Jürgen Langlet - SINUS
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Jürgen Langlet /Thomas Freiman Aufgaben: Im Handeln lernen! A Anfang 2002 konnte man mit dieser Frage eine halbe Million Euro gewinnen: Welchen Vogel gibt es nicht? A: Klunkerkranich B: Strasswachtel C: Opalsumpfhuhn D: Brilliantschnepfe Wie bei „Wer wird Millionär“ darstellen Abbildung: Klunkerkranich B Im Jahre 2000 mussten (nicht nur deutsche) Schülerinnen und Schüler folgende Aufgabe lösen: Ignaz Semmelweis sammelte in der Mitte des neunzenhten Jahrhunderts anläslichen der verheerenden Auswirkungen des Kindbettfiebers, einer ansteckenden Krankheit, an der viele Frauen nach der Geburt eines Kindes starben, Daten über die Anzahl der Todesfälle auf Grund von Kindbettfieber in der ersten und zweiten Station des Krankenhauses (siehe Diagramm). Diagramm abbilden (PISA S. 206) Nimm an, du wärst Semmelweis. Nenne einen Grund dafür (ausgehend von den Daten, die Semmelweis gesammelt hat), dass Erdbeben als Ursache für Kindbettfieber unwahrscheinlich sind. Zwei verschiedene Aufgaben, zwei verschiedene Anforderungen. Während in „Wer wird Millionär?“ per Multiple Choice reines Faktenwissen abgefragt (deklaratives Gedächtnis) in der Hoffnung auf eine direkte Belohnung (die halbe Million EURO), erfordern PISA-Aufgaben eine weitaus komplexere Bearbeitung (woran (zu) viele deutsche Schülerinnen und Schüler scheitern): Aus einer Hypothese müssen konsistente Prognosen gefolgert (wenn . . . dann) und an den gegebenen Daten auf den Grad an Wahrscheinlichkeit überprüft werden. Eine „neue Lern- und Lehrkultur“ verlangt die Schulpolitik nach der Veröffentlichung der für das deutsche Bildungssystem deprimierenden TIMSS- und PISA-Ergebnisse. In der Weiterentwicklung und Veränderung der Aufgabenkultur wird allenthalben „gerade im mathematisch-naturwissenschaftlichen Bereich ein didaktisch-methodisches Schlüsselinstrument zur Behebung der vielfach beschriebenen Defizite“ (Ralle 2001) gesehen. Denn um das Erarbeiten, Üben und Wiederholen sei es in der deutschen Aufgabenkultur schlecht bestellt (BLK 1997). Aufgaben seien zu standardisiert, zu eindimensional und zu wenig komplex, als dass sie den Anforderungen an eine moderne Lernkultur genügen würden. Aufgaben müssten die Lernenden durch Authentizität imd Situiertheit motivierend überzeugen. Diese Forderungen von oben treffen sich auf dem ersten Blick mit der Nachfrage von unten. Die auf dem Markt angebotenen Materialien-Bände verkaufen sich sehr gut. Materialbezogenes Arbeiten bestimmt den deutschen Biologieunterricht: Schülerinnen und Schülern üben an Arbeitsblättern für die ebenso materialgebundenen Klassenarbeiten. Infolgedessen sind die Lehrkräfte auf einer nie endenden Suche nach Materialien: Grafiken, Texten, eben Aufgaben. Dennoch gibt es auch auf dieser Seite 1 eine gewisse Unzufriedenheit, denn die gefundenen Aufgaben erfüllen nicht immer die Erwartungen der Lehrkräfte. Zu dieser Einschätzung passt,dass kein anderes Modul im BLK/SINUS-Programm so häufig gewählt wurde wie das AufgabenModul (Häußler/Lind 1998). Andererseits erwartet man von Seiten der Didaktik und der Unterrichtsforschung mit stärker aufgabenorientierten Lernarrangements eine höhere Attraktivität und Effizienz des Biologieunterrichts, sodass das Lernen nachhaltiger und verständnisvoller gestalten werden könne. Dass Lernen durch und an Aufgaben eine entscheidende Verbesserung erfährt, steht außer Frage. Der unterrichtliche Ertrag kann aber nicht allein dadurch erhöht werden , immer mehr von demselben einzufordern, also mehr Aufgaben derselben, hinlänglich bekannten Struktur zu stellen. Aktuelle Fachdidaktik verlangt mehr als immer ausgefeiltere Beispiele. Das Lernen und der Unterricht sollen verändert, interessanter und letztlich effektiver werden. Aufgaben fällt dabei eine, vielleicht die entscheidende Rolle zu: „Aufgaben können den (Mathematik)unterricht öffnen, können den Unterrichtsablauf, die Unterrichtskultur offener gestalten helfen.“ (Herget 2000) Aufgaben sind „Aufforderung zur Lerntätigkeit“ (Bruder 2000). Dass diese Forderungen an den (Mathematik)unterricht gestellt werden, wird viele aus leidvoller eigener Schulerfahrung nicht überraschen, aber: Welchen Stellenwert besitzen Aufgaben im Biologieunterricht? Gibt es sie überhaupt, die „guten“ , erprobten, anspruchsvollen, problemlösenden, Aufgaben ? Aufgaben, bei denen konzeptuell und inhaltlich etwas geübt wird ? Gibt es eine der Mathematik vergleichbare Sammlung solcher Aufgaben, die es uns während und nach dem Unterricht erlaubt, die Schüler auf verschiedenen Kompetenzniveaus angemessen zu fordern? Besitzt die Mathematik diesbezüglich einen Vorteil, weil sie mit einer extrem auf Symbole reduzierten Welt arbeitet? Es wird wohl wenige Lehrkräfte geben, die diese Fragen bejahen können und sich solche Sammlung nicht wünschen würden. Was könnten die Symbole der Biologie sein? Oder gibt es themenübergreifende Konzepte, Prinzipien und Theorien, die die Komplexität so weit reduzieren, dass man damit adhoc damit im Unterricht umgehen kann? Unterricht und Aufgaben Bestimmen die Aufgaben den Unterricht oder der Unterricht die Aufgaben? Unterricht kann als eine Aufeinanderfolge von Aufgaben beschrieben werden. Das Wichtigste im Unterricht ist die Lernaufgabe, denn erst mit ihr beginnt Unterricht als definierter Prozess; die Lernaufgabe ist es, die das Grundverhältnis der Pädagogik ausmacht. (Hensel, 2000) Unterricht scheint „in verschiedenen Nationen offenbar sehr spezifischen kulturellen Skripts oder Drehbüchern zu folgen.“ (BLK 1997) Leisen (2003) leitet aus dem per Video im Rahmen der TIMSS-Untersuchungen ermittelten Muster des deutschen Mathematikunterrichts (Hausaufgabenüber-prüfung, Stoffwiederholung, Erarbeitung, Übung, Hausaufgabenstellung) und aus seinen eigenen Erfahrungen (die sich mit unseren decken) ein Drehbuch für den deutschen naturwissenschaftlichen, so genannten problemlösenden Unterricht ab: PhänomenDarbietung/Demo-Experiment, Frage-/Problemstellung, Hypothesen-bildung, Überprüfung der Hypothesen durch Materialbearbeitung oder Experiment, Ergebnissicherung 2 Ein solcher Unterricht gilt allgemein, einem stillschweigenden Gebot folgend als (einzig) guter Unterricht. Abgesehen davon, dass dieses Verfahren für Schülerinnen und Schüler und Unterrichtsbesucher teilweise schon so sehr ritualisiert ist, dass Überdruss, Langweile, ja Amüsement („sollen wir jetzt ein Problem haben?“) die Folgen sind, unterscheidet es sich wesentlich vom normalen Unterricht („Unterrichtsbesuche zeigen ja nicht die unterrichtliche Wirklichkeit“, so die Äußerungen fast aller Beteiligter), dem etwa die folgende Choreografie zu Grunde liegt: Unterrichtsphase Beschreibung der Unterrichtsphase Hausaufgabenkontrolle Mehr oder weniger individuell und konsequent wird die Hausaufgabenbearbeitung zur Stunde überprüft. Stoffwiederholung Oft verbindet sich damit eine Wiederholung des Stoffs der letzen Stunde („Wo waren wir stehen geblieben?“) Themenstellung Die Schülerinnen und Schüler nennen, oft suggestiv herausfragt, eine Leitfrage, die an der Tafel fixiert und in die Hefte abgeschrieben wird. Erarbeitung Entweder wird jetzt im fragend-entwickelnden Unterrichtsgespräch oder anhand von Material in Partner-/Einzelarbeit der Stundeninhalt erarbeitet. Zusammenfassung Lehrer-Schüler-Gespräch mit der Ergebnisbzw. Abbruch der zusammenfassung an der Tafel und in den Heften Stunde – oftmals in das Stundenklingeln hinein, sodass gerade noch die Hausaufgabe gestellt werden kann. Implizite bzw. explizite Aufgaben Vorlesen Gelesenes bzw. Gelerntes reproduzieren (passende) Fragen stellen Abschreiben Mitdenken Antworten Lesen Zusammenfassen Vorlesen Diskutieren Abschreiben Diese Unterrichtsübersicht zeigt, dass Aufgaben eben nicht nur dem Abfragen, Üben und Sichern dienen; vielmehr treiben sie den Lernprozess ganz wesentlich voran. Dabei lenkt das deutsche Drehbuch für den naturwissenschaftlichen Unterricht das Denken der Schülerinnen und Schüler, engt es ein und führt zu typischen Aufgabenstellungen. Diese fordern eher zum Rezipieren und Wiedergeben als zum divergenten, kreativen Denken mit offenen Lösungen auf. Ist es so, dass das gewählte Unterrichtsverfahren die Aufgabentypen bedingt? Und umgekehrt: reproduzieren Aufgaben den Unterricht? Wenn wir den OECD-Standard „Naturwissenschaftliche Grundbildung ist die Fähigkeit, naturwissenschaftliches Wissen anzuwenden, naturwissenschaftliche Fragen zu erkennen und aus Belegen Schlussfolgerungen zu ziehen, um Entscheidungen zu verstehen und zu treffen, die die natürliche Welt und die durch menschliches Handeln an ihr vorgenommenen Veränderungen betreffen.