Handlungsdimension (H)
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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
