Umgang mit Heterogenität im naturwissenschaftlichen Unterricht Ein Beitrag zur Maßnahme „Beobachten-Beschreiben-Bewerten-Begleiten“

Übersicht Bezug zu Bildungsstandards / Verbindlichkeit Förderspirale Diagnose Lerntagebuch Diagnoseaufgaben Individualisierung von Lernprozessen Differenzierung durch offene Aufgaben Aufgaben mit abgestuften Hilfen Selbstregulation Selbstdiagnose Partnerarbeit

Der Auftrag der Schule Jeder junge Mensch hat ein Recht auf Erziehung und Bildung. Die öffentliche Schule schuldet ihm jede zur Erfüllung dieses Rechts nötige Hilfe – unabhängig von Herkunft, Geschlecht, wirtschaftlicher Lage und unter ausdrücklicher Berücksichtigung seiner besonderen Begabung. Kein Kind darf fallengelassen werden. Die Schule ist zu angemessener Förderung und Motivation auf allen Stufen und in allen Schularten verpflichtet. Einführung in den Bildungsplan 2004, S. 10 – Hartmut von Hentig

Didaktische und methodische Prinzipien Die Lernhandlung erlaubt nicht nur, sie verlangt Selbstständigkeit, Eigenverantwortung, Selbstkontrolle (selfdirection). Ein Logbuch (das ist die Protokollierung des täglichen Lernens), die bewusste Mitteilung des Gelernten an andere (Präsentation), die Sammlung der eigenen Leistungen (im Portfolio) leisten mehr für das Qualitätsbewusstsein als Lehrerurteil und Zensur. Die Verantwortung für das eigene Lernen findet eine wichtige Ergänzung und Anregung in der Verantwortung für das gemeinsame (von der Lehrkraft veranstaltete) Lernen. Die Schülerinnen und Schüler werden an der Planung des Unterrichtsverlaufs, an der Wahl der Anlässe und Gegenstände beteiligt, was wiederum die Teilnahme am Unterricht verstärkt. Einführung in den Bildungsplan, Hartmut von Hentig, Bildungsplan 2004, S. 16

Problem Diese Prinzipien sind nur teilweise in den Bildungsstandards der Fächer verankert Die Ablösung der Belehrung (das Abarbeiten von Stoffplänen) durch eine Anstiftung zum selbstständigen Erwerb von Fähigkeiten, Kenntnissen und Verhaltensdispositionen vollzieht sich vermutlich eher aufgrund der hier angesprochenen Prinzipien als aufgrund der bisher dargestellten veränderten Lernziele und Kompetenzlisten. Einführung in den Bildungsplan, Hartmut von Hentig, Bildungsplan 2004, S. 16

Auftrag an die Schulen Siehe Einführungsvorträge Siehe Infodienst Schulleitung 138  zum Horstmann-Schreiben

Arbeitsauftrag 1 Analysieren Sie die Bildungsstandards hinsichtlich der didaktischen und methodischen Prinzipien nach Hartmut von Hentig in den Bildungsstandards Biologie, Physik, Chemie, und in den Leitgedanken zu den Naturwissenschaften. Material: Kopien der Bildungsstandards

Bildungsstandard Physik (BW) - Leitgedanken Handlungsorientiertes und entdeckendes Lernen und Arbeiten in Teams – auch im Physikpraktikum – sind tragende Säulen des Physikunterrichts. Diese Handlungsorientierung ermöglicht einen differenzierten Unterricht, sodass jede Schülerin und jeder Schüler eine Chance hat, auf der eigenen Stufe des Könnens zu arbeiten. Vor allem im handlungsorientierten Unterricht, bei der Teamarbeit oder im Physik-Praktikum können die Denk- und Arbeitswege der einzelnen Schülerinnen und Schüler beobachtet werden. Auf diese Weise kann die Lehrkraft bei individuellen Problemen helfen. Durch offene Problemstellungen und entdeckendes Lernen werden die Schülerinnen und Schüler zur Suche nach eigenen Lösungswegen angeregt. Ihre eigene Anstrengungsbereitschaft und Kreativität werden unter anderem durch Referate und eigene Experimentalvorträge gefördert und der eigene Kompetenzzuwachs wird erkannt. Lehrerinnen und Lehrer können aus den angewandten Strategien Denk- und Lernwege erkennen und den folgenden Unterricht danach organisieren. Zu Arbeitsauftrag 1 Beispiel Physik

Die Förderspirale Bildungsstandard Physik: Lehrerinnen und Lehrer können aus den angewandten Strategien Denk- und Lernwege erkennen und den folgenden Unterricht danach organisieren.

