Forschen und Entdecken gehören zu den Grundfertigkeiten von Kindern. Sie lernen ihre Umwelt näher kennen, indem sie Ideen und Erfahrungen sammeln und Vermutungen aufstellen. Kinder sind von Natur aus wissbegierig und bringen ein großes Repertoire an Alltagserfahrungen mit in die Schule. Diese sind allerdings meist nur naive Vorstellungen, auch Präkonzepte genannt, an welche die Lehrperson in der Schule anknüpfen, sie weiterentwickeln oder verändern soll. In dieser Arbeit wird dargestellt, wie der Prozess der Wissensgewinnung im naturwissenschaftlichen Sachunterricht der Grundschule unterstützt werden kann.
Dazu werden zunächst die methodischen Grundfertigkeiten vorgestellt, die die Wissensgewinnung strukturieren und unterstützen sollen. Zu den methodischen Grundfertigkeiten zählen die naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen, sowie Verfahren der Erkenntnisgewinnung, welche die Schüler und Schülerinnen verwenden um unterschiedliche Sachverhalte und Phänomene zu entdecken, einzuordnen und Zusammenhänge zu erkennen und dadurch Schlussfolgerungen zu treffen. Anschließend wird darauf eingegangen, wie Denkprozesse der Schüler und Schülerinnen durch die Lehrperson am Beispiel der Scaffolding-Maßnahmen unterstützt werden und so die erwünschten Kompetenzen erreicht werden können. Ebenso werden entsprechende Theorien diskutiert und anhand einer Aufgabe aus dem Sachunterricht der Grundschule miteinander verknüpft und analysiert.
Einleitung
Forschen und Entdecken gehören zu den Grundfertigkeiten der Kinder. Sie lernen ihre Umwelt immer näher kennen, indem sie Ideen und Erfahrungen sammeln und Vermutungen aufstellen. Kinder sind von Natur aus wissbegierig und bringen schon ein großes Repertoire an Alltagserfahrungen mit in die Schule (Ministerium für Bildung, Frauen und Jugend, 2006). Diese sind allerdings meist nur naive Vorstellungen (Piaget, 1975), auch Präkonzepte genannt, an welche die Lehrperson in der Schule anknüpfen, diese weiterentwickeln oder verändern soll.
In dieser Arbeit werden zunächst methodische Grundfertigkeiten vorgestellt, welche den Prozess der Wissensgewinnung im naturwissenschaftlichen Sachunterricht der Grundschule strukturieren und unterstützen sollen. Zu methodischen Grundfertigkeiten zählen die naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen, Verfahren der Erkenntnisgewinnung (Leuchter, 2017), welche die Schüler und Schülerinnen verwenden, um unterschiedliche Sachverhalte und Phänomene zu entdecken, einzuordnen, Zusammenhänge zu erkennen und dadurch Schlussfolgerungen zu treffen. Anschließend wird in der Arbeit darauf eingegangen, wie Denkprozesse der Schüler und Schülerinnen durch die Lehrperson am Beispiel der Scaffolding-Maßnahmen unterstützt werden und so die erwünschten Kompetenzen erreicht werden können. Ebenso werden die beiden Theorien diskutiert und anhand einer Aufgabe aus dem Sachunterricht der Grundschule miteinander verknüpft und analysiert.
