Biologie 134 Gy

Institut für Qualitätsentwicklung an Schulen Schleswig-Holstein
Schriftliche Hausarbeit im Fach Biologie
zur zweiten Staatsprüfung
für das Lehramt an Gymnasien
Förderung ausgewählter Aspekte der Arten- und Formenkenntnis im
naturwissenschaftlichen Unterricht am Beispiel einer Unterrichtseinheit zum Thema
„Angepasstheit von Pflanzen an ihre Umwelt“
vorgelegt von:
Ann Kirchner
Studienreferendarin an der Gemeinschaftsschule mit
gymnasialer Oberstufe Friedrichsort in Kiel
Gutachterin:
Dr. Sabine Hansen-Behrendt
Juli 2016
1
Inhaltsverzeichnis
Seite
1. Problemstellung
1.1 Begründung der Themenwahl
1.1.1 Modulbezug
1.1.2 Bezug zu den Ausbildungsstandards
1.2 Zielvorstellungen und Leitfragen
2. Unterrichtspraxis
2.1 Bemerkungen zur Lerngruppe
2.2 Sachanalyse
2.3 Didaktische Überlegungen
2.4 Methodische Überlegungen
2.5 Übersicht über die Unterrichtseinheit
2.6 Ausgewählte Aspekte des Unterrichtsgeschehens
2.6.1 Lernparcours
2.6.2 Exkursion in den Neuen Botanischen Garten Kiel
3. Evaluation und persönliches Resümee
3.1 Evaluationsverfahren
3.1.1 Wissenstests
3.1.2 Motivationstest
3.2 Ergebnisse
3.2.1 Arten- und Formenkenntnis (Leitfrage 1)
3.2.2 Motivation (Leitfrage 2)
3.3 Schlussfolgerungen und persönliches Resümee
3.3.1 Diskussion der Ergebnisse (Leitfrage 1)
3.3.2 Diskussion der Ergebnisse (Leitfrage 2)
3.3.3 Ausblick
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Literaturverzeichnis
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Anhang
A1: Wissenstest Artenkenntnis
A2: Wissenstest Formenkenntnis
A3: Motivationstest
A4: Auszug der Lernstation zum Thema Licht
A5: Muster Pflanzensteckbrief
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Erklärung
29
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Schülerzeichnungen von Pflanzen
Abbildung 2: Ergebnisse der Wissenstests
Abbildung 3: Motivation der Schüler
Abbildung 4: Interesse der Schüler am Thema
Abbildung 5: Zuversicht der Schüler
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17
2
1. Problemstellung
1.1 Begründung der Themenwahl
„Pflanzen sind langweilig.“ Dies war die erste Reaktion eines Schülers meiner 5. Klasse,
auf die Ankündigung der nächsten Unterrichtseinheit. Diese Aussage zeigt, was auch
empirisch belegt ist: nur 31% der Fünftklässler wollen etwas über Pflanzen lernen 1. Doch
warum interessieren sich Schülerinnen und Schüler 2 häufig weniger für Pflanzen als für
Tiere? Laut Schneekloth liegt das daran, dass Pflanzen allgegenwärtig sind und von
Lernenden häufig als belanglos abgetan werden. 3 Probst sieht die Ursache darin, dass für
viele Kinder Pflanzen gar keine richtigen Lebewesen sind, da sie nicht reagieren, wenn
man sie anspricht und berührt.4 Durch die fehlende sichtbare Bewegung sind Pflanzen
außerdem nicht im Fokus der Aufmerksamkeit, was wiederum zu „plant blindness“ führt.
Das heißt, dass Schüler die Pflanzen in ihrer Umgebung häufig nicht wahrnehmen und die
Bedeutung von Pflanzen für die Umwelt und den Menschen nicht kennen 5. Des Weiteren
werden Basiskonzepte häufig anhand von Tieren erläutert 6.
Dabei sind Pflanzen sowohl in den Fachanforderungen als auch in den Bildungsstandards
für Biologie festgelegter Unterrichtsgegenstand. Aus den genannten Ursachen für das
Desinteresse der Lernenden ergibt sich nun die Frage, wie Unterricht aussehen muss, der
Schüler motiviert, sich mit Pflanzen zu beschäftigen.
Pflanzen sind ein wichtiger Bestandteil unserer Umwelt. Sie zeichnen sich durch eine
reiche Arten- und Formenvielfalt aus und sind durch die Evolution an verschiedenste
Standorte angepasst. Auch im naturwissenschaftlichen Unterricht sind Pflanzen
Gegenstand der Betrachtung. Hierbei wird im Rahmen der „Blütenpflanzen“ jedoch häufig
nur der Aufbau und die Vermehrung von Pflanzen gelehrt. Der Aspekt der Angepasstheit
an verschiedene Standorte wird somit weitestgehend vernachlässigt. In der hier
vorgestellten Unterrichtseinheit stehen deshalb die Anpassungen von Pflanzenorganen an
bestimmte Umweltbedingungen sowie die Artenkenntnis im Fokus. Artenkenntnis kann
nämlich zu einem verstärkten Natur- und Umweltbewusstsein führen 7.
Ziel dieser Arbeit ist so einen kontext- und handlungsorientierten Zugang zu Pflanzen zu
schaffen. Dabei sollen grundlegende ökologische Zusammenhänge aufgebaut werden.
Laut Wasmann ist damit auch die Artenkenntnis eingeschlossen 8. Unter Artenkenntnis wird
die Kenntnis des Namens einer Art und ihre Einordnung in das natürliche System
verstanden. Der Begiff Formenkenntnis geht über die Artenkenntnis hinaus. Er umfasst
auch die Kenntnis höherer Taxa und hat ein vielseitigeres, mehrperspektivisches und
damit lebensnäheres Kennenlernen von Pflanzen zum Ziel 9. Die Angepasstheit von
Pflanzen an verschiedene Umweltfaktoren ist somit Teil der Formenkenntnis. Besonders
deutlich wird die Angepasstheit von Pflanzen an Extremstandorten, da dort die
körperbaulichen und physiologischen Angepasstheiten an die Umweltfaktoren oft
besonders ausgeprägt sind10. Aus diesem Grund wurden im Rahmen der
Unterrichtseinheit bewusst Pflanzen mit sehr deutlichen phänotypischen Merkmalen
ausgewählt, die die Angepasstheit zeigen.
1 Vgl. Tomczak, N. (2015). Was Pflanzen leisten, S. 1.
2 Aus Gründen der besseren Lesbarkeit wird im Folgenden das generische Maskulinum verwendet.
3 Vgl. Schneekloth, L. H. (1989). 'Where did you go?', 'The forest', 'What did you see?', 'Nothing.', S. 14-17.
4 Vgl. Probst, W. (2010). Wie Pflanzen funktionieren, S. 11.
5 Vgl. Wandersee, J. H. & Schussler, E. E. (1999). Preventing Plant Blindness, S. 82-86.
6 Vgl. Uno, G. E. (2009). Botanical Literacy: What and How Should Students Learn about Plants?, S. 1753.
7 Vgl. Jülch, C. & Bergmann, H.-H. (2012). Wie man Jugend für Natur gewinnen kann. Zugang zur
Artenvielfalt im Schulunterricht, S. 328-331.
8 Vgl. Wasmann, A. (2015). Flower Power – was Pflanzen leisten, S. 5.
9 Vgl. Goller, H. (2002) Kontextabhängiger Erwerb von Arten- und Formenkenntnissen im Biologieunterricht
des Gymnasiums, S. 25f.
10 Vgl. Probst, W. (2014). Pflanzen unter Stress, S. 11.
1
1.1.1 Modulbezug
Eine Anregung für die vorliegende Arbeit war das Vertiefungsmodul A1 „Bildungsstandards
und Fachanforderungen“. In diesem wurde der Beitrag der Biologie zur allgemeinen und
fachlichen Bildung thematisiert. Der fachspezifische Beitrag zu einer naturwissenschaftlichen
Grundbildung im Sinne einer Scientific Literacy ist hierbei zentrales Thema. Dabei bildet die
Evolutionstheorie
den
zentralen
fachspezifischen
Beitrag
zur
allgemeinen
naturwissenschaftlichen Grundbildung. Daraus lässt sich ableiten, dass evolutive Prozesse
schon frühzeitig in den Unterricht integriert werden sollen. Dies erfolgt in der vorliegenden
Unterrichtseinheit anhand von Merkmalen der Angepasstheit von Pflanzen an
Umweltfaktoren (Evolutionsökologie).
Des Weiteren wurde in diesem Modul thematisiert, dass originale Naturbegegnungen für die
Vermittlung von Artenkenntnis und von ökologischen Zusammenhängen als zentraler Beitrag
zur allgemeinen Bildung (Nachhaltigkeit) zu sehen sei. Somit sollte ein Unterricht zum Thema
Pflanzen möglichst Begegnungen mit verschiedenen Pflanzen enthalten. Dies wurde in der
vorgestellten Unterrichtseinheit durch einen Naturspaziergang mit der Lehrkraft, einen
Ausflug in den Botanischen Garten und mitgebrachte Pflanzenexemplare der Lehrkraft in den
Klassenraum berücksichtigt.
Aus dem Basismodul A2 „Kompetenzorientierter Biologieunterricht“ konnte ich die
Erkenntnis, das Lernen im Sinne des kumulativen Lernens verknüpft werden sollte, für die
Planung der Unterrichtseinheit verwenden. Auch die Methode des Lernparcours habe ich in
einem Modul (Vertiefungsmodul A3 „Umgang mit Heterogenität“) kennengelernt und in die
Unterrichtseinheit integriert.
1.1.2 Bezug zu den Ausbildungsstandards
Bei der Ausarbeitung der vorliegenden Hausarbeit habe ich mich sowohl an den allgemeinen
Ausbildungsstandards11 (AAS) als auch an den fachspezifischen Ausbildungsstandards
Biologie12 (FAS) orientiert. Dabei stand der Bereich I der „Planung, Durchführung und
Evaluation von Unterricht“ in Vordergrund.
Die Planung des dieser Arbeit zugrunde liegenden Unterrichts erfolgte als Einheit (AAS I.2)
und unter Berücksichtigung der Bildungsstandards, der Fachanforderungen sowie des
schulinternen Fachcurriculums (AAS I.1; FAS 2.1). Des Weiteren wurde der Unterricht im
Hinblick auf die Basiskonzepte gestaltet (FAS 1.1). Die Lernenden arbeiteten weitestgehend
selbstständig, da sie die Lerninhalte des Lernparcours eigenständig nach ihrem individuellen
Lerntempo erarbeitet haben. Dies diente als Mittel der Heterogenität in der Lerngruppe zu
begegnen (AAS 1.7). Dabei wurden die Fachinhalte auf den Arbeitsblättern des Lernparcours
im Hinblick auf die Lerngruppe didaktisch reduziert (FAS 2.2), damit die Lernenden diese
selbstständig bearbeiten können (AAS I.5). Auch während der Exkursion in den Neuen
Botanischen Garten Kiel (FAS 3.5) war ein hohes Maß an Selbständigkeit der Lernenden
gefordert, da sie als Experten für ihre Pflanze einen Teil des Rundgangs organisieren
mussten. Der Unterricht wurde somit themen- , kontext- und handlungsorientiert gestaltet
(FAS 2.5). Insofern erfolgte eine Förderung aller Aspekte der Lernkompetenz (AAS I.4). Die
Kompetenzentwicklung der Lernenden wurde mithilfe unterschiedlicher Verfahren
dokumentiert (AAS I.8). Hierzu diente neben verschiedener Fragebögen im Vortest-NachtestDesign die Reflexionsphase am Ende einer jeden Unterrichtsstunde. In dieser
Reflexionsphase wurden die Lernenden dazu aufgefordert zu benennen, was ihnen leicht
bzw. schwer fiel. Außerdem wurde gefragt, was sie in dieser Stunde gelernt haben und was
man am Unterricht verbessern könnte. Dabei meldete die meisten Schüler zurück, dass sie
im Unterricht angemessen gefördert wurden (AAS V.33).