“ annähernd erreichen wollen, müssen sich die Anforderungen an die Lernenden durch die Aufgaben ändern – und damit auch das Unterrichtsdrehbuch? Es lohnt sich daher, darüber nachzudenken, wodurch bestimmte Aufgabentypen begünstigt werden. Ist es . . . das Drehbuch , also die Unterrichtstechnologie? Das Rollenverständnis des Lehrenden als Wissensvermittler? das Verständnis o vom Lernen oder (letztlich) o von Wissenschaft ? 3 Schon die Analyse möglicher Faktoren in Frageform macht deutlich, dass es keinen einfachen monokausalen Zusammenhang Unterrichtsverfahren – Aufgabenstellung gibt. Alle genannten Faktoren hängen zusammen und beeinflussen sich gegenseitig. Die Wahl des Aufgabentypus hängt von einem Komplex mehrerer Ursachen ab: Rollenverständnis der Lehrkraft Vorstellung von Wissenschaft Verständnis vom Lernen Wahl des Unterrichtsverfahrens: Das „Drehbuch“! Wahl des Aufgabentypus Das Schema verdeutlicht das Zusammenspiel vorunterrichtlicher Vorstellungen des Lehrenden auf die Auswahl der Unterrichtsverfahren und der Aufgabentypen. Die Zusammenhänge sollen sukzessive entwickelt werden. Variatio delectat – Vielfalt der Unterrichtsverfahren! Den Königsweg zum Lernen gibt es nicht und kann es nicht geben. Denn jeder Lehrende war (und ist) auch Lerner – und kennt als solcher verschiedene Lernverfahren: Hat er nicht im Studium vor allem rezipiert, in mehr oder weniger gelungenen Vorlesungen und Lehrbüchern? Ist er nicht in universitären Praktika konkreten Arbeitsanleitungen gefolgt? Erinnert er sich nicht an faszinierende Lehrpersönlichkeiten, aus deren Lehrgespräch man eine Menge mitnehmen konnte? Weiß er nicht aus seinem Alltag, dass er vornehmlich im (Versuch- undIrrtum-)Handeln Probleme löst? Wird Schule deswegen von Schülerinnen und Schülern als vorwiegend monoton, langweilig und wenig lohnend empfunden, weil sich in jedem Fach, in jeder Stunde das Unterrichtsdrehbuch (s.o.) dasselbe ist? Entfalten wir die Vielfalt unterrichtlichen Geschehens, in Form der möglichen Unterrichtsverfahren. a) Das darbietende Unterrichtsverfahren Dieses Verfahren zeichnet sich durch eine dominierende Aktivität des Lehrenden (meistens die Lehrkraft durch einen Vortrag oder durch einen vorgeführten Film, aber auch Schüler durch Referate) aus; die Lernenden rezipieren. Dem Darsteller obliegt es, den Inhalt auf eine spannende, interessante und visuell unterstützte Art auszubreiten; die Aufgabe der Schülerinnen und Schüler besteht im ersten Zugang darin, zuzuhören zu und/oder mitzuschreiben. Die lernpsychologische Begründung findet sich in der „kognitiven Struktur als hierarchisch geordnetes Gefüge von Bedeutungen“. (Ausubel 1960) Nur dem Lehrenden, als 4 einer im „wohl überlegten Gebrauch psychologischer Variablen“ geschulter Person, gelingt es, diese „kognitive Pyramide“ in den Köpfen der Lernenden sinnvoll zu gestalten und zu füllen. Das rein sprachliche Lernen geschieht durch begriffliche Unterordnung, Kombination und Überordnung. Der Lehrende hat den Lernstoff in Anknüpfung an „Ankerideen“ der Lernenden organisiert darzubieten: Gebrauch von Organisationshilfen (advance organizer), fortschreitende Differenzierung, integratives Verbinden. „Je vielschichtiger eine Information vermittelt wird, desto besser bleibt sie im Langzeitgedächtnis haften.“ (Friedrich/Preiss 2002) Unerlässlich ist eine nachfolgenden Konsolidierung des Gehörten und Gesehenen durch ausgedehnte Übungsphasen. Diese sind auf den ersten Blick rein reproduktiv. b) Das fragend-entwickelnde Unterrichtsverfahren Es unterscheidet sich von dem darbietenden im Wesentlichen dadurch, dass der agierende Lehrer durch Rückfragen sich der Teilnahme der Schülerinnen und Schüler versichert. Dabei bestätigt oder berichtigt er die Schülerantworten und nimmt sie auf in seinen Gedankengang. Seine Aktivität ist fragend und überprüfend; die Aufgabe der Lernenden erschöpft sich darin, mitzudenken und zum richtigen Zeitpunkt die im Sinne des Lehrer-Gedankengangs richtigen Antworten zu äußern. Für dieses Verfahren wird wie bei dem darbietenden mit Ausubels (1960) gelenkter kognitiven Struktur plädiert, denn nur die Lehrkraft sei in der Lage die Vernetzung der Ankerbegriffe zu Gewähr leisten. Allzu leicht wird solcher Unterricht zu einem alle Beteiligten sehr ermüdenden Frage-Antwort-Spiel, das als „popelnd-bohrend“ („Bitte sag`, was ich mir gerade denke!“) karikiert werden kann. c) Das impulse-setzende Unterrichtsverfahren Es setzt statt auf Fragen auf Impulse. Diese Anregungen bzw. Denkanstöße orientieren sich an dem Prinzip der minimalen Hilfe. Die Lehrkraft gibt nur die ungefähre reite des Problemfelds und die vage Richtung des Denkens und Arbeitens an, die Lernenden sollen die einzelnen Lernschritte selbst gehen. Impulse sind im Gegensatz zu Fragen immer offener. Sie können nonverbal sein, meist visuell: Zeigen eines biologischen Gegenstands, einer Grafik etc., und mimisch. Verbal handelt es sich um mehr oder minder explizite Aufforderungen, in denen der Lehrende möglichst sein eigenes Erkenntnisinteresse am Unterrichtsgegenstand bekundet. Besonders für die Arbeit mit Modellen bietet sich das impulsesetzende Verfahren an. Die implizit geforderte Aktivität der Schülerinnen und Schüler ist prinzipiell offener als in den beiden zuvor genannten Verfahren. d) Das aufgebende Verfahren Unter dieses Verfahren fallen alle bekannten Unterrichtsmethoden: von der Wochenplanarbeit über das Stationenlernen, über Gruppenarbeit, über handlungsorientierte Formen bis zur Einzelarbeit . . . immer bearbeiten Schülerinnen und Schüler – meist durch die Lehrkraft gestellte - Aufgaben. Diese Selbsttätigkeit der Lernenden ist häufig hinreichend für die unkritische Bevorzugung dieser auf Eigenständigkeit abzielenden Unterrichtsformen, nach dem Motto: Allein die Methode bestimmt den Lernerfolg. Auch wenn die freudvolle Eigentätigkeit der Schülerinnen und Schüler in angenehmer sozialer Umgebung sicherlich sehr lernfördernd sind, wird doch häufig übersehen, dass die Güte des Lernprozesses sich entscheidend an der Aufga5 benqualität misst. Hieran mangelt es auch vielen Beispielen freierer Unterrichtsformen. Das Zusammenwirken von lehrergeleiteten Unterrichtsverfahren und Schüleraktivitäten lassen sich wie folgt vergleichend formalisieren: Unterrichtsverfahren Lehreraktivität Schüleraktivität (wobei die Pfeillänge jeweils die Zeit darstellt) darbietend fragend-entwickelnd impulsesetzend aufgebend problemorientiert Entsprechend der Unterrichtsverfahren scheint es nahezuliegen, dass bestimmte Verfahren bestimmte Aufgaben bedingen: reproduktive Aufgaben im darbietenden und fragend-entwickelnden Verfahren, offenere im impulsesetzenden, aufgebenden und problemorientierten. Diese Zusammenhänge erscheinen dann zwangsläufig, wenn die dahinter liegenden Verständnisse vom Lehr-Lernprozess und von Wissenschaft nicht hinterfragt werden. Denn wenn man die Ansicht vertritt, . . . dass Wissenschaft verlässliches Wissen erzeugt, dass die Aufgabe von Schule darin besteht, dieses sichere Wissen möglichst richtig und umfangreich zu vermitteln und dass Lernen nach dem instruktiven Sender-Empfänger-Modell funktioniert, d.h. fertige Wissenspakete , optimal garniert, übergeben werden, dann erfüllt sich die Aufgabe der Lernenden in der Tat darin, das Dargebotene bzw. Entwickelte in angemessener, d.h. wissenschaftlich richtiger Form zu wiederholen und damit zu sichern. Andere Lösungen müssen falsch sein. Und diese Sicherung erzeugt für den so Denkenden und Agierenden eine hohe Selbstbestätigung: Die richtige Wissenschaft wird zielsicher reproduziert und dadurch aus Lehrersicht veri- 6 fiziert. Und da nur das tradiert wird, was (scheinbar) erfolgreich ist, sind diese Unterrichtsdrehbücher in Deutschland so zählebig. Aber so linear und trivial sind die Zusammenhänge zwischen Lehr- und Lernverfahren nicht! Jedes Unterrichtsverfahren kann zu einer entsprechenden Zeit abgebrochen und von einer unterschiedlich fordernden Lernaufgabe abgelöst werden. Das bedeutet eine Änderung gewohnter Lesart: Alle Unterrichtsverfahren können demnach als Phasen der Vorentlastung für verschiedenste Formen von Lernaufgaben angesehen werden. Vorausgesetzt, die Lehrkraft folgt nicht einem implizit vorhandenen stets gleichbleibendem Unterrichtsdrehbuch, sondern weiß um die Bedeutung des oben angesprochenen Ursachenkomplexes für ihr Lehrerhandeln und verfügt über die notwendige Flexibilität, unterrichtspraktische Handlungsele-mente zielund situationsadäquat immer wieder neu zu stimmigen Drehbüchern zusammenzusetzen. Alle beschriebenen Unterrichtsverfahren sind damit Variationen des aufgebenden Verfahrens. Diese Analyse nähert sich der von Leisen (2001 und 2003) vorgeschlagenen „anderen Aufgabenkultur“. In dieser dem klassischen fragendentwickelnden Unterricht konträren Choreografie – „der Hebel muss an der Dominanz des zeitlich überdehnten fragend-entwickelnden Unterrichtsgesprächs in der Erarbeitungsphase angesetzt werden“ (Leisen 2003) - werden Aufgaben als „Kondensationskeime im Prozess des Verstehens“ (Leisen 2003) untereinander vernetzt und in den Unterricht eingebettet. Abbildung 2 aus Leisen 2001, S. 402 Nach einer kurzen Einführung in das Thema durch den Lehrer folgt entweder eine Sequenz von (im Wechsel) Übungs- und Erarbeitungsphasen mit den entsprechend angepasst gestaffelten Aufgaben oder eine komplexe Aufgabe mit mehreren Lösungswegen. Die Zusammenfassung der Ergebnisse geschieht in Form von Präsentationen durch die Lernenden. Abschließend stellt der Lehrende die Aufgaben und ihre Lösungen in den (Meta)Kontext des Themas. Diese von Leisen vorgeschlagenen Drehbücher werden zumeist mehr Zeit als eine Unterrichtsstunde benötigen. Das Zusammenwirken von Unterrichtsverfahren und Aufgaben gestaltet sich nach dem bislang Ausgeführten wie folgt: Nach einer Einführung in Form eines Lehrervortrags, eines Schülerreferats, eines Films eines fragend-entwickelnden Unterrichtsgesprächs eines impulsinitiierten Unterrichtsgesprächs der Bekanntgabe des Stundenthemas einer alltagskontextuierten Schaffung einer Frage- bzw. Problemhaltung können Aufgaben verschiedener Komplexität und Anforderungsstufe folgen: reine Reproduktion reorganisierend kreativ, offen wissenschaftspropädeutisch (vgl. PISA) In diesen Phasen der Verarbeitung, Verknüpfung und Konsolidierung von Lerninhalten sind passende Aufgaben von entscheidender Bedeutung. Wissenschaftlich vielfach gut belegt ist inzwischen die These, dass Wissen nicht übertragen werden 7 kann, sondern im Gehirn des Lernenden eigenständig und neuartig geschaffen wird (Roth 2002). Den Schülerinnen und Schülern muss also Gelegenheiten gegeben werden, im fachwissenschaftlichen Rahmen selbstständig Wissen zu generieren. Aufgaben : Funktionen , Profile, Kennzeichen, Einschränkungen und Antworten Funktionen von Aufgaben Entwicklung von Interesse und Motivation (eigener Körper /Verhaltens-, Freilandsbeobachtungen) Aufbau eines systematisch geordneten Wissens (Zickzack-Lernen, Kumulatives Lernen) Annäherung an naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen (s.u.: Vorschläge zum wissenschaftspropädeutischen Arbeiten) Entwicklung von konzeptionellem Verständnis (Biologie verstehen) Flexibilisierung und Anwendung von Wissen (Zickzack-Lernen, Kumulatives Lernen, Biologie verstehen) Vernetzung von Wissensstrukturen (Zickzack-Lernen, Kumulatives Lernen) Förderung von Problemlösekompetenz (Problemlöseheuristiken) Rückmeldung über den Lernerfolg Aufgabenprofile Jede Aufgabenstellung repräsentiert ein typisches Profil von Kriterien, bei dem jeweils der eine oder andere Aspekt besonders ausgeprägt ist. Das Profil einer Aufgabenstellung liegt nicht fest, man kann es ihr nicht ohne weiteres „ansehen“, sondern es wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst: z.B. durch das Vorwissen der Schüler, durch Schwer-punktbildung im vorausgegangenen Unter-richt oder durch die Art der Fragestellung, aber auch durch die Intention des Fragenden. Grafik soll nur das Prinzip visualisieren Kennzeichen von „guten“ Aufgaben Die verschiedenen Aspekte „guter“ Aufgaben lassen sich keinesfalls hierarchisch ordnen oder systematisch fassen. Trotzdem sei versucht, mit dem so genannten Einfachen (?) zu beginnen und sich von einer Aufgabe zu wünschen, dass sie Kenntnis biologischer Fakten (z.B. Hunde sind Säugetiere) und qualitatives Verständnis von Begriffen (z.B.: Was kennzeichnet den Prototypus „Säugetier“?) einfordert. Eine gute Aufgabe könnte dies leisten, indem sie dem Schüler abverlangt, die Fakten wiederzugeben, Begriffe wie z.B. Säugetier – Raubtier - Huftier - Wiederkäuer präzise gegeneinander abzugrenzen, in (bio-)logische Beziehungen zueinander zu setzen und fachspezifisch konzeptuelles Denken anzuwenden. Solche Aufgaben führen zur Konsolidierung vorhandenen Wissens und führen bei immer wiederkehrendem, hartnäckigem Einsatz bei den Schülern zu nützlichem biologischem Grundwissens und ebenso zweckmäßigen Algorithmen. Beides ist in vie8 len Fällen die Voraussetzung für die Bearbeitung komplexerer Aufgaben und wird von der Lehrkraft genau dann oft schmerzlich vermisst. Zum Beispiel, wenn es darum geht, die Schüler überlegen zu lassen, wie und wo - bei bekannter Grundkonstruktion (Außenskelett) von Insekten - Muskeln einzuzeichnen wären, die eine Extremität in eine vorgegebene Richtung bewegen könnten. Dieses ist für viele Schüler schon allein deswegen eine anspruchsvolle Aufgabe, weil dazu ein Mindestmaß an mechanischen Vorstellungen erforderlich ist, die zu diesem Zeitpunkt aber lediglich auf der Intuition oder dem Handlungswissen der Schüler beruhen. Viele Schüler bewältigen die Aufgabe aber allein schon deswegen nicht, weil im Unterricht kein generalisierter Mechanismus, kein kognitives Schema der Muskelkontraktion entwickelt wurde. Es genügt eben nicht, das Wirkungsprinzip eines Skelettmuskels allein am Beispiel des Unterarm-Beuger–Strecker–Systems einzuführen. Der Durchschnittsschüler konstruiert sich, durchaus lernökonomisch, folgende Beziehung: „Beugemuskel oben bzw. rechts, Streckmuskel unten bzw. links. So sieht er es an der Tafel und in seinem Heft abgebildet. Dieses Konstrukt funktioniert jedoch nicht oder fast nie bei anderen Bewegungssituationen, z.B. bei dem Beugen und Strecken des Unterschenkels. Gute Aufgaben sollten also erworbenes Wissen flexibel machen und aus dem Kontext einer erst- und einmaligen unterrichtlichen Problemstellung lösen. Gute Aufgaben fördern ebenso die Fähigkeit von Schülern, mit verschiedenen Darstellungsformen, also Schemata, symbolhaften Abbildungen und Diagrammformen, produktiv und verständnisvoll umzugehen. Dies sollte bei der Aufgabenkonstruktion sorgfältig bedacht werden. Nicht nur , weil deutsche Schüler bei PISA dabei mehrheitlich und gründlich scheiterten und sie nicht in der Lage waren, Diagrammen relevante Informationen zu entnehmen. Sondern auch, weil die verschiedenen Darstellungsformen je eine bestimmte Qualität eines Sachverhalts besonders prägnant, man könnte auch sagen einleuchtend zum Ausdruck bringen. Die Nutzung der verschiedenen Darstellungsformen ist daher kein Wert an sich, sondern eröffnet neben der im Biologieunterricht dominierenden Sprache zusätzliche Verstehensmöglichkeiten für die Schüler. Gute Aufgaben berücksichtigen auch die Alltagsvorstellungen der Schüler. Je nach Unterrichtsphase lassen sie Antworten auf der Basis der individuellen Konzepte der Schüler über den in Frage kommenden Sachverhalt zu (vgl. u.: „Kraft aus der Flasche?“) Ein sehr berechtigter Wunsch ist auch das Anliegen, Aufgaben durch möglichst unmittelbaren Bezug zur Lebenswelt der Schüler motivierender zu gestalten. Gute Aufgaben haben daher, wenn möglich Alltagsbezug und Lebensnähe. Gute Aufgaben enthalten kumulative Elemente. Sie ermutigen Schüler, die im Biologieunterricht etwas gelernt haben und etwas können, dadurch, dass das Gelernte und Gekonnte nicht bedeutungslos für das Lösen von Aufgaben ist, sondern im Gegenteil, im Idealfall eine Voraussetzung für die ihre erfolgreiche Bearbeitung. Warum sollte ein Schüler, der gelernt hat, dass Kohlenhydrate, z.B. Glucose, Energie enthalten, und der weiß, dass Stärke und Zellulose aus Glucosebausteinen, also Traubenzuckermolekülen aufgebaut sind und dass die Zellwände von Pflanzen überwiegend aus Zellulose bestehen, sein Wissen nicht benutzen dürfen , um zu erkennen, dass eine Wiese für Pflanzenfresser letztlich eine ergiebige Glucosequelle darstellt? Diese Aufgabe ist sicher nicht „leicht“ . Aber Schüler haben ein Recht auf eine angemessene Herausforderung , auch im Biologieunterricht, an der sie sich reiben und an der sie wachsen können. Gute Aufgaben sind anspruchsvoll. Sie führen zu offene9 ren Fragestellungen und bieten den Schülern die Chance eigenständig Hypothesen zu entwickeln. Sie ermöglichen Lösungsversuche auf unterschiedlichen Kompetenzniveaus und fördern Kreativität und Selbsttätigkeit. Diese erfordern Aufgaben, die mehrere Vorgehensweisen erlauben, einen nicht schematisierten Lösungsweg erforderlich machen Raum lassen für eigene Fragestellungen und Zielsetzungen durch . . . (Herget 2000) o Weglassen und Verändern von traditionellen Aufgaben o Selbst-Erfindung einer Aufgabe o Umkehren einer Aufgabenstellung (z.B. vom Ergebnis auszugehen) o Beschreibung des Vorgehens beim Aufgabenlösen o Fehlersuche in Aufgabenlösungen Darüber hinaus sind Aufgaben im naturwissenschaftlichen Unterricht durch fachspezifische Anforderungsmerkmale gekennzeichnet, in Biologie vor allem : Arbeiten mit proximaten und ultimaten Erklärungsansätzen (die zweifache „warum“– Frage) Herstellung von Beziehungen zwischen verschiedenen Organisationsebenen Denken in sehr unterschiedlichen Größenordnungen (Teilchen – Zelle - Organismus) Denken in sehr langen Zeiträumen (Evolution) und weiteren allgemeinen Anforderungsmerkmalen wie z.B.: Textverständnis und Lesekompetenz Räumliches Vorstellungsvermögen Verständnis und korrekter Umgang mit physikalisch - chemischen Größen Umgang mit Systemen aus mehreren Variablen Arbeiten mit grundlegenden naturwissenschaftlichen Konzepten (wie z.B.: Stoff, Teilchen und Energiebegriff, Massenerhaltung) Kausales , deterministisches und Denken in Wahrscheinlichkeiten Abstrahieren und Generalisieren, Kategorien bilden und Hierarchisieren Modellbildung und Denken in Modellen Problemlösefähigkeit Binnendifferenzierung im Biologieunterricht Grundsätzlich sind verschiedene Methodenwerkzeuge, an erster Stelle die „Abgestufte Lernhilfe“, aber auch Kärtchentische oder Mapping–Verfahren gut zur Binnendifferenzierung geeignet. Vor allem mit dem Methodenwerkzeug „Abgestufte Lernhilfe“ ist es möglich, anspruchsvolle Aufgaben zu stellen, ohne die dabei ansonsten unvermeidliche Komplexitätsreduktion in Kauf nehmen zu müssen (vgl. Freiman 2003). Aufgaben und Schülerkönnen - eine Einschränkung Zu den zentralen Kompetenzen im Biologieunterricht zählt das Mikroskopieren. Diesem wird in der Fachdidaktik u.a. ein hoher Erkenntnisgewinn in Form des Entdeckens und Forschens zugestanden. Der Praktiker verzweifelt dagegen an dem, was 10 Schülerinnen und Schüler beim Blick durchs Mikroskop alles entdecken bzw was sie eher nicht sehen. Weil die Lehrkraft im Mikroskop eine Struktur wahrnimmt, die sie (er-)kennt, muss dies, so die naive Vorstellung, auch dem Schüler möglich sein (vgl. obiges Schema) Wäre dies wirklich so, müsste man sich allerdings ernsthaft fragen, warum es Jahrzehnte geduldigster und genauester mikroskopischer Beobachtungen einschließlich intensiver wissenschaftlicher Diskussionen und heftiger Kontroversen bedurfte, bis sich Zellbiologen darauf verständigt hatten, Gleiches, also gleiche Strukturen wahrzunehmen bzw. das Wahrgenommene in gleicher Weise zu interpretieren. Aus konstruktivistischer Sicht ist dies selbstverständlich: Jedes Beobachten ist theoriegeleitet, d.h., man entdeckt nur das, was man bereits kennt (oder zu kennen glaubt oder erwartet) (Langlet 2001). Die Konsequenzen für das Mikroskopieren im Unterricht sollten ernst genommen werden: Aufgaben so zu stellen, dass zwischen den Möglichkeiten der Schüler und den Anforderungen der an sie gestellten Aufgabe keine demotivierende Barriere, sondern eine angemessene, herausfordernde Diskrepanz besteht, ist Teil der Professionalität einer Lehrkraft. Andreas Bruhn hat dies vorbildlich in einer 7. Klasse umgesetzt: Mikroskopieren lernen! (durch einzelne Aufgaben) Thema der Unterrichtsstunde: Mikroskopieren eines Blattquerschnitts 1) Da die Anfertigung eines Querschnittes extrem schwierig und zeitaufwändig (und gefährlich) ist, erhalten die Schülerinnen und Schüler Fertigpräparate. 2) Der Unterricht beginnt mit der Nennung des Stundenthemas. Es werden Buchenblätter (Realobjekt) verteilt. 3) Die Schülerinnen und Schüler werden aufgefordert, am Blatt zu zeigen, wie es geschnitten werden muss, damit ein Blattquerschnitt wie im mikroskopischen Präparat hergestellt wird. Mehrere Schülerinnen und Schüler simulieren die Schnittebene vor der Klasse. 4) Zur Verdeutlichung der Schnittfläche dient ein der Klasse gezeigtes großes Modell des Blattquerschnitts. 5) Die Schülerinnen und Schüler erhalten die Fertigpräparate (kurze Erläuterung zu Zweck, Technik, Aufwand, Kosten). 6) Anhand eines Mikroskop-Monitors wird ihnen gezeigt, dass in jedem Präparat sich mehrere Schnitte befinden, aus denen sie den unbeschädigsten und dicksten auswählen sollen. 7) Schülerinnen und Schüler suchen den besten Schnitt in ihrem Präparat. 8) Am Mikroskop-Monitor wird die Frage – im Zusammenspiel mit dem Blattmodell - geklärt, welches die Blattoberseite ist. Daraufhin stellen die Schülerinnen und Schüler ihren Schnitt wie gefordert ein. 9) Auf dem OHP wird das Arbeitsblatt als Folie vorgestellt (siehe Anlage) und der Aufbau bzw. die einzelnen Aufgaben erläutert. Die Schülerinnen und Schüler wiederholen den Arbeitsauftrag. Fragen werden geklärt. 10) Nach den ersten Beobachtungsversuchen der Schülerinnen und Schüler wird unterbrochen und das erwartete mikroskopische Bild auf dem Monitor gezeigt. Es empfiehlt sich dazu, von einem gesamten Querschnitt auszugehen, diesen zu vergrößern und dann den Monitor mit Papier so weit an den Seiten zuzukleben, dass wirklich nur die geforderte 5-Zellen-Breite eingestellt ist. 11 11) Die Schülerinnen und Schüler mikroskopieren und zeichnen nun diesen Ausschnitt in ihrem Mikroskopbild. 12) Die Lösungen werden mit dem Monitorbild und einer Schemazeichnung (OHP) verglichen. 13) In dieser Weise wird nun bzgl. der Gewebe und Zelltypen fortgefahren: Ein Wechselspiel zwischen Erkunden im Mikroskop, Vergleich mit dem Monitorbild und geleitetem Beobachten und Zeichnen. Besonders ein aufgabengeleiteter Unterricht muss sich verschiedenen Fragen und Überlegungen stellen: Welche Antworten kann man erwarten ? Bei vielen Aufgaben, wird man ( zu Recht ), ausgehend von den Vorkenntnissen der Schüler, dem vorangegangenen Unterrichtsverlauf und der Art der Aufgabenstellung eine oder „die“ richtige Antwort erwarten. Die Schüler formulieren, nennen, beschreiben, zeichnen auf einem bestimmten fachlichen Niveau durch Übereinkommen oder Standards festgelegte Sachverhalte. Diese Art der Aufgabenstellung und die damit verbundene Erwartungshaltung sind zweckmäßig, wenn es beispielsweise um den Aufbau systematisch geordneten Wissens geht, wenn es darum geht; Schüler ein vorgegebenes logisches Konstrukt nachvollziehen oder zu Ende denken zu lassen. Diese Herangehensweise beinhaltet aber in den meisten Fällen eine erhebliche Komplexitätsreduktion und sie erlaubt nur in sehr eingeschränktem Sinn eine Annäherung an wissenschaftliches Arbeiten, bei dem Zusammenhänge und Theorien mit Hilfe von Hypothesen aber auch von Intuition entwickelt werden müssen . Wenn Schule/Unterricht nicht nur Archivar/Verwalter von bereits Gewusstem/Gefundenem sein will, wenn konzeptionelles Verständnis und Problemlösefähigkeit gefördert werden sollen, wenn eine folgenreiche Auseinandersetzung mit Alltagsvorstellungen ausgetragen werden soll, wenn man Lernen als Konstruktionsprozess versteht, sollten auch Antworten der Lernenden auf komplexere Aufgaben zugelassen werden, die nicht im ersten Anlauf irrtumsfrei zu wissenschaftlich „korrekten und vollständigen“ Aussagen führen, sondern dem jeweiligen Niveau der Lernenden entsprechen. Wie sollen die Aufforderungen formuliert werden? Die Güte von Aufgaben hängt u.a. davon ab, dass die Schülerinnen und Schüler wissen, was sie unter bestimmten Arbeitsaufforderungen zu verstehen und zu leisten haben. Deswegen sollten in jeder Lernsituation die Operatoren bzw. Handlungsanweisungen allen Beteiligten bekannt sein. Es ist deshalb sinnvoll, eine begrenzte Anzahl zentraler Handlungsanweisungen im Unterricht einzuführen und in unterschiedlichen Kontexten zu üben. Allerdings sollten die Handlungsanweisungen bzw. Operatoren im Unterrichtsgespräch nicht restriktiv eingesetzt werden. Wenn die zentrale Frage- bzw. Aufgabenstellung Schülerinnen und Schülern bekannt ist, sollte 12 die strenge Anwendung der Handlungsanweisungen nicht zu einer sprach-lichen Verarmung führen (siehe Synonyme). Handlungsanweisungen bzw. Operatoren sollten als Hilfestellung zur Präzisierung von Lernanforderungen dienen, nicht zu einer (unangemessenen) Reglementierung. OPERATOREN / HANDLUNGS- BZW. ARBEITSANWEISUNGEN 1. Biologie wissen - Faktenwissen (z.B. Begriffe, Namen, Personen, Orte, Ereignisse, Zeiten, Beispiele für etwas) - Konzeptwissen (z.B. Prinzipien, Regeln, Theorien, Kriterien für etwas) - Methodenwissen (z.B. Verfahren, Techniken) nennen: Fakten, Konzepte, Methoden ohne weitere Information (mündlich oder schriftlich) aufsagen bzw. aufschreiben Beispiele: Nenne fünf Frühblüher. Nenne verschiedene Methoden zur Bestimmung des ph-Wertes. synonym gebraucht: aufzählen, auflisten, aufsagen, aufschreiben beschreiben: Fakten, Konzepte, Methoden sprachlich durch Worte bzw. Sätze präsentieren Beispiele: Beschreibe den Aufbau einer Kirschblüte. Beschreibe die Metamorphose beim Frosch. Beschreibe die Durchführung eines Experimentes zur Hefegärung. synonym gebraucht: berichten, erzählen, darlegen darstellen: Fakten, Konzepte, Methoden grafisch in Tabellen, Übersichten, Skizzen, Schemata, etc. präsentieren Beispiele: Stelle den Aufbau einer Kirschblüte in einer Skizze dar. Stelle in einer Übersicht den Ablauf der Fotosynthese dar. Stelle in einer Zeichnung den Aufbau des Experimentes dar. synonym gebraucht: zeichnen, skizzieren, etwas tabellarisch gegenüberstellen, ordnen vergleichen: Gemeinsamkeiten und Unterschiede von mindestens zwei Fakten, Konzepten, Methoden präsentieren (meist verbunden mit einer Schlußfolgerung im Hinblick auf die den Vergleich auslösende Fragestellung) Beispiele: Vergleiche den Aufbau einer Kreuzblüte mit dem einer Schmetterlingsblüte. Vergleiche die vorliegenden Gebisse und entscheide, welches der beiden ein Raubtiergebiss und welches ein Pflanzenfressergebiss ist. synonym gebraucht: identifizieren, Unterschiede und Gemeinsamkeiten gegenüberstellen 2. Biologie erklären erklären: Fakten, Konzepte, Methoden durch einen kausalen proximaten Grund bzw. durch den kausalen Bezug auf die Selektions-/Evolutionstheorie (ultimater Grund) verständlich machen Anmerkung: Aus wissenschaftstheoretischer Sicht erfordert eine Erklärung – streng genommen - den Bezug zu einem allgemeinen Gesetz bzw. zu einer Theorie (Explan13 ans). Diese Theorie ist in der Biologie die Selektionstheorie (ultimat). Die kausalanalytische Angabe von mindestens einem physiologischen, genetischen, ökologischen, etc. Mechanismus eines biologischen Phänomens ist eine Begründung (proximat). Beispiele: Erkläre/begründe, warum Fische im Wasser atmen können. Erkläre, warum Fische eine Schwimmblase besitzen. einen logischen Schluß ziehen: auf der Grundlage einer Prämisse (Theorie, Annahme) eine logische Vorhersage (Hypothesen, Prognosen) treffen Beispiele: Entwickle eine Hypothese dazu, wie Pflanzen im schwerelosen Raum wachsen werden. Entwickle eine Hypothese dazu, wie sich die Atemfrequenz eines Menschen in Höhen um 6ooo m verhalten wird. synonym gebraucht: ableiten, herleiten, folgern, schließen, entwickeln 3. Biologische Probleme lösen : Problemlöseaufgaben werden meist angebunden an die Darstellung eines biologischen Phänomens formuliert. Operatoren bzw. Handlungsanweisungen werden dabei kaum genutzt und sind dazu auch nur selten notwendig. Wenn Schülerinnen und Schüler ein Problem erkennen und nach Lösungswegen suchen sollen (z. B. durch experimentelles Vorgehen, Dateninterpretation und Generalisierung, Aufstellen, Prüfen und Revidieren von theoretischen Modellen) kommt die meist relativ offen formulierte Problemstellung ohne spezielle Operatoren bzw. Handlungsanweisungen aus. Gegebenenfalls werden Operatoren bzw. Handlungsanweisungen in Teilaufgaben genutzt, um Hilfestellungen auf dem Weg zur Problemlösung zu geben. Beispiele: In sauberen Gewässern enthält ein Liter Wasser ca. 10 ml Sauerstoff, ein Liter Luft dagegen enthält mehr als 20 mal so viel Sauerstoff. Warum müssen Fische trotzdem ersticken, wenn sie längere Zeit an der Luft sind? 4. Biologie beurteilen und bewerten beurteilen: Fakten, Konzepte, Methoden hinsichtlich eines meist naturwissenschaftlichen, jedoch nicht moralischen Maßstabes begründet abwägen (und eine Entscheidung treffen) Beispiele: Beurteile die Einleitung von Stickstoff-haltigen Abwässern in ein oligotrophes Gewässer. Beurteile den Einsatz von Rapsmethyester als Treibstroff für Dieselmotoren unter ökologischen Gesichtspunkten. bewerten: Fakten, Konzepte, Methoden hinsichtlich eines moralischen Maßstabes (Werte, Normen) begründet abwägen (und eine Entscheidung treffen) Beispiele: Bewerte die Anwendung gentechnischer Methoden bei der Herstellung transgener Tomaten. Bewerte die Zerstörung des tropischen Regenwalds. KASTEN Zickzack-Lernen (Schaefer/Manitz-Schaefer 2002) Zickzack-Lernen ist eine Methode, die sich über Jahrzehnte in Schule und Hochschule bewährt hat. Sie stützt sich auf das neurobiologische Postulat einer zweifachen Informationsspeicherung im menschlichen Gehirn - assoziativ und kategorial - und lehnt sich an die konstruktivistische Lerntheorie an, wonach das Gehirn aus wenigen äußeren Anstößen seine eigene Wirklichkeit erzeugt. Freie assoziative Lernelemente 14 werden mit fachlogisch strukturierten Inhalten zu einem sehr haltbaren „Gedächtnisteppich“ verknüpft. Dem Lehrenden obliegt dabei die zusätzliche Aufgabe, Schülerassoziationen zu initiieren . . . wie die Klöppel eines Glockenspiels, die bewirken, dass das System „Glockenspiel“ reagiert, ohne dass sie jedoch die Tonhöhe bestimmen. (Diese ist durch die Sachstruktur vorgegeben). Unterrichtspraktisch schlägt diese Methode die folgende Schritt-Sequenz vor: 1 Freie Assoziationen der Schülerinnen und Schüler werden zu Beginn jeder Unterrichtsstunde jeweils zu wenigen (ca. 3) Begriffen aus dem Stoff der vorausgehenden und auch früherer Stunden gesammelt (ca. 1 Min. pro Begriff). 2 Am Ende der Unterrichtseinheit stellt die Lehrkraft daraus den „Assoziationslinien-Test“ (ALT; Größe: DIN A 3) zusammen. Dieser enthält a. alle für die Assoziationsübungen verwendeten Stichworte b. ca. zwanzig themenspezifische Fachbegriffe aus dem behandelten Unterrichtsstoff (Auswahl durch die Lehrkraft) c. ca. dreißig Alltagsassoziationen der Schüler zu den Stichworten; sie werden aus den gesammelten Assoziationszetteln passend ausgewählt d. ca. zehn „allgemeine pädagogische Begriffe“ aus dem Schulalltag. 3 Eine Schulstunde lang haben nun die Lernenden Zeit, solche Wortpaare des Testblattes durch (evtl. farbige) Linien zu verbinden, die nach ihrer Meinung etwas miteinander zu tun haben. Dabei können von einem Wort auch mehrere Linien ausgehen. Zwecks Übersichtlichkeit sollten Liniendurchkreuzungen möglichst stumpfwinklig erfolgen (vgl. Beispiel: Abb.7, S.37). Erfahrungsgemäß ist der ALT bei Schülern überaus beliebt. 4 Die ALT-Bögen werden anonym abgegeben und anschließend durch die Lehrkraft ausgewertet. Dies kostet Zeit, ist jedoch für das Erkennen individueller Assoziationsnetze im Kopf der Schüler aufschlussreich. Es werden dann solche Linien markiert, „die offensichtlich einen Bezug zum behandelten Unterrichtsstoff haben und bei denen sich die Frage stellt, ob der Schüler sich dabei etwas Richtiges oder Falsches gedacht hat.