Die Förderspirale Verallgemeinerung: Diagnose im Unterricht dient dazu, Schülerleistungen zu verstehen und einzuschätzen um daraus Schlüsse zu ziehen und angemessene pädagogische und didaktische Maßnahmen umzusetzen.

Was soll diagnostiziert werden? fachlicher Lernstand Denkweisen und Vorstellungen der Schüler überfachliche Kompetenzen Lern- und Arbeitsweisen …

Wann soll diagnostiziert werden? Ergebnisdiagnose Was können die Schüler am Ende der Einheit? Lernprozessdiagnose Bei wem muss ich wie steuern? Eingangsdiagnose Was müssen die Schüler können und was können sie? Lerneinheit

Ziele der Ergebnisdiagnose Was können die Schüler am Ende der Einheit? Erfassung des Leistungsstands zu Benotung Qualifizierte Rückmeldung an Schüler Evaluation des Unterrichts Ggfs. Weiterleitung an Nachfolgelehrkraft Verfahren Klassenarbeit / schriftlicher Test Praktischer Test mit Befragung Vortrag mit Befragung … Lerneinheit

Ziele der Eingangsdiagnose Erfassung des Leistungsstands in der Klasse um ggfs. insgesamt wichtige Einheiten zu wiederholen. Berücksichtigung des Individualstands um ggfs. Lernberatung zu geben. Verfahren DVA (siehe ZPG Physik*) Eigene Eingangstests Testverfahren online und offline Eingangsdiagnose Was müssen die Schüler können und was können sie? Lerneinheit *http://lehrerfortbildung-bw.de

Arbeitsauftrag 2 Lerneinheit Lernprozessdiagnose Bei wem muss ich wie steuern? Welche Methoden halten Sie für die Prozessdiagnose für geeignet? Verwenden Sie Metaplankarten. Lerneinheit

Lernprozessdiagnose Diagnosemittel „Zwischentests“ Diagnosebögen Schülerselbsteinschätzungen (später) Arbeitsprodukte (Hausaufgabe, Präsentation, Projektergebnis, Experiment) Lerntagebücher Portfolios Lernbeobachtung Einzel-, Gruppen- und Unterrichtsgespräche

Diagnosebögen Fachlich und thematisch spezifisch Modellvorstellungen zur Atomhülle (Anlage 1, s.u.) Fachlich, aber thematisch unspezifisch Schülerexperimente (Anlage 17, s.u.) Überfachlich Gruppendiskussion (Anlage 18, s.u.) Bildungsverlag 1: Pädagogisch diagnostizieren im Schulalltag  Online

Anforderungen an Diagnoseaufgaben im Unterricht Beschränkung auf Wesentliches Konzentration auf bestimmte Kompetenzaspekte (z.B. Prozess und Wissen trennen) Berücksichtigung unterschiedlicher Niveaus Aufforderung zur Produktion (z.B. Erklärung, Beschreibung des Lösungswegs) Bemerkung: Aufgaben zur Diagnose im medizinischen und wissenschaftlichen Bereich haben deutlich höhere Anforderungen.

Beispiel: Diagnose Modellierung (adaptiert aus PM Heft 15, S. 7) Beeinflussende Größen - Aufgaben mit überflüssiger Information - Aufgabenkonstruktion („Was könnte man fragen?“) - Aufgaben mit fehlenden Informationen (plausible Annahmen) Schätzen, Überschlagen - Fermiaufgaben (Mit geschätzten Größen rechnen) Vereinfachen - Welche Annahmen/Vereinfachungen musst du machen, damit … Formalisieren Welcher Ansatz passt auf die Situation? Welche Größen wirken wie zusammen? - Mathematisieren - Visualisieren Anwendungsbezug - Gib verschiedene Situationen an, auf die der Sachverhalt zutrifft/anwendbar ist. Validieren - Plausibilitätsbetrachungen - Gültigkeitsbetrachtungen - Überprüfungsmöglichkeiten

