Handlungsdimension (H)

Endbericht
Entwicklung
von
Standards Naturwissenschaften
8. Schulstufe
Im Auftrag des bifie
Salzburg
Team:
Biologie:
Ao.Univ.-Prof. Mag. Dr. Hubert WEIGLHOFER (Leitung AG Biologie)
Mag. Renate AMRHEIN-KREML
Mag. Dr. Hans HOFER
Chemie:
LSI Mag. Günther VORMAYR (Leitung AG Chemie, Gesamtkoordination)
Mag. Gerhard KERN
Dipl. Päd. Dr. Johannes REITINGER
Physik:
Univ.-Prof. Dr. Helmut KÜHNELT (Leitung AG Physik)
Dipl. Päd. Reinhard BAUER
Mag. Andrea MAYER
LINZ, SEPTEMBER 20071.
AUSGANGSSITUATION
3
2. KOMPETENZMODELL NATURWISSENSCHAFTEN 8. SCHULSTUFE
3
2.1 Einleitung
3
2.2. Voraussetzungen
4
3. KOMPETENZMODELL UND BILDUNGSSTANDARDS
4
3.1. Handlungsdimension (H)
3.1.1. Handlungskompetenzen
H1
Beobachten, Erfassen, Beschreiben
H2
Untersuchen, Bearbeiten, Interpretieren
H3
Bewerten, Entscheiden, Handeln
3.1.2. Die Handlungskompetenzen im Detail
Bereich H 1: Beobachten, Erfassen, Beschreiben
Bereich H 2: Fragen, Untersuchen, Interpretieren
Bereich H 3: Bewerten, Entscheiden, Handeln
5
5
5
5
5
6
6
6
6
3.2. Anforderungsdimension (N)
3.2.1 Anforderungsniveaus
N1
Anforderungsniveau I
N2
Anforderungsniveau II
N3
Anforderungsniveau III
7
7
7
7
7
3.3. Inhaltliche Dimensionen
7
Inhaltliche Dimension Biologie (B)
8
Inhaltliche Dimension Chemie (C)
9
Inhaltliche Dimension Physik (P)
10
2
1. Ausgangssituation
Im Schuljahr 2006/07 wurde von Seiten des bmukk der Beschluss gefasst, in
Ergänzung zu den bereits auf der 8. Schulstufe in Erprobung bzw. Testung
befindlichen Bildungsstandards für die Fächer Deutsch, Mathematik und Englisch
auch für die Unterrichtsgegenstände Biologie und Umweltkunde, Physik sowie
Chemie „Nawi-Standards“ für die 8. Schulstufe zu erarbeiten.
Das Bildungsforschungsinstitut (bifie) in Salzburg wurde mit der Abwicklung dieses
Projekts beauftragt. Im Februar 2007 erging der Auftrag an unsere Arbeitsgruppe in
einem ersten Schritt ein Kompetenzmodell in Form von Regelstandards für die
naturwissenschaftlichen Gegenstände Biologie, Chemie und Physik im Hinblick auf
Regelstandards auf der 8. Schulstufe zu entwickeln.
Basierend auf den bereits existierenden Modellen der Bildungsstandards in
Mathematik für die 8. Schulstufe und einem Entwurf zu den Bildungsstandards des
Projektes IB3 – Initiative Bildungsstandards in der Berufsbildung – des bmukk sollten
Bildungsstandards für die naturwissenschaftlichen Fächer entwickelt werden.
Das zu entwickelnde Kompetenzmodell soll nach einer Implementierungs- und einer
Pilotphase auch die Testung von Schülerinnen und Schülern und somit auch eine
Rückmeldung über erworbene Kompetenzen ermöglichen.
Es soll darüber hinaus auch zu einem Kompetenzmodell der naturwissenschaftlichen
Fachbereiche für die 12. Schulstufe erweiterbar sein.
2. Kompetenzmodell Naturwissenschaften 8. Schulstufe
2.1 Einleitung
Bildungsstandards legen fest, welche Kompetenzen Schülerinnen und Schüler bis zu
einer bestimmten Jahrgangsstufe nachhaltig erworben haben sollen. Sie
konzentrieren sich auf die Kernbereiche des Unterrichtsgegenstandes und
beschreiben erwartete Lernergebnisse. Dabei wird ein mittleres Anforderungsniveau
definiert („Regelstandards“). Sie definieren die normative Erwartung, auf die Schule
hin bilden soll.
