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08.11.2011Dr. Lutz Stäudel * Leipzig1 Kompetenzorientiert Chemie unterrichten Dr. Lutz Stäudel, Leipzig.

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1 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig1 Kompetenzorientiert Chemie unterrichten Dr. Lutz Stäudel, Leipzig

2 Sie finden diese Präsentation und die Materialien zum Workshop hier: unter: Workshop Kompetenzorientierung Materialien Dr. Lutz Stäudel * Leipzig2

3 Was Sie erwartet: Eine Mischung aus Vortrag und Arbeitsphasen Was bedeutet Kompetenz? … an Beispielen von Aufgaben entwickelt … und auf diese Beispiele angewandt Kompetenzentwicklung als Gemeinschafts- aufgabe (bereichsspez. Lesefähigkeit) Variation von Aufgaben Planungs- und Kontrollinstrumente Dr. Lutz Stäudel * Leipzig3

4 Der Unterschied zwischen Wissen und Kompetenz - ein Beispiel Dienstags in der Universität, Dienstags in der Universität, chemiedidaktisches Praktikum für künftige Lehrerinnen und Lehrer: Ein Eggrace, erdacht von Studierenden für Studierende: Wie lässt sich in einer gegebenen Mischung dreier Kunststoffe, festem Indigo und kristallinem Kupfersulfat der Anteil des CuSO 4 praktisch bestimmen? Dr. Lutz Stäudel * Leipzig4 Die Lösung fast aller Gruppen: Mit einer (unbestimmten) Menge Wasser wird das Kupfersulfat gelöst, anschließend eingedampft und gewogen. Jedoch: Die Aufgabe kann so innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit nicht gelöst werden! Die Lösung fast aller Gruppen: Mit einer (unbestimmten) Menge Wasser wird das Kupfersulfat gelöst, anschließend eingedampft und gewogen. Jedoch: Die Aufgabe kann so innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit nicht gelöst werden! Was man unter Kompetenzgesichtspunkten erwartet hätte: Stoffeigenschaften als Basis für die notwendigen Trennung identifizieren Stoffeigenschaften (gedanklich) listen: löslich / nicht in Wasser löslich Alternativen diskutieren Lösung finden: Indirekte Bestimmung, indem Kupfersulfat gelöst, das Gemisch vor und der Rest nach einer Filtration und ggf. Trocknen gewogen wird. Was man unter Kompetenzgesichtspunkten erwartet hätte: Stoffeigenschaften als Basis für die notwendigen Trennung identifizieren Stoffeigenschaften (gedanklich) listen: löslich / nicht in Wasser löslich Alternativen diskutieren Lösung finden: Indirekte Bestimmung, indem Kupfersulfat gelöst, das Gemisch vor und der Rest nach einer Filtration und ggf. Trocknen gewogen wird.

5 Der Unterschied zwischen Wissen und Kompetenz - ein Beispiel Dienstags in der Universität, Dienstags in der Universität, chemiedidaktisches Praktikum für künftige Lehrerinnen und Lehrer: Ein Eggrace, erdacht von Studierenden für Studierende: Wie lässt sich in einer gegebenen Mischung dreier Kunststoffe, festem Indigo und kristallinem Kupfersulfat der Anteil des CuSO 4 praktisch bestimmen? Dr. Lutz Stäudel * Leipzig5 Noch etwas präziser: Wissen (um die Stoffeigenschaften) ist sicher vorhanden, vermutlich auch die Kenntnis der möglichen Trennverfahren Aber: mangelnde Verknüpfung konzeptbezogener und prozessbezogener Kompetenzen. Noch etwas präziser: Wissen (um die Stoffeigenschaften) ist sicher vorhanden, vermutlich auch die Kenntnis der möglichen Trennverfahren Aber: mangelnde Verknüpfung konzeptbezogener und prozessbezogener Kompetenzen.