Arbeitsauftrag 3 Welche Kompetenzaspekte (oder Fachlichkeiten oder Schülervorstellungen) sind für Ihr Fach so wichtig, dass Diagnosebögen erarbeitet werden sollen? Wählen Sie einen wichtigen Kompetenzaspekt aus Ihrem Fach. Konzipieren Sie einen Diagnosebogen (nur Skizze). Was sollten die Aufgaben diagnostizieren und welche Aufgabenformate sind geeignet?

Lerntagebücher Wozu sollen wir das jetzt noch aufschreiben? Wir haben doch keinen Deutschunterricht, sondern Physik! Ich bin doch Physik-Lehrer und kein Deutschlehrer! Schülerin: (…) also ich weiß net, wir mussten des ja ins Lerntagebuch eintragen und dann hab ich mir des nochmal durchgelesen und hab halt geguckt, haja, des, ich hab au mit ner Mitschülerin, also mit meiner Freundin getauscht und dann hab ich des durchgelesen und die hats dann au ganz anders geschrieben als ich und dann isch mir des eigentlich au klarer geworden (…)

Lerntagebücher … machen Schülerinnen und Schülern bewusst, was sie gelernt haben und wo ihre Wissenslücken sind … sind für Lehrkräfte Diagnosehilfen Die Schülerdarstellung in eigenen Worten offenbart Fehlvorstellungen, Fehler, Unklarheiten und Wissenslücken

Lerntagebuch Es gibt keine standardisierten Vorschläge für Lerntagebücher Hilfreich sind Information über Aufbau und Sinn eines Lerntagebuchs (auch Elternabend) Regeln (Zeitbeschränkung 5-10 min; Kontrolle und Rückmeldung) Leitfragen, z.B. Was hast du gelernt? Welche Schwierigkeiten hast du? Was ist für dich besonders wichtig gewesen?

Studie zum Lerntagebuch Das Lerntagebuch als Mittel zur formativen Diagnostik von schulischen Lernstrategien Prof. Renkl, Universität Freiburg Zu offene Leitfragen führen selten zu auswertbaren Schülertexten. Zu präzise Leitfragen geben Lernstrategien vor.

Welche Strategien kann man erkennen? Kognitive Lernstrategien Metakognitive Lernstrategien Elaboration Verknüpfung mit Vorwissen z.B. Beispiele benennen Planungsstrategien z.B. Wann und wie wird gelernt? Organisation Strukturierung von Lernstoff z.B. MindMap Überwachungsstrategien z.B. erkennt, was nicht verstanden wurde Wiederholung z.B. Formulierung von Sachverhalten in eigenen Worten Regulationsstrategien z.B. nutzt Methoden, Lücken aufzuarbeiten

Arbeitsauftrag 4 Analysieren Sie die Beispieleintragungen in Lerntagebüchern. Material: Verteilte Kopie

link www.psychologie.uni-freiburg.de/einrichtungen /Paedagogische/Projekte/LS_Lerntagebuch/ls_ lerntagebuch-Dateien/Schuelereinfuehrung_bio.ppt link

Arbeitsauftrag 4 (optional) Werden Sie die Arbeit mit dem Lerntagebuch in Ihren Fortbildungen thematisieren? Falls ja: Erarbeiten Sie mit Ihrem Fachpartner einen Vorschlag zur Überarbeitung der Schülerhilfe. Basismaterial: Schülerhilfe Lerntagebuch Biologie der Uni Freiburg

Weitere Hinweise zum Lerntagebuch Nur zeitlich befristet in einzelnen Unterrichtseinheiten einsetzen Mit den anderen Klassenlehrern koordinieren Lerntagebücher kontrollieren und auswerten Gute Tagebuchführung loben (nicht verwechseln mit guter fachlicher Darstellung) Qualifiziert rückmelden evt. auch mal Online (z.B. über Moodle) durchführen