Die Kompetenzbereiche des jeweiligen Faches werden in einem Kompetenzmodell
beschrieben und davon ausgehend die Standards formuliert. Die Standards werden
durch Aufgabenbeispiele unterschiedlicher Komplexität veranschaulicht. Dabei muss
der Bezug zum Lehrplan gegeben sein. Grundlage für die Formulierung von
Kompetenzen ist ein Kompetenzmodell, das den Ausgangsrahmen darstellt und die
Übersetzung abstrakter Bildungsziele in konkrete Aufgabenstellungen ermöglicht und
unterstützt.
Bei dem nun vorliegenden Kompetenzmodell für Standards Naturwissenschaften 8.
Schulstufe wurde von der im deutschen Sprachraum hauptsächlich verwendeten
Definition der Kompetenzen nach Weinert (2001) ausgegangen. Frei nach Weinert
wurde von der Arbeitsgruppe der Versuch einer Kompetenzdefinition für den
naturwissenschaftlichen Bereich formuliert:
"Kompetenzen sind verfügbare und situationsbezogen erweiterbare Fähigkeiten und
Fertigkeiten, bestimmte Aufgabenstellungen erfolgreich zu bearbeiten, und die
Motivation und die Bereitschaft, die gewonnenen Erkenntnisse in unterschiedlichen
Situationen verantwortungsvoll zu nutzen."
3
2.2. Voraussetzungen
Grundlage für das zu entwickelnde Modell ist ein dreidimensionales
Koordinatensystem mit je einer Achse für die Handlungsdimension, die inhaltliche
Dimension und für das Anforderungsniveau. Dieses Modell wird in Österreich sowohl
bei den Bildungsstandards in Mathematik (AHS, 8. und 12. Schulstufe) als auch bei
den Bildungsstandards des Projektes IB3 – Initiative Bildungsstandards in der
Berufsbildung – des bmukk verwendet.
Es wurde die Übereinkunft erzielt, eine gemeinsame Handlungsdimension für die drei
naturwissenschaftlichen Gegenstände Biologie, Chemie und Physik festzulegen, da
die Arbeitsmethoden und somit auch die zu erwartenden Handlungskompetenzen in
allen drei Gegenständen entsprechend der Stellung der drei Fachgebiete im Bereich
der Naturwissenschaften einerseits und der unterrichtlichen Konzeption andererseits
sehr ähnlich sind. Dies entspricht auch dem Trend der internationalen Sichtweise
(OECD- Math, Science and Technology- Education; PISA-Science-Domäne).
Ebenso wurden auch identische Anforderungsniveaus für alle drei Fachgebiete
erstellt.
Auf Grund unterschiedlicher Lehrpläne und verschiedener zeitlicher Dotierung in den
Stundentafeln werden für jedes Fach getrennt inhaltsbezogene Dimensionen
formuliert.
gemeinsame Handlungsdimension
InhaltsDimension
InhaltsDimension
InhaltsDimension
BU
CH
PH
Naturwissenschaftliches Weltbild
(„Die Welt und ihre Phänomene aus naturwissenschaftlicher Sicht.“)
3. Kompetenzmodell und Bildungsstandards
Ein Vorentwurf des Kompetenzmodells wurde den Landes-ARGE-Leiterinnen und –
Leitern, den Lehrgangs-Teilnehmerinnen und –Teilnehmern "fachbezogenes
Bildungsmanagement", und im Bereich Chemie auch dem VCÖ (Verein der
Chemielehrer Österreichs) und der GÖCH (Gesellschaft österreichischer Chemiker)
zur Stellungnahme vorgelegt.
Im nun vorliegenden Kompetenzmodell Naturwissenschaften Biologie, Chemie und
Physik 8. Schulstufe wurden die Rückmeldungen berücksichtigt.
Trotzdem ist das Kompetenzmodell als „work in progress“ zu sehen: Zu den
einzelnen Kompetenzbereichen müssen nun in einem zweiten Schritt
Aufgabenbeispiele zu den einzelnen Standards erstellt werden, die die einzelnen
Standards oder zumindest eine Auswahl davon abdecken. Wie bei der Entwicklung
der Kompetenzmodelle in Mathematik auf der 8. und der 12. Schulstufe bereits
festgestellt wurde, haben die Entwicklung und die Erprobung von Beispielaufgaben
Rückwirkungen auf das gesamte Modell. Es handelt sich daher beim vorliegenden
Modell um ein Zwischenergebnis, welches durch Beispielaufgaben veranschaulicht
den Pilotschulen zur Erprobung in einem zweiten Schritt vorgelegt werden muss.
4
Anforderungsniveau
N3
N2
N1
B1 – B2 / C1 – C5 / P1 – P5
Inhaltsdimension
H1
H2
H3
Handlungsdimension
3.1. Handlungsdimension (H)
3.1.1. Handlungskompetenzen
H1
Beobachten, Erfassen, Beschreiben
Umfasst die Kompetenz, Vorgänge und Erscheinungsformen der Natur aus
der Sicht der naturwissenschaftlichen Fächer zu beobachten, zu beschreiben
und mitzuteilen. Dazu gehören das Ordnen, Darstellen und Protokollieren
dieser Phänomene und die Durchführung einfacher Messungen, einzeln oder
im Team.
H2
Untersuchen, Bearbeiten, Interpretieren
Umfasst die Kompetenz, Vorgänge und Erscheinungsformen in Natur und
Umwelt mit fachspezifischen Methoden einzeln oder im Team zu untersuchen,
zu interpretieren und daraus Erkenntnisse zu gewinnen, zu dokumentieren
und zu präsentieren. Dazu gehören das Aufstellen von Vermutungen, das
Formulieren von Fragen, das Beschaffen von Informationen und die Planung,
Durchführung und Auswertung von Experimenten und Messungen.
H3
Bewerten, Entscheiden, Handeln
Umfasst die Kompetenz Daten, Fakten und Ergebnisse einzeln oder im Team
bezüglich ihrer Bedeutung und Konsequenzen zu bewerten. Dazu gehören
das kritische Hinterfragen von naturwissenschaftlichen Aussagen und die
Bereitschaft, das erworbene Wissen verantwortungsbewusst anzuwenden.
Kenntnis der Auswirkungen des eigenen Tuns auf die Umwelt ist Teil dieser
Kompetenz.
5
Die Einsicht in die Bedeutung von Technik und Naturwissenschaften für Alltag
und Beruf erweitert die Entscheidungsfähigkeit bezüglich der Auswahl des
weiteren Bildungsweges.
3.1.2. Die Handlungskompetenzen im Detail
Bereich H 1: Beobachten, Erfassen, Beschreiben
H 1.1 Ich kann Vorgänge und Erscheinungsformen in der Natur, Umwelt und
Technik beobachten, beschreiben und benennen und den Teilbereichen der
Naturwissenschaften zuordnen.
H 1.2 Ich kann einfache Messungen durchführen.
H 1.3 Ich kann Vorgänge und Erscheinungsformen in Natur und Umwelt in verschiedenen Formen (Grafik, Tabelle, Bild, Diagramm, ….) darstellen und
erläutern.
H 1.4 Ich kann die Auswirkungen von Vorgängen in Natur, Umwelt und Technik auf
die Umwelt und Lebenswelt erfassen und beschreiben.
Bereich H 2: Fragen, Untersuchen, Interpretieren
H 2.1 Ich kann mit unterschiedlichen Medien aus unterschiedlichen Quellen fachspezifische Informationen beschaffen.
H 2.2 Ich kann zu Vorgängen und Erscheinungen in Natur, Umwelt und Technik
Fragen stellen und Vermutungen aufstellen.
H 2.3 Ich kann zu Fragestellungen eine passende Untersuchung oder ein
Experiment planen, durchführen und protokollieren.
H 2.4 Ich kann Daten und Ergebnisse von Untersuchungen analysieren (ordnen,
vergleichen, Abhängigkeiten feststellen), interpretieren, erklären und
kommunizieren.
Bereich H 3: Bewerten, Entscheiden, Handeln
H 3.1 Ich kann Daten, Fakten und Ergebnisse aus verschiedenen Quellen aus
naturwissenschaftlicher Sicht bewerten und Schlüsse daraus ziehen.
H 3.2 Ich kann die Chancen und Risken der Anwendungen von naturwissenschaftlichen Erkenntnissen für mich persönlich und für die Gesellschaft
erkennen und verantwortungsbewusst handeln.
H 3.3 Ich kenne die Bedeutung von Naturwissenschaft und Technik für
verschiedene Berufsfelder und verwende diese Kenntnis bei der Wahl meines
weiteren Bildungsweges.
6
H 3.4 Ich kann naturwissenschaftliche und nichtnaturwissenschaftliche Argumenta-tionen und Fragestellungen
unterscheiden.3.2. Anforderungsdimension (N)
3.2.1 Anforderungsniveaus
N1
Anforderungsniveau I
Ausgehend von stark angeleitetem, geführtem Arbeiten Sachverhalte aus
Natur, Umwelt und Technik mit einfacher Sprache beschreiben, mit einfachen
Mitteln untersuchen und alltagsweltlich bewerten; reproduzierendes Handeln.
N2
Anforderungsniveau II
Sachverhalte aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung der
Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln, Reaktionsgleichungen, Modelle, …) und
der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben,
untersuchen und bewerten; Kombination aus reproduzierendem und
selbständigem Handeln.
N3
Anforderungsniveau III
Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und
naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche
Konzepte nutzen können; weitgehend selbständiges Handeln.
3.3. Inhaltliche Dimensionen
Die inhaltlichen Kompetenzen wurden in den Fächern Biologie und Chemie mit
einem Hinweis auf die inhaltlichen Vertiefungen bzw. Anwendungen in der AHS
Oberstufe versehen (Biologie: x ..... Erweiterung, bzw. Vertiefung in der Oberstufe
AHS, Chemie: Hier wurden die Basiskonzepte des Oberstufenlehrplans AHS in
Spalten angegeben und diejenigen Konzepte mit "x" versehen, die bereits in der
Unterstufe angesprochen werden, diejenigen, die erst in der Oberstufe behandelt
werden, sind durch "o" gekennzeichnet). Dies soll ein möglichst gezieltes Arbeiten
mit den Standards vor allem auch im Hinblick auf die Bedeutung der Kompetenzen
für den weiteren Bildungsweg ermöglichen.
7
U
O
Aussehen (Morphe)
und Verhalten
x
x
x
Lebewesen und ihr Bau
(Anatomie und
Physiologie)
Organsysteme,
Organ,
Gewebe,
Zelle,
Molekül
x
x
Lebewesen und ihre
Kommunikation
Signale und ihre Interpretation
Organe der Signalverarbeitung
x
x
x
x
Energetische
Grundlagen für
Lebewesen
Ernährung der Pflanzen und Tiere
Verdauungsorgane
Atmungs- und Kreislaufsysteme
Autotrophe und heterotrophe Prozesse
Exkretion
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Lebewesen, ihre
Fortpflanzung und
Evolution
Fortpflanzung,
Vermehrung,
Vererbung
Mutation,
Variationen,
Selektion
Die Vielfalt der Lebewesen (Biodiversität)
Verwandtschaft (natürliche Ordnung) und Konvergenz
Entwicklungsgeschichte der Erde und des Lebens
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Mensch und
Gesundheit
biologische, psychische, soziale Aspekte von Sexualität
Gesundheit – Krankheit – Lebensstil
Immunsystem
Suchtverhalten
Stress
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Ökosysteme (Biotope
mit ihren Biozönosen
Wechselwirkungen in einem Ökosystem
Sukzession
Stoffkreislauf
Energiefluss
Wald
Gewässer
Boden
Stadt
Bioplanet Erde (Treibhauseffekt)
x
x
x
x
x
Wechselwirkungen zwischen den Organen in einem
Lebewesen
Wechselwirkungen zwischen den Zellen eines Organs
Wechselwirkungen zwischen den Organellen einer Zelle
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Inhaltliche Dimension Biologie (B)
Organismen Beobachtung der
B1
Lebewesen
Systeme
B2
Lebewesen als System
Soziale Systeme
Wechselwirkungen in sozialen Systemen
lokale und globale Umweltkunde
Nachhaltige Entwicklung
Welternährung
Ressourcenverteilung
Nord-Süd-Konflikt
Wissenschaft und
Technik
Stammzellenforschung
Biotechnik,
Reproduktionstechnik,
Gentechnik (Tier- u Pflanzenzucht)
Landwirtschaft
Ethik
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
8
Größenkonzept
Gleichgewichtskonzept
DonatorAkzeptor Konzept
Energiekonzept
x
x
o
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
o
o
o
x
o
o
o
o
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
o
o
o
o
x
x
x
x
x
x
x
x
x
o
Kriterien für das Ordnen von Stoffen
Eigenschaften von Gemengen und Reinstoffen
Trennverfahren und deren Anwendung
einfache Struktur – Eigenschaftsbeziehungen anhand ausgewählter Stoffe und Stoffgruppen
o
Zerlegung und Neubildung von Bindungen
wechselseitige Abhängigkeit von stofflichen und energetischen Veränderungen
Oxidation und Reduktion
Reaktionen von Säuren, Basen, Salzen und deren Lösungen
Rohstoffquellen und ihre verantwortungsbewusste Nutzung
1
2
3
4
C5
o
o
x
Grundmuster chemischer Reaktionen
1
2
3
4
C4
altersgemäßes Teilchenmodell
Ordnungsprinzip der Elemente
chemische Symbol- und Formelsprache
chemische Bindung
Einteilung und Eigenschaften der Stoffe
1
2
3
4
C3
x
x
x
Aufbauprinzipien der Materie
1
2
3
4
C2
x
x
x
x
Struktur –
Eigenschafts Konzept
C1
Stoff – Teilchen Konzept
Inhaltliche Dimension Chemie (C)
Luft, Wasser und Boden als Rohstoffquelle und als schützenswerte Lebensgrundlage
Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen sowie Entsorgung und Wiederverwertung von Altstoffen
Chancen und Risiken menschlicher Eingriffe in die stoffliche Umwelt
gesellschaftliche, kulturelle, technische und wirtschaftliche Bedeutung chemischer Vorgänge in Bereichen des alltäglichen
Lebens (Kleidung, Wohnen, Energieversorgung, Verkehr, Industrie, …)
Biochemie und Gesundheitserziehung
1
2
3
4
Nahrungs- und Genussmittel
Medikamente und Drogen
Stoffe für Pflege und Hygiene
Chemie im Haushalt
x
x
9
Inhaltliche Dimension Physik (P)
P 1.
Mechanik
1
2
3
4
5
6
P 2.
Elektrizität und Magnetismus
1
2
3
4
5
6
P 3.
4
5
Grundlegende physikalische Begriffe und Größen (Temperatur, Druck, Energie)
Temperaturmessung, Celsiusskala
Wärme und Energie, Energieübertragung und -Umwandlung (Energieträger,
Energiespeicherung, Entwertung von Energie)
Bewegung der Teilchen und Moleküle (Zusammenhang Teilchenbewegung und Temperatur)
Phasenübergänge, Eigenschaften von Wasser (Wärmekapazität, Anomalie, Bedeutung für
das Klima)
Optik
1
2
3
4
P 5.
Grundlegende physikalische Begriffe und Größen (elektrisch geladene Teilchen, Spannung,
Stromstärke, Widerstände, Gleichstrom, Wechselstrom)
Elektrische Erscheinungen in Natur und Technik
Einfache Stromkreise (Ohmsche Beziehung, Serienschaltung und Parallelschaltung von
Verbrauchern)
Permanentmagnete, Elektromagnete
Prinzip des Generators, Transformators und Elektromotors
Sicherheitsaspekte beim Umgang mit elektrischer Energie
Wärmelehre
1
2
3
P 4.
Grundlegende physikalische Begriffe und Größen (Zeit, Länge, Masse, Dichte,
Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft, Arbeit, Leistung, Energie)
Einfache Bewegungen (geradlinige Bewegung, Kreisbewegung)
Kräfte als Ursache einer Bewegungsänderung
Mechanische Energieformen und deren Umwandlung (Bewegungsenergie, gespeicherte
Energie)
Statischer und dynamischer Auftrieb in Anwendung auf die Erfahrungswelt
Gravitationskraft als fundamentale Wechselwirkung (Anziehung zwischen Massen)
Grundlegende physikalische Begriffe und Größen (Lichtstrahl, Spiegelung/Reflexion,
Brechung, Lichtgeschwindigkeit)
Licht und Schatten
Bilderzeugung und Abbildung (das Auge als Linsensystem, einfache optische Geräte)
Farben (einfärbiges und buntes Licht, UV-Licht)
Aufbau der Materie
1
2
3
4
Grundlegende physikalische Begriffe und Größen (Elektron, Proton, Neutron, Atomkern,
Atomhülle, Molekül, Halbwertszeit)
Kräfte zwischen Teilchen
Zustandsformen (fest, flüssig, gasförmig)
Kernumwandlungen, Eigenschaften und Auswirkung ionisierender Strahlung, Kernfusion und
Kernspaltung
In der Oberstufe erfolgt bei den oben angeführten Themen eine Vertiefung, weitere
Themen kommen hinzu. Die Basiskonzepte (z.B. Energieerhaltung) stellen Verbindungen
zwischen den Teilbereichen der Physik her. Ziel des Unterrichts in der Mittelstufe ist eine
nachhaltige Grundlegung, auf der im weiteren Unterricht (AHS, BHMS, Berufsschule, etc. )
aufgebaut werden kann.
10