Lebewesen in der Schule klassifizieren: Didaktische Prinzipien

Autoren:
Publikation:	1.1.2006
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Angesichts der großen Vielfalt von Lebewesen war den Menschen das Klassi­fizieren schon immer ein Anliegen. Aristoteles war einer der Ersten, der eine Klassifizierung vorgeschlagen hat. Ihm folgten viele andere: Die Bekanntesten sind Linné, Buffon, Lamarck, Cuvier. Charles Darwin hat im Zusammenhang mit seiner Theorie über den Ursprung der Arten vorgeschlagen, dass die Klassifi­zierungen die Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den Lebewesen und die Evolutionsgeschichte widerspiegeln sollten. Kurz nach dem letzten Weltkrieg hat Willi Hennig die von Darwin postulierte Idee systematisiert, die Lebewesen über ihre gemeinsamen Merkmale zu ordnen; Merkmale, die durch die gemein­samen Vorfahren übertragen wurden: Das ist die phylogenetische Systema­tik.

Um ihre Modelle vorzubringen, haben diese berühmten Wissenschaftler jedes Mal die Kenntnisse und Methoden ihrer Zeit verwendet. Dies erklärt die oft radikale Evolution der vorgeschlagenen Systeme. Das ging nicht immer ohne schmerzhafte Veränderungen an den alten Konzepten bzw. ohne Schwierig­keiten oder gar Widerständen beim Lehren der neuen Begriffe.

Wie werden die Lebewesen klassifiziert?

Es ist sehr bezeichnend und interessant festzustellen, dass sowohl Kinder als auch Erwachsene, die gebeten werden, ein und dieselbe Auswahl von Lebewe­sen zu klassifizieren, alle unterschiedliche Kriterien verwenden: ökologische, physiologische, anatomische, ... Sie stützen sich dabei auf ihre Kenntnisse und eigenen Vorstellungen von den Lebewesen.

Kinder (und Erwachsene!) benutzen außerdem im Allgemeinen mehrere dieser Kriterien gleichzeitig, ohne zu merken, dass kein Zusammenhang zwischen ihnen besteht. Es ist deshalb unerlässlich, erst einmal die von den Schülern vorgeschlagenen unterschiedlichen Methoden und Kriterien für die Klassifi­zierung zu untersuchen. Alle haben eine eigene Logik. Wir werden aber ins­besondere zeigen müssen, dass man nicht zwei Systeme gleichzeitig benutzen kann. Danach wird es notwendig sein zu sagen, dass eine wissenschaftliche Klassifizierung der Lebewesen sich auf die Merkmale stützt, die die Lebewesen haben; die Merkmale also, die sie von ihren Eltern geerbt haben, die diese wiederum von ihren näheren oder entfernten Vorfahren geerbt haben.

Die Klassifizierung der Lebewesen soll ab der Grundschule ausschließlich mit einfachen und gut sichtbaren Merkmalen erfolgen, ohne Anspruch auf Voll­ständigkeit zu erheben, aber auch ohne Abstriche bzw. Ungenauigkeiten was die Methode und die Kenntnisse angeht. Es kann schwer sein und lang dauern, den Begriff der Evolution zu erfassen. Der Sinn dieser Klassifizierung ist es, diesen Begriff keimen zu lassen, ein Begriff, der im Laufe der gesamten Schul­zeit (Sekundarstufe und ggf. Hochschule) entwickelt werden wird.

Nach der ersten Unterrichtsstunde, in der man sich über die Grundprinzipien der Methode einig wird, kann man mit Übungen an einer Auswahl von Lebe­wesen beginnen.

Es muss ein erstes didaktisches Prinzip berücksichtigt werden: die Wiederho­lung, die besonders für den Lernprozess der Kinder in den Klassen 1 bis 3 wichtig ist.

Es ist also interessant, über eine große Auswahl von Übungen zu verfügen, die umso schneller gelöst werden können, je mehr die Schüler ein gewisses Know-how erworben haben.

Die Übungen können langsam schwieriger werden, da aber die Klassifizierung nur nach den beobachtbaren morphologischen Merkmalen und deren Anzahl erfolgt, gibt es auf diesem Niveau keine großen Unterschiede. Schüler der 1. bis 3. Klasse, die das gut begriffen und mehrere Übungen gemacht haben, sollten die für die 4. bis 6. Klasse vorgesehenen Übungen durchführen können.

