Lernen durch Erkunden – Ein Leitfaden

Wie kann man das Lernen durch Erkunden im Unterricht umsetzen?

Autorin:
Publikation:	30.3.2007
Herkunft:	La main à la pâte, Paris [1]

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• Lernen durch Erkunden – einige Grundsätze
• Einheitlichkeit und Vielfalt der Herangehensweise
• Das Erkunden als Iterationsprozess – die einzelnen Schritte
• Konkrete Umsetzung des Lernens durch Erkunden
• Die schriftlichen Aufzeichnungen
• Bewerten
• FAQ
• Anhänge

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1. Lernen durch Erkunden – einige Grundsätze

1.1 Zur Bedeutung des Sich-Aneignens der Ausgangsfrage

Ein Kind sucht erst dann wirklich nach einer Antwort, wenn die Fragestellung einen Sinn hat, wenn es so weit wie möglich an ihrer Entstehung beteiligt war, mit einem Wort, wenn das Problem seins wird und es deshalb Lust hat, es zu lösen.

Stellen wir uns vor: Ein Lehrer will, dass die Kinder über Sanduhren arbeiten (Aussehen, Funktionsweise, Aufbau) und die Parameter bestimmen, von denen die Durchlaufzeit des Sandes abhängt. Er hat mehrere Möglichkeiten:

1. Der Lehrer zeigt den Schülern eine Sanduhr und erklärt, dass die Durchlaufzeit abhängt von ..., und dass die Schüler diese Aussagen überprüfen sollen. Das entspräche in etwa der traditionellen Unterrichts­methode, dem sogenannten Frontalunterricht, bei dem der Lehrer sich damit begnügt, die Ergebnisse anzugeben: Vom Lernen durch Erkunden sind wir da weit entfernt.
2. Die Schüler beobachten, zeichnen, beschreiben eine Sanduhr, die auf dem Lehrerpult steht. Anschließend fordert der Lehrer die Schüler auf herauszufinden, wovon die Durchlaufzeit des Sandes abhängt. Für die meisten Schüler hat diese Aufgabe einen Sinn, aber nicht für alle.
3. Die Schüler betrachten eine Sanduhr und der Lehrer fragt sie, wie man die Durchlaufzeit verlängern oder verkürzen könnte. An dieser Stelle beginnt das Kind, sich Fragen zu stellen; was könnte man tun, damit ...
4. Der Lehrer bereitet mindestens drei Sanduhren vor, von denen eine sehr viel mehr Zeit braucht um durchzulaufen als die anderen. Die in Gruppen aufgeteilten Schüler beobachten, zeichnen und beschreiben die Sanduhr, die sie vor sich haben. Wenn die Sanduhren wie vorgesehen funktionie­ren, läuft eine noch durch, während die anderen bereits durchgelaufen sind. Die Kinder werden dies feststellen und sich ganz von selbst fragen, wovon die Laufzeit des Sandes abhängt. Das wäre für die Schüler eine Möglichkeit (nicht die einzige, vgl. C), sich die Fragestellung anzueignen.

1.2 Die Bedeutung des selbständigen Experimentierens

Experimentieren bedeutet hier nicht, komplizierte Versuche mit raffiniertem und teurem Material durchzuführen. Sie werden feststellen, dass die angegebenen Versuche tatsächlich sehr einfach sind, und nur gängiges Material erfordern, das wenig kostet. Gute Beispiele für das, was Kinder machen können, finden Sie zum Beispiel auf den Seiten: www.sonnentaler.net/aktivitaeten/.

Kinder erinnern sich sehr gut an Versuche, die sie selbst durchgeführt haben. Im Übrigen machen sie sich schon sehr früh Gedanken über allerlei Phänomene. Meistens genügt es nicht, ihnen zu sagen, dass ein bestimmtes Experiment dieses oder jenes Ergebnis haben wird (wenn man sie den Versuch nicht machen lässt oder ihn nur vorführt). Ebenso wenig reicht es, ihnen zu sagen, dass sie falsche Vorstellungen haben. Sie müssen selbst darauf kommen. Daher die Notwendigkeit, sie die Versuche, die sie sich ausdenken (voraus­gesetzt, sie sind im Unterricht durchführbar), selbst durchführen und unter­einander diskutieren zu lassen. Zwei Beispiele:

1. Im Fall der Sanduhren werden die Kinder wahrscheinlich auf die Sandmenge kommen, auf die Breite der Öffnung, die Korngröße des Sandes, die Größe der Sanduhr selbst, die Farbe des Sandes, ... Nichts geht über das selbständige Experimentieren der Kinder, wenn sie erkennen sollen, dass sie nur dann zu brauchbaren Ergebnissen kommen, wenn sie jedes Mal nur einen einzelnen Parameter ändern (und die anderen konstant halten). Wenn sie so vorgehen, finden sie gleich heraus, dass die äußeren Abmessungen der Sanduhr keine Rolle spielen.
2. Das folgende Beispiel kommt aus Bergerac (Dordogne, Frankreich). In den Jahren 1998–1999 haben zwei Lehrende (A und B) mit ihren Drittklässlern (Alter: ca. 8 Jahre) über das "Schmelzen von Eis und das Festwerden von Wasser" gearbeitet, wobei es insbesondere um die Schmelztemperatur von Eis ging. Die beiden Lehrenden hatten den gleichen Fortbildungskurs zu diesem Thema absolviert und dann ihren Unterricht auf unterschiedliche Weise gestaltet. Zwei Jahre später wurden ihre Schüler gefragt: "Bei welcher Temperatur fängt Eis an zu schmelzen?" Hier sind die Ergebnisse:
    
   

   Antworten	Schule A	Schule B
   3°C oder mehr	83%	36%
   zwischen −1°C und +2°C	13%	63%
   andere Antworten	4%	1%

Vergleicht man diese Antworten mit den Aufzeichnungen in den Versuchs­heften, so stellt man fest, dass die meisten Schüler der Klasse B das Ergebnis ihrer eigenen Experimente von vor zwei Jahren angeben – was bei den Schülern der Klasse A nicht der Fall ist. Auf diese Weise erklärt sich der Unterschied von 1/3 richtiger Antworten im einen und 2/3 im anderen Fall.

Der Lehrer in der Klasse B hatte die Schüler in Gruppen arbeiten lassen, die jede für sich versuchte die Temperatur des schmelzenden Eises zu messen. Auch hatten die Schüler die Möglichkeit, nach einem ersten Vergleich ihrer eigenen Ergebnisse mit denjenigen der anderen Gruppen, den Versuch zu wiederholen. Der Lehrer der anderen Klasse hatte dagegen nur einen Versuch aufgebaut und die Schüler der Reihe nach die Temperatur ablesen lassen.

Das Ergebnis unterstreicht, wie wichtig es ist, und wie nachhaltig etwas im Gedächtnis verankert wird, wenn der Schüler die Versuche selbst durchführt.

1.3 Man sieht nur, was man zu sehen sucht

Mit anderen Worten: Man muss wissen, was man sucht, um zu "sehen". Zahlreiche Untersuchungen beweisen das. Hier sind vier Beispiele:

Im ersten handelt es sich um eine angehende Lehrerin, die im letzten Jahr ihrer Ausbildung eine Arbeit über ein Thema ihrer Wahl bearbeiten musste. Sie erinnerte sich an ihre eigene Schulzeit und entschied sich für das Thema Beobachtung. Damals hatte man ihr bei einer Exkursion die Aufgabe gestellt, Fossilien zu suchen. Sie war mit leeren Händen zurückgekommen, weil sie nicht gewusst hatte, was sie suchen sollte; sie hatte keine Vorstellung, was ein Fossil sein könnte.

Im zweiten Beispiel wollte ein Lehrer^[2] seinen Schülern vorführen, dass eine Kerze in einem Gefäß umso länger brennt, je größer das Gefäß ist. Er hatte drei Gefäße verschiedener Größe bereitgestellt und den Schülern erklärt, wie sie diese gleichzeitig über die Kerzen stülpen sollten. Das geschah auch wie gewünscht. Als der Lehrer jedoch die Schüler fragte, welchen Unterschied sie in den drei Fällen festgestellt hätten, war die Antwort für ihn enttäuschend: "Keinen, alles war gleich, alle Kerzen sind ausgegangen". Offensichtlich hatte kein Kind das beobachtet, was der Lehrer sich vorstellte, was die Schüler hätten beobachten sollen. Die Schüler hätten anders reagiert, wenn sie zunächst mit einer Kerze und einem Gefäß festgestellt hätten, dass die Kerze erlischt. Anschließend hätten sie drei Kerzen in drei Gefäßen beobachtet, mit der Maßgabe festzustellen, ob die drei Kerzen gleichzeitig ausgehen.

Beim dritten Beispiel geht es nicht speziell um Grundschüler. Viele Erwachsene haben doppelte Regenbogen beobachtet und bewundert. Gefragt nach der Reihenfolge der Farben, wird nur ein ganz kleiner Prozentsatz antworten, dass sie beim zweiten Regenbogen umgekehrt ist. Es genügt eben nicht einfach zu sehen, man muss auch noch wissen, was man beobachten will.

Das vierte Beispiel kommt aus der Wissenschaftsgeschichte, die reich ist an solchen und ähnlichen Begebenheiten. Aus den Aufzeichnungen von Ampère und Arago^[3] geht hervor, dass Strom durch ihre Messinstrumente (die man heutzutage Amperemeter nennt) floss, wenn sie eine stromdurchflossene Spule einer anderen Spule näherten, die nicht an eine Stromquelle angeschlos­sen war. Diese Ströme haben sie aber nicht "gesehen", weil sie weg waren, sobald die Spule nicht mehr bewegt wurde. Ampère und Arago waren auf der Suche nach einem Phänomen, das sich nach ihren Vorstellungen durch einen andauernden Strom manifestieren sollte. So wurde die elektromagnetische Induktion erst ca. zehn Jahre später entdeckt und der Ruhm blieb Michael Faraday vorbehalten.