Beobachten (Zusammenfassung) DVA (Verweis auf ZPG Physik) Eingangstests (z.B. Online Westermann, Klett, …) Zwischentests Schülerselbsteinschätzungen (später) Arbeitsprodukte (Hausaufgabe, Präsentation, Projektergebnis, Experiment) Lerntagebücher Portfolios Diagnosebögen Lernbeobachtung Einzel-, Gruppen- und Unterrichtsgespräche Klassenarbeiten

Beschreiben Schriftlich Vorformulierungen in Diagnosebögen (mit und ohne Skalierung) Eigene Formulierungen in Diagnosebögen Eintragung im Lerntagebuch Eintragung in Klassenarbeit bzw. anderen schriftlichen Schülerleistungen Qualifizierte Rückmeldung (siehe verteiltes Beispiel) Mündlich Verbale Rückmeldung an Schüler Diskussion in Klassenkonferenz Elterngespräch

Bewerten Bewerten bedeutet hier nicht Benoten, sondern die Beobachtung unter Berücksichtigung individueller Faktoren und äußerer Umstände mit einer Bezugsnorm oder individuellen Zielen in Beziehung zu bringen.

Bewerten Sich der Bezugsnormen der Bewertung bewusst machen und pädagogisch angemessen agieren Sachliche Bezugsnorm (Vergleich Standards, EPAS, …) Soziale Bezugsnorm (Vergleich mit Mitschülern, …) Individuelle Bezugsnorm (Fortschritte registrieren, individuelle Ziele)

Bewerten Das Ergebnis der Bewertung kann sein: gezielt auf weitere Lernangebote (z.B. Schulbuch, Lernhilfen, Software, …) hinweisen „Der Sache auf den Grund gehen“ - Analyse mit Kollegen abgleichen gemeinsam mit Schüler Lernplan erstellen, eine Lernvereinbarung treffen Elterngespräch

Lernvereinbarung In einer individuellen Lernvereinbarung (z.B. für das Ausräumen von Defiziten) wird zwischen Schüler und Lehrer (und ggfs. Eltern) eine individuelle Lernplanung über Lernziele, Inhalte, Zeit, Methoden etc. vorgenommen und schriftlich festgehalten. Sie sollte umfassen: Was soll erreicht werden (Ziele/Teilziele)? Mit welchen Aktivitäten (Schritte/Teilschritte)? Mit welchen Mitteln, Hilfen, Ansprechpartnern? Wie lange? Mit welcher Prüfung der Zielerreichung? Lernvereinbarungen für Projektarbeiten, etc. siehe „Basisheft 4B“, S. 56 bzw. link

Begleiten - Keine Diagnose ohne Förderung Schüler arbeiten in Zusatzzeit L. gibt Hinweise S. arbeiten in Zusatzzeit (zuhause, Förderstunde, …) L. kontrolliert und steuert nach Lehrkraft räumt Unterrichtszeit ein In jeder (Doppel)Stunde bzw. in bestimmten Situationen, z.B. Stillarbeit Punktuell (feste Zeiten im Jahr) In jeder Unterrichtseinheit (z.B. letzte Woche vor KA)

Begleiten - Keine Diagnose ohne Förderung Schule organisiert Förderung Förderunterricht „Lerndienst“ (link) Lehrkraft organisiert den Unterricht neu: 4B als Unterrichtsprinzip bedeutet kein Lernen in gleicher Front individuelle Lehr-Lernangebote

Individualisierung von Lernprozessen Jeder Schüler soll gemäß seiner individuellen Lernvoraussetzungen und Möglichkeiten gefordert und gefördert werden. Differenzierung bei Lernzielen (im Rahmen des Bildungsstandards) Themenwahl (L ordnet zu …/ … S. wählt aus) Aufgabenwahl (unterschiedliche Anforderungen) Bearbeitungsart (medial, mündlich, Aufsatz, Plakat, …) …

Schwierigkeiten der Individualisierung „Forderung“ „Schwierigkeiten“ Individualisierung als Unterrichtsprinzip Soll man etwa Einzelunterricht machen? Lernziele individuell so gestalten, dass sie von jedem erreichbar sind, (Kompetenzzuwachs ohne Über- und Unterforderung) Gelten Bildungsstandards nicht für alle? Schülerinnen und Schüler dort abholen wo sie sich im Lernprozess befinden. Woher weiß ich das? Verschiedene Lernwege ermöglichen. Wie soll das unterrichtsorganisatorisch gehen? Schüler(innen) selbstständig arbeiten lassen. Das gibt doch ein Chaos und dauert sowieso zu lang. Arbeitsauftrag 6: Ergänzen Sie die „Schwierigkeiten“. Was würden Sie den Skeptikern sagen?