Das zweite didaktische Prinzip ist die Transversalität von Fach und Zeit. Während der Grundschulzeit sollte die "Klassifizierung von Tieren" eine regel­mäßig ausgeübte Tätigkeit sein – idealerweise ein bis zwei Mal im Jahr, ohne dass dafür ein bestimmtes Schuljahr vorgesehen wird. Es handelt sich dabei nicht immer um die Haupttätigkeit im Rahmen des naturwissenschaftlichen Unterrichts, außer wenn die Schüler zum ersten Mal klassifizieren und die Methode gerade erlernen; es kann auch eine interdisziplinäre Tätigkeit sein, die man im Rahmen anderer Arbeitszusammenhänge ausüben kann (Literatur, Erdkunde, Mathematik, ...).

In der Schule kann man flexibel fortschreiten und nach und nach die exklusiven Merkmale kennen lernen, die die Hauptgruppen kennzeichnen: Säugetiere, Vö­gel, zweischalige Mollusken, Insekten, ...

Eine ausreichende Anzahl von Übungen erlaubt es, die Methode und ergänzen­de Kenntnisse zu erwerben und so nach und nach eine erste Darstellung von den Lebewesen zu konstruieren. Dieses Lernziel wird durch den Lernort Schule und vor allem durch das Benutzen des Versuchshefts erleichtert, das die Schü­ler während ihrer gesamten Grundschulzeit begleitet: Alle Klassifizierungs­aktivitäten kommen in den gleichen Teil des Versuchshefts.

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Die erste Unterrichtsstunde

Bevor der Lehrer mit der ersten Übung anfängt, muss er die Schüler, unabhän­gig vom Niveau der Klasse, an die Grundprinzipien der Klassifizierung heranfüh­ren, und zwar nach einer strukturierten, auf das Erkunden basierten Methode. Diese wichtige Unterrichtsstunde, die reich an Entdeckungen ist, kann je nach Kontext und Forschungsdynamik in zwei Teile aufgeteilt werden.

Natürlich muss der Lehrer seine eigenen wissenschaftlichen Kenntnisse über die neuen Klassifizierungen auffrischen und dazu unbedingt den Grundlagentext "Die Phylogenese in der Grundschule" gelesen haben.

Erstens

Die erste Unterrichtsstunde beginnt damit, dass die Schüler Tiere vorschlagen, die der Lehrer an die Tafel schreibt, wobei er von den Kindern Vielfalt verlangt, da diese oft nur an die Säugetiere denken. Danach sollen die Kinder versu­chen, allzu verschwommene Oberbegriffe zu präzisieren, wie z. B. "Fliege" an­statt "Insekt".

Sobald 12 bis 15 Tiernamen an der Tafel stehen, wird vorgeschlagen, etwas Ordnung hineinzubringen: "Welche kann man zusammentun und warum?" Jede Gruppe mit 3 bis 4 Schülern bildet Tiergruppen und schreibt die Klassifizie­rungskriterien auf (auf A3-Papierbögen, die an die Tafel gehängt werden kön­nen).

Die Vielfalt und Relevanz der zum Klassifizieren verwendeten Kriterien werden von der gesamten Klasse diskutiert. Es ist wichtig aufzuzeigen, dass die Grup­pen, je nach vorgeschlagenem System, sich nicht aus den gleichen Tieren zusammensetzen. Wenn mehrere Systeme gleichzeitig verwendet werden, führt dies zu Inkohärenzen und macht eine Klassifizierung unmöglich, es sei denn, man ordnet ein und dasselbe Tier gleichzeitig mehreren Gruppen zu. Man wird bei Gelegenheit auch zeigen, dass das Ordnen (vom Kleinsten zum Größ­ten, vom Zahmsten zum Gefährlichsten, ...) bzw. das Sortieren (die Vögel/die anderen) keine Klassifizierung ist.

"Welches System soll man nehmen und warum?" wird zur entscheidenden Frage in der Klasse.