“ (Schaefer/Manitz-Schaefer 2002, S.40) (Abb. 9, S.41 übernehmen) 5 In der nächsten Schulstunde erhalten die Lernenden ihren ALT zurück und bekommen die Aufgabe, die markierten Linien schriftlich zu erläutern. Es geht jetzt darum, die überwiegend assoziativ gezogenen Linien rational aufzuhellen und begrifflich präzise zu fassen, d.h. das assoziative Gedächtnis mit dem kategorialen zu dem obengenannten „Gedächtnis- teppich“ zu verknüpfen. Auch diese Übung, obwohl sehr anspruchsvoll, wird von fast allen Schülern konzentriert und mit Freude erledigt. 6 Die anschließende Auswertung der schriftlichen Schülererläuterungen durch die Lehrkraft ergibt ein recht genaues Bild von dem Wissensstand der Schüler. Aus Fehlern und Wissenslücken wird eine Folie zusam-mengestellt (Abb.9, S.44 übernehmen), anhand derer diese Mängel dann in der abschließenden Unterrichtsstunde ausgeräumt werden können, so dass das bisherige Halbwissen in ein solides Wissen überführt wird. 7 Nicht zuletzt eignet sich ein ALT auch vorzüglich zur Lernkontrolle. KASTEN 15 Kumulatives Lernen (VDBiol 2002) Wissen ohne Prinzipien ist blind, Prinzipien ohne Wissen sind leer! In der Schule soll so genanntes Basiswissen vermittelt und gelernt werden, letztlich mit dem Ziel, die Dinge in der realen Welt zu verstehen. Wir verstehen Phänomene nicht oder nur zufällig, wenn wir ein Phänomen und ein Detail an das andere reihen. Wir verstehen, „was die Welt im Innersten zusammenhält“, wenn wir wiederkehrende Muster erkennen und die neuen Phänomene in diese Muster einordnen und wenn wir unsere Vorstellungen mit denen von anderen bzw. mit denen der Wissenschaft verbinden können. Die Biowissenschaften differenzieren sich immer mehr. Sie werden durch gemeiname, biologiespezifische Prinzipien (wie z.B. Angepasstheit, Struktur und Funktion, Regulation etc.) zusammengehalten. Umgekehrt erschließen sich die einzelnen biologischen Phänomene für den Unkundigen mit Hilfe dieser Fachprinzi-pien. Curricula sind häufig so aufgebaut, dass nacheinander die Themen z.B. Foto-synthese, Ernährung und Atmung behandelt werden, in der Hoffnung, dass u.a. das biologische Prinzip der Energieübertragung "hindurchschimmert". Selbst Biologen verstehen die unendliche Vielfalt der Einzelphänomene nur, indem sie diese mit Hilfe von übergreifenden, fachlich begründeten Prinzipien beschreiben und ordnen. Erleichtern wir doch den Lernern das Verknüpfen und Verstehen der biologischen Phänomenvielfalt, indem wir ihre Vorstellungen mit den strukturierenden Prinzipien der Biowissenschaften in Übereinstimmung bringen. Der ordnende Blick mit Hilfe von übergreifenden Erschließungsfeldern (diese können als die oben gesuchten handhabbaren Symbole zur Abbildung von Welt angesehen werden) erzeugt zusammenhängendes Wissen: Kumulatives Lernen! Auf der Grundlage der MNU-Empfehlungen Biologie (2001) hat die VDBiolHandreichung (2002) elf Erschließungsfelder zur Strukturierung des Biologieunterrichts vorgeschlagen. Diese Erschließungsfelder finden sich nicht in der Natur; sie sind vielmehr ´Erfindungen´ von bzw. Absprachen unter Menschen: Konstrukte. Als solche erschließen sie Sichtweisen auf die Phänomene und vermitteln zwischen den Phänomenen und und den übergreifenden Prinzipien. 16 STOFFE ANGEPASSTHEIT ENERGIE INFORMATION FORTPFLANZUNG WECHSELWIRKUNG FUNKTIONEN STRUKTUREN ZEIT VIELFALT EBENEN REGULATION Inhalte Eine Beispielaufgabe 1) Ein Lebensraum in unserer Umgebung: Der Komposthaufen! Mit Grafik illustrieren! An diesem menschengemachten kleinen „Ökosystem“ ganz in der Nähe lässt sich modellhaft gut der Fluss von Stoffen und Energie durch die trophischen Ebenen zeigen. Dabei sind die Erschließungsfelder dieses Kapitels besonders hilfreich im Zusammenhang mit folgenden, beispielhaft ausgewählten Unterrichtsinhalten: Energie: Woher kommt die Energie im Kompost? Destruenten verwerten „Nutzloses“, aber wie? Stoffe: Warum „stinkt“ der Kompost manchmal? Was ist Biogas und wie kann man es nutzen? Erarbeiten von Kohlenstoff- und Mineralstoffkreisläufen. Bedeutung der Destruenten für Mineralisation und Humusbildung. Zeit: Im Schichtenaufbau steckt die „Geschichte“ des Komposthaufens! Dauer von Abbauprozessen kennen lernen und aus räumlichen Anordnungen zeitliche erschließen. Ebenen: Schichtenaufbau (s. „Zeit“), von Nahrungsbeziehungen, Gliedern der Lebensgemeinschaft in verschiedene Ebenen, Übertragen der Ebenen auf andere Lebensgemeinschaften Beschreibe und erläutere, welche Bedingungen du bei der Einrichtung eines Aquariums als selbstständiges Ökosystem beachten musst. Berücksichtige dabei die Erschließungsfelder Stoffe, Energie, Zeit und Ebenen. Beispiele für Aufgaben Im folgenden werden verschiedene Aufgaben vorgestellt, die aus der Sicht der Autoren ein breites Spektrum der beschriebenen Funktionen/Kriterien enthalten. Bei der Diskussion der Aufgabenprofile wird den Kriterien Kumulatives Lernen, Problemlö17 sen und Alltagsbezug besondere Aufmerksamkeit zuteil. Sicherlich lassen sich bei den beschriebenen Aufgaben auch andere Gesichtspunkte in den Vordergrund stellen. Die ausgewählten Beispiele sind eher mehr denn weniger anspruchsvoll und lassen daher Raum für eigenständiges, kreatives Entwickeln von Hypothesen durch die Schüler. Die jeweils angegebenen Lösungsvorschläge sind zur schnellen fachlichen Information des Lesers gedacht und sollten nicht als Ausdruck eines auf diese Antworten hin konvergierenden Unterrichts oder Problemlöseprozes-ses verstanden werden. 1 Folgen eines Schlaganfalls Unter bestimmten Umständen kann es im Gehirn durch ein Blutgerinsel zu einer Blockade eines kleinen Blutgefäßes kommen. Manchmal kann das Blutgefäß dabei auch aufreißen. Blutgefäß Blutgerinsel Wenn ein Betroffener diese sehr gefährliche Situation, man bezeichnet sie als Schlaganfall, überlebt, leidet er hinterher oft an Lähmungen in verschiedenen Bereichen des Körpers. So kann er oft nicht mehr sprechen oder Arme und Beine bewegen, obwohl die dafür notwendigen Muskeln völlig in Ordnung sind. Schlaganfall Gelähmter Arm Voraussetzung für die Bearbeitung der Aufgabe Die Aufgabe eignet sich für Schüler der Jahrgangsstufe 5 oder 6, wenn sie grundlegende Vorstellungen über die entsprechenden Körperfunktionen haben und wissen, dass die Bewegungen von Skelettmuskeln durch elektrische Signale von Nerven ausgelöst werden. Zusätzlich muss die Bedeutung des Sauerstoffs für die Energieübertragung in allen Körperzellen, also auch Nervenzellen im Gehirn, sowie die Rolle des Blutes bzw. der roten Blutkörperchen als Sauerstoffträger bekannt sein. Die Aufgabe kann ebenfalls gegen Ende der Sekundarstufe I eingesetzt werden. Bei gleicher Problemstruktur wird man hier eine differenziertere Beschreibung der auslösenden Faktoren erwarten. Aufgabenprofil Die Aufgabenstellung enthält kumulative Elemente, da die Schüler vorhandene Wissenselemente miteinander kombinieren und aus der Sicht der Erschließungs-felder die Bereiche Energie, Stoffe , Information, Strukturen und Bewegung zur Erklärung heranziehen müssen. Da zwischen topologisch auseinanderliegenden Strukturen und Ereignisssen ein Zusammenhang erkannt, eine Kausalkette konstruiert werden soll, handelt es sich um eine Aufgabe mit Problemlösecharakter, nach Aebli (1994) um ein so genanntes 18 fragmentarisches Problem, bei dem Lücken in der Handlungs-, Verstehens- oder Wahrnehmungskette eines Sachverhaltes ergänzt werden sollen. Zudem weist die Aufgabe eine, wenn auch wenig erheiternde, Lebensnähe auf, da den Schülern das Phänomen „Schlaganfall“ durchaus bekannt ist. Lösungsvorschlag Schüler der Jahrgangsstufe 5 oder 6 könnten folgende Kausalkette bilden : Blockade des Blutgefäßes --> Sauerstoffmangel (alternativ auch Nährstoffmangel möglich) in Nervenzellen des Gehirns --> Energieversorgung der Zellen bricht zusammen --> Nervenzellen sterben ab / sind beeinträchtigt --> Beeinträchtigung der Signalübertragung am Muskel --> Lähmung trotz intakten Muskels. 