11 Vgl. IQSH (2015). Ausbildungsstandards, S. 12-15.
12 Vgl. IQSH (2007). Fachspezifische Ausbildungsstandards Biologie, S. 46-47.
2
1.2 Zielvorstellungen und Leitfragen
„Neben der expliziten Beschäftigung mit der Formenvielfalt als Grundphänomen des
Lebendigen muss die Vermittlung von Formenkenntnis als themenübergreifende Aufgabe des
Biologieunterrichts angesehen werden.“13
Vorrangiges Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Förderung der Arten- und Formenkenntnis
der Schüler, da diese, wie in Kapitel 1.1 beschrieben, einer besonderen Förderung bedarf um
„plant bildness“ zu verhindern. Dabei soll es nicht um ein Vokabel-lernen der einzelnen Arten
gehen, sondern um den Aufbau vernetzten Wissens durch kriteriengeleitetes Vergleichen
verschiedener Arten. Somit thematisiert diese Arbeit nicht alle Aspekte der Formenkenntnis,
denn auf das Ordnen in Pflanzenfamilien wurde bewusst verzichtet. Da das Interesse von
Lernenden im Schnitt in einem lebensweltlichen oder ökologisch-umweltlichen Kontext groß
und in einem systematisch-morphologischen Kontext eher gering ist 14, bildet die
Angepasstheit von Pflanzen an ihren Standort den Kontext dieser Arbeit.
Diese Vorgehensweise wird sowohl durch die Fachanforderungen als auch durch die
Bildungsstandards gestützt, denn auch dort wird Artenkenntnis nicht explizit als einzeln zu
unterrichtender Bereich genannt, sondern in Kontexte eingebettet. Durch die
Kontextualisierung soll so eine größere Artenkenntnis bei den Lernenden erreicht werden.
In den Bildungsstandards spielt Artenkenntnis in verschiedenen Kompetenzbereichen eine
Rolle. Im Bereich Fachwissen sollen die Schüler „strukturelle und funktionelle
Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Organismen und Organismengruppen“ 15 darstellen
(F2.3). Im Bereich Erkenntnisgewinnung sollen die Schüler die „Anatomie und Morphologie
von Organismen“16 beschreiben und vergleichen (E2). Dies wird in der vorgestellten
Unterrichtseinheit anhand der Angepasstheit von Pflanzen an ihre Umwelt (F2.6)
thematisiert. Dabei ist die Angepasstheit von Organismen an ihre Umwelt Ergebnis der
evolutionären Entwicklung von Struktur und Funktion 17. In diesem Sinne sind grundlegende
evolutionsökologische Prinzipien mit dem Schwerpunkt auf dem kritieriengeleiteten
Vergleichen (E3) verschiedener Arten Thema des Unterrichts.
Da die untersuchte Klasse nicht dem Mindestumfang entspricht um Test- und
Schätzverfahren der analytischen Statistik anzuwenden 18, können keine repräsentativen
Aussagen über die Stichprobe hinaus getroffen werden. Aus diesem Grund wird im weiteren
Verlauf der Arbeit nur auf die Schüler/innen der unterrichteten Klasse Bezug genommen und
auf generalisierte Aussagen verzichtet.
Aus den geschilderten Überlegungen ergibt sich somit die erste Leitfrage der vorliegenden
Arbeit:
Leitfrage 1: Inwiefern können ausgewählte Aspekte der Arten- und Formenkenntnis der
Schülerinnen und Schüler durch eine darauf ausgerichtete Unterrichtseinheit zum
Thema „Standortanpassungen von Pflanzen“ gefördert werden?
Laut Ryan und Deci gibt es zwei Arten von Motivation. Die extrinsische und die intrinsische
Motivation19. Ziel des Unterrichts sollte dabei die Förderung der intrinsischen Motivation sein,
da diese sich nachhaltig positiv auf die Lernqualität und Kreativität auswirkt. Lernende sind
13 Mayer, J. (1992). Formenvielfalt im Biologieunterricht, S. 273.
14 Vgl. Goller, H. (2002) Kontextabhängiger Erwerb von Arten- und Formenkenntnissen im Biologieunterricht
des Gymnasiums, S. 144.
15 KMK (2004). Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss, S. 13.
16 KMK (2004). Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss, S. 14.
17 KMK (2004). Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss, S. 9.
18 Vgl. Raab-Steiner, E. & Benesch, M. (2010). Der Fragebogen. Von der Forschungsidee zur SPSS/PASWAuswertung, S. 20.
19 Vgl. Deci, E. L. & Ryan, R. M. (1985). Intrinsic motivation and self-determination in human behavior, S. 22.
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dabei intrinsisch motiviert, wenn sie etwas von Natur aus interessantes oder unterhaltsames
tun20. Des Weiteren machen sich Schüler eine Sache eher zu eigen, wenn sie sie verstehen
(Kompetenzerleben) und dabei einen hohen Grad an subjektiv erlebter Selbstbestimmung
(Autonomiererleben) haben21. Da das Interesse für Pflanzen, wie bereits erwähnt, in der
Regel bei Schülern nur sehr rudimentär ausgebildet ist, ist das zweite Ziel der Arbeit die
Förderung dessen. Dies erfolgt vor allem über die Auswahl der Methoden. Diese sollen einen
hohen Grad an Selbstbestimmung liefern. Hierzu zählt auch der Besuch des Neuen
Botanischen Gartens Kiel als außerschulischer Lernort. Dies bietet sich an, denn es wurde
schon mehrfach wissenschaftlich belegt, dass außerschulische Lernorte das Interesse und
die Motivation von Lernenden im Bezug auf Pflanzen fördern können 22.
Daraus ergibt sich die zweite Leitfrage:
Leitfrage 2: Inwiefern lässt sich die Motivation der Schülerinnen und Schüler, sich mit
Pflanzen zu beschäftigen, durch Methoden zum eigenständigen Arbeiten in Verbindung
mit dem Besuch eines Botanischen Gartens erhöhen?
2. Unterrichtspraxis
2.1 Beschreibung der Lerngruppe und der unterrichtlichen Voraussetzungen
Seit Beginn des Schuljahres unterrichte ich die Klasse 5b eigenverantwortlich zwei
Unterrichtsstunden pro Woche im Fach Naturwissenschaften. Die 13 Schülerinnen und 13
Schüler haben sehr unterschiedliche Voraussetzungen. Sie kommen von verschiedenen
Grundschule und streben unterschiedliche Bildungsabschlüsse an. Demnach ich das
Leistungsniveau sehr heterogen. Die Schüler arbeiten gern paarweise oder in Teams
zusammen und unterstützen sich so gegenseitig. Jedoch haben sie zum Großteil noch
Probleme Aufgabenstellungen und Texte genau zu lesen und selbstständig zu bearbeiten.
Bei den leistungsschwachen Schülern der Klasse ist die Hemmschwelle einen Text mit
biologischem Fachvokabular zu lesen sehr hoch. Tippkarten werden kaum genutzt. Die
leistungsstarken Schüler sind häufig sehr schnell in der Bearbeitung der Aufgaben, wollen
häufig aber keine vertiefenden Zusatzaufgaben lösen. Hinzu kommt, dass die Schüler noch
Probleme dabei haben, ihre Leistung einzuschätzen, sodass sie bei differenzierten
Arbeitsblättern meist nur das niedrigste Niveau wählen. In lehrerzentrierten Phasen des
Unterrichts beteiligen sich einige Schüler nur nach Aufforderung am Unterrichtsgeschehen.
Verständnisfragen werden seitens der Schüler nur selten gestellt. Dies kann daran liegen,
dass sich einige Schüler nicht trauen vor dem Plenum ihr Unverständnis offenzulegen.
Aufgrund dessen sind einige Schüler in lehrerzentrierten Phasen weniger motiviert sich mit
20 Vgl. Deci, E. L. & Ryan, R. M. (1985). Intrinsic motivation and self-determination in human behavior, S. 23.
Ryan, R. M. & Deci, E. L. (2000). Self-determination theory and the facilitation of intrinsic motivation, social
development, and well-being, S. 68-78.
21 Vgl. Deci, E. L. & Ryan, R. M. (1993). Die Selbstbestimmungstheorie der Motivation und ihre Bedeutung für
die Pädagogik, S. 223-238.
22 Vgl. Nyberg, E. & Sanders, D. (2014). Drawing attention to the 'green side of life', S. 142-153.
Sellmann, D. & Bogner, F. X. (2013). Effects of a 1-day environmental education intervention on environmental
attitudes and connectedness with nature, S. 1077-1086.
Fančovičová, J. & Prokop, P. (2011). Plants have a chance: outdoor educational programmes alter students'
knowledge and attitudes towards plants, S. 537-551.
Drissner, J. et al. (2010). Short-term environmental education – Does it work? - An evaluation of the Green
Classroom, S. 149-155.
Wandersee, J. H. & Schussler, E. E. (2001). Toward a theory of plant blindness, S. 2-9.
4
dem Unterrichtsgegenstand auseinanderzusetzen.
Im Bezug zum Thema Blütenpflanzen bringen die Lernenden schon Vorwissen aus der
Grundschule mit. Sie kennen bereits wenige heimische Arten, wie Gänseblümchen,
Löwenzahn und Tulpe. Sie können den generelle Aufbau von Blütenpflanzen mit Blüte,
Blättern und Sprossachse zeichnen. Hierbei vergessen sie jedoch häufig die Wurzel. Das
Blatt und die Blüte können sie auch als solche benennen. Standortanpassungen von
Pflanzen sind ihnen bisher unbekannt. Während der Großteil der Schüler in der
vorangegangenen Einheit zum Thema Wasser hoch motiviert war, war die Freude über das
Thema Blütenpflanzen bei den Schülern eher verhalten. Wie eingangs erwähnt, finden einige
Schüler Pflanzen langweilig. Die Herausforderung in dieser Lerngruppe besteht demnach
den Schülern die Möglichkeit zu geben, in ihrem eigenen Tempo zu arbeiten, und gleichzeitig
das Thema so interessant zu gestalten, dass die Motivation der Schüler steigt.
2.2 Sachanalyse
Pflanzen sind an einen Ort gebunden. Deshalb muss ihre Anpassungsfähigkeit an widrige
Umweltbedingungen und ihre Stresstoleranz erheblich höher sein als bei Tieren und
Menschen.23 Ständig wirken äußere Einflüsse auf die Pflanzen ein. Diese nennt man
Umweltfaktoren. Dabei unterscheidet man biotische Umweltfaktoren von abiotischen
Umweltfaktoren. Zu den biotischen Umweltfaktoren zählen „Infektion, mechanische
Verletzung durch Fraß oder Tritt sowie symbiontische oder parasitäre Wechselwirkungen mit
anderen Organismen“24. Unter abiotischen Umweltfaktoren versteht man Temperatur,
Luftfeuchte, Licht, Wind, ionisierende Strahlen, Giftstoffe und das Angebot von Wasser,
Mineralstoffen und Kohlenstoffdioxid.25 Abiotische Umweltfaktoren beinhalten somit
Parameter und Ressourcen, die die Pflanze für das Wachstum benötigt sowie Einflüsse die
der Pflanze schaden. Die meisten abiotischen Umweltfaktoren haben ein Optimum, unter
dem die Pflanze gut gedeihen kann. Suboptimale und schädigende Intensitäten der
Umweltfaktoren werden als Stress bezeichnet. Meistens sind Pflanzen verschiedenen
Stressoren ausgesetzt. Die Pflanzen reagieren darauf mit Abweichungen vom
physiologischen Normaltyp (strain), etwa einer stabileren Sprossachse an windigen
Standorten. Der Begriff Standort meint dabei die Summe der auf eine Pfanze einwirkenden
Umweltfaktoren26.