1.4 Man findet in der Literatur viele Informationen, aber man wird noch mehr finden, wenn man weiß, was man sucht

Zur Illustration schildern wir, was sich in einer Klasse zugetragen hat: In der Unterrichtsstunde ging es um die Knochen des menschlichen Körpers. In der vorhergehenden Stunde hatte die Lehrerin ein Blatt (A4-Format) mit den Umrissen eines menschlichen Körpers verteilt und jeder Schüler sollte nach seinen Vorstellungen die Knochen einzeichnen. Die Schüler wurden in Vierer­gruppen aufgeteilt. Jeder Gruppe wurde ein Blatt (A3-Format mit Umrissen wie gehabt) ausgehändigt, und jetzt sollte die Gruppe in einer bestimmten Farbe (sagen wir rot) die Knochen einzeichnen, über die sich alle einig waren, und in einer anderen Farbe (sagen wir blau) diejenigen, über die keine Einigkeit bestand.

Anschließend wurden die A3-Blätter an die Tafel geheftet und die Lehrerin brachte eine neue Umrisszeichnung (A0-Format) an der Wand an. Die Klasse diskutierte und begann in Rot die Knochen einzuzeichnen, über die sich alle einig werden konnten. An den strittigen Stellen kamen sehr präzise Fragen auf: Sind Zähne Knochen? Wie viele Knochen gibt es im Rückgrat (manche Kinder meinten nämlich, das Rückgrat sei ein einziger Knochen, aber andere gaben zu bedenken, dass man sich dann nicht bücken könnte, um zum Beispiel einen Stift vom Boden aufzuheben). Zum Schluss hatten die Kinder also eine Reihe genauer Fragen gestellt und konnten in der Literatur auf die Suche nach Antworten gehen, wobei sie genau wussten, was sie finden wollten.

1.5 Man lernt nicht allein durch das Herumhantieren mit Gegenständen, sondern auch wenn man mit anderen Kindern spricht, und wenn man für sich und/oder für andere etwas aufschreibt

Wir brauchen uns an dieser Stelle nicht lange aufzuhalten, denn wir werden auf diesen Punkt zurückkommen. Es genügt, im Kopf zu behalten, dass man durch Auswendiglernen allein nicht zur Lösung der Aufgaben kommt, man dagegen oft eine Antwort auf die gestellte Frage findet, wenn man versucht, anderen seine Ansicht mitzuteilen. Wem ist noch nie in seinem Leben folgende Situation begegnet? Man stellt sich eine Frage und beim Versuch, sie jemand anderem erklären zu wollen, kommt man, zumindest teilweise, selbst auf die Antwort.

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2. Einheitlichkeit und Vielfalt der Herangehensweise

Einheitlichkeit^[4]: Ein wesentlicher Gesichtspunkt dieser Art von Unterricht ist, dass den Kindern nicht nur Ergebnisse der Wissenschaft beigebracht werden, sondern dass sie selbst die gewünschten Kenntnisse erwerben, indem sie ihre Gedanken ausdrücken, ihre Argumente darlegen, ihre Annahmen prüfen und versuchen, genau zu arbeiten.

Ausgangspunkt für diese Herangehensweise sind Fragen der Schüler zu ihrer realen Umgebung. Von den Fragen ausgehend führen die Schüler, angeleitet von dem Lehrer, ihre Untersuchungen selbständig durch und eignen sich auf diese Weise Kenntnisse und Fertigkeiten [Know-How] an.

Methodenvielfalt: Die Methoden, mit denen die Schüler bei ihren Untersu­chungen vorgehen, können unterschiedlich sein, und das auch in ein und derselben Unterrichtsstunde: experimentieren, etwas anfertigen (einen Gegenstand oder ein Modell bauen, nach einer technischen Lösung suchen), beobachten – unmittelbar oder mit Hilfe eines Instrumentes (das nicht der Computer ist) –, in der Literatur oder/und im Internet recherchieren, eine Umfrage planen und durchführen, eine Radiosendung oder einen kleinen Film machen, einen Ausflug organisieren. Die Schüler beobachten nicht nur, sie identifizieren, klassifizieren, sortieren, ordnen, formulieren Fragestellungen, machen Vorhersagen – und erklären, weshalb sie genau das vorhersagen –, sie stellen etwas nach (simulieren), experimentieren – wenn sich das bei der Fragestellung anbietet –, zeichnen und schreiben ihre Beobachtungen auf und fassen sie anschließend zusammen.

Es versteht sich von selbst, dass die Methoden sich gegenseitig ergänzen und je nach Untersuchungsgegenstand mit unterschiedlicher Gewichtung zum Einsatz kommen. Doch sollte, immer wenn das möglich ist, dem Handeln und Experimentieren der Schüler der Vorzug gegeben werden.

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3. Das Erkunden als Iterationsprozess – die einzelnen Schritte

Es ist wichtig, dass die Schüler verstehen, was gelernt wird, dass sie sich nicht mit einem oberflächlichen Lernen begnügen, dessen einzige Motiva­tion die Aussicht auf eine Belohnung ist, sondern dass sie die Genugtuung haben, etwas verstanden und gelernt bzw. Kenntnisse erworben zu haben.

Das folgende Schema gibt einen Überblick über die Herangehensweise^[5]. Es sollte jedoch klar sein, dass dies keine Gebrauchsanweisung ist, die Schritt für Schritt zu befolgen wäre, sondern vielmehr eine Anleitung für den Lehrer, damit er besser einordnen kann, was er gerade tut.

Abb. 1: Lernen durch Erkunden im naturwissenschaftlichen Unterricht

Es versteht sich von selbst, dass der Lehrer sich bei jedem behandelten Thema, bei jedem geplanten Versuch (zum Beispiel braucht der Keimprozess eine gewisse Zeit) immer irgendwo in diesem Rahmen befindet. Ein sehr wichtiger Punkt fehlt allerdings in diesem ersten Schema, nämlich der Hinweis auf die Möglichkeit, mit den Ergebnissen aus Phase 4 immer wieder auf Phase 2 zurückzukommen: Man kann immer wieder neue Fragen stellen und ein neues Experiment machen. Einige solcher eventuellen Schleifen sind im folgenden Schema^[6] dargestellt.

Abb. 2: Die einzelnen Schritte

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4. Konkrete Umsetzung des Lernens durch Erkunden

Es gibt heutzutage zahlreiche Quellen – sei es in Buchform oder im Internet – mit Vorschlägen für naturwissenschaftliche Aktivitäten im Grundschulunterricht (zum Beispiel auf der Seite www.sonnentaler.net/aktivitaeten/). Zu jedem Thema gibt es ausführliche Module mit mehreren Unterrichtsstunden (10 bis 15), die nicht unabhängig nebeneinander stehen, sondern pädagogisch und wissenschaftlich aufeinander aufbauen. Ein und dasselbe Thema wird über mehrere Wochen hin entwickelt. Dadurch wird vermieden, dass sich die Schüler im Wust nur kurz angeschnittener Themen verlieren. Und sie haben Zeit, sich in die Situation eines Forschers oder einer Forscherin zu begeben und Kenntnisse aufzubauen. Zwei Beispiele zum Lernfortschritt in einem Modul sind in Anhang 1 beschrieben.

Jede Aktivität ist gekennzeichnet durch ein Vorher und ein Nachher, und sei es nur für das Kind. Dieses Fortschreiten ist wichtig, weil die Kinder auf diese Weise nach und nach die verschiedenen Aspekte ein und desselben Themas erörtern und die entsprechenden Schlüsselbegriffe vertiefen.

Und natürlich sind das Handeln und die Eigeninitiative der Schüler essentiell. Wenn man die Kinder, soweit das Thema es zulässt, in Gruppen à 3-4 Schüler einteilt, lernen sie sich zu organisieren, Aufgaben zu verteilen, sich mit den anderen auszutauschen, so dass sie zunehmend an Selbständigkeit gewinnen. Im Rahmen der gesamten Klasse kann dann jede Gruppe berichten, was sie gemacht hat. Dabei wird das Zuhören geübt, und man entdeckt, dass man sich einem Problem auf verschiedene Weise nähern kann.

Einige wichtige Punkte der Herangehensweise des Lernens durch Erkunden:

4.1 Die Wahl der Ausgangssituation

Man sollte zuallererst ein Untersuchungsgebiet aus der kulturellen Umgebung der Schüler wählen (die Keimung, Licht und Schatten, Hebel, Ernährung, Stromkreise, ...). Es sollte außerdem Teil des Lehrplans sein und dem Alter der Kinder entsprechen.

Ist der Untersuchungsgegenstand erst einmal ausgewählt, kommt es darauf an, die Kenntnisse und Begriffe zu definieren, die die Kinder sich aneignen sollen. Dann kann es losgehen. Aber wie? Welche Ausgangssituation sollte man wählen? Eine, bei der sich die Schüler aufgefordert fühlen, Fragen zu stellen und die letztendlich zur Formulierung eines Problems führt – ein Problem, das nicht unbedingt sofort zu lösen ist.

Eine Ausgangsfrage zu formulieren ist wichtig, weil Wissenschaft nicht nur aus Beobachten besteht, es gilt auch Fragen zu stellen und zu beantworten.

Wie geht man vor?

Wenn ein Lehrer nie Naturwissenschaften bzw. nie auf diese Weise unter­richtet hat, fällt es ihm nicht immer leicht, eine Progression einzubauen und jedes Mal wieder eine passende Ausgangssituation zu finden, die die Schüler dazu bringt, Fragen zu stellen und selbst tätig zu werden.

Deshalb kann es nützlich sein, sich Beispiele für Aktivitäten anzuschauen und diese auszuprobieren, um sich mit der hier vorgestellten Methode vertraut zu machen. Später kann der Lehrer dann seine Anfangssituationen selbst entwickeln.

Nehmen wir wieder das Beispiel der Sanduhren: Die ursprüngliche Aufgabe bestand darin, eine Sanduhr zu beobachten. Doch da der Lehrer Sanduhren mit sehr verschiedenen Laufzeiten vorbereitet hat, fangen die Schüler gleich an zu fragen: Wie kommt es, dass die eine länger läuft als die andere? Von welchen Faktoren hängt das ab? In dieser von dem Lehrer inszenierten Situation können sich die Schüler das Problem aneignen. Sie stellen sich von selbst die Fragen, auf die der Lehrer hinauswollte.

Manchmal kann die Untersuchung auch mit einer Frage beginnen (wie kann man die Temperatur messen, bei der Eis schmilzt, oder man stellt schmutziges Wasser her und fragt, wie man es wohl reinigen könnte usw.).