Theorie 1: Naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen: Interpretieren, Schlussfolgern und Generalisieren
Der Prozess der Wissensgewinnung im naturwissenschaftlichen Sachunterricht in der Grundschule beinhaltet einen bewussten Einsatz der Denk- und Arbeitsweisen und ist grundlegend bei der Erkenntnisgewinnung (Mikelski-Seifert, 2004). Diese methodischen Grundfertigkeiten helfen den Schülern und Schülerinnen (im weiteren Verlauf als „SuS“ abgekürzt), genaue Beobachtungen zu machen, Fragen auf den Grund zu gehen, Vermutungen in Untersuchungen zu überprüfen, ihre Ergebnisse zu dokumentieren, diese mit Anderen zu begründen, zu diskutieren und somit ihr Wissen immer weiterzuentwickeln. Mit Hilfe der Verfahren der naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen sollen sich die SuS die Welt erschließen können und verschiedene Sachverhalte und Phänomene verstehen, einordnen und neue Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen Phänomenen entdecken können. Die naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen sollten allerdings nicht verstanden werden als gradlinige vorgegebene Abfolge von Schritten oder als untrennbares Schema. Sie sollen vielmehr ein orientierendes Modell darstellen für das Vorgehen in der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung und unterscheiden sich je nach Erkenntnisinteresse oder Aufgabe. Daher werden sie häufig auch als Kreislauf oder Erkenntniszirkel dargestellt (Leuchter, 2017).
Die naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen werden als Basiskompetenz und somit als Voraussetzung für die frühe naturwissenschaftliche Bildung gesehen (Leuchter, 2017). Schon mit wenigen Monaten beginnen Säuglinge einfache kausale Zusammenhänge zu erkennen und Kategorien zu bilden, dank derer sie sich Wissensnetzte aufbauen und so verschiedene Phänomene ordnen und Zusammenhänge erkennen (Leuchter, 2017). Allerdings muss man berücksichtigen, dass Kinder bis etwa zum 4. Lebensjahr, noch nicht die Fähigkeit besitzen zu erkennen, dass die eigenen Gedanken nicht immer übereinstimmen mit den Gedanken anderer Personen. Die Voraussetzung der Weiterentwicklung der Denk- und Arbeitsweisen in der Grundschule ist der Erwerb von Wissen über das Denken, die Gefühle und Absichten anderer. Erst wenn sich das Kind darüber bewusst ist, kann es eine subjektive Perspektive einnehmen, die es benötigt, um naturwissenschaftliche Phänomene in ihrer Komplexität zu verstehen (Leuchter, 2017).
Zu den Denk- und Arbeitsweisen gehören beispielsweise Phänomene beobachten, Gegenstände, Sachverhalte oder Methoden ordnen und systematisieren, Fragen stellen, vermuten und überprüfen, messen, berechnen und dokumentieren sowie interpretieren, schlussfolgern und generalisieren. Auf letztere drei Begriffe wird im Folgenden näher eingegangen:
Erst die Dokumentation der durchgeführten Untersuchung ermöglicht deren Interpretation, Schlussfolgerung und Generalisierung. Der Erkenntnisprozess wird zunächst durch die Interpretation, bei der die Erkenntnisse, Beobachtungen, Dokumentationen und Bewertungen zusammenfließen, analysiert und diskutiert werden, als Schlussfolgerung oft in einem allgemeinen Satz formuliert. Die Zuverlässigkeit der Schlussfolgerung ist abhängig von der Genauigkeit und Qualität der Beobachtung, Untersuchung und der Dokumentation des Versuchs, was wieder zeigt, dass die einzelnen Denk- und Arbeitsweisen aufeinander aufbauen, voneinander abhängig sind und sich gegenseitig bedingen (Mikelski-Seifert, 2004). In Bezug auf schlussfolgerndes Denken werden allgemein zwei Arten von Schlussfolgern unterschieden: Induktives und deduktives Schlussfolgern. Das induktive Schlussfolgern beschreibt, wie zuvor bereits dargestellt, dass nach genauem Beobachten und Überprüfen eine allgemeine generalisierbare Regel abgeleitet werden kann. Deduktives Schlussfolgern bezeichnet wie eine schon bestehende Regel oder eine Vermutung durch genaue Beobachtungen überprüft, bestätigt oder widerlegt wird (Leuchter, 2017). Im letzten Schritt sollen die SuS das Ergebnis und die Erkenntnisse ihres Versuchs in einem allgemeinen Satz formulieren, einer generalisierbaren Regel, welcher ihre Fragen oder Vermutungen bestätigt oder widerlegt. Diese Generalisierungen sollen den SuS helfen Phänomene zu verstehen, miteinander zu vergleichen und Zusammenhänge mit anderen Phänomenen aufzudecken (Leuchter, 2017). Eine generalisierbare Regel kann nur nach vielen gleichen und ausführlichen Beobachtungen und Überprüfungen formuliert werden (Möller, 2017). Diese generalisierten Sätze sind die Grundlage für neue Theorien und Fragestellungen der nachfolgenden Versuche und Experimente.