Im Laufe der Evolution haben sich verschiedene Arten entwickelt, die spezielle Mechanismen
für die Angepasstheit an bestimmte Umweltfaktoren besitzen. Die Angepasstheit kann dabei
auf zwei verschiedenen Wegen erfolgen: durch Vermeidung des Stress oder durch die
Entwicklung einer echten Toleranz. Solche Mechanismen findet man, wenn man den
Umweltfaktor Licht betrachtet. Bei Lichtmangel sorgen große Blätter für einen ökologischen
Vorteil. Einige Pflanzen, wie zum Beispiel die Buche (Fagus sylvatica) bilden auch spezielle
Schatten- und Sonnenblätter aus. Auf Lichtüberschuss reagieren einige Pflanzen, wie
beispielsweise Eucalyptus spec. durch Parallelstellung der Blätter mit der Richtung des
einfallenden Lichts27 (paraheliotrope Blattbewegung). Andere Arten, wie die Sonnenblume
(Helianthus annuus) können sich im Tagesverlauf nach dem Licht ausrichten (diaheliotrope
Blattbewegung). Eng mit dem Faktor Licht ist der Faktor Temperatur verbunden. Pflanzen
sind zwar poikilotherm, können ihre Temperatur aber durch Blattbewegungen, reflektierende
Schichten auf den Blättern, Regulation der Transpiration und durch die Blattgröße
beeinflussen28. Es gibt auch Arten, die an Feuer angepasst sind. Dies erfolgt meistens durch
23 Vgl. Schulze, E.D. et al. (2002). Pflanzenökologie, S. 7.
24 Schulze, E.D. et al. (2002). Pflanzenökologie, S. 7.
25 Vgl. Schulze, E.D. et al. (2002). Pflanzenökologie, S. 7f.
26 Vgl. Munk, K. (2009).Taschenlehrbuch Biologie. Botanik, S. 448.
27 Vgl. Schulze, E.D. et al. (2002). Pflanzenökologie, S. 25.
28 Vgl. Munk, K. (2009).Taschenlehrbuch Biologie. Botanik, S. 455.
5
isolierende Schichten, wie etwa die Borke der Korkeiche (Quercus suber). Ein weiterer
wichtiger Umweltfaktor ist das Wasser. Wassermangel begegnen Pflanzen vor allem durch
Vermeidungsstrategien. Dabei wird der Wasserverlust eingeschränkt. Dies erfolgt durch
Schließen der Stomata und durch Reduktion transpirierender Oberflächen. Besonders gut
sieht man das an Xerophythen. Sie haben häufig zu Dornen umgewandelte Blätter und
wasserspeichernde Strukturen (Sukkulenz). Auch der Laubfall im Herbst ist eine
Anpassungserscheinung an Trockenheit, denn aus dem im Winter gefrorenen Boden können
die Pflanzen kein Wasser aufnehmen. Die Erhöhung des Grenzschichtwiderstandes durch
eingesenkte Stomata, reversible Rollblätter und Haare, wie etwa beim Rosmarin
(Rosmarinus officinalis), sorgt ebenfalls für einen geringeren Wasserverlust. 29 Wasser kann
aber auch Stress verursachen, wenn es zu viel vorhanden ist. Durch Überflutung
hervorgerufenen Sauerstoffmangel verhindern angepasste Pflanzen, wie etwa die Königin
der Seerosen (Victoria cruziana), durch Ausbildung gasdurchlässiger Gewebe (Aerenchym).
Einige Pflanzen, wie die Mangroven (Avicennia marina), verfügen über Atemwurzeln
(Pneumatophoren) für den Gasaustausch. Fleischfressende Pflanzen findet man besonders
an nährstoffarmen Standorten, wie etwa Mooren. Eine heimische Art ist der Sonnentau
(Drosera rotundifolia). Da das Ausbilden solcher komplexer Fangapparaturen viel Energie
benötigt, muss die Art eine eigene ökologische Nische besetzen. Sonnentau wächst an
nährstoffarmen, aber feuchten und lichtreichen Standorten. Auch parasitische Pflanzen, wie
etwa die heimische Mistel (Viscum album) nutzt andere Lebewesen als Nährstoffquelle. Sie
belastet den Wasserhaushalt des Wirts, da ihre Stomata immer etwas weiter geöffnet sind
als die ihres Wirts. So wird der Wasserfluss in den Parasiten gelenkt 30.
2.3 Didaktische Überlegungen
Pflanzen sind ein wichtiger Teil unserer Umwelt und sind als solcher auch in den
Fachanforderungen Naturwissenschaften und in den Bildungsstandards Biologie an
mehreren Stellen vertreten. Sie sollen als Anschauungsobjekt in verschiedenen
Basiskonzepten dienen. In der Klassenstufe 5/6 sollen die Schüler im Basiskonzept System
„Lebensbedingungen und Anpassungserscheinungen von Tieren, Pflanzen und Menschen in
ihrer jeweiligen Umwelt“ beschreiben und erklären können. Des Weiteren sollen sie die
Artenvielfalt der Pflanzen ordnen und den Bau und die Funktion von Pflanzenorganen
beschreiben und erklären können.31 Pflanzen spielen auch im Basiskonzept Struktur und
Funktion eine Rolle. Hier sollen die Schüler „den Zusammenhang von Aufbau und Funktion
von Organen und Organsystemen bei Pflanzen“ beschreiben und „die Strukturen von
Organen mit Anpassungserscheinungen“ erklären können. 32 Im Basiskonzept Entwicklung
sollen die Schüler „die Anpassung von Tier- und Pflanzenarten an die Jahreszeiten und an
verschiedene Standortbedingungen“ beschreiben können. 33 Das schulinterne Fachcurriculum
schreibt das Thema „Ich und die Pflanzen“ für das zweite Halbjahr der 5. Klassenstufe vor.
Dies soll beispielhaft am Thema Blütenpflanzen erfolgen.
Im Vorfeld der Unterrichtseinheit habe ich die Lernenden dazu aufgefordert, eine Pflanze zu
zeichnen (siehe Abb. 1), dabei fiel mir auf, dass die Schüler nur wenige Arten gezeichnet
haben, nämlich Tulpen, Sonnenblumen und Kakteen. Dies deckt sich mit den Ergebnissen
von Jäkel und Schaer, wonach Schüler nur „sehr wenige konkrete Arten, aus dem
29 Vgl. Munk, K. (2009).Taschenlehrbuch Biologie. Botanik, S. 465.
30 Vgl. Schulze, E.D. et al. (2002). Pflanzenökologie, S. 25.
31 Vgl. Ministerium für Schule und Berufsbildung des Landes Schleswig Holstein (2014). Fachanforderungen
Naturwissenschaften, S. 29.
32 Vgl. Ministerium für Schule und Berufsbildung des Landes Schleswig Holstein (2014). Fachanforderungen
Naturwissenschaften, S. 31.
33 Vgl. Ministerium für Schule und Berufsbildung des Landes Schleswig Holstein (2014). Fachanforderungen
Naturwissenschaften, S. 32.
6
Alltagswissen, vor allem Löwenzahn und Gänseblümchen“ 34, kennen. Des Weiteren
bestanden die gezeichneten Pflanzen häufig nur aus einer Blüte, einer Sprossachse und
Blättern. Die Wurzel fehlte, die Blütenblätter waren größtenteils wenig ausdifferenziert und
die Blattfläche ging direkt von der Sprossachse ab.
Abb. 1: Schülerzeichnungen von Pflanzen
Demnach musste ich den Schülern als ersten Schritt den Grundbauplan von Pflanzen
näherbringen, und die Aufgaben der verschiedenen Pflanzenorgane thematisieren. In einem
zweiten Schritt sollen sich die Schüler dann mit den verschiedenen Standortbedingungen
und der phänotypischen Angepasstheit der Pflanzen an diese auseinanderzusetzen. Das
Thema Angepasstheit wurde ausgewählt, da so die Funktionen der Pflanzenstrukturen
wiederholt und angewendet werden. Des Weiteren wurde durch diesen Schwerpunkt das
kriteriengeleitete Betrachten und Vergleichen geschult. Die Schüler sollten so einen
genaueren Blick für ihre Umwelt erlangen. Des Weiteren konnten die Schüler durch das
kriteriengeleitete Vergleichen den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion von
verschiedenen Pflanzenteilen herleiten. Aus diesem Grund lag der Schwerpunkt auf
abiotischen Umweltfaktoren, da dort die eindrucksvollsten Anpassungserscheinungen zu
sehen sind, wie etwa Sukkulenz, verschiedene Blattgrößen, Schwimmblätter,
Fangapparaturen etc. Laut den Bildungsstandards Biologie erwerben die Lernenden das
Wissen über ökologische Ähnlichkeiten und Unterschiede mit Hilfe des kriterienbezogenen
Beobachtens und Vergleichens35. Demnach eignen sich für den Einstieg in die Thematik
Pflanzen aus dem Lebensumfeld der Schüler, wie etwa Gewöhnlicher Löwenzahn
(Taraxacum officinale), Gewöhnlicher Frauenmantel (Alchemilla vulgaris), Rundblättriger
Sonnentau
(Drosera
rotundifolia),
Dach-Hauswurz
(Sempervivum
tectorum),
Knoblauchsrauke (Alliaria petiolata) und Scharfer Mauerpfeffer (Sedum acre). Dabei wurde
darauf geachtet, dass keine Giftpflanzen und keine unter Naturschutz stehenden Arten für
den Unterricht verwendet werden. Die Schüler haben die vorgestellten Pflanzen schon häufig
gesehen und können nun ihren Aufbau gezielter vergleichen. Hierbei soll das genaue
Betrachten geschult werden, um einer Blindheit gegenüber Pflanzen vorzubeugen 36. Damit
die Schüler die Binominale Nomenklatur kennenlernen, habe ich die fachwissenschaftlichen
Artnamen stets hinter die deutschen Namen geschrieben und den Aufbau der
wissenschaftlichen Artnamen im Unterricht thematisiert. Aus Gründen der didaktischen
34 Vgl. Jäkel, L. & Schaer, A. (2004). Sind Namen Schall und Rauch? Wie sicher sind Pflanzenkenntnisse von
Schülerinnen und Schülern?, S. 17.
35 Vgl. KMK (2004). Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss, S. 10.
36 Vgl. Nyberg, E. & Sanders, D. (2014). Drawing attention to the 'green side of life', S. 142-153.
7
Reduktion lag der Schwerpunkt aber auf der Vermittlung der deutschen Artnamen, da ich
diese für eine 5. Klasse für angemessener halte als die lateinischen Namen.
In einem zweiten Schritt sollten die Schüler auch Pflanzen an Extremstandorten anderer
Kontinente kennenlernen. Dabei wurden bewusst Pflanzen ausgewählt, bei denen die
Angepasstheit an ihren Standort anhand eines eindrucksvollen Phänotyps sichtbar ist. Auf
den Vergleich der Strukturen auf zellulärer Ebene, der sich hier anbietet, wurde aufgrund der
fehlenden zellbiologischen Kenntnisse der Schüler verzichtet. Der besondere Phänotyp der
vorgestellten Pflanzen, wie beispielsweise Luftwurzeln bei Mangroven (Avicennia marina)
oder Schwimmblätter bei der Riesenseerose (Victoria cruziana), sollte die Motivation der
Schüler wecken, sich mit diesen Pflanzen zu beschäftigen. Sie sollten so eine neue
Perspektive bekommen Pflanzen zu betrachten, was das Interesse von Lernenden steigern
kann37. Dabei wurde darauf geachtet, dass die Angepasstheit nicht als Folge einer
intentionalen Handlung als eine Reaktion auf eine Notwendigkeit begriffen wird, denn diese
Vorstellung ist laut Weitzel und Gropengießer besonders lernhinderlich 38. Somit sollten die
Schüler lernen, das Pflanzen durch verschiedene phänotypische Strukturen an ihre Umwelt
angepasst sind. An diesem Punkt kann im nächsten Halbjahr beim Thema Wald angeknüpft
werden. Während in der durchgeführten Unterrichtseinheit die abiotischen Faktoren den
Schwerpunkt bildeten, werden im nächsten Halbjahr die biotischen Umweltfaktoren verstärkt
thematisiert.
