Schlüsselkompetenz Experimentieren Vom Kochrezept zum offen(er)en Experimentieren 3. SWiSE Innovationstag PH Bern 10.03.2012 Kurt Frischknecht Biologe PHSG kfrisch@rsnweb.ch

1. Einführung: Internationale Tendenzen „Inquiry“ Ansatz - aktiv-entdeckendes Lernen - nachforschen statt „Kochbuch- experimente“ (Versuchsrezepte)

1. Einführung: Internationale Tendenzen Empfehlungen: Verbesserungen der naturwiss. Bildung durch neue pädagogische Methoden/ Konzepte Die Einführung eines neuen Konzepts basierend auf untersuchendem Lernen in Schulen

1. Einführung: Internationale Tendenzen nachforschend-untersuchender Ansatz: auf 2 Ebenen 1: Unterrichtsprinzipien oder Unterrichtsmethoden 2: Schlüsselkompetenz Experimentieren 4

1. Einführung: CH Harmos Nawi+, LP21 5

1. Einführung: CH Harmos Nawi+, LP21 6

2. Neues Experimentieren: Bedeutung Experiment Schlüsselkompetenz Experimentieren Einführungsexperiment: Spannung, Vorfreude, Rätsel etc. Veranschaulichung: Demonstrationsexp., Bestätigungsexp. Original- und Primärerfahrungen Motivationssteigerung Verbindung Theorie + Praxis Erwerb experimenteller Fertigkeiten und Fähigkeiten Erwerb von Methoden des Nawi-Denkens bzw. der Erkenntnisgewinnung Grundlage für problemorientierten Unterricht naturwissenschaftliches Modellieren, Simulieren 7

2. Neues Experimentieren: Unterrichtsprinzip Erkundungsstrategie (erforschendes Lernen) z.B. 5E-Inquiry-Modell Engage Engagiere dich Explore Exploriere/ Erforsche/ Experimentiere Explain Erkläre und begründe Elaborate Elaboriere/ Erweitere Fragestellung Evaluate Evaluiere Unterrichtsprinzip Experimentierprinzip 8

2. Neues Experimentieren: NEX - Grundidee Schlüsselkompetenz Experimentieren in Natur und Technik SEXINAT  SEX  NEX 9

2. Neues Experimentieren: NEX - Grundidee NEX Kernideen: vorhandener experimenteller Wissensschatz behalten (klassische Versuchsanleitungen als „Kochrezepte“) Versuche öffnen Richtung mehr L-Selbstständigkeit Subtile Gratwanderung zwischen Lenkung und Freiheitsgrad 10

2. Neues Experimentieren: echtes Experiment 11

2. Neues Experimentieren: Idealexperiment Schule 12

2. Neues Experimentieren: NEX - Grundidee NEX Kernideen: Versuchsrezept + 11 Übergangsstufen mit zahllosen Variationen + authentisches Forschen = 13 Experimentierniveaus 13

2. Neues Experimentieren: NEX - Grundidee SEXINAT Kernideen: 14

2. Neues Experimentieren: NEX - Grundidee SEXINAT Kernideen: 15

2. Neues Experimentieren: NEX - Grundidee NEX Kernideen: bestehende Versuchsrezepte umgestalten durch Aufwertungsverfahren (3) Erweiterungsverfahren (2) Modifikationen (10) Experimentierniveausvariationen (13, ) Transformationswerkzeuge: 2 Diagnosetools + Transformationsanregungen (16 Anregungen) 16

2. Neues Experimentieren: NEX - Grundidee NEX Kernideen: Aufwertung: durch Fragen «an die Natur» deskriptiv: wer, was, wann, wo, wie ? 11 kausal: warum ? durch Verankerung in Kontext/Bedeutung 6/63 durch Prälabor- und Postlabor-Fragen 13 durch Umorganisation: Experiment vor 13 Theorie statt Theoriebestätigung durch Experiment 17

2. Neues Experimentieren: NEX - Grundidee NEX Kernideen: Erweiterungsverfahren: Vertiefungsexperimente durch L konzipiert z.B. durch Variation der Variablen 16 minimale Methodenabwandlung Zusatzexperimente durch L konzipiert 17 gleiche Methode, Freigabe der Fragestellung 18

3. Neues Experimentieren: Modifikation NEX Kernideen: Modifikationen (8 aus 11): 18ff. 1. Austauschverfahren 2. Konzeptkarte (2 V: logische oder willkürliche Abfolge) 3. Versuchsablauf ohne Auswertungshinweise 4. Protokollmethode (nur Datentabellen) 5. Starthilfe (nur erste Versuchsschritte) 6. Variablenansatz (abhängige unabhängige … Variable?) 7. Hypothesenbildung 8. nachforschend (offen) 19

3. Neues Experimentieren: Modifikation NEX Kernideen: Modifikationen (8 aus 11): am Bsp. Gärung 20

3. Neues Experimentieren: Modifikation Übung 1 Gärung mit 9 Anleitungen Vorübung: Kontext, Lebensweltbezug - Lebewesen brauchen Stoffe/ Materie (Zucker) als Bausteine (Wachstum) u. Energieträger (Arbeit) - Energiestoffwechsel ohne O2 (anaerob, Gärung) - Uratmosphäre, Evolution - Energiestoffwechsel mit O2 (aerob, Atmung) - Gärung Biotechnologie (Gärungsarten, Produkte* Anwendungen, Missbrauch u.v.m.) - Sportphysiologie (Milchsäuregärung) *Lebensmittel, Genussmittel, Lösungsmittel, Reinigungsmittel, Chemiegrund- ..stoff, Treibstoff/Energieträger, Konservierungsstoffe u.a. 21

