischen Lernort (vgl. ebd., 244 f.). Außerdem fördert die Methode „die Freude der Schüler an der Natur und ihren Erscheinungen [...], sind doch die Beobachter auch emotional angesprochen“ (Graf 2012a, 123). Allerdings „kann und soll mitunter beim Beobachten auch eine emotionale Distanz zwischen Beobachtungsgegenstand und Subjekt aufgebaut werden, den erst die distanzierte Beobachtung ermöglicht das Erkennen größerer Zusammenhänge“ (ebd., 123). Somit ergibt sich die bereits im Kapitel Zoopädagogik behandeltet Prämisse, dass die Beobachtung selbst vom Erkenntnisgewinn und nicht von der emotionalen Begründung geleitet wird.

Der strukturell-didaktische Aufbau einer klar formulierten Kurzzeit-Beobachtungsaufgabe16 baut sich in der Unterrichtseinheit dementsprechend wie folgt auf: Die Basis bildet eine konkrete Fragestellung bzw. Beobachtungsauftrag. Daraufhin sollen die Schüler zuerst eigene Hypothesen über das zu beobachtende Ergebnis aufstellen – sozusagen als Erfassung ihrer bisherigen Vorstellungen. Im Anschluss werden die Arbeitsanleitungen ausgeteilt und ein zeitlicher Rahmen für die Aufgabe festgelegt. Falls Instrumente zur Beobachtung notwendig sind, werden diese vor der Verteilung erklärt. Die nun folgende Beobachtung des Untersuchungsgegenstands erfolgt in der Sozialform der Gruppenarbeit. Die gewonnen Ergebnisse werden von den jeweiligen Arbeitsgruppen schriftlich fixiert und am Ende gesammelt vor der gesamten Klasse besprochen und festgehalten (vgl. Eschenhagen et al. 2008, 245).

Ziel dabei ist es mittels der konkreten Erfahrung die Schüler zu einem überdenken ihrer bisherigen Vorstellungen anzuregen. Wie die einzelnen Beobachtungsaufgaben der Unterrichtseinheit Wüstenhaus im Detail aussehen, wird im entsprechenden Kapitel erörtert.

6.4 Sozialformen

Die in dieser Arbeit erstellte Unterrichtseinheit Wüstenhaus wird primär für die 5./6./7./8. Klasse einer weiterführenden Schule erstellt (Näheres hierzu siehe Abschnitt 6.4). D.h. die Größe der Gruppe wird aller Voraussicht 15 bis 25 SchülerInnen umfassen. Der Einstieg wird im Rahmen der gesamten Klasse im Rahmen eines Frontalunterrichts vollzogen, bei welcher der Pädagoge eine moderierende Funktion übernimmt. Dies hat zum Ziel, die bestehenden Vorstellungen der SchülerInnen zum Thema Wüste aufzugreifen, und diese im Sinne neuer Informationen zu erweitern. Der Abschluss der Einstiegsübung wird sich in einer gemeinsamen Definition von Wüste widerspiegeln. Darauf bauen die oben erwähnten Beobachtungsaufgaben auf, welche sich als Stationenübung in einem Lernzirkel gliedern. Was genau einen Lernzirkel auszeichnet, wird im späteren Verlauf dieses Kapitels erörtert.

Wie bereits im vorherigen Abschnitt erwähnt, eignet sich für die Beobachtungen die Gruppenarbeit. Wie Dietrich es beschreibt, ist „für diese Organisationsform [...] eine zielgerichtete Arbeitsorientierung [notwendig], z.B. in Form von Arbeitsanleitungen“ (Dietrich 1976, 178). Dabei muss „der Lehrer [...] [sicherstellen], daß (sic) alle Gruppenmitglieder den konkreten Auftrag kennen und sich gegenseitig kontrollieren bzw. helfen. Die Ergebnisse sollen möglichst wieder im frontalen Unterricht gemeinsam ausgewertet werden“ (ebd., 178). In der geplanten Unterrichtseinheit soll dies in einem Lernzirkel realisiert werden.

Graf (2013) beschreibt diesen wie folgt: „Das Charakteristikum eines Lernzirkels besteht darin, dass die Lernenden […] gleichzeitig an verschiedenen Lernstationen weitestgehend selbständig arbeiten“ (Graf 2012b, 106). Dadurch entstehen zu einer bestimmten Thematik „einzelne didaktisch aufbereitete, in sich relativ geschlossene Bausteine [Hervorhebung im Original] […], die die Lernenden nach einer in der Regel kurz gehaltenen vorbereitenden Hinführungsphase an den einzelnen Stationen zu bearbeiten haben“ (ebd., 107).

