Aufgaben mit gestuften Hilfen Heterogenität abfedern Komplexität erhalten Selbstständigkeit fördern Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Elemente des Workshops Was sind Aufgaben mit gestuften Hilfen? Bedeutung von Aufgaben für den Unterricht Hilfen zur Unterstützung Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen Beispiele erprobter Aufgaben Entwicklung eigener Aufgaben Austausch und Diskussion 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Was sind Aufgaben mit gestuften Hilfen? Erläuterungen am Beispiel 1. Teil Was sind Aufgaben mit gestuften Hilfen? Erläuterungen am Beispiel 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Aufgabenbeispiel „Die Einkaufswagenaufgabe“ „Wozu braucht man mehr Kraft, wenn man einen voll beladenen Einkaufswagen vorwärts eine Bordsteinkante hochhebt oder wenn man ihn umdreht und rückwärts hochzieht?“ Gibt es eine physikalische Begründung dafür, dass die eine Variante von vielen Menschen bevorzugt wird? Bei welcher Variante muss man mehr Kraft einsetzen? 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen Aufgabenbeispiel „Die Einkaufswagenaufgabe“ Eine (erste) nützliche Hilfe lautet: Versuche das Problem in einem Schema / einer Skizze zu veranschaulichen! 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen Weitere Hilfen Welche Gesetzmäßigkeit kannst du hier anwenden? (Hebelgesetz) Mach dir klar, welche Art von Hebeln in der Aufgabe auftreten. Schau evtl. in deinem Physikbuch nach! Überlege, wo in beiden Fällen die Drehpunkte und die Hebelarme liegen. 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen Die Lösung: K-Arm L-Arm K-Arm L-Arm 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Aufgaben mit gestuften Hilfen selbst ausprobieren Sie erhalten jetzt ein Aufgabenblatt sowie eine Reihe von Hilfen, wie sie ähnlich im Unterricht (und in der Begleitforschung) eingesetzt werden. Bitte bearbeiten Sie die Aufgabe unter Benutzung der Hilfen jeweils zu zweit! 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Austausch der gemachten Erfahrungen 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel - Forschergruppe LLL Kassel

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 2. Teil Warum Aufgaben für den naturwissenschaftlichen Unterricht so wichtig sind 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen Die Ausgangslage Fragend-entwickelnder Unterricht fragmentiert Fragestellungen, Inhalte und Lernsituationen Komplexe Aufgaben überfordern weniger leistungsfähige Schülerinnen und Schüler Lerngruppen sind stets heterogen, Differen-zierung ist notwendig Inhaltliche Zielgleichheit ist dennoch erwünscht 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen Aufgaben für verändertes Lernen Aufgaben für eine veränderte Unterrichtsgestaltung Aufgaben zur Förderung selbstständigen Lernens (anspruchsvolle) Aufgaben für die kognitive Aktivierung der Schülerinnen und Schüler 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 1. Aufgaben ... für eine veränderte Unterrichtsgestaltung Das vorwiegend fragend-entwickelnde Unterrichtsskript führt nur bedingt zu einer kognitiven Aktivierung der Schülerinnen und Schüler Für erfolgreiches Lernen müssen aber (möglichst) alle Schülerinnen und Schüler in den Fortgang des Unterrichts eingebunden werden. Wohl-definierte Aufgaben sind wirksame Mittel auf diesem Weg 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen Josef Leisen:Qualitätssteigerung des Physikunterrichts durch Weiter-entwicklung der Aufgabenkultur. In: MNU 54/7 2001, S. 401 – 405 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 2. Aufgaben... zur Förderung selbstständigen Lernens Überantwortung von Teilen des Lern- und Erkenntnisprozesses Nutzung kooperativer Lernformen Nutzung von Peer-Group-Effekten 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Exkurs: LEV VYGOTSKI (1896-1934) Zone der proximalen Entwicklung 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Produktiver Umgang mit der Heterogenität 3. (anspruchsvolle) Aufgaben ... für die kognitive Aktivierung der Schülerinnen und Schüler Konstruktivistische Sicht auf das Lernen Aktive Aneignung statt passive Rezeption Vermittlung von Erfolgserlebnissen und Stärkung der Motivation 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 3. Teil Wie Hilfen aussehen können / müssen, mit denen man die Bearbeitung komplexer Fragestellungen unterstützen kann. 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Drei Dimensionen der Hilfestellung Dimensionen gestufter Lernhilfen Aktivierung Elaboration Sachbezogene Information Strukturierung des Problems 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen  Inhaltliche Hilfen z.B. als direkte Hilfe Die Formel für Kochsalz ist NaCl Erinnere Dich: Kraft = Gegenkraft Eidechsen gehören zu den wechselwarmen Tieren oder als Frage formuliert Mit welchem Gesetz kann man die Kräfte an einem Hebel beschreiben? Wenn Chlorophyll grün erscheint, welchen Farb- anteil absorbiert es dann aus dem weißen Licht? 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