Da die Ausgangssituation immer zu einer Fragestellung führen soll, und dazu, dass die Kinder selbst aktiv werden, kommt der Ausgangsfrage eine große Bedeutung zu. Wenn ein Lehrer zum Beispiel möchte, dass die Kinder ein Schattentheaterspiel entwerfen, kann er die Kinder einfach dazu auffordern (was unter Umständen bedeutet, dass er Material und eine geeignete Anleitung herbeischaffen muss), oder er kann fragen: "Wie könnten wir das anstellen?".

4.2 Welche Fragen sind für Kinder geeignet und wie sollte man sie ihnen stellen?

Das ist ein ganz wichtiger Punkt. Es gibt nämlich viele Fragen, die das Nach­denken und das Selbst-tätig-werden überhaupt nicht fördern. Wynne Harlen^[2] nennt sie sterile Fragen, im Gegensatz zu den fruchtbaren Fragen, die zu intel­lektueller und manueller Tätigkeit der Kinder führen – zu einer Untersu­chung. Sterile Fragen erfordern oft rein verbale Antworten (Wie nennt man das? Was ist eine Batterie? Warum fließt der Strom vom Minuspol zum Pluspol?). Das soll nicht heißen, dass der Lehrer solche Fragen nie stellen sollte. Aber man kann die Kinder damit nicht zum Erkunden animieren.

Die sogenannten fruchtbaren (oder auch produktiven) Fragen fordern die Kinder zum Nachdenken auf, zum Handeln, zum Argumentieren. Sie stehen am Anfang einer Unterrichtsstunde, aber nicht nur da, denn die Kinder sollen im gesamten Verlauf der Stunde aktiv sein und sich etwas überlegen.

Wie geht man vor?

Man kann Fragen stellen wie: "Welche Unterschiede und welche Ähnlichkeiten beobachtet ihr an diesen Gegenständen (oder Situationen)?", "Ist das weniger oder mehr als im anderen Versuch?", "Kannst du einen Weg finden, um ...?", "Was wird deiner Ansicht nach geschehen?" ("Deiner Ansicht nach" ist hier sehr wichtig, auf diese Weise ist der Schüler nicht blockiert, weil er glaubt "die richtige Antwort" geben zu müssen, die er nicht unbedingt kennt), "Wie könnte man vorgehen, um ...", "Wie erklärst du ...?", "Wie kann man herauskriegen ...?" oder, wenn der Gegenstand sich für quantitative Fragen eignet, "Wie viel? Welche Temperatur?".

Sheila Jelly sagt im Buch von Wynne Harlen: "Nur durch die Praxis lernt man, welche spezifischen Fragen man in einer bestimmten Situation am besten stellen kann". Sie gibt ein paar Ratschläge: Man kann zum Beispiel die Fragen, die in naturwissenschaftlichen Büchern für Kinder gestellt werden, darauf hin untersuchen, ob sie steril oder fruchtbar sind, und zu welchen naturwissen­schaftlichen Versuchen sie anregen. Oder man nutzt seine freie Zeit, um sich fruchtbare Fragen auszudenken. ^[7]

4.3 Auf die Fragen und Gedanken der Schüler eingehen

Unabhängig von ihrer Kultur und ihrem Alter haben Schüler in der Regel viele Ideen zu den Dingen, denen sie in ihrem persönlichen Leben begegnen, und das ganz unabhängig von irgendwelchem Schulunterricht. Man sollte diese Anfangsvorstellungen kennen, weil sie dem Lehrer zunächst einmal helfen, den Gedankengang der Schüler nachzuvollziehen und solche Fragen zu stellen, die die Klasse in die gewünschte Richtung lenken. Die Kenntnis der Anfangsvor­stellungen hilft ihm darüber hinaus zu erkennen, ob das erworbene Wissen auch verstanden wurde.

Dadurch dass der Lehrer die Gedanken der Schüler ernst nimmt und auf ihre Fragen eingeht, nimmt jedes Kind wahr, dass es andere Ideen als seine eigenen gibt, und dass diese Ideen sich auf Tatsachen beziehen, an die es selbst nicht gedacht hatte.

Ein Beispiel aus der Optik^[8]: Kindern stellt sich das Auge als ein aktives Organ dar und nicht als ein Empfänger. Damit man einen Gegenstand wahrnehmen kann, muss das Auge etwas in Richtung Gegenstand schicken. Den Kindern fällt es – ganz wie unseren Vorfahren – schwer zu akzeptieren, dass (unsicht­bares) Licht vom Gegenstand ausgehen und ins Auge fallen muss, damit wir den Gegenstand sehen können. Die Jüngeren begründen ihre Ansicht damit, dass man nichts sieht, wenn man geblendet wird. Es braucht Zeit, bis sie Blick (wenn man einen Gegenstand sehen möchte, muss man ihn selbstverständlich anschauen) und Licht (das vom Gegenstand ausgeht und ins Auge fällt) unterscheiden können.

Ein anderes Beispiel – aus der Elektrizität – zeigt, dass einige Kinder meinen, es genüge eine Glühlampe an einen Pol der Batterie zu halten, um sie zum Leuchten zu bringen. Da hilft nur eins: die Kinder ausprobieren lassen, damit sie selbst feststellen, dass die Glühlampe in diesem Fall nicht leuchtet. Eine andere Vorstellung der Kinder ist weit verbreitet: dass die Elektrizität von beiden Polen aus in die Lampe geht (manche erläutern, dass das Aufeinander­treffen die Lampe zum Leuchten bringt). Man sollte dafür sorgen, dass die Kinder diese Ansicht formulieren können. Anschließend kann man sie fragen, warum, wenn man drei Birnen in Reihe schaltet, alle drei leuchten.

Weiterhin ist auch bekannt, dass viele Kinder folgender Meinung sind: Wenn man sie fragt, was aus den Nahrungsmitteln^[9] wird, die wir essen, denken sie, es gäbe zwei Schläuche, einen für die feste Nahrung und einen für die Flüssig­keiten. Ein Gedanke, der dadurch gefördert wird, dass es zwei Ausgänge gibt, einen für den Kot und den anderen für den Urin.

Es ist also wichtig, dass die Kinder ihre Vorstellungen äußern können. Erst dann kann man sie dazu animieren nachzudenken, indem man ihnen zum Bei­spiel Fragen stellt wie: "Was passiert, wenn ihr einen Eintopf esst?", "Habt ihr euch schon mal verschluckt? Was bedeutet das eurer Meinung nach?"

Abb. 3: Vorstellungen zur Verdauung

Sehr oft (aber nicht immer) stehen die Vorstellungen der Kinder im Wider­spruch zu den wissenschaftlichen Erklärungen des Untersuchungs­gegenstands. Deshalb müssen die Kinder die Gelegenheit haben, sich eine neue, überzeu­gendere Erklärung ausdenken zu können; und die Suche nach einer solchen wird umso eifriger vorangehen, je mehr die Schüler sich bewusst werden, dass ihre Vorstellungen nicht stimmen, unvollständig sind, oder im Widerspruch zu anderen stehen.

Wie sollte man vorgehen? Auch hier sollte man den Schülern wieder die Möglichkeit geben, ihre Vorstellungen zu äußern, und sie dazu ermuntern, dies mündlich oder schriftlich zu tun. Ihre Vorstellungen sollten alle vorurteilsfrei zur Kenntnis genommen werden. Sie sollten nicht von vornherein ausgesondert werden, selbst wenn der Lehrer sie für "falsch" hält. Es werden alle in Betracht gezogen, ohne Werturteile abzugeben. Am Ende der Untersuchung werden sich die meisten dieser Vorstellungen verändert haben.

4.4 Eine gemeinsame Debatte organisieren

Nachdem jeder Schüler sich seine eigenen Gedanken gemacht hat und die Gelegenheit hatte, sich mit den anderen Schülern auszutauschen (der Lehrer muss in dieser Phase nicht unbedingt eine Vermittlerrolle spielen), kann der Lehrer eine gemeinsame Debatte organisieren. Wenn er die Vorstellungen der Schüler ernst nimmt und ihre Fragen berücksichtigt, wird jeder Schüler erken­nen, dass es außer den eigenen auch noch andere Vorstellungen gibt, die außerdem vielleicht von Tatsachen ausgehen, an die er nicht gedacht hat (siehe weiter oben das Beispiel mit den Knochen der Wirbelsäule), und die sich in bestimmten Fällen experimentell überprüfen lassen. Solche gemeinsamen Debatten können zu verschiedenen Zeitpunkten der Unterrichtsstunde stattfinden:

• zu Beginn, wenn die Schüler ihre Fragen sortieren, um zu einer oder mehreren produktiven Fragestellungen zu kommen;
• zwischendurch, wenn die Kinder Hypothesen aufstellen und Versuchsabläufe vorschlagen;
• und schließlich, wenn jeder seine Versuche durchgeführt hat und aus den gewonnenen Ergebnissen gültige Schlüsse zu ziehen sind ...
• ... und diese mit dem etablierten Wissen konfrontiert werden (dieser letzte Punkt wird in den Abschnitten 4.7 und 4.8 thematisiert).

Wie geht man vor?

Eine Debatte zu leiten ist nicht immer leicht; es tauchen in diesen Debatten nicht nur sterile oder unproduktive Fragen auf, sondern auch immer wieder abstruse Einwürfe wie der aus dem folgenden Beispiel: Die Kinder werden aufgefordert einen Weg zu finden, um den gelösten Zucker aus dem Wasser zurückzugewinnen, und ein Kind meint: "Es genügt, Abrakadabra zu sagen, und dann ist der Zucker wieder da". Eine mögliche Vorgehensweise besteht darin, dass man alle Fragen, Vorschläge, Bemerkungen und Hypothesen, auch die abstrusen, an die Tafel schreibt. Je nach Fragestellung sind diese indivi­duell oder in kleinen Gruppen erarbeitet worden (zum Beispiel beim Planen eines Versuchsablaufs). Wenn alle Vorschläge in Betracht gezogen und diskutiert werden (soweit es möglich ist), wird nach und nach Wissen konstruiert.

Der Lehrer sollte sich in dieser Lernphase jeglicher "richtigen Antwort" enthal­ten. Er sollte auch nicht zu schnell die Behauptung eines Schülers oder einer Schülerin als richtig oder falsch (dis)qualifizieren, oder bei der "Auseinander­setzung" zwischen zwei Schülern als Schiedsrichter auftreten. Er sollte eine Erwartungshaltung einnehmen: "Wir werden sehen, wir werden es versuchen". So steht einer lebhaften Debatte nichts im Weg.

Kommen wir noch einmal auf die Zuckerlösung zurück. Es ist wichtig, die Vor­stellung des Kindes ernst zu nehmen, das Kind den Versuch machen zu lassen und das Ergebnis aufzuschreiben. Nur nach all diesen Schritten wird das Kind (und die anderen Kinder auch) einsehen, dass es mit seinem Vorschlag die gestellte Aufgabe nicht lösen kann.

Wann immer es geht, sollte man den Schülern helfen, sich darüber bewusst zu werden, dass solche Fragen (oder Antworten), entweder nicht überprüfbar sind, oder auf einen Holzweg führen, oder einfach zu nichts führen. In den gemeinsamen Debattierphasen kann es immer wieder passieren, dass die Schüler schwie­rige Fragen stellen, die der Lehrer nicht beantworten kann. Dann ist die wissen­schaftlich korrekte Antwort: "Ich weiß es nicht; aber wir werden zusammen nach einer Antwort suchen." Je nach Art der Frage kann ein Experi­ment mögli­che (Teil-)Antworten liefern, aber genauso gut kann es passieren, dass nichts dabei herauskommt. Dann muss man entweder Sachbücher oder das Internet zu Rate ziehen oder sich an einen Wissenschaftler wenden. Niemand sollte auf einer Frage sitzen bleiben.

4.5 Einen Versuchsablauf erarbeiten

Hier geht es darum, wie man den Schülern helfen kann, mit dem in der Schule zu Verfügung stehenden Material eine Untersuchung zu planen und sie an­schließend in die Lage zu versetzen, ihre Ergebnisse zu interpretieren. Bevor er mit dem Experimentieren beginnt, sollte jeder Schüler genau wissen, was er untersuchen will (welche Frage er sich stellt). Er sollte sich also die Fragestel­lung überlegt, die Hypothesen dargestellt und sich das Experiment ausgedacht haben.

Wie erreicht man das? Da ist zunächst die Frage, wie und wann man den Schülern die Materialien zur Verfügung stellen sollte. Es gibt mehrere Möglich­keiten: Entweder gibt der Lehrer jeder Schülergruppe das für die geplanten Experimente nötige Material, oder die Sachen stehen auf einem Tisch und die Schüler entwerfen gemeinsam einen Versuchsablauf und überlegen sich, welches Material sie dafür brauchen. Auch da gibt es wieder verschiedene Möglichkeiten, je nach Thema und Alter der Kinder: Entweder denkt jedes Kind sich selbst aus, was es machen möchte und setzt dieses dann um, oder die Kinder überlegen sich in kleinen Gruppe ein Versuchsprotokoll aus, das anschließend der ganzen Klasse vorgestellt und gemeinsam besprochen wird.

Aus den gewonnenen Ergebnissen gültige Schlussfolgerungen ziehen

Nachdem jedes Kind (jede Gruppe) seinen (ihren) geplanten Versuch durchge­führt und die Ergebnisse aufgezeichnet hat, werden alle Ergebnisse der ganzen Klasse vorgestellt und besprochen: Gibt es bei manchen Ergebnissen Zweifel? Müssen einige Versuche wiederholt werden? Welche Hypothesen wurden be­stätigt, welche nicht? Müssen neue Hypothesen aufgestellt und neue Experi­mente durchgeführt werden, und wenn ja, welche? Hier mag der Zeitpunkt gekommen sein für die weiter oben erwähnte Schleife.

Die Effizienz solcher Diskussionen hängt nicht allein von der mündlichen Aus­drucksfähigkeit der Schüler ab, sondern auch von ihrer Fähigkeit sich gegen­seitig zuzuhören. In manchen Klassen kann es vorkommen, dass systematisch der Lehrer angesprochen wird, obwohl die Schüler in der Diskussion ohne ihn auskommen könnten. Es lohnt sich, ihnen beizubringen, dass sie den Lehrer nicht brauchen; mit Geduld, Bestimmtheit und der nötigen Zeit lässt sich das erreichen. Ganz nebenbei trägt diese Art von Unterricht auch dazu bei, die Kinder zu toleranten und kritischen Mitmenschen zu erziehen.

4.6 Organisation der Klasse

Der Klassenraum sollte so eingerichtet sein, dass Schüler und Lehrer darin bequem und richtig naturwissenschaftlich arbeiten können. Entweder hat die Schule einen speziellen naturwissenschaftlichen Unterrichtsraum (in dem die Tische so verteilt sind, wie es Schüler und Lehrer für diese Art von Arbeit brauchen) oder sie hat keinen solchen Raum, dann sollte man nicht zögern und sich die Zeit nehmen, Tische und Stühle so zu arrangieren, dass Gruppenarbeit möglich ist und die Schüler leicht an das Material für ihre Versuche heran­kommen.

Das Material

In der Grundschule ist das Material im Allgemeinen nicht aufwendig: Plastik­flaschen, Luftballons, Plastik- und Papiertüten, Pflanzen, Samenkörner, Erde, Karton, Gummibänder, Schnur, Scheren, Büroklammern, Gefäße verschiedener Größe, Früchte, Gemüse, verschiedene Flüssigkeiten usw. Im Großen und Ganzen gewöhnliche Dinge, die überall zu finden sind und nicht viel kosten, abgesehen von Batterien und Glühbirnen, Thermometern, Kompassen, einer Waage, eines Binokulars, ...

Nicht immer kann man am realen Gegenstand experimentieren: Das ist oft in der Astronomie der Fall, aber auch dann, wenn man Lebewesen untersuchen will. In solchen Fällen wird man entweder am Modell experimentieren (zum Beispiel mit einem Modell von Erde und Sonne, um die Änderung von Tag- und Nachtdauer im Jahresverlauf zu erklären, oder mit einem Muskelmodell des Armes, damit man sieht, wieso man ihn heben und senken kann, ...) oder man greift auf Sachbücher und das Internet zurück (wie im oben erwähnten Fall der Knochen). Das setzt aber jeweils voraus, dass entsprechende Materialien vorhanden sind, beziehungsweise Dokumentation in der Nähe zu finden ist (Schulbibliothek, Stadtbücherei, Internetanschluss).

Wie geht man vor?

Entweder die Schule verfügt über das notwendige Material, oder es lässt sich irgendwo ausleihen (zum Beispiel bei einer Oberschule in der Nähe oder bei Wissenschaftlern), oder der Lehrer versucht – gegebenenfalls mit Hilfe der Schüler und Eltern – die nötigen Dinge zusammenzutragen. Das funktioniert oft sehr gut.

Gruppenarbeit

Es ist wichtig, dass alle Schüler an der experimentellen Arbeit teilnehmen kön­nen. Die Zeiten, in denen die Schüler in Gruppen arbeiten, können besonders fruchtbar sein, wenn die Schüler ermutigt werden zu diskutieren, ihre Ansich­ten einander gegenüberzustellen, um dann zu versuchen sich auf eine gemein­same Schlussfolgerung zu einigen. Jede Gruppe kann einen Sprecher haben (der von den Schülern der Gruppe oder von dem Lehrer bestimmt wird), der der ganzen Klasse diese Schlussfolgerung vorträgt und sie begründet.

Die Kinder werden in Gruppen von mindestens 3-4 Schülern aufgeteilt (wenn es mehr als acht Gruppen sind, wird es für einen einzelnen Lehrer schwer). In jeder Gruppe hat jedes Kind eine spezielle Rolle: Es kann zum Beispiel für das Material zuständig sein, ein anderes ist der Sekretär, der alles aufzeichnet, was die Gruppe sagt und entscheidet (ein drittes kann ihm dabei assistieren), ein weiteres erteilt den Gruppenmitgliedern jeweils das Wort usw. Die Rollen­verteilung kann von dem Lehrer vorgenommen werden, oder, wenn das funk­tioniert, von den Kindern der Gruppe selbst. Wichtig ist jedoch, dass die Rollen innerhalb der Gruppe immer mal gewechselt werden, einerseits, damit jedes Kind sich in jede Rolle hineindenkt, und andererseits, um das Herausbilden dominanter Persönlichkeiten oder geschlechtsspezifischer Haltungen zu mini­mieren, wie zum Beispiel systematisch einem Jungen die Sprecherrolle zu ertei­len oder das Mischen von Flüssigkeiten immer einem Mädchen zu überlassen.

Man kann die Gruppen auch Poster erstellen lassen, die anschließend der ganzen Klasse vorgestellt werden. Ein Lehrer, der zum ersten Mal eine Klasse in Gruppen arbeiten lässt, kann am Anfang auf große Schwierigkeiten stoßen: unproduktive Gruppen, hoher Geräuschpegel, Geschrei, Streit usw. Sowohl der Lehrer als auch die Schüler müssen sich erst einmal an eine solche Arbeitswei­se gewöhnen. Um die Probleme weitestgehend zu umgehen, ist es am Anfang ratsam, die Rollen selbst zu verteilen, den Schülern klare Anweisungen zu geben, so dass sie genau wissen, was von ihnen erwartet wird (ein Text, ein Versuchsablauf, ein Poster, ein Experiment, ein Referat, ...), eine sehr genaue Zeiteinteilung für jede Etappe vorzusehen und auf jeden Fall ein Signal zu ver­einbaren, wenn der Geräuschpegel zu hoch wird (das Licht ein- und ausschal­ten, in die Hände klatschen, eine Glocke erklingen lassen oder die Kinder auf­fordern, ihre Köpfe auf den Tisch zu legen und die Augen zu schließen). Am Anfang sollte man die Arbeit in kleine Zeitabschnitte einteilen, deren Dauer von dem Lehrer bestimmt wird. Später, wenn die Kinder mit dieser Arbeitsweise vertraut sind, organisieren sie ihre Arbeit selbst und der Lehrer muss viel seltener einschreiten.

4.7 Die Schüler anleiten Versuchsabläufe zu entwerfen und nach relevanten Variablen zu suchen sowie ihnen begreiflich machen, dass man ein Vergleichsexperiment braucht

Oft geht es darum herauszufinden, von welchen Faktoren ein bestimmtes Phänomen abhängt und diese Faktoren einen nach dem anderen zu prüfen. Wenn die Ergebnisse eines Experiments interpretierbar sein sollen, muss man einige Dinge beachten: Man darf immer nur einen Faktor auf einmal variieren (alle anderen müssen konstant gehalten werden), und man braucht ein Ver­gleichsexperiment.

Wenn man zum Beispiel herausfinden möchte, wovon die Durchlaufdauer des Sandes in einer Sanduhr abhängt, ob sie vielleicht von der Größe der Öffnung abhängt, muss man die Kinder dazu bringen zu verstehen, dass sie zwei Expe­rimente durchführen müssen, die sich einzig und allein durch die Größe der Öffnung unterscheiden (die Sandmenge und die Größe der Behälter bleibt gleich, ebenso die Korngröße des Sandes usw.). Diese Bedingung wird man ihnen nicht von vornherein vermitteln; man kann die Kinder ruhig mehrere Parameter gleichzeitig ändern lassen, damit sie selbst erkennen, dass ihre Ergebnisse weder vergleichbar noch verwertbar sind. Diese Notwendigkeit, nur eine Sache auf einmal zu ändern (wobei alle anderen Faktoren konstant blei­ben), ist auch Erwachsenen nicht immer klar.

Wir zitieren den Fall von zwei Lehrenden in der Ausbildung, die ein Experiment durchführen sollten, um zu demonstrieren, dass auf einem Feld verteilte Dün­gemittel ins Grundwasser gelangen können. Sie hatten geplant, zwei Plastik­flaschen mit durchlöchertem Boden zu verwenden, in beide die gleiche Menge Erde zu füllen und dann in die eine nur Wasser, in die andere Wasser plus Düngemittel zu kippen. Die durch die Erde sickernde Flüssigkeit sollte in zwei Untertassen aufgefangen und danach verdampft werden. Anschließend sollte überprüft werden, ob in einer der beiden Untertassen ein Rückstand zu sehen ist, der auf Düngemittel rückschließen lassen würde. Es stellte sich heraus, dass die Lehrenden, die erklärt hatten, sie würden nur einen Parameter auf einmal verändern, in eine der Flaschen Wasser plus Düngemittel plus Farbstoff füllten und nicht nur Wasser mit Düngemittel. Man ließ sie machen und es zeigte sich, dass man mit dem Versuch nichts anfangen konnte, weil zwei Dinge gleichzeitig geändert wurden (Düngemittel und Farbstoff)!

Das zeigt, dass der Lehrer nicht nur das Problembewusstsein haben, sondern im Unterricht auch aufpassen muss. Zitieren wir ein anderes Beispiel.

Eine Klasse arbeitet über Verdunstung. Es soll gezeigt werden, dass es einen Unterschied macht, ob der Behälter (in dem sich die verdunstende Flüssigkeit befindet) offen oder geschlossen ist. Der Lehrer bittet die Kinder, eine Skizze des Experiments anzufertigen. Die Schüler schlagen natürlich vor, die Flüssig­keitspegel in zwei Gefäßen, eins mit und eins ohne Stopfen, zu vergleichen. Zahlreiche Schüler nehmen zum Vergleichen jedoch Gefäße, in denen die freie Oberfläche der Flüssigkeiten sehr verschieden ist. Ein Teil der Klasse müht sich demzufolge mit Versuchen ab, deren Aussagekraft sehr zweifelhaft ist.

Was soll man in so einem Fall tun? Zunächst müssen die Kinder begreifen, dass man keine Schlüsse ziehen kann, wenn man alles gleichzeitig ändert. Wenn sie mehrere Faktoren gleichzeitig ändern, werden die Ergebnisse von einer Gruppe zur anderen höchstwahrscheinlich sehr verschieden ausfallen. Der Lehrer wird durch seine Fragen in der gemeinsamen Diskussion den Kindern helfen, sich der Schwierigkeit bewusst zu werden. Anschließend muss er ihnen die Mittel an die Hand geben, damit sie "korrekte" Versuchsabläufe entwerfen. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten: Man kann den Kindern beibringen, Tabellen anzulegen, in denen die Werte der verschiedenen Faktoren eingetragen werden; von einer Zeile zur anderen müssen alle Faktoren die gleichen Werte haben, bis auf einen, dessen Einfluss man prüfen möchte. Oder man klebt auf einen kleinen Karton Etiketten,^[10] auf denen Folgendes vermerkt ist:

1. Die Ausgangsfrage, die mit dem Experiment beantwortet werden soll;
2. die Liste der Variablen, d.h. der Dinge, die veränderbar sind;
3. die Bezeichnung der Variablen, die man ändern möchte und schließlich
4. die Liste der Variablen, die nicht verändert werden dürfen.

4.8 Wie kann man allen Ergebnissen Rechnung tragen, sie mit den Anfangshypothesen vergleichen und zu einer Schlussfolgerung kommen?

Nach jeder Untersuchung, nach jedem Versuch sollten sich die Kinder über das Ergebnis klar werden und dieses mit den Hypothesen und Anfangsvorstellungen vergleichen. Es schließt sich eine gemeinsame Diskussion an, die der Lehrer moderiert und in der er darauf achtet, dass jeder zu Wort kommt und alle Ansichten respektiert werden. Bei eventuellen Unstimmigkeiten entscheiden letztendlich die experimentellen Ergebnisse und die Argumentation über richtig oder falsch, und nicht etwa die Anzahl der Befürworter dieser oder jener Meinung und auch nicht die Ansicht der "Anführer".

Damit die experimentellen Ergebnisse nicht angefochten werden können, ist es wichtig, dass der Lehrer darauf achtet, dass ein Versuch mehrmals durchge­führt wird, entweder von ein und derselben Gruppe oder von zwei verschie­denen Gruppen. Es muss sichergestellt werden, dass kein Experimentierfehler vorliegt. Durch das Wiederholen des Versuchs steigt außerdem das Vertrauen in die erhaltenen Ergebnisse, und ganz nebenbei wird dadurch auch das Recht, sich zu irren, "legalisiert"! Es kann natürlich manchmal auch vorkommen, dass ein Experiment wiederholt werden muss.

In den bisher beschriebenen Etappen konnte das Kind ein Wissen (oder Kennt­nisse) aufbauen. Wenn der Lehrer an diesem Punkt abbricht, besteht allerdings Gefahr, dass dieses Wissen bruchstückhaft und unsicher bleibt, zudem auch noch vergänglich. Erst ein Endergebnis und eine Schlussfolgerung aus den ex­perimentellen Ergebnissen oder der Literaturrecherche ermöglichen es den Kin­dern, das Entdeckte zu strukturieren; sie können dann beginnen, sich ein soli­des Wissen anzueignen, das einen Sinn für sie hat. Man sollte nicht verges­sen, dass für das Kind der Sinn dadurch entsteht, dass es alle vorherigen Etappen durchgemacht hat. Die Schlussfolgerung führt aber nur dann zu siche­ren Kennt­nissen, wenn die Klasse – angeleitet von dem Lehrer – ihre Ergebnisse dem sogenannten "etablierten Wissen" gegenüberstellt, dem Wissen, das man in den Büchern findet.

4.9 Gegenüberstellung mit dem "etablierten Wissen"

Diese Gegenüberstellung ist unentbehrlich, wie folgendes Erlebnis zeigt.

Eine Klasse experimentiert zum Thema "Mischungen von Festkörpern und Flüs­sigkeiten" (in wissenschaftlicher Terminologie: das Auflösen von Festkörpern in Flüssigkeiten). Am Schluss der Unterrichtsstunde steht in den Heften mehrerer Gruppen die Schlussfolgerung: "Wasser und Salz mischen sich nicht". Der Leh­rer kümmert sich nicht um das, was er als "Ergebnis der Kinder" bezeichnet und plant für die nächste Unterrichtsstunde eine ganz andere Arbeit.

Was war passiert? Aus Sparsamkeitsgründen hatte der Lehrer Anweisungen zu den zu verwendenden Salzmengen erteilt, aber nicht zu den Flüssigkeitsmen­gen. Die Gruppen, die mit kleinen Wassermengen gearbeitet hatten, haben natürlich festgestellt, dass sich selbst nach Umrühren noch Salz am Boden des Gefäßes befand. Der Fehler in ihrer Schlussfolgerung ist selbstverständlich die Verallgemeinerung. Wenn man ihnen in einer weiteren Unterrichtsstunde nahe­gelegt hätte, die Flüssigkeits­menge nach und nach zu erhöhen, wären sie zur "richtigen", das heißt zu der mit dem etablierten Wissen übereinstimmenden Schlussfolgerung gekommen. Sie hätten das beobachtet, was in Nachschlage­werken zu lesen ist, nämlich dass die lösbare Festkörpermenge einen bestimm­ten Wert nicht überschreiten kann. Für den Fall von Kochsalz in Wasser liegt dieser Wert bei etwa 360 g Salz pro Liter Wasser bei Raumtem­peratur. Nach­schlagewerke sind also für den Lehrer wichtig.

Unsere pädagogische Herangehensweise gleicht in vieler Hinsicht derjenigen eines Forschers oder einer Forscherin, aber nicht in allen Punkten. Die Kinder experimentieren, um Phänomene und Eigenschaften der Natur zu "entdecken", und sie vergleichen ihre Schlussfolgerungen untereinander, genauso machen es die Forscher. Doch im Unterschied zu den Wissenschaftlern müssen die Kinder keine Phänomene und Gesetze entdecken, die noch unbekannt sind. Alles was ein Kind in der Schule lernt ist unter Wissen­schaftlern wohl bekannt.

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5. Die schriftlichen Aufzeichnungen

Zu den "schriftlichen Aufzeichnungen" gehören Texte, Zeich­nungen, Skizzen, Diagramme, Tabellen, Poster und so weiter.

Die Schüler werden einzeln oder in Gruppen dazu angeregt, schriftliche Auf­zeichnungen zu produzieren (Texte, Zeichnungen, Skizzen, Diagramme), die im Unterricht – so wie sie sind, ohne Verbesserung – als Mittel für ein besseres Lernen verwendet werden.

Jeder Schüler besitzt ein Versuchsheft, in dem in der Regel drei verschiedene Arten von Aufzeichnungen zu finden sind: individuelle Aufzeichnungen, eine intermediäre Form und die gemeinsamen Aufzeichnungen der ganzen Klasse. Die ersten beiden Aufzeichnungsarten sind frei und zumindest am Anfang wenig strukturiert. Nach und nach wird der Schüler, mit Hilfe des Lehrers oder auch ganz von selbst, seine Notizen besser strukturieren, weniger Recht­schreibfehler machen und sich besser ausdrücken.