Zweitens

Der Lehrer schlägt vor, mit einer kleineren Auswahl von Tieren zu arbeiten, um leichter herauszufinden, welches Klassifizierungssystem das richtige ist. Jede Gruppe bekommt eine Tafel, auf der vier Haustiere dargestellt sind: Goldfisch, Florida-Schildkröte, Kaninchen und Katze. Die Schüler gruppieren wieder und die unterschiedlichen Lösungen werden von der Klasse geprüft.

• Wenn man danach klassifiziert, was sie machen, sind Florida-Schildkröte und Katze, die beide Fleisch fressen, in der gleichen Gruppe; Kaninchen und Goldfisch, die beide Brot fressen, bilden eine zweite Gruppe.
• Wenn man danach klassifiziert, wo sie leben, sind Florida-Schildkröte und Goldfisch, die im Wasser leben, in der gleichen Gruppe.
• Wenn man danach klassifiziert, was sie nicht haben, sind Katze, Kaninchen und Goldfisch, die keinen Panzer haben, in der gleichen Gruppe.
• Wenn man danach klassifiziert, was sie haben, sind Katze und Kaninchen, die ein Fell und Ohren haben, in der gleichen Gruppe; eine weitere Gruppe bilden Katze, Kaninchen und Florida-Schildkröte, die vier Pfoten haben.

Die Klasse überprüft die Vorschläge und diskutiert über die Vor- und Nachteile der Klassifizierungskriterien: Nach dem Kriterium der Ernährung oder des Le­bensraums zu gruppieren, ist zu ungenau (der Goldfisch ist ein Allesfresser und die Schildkröte kann das Wasser verlassen).

Nachdem der Lehrer die begründeten Meinungsäußerungen der Schüler ange­hört hat, beendet er die Debatte: Die Wissenschaftler ordnen die Tiere, bzw. alle Lebewesen, nach dem, was sie haben – nach dem, was man "Merkmale" nennt.

Schwierigkeiten, die mit den Fachkenntnissen und der Rolle des Lehrers einhergehen:

Einige Schüler könnten darauf hinweisen, dass der Fisch und die Schildkröte Schuppen oder Flossen haben, nach denen man sie in eine Gruppe einordnen könnte. Diese Merkmale sind nicht homolog, d. h. in ihrer Struktur und Her­kunft bei beiden Tieren nicht identisch, und dürfen folglich nicht als Merkmale berücksichtigt werden; diese Merkmale wurden nicht durch gemeinsame Vor­fahren weitergegeben.

Es ist leicht zu beweisen, dass die Flossen der Schildkröte anders sind als die Flossen des Fischs; die Schildkröte hat vier Extremitäten, wie die Katze und das Kaninchen. Diese vier Extremitäten haben die gleiche Skelettstruktur. Es handelt sich um das Gleiche, auch wenn man es bei dem einen als Pfoten und beim anderen als Flossen bezeichnet (oder Arme und Beine, wenn es sich um einen Menschen handelt). Bei den Schuppen ist es komplexer (sie sind bei der Schildkröte untereinander verbunden und beim Goldfisch frei): Es handelt sich in beiden Fällen nicht um das gleiche Gewebe, es ist Epidermis bei den Schup­pen der Schildkröte und Corium bei den Schuppen des Goldfischs.

Der Lehrer muss für jede Auswahl von Lebewesen sowie den darin vorkommen­den Merkmalen Grundkenntnisse besitzen, weshalb es notwendig ist, mit be­stimmten Tieren und "sicheren" Merkmalen zu arbeiten (siehe die wissen­schaftlichen Kommentare zu den Übungen).

Drittens

Die Klasse stellt an der Tafel die gebildeten Gruppen dar und die Schüler notie­ren diese Gruppen sowie die sie bestimmenden Merkmale in ihre Versuchshefte.

Abb. 1: Eingruppierung von Goldfisch, Schildkröte, Katze und Kaninchen nach den Merkmalen "vier Beine" und "Fell"

Der Lehrer fordert die Schüler auf, eine Darstellungsweise herauszufinden, bei der jedes Tier nur ein Mal auftaucht.