Im Kontext der hier vorliegenden Unterrichtseinheit ist zwar die Reihenfolge der Stationen nicht fest vorgegeben, dafür allerdings eine entsprechende Bearbeitungszeit. Zu jeder einzelnen Station erhalten die SchülerInnen ein entsprechendes Aufgabenblatt, auf dem die konkrete Aufgabenstellung beschrieben wird und Leerzeilen für die schriftlich zu notierenden Ergebnisse der Beobachtung vorhanden sind (vgl. ebd., 107 f.).

Die Schulklasse wird für die Lernzirkelübung in Kleingruppen von drei bis vier Personen eingeteilt. Der Vorteil der Kleingruppenarbeit liegt darin begründet, „dass sich die Lernenden unmittelbarer, nämlich ohne die ständige durch die Lehrperson mit dem Lern- oder Übungsangebot auseinandersetzen“ (Eschenhagen et al. 2008, 231). Hier ist angemerkt, dass dies gleichzeitig auch die Bewusstwerdung der eigenen bisherigen Vorstellungen zu einem Thema und deren Erweiterung durch die Ergebnisse der einzelnen Stationen im Sinne des beschriebenen conceptual change begünstigt.

Am Ende des Lernzirkels findet die die Auswertung der Ergebnisse statt. Hierzu werden Sprecher der jeweiligen Kleingruppen ihre Ergebnisse vortragen und mit denen der anderen Gruppen verglichen. Insbesondere bei dieser Phase sollen bisherige Schülervorstellungen ihre Erweiterung bzw. Überformung finden. Als Abschluss ist wiederum eine gemeinsame Beobachtungsaufgabe im gesamten Klassenkontext geplant, bei welcher die einzelnen Bausteine der Unterrichtseinheit zusammengeführt werden. Wie diese Abschlussübung, sowie die Stationen des Lernzirkels oder auch die Einstiegsübung im inhaltlichen aussehnen, wird detailliert im folgenden Kapitel 7 beschrieben.

[...]


1 Ökosystem: „Beziehungsgefüge von Lebewesen […] untereinander (Biozönose) und mit einem Lebensraum (Biotop) bestimmter Größenordnung“ (Lexikon Biologie Bd.10 2002, 222).

2 Abiotische Faktoren: „physikalische und chemische Faktoren der unbelebten Umwelt (z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, Beschaffenheit des Bodens und des Wassers), die auf Organismen einwirken“ (Lexikon der Biologie Bd.1 1999, 17).

3 Biotische Faktoren: „Faktoren der lebenden Umwelt, z.B. Nahrung, Konkurrenten, Feinde, Parasiten, Krankheitserreger“ (Lexikon der Biologie Bd.2 1999, 476).

4 Sukkulenten: „Bezeichnung für Pflanzen, die neben einem xeromorphen Bau über größere Wasserspeichergewebe (Wassergewebe) in Blättern, Sproßachse oder Wurzel verfügen. Man unterscheidet daher je nach Lage dieses wasserspeichernden Gewebes Blattsukkulenten, Stammsukkulenten und Wurzelsukkulenten [Hervorhebungen im Original]“ (Lexikon Biologie Bd.13 2004, 283).

5 Cuticula: „lipophile Schicht, die der äußersten Oberfläche der Epidermis aufgelagert ist. Sie besteht zum größten Teil aus Cutin, in das häufig Wachsschichten eingelagert sind. […] Sie ist für Wasser und Gase weit weniger durchlässig als die Cellulosewände“ (Spektrum Akademischer Verlag, 2019).

6 Biosphäre: „ist der von Organismen bewohnbare Raum des Planeten Erde“ (Bick, 1998, S.8).

7 „Als Organismen werden Mikroorganismen (Bakterien, Pilze), Pflanzen, Tiere und Menschen zusammengefaßt“ (Bick 1998, 8).

8 Natürliche Umweltfaktoren: „d.h. auch ohne Zutun des Menschen vorhandene Umweltfaktoren“ (Bick 1998, 8). Anthropogene Umweltfaktoren: „solche [Umweltfaktoren], die es ohne den Menschen nicht gäbe; z.B. synthetisch hergestellte Stoffe, [...] Kohlendioxid in Abgasen, [...] Holzeinschlag, [...] [oder auch] Beweidung durch Haustiere“ (Bick 1998, 8).