 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? Was weißt du schon über das Gesuchte und was benötigst du dafür? Versuche das Problem in einem Schema / einer Skizze zu veranschaulichen! 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen Taxonomie inhaltlicher und lernstrategischer aufgabenbezogener Lernhilfen Paraphrasierung / Fokussierung auf den Zielzustand „Erklärt Euch gegenseitig die Aufgabe noch mal in euren eigenen Worten“ Fokussierung auf den Ausgangszustand „Schaut euch die Informationen aus dem Aufgabentext an: …?“ Elaboration von Unterzielen „Überlegt euch, welche der Eigenschaften am schnellsten zu bestimmen ist!“ Aktivierung von Vorwissen „Könnt ihr euch noch an eine Formel erinnern, mit der ihr aus Masse und Volumen die Dichte bestimmen könnt?“ Informationsinput „Die Formel für Dichte lautet Dichte = Masse / Volumen“ Visualisierung „Fertigt eine Skizze des Problems an!“ Verifizierung „Schreibt die einzelnen Schritte noch mal aufeinander auf!“ Strukturierung d. Problems Aktivierung/ Elaboration Strukturierung d. Problems Aktivierung/ Elaboration Aktivierung/ Elaboration Sachbez. Information Sachbez. Information Strukturierung d. Problems Aktivierung/ Elaboration Strukturierung d. Problems Aktivierung/ Elaboration 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Methodische Varianten der Hilfen-Präsentation Alle Gruppen erhalten Aufgabenstellung und einen Umschlag mit nummerierten Hilfekärtchen. Nummerierte Hilfekärtchen am Lehrerpult, es darf immer nur einer aus einer Gruppe nach vorn gehen und die Hilfe einsehen. 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Ermutigende Ergebnisse 4. TeiI Ermutigende Ergebnisse 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen Das Forschungsprojekt „Selbstständigkeitsorientiertes fachliches Lernen in den Naturwissenschaften durch kognitiv anspruchsvolle Aufgaben mit gestuften Lernhilfen“ Rita Wodzinski (Physik, Uni Kassel) Lutz Stäudel (Chemie, Uni Kassel) Martin Hänze (Psychologie, Uni Kassel) Gudrun Franke-Braun (Chemiedidaktik) Simone Blum (Psychologie) Florian Schmidt-Weigand (Psychologie) 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Versuchsdesign Bedingung 1 25 Schülerpaare Problem „5-Zent-Münze“ Prozessbegleitender Selbstbericht / Lerntest Bedingung 1 25 Schülerpaare Problem „5-Zent-Münze“ Experimentalbed.: gestufte Lernhilfen Problem „Optische Linsen“ Kontrollbed.: Hilfetexte Bedingung 2 Vortest Prozessbegleitender Selbstbericht / Lerntest Interviews mit ausgewählten Schülern 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Lernleistungen (5-Cent) 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Innersubjektive Effekte Kompetenz: „Ich habe gemerkt, dass ich die Dinge verstanden habe“ Sozial: „Wir konnten uns gut gegenseitig helfen“, „Ich habe mich in der Partnerarbeit wohl gefühlt“ Lernfreude: „Ich habe mich über meine Leistung gefreut“ niedrig hoch 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Effekte der Gruppenzusammensetzung = < < = < = homogen gut heterogen homogen schlecht 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Einige Ergebnisse im Überblick Gestufte Lernhilfen wirken positiv auf: Kommunikation Reproduktion der Aufgabenlösung Leistung bei Transferproblemen Lernerleben (Affekte und Attributionen) Lernwirksamkeit der Lernhilfen geht NICHT zurück auf Lernzeit Lernvoraussetzungen Kommunikation in den Lernpaaren Lernschwache Schüler empfinden das selbstständige Lösen der Aufgabe als sehr befriedigend. 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 5. Teil Aufgabenpool 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Aufgaben nach fachlichen Themen 1. Dichte / Auftrieb: „Wie kann man Kunststoffe trennen?“ Entwicklung eines technischen Verfahrens „Woraus besteht eigentlich die 5-Cent-Münze?“ Überprüfung eines Feststoffes hinsichtlich seiner Stoffeigenschaften, insbesondere der Dichte „Welches Gas ist im Feuerzeug?“ Identifizierung eines Gases anhand seiner Dichte „Rettung auf einer Eisscholle“ Verknüpfung von Dichte und Auftrieb 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 2. Optik „Brennweite von Linsen“ Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der Brennweite von Linsen „Sonnentaler Aufgabe“ Anwendung des Prinzips der Lochkamera „Susi und Max“ Spiegel, Reflektion von Licht 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 3. Weitere Physik-Aufgaben „Kühlschrank“ Systembetrachtung, Energieerhalt „Kinderwagenaufgabe“ Anwendung der Hebelgesetze auf einen Alltagsgegenstand „Das optimale Klangerlebnis“ Nutzung des Prinzips der korrespondierenden Röhren für eine Schlauchwaage „Wer hat Recht?“ Ausdehnung von Stoffen 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 4. Lösungen, Salze „Salze lösen sich verschieden gut“ Entwicklung eines technischen Verfahrens zur Bestimmung der Löslichkeit eines Salzes „Salzgewinnung“ Entwicklung eines Verfahrens, um Salz aus tief liegenden Lagerstätten zu fördern „Osmose und Umkehrosmose“ Entwicklung eines Verfahrens zur Meerwasserentsalzung mittels Umkehrosmose 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 5. Oxidation „Feuerlöschen“ Erklären der Löschwirkung von Wasser „Die Glühbirne“ Eine Möglichkeit entwickeln, um den Glühdraht vor Oxidation zu schützen 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen

Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen ARBEITSPHASE Entwickeln Sie selbst eine Aufgabe mit gestuften Hilfen, die Sie in Ihrem Unterricht in den nächsten Wochen einsetzen können. Suchen Sie sich dazu einen Partner. Gestalten Sie Aufgabe und Hilfen so, dass sie anschließend von anderen ausprobiert werden können! 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen