Fachdidaktik Modul Gruppe A Biologie SS19 Ein Vortrag von Lyn Semmel Der Weg der naturwissenschaftlichen erkenntnisgewinnung – das hypothetisch-deduktive Verfahren Fachdidaktik Modul Gruppe A Biologie SS19 Ein Vortrag von Lyn Semmel 10.07.2019

Gliederung Begriffsklärung Erkenntnisinteresse des Themas Erkenntnistheorie des Kritische Rationalismus Induktion und Deduktion Hypothetisch-deduktives Verfahren Sonnenblumenkurs und didaktische Potential Rahmenmodell wissenschaftsmethodischer Kompetenzen Theorie des Problemlösens und Methoden 10.07.2019

Wissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen Erkenntnisgewinnung Wissenschaftspropädeutik Propädeutik: Wie funktioniert Wissenschaft? 10.07.2019

Erkenntnisgewinnung als Kompetenzbereich Flexible Anwendung von Wissen Problemlösen Wissenschaftliche Aussagen gewinnen, Methoden  kritischer, reflektierter Umgang mit Wissen Nachvollzug, Selbstständigkeit Erkenntnisinteresse Kompetenz = handelnde Umgang mit Wissen 10.07.2019

Kritische Rationalismus Theorie = Vermutung des Wissens Karl Popper, „Logik der Forschung“ Wie kann man überprüfen, ob aufgestellte Theorien wahr sind? Falsifikation = möglich Verifikation = unmöglich Annäherung an Wahrheit durch Falsifikation Karl Popper: Anfang bis Ende des 20. Jahrhunderts  österreichisch-britischer Philosoph Schwanenbeispiel: „Alle Schwäne sind weiß“  widerlegbar, nicht beweisbar Theorie ist gut, wenn sie oft falsifiziert wurde Kritisch  eigene Theorien sollen widerlegt werden Rational  logisch Für Verifikation wäre unendlich große Anzahl an Experimenten notwendig 10.07.2019

Bedeutung des kritischen rationalismus Neue Denkrichtung in der Wissenschaft Kein Versuch Theorien zu belegen Man muss Theorien widerlegen 10.07.2019

Pflanzen betreiben Fotosynthese. Fällt euch ein Unterschied auf? Steht auf und tauscht euch mit 2-3 Personen aus! Pflanzen betreiben Fotosynthese. Die Wasserpest ist eine Pflanze. Auch die Wasserpest betreibt Fotosynthese. Die Wasserpest betreibt Fotosynthese. Die Wasserpest ist eine Pflanze. Alle Pflanzen betreiben Fotosynthese. 10.07.2019

Deduktion und Induktion Einzelaussagen Vorwissen Induktion (lat. zuleiten) Deduktion (lat. ableiten) Erfahrungen Generalisierende Aussagen 10.07.2019

Hypothetisch-deduktives verfahren Erkennen beginnt mit Problemlagen Erfahrungen (vorwissenschaftlich) Hypothese Experiment  Daten Überprüfung der Ausgangshypothese Modifikation der Theorie Erkenntnisgewinnung durch das hypothetisch-deduktive Verfahren Wissenschaftliche Aussagen entstehen nicht durch Schlussfolgerungen aus Experimenten und Beobachtungen  nicht rein induktiv Induktion (Problem  Hypothese) Deduktion (Hypothese aufstellen, Hypothese  Experiment) Induktive und deduktive Schlüsse für Erkenntnisprozess 10.07.2019

Unterrichtssimulation Der sonnenblumenkurs Unterrichtssimulation Einführung in naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozess: 5. Jahrgangsstufe Erkenntnismethoden kennenlernen Mit Kennzeichen des Lebens vertraut machen  Was ist Leben? Erkenntnismethoden: Beobachtung, Experiment, Untersuchung Von Arbeitsgruppe in Bayern erstellt 10.07.2019

Aufgabe (TPS): 1. Einzelarbeit: Denkt darüber nach, welche Kennzeichen des Lebens es geben könnte. (2 Minuten) 2. Gruppenarbeit: Bildet 7 Gruppen. Jede Gruppe befasst sich mit einem Kennzeichen des Lebens am Beispiel der Sonnenblume. (15 Minuten) Ordnet die Kärtchen der Sonnenblume den Teilschritten der Erkenntnisgewinnung zu. Fehlerkontrolle: Holt euch das passende Lösungsblatt vorne ab und korrigiert eure Zuordnung eigenständig. Überlegt zusammen welches didaktische Potential der Sonnenblumenkurs haben könnte. 3. Präsentation der Ergebnisse: Eine der 7 Gruppen stellt ihre Ergebnisse (Ideen über das didaktische Potential) im Plenum vor. 10.07.2019

Didaktisches potential des sonnenblumenkurses Abstufungen für unterschiedliche Kompetenzniveaus (Vorwissen) Weglassen von Kärtchen, einüben einer speziellen Fertigkeit im Erkenntnisprozess Eindruck von Planung, Durchführung und Auswertung Praktisch nachvollziehen, Motivation Gruppenarbeit 10.07.2019

Rahmenmodell wissenschaftsmethodischer Kompetenz Bildungsstandards = Fähigkeiten und Kenntnisse, die SuS am Ende der 9. Jahrgangsstufe in einem Fach erworben haben sollten Kompetenzkonstrukte = Kompetenzen, die man nicht beobachten kann, die man aber aus anderen messbaren Sachverhalten erschließen kann Beispiel: Konstrukt der Intelligenz Bildungsstandards wurden festgelegt nach dem PISA-Schock im Jahr 2000  abgeguckt von Ländern, die erfolgreicher abschnitten 10.07.2019