2.4 Methodische Überlegungen
Da die Schüler meiner Lerngruppe, wie bereits erwähnt, in lehrerzentrierten Phasen weniger
motiviert sind sich mit dem Lerngegenstand zu beschäftigen, habe ich mich dafür
entschieden, den Unterricht eher schülerzentriert zu konzipieren. Nun stellte sich die Frage,
wie ich die große Heterogenität der Klasse sowohl im Arbeitstempo als auch in der
Leistungsfähigkeit der einzelnen Lernenden im Unterricht berücksichtigen kann. Den
entscheidenden Hinweis bekam ich dann in einem Biologiemodul, wo mir die Methode des
Lernparcours vorgestellt wurde. An dieser Stelle wäre auch ein Gruppenpuzzle möglich
gewesen, da auch hier eine hohe Schülerbeteiligung erreicht werden kann. Bei diese
Methode hätte jedoch nicht sichergestellt werden können, dass auch die schwachen Schüler
zu Experten in einem Teilgebiet werden, und in der Lage sind, ihr Wissen weiterzugeben.
Deshalb habe ich mich gegen ein Gruppenpuzzle und für einen Lernparcours entschieden.
Diese Methode eignet sich meiner Meinung nach sehr gut für meine Lerngruppe, da die
Lernenden in ihrem eigenen Tempo und nach ihren eigenen Interessen arbeiten können. Da
sie bisher Schwierigkeiten hatten, ihren Lernprozess selbstständig zu organisieren, war die
Bearbeitung der Basistexte für alle Lernenden Pflicht. Des Weiteren haben sich die Schüler
in eine ausgehängte Liste eingetragen, wenn sie einen Teil der Lernstation bearbeitet hatten.
Diese Liste diente mir zur Kontrolle des Lernprozesses der Schüler, für die Lernenden diente
sie als Ansporn zu arbeiten, da sie sich hier mit ihren Klassenkameraden messen konnten.
Da die Lernenden auch als Zweierteams zusammenarbeiten durften, wurden auch die
leistungsschwachen Schüler mit einbezogen und konnten angstfrei arbeiten. Für eine
angstfreie Lernumgebung sollte außerdem die Tatsache sorgen, dass der Lernparcours als
Lernaufgabe konzipiert wurde und somit einen bewertungsfreien Raum darstellen sollte.
Für die Konzeption des Lernparcours holte ich mir Anregungen aus Schulbüchern und suchte
gezielt Pflanzen heraus, die im Umfeld der Lernenden wuchsen und interessante
Anpassungserscheinungen aufwiesen, wie beispielsweise der Scharfe Mauerpfeffer, mit
seinen kleinen, sukkulenten Blättern, der auf dem Schuldach wächst. Der lebensweltliche
37 Vgl. Strgar, J. (2007). Increasing the interest of students in plants, S. 19-23.
38 Vgl. Weitzel, H., Gropengießer, H. (2009). Vorstellungsentwicklung zur stammesgeschichtlichen Anpassung:
Wie man Lernhindernisse verstehen und förderliche Lernangebote machen kann, S. 287-305.
8
Bezug sollte dazu anregen sich mit den vorgestellten Pflanzen und ihren Lebensräumen
genauer auseinanderzusetzen.
Wie ich bereits erwähnt habe, haben die Lernenden große Probleme bei der Erschließung
von Texten. Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, habe ich die Informationstexte der
Lernstufen selbst verfasst und mich dabei um eine sprachliche Reduzierung der Texte
bemüht. Dabei wurden Komposita und komplexe Satzstrukturen vermieden. Des Weiteren
dienten Begriffshilfen und fett gedruckte Schlüsselwörter einer besseren Orientierung im Text
(siehe Anhang A4). Die im Text genannten Beispielpflanzen wurden jeweils unter dem Text
als Fotografie dargestellt. Dies sollte die Artenkenntnis der Schüler schulen und ihnen
ermöglichen, die Pflanzen miteinander zu vergleichen. Einige Übungen bestanden auch aus
Fotografien verschiedener Pflanzen, die die Schüler anhand vorgegebener Kriterien
vergleichen sollten. Für Fragen stand eine Meldeliste an der Tafel zur Verfügung. Diese sollte
verhindern, dass einzelne Meldungen übersehen werden. Am Anfang jeder Stunde stand
jeweils ein kurzes Unterrichtsgespräch, um den Lernenden die Gelegenheit zu geben ihren
Lernfortschritt zu präsentieren und Verständnisfragen zu klären. Damit die Präsentation des
Lernfortschritts nicht nur theoretisch erfolgt, habe ich in dieser Phase immer ein bis zwei
Realobjekte in den Unterricht miteinbezogen. Diese Pflanzen wiesen jeweils besondere
phänotypische Merkmale der Angepasstheit auf, die die Lernenden in der zuletzt
bearbeiteten Lernstation kennengelernt haben. Das Einbringen von Pflanzen in den
Unterricht bei sich bietender Gelegenheit ist neben Freilandarbeit, laut Hedewig eine
Möglichkeit zum Erwerb von Formenkenntnis. Laut Hedewig kann dies im Rahmen der FünfMinuten-Biologie am Anfang der Stunde geschehen 39, was ich in meinem Unterricht
umgesetzt habe. Außerdem wurde in einer Schulstunde die Artenvielfalt des Schulgeländes
und des Schulgartens untersucht. Hierfür sollten sich die Schüler Pflanzen suchen, die
besondere Anpassungsmerkmale aufweisen. Diese Pflanzen wurden anschließend im
Unterricht bestimmt. Bei dieser Gelegenheit, haben die Schüler die bereits im Unterricht
behandelten Pflanzen in der Regel wiedererkannt.
Da auch die Motivation der Schüler im Umgang mit Pflanzen verbessert werden sollte, habe
ich mich für eine Exkursion in den Neuen Botanischen Garten Kiel entschieden. Kurze
Exkursionen können nämlich einen positiven Einfluss auf die Einstellung der Schüler zur
Natur und Umwelt haben40. Auch die Motivation der Lernenden soll im schülerzentriertem
Unterricht am außerschulischen Lernort höher sein als im lehrerzentrierten Unterricht 41. Der
Botanische Garten bietet den Vorteil vieler verschiedener Arten unterschiedlicher Standorte
auf einem sehr kleinen Areal. Dabei ist zu beachten, dass die Arten künstlich
zusammengestellt wurden und kein natürliches Habitat abbilden. Dennoch ziehe ich den
Botanischen Garten einer Exkursion in ein heimisches Ökosystem vor, da Pflanzen aus aller
Welt mit besonderen Anpassungserscheinung in dieser großen Zahl nur in Botanischen
Gärten anzutreffen sind. Eine Exkursion in ein heimisches Ökosystem bietet sich eher beim
Thema Wald im folgenden Halbjahr an. Des Weiteren ist der Botanische Garten unabhängig
von der Witterung, da die für den Unterricht relevanten Pflanzen ausschließlich in den
Gewächshäusern anzutreffen sind. Nun stellte sich die Frage, welche Pflanzen für eine
genauere Betrachtung ausgewählt werden können. Zu diesem Zweck habe ich die
Gewächshäuser besucht und unter den im Unterricht betrachteten abiotischen Faktoren die
auffälligsten Exemplare ermittelt. Diese habe ich dann fotografiert und auf einem
39 Vgl. Hedewig, R. (1995). Die Vermittlung von Formenkunde bei überwiegend allgemeinbiologischer
Orientierung des Unterrichts, S. 139.
40 Vgl. Sellmann, D. & Bogner, F. X. (2013). Effects of a 1-day environmental education intervention on
environmental attitudes and connectedness with nature, S. 1077-1086.
41 Vgl. Sturm, H. & Bogner, F. X. (2008). Student-oriented versus teacher-centred: The effect of learning at
workstations about birds and bird flight on cognitive achievement and motivation, S. 941-959.
Schaal, S. & Bogner, F. X. (2005). Human visual perception – learning at working stations, S. 2-7.
9
Pflanzensteckbrief (siehe Anhang A5) festgehalten. Diesen Steckbrief sollten die Schüler
gruppenweise ausfüllen. Er diente während der Exkursion als Grundlage für einen Vortrag
der jeweiligen Experten zu ihren Pflanzen. Für die Referate habe ich mich an der Methode
Gruppenpuzzle orientiert, wobei die Schüler zuerst in Expertengruppen in der Schule
gearbeitet haben, während die Präsentationsphase in den Stammgruppen anhand von
Vorträgen an den entsprechenden Pflanzen im Botanischen Garten stattfand. Somit stand die
Kommunikation als Teil der Bildungsstandards (K4) in diesem Teil des Unterrichts im Fokus.
Die Schüler sollten im Unterricht anhand einer Internetrecherche Informationen zu
biologischen Fragestellungen aus verschiedenen Quellen zielgerichtet auswerten und später
für das Referat adressaten- und situationsgerecht verarbeiten. 42 Dadurch sollte das
Kompetenz- und gleichzeitig auch das Autonomieerleben unterstützt werden, um ein höheres
Maß an intrinsischer Motivation zu erreichen. 43 Damit die Schüler das genaue Betrachten und
Vergleichen schulen, sollten sie in einem Zwischenschritt als Expertengruppe ihre Pflanze in
den Gewächshäusern suchen und eine Zeichnung der Besonderheiten der Angepasstheit
anfertigen. Laut Schneekloth schulen Zeichnungen das genauer Betrachten und beugen
einer Blindheit gegenüber Pflanzen vor. 44 Für die Sicherung der Ergebnisse des Vortrags
haben die Schüler eine Tabelle bekommen, in die sie die Informationen eintragen konnten.
Hierfür hätte sich auch eine Concept Map geeignet, da diese einen positiven Effekt auf
kurzfristigen Wissenszuwachs hat45. Da die Schüler diese Methode aber noch nicht
hinreichend beherrschen, habe ich mich für eine Tabelle entschieden. So können die Schüler
die Pflanzen miteinander vergleichen und auch später noch einmal nachschauen, welche
Pflanzen sie kennengelernt haben, und was das Besondere an diesen Pflanzen ist.
2.5 Übersicht über die Unterrichtseinheit
Std
1
Thema
Vortests
2
Wie nennt man das? Grundbauplan von Pflanzen
3
Warum schwitzen Blätter? Aufbau und Funktion des
Laubblattes
4
Wie nehmen Pflanzen
Wasser auf? - Aufbau und
Funktion der Wurzel
Zentrales Unterrichtsgeschehen
Die Schüler bearbeiteten Wissenstests und einen Test zur
Erfassung der Motivation.
Die Schüler zeichneten eine Pflanze aus dem Gedächtnis
und verglichen anschließend, welche Komponenten sie
gezeichnet hatten. Mithilfe von Begriffskärtchen mit kurzen
Definitionen ordneten sie die Fachbegriffe den
entsprechenden Pflanzenteilen zu. Demzufolge konnten
die Schüler den Grundbauplan einer Pflanze beschreiben.
Die Schüler führten einen Versuch zur Transpiration von
Pflanzen durch und erarbeiteten mithilfe des Lehrbuches
die Struktur und Funktion eines Laubblattes.
Somit konnten die Schüler die Transpiration von Pflanzen
über die Blätter beschreiben und die Funktion von
Laubblättern nennen.