6 How People Learn Chase & Simon 1973 Was Kompetenz ausmacht aus (lern-)psychologischer Sicht Dr. Lutz Stäudel * Leipzig6

7 Was Kompetenz ausmacht aus (lern-)psychologischer Sicht Dr. Lutz Stäudel * Leipzig7 M = Meister A = advanced B = Anfänger

8 Was Kompetenz ausmacht aus (lern-)psychologischer Sicht Dr. Lutz Stäudel * Leipzig8 M = Meister A = advanced B = Anfänger

9 Eine erste mathematisch- naturwissenschaftliche Aufgabe, an der Sie Ihre Kompetenz unter Beweis stellen können Die Ballonaufgabe Dr. Lutz Stäudel * Leipzig9 Wie viele Liter Luft enthält der Ballon ungefähr?

10 Kompetenzmodell für die nw. Fächer (A) Dr. Lutz Stäudel * Leipzig10

11 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig11 Kompetenzmodell für die nw. Fächer (A)

12 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig12 Kompetenzen konkret – am Beispiel von 4 Aufgaben im Umfeld von Formeln und Reaktionsgleichungen Der tropische Regenwald, ein Netto-Sauerstoffproduzent? Erdgasautos – besser für die Umwelt? Kohlenstoff + Sauerstoff, eine explosive Mischung? Drückende Schwüle, der Wasserdampf machts?

13 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig13 Teilen Sie sich bitte auf 4 Themengruppen auf Tropischer Regenwald Erdgasauto Kohlenstoff + Sauerstoff Drückende Schwüle Arbeiten Sie jeweils zu zweit bzw. zu dritt. Versuchen Sie, die Aufgaben zunächst ohne Hilfen zu lösen. Benutzen Sie dann die Hilfen!

14 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig14 Regenwald Der Text zur Aufgabe erläutert, dass der tropische Regenwald ein Mangelbiotop ist, in dem abgestorbene organische Materialien sofort abgebaut und die enthaltenen Mineralstoffe in den Kreislauf zurück geführt werden. Der Aufgabentext selbst enthält bereits einen Hinweis zur Lösung: nämlich den auf die Bildung von Sauerstoff.

15 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig15 Erdgasauto Die technische Schwierigkeit der Aufgabe besteht darin, vergleichbare Mengen Benzin und Erdgas zu definieren.

16 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig16 Kohlenstoff in Sauerstoffatmosphäre verbrannt … Als der Lehrer den Brenner anz ü ndet, um den Kolben zu erhitzen, fl ü chten ein paar Sch ü ler aus der ersten Reihe nach hinten. Na, ihr meint es kann gef ä hrlich werden? Das sollten wir vielleicht einmal vorab kl ä ren sagt der Lehrer zur Klasse und stellt den Brenner wieder ab. Eure Aufgabe: Ü berpr ü ft die Vermutung, dass das geplante Experiment – die Reaktion von Aktivkohle in einem mit Sauerstoff gef ü llten Kolben – gef ä hrlich werden k ö nnte. Benutzt bei Bedarf die ausgeteilten Hilfen. Eure begr ü ndete Antwort formuliert ihr dann in ein oder zwei S ä tzen.

17 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig17 Drückende Schwüle Eure Aufgabe: Überprüft die Frage, ob wasserdampf- haltige Luft bei gleicher Temperatur schwerer oder leichter ist als trockene Luft. Eure begründete Antwort formuliert ihr dann in ein oder zwei Sätzen. Das ist heute ja wie in der Sauna, stöhnt Niklas, der zusammen mit Jana an einem Chemiereferat arbeitet. Ist ja aber auch klar, der ganze Wasserdampf in der Luft, da ist die ja viel schwerer. Heißt ja nicht umsonst >drückende Schwüle<.