5.1 Die individuellen Aufzeichnungen

Zu den individuellen Aufzeichnungen gehören je nach Alter der Kinder Zeich­nungen (vor allen Dingen bei den 5- bis 6–Jährigen, die weder lesen noch schreiben können), Skizzen, verschiedene Texte, ein Versuchsablauf, eine Auflistung des notwendigen Materials, eine Hypothese und was immer der Schüler meint, was er tun oder beobachten wird, ein Bericht des durchge­führten Versuchs und die Ergebnisse.

Solche Aufzeichnungen sollen dem Schüler nicht nur helfen sich zu erinnern, sondern auch seine Gedanken zu ordnen. Sehr oft kommt man beim Schreiben zum Nachdenken. Es ist wie jener Lehrende sagt: "Wenn die Schüler wenig aufgeschrieben hatten, hatten sie nicht genug nachgedacht und die gemein­same Debatte, bei der über die Gültigkeit der Hypothesen diskutiert werden sollte, fiel mager aus". Es ist also wichtig, dass jedes Kind durch diese Phase des schriftlichen Aufzeichnens geht, und zwar ohne Angst davor, von dem Lehrer beurteilt zu werden (im Hinblick auf Rechtschreibfehler, falsche Begriffe, unvollständige oder zu sehr ausgeschmückte Zeichnungen, unrichtige Schluss­folgerungen, ...). Das Kind sollte verstehen, dass die Aufzeichnung ein Hilfs­mittel für seine naturwissenschaftliche Arbeit ist. Aus diesem Grund empfehlen wir, die individuellen Aufzeichnungen in diesem Stadium nicht zu beurteilen und zunächst auch nicht zu korrigieren. Nur eine Bedingung gibt es: Das Kind muss seine eigene Niederschrift lesen können.

Wie geht man vor?

Man sollte (nicht zu lange) Zeiten vorsehen, während derer die Schüler jeder für sich in ihr Versuchsheft schreiben. Man kann sie zum Beispiel auffordern einen experimentellen Aufbau wiederzugeben, Vorhersagen zu machen, diese zu begründen (zum Beispiel sollen sie vorhersagen, ob irgendein Gegenstand schwimmen oder untergehen wird, und ihre Vorhersage begründen), einen Ver­suchsablauf zu entwerfen usw.

5.2 Die intermediäre Form der Aufzeichnung

Diese Aufzeichnungen werden in der Regel während der Gruppenarbeit ge­macht und richten sich sehr oft an die anderen Kinder in der Klasse, denen sie vermitteln sollen, was die Gruppe denkt und/oder tut. Folglich sind sie in ihrer Form besser ausgearbeitet als die individuellen Aufzeichnungen: Die anderen Schüler der Klasse müssen sie schließlich lesen und verstehen können. Auch hier können die Aufzeichnungen wieder verschiedene Formen haben: Poster, Bericht der Gruppe usw. Sie sollten im Prinzip keine Rechtschreibfehler enthal­ten, durchaus aber unvollständige Zeichnungen, falsche Begriffe und falsche Schlussfolgerungen.

Wie geht man vor?

Jedes Mal, wenn sie in Gruppen arbeiten, sollten die Kinder genaue Aufzeich­nungen machen: zum Beispiel ein Poster oder ein Plakat entwerfen, einen Ver­suchsablauf aufschreiben, eine Zeichnung anfertigen – um später mit dessen Hilfe einen technischen Gegenstand zu bauen usw.

5.3 Die gemeinsamen Aufzeichnungen

Es handelt sich dabei um gemeinsam mit der ganzen Klasse erarbeitete Nieder­schriften. Der Lehrer hilft bei der Struktur und der Form und achtet darauf, dass die Aufzeichnungen nichts enthalten, was dem etablierten Wissen der Wissenschaftlergemeinschaft widerspricht. Sie haben durchaus den Status von "Wissen" (sie entsprechen der häufig vom Lehrer diktierten Zusammenfassung, die jedoch hier von der Klasse und dem Lehrer gemeinsam erarbeitet wird) und unterscheiden sich von den anderen Aufzeichnungsformen durch die Farbe des Blatts oder der Schrift, durch eine spezielle Umrandung oder dadurch, dass sie auf einem Plakat oder Poster stehen. Bei der gemeinsamen Aufzeichnung sind die Anforderungen hinsichtlich Rechtschreibung und Syntax sehr hoch.

Die Gesamtheit der Aufzeichnungen ermöglicht es dem Kind, seine eigenen Lernfortschritte zu erkennen, sie hilft ihm, sich zu erinnern, was es gemacht hat und festzustellen, wie sich sein Denken im Laufe eines Jahres oder gar über mehrere Jahre hin entwickelt hat. Auch der Lehrer kann durch das Lesen der individuellen und der intermediären Aufzeichnungen die persönliche Ent­wicklung jedes Kindes und jeder Gruppe verfolgen, die Anfangsvorstellungen, die Versuche, die Irrtümer; und er kann Lernfortschritte erkennen. Oft muss der Lehrer beim Lesen der Versuchshefte feststellen, dass ein Begriff, eine Vorstellung, die er glaubte der Klasse gut vermittelt zu haben, völlig anders verstanden wurde. Das Durchsehen der Hefte ermöglicht es ihm, den Unter­richt neu zu strukturieren und die Unterrichtsinhalte zu ändern, bevor die oft erst nach mehreren Wochen stattfindende Bewertung erfolgt. Allerdings sollte aus dem naturwissenschaftlichen Unterricht keine reine Deutschstunde werden. Er sollte für den Schüler lediglich eine weitere Gelegenheit sein, sich im Schriftlichen und Mündlichen zu üben und seine sprachlichen Fähigkeiten auszubilden.

Wie geht man vor?

Wenn die Kinder klein sind und noch nicht lesen und schreiben können, lässt der Lehrer sie das, was sie gesehen oder getan haben, zeichnen. Allerdings belassen es die Kinder oft nicht bei dem eigentlichen Untersuchungsgegen­stand, sehr oft stellen sie auch die Sonne dar, Blumen, oder die Lehrerin. Damit die Kinder besser verstehen, was sie darstellen sollen, muss man ihnen sehr genaue Fragen stellen. Wenn sie zum Beispiel Schatten untersuchen, kann man sie explizit fragen, welche Bedingungen erfüllt sein müssen, damit Schatten entstehen und richtet so ihre Aufmerksamkeit auf das Gegenständ­liche und nicht auf den Lehrer.

Wenn Sie sich später mit Elektrizität beschäftigen, zeichnen sie anfänglich eine Batterie, eine Glühlampe und Drähte, die irgendwie zur Lampe führen. Erst wenn man sie auffordert, einen funktionierenden Aufbau zu zeichnen (die Lampe soll leuchten) und einen, der nicht funktioniert (die Lampe leuchtet nicht), erkennen sie von selbst die Bedeutung des Fußkontaktes und der Lampenfassung. Fünfjährigen Kindern kann man durchaus beibringen, eine gewisse Struktur für ihr Versuchsheft zu berücksichtigen. Ein Beispiel ist in der folgenden Abbildung dargestellt: Die Kinder gewöhnen sich daran, zu präzisen Fragen die entsprechenden Zeichnungen anzufertigen.

Einige Lehrende verwenden bei jüngeren Kindern Piktogramme, um sowohl den individuellen als auch den gemeinsamen Teil des Versuchsheftes zu strukturie­ren. Ein Beispiel ist in der folgenden Abbildung gezeigt.

Abb. 4: Beispiel für ein vorstrukturiertes Versuchsprotokoll (École Montmorency)

Abb. 5: Einsatz von Piktogrammen im Versuchsheft (Evelyne Villard, Mâcon)

Lehrende können in ihrer Klasse auch eine ausführlichere Vorlage für ein Ver­suchsprotokoll aushängen, auf das Lehrer und Schüler immer zurückgreifen können (siehe Anhang 2).

Abb. 6: Beispiel für eine Versuchsheftseite der Schule von Bergerac

Das Zusammenspiel von individueller, intermediärer und gemeinsamer Aufzeichnung

Zwei Beispiele zur Illustration:

• Ein Lehrer hatte seine Schüler gebeten, den zeitlichen Verlauf der Tempe­ratur eines Eiswürfels festzustellen. Die Ergebnisse der Messungen sollte jeder Schüler individuell aufschreiben. Er bemerkte, dass die Ergebnisse völlig unsystematisch dargestellt wurden. Daraufhin sammelte er einige der Blätter ein, verteilte die Schüler in kleine Gruppen und forderte sie auf, die verschiedenen Darstellungen zu überarbeiten. Sie sollten feststellen, was fehlt, was unbedingt angegeben werden muss, und wie man es angeben sollte. Anschließend wurde im Rahmen der gesamten Klasse besprochen, wie die Ergebnisse (in einer Tabelle) dargestellt werden können. Alle Schü­ler der Klasse waren danach in der Lage, diese Darstellungsform zu übernehmen. Dieser Arbeitsschritt hatte zwar Zeit gekostet, der Erfolg war aber sofort sichtbar: Die Schüler hatten anschließend die Messergeb­nisse in ihren Versuchsheften richtig dargestellt.
• Ältere Schüler (9–10 Jahre) kann man bitten, ohne jegliche Anweisung ein Protokoll des Experiments zu schreiben. Das Ergebnis fällt meistens sehr unterschiedlich aus: Berichte, die nur aus drei Zeilen bestehen, andere mit Zeichnungen und wenig Text oder umgekehrt. Auch hier kann der Lehrer einige Protokolle einsammeln und Schülergruppen auffordern, jeweils eines der Protokolle zu bearbeiten. Sie sollen wieder herauszufinden, was fehlt, was unbedingt erscheinen sollte und so weiter. In der gemeinsamen Dis­kussion kann schließlich erarbeitet werden, was ein Protokoll enthalten sollte. Auch hier mag man der Meinung sein, das koste zu viel Zeit, aber das, was die Kinder sich dabei aneignen, ist durchaus nicht vernachläs­sigbar.