Standards der Erkenntnisgewinnung Kompetenzkonstrukte Charakteristika der Naturwissenschaft Wissenschaftsverständnis Wissenschaftliche Erkenntnismethoden Wissenschaftliches Denken Charakteristika der Naturwissenschaft: Beurteilen der Aussagen von Modellen, Grenzen der Naturwissenschaft, Wissenschaft und Gesellschaft Wissenschaftliche Erkenntnismethoden: Experimentieren, forschendes aktives Lernen Praktische Arbeitstechniken: Mikroskopieren, Zeichnen, Sicherheitsaspekte Labor, physikalische Messungen Kompetenzkonstrukte beeinflussen sich gegenseitig und können nicht unabhängig voneinander erworben werden Ein Kompetenzkonstrukt kann im Vordergrund stehen (besonders wichtig für Erreichen eines Standards) Praktische Arbeitstechniken Manuelle Fertigkeiten Nach Jürgen Mayer 10.07.2019

Theorie des problemlösens Problemlösen = Überwindung einer Diskrepanz zwischen einem Ausgangszustand und einem angezielten Endzustand mittels logischer Operationen Keine routinierte Verhaltensweise Konsens darüber, dass Weg der Erkenntnisbildung Problemlösen ist Zielorientiertes Denken und Handeln, für deren Bewältigung keine routinierte Vorgehensweisen verfügbar sind (es geht um die Anwendung von Wissen und Fähigkeiten in bestimmten Situationen) Operation = Handlung  praktische/ operative Intelligenz 10.07.2019

Problemlösen Merkmale eines Problem Merkmale der Person Merkmale der Situation Beeinflussen den Prozess des Problemlösens 10.07.2019

Merkmale eines Problems Gut/schlecht definiert Bereichsübergreifend/ domänenspezifisch Wissensarm und wissensreich Jedes Problem stellt spezifische Anforderungen an den Problemlöser Prozeduren notwendig Problem mit semantischen Kontext einfacher zu lösen Komplexe alltagsnahe Szenarien, variierte Kontexte Flexibilisierung des Wissens Semantik = Bedeutung Prozeduren = Operationen (kausales Denken, Induktion, Deduktion) 10.07.2019

Merkmale der Situation Offenes/ geschlossenes Aufgabenformat Informationsdarbietung Individuelles- oder Gruppenproblemlösen Informationsdarbietung: Text, Grafik, Zahlen 10.07.2019

Kommunikations- und Führungsstrukturen Rollenverteilung Kooperation Gruppenproblemlösen Kommunikations- und Führungsstrukturen Rollenverteilung Kooperation Kollektives Ergebnis qualitativ besser Soziale Dynamik kann Erkenntnisprozess überlagern Rollenverteilung schafft wechselseitige Abhängigkeit und spart Zeit Gruppenmitglieder fassen ihr Wissen zusammen, nehmen verschiedene Sichtweisen ein Soziale Dynamik (Motivation, wenn SuS der Gruppe sich schlecht verstehen) 10.07.2019

Deklaratives Wissen (Konzeptwissen) Merkmale der Person Deklaratives Wissen (Konzeptwissen) Prozedurales Wissen (Problemlösestrategien) Kognitive Fähigkeiten (Intelligenz) Metakognition Bei formalen Problemen Intelligenz ausschlaggebend bei semantischen Problemen alle Fähigkeiten Formal = logisch Lernende haben Schwierigkeiten bei Teilkompetenzen 10.07.2019

Naturwissenschaftliche Fragen formulieren Hypothesen aufstellen Prozessvariablen Personenvariablen Naturwissenschaftliche Fragen formulieren Hypothesen aufstellen Untersuchungen planen Daten analysieren und Schlussfolgerungen ziehen Wissen, Konzepte, Methoden Kognitive Fähigkeiten Wissenschaftliches Denken - Defizite in den Teilkompetenzen (mangelnde Koordination von Theorie und Evidenz) Strukturmodell zum Wissenschaftlichen Denken (Scientific reasoning) 10.07.2019

Methoden und Instrumente Paper and pencil Tests Schriftliche Tests multiple-choice Authentische Aufgaben Computergestütztes Testen Practical assessments Praktisches Experimentieren Klassenraumstudien Multiple-choice  Wird wirklich Problemlösefähigkeit gefördert? Authentische Kontexte  lebensnah, Idee, dass SuS Leistungsmaße erreichen, die näher an den angezielten Kompetenzen liegen 10.07.2019

Beispiele um das Wissen besser behalten werden Hohe Schüleraktivierung Flüstergespräch Vorwissen aktivieren Beispiele um das Wissen besser behalten werden Hohe Schüleraktivierung Bewegung Kommunikation, Austausch, Einnehmen verschiedener Sichtweisen Weniger Unsicherheiten 10.07.2019

Quellen https://www.youtube.com/watch?v=BiLPh7gYTG8 06.04.2019 18:00 Uhr https://www.youtube.com/watch?v=6DrPOby0IdQ 06.04.2019 18.13 Uhr https://www.neuronation.de/science/was-bedeutet-deduktives-und-induktives- denken 07.04.2019 11:52 Uhr https://encrypted- tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSAnsXIB3SyxQTHI9kiHBBM81PVQMq9Ve HZGOYwOTtvb0T_O9HMrw 07.04.2019 12:05 Uhr Erkenntnisgewinnung als wissenschaftliches Problemlösen, Mayer, J. Der Weg der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung, Moisl, F. Der Sonnenblumenkurs, Truernit, L., Rehbach, R., Hager, K., Rach-Wilk, N., Dieckmann, R., Hoernig, J. 10.07.2019

Vielen Danke für eure Aufmerksamkeit! 10.07.2019