18 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig18 Exkurs: Zwei Arten von Hilfen Inhaltliche Hilfen als direkte Hilfe Die Formel für Kochsalz ist NaCl Erinnere Dich: Wassermoleküle besitzen ein Dipolmoment oder als Frage formuliert Was weißt du über die Zahl der Teilchen in einem bestimmten Gasvolumen? Wie verhalten sich die Massen von Edukten und Produkten bei einer chemischen Reaktion? Lernstrategische Hilfen Formuliere die Aufgabe in eigenen Worten! Versuche die wichtigen von den unwichtigen Informationen zu trennen! Was weißt du schon über den Sachverhalt und was kannst du daraus folgern? Kennst du etwas Ähnliches? Versuche das Problem in einem Schema / einer Skizze zu veranschaulichen! Außerdem: Die erste Hilfe (in diesem System) ist stets die Aufforderung zur Paraphrasierung. Die letzte Hilfe enthält die Komplettlösung als Musterlösung. Bewährt haben sich Aufgaben mit 5 bis 7 Hilfen

19 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig19 Eine kleine Übung Formulieren Sie in Partnerarbeit zwei bis drei Hilfen zur Ballonaufgabe! Verwenden Sie dabei sowohl inhaltliche wie lernstrategische Hilfen!

20 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig20 Kompetenzen differenzieren Quelle: Bildungsstandards Chemie (D)

21 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig21 Teilen Sie sich bitte noch einmal auf 4 Themengruppen auf Tropischer Regenwald Erdgasauto Kohlenstoff + Sauerstoff Drückende Schwüle Ermitteln Sie jetzt die zur Lösung notwendigen Kompetenzen und schätzen Sie die zur Lösung notwendige Ausprägung dieser Kompetenzen ein.

22 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig22 Wie unterrichten dass Kompetenzen erworben werden können? Basiswissen vermitteln und sichern Unterricht akzentuieren Bedeutung durch Metakommunikation klar machen ( Das habt ihr gemacht, das ist der Nutzen.) Erarbeitetes in variablen Kontexten erproben lassen (vernetzen)

23 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig23 Ein Beispiel für Üben und Metakommunikation Bearbeiten lassen mit dem Methodenwerkzeug Denk- und Sprechblasen

24 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig24 Kompetenzaufbau früh und systematisch beginnen Das Beispiel Umgang und Nutzen von Graphen A Badewanne B Wasserverbrauch

25 z.B.: Bereichsspezifische Lesefähigkeit ist eine Aufgabe für die gesamte naturwissenschaftliche Fachschaft muss systematisch entwickelt werden Dr. Lutz Stäudel * Leipzig25

26 Bereichsspezifische Lesefähigkeit ist eine Aufgabe für die gesamte naturwissenschaftliche Fachschaft muss systematisch entwickelt werden muss die spezifischen Kodierungen (Darstellungsformen) des Fachs/ Bereichs berücksichtigen sowie die Übersetzungen von einer in die andere Darstellungsform und ganz besonders die Überset- zung von Fach- in Alltagssprache und umgekehrt Dr. Lutz Stäudel * Leipzig26 Spezifischer Sprachstil (Nominal) Abbildungen / Fotos Skizzen (Werte-)Tabellen Graphen Formeln (chemische) Formeln (mathematische) Spezifischer Sprachstil (Nominal) Abbildungen / Fotos Skizzen (Werte-)Tabellen Graphen Formeln (chemische) Formeln (mathematische) M. Wagenschein: Die Alltagssprache ist die Sprache des Lernens – die Fachsprache ist die Sprache des Verstandenen M. Wagenschein: Die Alltagssprache ist die Sprache des Lernens – die Fachsprache ist die Sprache des Verstandenen

27 Kompetenzentwicklung unterstützen durch Bereitstellen geeigneter Lernsituatio- nen, in denen die entsprechende Kompetenz erworben/vertieft werden kann UND durch immer wieder Darüber reden im Sinne von Metakommunikation (Lehrkraft), um den Aufbau naturwissenschaftlicher Grundbildung zu unterstützen, ebenso Verständnis und Bedeutung der Ressourcen Dr. Lutz Stäudel * Leipzig27 Mit dieser Methode könnt ihr, ähnlich wie ein Wissenschaftler ….

28 Ein Instrument zur Planung Dr. Lutz Stäudel * Leipzig28 Voraussetzungen Klasse (z. 5/6) Klasse (z.B. 7/8) Klasse (z.B. 9/10) S II Präzisierung durch Erwartungshorizonte (Standards) Inhaltliche Konkretisierung Methodische Überlegungen Beiträge anderer Fächer Bemerkungen Wie lässt sich die Kompetenz über die Jahrgänge.. /.. entwickeln? Planungsraster nach Klinger

29 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig29

30 Das klassische Instrument: Tests Ergänzend: Diagnosebögen zur Selbst- und Fremdeinschätzung Danach: Anforderungen wenn nötig variieren Dr. Lutz Stäudel * Leipzig30 Kompetenzaufbau erfordert auch Kenntnis der Lernstände

31 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig31 Als Beispiel eine kleine Übung

32 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig32 Mit unterschiedlichen Lernständen bzw. mit Heterogenität umgehen Diagnostizieren, Differenzieren, Individualisieren … nur mit Hilfe dieser Ansätze kann Kompetenz- entwicklung bei allen Schülerinnen und Schülern (oder doch zumindest bei der großen Mehrzahl) gelingen. -> individuelle Hilfen zur Nacharbeit geben -> selbstdifferenzierende Lernumgebungen gestalten -> z.B. auch Stationenlernen mit Differenzierung -> kollektiv: Aufgaben variieren

33 Wie man Aufgaben variieren kann: Dr. Lutz Stäudel * Leipzig33 Aufgaben lassen sich gliedern in die eigentliche Aufgabe und den sog. Aufgabenstamm (Kontext, aus dem die Aufgabe heraus entwickelt wird). Durch Anreicherung des Aufgabenstamms mit relevanten Informationen kann die Aufgabe selbst leichter gemacht werden. Umgekehrt führen weniger Informationen zu einer anspruchsvolleren Aufgabe.

34 Wie man Aufgaben variieren kann: Dr. Lutz Stäudel * Leipzig34 Z.B. die Verbrennung von Methan Angereicherter Aufgabenstamm: Konkrete Hinweise auf die Bedeutungsebenen im AS, Aufgabe ist es dann, geeignete Beispiele zu finden Abgereicherter Aufgabenstamm: Praktisch keine Hinweise, sondern nur Aufforderung, die ver- schiedenen Bedeutungsebenen an Beispielen darzustellen und zu erläutern

35 Arbeitsphase: Dr. Lutz Stäudel * Leipzig35 Bilden Sie 4er Gruppen. Üben Sie das Anreichern des Aufgabenstamms zunächst kurz an den Beispielaufgaben des Vormittags. Entwickeln Sie dann eine Aufgabe, die Sie demnächst im Unterricht einsetzen können. Gestalten Sie Varianten dieser Aufgabe mittels unter- schiedlich informativem Aufgabenstamm. Zeit: 1 h Bereiten Sie eine Kurzpräsentation Ihrer Ergebnisse für das Plenum vor

36 Ein Instrument zur Kontrolle Dr. Lutz Stäudel * Leipzig36 Wenn Akzentuierung in Richtung auf einzelne Aspekte von Kompetenz – z.B. durch entsprechende Aufgaben – ein notwendiges Mittel ist, dann bedarf es der Planung und der Kontrolle dessen, was im Unterricht stattfindet.

37 Instrument zur Kontrolle Dr. Lutz Stäudel * Leipzig37 Analyse-Spinne hier orientiert an den Aspekten naturwissen- schaftlichen Arbeitens, zur Kontrolle, ob während eines Halb- jahres z.B. alle Aspekte angemessen berück- sichtigt worden sind.

38 Noch einmal pragmatisch: Wie kompetenzorientiert unterrichten? Unterricht vom erwarteten Ergebnis her denken: -Kann das, was ich jetzt unterrichte, dazu beitragen, dass die Lernenden am Ende … ? -Ermöglicht das, wie ich den Unterricht gestalte, den Lernenden aktive Aneignung? -Wo kann ich Akzente setzen? -Wie helfe ich den Lernenden, die Strukturen zu erkennen? -Wie kann ich den Lernenden die Bedeutung dessen vermitteln, … ? Dr. Lutz Stäudel * Leipzig38

39 Dr. Lutz Stäudel * Leipzig39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !


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