9 Saprophage Lebewesen bezeichnen die „Gesamtgruppe der bestandsabfallverzehrenden Tiere [...]. Nekrophage sind Aasfresser, Koprophage fressen Kot. Da am Abbau von Bestandsabfall zahlreiche Pilz- und Bakterienarten beteiligt sind, [...] sind manche sog. Saprophage in Wirklichkeit Pilz- oder Bakterienfresser“ (Bick 1998, 16). Destruenten: „Mikroorganismen, die organische Ausscheidungsprodukte der Organismen und die beim Tod der Lebewesen anfallenden organischen Substanzen abbauen und in einfache anorganische Verbindungen überführen (mineralisieren, so daß sie wiederum Pflanzen als Nährstoffe dienen können“ (Lexikon Biologie Bd.4 2000, 242). Lebendmaterial nutzende Tiere: sind u.a. „ zoophage Tiere [Hervorhebung im Original], [...] [die] sich von lebender oder soeben abgestorbener tierischer Substanz [ernähren]“ (Bick 1998, 16) oder „ pantophage Tiere [Hervorhebung im Original], [...] [die] sowohl pflanzliches als auch tierisches Material [fressen]“ (Bick 1998, 16).

10 Phänotypus: bezeichnet die „Gesamtheit der Typen von Eigenschaften bzw. Teilsystemen (einschließlich deren Funktionen) eines Organismus. Zwei Organismen sind phänotypisch identisch, wenn sie die gleichen Eigenschaften (genauer: Eigenschaften des gleichen Typs) besitzen“ (Lexikon Biologie Bd.11 2003, 4)

11 Epigenotypus: umfasst „die Gesamtheit jener entwicklungsphysiologischen Kausalbeziehungen, die bewirken, daß sich die befruchtete Eizelle unter planmäßiger Realisierung der in den Chromosomen enthaltenen genetischen Information zum fertigen Organismus entwickelt“ (Lexikon Biologie Bd.5 2000, 126).

12 Bei dieser Studie wurden 2200 SchülerInnen aus der 7. Jahrgangsstufe mittels leitfadengestützter Interviews zu ihren Vorstellungen hinsichtlich der Thematiken Wüste befragt (vgl. Schubert und Wrenger 2015, 1).

13 Lamarckismus: „Lamarck postulierte, dass Organismen aufgrund sich ändernder Umweltbedingungen ihre Gewohnheiten verändern. Dies führt zu einer somatischen Veränderung des entsprechenden Organs durch Gebrauch bzw. Nichtgebrauch. Diese Änderung wird an die Nachkommen vererbt“ (Hammann und Asshoff 2014, 232).

14 Anthropomorphismen: dies „sind Übertragungen von menschlichen von menschlichen Eigenschaften und Denkweisen auf die Natur. Dabei werden die Natur als Ganzes oder ihre Teile zu Akteuren, die Motive besitzen und wie Menschen denken und handeln“ (Hammann und Asshoff 2014, 33).

15 Systemisches denken: „hierzu gehört, dass direkte und indirekte Ursache-Wirkungsbeziehungen in Betracht gezogen und weitreichende Konsequenzen sowie mögliche Nebeneffekte beachtet werden“ (Hammann und Asshoff 2014, 191).

16 Kurzzeitbeobachtung: „werden in einer Unterrichtsstunde abgeschlossen, [...] [während] ‚Langzeitbeobachtungen‘ [...] großer Geduld und wiederholter Anregungen von Seiten der Lehrperson [bedürfen]“ (Eschenhagen et al. 2008, 244).

Ende der Leseprobe aus 90 Seiten

Details

Titel
Die Wüste lebt. Eine Unterrichtseinheit zum Wüstenhaus im Tiergarten Nürnberg
Hochschule
Otto-Friedrich-Universität Bamberg
Note
2,0
Autor
Jahr
2019
Seiten
90
Katalognummer
V520211
ISBN (eBook)
9783346122407
ISBN (Buch)
9783346122414
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Didaktik der Naturwissenschaften, Berufliche Bildung - Fachrichtung Sozialpädagogik, Außerschulischer Unterricht, Zoopädagogik
Arbeit zitieren
Alexander Rödl (Autor:in), 2019, Die Wüste lebt. Eine Unterrichtseinheit zum Wüstenhaus im Tiergarten Nürnberg, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/520211

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