Erschließung der Lerninhalte durch … Aufgabenstellungen, die sich in Umfang oder Schwierigkeitsgrad unterscheiden, offene Aufgaben, gestufte Anleitungen und Hilfestellungen, Lernformen, die sich im Grad der Selbständigkeit unterscheiden, Wiederholungen, Übungen, Anwendungen oder Vertiefungen und thematische Erweiterungen zur Auswahl arbeiten in unterschiedlichen Sozialformen, z.B. Selbstständiges Lernen, kooperative Lernformen

Differenzierung über Aufgaben Die Schwierigkeit einer Aufgabe wird bestimmt durch Bekanntheitsgrad Komplexität der Handlung Kompliziertheit des Gegenstands Maß der Hilfen

Experimente mit unterschiedlicher Schwierigkeit Stationenlernen Energie Es gibt drei verschiedene Schwierigkeitsgrade I - III Bearbeite 5 Stationen aus mindestens zwei Bereichen! Beispiel aus ZPG Physik (Herr Petrich)  Link 1. Wirkungsgrad eines Elektromotors II 2. Energiestromstärke einer Kerze I 3. Wirkungsgrad von Haushaltsgeräte 4. Ein geschlossener Entropiekreislauf 5. Energieübertragungsketten III 6a. Kennlinie einer Solarzelle 6b. Wirkungsgrad einer Solarzelle 7. Eine Kilowattstunde – viel oder wenig Energie? 8. Hausmittel gegen Hitze – Textstation 9. Wirkungsgrad einer Wärmepumpe 10. Brennstoffzelle – Aufgabe rechnen

Niveau und Anforderung sind nach Kompetenzbereichen aufzuschlüsseln Quelle: Bildungsstandards im Fach Physik für den Mittleren Schulabschluss, S. 7 (KMK) www.kmk.org/bildung-schule/qualitaetssicherung-in-schulen/bildungsstandards/dokumente.html

Anforderungsbereiche Naturwissenschaften Verkürzte Darstellung aus for.mat. Die fachspezifischen Präzisierungen findet man bei www.kmk.org (zum Angebot) .

Differenzierung über Experimentalaufgaben Arbeitsauftrag Analysieren Sie das verteilte Beispiel zur Fallbeschleunigung (Quelle for.mat) Welche Experimente aus Ihrem Fach wären für eine ähnliche Aufbereitung geeignet?

Differenzierung über offene Aufgaben Beispiel: Ein Astronaut führt an der Raumstation Außenarbeiten durch. Er ist nur durch eine Leine mit der Raumstation verbunden. Die Befestigung löst sich. Kann er sich selbst retten? Verschiedene Phasen Idee Experimentelle Überprüfung Formalisierung Quantifizierung Ergebnisdarstellung Übertragung auf andere Situationen, z.B. Rückstoß Sammlung an Aufgaben z.B. in: Methodiküberlegungen für den mathematisch- naturwissenschaftlichen Unterricht  ISB

Differenzierung über offene Aufgaben Die NASA hat errechnet, dass das Erdbeben in Chile am 27. Feb 2010 die Erddrehung verändert hat. Ein Tag sei nun um 1,26 Mikrosekunden kürzer. Die physikalische Ursache klären Recherche Experimente Den Sachverhalt erklären und darstellen Referat Poster Zeitungsartikel Internetseite Experiment mit Protokoll Verallgemeinern und Bewerten Wo spielt der Effekt eine Rolle? Welche Auswirkungen hat die veränderte Tageslänge?

