Fachdidaktik Modul Gruppe A Biologie SS19 Ein Vortrag von Lyn Semmel

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1 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

2 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

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

4 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

5 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

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

7 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.

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

9 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 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

11 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.

12 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

13 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

14 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

15 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

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

17 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)

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

19 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)

20 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

21 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)

22 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

23 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

24 Quellen :00 Uhr Uhr denken :52 Uhr tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSAnsXIB3SyxQTHI9kiHBBM81PVQMq9Ve HZGOYwOTtvb0T_O9HMrw :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.

25 Vielen Danke für eure Aufmerksamkeit!