Vom Regen zu den Aggregatzuständen Eva-Maria Lankes & Mirjam Steffensky Vom Regen zu den Aggregatzuständen Die Entwicklung einer naturwissenschaftlichen Grundbildung von der Grundschule in die weiterführende Schule

Agenda Naturwissenschaftliche Grundbildung Bildungsstandards und Kerncurricula Naturwissenschaftlicher Unterricht Vom Regen zu den Aggregatzuständen – ein Beispiel

Naturwissenschaft und Technik in der heutigen Zeit Bestandteil der Kultur Alltäglicher Umgang Verantwortliches Handeln Sicherung zukünftiger Lebensgrundlagen Berufliche Perspektiven Forderung: Public Understanding of Science (Field & Powell 2001, Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft, 1999. ) Demgegenüber: Befunde aus TIMSS/PISA/IGLU Handlungsbedarf: Aufbau von naturwissenschaftlichen Kompetenzen als kontinuierlicher, kumulativer Prozess (Rost et al. 2004) Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Was ist naturwissenschaftliche Grundbildung? Scientific knowledge and the use of that knowledge. Scientific knowledge is knowledge of and about science (OECD 2006) naturwissenschaftliches Wissen, Verständnis und Anwendung naturwissenschaftlicher Konzepte naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen Wissen über Naturwissenschaften Interesse, Aufgeschlossenheit, Engagement Wertorientierungen, Einstellungen, Überzeugungen (IGLU, PISA, Bildungsstandards, Norris & Phillips 2003) Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Forschung: Kompetenzmodelle Kompetenzbereiche (IGLU 2001) Wissensreproduktion Konzeptanwendung Verständnis Prozesswissen Kompetenzbereiche (PISA 2000) Verständnis naturwissenschaftlicher Konzepte Verständnis der Besonderheiten naturwiss. Untersuchungen Umgehen mit Evidenz Kommunizieren naturwiss. Beschreibungen oder Argumente Einige Dinge wurden in feuchter Erde vergraben. Einige Jahre später wurden sie wieder ausgegraben. Welches Ding ist am ehesten unverändert? O eine Eierschale O ein Plastikbecher O ein Papierteller O eine Orangenschale (566) Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Forschung: Kompetenzmodelle Kompetenzbereiche (IGLU 2001) Wissensreproduktion Konzeptanwendung Verständnis Prozesswissen Kompetenzbereiche (PISA 2000) Verständnis naturwissenschaftlicher Konzepte Verständnis der Besonderheiten naturwiss. Untersuchungen Umgehen mit Evidenz Kommunizieren naturwiss. Beschreibungen oder Argumente Einige Dinge wurden in feuchter Erde vergraben. Einige Jahre später wurden sie wieder ausgegraben. Welches Ding ist am ehesten unverändert? O eine Eierschale O ein Plastikbecher O ein Papierteller O eine Orangenschale (566) Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Forschung: Kompetenzmodelle Kompetenzstufen IGLU Vorschulisches Alltagswissen Einfache Wissensreproduktion Anwenden alltagsnaher Begriffe Anwenden naturwissen-schaftlicher Begriffe Beginnendes naturwissen-schaftliches Verständnis Naturwissenschaftliches Denken und Lösungsstrategien Kompetenzstufen PISA Nominelle naturwissen-schaftliche Grundbildung Nutzung naturwissenschaft-lichen Alltagswissens Nutzung naturwissenschaft-licher Konzepte Konzeptuelle und prozedurale Grundbildung Nutzung konzeptueller Modelle In einer Schachtel ist eine Mischung aus Eisenspänen und Sand. Wie kannst du am leichtesten die Eisenspäne vom Sand trennen? O Wasser zu der Mischung geben O ein Vergrößerungsglas verwenden O einen Magneten verwenden O die Mischung erhitzen (566, Stufe V) Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Forschung: Kompetenzmodelle Kompetenzstufen IGLU Vorschulisches Alltagswissen Einfache Wissensreproduktion Anwenden alltagsnaher Begriffe Anwenden naturwissen-schaftlicher Begriffe Beginnendes naturwissen-schaftliches Verständnis Naturwissenschaftliches Denken und Lösungsstrategien Kompetenzstufen PISA Nominelle naturwissen-schaftliche Grundbildung Nutzung naturwissenschaft-lichen Alltagswissens Nutzung naturwissenschaft-licher Konzepte Konzeptuelle und prozedurale Grundbildung Nutzung konzeptueller Modelle ? ? Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Forschung: Kompetenzmodelle Beginn der Grundschule Einfache Wissensreproduktion Anwenden alltagsnaher Begriffe ? Ende Sek. I Konzeptuelle und prozedurale Grundbildung Nutzung konzeptueller Modelle Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss Wahrnehmen Ordnen Erklären Prüfen Modelle bilden Wissen erschließen/dokumentieren Experimentieren Kompetenzbereiche Fachwissen Erkenntnisgewinnung Kommunikation Bewertung Basiskonzepte Chemie Stoff-Teilchen-Beziehungen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen chemische Reaktion energetische Betrachtung bei Stoffumwandlungen Biologie System Struktur und Funktion Entwicklung Physik Materie Wechselwirkung System Energie Einführung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Ziele (Vergleich GS und WS) Kerncurriculum Sachunterricht (Niedersachsen, 2006) Symbol- oder Fachsprache kennen, verstehen und anwenden, fachspezifische Methoden und Verfahren kennen und zur Erkenntnisgewinnung nutzen, Verfahren zum selbstständigen Lernen und zur Reflexion über erfolgreiche Lernprozesse kennen und einsetzen, Zusammenhänge erarbeiten und erkennen sowie bei der Problemlösung nutzen und eigenverantwortlich auf der fachlichen und ethischen Ebene handeln. Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Ziele (Vergleich GS und WS) Kerncurriculum Naturwissenschaften (Niedersachsen, 2006) Prozessbezogene Kompetenzbereiche Symbol- oder Fachsprache kennen, verstehen und anwenden, fachspezifische Methoden und Verfahren kennen und zur Erkenntnisgewinnung nutzen, Verfahren zum selbständigen Lernen und zur Reflexion über Lernprozesse kennen und einsetzen, Zusammenhänge erarbeiten und erkennen sowie ihre Kenntnis bei der Problemlösung nutzen. Die inhaltsbezogenen Kompetenzbereiche sind fachbezogen. Chemie Biologie Physik Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Kerncurriculum (Niedersachsen, 2006) Erwartete Kompetenzen Kenntnisse und Fertigkeiten ... erkennen grundle-gende Eigenschaften von Stoffen Aggregatzustände von Wasser kennen ausgewählte Eigenschaften anderer Flüssigkeiten kennen (Geruch, Geschmack, Farbe, Dichte, Viskosität) Versuche zum Lösungsverhalten von festen Stoffen in Wasser durchführen und beschreiben Grundschule Fachwissen Erkenntnisgewinnung … unterscheiden Körper und Stoff im Sinne des Stoffbegriffs … erkennen Stoffe an ihren typischen Eigen-schaften … unterscheiden Stoffe anhand messbarer Eigenschaften … nutzen Stoffeigenschaften zur Trennung von Stoffgemischen … erklären Stoffkreisläufe Beobachten, Beschreiben Geräte einsetzen, Experimentieren Chemische Fragestellungen erkennen Merkmale von Modellen benennen Zwischen Stoff und Teilchenebene unterscheiden Den Nutzen des Teilchenmodells aufzeigen Realschule 6. Jgst. Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Was sagt das Kerncurriculum über die Gestaltung von Unterricht? Unterricht laut Kerncurriculum Sachunterricht (NieSa, 2006) Lernen durch Erfahrung Aufbau von Wissen und Können durch Handeln Gespräch und Fragekultur Direkte Begegnung als didaktisches Prinzip Unterricht laut Kerncurriculum Naturwissenschaften (NieSa, 2006) Lernvoraussetzungen berücksichtigen Aufbau von Fachwissen durch wiederholte Auseinan-dersetzung mit konkreten Beispielen vor der Einordnung in fachlogische Strukturen Schülerexperimente zum eigentätigen Erkunden, Problemlösen, Dokumentieren, Präsentieren Anwendung des Gelernten in variierenden Kontexten Problemlösen in alltäglichen Situationen Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Naturwissenschaftlicher Unterricht in der Grundschule Lehrkräfte: eher Generalisten als Spezialisten Stärken: an den Erfahrungen der Kinder anknüpfend entdeckend, phänomenorientiert, exemplarisch mehrperspektivisch und vernetzend Lernen lernen (z.B. GDSU, 2000) mögliche Probleme: Experimente ohne Einbettung in den Lernprozess Erkenntnisgewinnung spielt kaum eine Rolle wenig Systematisierung des Wissens (z.B. BLK, 2004) Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Naturwissenschaftlicher Unterricht in den weiterführenden Schulen Lehrkräfte: Spezialisten Stärken: fachlich hohes Niveau (z.B. Duit, 2005) Aufbau von systematischem Wissen und fachlicher Begrifflichkeit mögliche Probleme: Dominanz des fragend-entwickelnden Unterrichts Experimente zur Demonstration, seltener zur eigenen Erarbeitung naturwiss. Denk- und Arbeitsweisen Individuelle Lernentwicklung wenig berücksichtigt (Seidel et al., 2006) Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Kontinuierlicher Übergang? Kompetenzen Inhalte Unterrichtskultur GS WS ??? Wissen über Erwartungen Wissen über gelegte Grundlagen F = m·a Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Vom Regen zu den Aggregatzuständen – GS meets WS Unterricht GS anzustrebende bzw. zu erwartende Ergebnisse WS Wasser im Erfahrungs-raum der SuS beobachten, sammeln, ordnen Übergänge zwischen Eis, Wasser und Dampf experimentell erfahren Bedingungen d. Übergänge untersuchen Wasserkreislauf (mit einfach. Modellen arbeiten) Zusammenhang herstellen zu anderen Stoffen, z.B. Wachs Wasser als Stoff (beginnendes Stoffverständnis) fest, flüssig und dampf/gasförmig schmelzen, verdampfen, gefrieren, kondensieren (beschlagen) Zusammenhang zur Umgebung: Je …, desto schneller … Erhaltung Beispiele sammeln für Übergänge zwischen fest und gasförmig Aggregatzustände und deren Übergänge auf der Teilchenebene beschreiben (Modelle) Zusammenhang herstellen zw. Siedetemp. und Druck Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel

Kumulativer Aufbau über Kontexte Wissen Methoden Beruf Ausbildung Chemie Physik Biologie Nawi 5/6 Lernfeld Natur im SU Elementarbereich Beobachten Beschreiben Vergleichen/Ordnen messen Wissen erschließen Experimentieren Prüfen Erklären Modelle finden Wissen dokumentieren Grundbildung – Rahmenvorgaben – Unterricht - Beispiel