Die Schüler der 4. bis 6. Klasse werden häufig direkt zu einer verschachtelten Darstellung der Gruppen übergehen können, während es für die 1. bis 3. Klasse wahrscheinlich notwendig sein wird, die beiden Schritte gut zu unterscheiden.

Abb. 2: Andere Darstellungsweise der Eingruppierung von Goldfisch, Schildkröte, Katze und Kaninchen

Der Lehrer benennt die gebildeten Gruppen.

• Die Tiere mit einem Fell sind Säugetiere,
• diejenigen mit vier Pfoten Vierfüßler oder Vierbeiner (Tetrapoden).

Zwar besteht das Lernziel nicht darin, einen besonderen Wortschatz zu bilden, sondern wissenschaftlich zu arbeiten, dennoch sollten die genauen Bezeich­nungen der Gruppen vermittelt werden. Es ist nicht so wichtig, dass sich die Schüler die komplexen Wörter merken. Manche Kinder haben jedoch erstaun­liche Fähigkeiten auf diesem Gebiet und kennen z. B. die wissenschaftlichen Namen zahlreicher Arten von Dinosauriern.

Viertens

Diese vierte Phase ist dazu vorgesehen, den Begriff des gemeinsamen Vorfah­ren zu erläutern und die Evolutionsgeschichte einer Auswahl von Lebewesen anhand ihres Verwandtschaftsverhältnisses zu rekonstruieren. Dieser Teil ist den Schülern der 4. bis 6. Klasse vorbehalten, man kann jedoch bei den Schü­lern der 1. bis 3. Klasse einige Gesichtspunkte der Verwandtschaftsverhält­nisse zwischen den Lebewesen anreißen.

"Wie ist es zu erklären, dass die Katze und das Kaninchen ein gemeinsames Merkmal haben: das Fell?"

Der Lehrer lässt die Schüler über die Merkmale nachdenken, die sie selbst haben.

"Wie ist es zu erklären, dass die Haut von Nadège schwarz ist und die von Alexandre weiß?"

Es sind ihre Eltern, die diese Merkmale haben und sie an ihre Kinder weiterge­geben haben. Die Eltern haben sie wiederum von ihren Eltern bekommen, die sie wiederum selbst von noch weiter entfernten Vorfahren erhalten haben.

Kann man daraus schließen, dass die Katze und das Kaninchen, die das gleiche Merkmal "Fell" haben, die gleichen Eltern haben? Selbstverständlich nicht im Sinne von Vater und Mutter, aber sie haben einen gemeinsamen Vorfahren A1, der ein Fell (Merkmal C1) hatte. Katze und Kaninchen sind keine "Geschwis­ter", aber sie sind "Cousins", sie sind verwandt.

Abb. 3: Stammbaum mit Katze und Kaninchen

Wenn man noch weiter in der Zeit zurückgehen könnte, würde man einen gemeinsamen Vorfahren A2 finden, den die Katze und das Kaninchen mit der Schildkröte gemeinsam haben und der vier Extremitäten hatte (Merkmal C2).

Abb. 4: Stammbaum mit Katze, Kaninchen und Schildkröte

Es sei erwähnt, dass eine Gruppe aus allen Nachkommen des gleichen ge­meinsamen Vorfahren besteht. Alle noch lebenden und ausgestorbenen Arten von Säugetieren haben also den gleichen Vorfahren A1, mit dem Merkmal C1 "Fell". Alle noch lebenden und ausgestorbenen Arten von Tetrapoden stammen von einem gemeinsamen Vorfahren A2 ab.

Man kann noch weiter in der Zeit zurückgehen und einen gemeinsamen Vorfah­ren der vier ausgewählten Tiere finden. Dieser Vorfahre A3 hatte das Merk­mal C3 (Innenskelett aus Knochen).

Abb. 5: Stammbaum mit Katze, Kaninchen, Schildkröte und Goldfisch

Das Innenskelett, das aus Knochen besteht, ist ein exklusives Merkmal der Knochenfische (Osteichthyes). Diesen wissenschaftlichen Terminus müssen sich die Schüler nicht merken. Das Lernziel für die 4. bis 6. Klasse besteht darin, die Klassifizierungsmethode sowie die Grundgedanken des Evolutions­begriffs zu verstehen: Übertragung und Vermischung der Merkmale durch geschlechtliche Fortpflanzung, Veränderung der Arten, Verwandtschaft, ...