3. Neues Experimentieren: Modifikation Übung 2 Gärung mit 9 Anleitungen 33ff Hauptübung: - eine Modifikation «durchscannen»  Prinzip erfassen - Überlegungen: für meine Schulsituation anwendbar? Voraussetzungen für diese Modif.? welche Themen würden zu «meiner» Modifikation passen? Kurzzusammenfassung: Prinzip Wunschbeispiele zur Bearbeitung 22

4. Neues Experimentieren: Experimentierniveaus Übung 3 Mikrobiologie spannend, ideal für Experimente Themenvielfalt L-Interesse Experim.niveaus 3 Streifzug durch die Mikrobiologie Experimentieren mit Mikroorganismen 23

3. Neues Experimentieren: Experimentierniveaus Mikrobiologie: wer gehört dazu? 24

Mikrobiologie: wo und wieviele? 3. Neues Experimentieren: Experimentierniveaus Mikrobiologie: wo und wieviele? 25

Mikrobiologie: warum interessant? Tagesablauf Hygiene 3. Neues Experimentieren: Experimentierniveaus Mikrobiologie: warum interessant? Tagesablauf Hygiene Verdauung Lebensmittel Genussmittel Gesundheit Biorecycling Umweltqualität Forschung 26

Mikrobiologie: Experimentieren 3. Neues Experimentieren: Experimentierniveaus Mikrobiologie: Experimentieren Voraussetzung: schulische Steriltechnik cf. hier weites Feld für eigene Fragestellungen kein allzu grosses methodisch-technisches L-Know-how erforderlich L sind i.d.R. sehr interessiert .... 27

Mikrobiologie: Experimentieren 3. Neues Experimentieren: Experimentierniveaus Mikrobiologie: Experimentieren „Problem“ Grösse: 28

Mikrobiologie: Experimentieren 3. Neues Experimentieren: Experimentierniveaus Mikrobiologie: Experimentieren „Problem“ Grösse: Überwindung: 29

NEX Kernideen: Experimentierstufen 3. Neues Experimentieren: Experimentierniveaus NEX Kernideen: Experimentierstufen Übung 3: Nachweis von MO Elementare Grundlagen Wo kommen MO überhaupt vor? 30

Wo kommen MO überhaupt vor? 3. Neues Experimentieren: Experimentierniveaus NEX Kernideen: Experimentierstufen Übung 3: Nachweis von MO Elementare Grundlagen Wo kommen MO überhaupt vor? Material pro 2er-Gruppe: Beutel mit 2 Nähragar (NA) Faserschreiber Linsoft «Beipackzettel» Info, P Büroklammern 31

NEX Kernideen: Experimentierstufen 3. Neues Experimentieren: Experimentierniveaus NEX Kernideen: Experimentierstufen Übung 3: Nachweis von MO Wo kommen MO überhaupt vor? Beschriftung NA: Namenskürzel Nr. Beipackzettel Beipackzettel: genauere Umschreibung Beutel: alle NA-Platten, «Beipack- zettel», umfalten + zuklammern 32

4. Neues Experimentieren: Transformation NEX Kernideen: grundlegende Umwandlung Experimentierniveau bzw. Variation davon 60 Inquiry-Analysewerkzeug - umfassendes 5-Stufen/30-Items Werkzeug 6,8 - 5-Item-Kurzfassung des Werkzeugs 8 - 5E-Transformationsanregungen 63 33

4. Neues Experimentieren: Transformation NEX Kernideen: grundlegende Umwandlung 34

4. Neues Experimentieren: Transformation Übung 4: Inquiry-Diagnose am Bsp. 2 klassischer Schulversuche Fotosynthese: O2-Produktion - Atmung: Atemluft-Gaswechsel 35

4. Neues Experimentieren: Transformation Übung 4: Inquiry-Diagnose am Bsp. 2 klassischer Schulversuche Fotosynthese: O2-Produktion Ergebnis cf. Handout Atmung: Atemluft-Gaswechsel 36

5. Neues Experimentieren: Ausblick Schlüsselkompetenz Experimentieren Schulversuch  spannendes Experimentieren Kochen  Nachentdecken viel Oberfläche  wenig Tieferem und Nachhaltigerem Instruktion  (mässige) Konstruktion Vollzug  Kreativität Zuwenig Nawi  mehr Nawi in VW Zukunft  37

5. Neues Experimentieren: Ausblick Schlüsselkompetenz Experimentieren NEX LWB-Kurs 2241 01./05. 09.2012 1.5d NEX - NEUES EXPERIMENTIEREN. Vom Versuchsrezept zum nachforschenden Experimentieren. 5 Elemente: Theorie und Praxisanleitung Methodenhandbuch Exp.praxis L-Anstösse zum Experimentieren (AB) NEX Experimentierkompetenzen (Folien) NEX Experimentierkompetenzen (L-Üb.) 38

4. Neues Experimentieren: Transformation Herzlichen Dank für ihre Aufmerksamkeit Auswertung: Link und auf CD-Inhaltsverzeichnis Herzlichen Dank für ihre Geduld Auswertung: Link cf. CD-Inhaltsverzeichnis See you NEX(T) ! 39