Die Schüler führten einen Versuch zur Wasseraufnahme
bei Pflanzen durch, erarbeiteten die Struktur und Funktion
von Wurzeln und konnten anschließend den Aufbau und
die Funktion von Wurzeln beschreiben.
42 Vgl. KMK (2004). Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss, S. 15
43 Vgl. Deci, E. L. & Ryan, R. M. (1993). Die Selbstbestimmungstheorie der Motivation und ihre Bedeutung für
die Pädagogik, S. 223-238.
44 Vgl. Schneekloth, L. H. (1989). 'Where did you go?', 'The forest', 'What did you see?', 'Nothing.', S. 16.
45 Vgl. Gerstner, S. & Bogner, F. X. (2010). Cognitive Achievement and Motivation in Hands-on and TeacherCentred Science Classes: Does an additional hands-on consolidation phase (concept mapping) optimise
cognitive learning at work stations?, S. 840-870.
10
5
Warum bewegt sich die
Sonnenblume? Umweltfaktor Licht
6
Schnorchel und Speicher Umweltfaktor Wasser
7
Was macht der
Fleischfresser im Moor? Umweltfaktor
Nährstoffe
Wie überleben Pflanzen
Brände? - Umweltfaktor
Temperatur
8
9
Was wächst an unserer
Schule? Anpassungsspezialisten auf
dem Schulgelände
10
Vorbereitung der Referate
zu ausgewählten Pflanzen
Anpassungsexperten aus
fernen Ländern - Exkursion
in den Neuen Botanischen
Garten Kiel
Nachtest Motivation+Formenkenntnis
Nachtest Artenkenntnis
11
11
12
Die Schüler bearbeiteten Stufe 1 des Lernparcours und
konnten dadurch Strukturen für die Angepasstheit von
Pflanzen an den Umweltfaktor Licht beschreiben sowie
Beispielpflanzen nennen.
Die Schüler bearbeiteten ca. Stufe 2 des Lernparcours
und konnten dadurch Strukturen für die Angepasstheit von
Pflanzen an den Umweltfaktor Wasser beschreiben sowie
Beispielpflanzen nennen.
Die Schüler bearbeiteten ca. Stufe 3 des
Lernparcours.und konnten dadurch Strukturen für die
Angepasstheit von Pflanzen an den Umweltfaktor
Nährstoffe beschreiben sowie Beispielpflanzen nennen.
Die Schüler bearbeiteten ca. Stufe 4 des Lernparcours
und konnten dadurch Strukturen für die Angepasstheit von
Pflanzen an den Umweltfaktor Temperatur beschreiben
sowie Beispielpflanzen nennen.
Die Schüler sammelten „besondere“ Pflanzen auf dem
Schulgelände und bestimmten sie mithilfe eines
Bestimmungsschlüssels unter Anleitung der Lehrkraft. Im
Anschluss haben die Schüler die verschiedenen Pflanzen
und ihre Angepasstheit an ihren Standort miteinander
verglichen.
Die Schüler erstellten einen Pflanzensteckbrief anhand
vorgegebener Kriterien mithilfe einer Internetrecherche.
Die Schüler führten selbstständig in drei Gruppen jeweils
einen Rundgang durch die Gewächshäuser durch.
Während des Rundgangs hielten die Experten der
jeweiligen Pflanze einen Kurzvortrag.
Die Schüler bearbeiteten die Fragebögen.
Die Schüler bearbeiteten den Fragebogen.
2.6 Ausgewählte Aspekte des Unterrichtsgeschehens
2.6.1 Lernparcours
Der Lernparcours diente der Vermittlung des Fachwissens über Umweltfaktoren und die
Angepasstheit einiger Pflanzen an diese. Der Lernparcours war so aufgebaut, dass die
Schüler allein oder als Paar selbstständig arbeiten konnten. Sie bekamen eine
Übersichtstabelle, in die sie die besonderen Merkmale der Angepasstheit der Pflanzen
eintragen sollten. Des Weiteren sollten die Schüler in einer Liste an der Tafel eintragen,
welche Arbeitsbögen sie bearbeitet haben. Dies diente den Schülern als Ansporn zu arbeiten
und für mich als Lehrkraft als Möglichkeit die Erarbeitung zu überprüfen. Die Lernstationen
bestanden jeweils aus einer Gliederung und den Basistexten mit entsprechenden Aufgaben
(siehe Anhang A4), die für alle Schüler Pflicht waren. Des Weiteren standen Vertiefungs- und
Übungsmaterialien zur Verfügung, die die Schüler freiwillig bearbeiten konnten. Die Kontrolle
der Ergebnisse übernahmen die Schüler selbstständig mithilfe eines Lösungsordners, der auf
dem Lehrerpult bereitgestellt wurde. Wenn die Schüler eine Lernstation abgeschlossen
haben, mussten sie ihre Ergebnisse mir vorzeigen und bekamen dafür eine Unterschrift auf
ihrem Laufzettel oder sie wurden dazu aufgefordert ausgelassene Teile zu bearbeiten, wenn
sie nicht sorgfältig gearbeitet hatten. Am Ende einer jeden Stunde erfolgte eine
Reflexionsphase im Plenum, in der die Schüler spontan äußerten, was ihnen leicht bzw.
11
schwer gefallen ist und was sie gelernt haben. Der Lernparcours war bewusst so angelegt,
dass nur die leistungsstarken Schüler es schaffen, alle Stationen zu bearbeiten. Dies war für
die Vermittlung des Grundprinzips der Angepasstheit jedoch nicht problematisch. Schüler, die
die letzten Stationen nicht geschafft haben, bekamen die Möglichkeit, durch das Vergleichen
der Übersichtstabelle, die die Kerninformationen aller Lernstufen zusammenfasste, dennoch
die Informationen zu erlangen.
Die meisten Schüler haben sehr konzentriert an den Stationen gearbeitet. Besonders die
Übungen wurden mit großem Eifer bearbeitet. Dabei ist mir jedoch aufgefallen, dass viele
Schüler nicht sorgfältig genug gelesen haben. So wurden viele Fragen zur Aufgabenstellung
geäußert, obwohl diese bereits aus vorangegangenen Stationen bekannt war. Zwei Mädchen
mit Migrationshintergrund46 äußerten häufig, sie würden die Texte nicht verstehen, konnten
mir auf Nachfrage aber nicht sagen, welches Wort sie nicht verstehen. Drei Schüler 47 nutzten
die Freiarbeit um sich dem Unterrichtsgeschehen zu entziehen. Eine Weiterarbeit an den
Stationen gestaltete sich bei diesen Schülern als schwierig, da sie keinerlei
Arbeitsmaterialien mitgebracht hatten. Nach mehrfacher Ermahnung und Telefonaten mit den
Eltern, hatten sie dann ihre Materialien dabei, arbeiteten aber immer noch sehr wenig. Drei
Schüler und eine Schülerinnen48 haben in der zur Verfügung stehenden Zeit alle Stationen
des Lernparcours bearbeitet. Generell lag der Fokus bei einigen Schülern eher auf der
Quantität als auf der Qualität der Arbeit.
2.6.2 Exkursion in den Neuen Botanischen Garten Kiel
Im Vorfeld der Exkursion haben die Schüler in Expertengruppen sich detailliert mit einer
Pflanze beschäftigt. Nun sollten sie ihr Wissen ihren Mitschülern weitergeben. Wir sind mit
dem Bus von der Schule aus zum Botanischen Garten gefahren, sodass wir pünktlich zur
Öffnung der Gewächshäuser dort waren. Nach einer kurzen Frühstückspause bekamen die
Schüler die Instruktion in den Expertengruppen „ihre“ Pflanze zu suchen. Dabei sollten sie
sich daran orientieren, in welchem Gebiet die Pflanze beheimatet ist. Anschließend sollten
sie die besonderen Merkmale für die Angepasstheit der Pflanze zeichnen. Hierfür hatten sie
auf der Rückseite ihres Steckbriefs (siehe Anhang A5) ein Feld vorgegeben. Leider haben
einige Schüler dies übersehen und nur sehr wenig oder gar nicht gezeichnet. Da nur zwei
Lehrkräfte den Ausflug durchgeführt haben, fiel dies erst später auf. Besonders eine Gruppe
männlicher Schüler fiel dadurch auf, dass sie keine Zeichnung angefertigt hatten. Die
Mädchengruppen und die gemischten Gruppen fertigten eine Zeichnung an, jedoch mit wenig
Sorgfalt, was zum Teil an einer fehlenden festen Unterlage lag.
Nach dieser Phase habe ich die Schüler in Stammgruppen eingeteilt. Dies habe ich bewusst
erst an dieser Stelle getan, um auch bei fehlenden Schülern eine gute Gruppenstärke zu
gewährleisten. Pro Stammgruppe gab es jeweils nur einen Experten für die verschiedenen
Pflanzen. Aufgrund der hohen Anzahl an Pflanzen wurden die Schüler in drei Stammgruppen
aufgeteilt. Diese sollten nun einen Rundgang durchführen, wobei jeweils der Experte mithilfe
seines Steckbriefs einen Kurzvortrag zu seiner Pflanze hielt. Die Zuhörer sollten in dieser
Zeit eine Tabelle ausfüllen, um so die Inhalte zu fixieren. Diese Phase hat sehr gut
funktioniert. Da wir nur zwei Lehrkräfte waren, aber drei Gruppen beaufsichtigen mussten,
habe ich eine Stammgruppe mit sehr zuverlässigen Schülern zusammengestellt. Diese
Gruppe lief zwischen den anderen beiden Gruppen. Damit nicht zu viele Schüler an einer
Pflanze stehen, ging eine Gruppe den Rundgang im Uhrzeigersinn und zwei Gruppen gegen
den Uhrzeigersinn, wobei die Gruppe ohne Lehrkraft einen kurzen zeitlichen Vorsprung
bekam. Pro Pflanze sollten die Schüler ca. 5 Minuten reden. Der Rundgang dauerte so etwa
46 Diese Schülerinnen wurden im Ergebnisteil mit S1 und S4 kodiert.
47 Diese Schüler wurden im Ergebnisteil mit S9, S11 und S16 kodiert.
48 Diese Schüler wurden im Ergebnisteil mit S19, S22, S23 und S24 kodiert.
12
eine Stunde. Im Anschluss daran haben wir uns wieder in der Eingangshalle der
Gewächshäuser getroffen. Nach einer kurzen Pause wurden dann die Ergebnisse im Plenum
verglichen. Dabei äußerten einige Schüler, dass die Mechanismen immer die gleichen
seinen: bei Hitze, Trockenheit und hoher Sonneneinstrahlung haben die Pflanzen kleine
Blätter oder Dornen und wasserspeichernde Organe, während im Schatten und bei viel
Wasser die Blätter groß seien. Dies hat einige Schüler augenscheinlich überrascht, da die
Pflanzen auf ganz verschiedene Teilen der Erde wachsen. Ein Schüler 49 meldete zurück,
dass er das einfallslos findet, da ja alles gleich sei und immer wieder vorkäme. Somit hat er
verstanden, dass die im Unterricht thematisierten Merkmale keine Einzelerscheinungen sind,
sondern generelle Strukturen der Angepasstheit von Pflanzen an einen Standort darstellen.
Zusammenfassend ist der Ausflug in den Botanischen Garten gelungen.