Abb. 7: Beispiel für eine individuelle Aufzeichnung

Abb. 8: Die dazugehörige gemeinsame Aufzeichnung

peau = Haut
beige claire ≡ helle
mate ≡ hellbraune
noire = schwarze
bronze = bräunt
brûle = verbrennt
un peu = ein wenig
facilement = leicht
difficilement ≡ nicht leicht
déjà bronzé = schon gebräunt

Abb. 9: Beispiel für eine intermediäre Aufzeichnung: Klassifizierung nach Hauttyp (Klasse von Emmanuelle Wilgenbus, 9-jährige Schüler, École A. Pageau, Frankreich)

Abb. 10: Die dazugehörige gemeinsame Aufzeichnung (Klasse von Emmanuelle Wilgenbus, 9-jährige Schüler, École A. Pageau, Frankreich)

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6. Bewerten

Wer unterrichtet, muss in der Regel auch bewerten. Hier ist nicht die "summa­rische" Bewertung gemeint, die auf eine Benotung hinausläuft. Gemeint ist vielmehr das, was gelegentlich auch als formative Bewertung bezeichnet wird, eine Bewertung, die den Kindern beim Lernen hilft, und die nicht mit einer – oft als Bestrafung empfundenen – Prüfung verbunden ist. Indem er verfolgt, wie die Kinder ihre Beobachtungen anstellen, wie sie ihre Vorhersagen, ihre Erklä­rungen und ihre geplante experimentelle Vorgehensweise formulieren, kann der Lehrer nachvollziehen, bis zu welchem Grad die Schüler einen bestimmten Be­griff verstanden haben. Er kann sich auf diese Weise auch ein Bild von ihren Fähigkeiten machen. Das Versuchsheft kann dabei ein sehr nützliches Instru­ment sein. Doch auch ohne Versuchsheft ist eine solche Bewertung jederzeit möglich. Kommen wir auf das Beispiel der Stromkreise zurück.

Man kann zum Beispiel:

• den Kindern ein Blatt mit Zeichnungen vorlegen, die verschiedene Ver­suchsaufbauten mit Batterie und Glühlampe darstellen; man kann sie fragen, welche funktionieren würden und welche nicht. Diese Frage kann als Bewertung angesehen werden. Wenn die Kinder nach der Antwort die dargestellten Aufbauten auch tatsächlich prüfen können, erkennen sie, wann sie richtig und wann sie falsch vorhergesagt haben und erkennen letztendlich, was sie verstanden haben;
• die in Gruppen aufgeteilten Kinder verschiedene einfache elektrische Schaltungen aufbauen lassen und sie auffordern, alle Anordnungen zu zeichnen, auch diejenigen, die nicht funktionieren. Sie sollen auch vorher­sagen, welche funktionieren und welche nicht. Anschließend sollen die Gruppen die "fremden" Anordnungen aufbauen und ihre Vorhersagen über­prüfen. Auf diese Weise wird den Kindern bewusst, was sie verstanden haben und was ihnen noch nicht so klar war.

Mit dieser Art Bewertung kann der Lehrer seinen Unterricht verbessern und dem Kind eine Rückkopplung geben, die es nicht als Beurteilung empfindet. Das Kind beurteilt sich selbst und kann mitentscheiden, wie die Arbeit/das Lernen fortgesetzt werden soll.

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7. FAQ

Hier folgen einige der von Lehrenden häufig gestellten Fragen.

7.1 Wie beginnt man mit einem neuen Unterrichtsgegenstand?

Man sagt oft, dass beim Lernen durch Erkunden das Interesse des Kindes im Mittelpunkt stehen sollte. Das bedeutet aber nicht, dass man unbedingt von den vermeintlichen Interessensschwerpunkten der Kinder ausgehen muss. Ähnlich ist die inszenierte Situation, bei der sich nur ein einziges Kind mit dem Gegenstand beschäftigt, keine Garantie dafür, dass man die ganze Klasse für das Thema mobilisieren kann. Man kann ein Thema auf relativ künstliche Weise einführen, wenn man die Kinder nur dazu bringt, sich Fragen zu stellen.

7.2 Soll man in den Versuchsheften Rechtschreibfehler tolerieren?

Von dem Augenblick an, in dem die Kinder selbständig Texte verfassen, muss man auf Fehler gefasst sein, insbesondere was Rechtschreibung und Gramma­tik angeht. Das ist ganz normal: Es zeigt lediglich, dass sie nicht beherrschen, was sie noch nicht gelernt haben. Es ist unwahrscheinlich, dass der Schüler etwas dazulernt, wenn der Lehrer korrigierend eingreift. Es ist bei weitem vorzuziehen, dass der Schüler das Berichtigen selbst übernimmt. Die Gefahr dabei ist allerdings, dass die naturwissenschaftlichen Unterrichtsstunden zu Rechtschreibstunden werden und die Schüler dessen etwas überdrüssig wer­den (oder gar Blockaden entwickeln). Daher scheint eine gewisse Toleranz notwendig zu sein. Andererseits sollte man auch nicht ins andere Extrem verfallen, weil das bei den Schülern zu dem schiefen Eindruck führt, sie müs­sten nur im Deutschunterricht die Rechtschreibung beachten. Man würde ihnen eine zusätzliche Gelegenheit nehmen, die Rechtschreibregeln zu üben – Rechtschreibregeln, die sie eigentlich kennen, wiedererkennen und anwenden sollten. Damit die Rechtschreibung nach und nach bis zum Ende der Grund­schule beherrscht wird, muss man sich andauernd darum bemühen, auch während des naturwissenschaftlichen Unterrichts.

Das ganze Können des Lehrers besteht darin, angemessene Anforderungen an die Schüler zu stellen:

• hinlänglich hohe Anforderungen, um zu verhindern, dass die Texte ohne Berücksichtigung dessen verfasst werden, was gerade im Deutschunter­richt gelernt wird oder bereits gelernt wurde; es geht darum, automatisch das Korrekturlesen in die Arbeitsweise/das Verhalten mit einzubeziehen;
• aber wiederum auch nicht zu hohe, da einige Schüler sonst die Lust am Schreiben verlieren könnten, wo sich diese Schreiblust doch oft bei den naturwissenschaftlichen Tätigkeiten zu erkennen gibt.

Bemerkung: Es ist ratsam, die Eltern über die "Spielregeln" für das Versuchs­heft zu unterrichten, damit sie Fehler nicht als Nachlässigkeit oder gar Unfä­higkeit des Lehrers betrachten.

7.3 Wie kann man sich auf Vorkenntnisse der Schüler stützen, wenn diese aus verschiedenen Klassen kommen?

Eine Lösung besteht darin, Maßnahmen zu treffen, um von einer Klasse zur anderen, oder gar von einer Schule zur anderen, eine Kontinuität im Lern­prozess zu garantieren. Das Versuchsheft, das den Schüler während seiner gesamten Schulzeit begleitet, ist eine solche Maßnahme.

Das Arbeitstagebuch des Lehrers, aufeinander aufbauende Unterrichtsabläufe und -planungen dienen ebenfalls der Kontinuität und informieren die Lehrer über das, was vorher behandelt wurde.

Schließlich kann man während einer Unterrichtsstunde oft unterschiedliche Fragestellungen herausarbeiten, oder verschiedene Aspekte ein und derselben Fragestellung, so dass Schüler mit verschiedenen Hintergründen am gleichen Thema arbeiten können.

7.4 Wie kann man eine falsche Argumentation verwerfen, ohne gleichzeitig die Vertreter dieser Argumentation auszugrenzen?

Hier ist man mit dem Problem konfrontiert, dass Autor und artikulierter Gedanke oft eine Einheit bilden. Das wissenschaftliche Denken zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass es den Inhalt (zum Beispiel die Arbeitshypothese) von Form und Umständen (dem Verfasser) trennt. Man kann geflissentlich behaupten, dass man Wissenschaftlichkeit gerade dadurch beweist, dass man das Recht auf Irrtum und Herumtasten als nahezu grundlegendes Element wissenschaftlichen Denkens zulässt, denn es handelt sich immer auch um das Ergebnis begründeter Überlegungen, auch wenn diese sich als falsch oder unvollständig herausstellen. Der Lehrer muss zwar nicht systematisch alle irrigen Vorstellungen berücksichtigen, aber er sollte sie auch nicht systema­tisch verwerfen. Manche bringen die anstehende Untersuchung voran. Im Übrigen muss die Atmosphäre in der Klasse so sein, dass alle Vorschläge angehört und in Betracht gezogen werden, ohne Beurteilung der vortragenden Personen; die Vorschläge müssen jedoch einer wissenschaftlichen Überprüfung unterzogen werden. In diesem Zusammenhang ist die ganze Professionalität des Lehrers von grundsätzlicher Bedeutung.

7.5 Was tun, wenn die Schüler keine Fragen stellen?

Die Fragen können von dem Lehrer kommen, vorausgesetzt sie sind breit genug gestellt, dass sie bei den Schülern ankommen, und schwierig genug, dass diese nicht gleich eine Antwort finden.

7.6 Was tun, wenn ein Schüler sofort der ganzen Klasse die Lösung liefert (zum Beispiel in der Diskussion)?

Man kann die Antwort als Hypothese betrachten, auf der gleichen Ebene wie die anderen Hypothesen. Die Aussage des Schülers oder der Schülerin ersetzt weder die Diskussion noch das Experiment. Man sollte neutral bleiben und sich nicht beeindrucken lassen.

7.7 Es ist sicher interessant, die Schüler nach ihren Hypothesen zu fragen. Aber läuft man nicht Gefahr, eine große Zahl verschiedenster Hypothesen zu erhalten: Soll man diese alle prüfen? Ist das überhaupt möglich?

Man muss sie alle herauslocken, aber es ist selten wünschenswert, sie alle zu überprüfen. Die Hypothesen müssen diskutiert werden. Man muss mit den Schülern klären, welche behandelt werden können/sollten und welche nicht: Manche lassen sich nicht überprüfen, bei anderen kann man sofort begründen, weshalb sie ausgeschlossen werden können. Weitere Hypothesen kann man wiederum erst einmal zurückstellen, während man eine andere experimentell überprüft. Manchmal zeigt das Experiment, dass man die zurückgestellte nicht wieder aufnehmen muss.

7.8 Wie geht man am besten mit dem Krach, der Aufregung und den Störungen um, die eine experimentelle Tätigkeit meist mit sich bringt?

Lernen, sich im Unterricht angemessen zu verhalten, betrifft nicht nur den naturwissenschaftlichen Unterricht. Man muss es kontinuierlich üben.