Die Verwendung von Wörtern, deren Etymologie oft schwer verständlich ist, ist nicht sinnvoll. In der Grundschule wird sich der Wortschatz im Zusammenhang mit der Klassifizierung demnach auf die bekanntesten Gruppen beschränken: Säugetiere, Vögel, Fleischfresser, Huftiere, Wiederkäuer usw., und auf die ex­klusiven Merkmale, die sie definieren: Fell, Federn, Fangzähne, Hufe, Hörner, usw.

Die Übungen

Der Ablauf jeder Übung, bei dem jeweils ein Habitat (Lebensraum) behandelt wird (Arktis, Savanne, Wald, ...) folgt sowohl für die 1. bis 3. Klasse als auch für die 4. bis 6. Klasse einer gleichen Methodologie: Es wird eine Auswahl von Arten und eine Liste mit Merkmalen vorgestellt. Diese Liste mit Merkmalen, die den Schülern beim Klassifizieren helfen soll, wird nicht gleich am Anfang ver­teilt. Zunächst sollen die Schüler die gemeinsamen Merkmale der Lebewesen selbst herausfinden. Um sich vor Fallen zu hüten, sollte der Lehrer im Vorhinein die wissenschaftlichen Kommentare zu den ausgewählten Lebewesen und ihren Merkmalen gelesen haben.

Die Arbeit der Schüler fängt immer mit einer aufmerksamen Beobachtung der Tafel mit den ausgewählten Tieren und einer Beschreibung ihrer sichtbaren und manchmal nicht gut sichtbaren oder gar unsichtbaren Merkmale an. Für die nicht sichtbaren Merkmale muss die Anatomietafel herangezogen werden, die der Lehrer dann hervorholt, wenn sie zur Fortführung der Erkundungen benö­tigt wird. Der Lehrer liefert den notwendigen Wortschatz: Fell, Federn, Fang­zähne, horizontale Schwanzflosse.

Die Arbeit wird fortgesetzt, indem eine Tabelle mit den gemeinsamen Merkma­len erstellt wird; damit kann eine erste Zusammenfassung gemacht werden. Die Schüler tragen die zusammengestellten Tiergruppen in ihr Versuchsheft ein. Eine Gegenüberstellung der verschiedenen Ergebnisse (der Schülergruppen) an der Tafel (es werden Etiketten und ein leicht wieder ablösbarer Haftkleber benutzt) erlaubt es, sich zu einigen. Die Schüler stellen fest, dass Gruppen, die durch ein exklusives Merkmal bestimmt sind, in größeren Gruppen enthalten sind.

Die Arbeit der 1. bis 3. Klasse endet mit dem Klassifizieren der Lebewesen in verschachtelten Gruppen. Die zusammengestellten Gruppen werden mit Hilfe des Lehrers benannt:

Dieser Wortschatz wird nach und nach gemeinsam erarbeitet. Er wird in das Versuchsheft geschrieben und für andere Übungen wieder verwendet.

Für die 4. bis 6. Klasse wird die Arbeit mit der Erstellung des Stammbaums fortgesetzt, mit dem die Phylogenese der ausgewählten Arten und ihre Ge­schichte im Rahmen der Evolution der Lebewesen nachvollzogen werden kann.

Wenn eine ausreichende Anzahl von Übungen durchgeführt worden ist, kann man damit beginnen, einen Stammbaum zu erstellen, der die aufgetretenen Hauptgruppen verbindet. Auf diese Weise erhält man eine vereinfachte Dar­stellung des phylogenetischen Stammbaums, die man mit der Darstellung in Fachbüchern (einem Biologiebuch aus der Oberstufe zum Beispiel) vergleichen kann.

Wer mehr über das Thema wissen möchte, kann zum Beispiel in dem Buch "Biologie, von William K. Purves, David Sadava, Gordon H. Orians, Spektrum Akademischer Verlag, 7. Auflage, 2006" im Kapitel "Die Rekonstruktion der Phylogenie und ihre Anwendungsmöglichkeiten" weiterlesen.

Letzte Aktualisierung: 29.11.2023