3. Evaluation und persönliches Resümee
3.1 Evaluationsverfahren
3.1.1 Wissenstests
Für die Beantwortung von Leitfrage 1, inwiefern die Arten- und Formenkenntnis der
Lernenden durch die Unterrichtseinheit gefördert wurde, wurden zwei Wissenstests
konzipiert. Diese wurden im Prä- und Posttest-Design eingesetzt. Der erste Wissenstest
richtete sich primär an die Formenkenntnis und testete das Wissen der Lernenden über
generelle phänotypische Merkmale von Pflanzen, die Hinweise auf die Angepasstheit an
ihren Standort liefern (siehe Anhang A2). Der Test bestand aus 24 Multiple-Choice-Items, bei
denen jeweils nur eine Antwort richtig war. Durch die geschlossenen Items sollte die
Objektivität des Tests erhöht werden. Wobei unter Objektivität hier der Grad gemeint ist, in
dem die Ergebnisse des Tests unabhängig von der auswertenden Person sind 50. Zu einem
wissenschaftlich fundierten Test gehören neben der Objektivität auch noch die Reliabilität
und die Validität als Gütekriterien. Über Letztere kann hier keine Aussage getroffen werden,
da der Test nicht pilotiert wurde. Um dennoch Aussagen treffen zu können, wurde bei der
Konzeption der Items besonders darauf geachtet, dass Anpassungserscheinungen nicht nur
als sprachliche Beschreibungen, sondern auch mithilfe von Bildern zugeordnet werden
konnten. Dies empfahl sich, da die Lernenden phänotypische Merkmale wiedererkennen
sollten.
Der zweite Wissenstest sollte die Artenkenntnis der Lernenden überprüfen (siehe Anhang
A1). Dieser wurde in Anlehnung an ein von Hesse entwickeltes Testinstrument konzipiert. 51
Demnach sollten die Lernenden zunächst einschätzen, ob sie den Artnamen schon einmal
gehört haben. In einem zweiten Schritt sollten sie einschätzen, ob sie die Art wiedererkennen
können. Dies wurde anschließend in einem dritten Schritt anhand von Bildern überprüft. Der
Test fragte auf diese Weise die Artenkenntnis von 22 Pflanzenarten ab. Diese bestanden
sowohl aus einheimischen Pflanzen (Gewöhnlicher Frauenmantel (Alchemilla vulgaris);
Gänseblümchen (Bellis perennis); Sonnenblume (Helianthus annuus); Löwenzahn
(Taraxacum officinale); Sonnentau (Drosera rotundifolia); Kletten-Labkraut (Galium aparine);
Knoblauchsrauke (Alliaria petiolata); Scharfer Mauerpfeffer (Sedum acre); Mistel (Viscum
album); Efeu (Hedera helix); Dach-Hauswurz (Sempervivum tectorum); Scharbockskraut
(Ficaria verna)), wie auch aus exotischen Pflanzen aus dem Botanischen Garten
(Goldkugelkaktus (Echinocactus grusonii); Feigenkaktus (Opuntia tomentosa); Butterbaum
(Cyphostema curroii); lebende Steine (Lithops schwantesii); Babyzehen (Fenestraria
rhopalophylla); Mangrovenbaum (Rhizophora mangle); Mimose (Mimosa pudica); Königin der
49 Dieser Schüler wurde im Ergebnisteil mit S11 kodiert.
50 Vgl. Wild, E. & Möller, J. (2009). Pädagogische Psychologie, S. 317.
51 Vgl. Hesse, M. (2002). Eine neue Methode zur Überprüfung von Artenkenntnissen bei Schülern. Frühblüher:
Benennen – Selbsteinschätzen – Wiedererkennen, S. 53-66.
13
Seerosen (Victoria cruziana); Wassersalat (Pistia stratiotes); Rosmarin (Rosmarinus
officinalis)). Dabei überwogen die einheimischen Arten, da diese für die Lebenswelt der
Schüler von größerer Bedeutung sind. Aus Gründen der didaktischen Reduktion wurden die
Arten nur anhand ihres deutschen Namens abgefragt. Einzige Ausnahme bildete Fenestraria
spec., da der deutsche Begriff „Babyzehen“ nicht etabliert ist. Durch die Selbsteinschätzung
der Schüler konnte zwischen explizitem und implizitem Wissen der Lernenden unterschieden
werden bzw. zwischen den verschiedenen Kompetenzstufen. Laut Jäkel und Schaer darf
man der Selbsteinschätzung von Lernenden bezüglich der Artenkenntnis durchaus Glauben
schenken52. Hesse empfiehlt die Überprüfung der Artenkenntnis anhand von Realobjekten 53.
Dies war nicht möglich, da einige Pflanzen zu groß, nicht im Handel erhältlich oder zu teuer
waren.
Beide Tests wurden im Vortest zusammen eingesetzt. Im Nachtest wurden die Tests aus
organisatorischen Gründen getrennt abgefragt. Der Test zur Formenkenntnis wurde
zusammen mit dem Motivationstest direkt im Anschluss an die Exkursion in den Botanischen
Garten durchgeführt. Der Test zur Artenkenntnis wurde zwei Wochen nach der Exkursion
durchgeführt.
3.1.2 Motivationstest
Der von mir konzipierte Fragebogen zur Motivation der Schüler besteht aus 20 Items im
Vortest und 21 Items im Nachtest (siehe Anhang A3). Das zusätzliche Item im Nachtest („Ich
habe im Unterricht viel Neues über Pflanzen gelernt.“) habe ich eingefügt, um eine
Selbsteinschätzung der Schüler zu ihrem Wissenszuwachs durch die Einheit zu bekommen.
Aus Gründen der besseren Vergleichbarkeit der Ergebnisse, habe ich ausschließlich
geschlossene Items mit einer bipolaren Ratingskala eingesetzt. Dies ist ein gängiges Modell
für die Konzeption von Fragebögen zur Selbsteinschätzung. 54 Die Ratingskala bestand aus
sechs Stufigen, wobei Stufe 1 für „trifft nicht zu“ und Stude 6 für „trifft zu“ stand. Die gerade
Anzahl der Ratingskala sollte hierbei die Tendenz zur Mitte 55 umgehen.
Die Items wurden in zwei Skalen eingeteilt, die die Dimensionen der Motivation abbilden
sollten. Die erste Skala sollte das Interesse zum Thema Pflanzen (z.B. Item 4:„Ich betrachte
Pflanzen gern ganz genau.“, 6 Items) als eine Form der intrinsisch motivierten
Auseinandersetzung mit den Naturwissenschaften messen. 56 In der zweiten Skala wurde die
Leistungsmotivation der Schüler mit einer Kurzversion des Leistungsmotivationsfragebogens
von Gjesme und Nygard57 geprüft. Die Skalen „Hoffnung auf Erfolg“ (z.B. Item 9:„Ich kann
viele Pflanzen benennen.“, 7 Items) und „Furcht vor Misserfolg“ (z.B. Item 3:„Wahrscheinlich
werde ich keine Pflanzen erkennen“, 7 Items) spiegeln die beiden grundlegenden Motive der
Leistungstheorie nach Atkinson58 wider. Das Misserfolgsmotiv wird dabei als hemmende
Kraft angesehen, welche der Stärke des antreibenden Erfolgsmotivs entgegenwirkt 59.
52 Jäkel, L. & Schaer, A. (2004). Sind Namen Schall und Rauch? Wie sicher sind Pflanzenkenntnisse von
Schülerinnen und Schülern?, S. 17.
53 Vgl. Hesse, M. (2002). Eine neue Methode zur Überprüfung von Artenkenntnissen bei Schülern. Frühblüher:
Benennen – Selbsteinschätzen – Wiedererkennen, S. 53-66.
54 Vgl. Bortz, J., Schuster, C. (2010). Statistik für Human- und Sozialwissenschaftler, S. 23.
55 Vgl. Raab-Steiner, E., Benesch, M. (2010). Der Fragebogen. Von der Forschungsidee zur SPSS/PASWAuswertung, S. 61.
56 Die Items wurden adaptiert an: Schnabel, K.-U., Little, T. D., & Baumert, J. (2000). Modeling longitudinal and
multilevel data, S. 9-13.
57 Vgl. Gjesme, T. & Nygard, R. (1970). Achievement-related motives: Theoretical considerations and
construction of a measuring instrument.
58 Vgl. Atkinson, J. W. (1957). Motivational determinants of risk-taking behavior, S. 359-372.
59 Vgl. Brunstein, J. C., Heckhausen, H. (2010). Leistungsmotivation, S.151.
14
3.2 Ergebnisse
3.2.1 Arten- und Formenkenntnis (Leitfrage 1)
Zwei Schüler haben Teile der Tests nicht mitgeschrieben, darum beträgt die Stichprobe
N=24. Die Formenkenntnis der Schüler wurde mithilfe eines Wissenstests im Pre-PosttestDesign erhoben. Dieser wurde mithilfe von Libre Office Calc ausgewertet. Hierbei wurde eine
0/1-Codierung verwendet, um so, mithilfe der Summenfunktion, die Gesamtpunktzahl der
Tests zu bestimmen. Hierbei fiel auf, dass sechs Items aufgrund unklarer Formulierungen
und einer daraus resultierenden zu geringen Lösungsrate aus dem Test entfernt werden
müssen. Diese Items wurden in der Darstellung der Ergebnisse (siehe Abb. 2) deshalb nicht
berücksichtigt. Die maximal erreichbare Punktzahl betrug somit 18 Punkte. Da es nur eine
richtige Lösung gab, wurde pro Item ein Punkt vergeben. Bei der Betrachtung der Ergebnisse
lässt sich feststellen, dass 19 Lernende im Nachtest (=Posttest) eine höhere Punktzahl erzielt
haben als im Vortest (=Pretest). Sechs Schüler blieben hingegen auf einer gleichbleibenden
Punktzahl stehen. Eine Schülerin (S4) erreichte im Nachtest 10 Punkte mehr als im Vortest.
Zwei Schülerinnen haben teilweise die Artnamen zu den Bildern des Fragebogens
geschrieben (siehe Titelblatt). Demnach hat ein Großteil der Schüler, nämlich 73 Prozent,
mehr Punkte im Nachtest erzielt hat als im Vortest. Dabei erreichten 88 Prozent der
Lernenden mehr als die Hälfte der maximal erreichbaren Punkte. Durchschnittlich erreichten
die Lernenden im Nachtest drei Punkte mehr als im Vortest. Das entspricht einem
Leistungszuwachs von ca. 16 Prozent. Die Schüler wurden so umkodiert, dass der Schüler
mit der geringsten Gesamtpunktzahl in den Wissenstests mit S1 und der Schüler mit der
höchsten Gesamtpunktzahl mit S24 bezeichnet wurde.
Die Artenkenntnis wurde noch einmal gesondert betrachtet. Hier wurde für jede richtig
benannte Art ein Punkt vergeben. Dabei fiel auf, dass die Schüler im Durchschnitt nur zwei
der 22 Arten im Vortest richtig benennen konnten. Im Nachtest hingegen haben alle Schüler
deutlich mehr Punkte erzielt, im Durchschnitt 11 Punkte (siehe Abb. 2). Dabei ging die
Varianz von 7 bis 15 Punkten Zuwachs im Nachtest im Vergleich zum Vortest. Auffällig ist,
dass nur drei Schüler korrekt einschätzen konnten, welche Arten sie benennen können. Alle
anderen Schüler haben mehr Arten richtig benannt, als sie ursprünglich eingeschätzt hatten.
Durchschnittlich konnten die Schüler drei zusätzliche Arten richtig benennen, obwohl sie dies
nach eigener Einschätzung nicht können.
Abb. 2: Ergebnisse der Wissenstests (N=24, Maximal erreichbare Punktzahl: 40 Punkte)
Insgesamt lässt sich feststellen, dass alle Schüler in den Wissenstests im Nachtest eine
höhere Punktzahl erzielen konnten als im Vortest. In den Nachtests erreichten 22 Schüler
15
(ca. 92 Prozent) mindestens die Hälfte der Gesamtpunktzahl. Die leistungsschwächste
Schülerin erreichte 18 Punkte, die beste Schülerin erreichte 35 Punkte. Rechnet man beide
Wissenstests zusammen, so ergibt sich ein durchschnittlicher Zuwachs von 14 Punkten im
Nachtest im Vergleich zum Vortest. Die leistungsschwächste Schülerin hatte dabei 9 und die
leistungsstärkste Schülerin hatte 19 Punkte mehr im Nachtest gegenüber dem Vortest. Die
zusätzliche Frage nach der Selbsteinschätzung ihres Lernzuwachses (Item 21 auf dem
Motivationstest) haben alle Schüler, bis auf einen mit sehr groß bis groß angegeben
(durchschnittlich 5,2). Ein Schüler (S11) schätzte seinen Lernzuwachs als gering ein.