2 Der Wiesensalbei - Ist weniger mehr? Viele Pflanzen bilden auffallend gefärbte Blüten, die zuckerhaltigen Nektar enthalten. Wenn Insekten diese Blüten anfliegen, können sie beim Blütenbesuch Nektar aufnehmen. Dabei transportieren sie Pollenkörner von einer Pflanze zur anderen. Die Pflanzen können sich dadurch sexuell fortpflanzen, obwohl sie ihren Standort nicht verändern können. Viele Pflanzen haben Blüten, auf denen alle möglichen verschiedenen Insekten Nektar ernten und sie dabei bestäuben können. Kleine Abb. genügt ! Sollte aber sein !!! Andere Pflanzen, wie beispielsweise der Wiesensalbei, besitzen Blüten mit einer Form, die nur bestimmten Insektenarten, z.B. Bienen, den Blütenbesuch ermöglicht. Diese Pflanzen verringern dadurch die Zahl der möglichen Bestäuber. Ist das „Verhalten“ dieser Pflanzen (bio-)logisch ? Kannst du eine Erklärung finden? Voraussetzung für die Bearbeitung der Aufgabe Die Bearbeitung der anspruchsvollen Aufgabe kann am Ende der 6. oder in einer 7. Jahrgangsstufe erfolgen. Da man für eine befriedigende Erklärung dieses Sachverhalts das Lernvermögen der spezialisierten Bestäuber berücksichtigen muss, kann man die Aufgabe im Zusammenhang mit der Behandlung der Bienen bearbeiten lassen. In jedem Fall sollte neben der „klassischen“ Erarbeitung des „Bestäubungstricks“ des Wiesensalbeis auch der Anpassungswert von Bestäubungsmechanismen, beispiels-weise beim Vergleich elterliches Investment bei Wind- und Insektenblütigkeit, zur Vorentlastung behandelt worden sein. Aufgabenprofil Über die traditionelle proximate Behandlung (wie funktioniert die Bestäubung?) hinausgehend, wird hier die ultimate Ebene (welchen Anpassungswert hat das beobach19 tete Phänomen?) betrachtet. Die Aufgabenstellung enthält damit ein ausgesprochen biologietypisches Anforderungsmerkmal. Die Aufgabe hat kumulativen Charakter, da die Schüler zur Problembearbeitung vorhandene Wissenselemente benötigen und die Erschließungsfelder Energie, Stoffe, Information, Strukturen, Angepasstheit und Wechselwirkung einsetzen müssen. Zusätzlich ist die Aufgabe noch durch eine ausgeprägte Problemstruktur gekennzeichnet. Nach Aebli (1994) lässt sich diese als Widerspruchsproblem auffassen, bei dem einander widersprechende Informationen stimmig in einen größeren Zusammenhang eingebettet werden müssen. Lösungsvorschlag Die Schüler könnten beispielsweise folgende Hypothese entwickeln: Die Blütenstruktur des Wiesensalbeis ermöglicht nur bestimmten Insektenarten den Zugang. Bienen, die Salbeiblüten anfliegen, haben dadurch weniger Konkurrenz um Nektar. Wenn sie diese Blüten gezielt anfliegen und bestäuben, fördern sie zusätzlich die Vermehrung und Verbreitung „ihrer“ Nahrungspflanze. Für den Wiesensalbei bedeutet der gezieltere Pollentransport eine geringere Investition in die Pollenproduktion. Voraussetzung für diese Konstruktion ist die „Blütenstetigkeit“ der Bestäuber, die mit deren Lernvermögen ( Konditionierung ) zu erklären ist. Hinweis zur unterrichtlichen Durchführung Will man die Schüler möglichst selbstständig die anspruchsvolle Aufgabe bearbeiten lassen, bietet sich das Methodenwerkzeug „Abgestufte Lernhilfe“ (Freiman 2003) an. 3 Eine nützliche Gewohnheit - Die Laichwanderung von Amphibien Durch ein Feuchtbiotop führt eine viel befahrene Straße. edes Jahr werden trotz aufwändiger Schutzmaßnahmen viele Amphibien auf ihrer Laichwanderung durch den Straßenverkehr getötet, da sie zum Ablaichen im Frühjahr immer in ein Gewässer wandern, das auf der ihrem Winterquartier entgegengesetzten Seite der Straße liegt. Andere Gewässer, auf die sie bei ihrer Wanderung treffen, scheinen sie zu ignorieren. Entwickle eine (bio-)logische Vermutung, die dieses Verhalten der Amphibien erklären könnte, und einen Lösungsvorschlag, der die Schutzmaßnahmen überflüssig machen könnte. (Die Straße kann nicht verlegt und der Verkehr leider nicht umgeleitet werden.) Amphibienwanderung Überwinterungsquartier Geburts- und Laichgewässer Gewässer, das die Amphibien „ignorieren“ Straße 20 Voraussetzungen für die Bearbeitung der Aufgabe Die Aufgabe kann in der Jahrgangsstufe 6 bei der Behandlung von Amphibien gestellt werden. Die Schüler müssen zur Bearbeitung wissen, dass sich heimische Amphibien nur in Gewässern fortpflanzen und sollten die Entwicklung der Larven kennen. Aufgabenprofil Die Aufgabenstellung enthält kumulative Elemente, da die Schüler vorhandene Wissenselemente miteinander kombinieren und aus der Sicht der Erschließungs-felder die Bereiche Energie, Information, Angepasstheit, Reproduktion, Wechselwirkung und Variabilität bei ihrer Erklärung berücksichtigen müssen. Auch hier wird ist die ultimate Ebene (welchen Anpassungswert hat das beobachtete Verhalten?). Ansatzpunkt eines Problemlöseprozesses, der dadurch gekennzeichnet ist, dass widersprüchliche Strukturen („Amhipien ignorieren einfachere Lösungen“ / investieren „unnötig“ viel Energie in die längere Wegstrecke) in Übereinstimmung gebracht werden müssen. Da den meisten Schülern das Phänomen Amphibienwanderung / Tötung von Amphibien durch Straßenverkehr bekannt ist, entspricht die Aufgabe auch der Forderung nach Alltagsbezug und Lebensnähe. Dies wird durch die Aufforderung an die Schüler einen plausiblen Lösungsvorschlag auf der Basis der biologischen Erklärung zu entwickeln noch unterstützt. Lösungsvorschlag Schüler der Jahrgangsstufe 6 könnten folgende Erklärung entwickeln : Das Gewässer, in dem sich Amphibien bereits erfolgreich entwickelten, bietet dafür offensichtlich geeignete Lebensbedingungen (Nahrungsangebot/Wassermenge /Temperatur etc.). Amphibien, die nach einem angeborenem Programm ihr „Geburtsgewässer“ nutzen, haben gute Fortpflanzungschancen. Vielleicht gibt es ab und zu Amphibien, deren Programm flexibler ist und die zur Fortpflanzung ein näheres Gewässer aufsuchen. Diese sparen zwar Zeit und Energie. Jedoch besteht das Risiko, dass das Gewässer für die Entwicklung der Nachkommen (z.B. wegen Austrocknungsgefahr) nicht geeignet ist. Zur Abhilfe könnte man versuchen, künstlich ein geeignetes Gewässer auf der am Winterquartier angrenzenden Straßenseite zu schaffen und den Laich dorthin transportieren. 4 Kraft aus der Flasche ? - Das Sauerstoffwunder Kleine Abbildung: Schüler trinkt aus einer O2-Flasche oder Phantasieflaschen mit vielen aufsteigenden Blasen. In Geschäften wird ein leistungsfördernder „Sportdrink“ mit einem aufgedruckten „O2“, dem chemischen Symbol für Sauerstoff, angeboten. Die Aufschrift informiert dich als möglichen Käufer, dass die in der Flasche enthaltene Flüssigkeit eine außerordentlich große Menge Sauerstoff, viel mehr als normales Trinkwasser enthält. Wir nehmen an, dass das Wasser in diesen Flaschen tatsächlich so viel für unseren Körper nutzbaren Sauerstoff enthält, wie angegeben. 21 Kannst du dir vorstellen, wie dieses Getränk deine körperliche Leistungsfähigkeit verbessern könnte? Würdest du es aus diesem Grunde kaufen oder traust du dem Getränk die versprochene Wirkung aus anderen biologischen Gründen nicht zu? Voraussetzung für die Bearbeitung der Aufgabe Die Aufgabe eignet sich für Schüler der Jahrgangsstufe 5 oder 6, wenn sie grundlegende Vorstellungen von den wichtigsten Körperfunktionen besitzen. Dazu gehört vor allem der Vorgang der Atmung, genauer der Sauerstoffaufnahme, der Verteilung und und der Bedeutung des Sauerstoffs für die Energieübertragung in den Körperzellen. Aufgabenprofil Die Aufgabenstellung enthält wieder kumulative Elemente, da die Schüler die Erschließungsfelder Energie, Stoffe, Strukturen und Bewegung zur Erklärung benötigen und zeichnet sich durch Alltagsbezug und Lebensnähe aus. In dieser Jahrgangsstufe, in der für die Schüler ausschließlich biologische Erklärungsmöglich-keiten zur Verfügung stehen, hat die Aufgabe keinen ausgeprägten Problem-charakter. Dies ändert sich, wenn man die gleiche Aufgabe in einer höheren Jahrgangsstufe stellt, in der die Schüler ausreichend Kenntnisse besitzen, um die Information chemisch zu beurteilen. Lösungsvorschlag Schüler der Jahrgangsstufe 5 oder 6 könnten folgende Erklärung entwickeln: Die Werbung beruht auf dem Zusammenhang, dass die Energieübertragung der Zellen neben dem Angebot an Nährstoff (Zucker/Fett) entscheidend von der Verfügbarkeit von Sauerstoff abhängt, da Sauerstoff im Körper nicht oder nur in sehr geringem Umfang ( rote Blutkörperchen) gespeichert werden kann. Selbst wenn die Flüssigkeit tatsächlich soviel nutzbaren Sauerstoff enthielte, würde dieses wenig nutzen, da die Flüssigkeit beim Trinken nicht in die Lunge, sondern in Magen und Darm gelangte. Diskutiert werden könnte außerdem die Frage, ob durch die Darmwand ebensoviel Sauerstoff aufgenommen werden könnte, wie während des Trinkens durch verminderte Atmungstätigkeit in der gleichen Zeit verloren geht. Experimente als Aufgaben Aufgaben mit naturwissenschaftlichem Profil: Denk- und Arbeitsweisen Wenn wir anerkennen, dass die oben genannten OECD-Anforderungen naturwissenschaftliche Grundbildung umfassend beschreiben, muss sich schnellstens im Unterricht (vgl. UB 268) und in den Aufgaben etwas ändern. Ohne Vollständigkeitsanspruch sollen hierzu einige Aufgabenvorschläge gegeben werden: Fragestellungen von Experimenten formulieren Vorgegebene Folgerungen aus Versuchsergebnissen auf deren Zulässigkeit überprüfen Unvollständige Versuche präsentieren und mögliche Schlussfolgerungen verlangen Nach fehlenden Angaben in unvollständigen Versuchen fragen Mögliche Hypothesen eines Experiments aufstellen Prognosen aus vorgegebenen Hypothesen formulieren bzw. vorgegebene Prognosen auf deren Zulässigkeit prüfen 22 Fehlende Blindversuche zu einem gegebenen Versuch entwickeln Konträre Versuchsdeutungen beurteilen Esoterische Experimente kritisieren, d.h., deren Aussage-Grenzen erkennen ... 