Abgestufte Hilfen Differenzierung über unterschiedliches Arbeitsmaterial ist organisatorisch schwierig. Ein Pendant sind abgestufte Hilfen: Aufgabe / Anforderung kann komplex bleiben Schwierigkeit kann durch Hilfen stufenweise reduziert werden. Unterschiedliches Tempo möglich Bei Partnerarbeit sachbezogene Kommunikation

Aufgaben mit abgestuften Hilfen Geeignete Aufgaben sind komplex beziehen sich auf unterschiedliches Wissen Geeignete Hilfen geben Hinweise auf den Kern des Problems aktivieren Vorwissen

Arbeitsauftrag Bearbeiten Sie die verteilte Aufgabe Nutzen Sie wie Schüler die angebotenen Hilfen Diskutieren Sie über die verwendete Hilfestrategie Erstellen Sie ein eigenes Beispiel für Ihr Fach. Quelle von Beispielen: Modellversuch for.mat  link Modellversuch Sinus  link Friedrich Verlage  link

Schüler(innen) sind gefordert Was Schüler(innen) können bzw. oder lernen sollten: Kontroll- und Bewertungsaufgaben übernehmen und entsprechende Techniken erlernen; die Lernziele kennen und präsent halten; Aufzeichnungen zur eigenen Arbeit machen, Berichte verfassen und auch mündlich berichten; sich selbst und auch anderen inhaltliches Feedback geben; Interesse für das eigene Arbeitsvorgehen entwickeln (Umstellen des Motivs vom Ziel auf die Mittel); Verbesserungsstreben ausbilden (als Antwort auf Selbstforderung); zu Qualitätsfragen zusammenarbeiten; Produkte und Vorgehensweisen vergleichen mit dem Ziel, sich wechselseitig zu überbieten. Nach Felix Winter, aufgegriffen von M. Kessler, G Ziener, Pädagogisch-Theologischen Zentrum Stuttgart 2004; Woran kann man kompetenzorientiertes Unterrichten erkennen? http://www.ptz-stuttgart.de/uploads/media/RS-kompet-or_Unterrichten_02.pdf

Die Förderspirale aus Schülersicht Sich selbst …

Sich selbst … …beobachten Selbstdiagnose fachlich Selbstdiagnose Lernprozesse, Einstellungen … beschreiben Lerntagebuch Lehrergespräch Partnergespräch … bewerten Schlüsse ziehen Ziele setzen und mit Lehrkraft absprechen Maßnahmen ableiten … begleiten Maßnahmen umsetzen

Sich selbst beobachten Siehe verteilte Beispiele Fachkompetenz Wasser 5/6 (for.mat) Salzbildung (ISB) Einstellungen, Haltungen und Prozesse Gruppenarbeit (ISB) Selbstreflexion nach Unterrichtseinheit (ISB)

Möglichkeiten der (Selbst-)diagnose Faltblätter Concept Cartoons Concept Maps Diagnosebögen Experimente planen Ja-Nein-Spiel Aufsätze Rollenspiel Beispiele befinden sich in der Handreichung NW3 des LS. Eigener Vortrag der ZPG Physik  link Austausch in der Kollegenschaft: www.schule-bw.de/moodle19/

Arbeitsauftrag Bearbeiten Sie eines der verteilten Arbeitsblätter der Fächer Ph, Ch, Bio (nicht aus dem eigenen Fach!) Es sollten auch unterschiedliche Ankreuzungen vorhanden sein. Geben Sie das Blatt an die Vertreter des eigentlichen Faches Für die Fachvertreter: Was können Sie analysieren und welche Hilfen würden Sie geben?

Gelb: In diesem Vortrag enthalten Gesamtkonzept zur Entwicklung und Förderung von Kompetenzen im individualisierten Unterricht Lernvereinbarung Aufgaben- erweiterung Diagnosebögen, Selbsteinschätzung in verschiedenen Kompetenzbereichen Abgestufte Hilfen, offene Aufgaben Quelle: for.mat Lerntagebuch

Abschlussdiskussion Welche Möglichkeiten sehen Sie, die angesprochenen Themen in Ihrer Fortbildung einzubringen? Welche Maßnahmen würden Ihnen dabei helfen? Es wurden exemplarisch Handlungsfelder im Umgang mit Heterogenität aufgezeigt. Sehen Sie andere Ansatzmöglichkeiten?