Differenz Nachtest-Vortest
3.2.2 Motivation (Leitfrage 2)
Drei Schüler haben Teile des Tests nicht bearbeitet, darum beträgt die Stichprobe in diesem
Bereich N=23. Die Motivation wurde anhand von drei Skalen erfasst. Um einen Wert für eine
Skala zu ermitteln, wurden der Mittelwert der zur Skala gehörenden Items ermittelt. Dieser
wurde anschließend mit dem Wert des Vortests verglichen. Da die Leitfrage klären soll, ob
die Motivation durch die Unterrichtseinheit steigt, wurde das Ergebnis des Vortests vom
Ergebnis des Nachtests abgezogen. Im Idealfall sollte dann der Wert in der Skala „Interesse“
und „Hoffnung auf Erfolg“ steigen und somit im positiven Bereich liegen. Der Wert der Skala
„Furcht vor Misserfolg“ sollte und somit im negativen Bereich liegen.
Betrachtet man nun die Ergebnisse, so fällt auf, dass die Ergebnisse nicht der Erwartung
entsprechen. Nur 11 Schüler interessieren sich nun mehr für Pflanzen. Bei 7 Schülern ist das
Interesse gleich geblieben und 4 Schüler interessieren sich nun weniger für Pflanzen als vor
der Unterrichtseinheit. 11 Schüler haben nun eine größere Hoffnung auf Erfolg, bei 7
Schülern ist diese gleich geblieben und bei 4 Schülern ist die Hoffnung auf Erfolg gesunken.
6 Schüler fürchten sich nun weniger vor Misserfolg zum Thema Pflanzen, bei 13 Schülern ist
die Furcht auf einem gleichbleibenden Niveau geblieben und 3 Schüler fürchten sich nun
mehr vor Misserfolg als vor der Unterrichtseinheit (siehe Abb. 3).
2
1
0
-1
-2
S2
S1
S4
S3
S6
S5
S8
S7
S10 S13 S15 S17 S19 S21 S23
S9 S11 S14 S16 S18 S20 S22
Schüler
Interesse
Hoffnung auf Erfolg
Furcht vor Misserfolg
Abb. 3: Motivation der Schüler (N=23)
Betrachtet man das Interesse der Schüler genauer, so fällt auf, dass kein augenscheinlicher
Zusammenhang zwischen dem Interesse der Schüler und ihrer Leistung in der
durchgeführten Unterrichtseinheit besteht (siehe Abb. 4). Es gab sowohl leistungsschwache
Schüler (S3; S5), die sich für das Thema interessieren als auch einen mittelmäßigen Schüler,
den das Thema nicht interessierte (S11). Auffällig ist, dass die leistungsstärksten Schüler fast
alle nach der Unterrichtseinheit ein hohes Interesse für Pflanzen bekundet haben (S19, S20,
S22, S23, S24). Des Weiteren fällt auf, dass die Extrembereiche bis auf einen Schüler (S11)
nicht genannt wurden. 8 Schüler interessieren sich im Nachtest sehr für das Thema (Stufe 5).
5 Schüler interessieren sich wenig bis gar nicht für Pflanzen (Stufe 1 und 2) und 10 Schüler
16
Interesse an Pflanzen
waren mittelmäßig am Thema interessiert (Stufe 3 und 4). Durchschnittlich lag das Interesse
der Schüler im Vortest bei 3 und im Nachtest bei 3,5. Das heißt, dass sie sowohl im Vor- als
auch im Nachtest mittelmäßig interessiert waren, wobei das durchschnittliche Interesse im
Nachtest genau den Mittelpunkt der Skala markiert. Die Schüler waren im Vortest somit
etwas weniger am Thema interessiert als im Nachtest.
6
5
4
3
2
1
S2
S1
S4
S3
S6
S5
S8
S7
S10 S13 S15 S17 S19 S21 S23
S9 S11 S14 S16 S18 S20 S22 S24
Schüler
Interesse Vortest
Interesse Nachtest
Abb. 4: Interesse der Schüler am Thema „Angepasstheit von Pflanzen an ihre Umwelt“ (N=23)
6
5
4
3
2
1
S2 S4 S6 S8 S10 S13 S15 S17 S19 S21 S23
S1 S3 S5 S7 S9 S11 S14 S16 S18 S20 S22 S24
Schüler
Hoffnung auf Erfolg Vortest
Hoffnung auf Erfolg Nachtest
Grad der Furcht vor Misserfolg
Grad der Hoffnung auf Erfolg
Bei der Betrachtung der Skalen zur Zuversicht der Schüler („Hoffnung auf Erfolg“, „Furcht vor
Misserfolg“ - siehe Abb. 5) fällt auf, dass die Schüler generell eine mittelmäßige Hoffnung auf
Erfolg (Vortest: 3,3; Nachtest: 3,7) und wenig Furcht vor Misserfolg (Vortest: 2,3; Nachtest:
2,2) haben. Im Durchschnitt sind die Ausprägungen beider Skalen im Vor- und Nachtest
gleich geblieben. Auffällig ist jedoch ein mittelmäßiger Schüler, der im Vortest nur geringe
und im Nachtest keine Hoffnung auf Erfolg angibt (S11). Dieser Schüler fürchtet sich dennoch
nur wenig vor Misserfolg. Ein leistungsstarker Schüler gab im Nachtest die maximale
Hoffnung auf Erfolg an (S19) und fürchtete sich nur wenig vor Misserfolg. Generell scheut der
Großteil der Schüler die Extrempunkte der Skala im Hinblick auf die Hoffnung auf Erfolg. Bei
der Furcht vor Misserfolg hingeben geben im Nachtest 5 Schüler (S2, S3, S10, S13, S14) an,
dass sie sich nicht vor einem Misserfolg fürchten.
6
5
4
3
2
1
S2 S4 S6 S8 S10 S13 S15 S17 S19 S21 S23
S1 S3 S5 S7 S9 S11 S14 S16 S18 S20 S22 S24
Schüler
Furcht vor Misserfolg Vortest
Furcht vor Misserfolg Nachtest
Abb. 5: Zuversicht der Schüler (N=23)
17
3.3 Schlussfolgerungen und persönliches Resümee
3.3.1 Diskussion der Ergebnisse (Leitfrage 1)
Die erste Leitfrage zielte darauf ab zu überprüfen, inwiefern ausgewählte Aspekte der Artenund Formenkenntnis der Schüler durch eine darauf ausgerichtete Unterrichtseinheit zum
Thema „Standortanpassungen von Pflanzen“ gefördert werden können. Die Ergebnisse der
Wissenstests legen nahe, dass die meisten Lernenden einen Lernzuwachs in dem
gewünschten Bereich durch die Unterrichtseinheit erreicht haben. Im Bereich der
Formenkenntnis lagen die Ergebnisse des Wissenstests ca. 16% über den Ergebnissen des
Vortests. Das Ergebnis eines Schülers, der deutlich weniger Punkte im Nachtest als im
Vortest erreicht hat, deute ich als fehlende Sorgfalt bei der Bearbeitung der Aufgaben, da nur
das erste Blatt des Nachtests ausgefüllt wurde. Als problematisch sehe ich die fünf Schüler
an, die sich nicht verbessert haben. Der Unterricht scheint diesen Lernenden keine Hilfe für
die Bewältigung der Aufgaben geliefert zu haben. Dies könnte daran liegen, dass das Niveau
zu hoch oder zu niedrig angesetzt war. Ein zu niedriges Niveau würde ich in diesen Fällen
ausschließen, da die Ergebnisse der Lernenden nicht im oberen Bereich der
Gesamtpunktzahl lagen. Es könnte aber auch sein, dass der Fragebogen den Lernzuwachs
nicht valide misst. Dies ist im Hinblick auf die fehlende Pilotierung des Tests durchaus
möglich. Für die These des zu hoch angesetzten Niveaus würde außerdem sprechen, dass
die Lernenden in der Reflexionsphase, die am Ende jeder Stunde durchgeführt wurde,
mehrfach zurückgemeldet haben, dass sie die Texte nicht oder nur teilweise verstanden
hätten. Da ich die Texte selbst unter Berücksichtigung eines lebensweltlichen Kontextes
erstellt habe, sehe ich Schwierigkeiten die Texte noch weiter zu vereinfachen. Auch das
Fettdrucken der Schlüsselbegriffe scheint einigen Schülern keine ausreichende Hilfe
gewesen zu sein. Aus diesen Gründen werde ich in Zukunft wieder verstärkt Tippkarten zur
Verfügung stellen. Des Weiteren konnte ich beobachten, dass die leistungsschwachen
Schüler besonders von Partnerarbeiten profitierten, da sie so einen direkten Ansprechpartner
für Probleme beim Textverständnis haben. Durch häufige Nachfragen einzelner Schüler habe
ich bemerkt, dass die Bereitschaft Texte sinnerfassend zu lesen teilweise sehr wenig
ausgeprägt ist. Hier werde ich im Zuge der durchgängigen Sprachbildung in Zukunft
ansetzen, indem ich den Lernenden vor der Bearbeitung von Aufgaben eine feste Lesezeit
gebe, in der sie nur den vorliegenden Text lesen, ohne direkt die Aufgaben zu bearbeiten.
Des Weiteren werde ich Strategien zum sinnerfassenden Lesen, wie die 5-Schritt-LeseMethode gezielt mit den Schülern üben. Hierbei sollten sie sich zunächst im Text orientieren,
Verstehensinseln suchen, sich den Text abschnittsweise erschließen, den roten Faden
suchen, und abschließend das Gelesene reflektieren 60.
Da ein Großteil der Schüler, nämlich 79% im Bereich der Formenkenntnis zu Strategien der
Angepasstheit der Pflanzen einen Punktzuwachs verzeichnen können, würde ich aus
didaktischer Sicht den generellen Ansatz formenkundliche Aspekte anhand von Merkmalen
der Angepasstheit von Pflanzen an ihren Lebensraum zu unterrichten, wieder einsetzen. Ich
halte diesen Ansatz für gelungen, da die Schüler die Pflanzen gleich in einem
übergeordneten Kontext kennenlernen und so additives Lernen verhindert werden kann.
Damit ist die Voraussetzung für kumulatives Lernen, nämlich anschlussfähiges Wissen
aufzuzeigen, gegeben. Dieses Wissen sollte dann in einem lern- und outputorientierten
Unterricht münden. Hierfür finde ich die von mir gewählten Methoden des Lernparcours in
Verbindung mit dem Besuch eines außerschulischen Lernorts nach wie vor sehr sinnvoll. Für
einen höheren Kompetenzerwerb im Bereich der allgemeinen Formenkenntnis sollte der
Lernparcours noch einmal überarbeitet werden, sodass die Schüler das Vergleichen der
60 Vgl. Leisen, J. (2013). Handbuch Sprachförderung im Fach. Sprachsensibler Fachunterricht in der Praxis, S.
143.
18
Pflanzen und das genaue Betrachten noch effizienter üben.