• Der Lehrer muss Verhaltensmaßstäbe festlegen, die für seine Schüler nach und nach zur Selbstverständlichkeit werden.
• Diese Maßstäbe sollten allerdings dem anfänglichen Verhalten der Schüler und ihrem Alter angepasst sein. Er sollte also bei der Wahl der experimen­tellen Arbeit das Verhalten der Klasse berücksichtigen.
• Man sollte sich eine gute räumliche, zeitliche und das Material betreffende Aufteilung überlegen. Die Experimentierphase muss am Anfang kurz sein (man sollte sie beenden können, selbst wenn manche Gruppen nicht fertig sind).
• Immer wieder sollte man auf die Verhaltensregeln in der Klasse zurück­kommen. Präsenz zeigen, herumgehen. Nie die Arme sinken lassen.
• Die Schüler brauchen Versuche. Sie sind wichtiger Bestandteil der Ent­wicklung des Denkens.

7.9 Die Schüler wissen nicht, wie man in Gruppen arbeitet. Ist es dann nicht sehr schwierig, Naturwissenschaften zu unterrichten?

• Man sollte die Gruppenarbeit durchaus als einen wichtigen Lernprozess betrachten.
• Man sollte deshalb nicht zögern, die Tische so umzustellen, dass Schüler und Lehrer sich gut eingerichtet fühlen. Jedem Gruppenmitglied wird eine Rolle zugewiesen (Präsident, Sekretär, Verantwortlicher für das Material, usw.).
• Wenn die ersten Unterrichtsstunden nicht gerade vorbildlich ausfallen, ist das eben das zu zahlende Lehrgeld.
• An bestimmte Regeln muss sich jeder halten, wie etwa:
  • an seine Rolle,
  • an eine genaue Zeitaufteilung,
  • an Anweisungen – was zu tun und zu erstellen ist,
  • das Signal beachten, das einen zu hohen Geräuschpegel anzeigt,
  • die Aufgaben für die Gruppen variieren (einen Text erstellen, eine Zeichnung, ein Poster, einen Aufsatz schreiben, Hypothesen auf­stellen, eine Literaturrecherche durchführen, einen Fragebogen beantworten).

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Anhänge

Anhang 1

Beispiel für eine Unterrichtsabfolge in einem Modul: Elektrische Strom­kreise (ab 8 Jahre)

1. Etappe: Wie lässt sich eine Glühlampe mit einer Flachbatterie (4,5 V) und ohne Drähte zum Leuchten bringen?
(Erste Annäherung an die Vorstellung vom geschlossenen Stromkreis mit be­son­derem Augenmerk auf die Notwendigkeit von Kontaktstellen)

2. Etappe: Wie bringt man eine Glühlampe mit einer Flachbatterie und Drähten zum Leuchten?
(Zweite Annäherung an den geschlossenen Stromkreis)

3. Etappe: Wie lässt sich eine Glühlampe mit einer Rundbatterie zum Leuchten bringen? Und was befindet sich in dem Lämpchen?
(Dritte Annäherung an den geschlossenen Stromkreis = zu einer Schleife an­ein­andergereihte Stromleiter)

4. Etappe: Wie lässt sich eine Glühlampe an- und abschalten, ohne die Drähte anzufassen? Funktionsweise und Herstellung eines Schalters. Sobald ein Strom­kreis geöffnet wird, leuchtet die Glühlampe nicht mehr.
(Der Begriff vom geschlossenen Stromkreis wird gefestigt.)

5. Etappe (fakultativ): Das erworbene Wissen kann zum Beispiel in folgenden Situationen angewendet werden:

• Verschiedene Batterien und Glühlampen (funktionierende und durchge­brannte) untersuchen; herausfinden, welche funktionieren und welche nicht.
• Eine Reihenschaltung mit mehreren Glühlampen herstellen und beobachten, was passiert, wenn man eine Glühlampe herausschraubt.

6. Etappe: Wie weiß man, ob der Strom im Stromkreis fließt oder nicht?
(Einführung der Begriffe Leiter und Nichtleiter; in diesem Zusammenhang die Gefahren des elektrischen Stroms thematisieren)

7. Etappe (fakultativ): Was kann man tun, damit nicht alle Glühlampen aus­gehen, wenn man eine einzelne herausschraubt?
(Einführung des Begriffs der Parallelschaltung)

8. Etappe: Das Gelernte anwenden – eine Auswahl:

• Einen Clown anfertigen, dessen rote Nase leuchtet, wenn seine Hände sich berühren (Festigung der Vorstellung vom geschlossenen Stromkreis, siehe zum Beispiel die Unterrichtseinheit "Die leuchtende Bärennase");
• ein Frage-Antwort-Spiel entwerfen und basteln (Festigung der Vorstellung von geschlossenen und geöffneten Stromkreisen);
• ein Puppenhaus mit Elektrizität versorgen;
• die einzelnen Gruppen versteckte Stromkreise bauen lassen und die ande­ren Kinder auffordern, den "versteckten" Stromkreis zu entdecken usw.

Anhang 2

Ein weiteres Beispiel: Ablauf des Moduls "Was wird aus den Nahrungs­mitteln, die wir essen?" (für 8- bis 11-Jährige)

1. Etappe: Essen (zum Beispiel einen Apfel oder Brot). Beobachten und beschreiben, was geschieht und was man fühlt, wenn man kaut.
(Erste Annäherung an die Vorstellung von Verdauung)

2. Etappe: Trinken (zum Beispiel Wasser). Den Weg der Nahrungsmittel im Körper so zeichnen, wie man ihn sich vorstellt.
(Erste Annäherung an die Vorstellung, dass die Nahrungsmittel einmal durch den Körper gehen)

Etappe 2a (fakultativ): Ein Tier zerlegen (zum Beispiel ein Kaninchen oder ein Huhn). Beobachten, wo sich die umgewandelten Nahrungsmittel befinden.
(Festigung der Vorstellungen von Verdauung und Nahrungsweg)

3. Etappe (fakultativ): Einen Film anschauen, der den Weg der Nahrungs­mittel im Verdauungstrakt zeigt.
(Festigung der Vorstellung vom Nahrungsweg)

4. Etappe (fakultativ): Aus Karton und mit Musterklammern ein Modell herstellen: einen Kopf im Profil mit beweglichen Teilen zur Demonstration der Schluckbewegungen.
(Festigung der Vorstellung vom Nahrungsweg)

5. Etappe: Mit Tischtennisbällen und einem Nylonstrumpf ein Modell herstellen, anhand dessen man zeigen kann, wie die Nahrungsmittel vom Mund bis zum Darm gelangen.
(Festigung der Vorstellung vom Nahrungsweg)

6. Etappe: Die Masse der herauskommenden Abfälle (des Kots) mit der Masse der aufgenommenen Nahrungsmittel vergleichen. Das kann zum Beispiel mit Hilfe einer Tierzucht realisiert werden. Hypothesen zur Erklärung der Differenz aufstellen.
(Erste Annäherung an die Vorstellung von Absorption im Verdauungstrakt)

7. Etappe: Ein Modell herstellen für den Durchgang der Nahrungsmittel durch die Darmwand ins Blut. Dazu nimmt man einen Nylonstrumpf und füllt ihn mit einem Gemisch von Nahrungsmitteln (zum Beispiel ein in verschieden große Stücke geschnittener Apfel in Wasser). In einer Schale wird aufgefangen, was durch den Strumpf austritt.
(Festigung der Vorstellung von Absorption im Darm)

Schlussfolgerung

1. Verdauung: Umwandlung der Nahrungsmittel in sehr kleine Stücke.
2. Durchgang der Nahrungsmittel: "Wanderung" der sich umwandelnden Nahrungsmittel vom Mund bis zum After.
3. Absorption im Darm: Übergang der hinreichend zerkleinerten Nahrungs­mittel durch die Darmwand ins Blut – die großen Stücke sind im Darm gefangen und werden in Form von Kot ausgeschieden.

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Fußnoten

1: Die Autorin dankt Jean-Pierre Sarmant für seine Anmerkungen und Anregungen. Seine Erfahrung war für die Vorbereitung zu diesem Text von unschätzbarem Wert.

2: Wynne Harlen, Jost Elstgeest, Sheila Jelly, Primary Science: Taking the Plunge – Vol. 2, Heinemann, GB, 2001, 160 Seiten. Oder Wynne Harlen, 2004: Enseigner les sciences: comment faire? Collection La main à la pâte, Le Pommier, 220 Seiten.

3: André-Marie Ampère (1775–1836), französischer Physiker, aber auch Chemiker, Biologe und Mathematiker. Als er 1820 das sogenannte Oersted-Experiment machte, also eine Kompassnadel beobachtete, die ausschlägt, wenn man einen stromdurchflossenen Leiter in die Nähe bringt, kam er innerhalb von wenigen Tagen auf seine Theorie der magnetischen Felder: Der stromdurchflossene Leiter wirkt auf die Magnetnadel wie es auch ein Magnet tut: er erzeugt ein magnetisches Feld. Heute trägt die Maßeinheit des elektrischen Stroms Ampères Namen.
François Arago (1786–1853), französischer Physiker und Astronom, leistete bedeutende Beiträge zur Entwicklung der Optik und des Elektromagnetismus.

4: "Enseigner les sciences à l'école", 2002: Ministère de l'Education – Académie des sciences, CNDP-Paris, Collection Ecole, 79 Seiten

5: Die Anregung zu unserem Schema kommt von Françoise Drouard.

6: Wynne Harlen: The interdependence of process and content in learning science, in: Vortrag im IAP Workshop on the Evaluation of Inquiry Based Science Education Programs (Stockholm, September 21–23, 2005)

7: Der Titel der Unterrichtseinheit Woher weht der Wind? ist ein Beispiel für eine fruchtbare Frage.

8: L. Viennot, 2001: "Reasoning in physics, the part of common sense". Kluwer Academic Publisher, 248 Seiten (aus dem Französischen übersetzt)

9: Siehe die Unterrichtseinheit Was wird aus den Nahrungsmitteln, die wir essen? und G.  de Vecchi, A. Giordan, 2002: "L’enseignement scientifique. Comment faire pour que ça marche?", Delagrave, collection pédagogie et formation, 271 Seiten

10: Wynne Harlen, 2004. Enseigner les sciences: comment faire? Collection La main à la pâte, Le Pommier, 220 Seiten

Letzte Aktualisierung: 29.11.2023