5 Ein einfacher Versuch – so schwierig in den Fragen Imke Perl ließ ihre Schülerinnen und Schüler einer 9. Klasse nicht den klassischen Stärke-Versuch durchführen, sondern präsentierte ihnen das Versuchsergebnis: Ihre Aufgabenstellung lautete: Welche Frage hatte sich der Experimentator gestellt. Nur ein Drittel der Schülerinnen und Schüler konnte darauf eine Antwort geben; von den sechs gegebenen Antworten 1)-6) sind allenfalls zwei brauchbar. Eine Wiederholung der Aufgabe unter Studienreferendarinnen und –referendaren ergab von drei Antworten (a)-c)) auch nur eine angemessene. Dieses Ergebnis entspricht den PISA-Erfahrungen: Lernende - in der Schule wie nach(!) der Universität - sind nur zu einem geringen Prozentsatz in der Lage, das Versuchskalkül zu analysieren; sie wissen meist nicht, weshalb sie einen Versuch durchführen bzw. dieser ihnen vorgeführt wird. Deswegen ist das Üben von konsistenten Fragen, Hypothesen und Prognosen so wichtig! 23 6 Brutpflege bei Graufischern (Lamprecht et al 2002) Abbildung vom Graufischer Graufischer sind die Eisvögel Ostafrikas. Wie dieser brüten sie in selbst gegrabenen Höhlen in Uferwänden. Die allein brütetenden Weibchen sind sehr gefährdet durch Schlangen und Warane. Insofern sind die Männchen in deutlicher Überzahl. Das bedeutet, viele Männchen können sich nicht paaren. Diese helfen in der Kolonie anderen Paaren bei der Jungenaufzcuth, indem sie wie die Eltern Fische herbeischaffen und Verfüttern. Folgende Helferzahlen und flügge Jungen wurden ermittelt: Anzahl der Helfer Anteil der Paare Anzahl der flüggen Jungen mit Helfer in % (durchschnittlich = 4,6) 0 30 1,8 1 50 3,6 2 20 3,9 3 „ 4,8 Voraussetzung für die Bearbeitung der Aufgabe, Aufgabenprofil und Lösungsvorschlag sind eng miteinander verknüpft. Denn je nach den Voraussetzungen der Lernenden werden sie sich andere Fragen und Aufgaben stellen: Zwar steigt die Anzahl der flüggen Jungen erwartungsgemäß mit der Helferanzahl pro Paar. Allerdings ist es erstaunlich, dass die meisten Paare nur einen und nicht mehrere Helfere haben. Stehen die Lernenden auf dem Stand, dass allein der persönliche Lebenszeitfortpflanzungserfolg zählt, ist jedwedes Helfen für sie ungeklärt. Stehen sie auf dem Stand der indirekten Fitness, dann müsste bei Verwandtschaft in der Kolonie der höchste Prozentsatz an Paaren mit 2 und 3 Helfern vorliegen, bei Nichtverwandtschaft bei 0 Helfern. Erklärenswert bleibt immer die annähernd gaußsche Verteilung der Prozentsätze der Helferpaare. Das heißt, von den Schülerinnen und Schülern wird auf der Grundlage der Darlegung ihres Vorwissens gefordert, ihre demgemäßen Erwartungen inklusive Prognosen zu formulieren, damit auf die Widersprüche aufmerksam zu machen und daraus entsprechende Erklärungsaufgaben zu entwickeln. Dabei müssen sie ihren Gedankengang nachvollziehbar gliedern und logisch konsistent darlegen. Wissenschaftliches Arbeiten sollen Schülerinnen und Schüler in so genannten Fachbzw. Seminararbeiten lernen und leisten. Es hat auch hier bewährt, klare Vorgaben als Hilfen zu geben und diese in einer „kleinen Facharbeit“ vorab zu üben. Dabei kommt es nicht auf die Komplexität oder Wissenschaftlichkeit des Themas an, sondern auf den wissenschaftlichen Weg. Dieser ist bekanntermaßen (Langlet 2001, S.9f) kein induktiver. 24 Ausblick „Lehren ist Anregung zum Lernen – oder vergeblich.“ (Kattmann 2003) Aufgaben sind die „Kondensationskeime im Prozess des Verstehens“ (Leisen 2003) „Die Wendung des Unterrichts vom Lehren zum Lernen bedeutet, die Unterrichtsinhalte“ (und die Aufgaben) „als Lernangebote zu gestalten, sodass sie von den Schülern als Instrumente des Lernens benutzt werden können“ (Kattmann 2003): Aufgaben sind Aufforderungen zum Lernhandeln! Bemühen wir uns um einen Aufgabenpool. Dieses ist umso dringender, als für die Entwicklung und Implementation der Bildungsstandards und Kerncurricula nach übereinstimmernder Ansicht „den Aufgaben eine tragende Rolle zukommt“ (MNU 2003). Literatur Aebli, H. : Denken : Ordnen des Tuns, Bd. II : Denkprozesse. Stuttgart 1994, S. 19 ff, Ausubel, D.P.: The use of advanced organizers in the learning and retention of meaningful verbal material. Journal of Educational Psychology 51 (1960), S. 267-272 Bruder, R.: Akzentuierte Aufgaben und heuristische Erfahrungen – Wege zu einem anspruchsvollen Mathematikunterricht für alle. In: Falde, L. / Herget, W. (Hrsg.): Mathematik lehren und lernen nach TIMSS – Anregungen für die Sekundarstufen. Volk und Wissen, Berlin 2000, S. 69-78 Bruder, R.: Mit Aufgaben arbeiten. Ein ganzheitliches Konzept für eine andere Aufgabenkultur. In: Mathematik lehren, 2000, 101, S. 12-17 Bund-Länder-Kommission für Bildungsplanung und Forschungsförderung: Gutachten zur Vorbereitung des Programms „Steigerung der Effizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts“. Materialien zur Bildungsplanung und Forschungsförderung, Heft 60, Bonn 1997 Deutsches Pisakonsortium: PISA 2000. Basiskompetenzen von Schülerinnen und Schülern im internationalen Vergleich. Leske + Budrich, Opladen 2001, S. 206/207 Freiman, Th. / Schlieker, V.: Methoden-Werkzeuge. Unterricht Chemie 64/65, 2001 Freiman,Th.: Kumulatives Lernen mit Hilfe von Erschließungsfeldern. In: Biologieunterricht nach TIMSS, PdN, Heft 7/50, 2001 Freiman, Th.: Bienentanz. Abgestufte Lernhilfen unterstützen die Individualisierung. In: Friedrich Jahresheft XXI 2003, S.96-99 Friedrich, G. u. Preiss, G.: Lehren mit Köpfchen. Gehirn&Geist 04/2002, S. 64-69 Häußler, P. / Lind, G.: BLK-Programmförderung „Steigerung der Effizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts“. Erläuterungen zu Modul I mit Beispielen für den Physikunterricht. Weiterentwicklung der Aufgabenkultur im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht. Kiel, IPN (1998) Hensel, H.: Unterrichtsstörungen – na und? Pädagogik 1/2000, S. 8-12 Herget, W.: Rechnen können reicht . . . eben nicht! In: Mathematik lehren, 2000, 100, S. 4–10 Kattmann, U.: Vom Blatt zum Planeten – Scientific Literacy und kumulatives Lernen im Biologieunterricht und darüber hinaus. 2003 Lamprecht, J., Langlet, J., Schröder, E.: Verhaltensbiologie im Unterricht. Neue Ergebnisse – Neue Konzepte. Bd. 1 Verhaltensökologie.Köln 2002 Langlet, J.: Wissenschaft – entdecken & begreifen. Unterricht Biologie 268, 2001, S. 412 Leisen, J.: Qualitätsentwicklung des Physikunterrichts durch Weiterentwicklung der Aufgabenkultur. MNU 54/7, 2001, S.401-405 25 Leisen, J.: Aufgabenkultur und Unterrichtschoreografie. Friedrich-Jahresheft 2003 MNU: Lernen und Können im naturwissenschaftlichen Unterricht. Denkanstöße und Empfehlungen zur Entwicklung von Bildung-Standards in den naturwissenschaftlichen Fächern Biologie, Chemie und Physik (Sekundarbereich I). 2003 Ralle, B.: Eine veränderte Aufgabenkultur als Herausforderung. MNU 54/7, 2001, S. 387 Roth, G.: Warum sind Lehren und Lernen so schwierig? Vortrag am 20.06.2002 im Bremer Rathaus Schaefer, G./Manitz-Schaefer, R.: Zickzack-Lernen. Ein erfolgreicher Weg vom Halbwissen zum Wissen. P.Lang 2002 VDBiol: Weniger (Additives) ist mehr (Systematisches). Kumulatives Lernen. Handreichung für den Biologieunterricht in den Jahrgängen 5-10. 2002 26