Bei der Betrachtung der Ergebnisse des Wissenstests zur Artenkenntnis ist mir zunächst
aufgefallen, dass an bei allen Schülern ein sehr großer Punktzuwachs im Nachtest im
Vergleich zum Vortest, von durchschnittlich 78%, zu verzeichnen war. Auffällig war hierbei
besonders, dass die Pflanzen des außerschulischen Lernorts Botanischer Garten noch
deutlich besser erinnert wurden, als die Pflanzen aus dem Unterricht. Daraus schließe ich,
dass die Kombination von Begegnungen mit Realobjekten an einem außerschulischen
Lernort und Schülervorträgen gut dazu geeignet ist, die Artenkenntnis der Schüler zu
erweitern. Dass nur wenige Arten aus dem vorangegangenen Unterricht behalten wurden,
könnte zum Einen daran liegen, dass der Schwerpunkt hier eher auf den Merkmalen der
Angepasstheit der Pflanzen an ihren Standort lag. Die gezeigten Pflanzen dienten hierfür als
Beispiele, sodass der Name der Art schnell überlesen werden konnte. Des Weiteren haben
nicht alle Schüler alle Lernstufen bearbeitet, sodass besonders die leistungsschwachen
Schüler nicht mit allen vorgestellten Pflanzen in Kontakt gekommen sind. Vielleicht fiel es
einigen Schülern auch schwer die Pflanzen auf den Fragebögen zu erkennen. Realobjekte
wären an dieser Stelle sicherlich zielführender gewesen, dies war aber aufgrund der hohen
Kosten und der Größe einiger Pflanzen nicht umsetzbar. Auch habe ich mich bewusst dafür
entschieden, nur die deutschen Namen der Pflanzen zu überprüfen. Dieser ist zwar nicht in
jeder Region gleich und international nicht anerkannt, birgt aber eine geringere sprachliche
Barriere als der fachwissenschaftliche Begriff. Aus diesem Grund halte ich diese didaktische
Reduzierung für angemessen für eine 5. Klasse. Mit dem Ergebnis, dass von den 22 Arten,
die exemplarisch in der Unterrichtseinheit behandelt wurden, die Schüler im Durchschnitt 14
Arten korrekt benennen konnten, bin ich zufrieden. Das ist im Vergleich zum Vortest ein
Zuwachs um 85%. Besonders interessant ist hier der genaue Blick auf die
Selbsteinschätzung der Schüler und ihre Ergebnisse. Diese Selbsteinschätzung kann als
Indiz dafür gewertet werden, auf welcher Kompetenzstufe der Schüler steht. 21 Schüler
haben ihre eigene Leistung schlechter eingeschätzt, als sie de facto war. Demnach befinden
sie sich bei einigen Pflanzenarten auf der Stufe der unbewussten Kompetenz. Drei Schüler
haben ihre Leistung korrekt eingeschätzt, sie befinden sich somit auf der Stufe der
bewussten Kompetenz. Kein Schüler hat eine als bekannt deklarierte Pflanze nicht benannt.
Somit befindet sich kein Schüler auf der Stufe der unbewussten Inkompetenz. Die Pflanzen,
die sie nicht korrekt benannt haben, hatten die Schüler zuvor auch unter „erkenne ich nicht
wieder“ angegeben. Somit war ihnen ihre Inkompetenz in diesem Bereich bewusst.
Da die eingesetzten Testinstrumente nicht pilotiert wurden, kann keine Aussage über die
Validität der Ergebnisse getroffen werden. Durch den Einsatz verschiedener Tests und durch
die Selbsteinschätzung der Schüler kann man dennoch zusammenfassend, als Antwort auf
die Leitfrage 1, sagen, dass die Arten- und Formenkenntnis durch die durchgeführte
Unterrichtseinheit zum Thema „Standortanpassungen von Pflanzen“ nachweisbar gefördert
wurde.
3.3.2 Diskussion der Ergebnisse (Leitfrage 2)
Die zweite Leitfrage zielte darauf ab zu testen, inwiefern sich die Motivation der Schüler, sich
mit Pflanzen zu beschäftigen, durch Methoden zum eigenständigen Arbeiten in Verbindung
mit dem Besuch eines Botanischen Gartens erhöhen lässt. Für die Beantwortung dieser
Frage, müssen zunächst die beiden untersuchten Dimensionen zur Motivation betrachtet
werden. Das Interesse der Schüler am Thema ist im Nachtest im Vergleich zum Vortest
insgesamt etwas höher, jedoch bliebt das Ergebnis deutlich hinter dem von mir erwarteten
zurück. Generell waren die Mädchen etwas interessierter am Thema als die Jungen, was mit
wissenschaftlichen Untersuchungen konform geht 61. Auffällig ist, dass die Schüler, die alle
61 Vgl. Fančovičová, J., & Prokop, P. (2011). Plants have a chance: outdoor educational programmes alter
19
Stationen des Lernparcours bearbeitet haben (S19, S22, S23, S24), auch im Nachtest sehr
interessiert an Pflanzen waren, und die besten Gesamtergebnisse in den Wissenstests
erreicht haben. Die Schüler, die wenig Interesse an Pflanzen hatten, liegen auch eher im
mittleren bis unteren Teil der Ergebnisse der Wissenstests. Es gibt jedoch auch interessierte
Schüler im mittleren Leistungsspektrum. Daraus lässt sich ableiten, dass die von mir
gewählten Methoden vor allem das Interesse der leistungsstarken Schüler geweckt haben.
Im unteren und mittleren Leistungsspektrum waren vier Schüler nach der Unterrichtseinheit
weniger an Pflanzen interessiert als vorher. Demnach waren die Methoden für diese Schüler
nicht gut gewählt. Zwei dieser Schüler haben das auch im Unterricht durch ihr Verhalten
gezeigt, indem sie den Lernparcours kaum bearbeitet haben und ihre Arbeitsmaterialien nicht
mitgebracht haben. Für diese Schüler wäre es eventuell sinnvoll, wenn im Anschluss an die
Lernaufgaben auch Leistungsaufgaben folgen, damit sie eher einen Anreiz haben, sich dem
Unterrichtsgeschehen zu widmen. Das Interesse der Schüler könnte auch durch einen
fächerübergreifenden Unterricht mit Kunst gefördert werden 62, indem die Schüler häufiger
Pflanzenteile zeichnen und so auch das genaue Betrachten üben.
Die Zuversicht der Schüler hat sich insgesamt kaum verändert. Nur wenige Schüler
fürchteten sich vor einem Misserfolg. Da die Unterrichtseinheit als Lernaufgabe konzipiert
wurde, war das auch nicht weiter verwunderlich. In Zukunft würde ich aber aus den bereits
genannten Gründen eine Leistungsaufgabe im Anschluss an die Lernaufgaben präferieren.
Da das eingesetzte Testinstrument nicht pilotiert wurde, lässt sich keine Aussage über die
Validität der Ergebnisse treffen. Die Ergebnisse des Tests legen jedoch nahe, dass die
gewählten Methoden nur geringe Effekte auf die Motivation der Schüler hatten.
3.3.3 Ausblick
Für meinen kommenden Unterricht nehme ich mit, dass ich Methoden noch intensiver mit
den Schülern üben muss, bevor ich sie selbständig arbeiten lasse. Insbesondere das
sinnerfassende Lesen und das Anfertigen biologischer Zeichnungen muss mehr geübt
werden. Generell würde ich wieder einen Lernparcours einsetzen, jedoch mit einer
anschließenden Leistungsaufgabe, damit die Schüler sich intensiver mit den Inhalten
auseinandersetzen. Auch würde ich bei Lernpartnern in Zukunft darauf achten, dass nicht
zwei uninteressierte Schüler zusammenarbeiten. Den Äußerungen meiner Schüler konnte ich
entnehmen, dass sie den Besuch des Botanischen Gartens und die Versuche innerhalb des
Lernparcours positiv bewerten. Aus diesem Grund möchte ich auch im folgenden Unterricht
das entdeckende Lernen als Schwerpunkt setzen.
Für das kommende Thema Wald kann ich direkt an die Ergebnisse der durchgeführten
Unterrichtseinheit anknüpfen. Hier kann ich den abiotischen Faktor Licht nutzen, um den
Stockwerkbau des Waldes zu thematisieren und dann zu den biotischen Umweltfaktoren und
Nahrungsnetzen überleiten. Somit bildete die in der vorliegenden Arbeit beschriebene
Unterrichtseinheit die Grundlage für weitergehende Untersuchungen im nächsten Schuljahr.
Dann können auch die bisher versäumten Pflanzenfamilien im Rahmen einer Exkursion in
den Wald thematisiert und das Bestimmen von Pflanzen eingehender geübt werden. Dadurch
können die Schüler an ihr bestehendes Wissen anknüpfen und kumulativ lernen.
students' knowledge and attitudes towards plants, S. 537-551.
Wiegand, F. et al. (2013). Out-of-school learning in the botanical garden: Guided or self-determined learning at
workstations?, S. 161-168.
62 Vgl. Cìl, E. (2016). Instructional Integration of Disciplines for Promoting Children's Positive Attitudes Toward
Plants, S. 2.
20
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23
Anhang - A1 : Wissenstest Artenkenntnis
24
Anhang – A2: Wissenstest Formenkenntnis
25
26
A4: Auszug der Lernstation zum Thema Licht
Lernstufe 1
Thema:
Basis 3
Umweltfaktor Licht
5. Klasse
Ki
Arbeitsaufträge:
1. Lies den Informationstext auf diesem Arbeitsblatt sorgfältig durch.
2. Woran kann man die Angepasstheit von Pflanzen an Sonne/Schatten erkennen? Fülle den
entsprechenden Abschnitt der Übersichtstabelle aus.
Pflanzen benötigen Licht für die Fotosynthese. Da diese meistens in den Blättern der Pflanze
stattfindet, kann man die Angepasstheit an den Umweltfaktor Licht gut an den Blättern sehen.
Pflanzen, die im Schatten wachsen haben große und dünne Blätter. Durch die große
Oberfläche können sie mehr Licht nutzen, als wenn sie kleine Blätter hätten.
Einige Pflanzen, wie die Sonnenblume richten ihre Blätter nach dem Stand der Sonne aus
(Blattbewegung). So sorgen sie dafür, dass die Blätter immer in der vollen Sonne stehen.
Kakteen hingegen haben in der Regel viel Licht zur Verfügung. Sie müssen sich aber davor
schützen auszutrocknen. Darum sind ihre Blätter zu Dornen umgewandelt. Diese haben eine
sehr geringe Oberfläche und verlieren so nur wenig Wasser. Für die Fotosynthese sorgt bei
Kakteen auch die grüne Sprossachse. So können sie das Licht gut nutzen, ohne zu
vertrocknen. Einige Pflanzen haben auch kleine Blätter um sich vor zu hoher
Sonneneinstrahlung zu schützen.
Begriffshilfe:
Fotosynthese = Produktion von Zucker für die Ernährung der Pflanze durch Sonnenlicht
Oberfläche = alle äußeren Flächen der Pflanze zusammengenommen; je größer die Oberfläche
eines Blattes ist, desto mehr Licht kann aufgenommen werden. Nachteil: je größer
die Oberfläche eines Blattes ist, desto mehr Wasser verliert die Pflanze.
Quelle der Bilder: Wikimedia commons
Abbildung 1:
Die Sonnenblume (Helianthus annuus) richtet ihre Blätter
nach der Sonne aus.
Abbildung 2:
Der Schwiegermuttersitz (Echinocactus grusonii)
betreibt Fotosynthese über seine Sprossachse.
27
28
Erklärung
Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende Hausarbeit selbstständig verfasst und keine
anderen als die angegebenen Hilfsmittel benutzt habe.
Die Stellen der Hausarbeit, die anderen Quellen im Wortlaut oder dem Sinn nach
entnommen wurden, sind durch Angaben der Herkunft kenntlich gemacht. Dies gilt auch für
Zeichnungen, Skizzen, bildliche Darstellungen sowie für Quellen aus dem Internet.
Ich bin damit einverstanden, dass diese Arbeit zur Ausleihe in die Bücherei des IQSH
eingestellt wird.
Kiel, 01.08.2016
Ann Kirchner
29