Sehr bedeutend ist bei den drei naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen Interpretieren, Schlussfolgern und Generalisieren, schon im Anfangsunterricht auf eine angemessene Sprache Wert zu legen. Es ist sehr wichtig, dass die SuS lernen, die Erlebnisse oder Beobachtungen von Phänomenen in Worte zu fassen und ihnen einen Namen zu geben. Beim Interpretieren, Schlussfolgern und der Formulierung einer generalisierbaren Regel sollten die SuS somit schon in der Grundschule nach und nach an eine angemessene Fachsprache herangeführt werden (Ministerium für Bildung, Frauen und Jugend, 2006).
Theorie 2: Wie können Lehrpersonen das Denken unterstützen- Scaffolding Maßnahme: Gespräch auf das eigentliche Thema fokussieren
Auf die Frage, wie Lehrpersonen das Denken und Lernen der SuS am besten unterstützen können, wurde in den 1970er Jahren in der USA durch die Arbeitsgruppe um Jerome Bruner das Konzept des Scaffolding eingeführt (Krammer, 2010). Der Begriff Scaffolding ist eingebettet in das Modell der Cognitive Apprenticeship, welches in der Tradition des Konstruktivismus versucht, den Kompetenzzuwachs der SuS auf die effektivste Art anzuregen und zu unterstützen (Leuchter, 2017). Jerome Bruner (1976) und andere bezeichnen Scaffolding-Maßnahmen als adaptive Unterstützung, welche den SuS helfen soll, Aufgaben zu lösen und zu bewältigen, die sie aktuell nicht selbstständig lösen können (Krammer, 2010).
Das Modell des Scaffolding sieht eine Unterstützungsmaßnahme der Fachkraft in drei Phasen vor, diese beginnt mit dem Modellieren, hier werden die SuS im Denkprozess begleitet und angeregt, dies geht über in das Unterstützen, bezeichnet als Scaffolding , welches einem Gerüst entspricht, an dem sich die SuS beim Aufbau von Wissens- und Denkstrukturen orientieren können und wird dann in der dritten Phase zurückgenommen, sobald die SuS die benötigten Kompetenzen erworben haben, um eigenständig weitererkunden zu können (Leuchter, 2017).
Scaffolding-Maßnahmen können durch materiale Hilfen, also alle nicht-verbalen Unterstützungen, oder durch verbale Hilfen stattfinden. Durch sprachliche Unterstützung können drei unterschiedliche Ebenen angeregt werden: Die emotionale Ebene, in der Motivation oder Interesse geweckt werden soll, die prozedurale Ebene, in der der Lösungsprozess aufrechterhalten und strukturiert werden soll und die inhaltliche Ebene, auf der Hinweise zu Lösungsschritten gegeben werden (Krammer, 2010). Durch gezielte verbale Hilfen kann die Lehrperson die SuS indirekt durch weiterführende Hinweise und Denkanstöße, wie offene Fragen beispielsweise, unterstützen durch eigenen Denkeinsatz die erwarteten Lernziele zu erreichen. Anstelle ihnen richtige Lösungswege vorzugeben, werden die SuS dazu angeregt, eigene Erfahrungen zu machen und sich kognitiv mit dem Thema auseinanderzusetzen. Kognitiv aktivierender Unterricht ist beispielsweise gekennzeichnet durch herausfordernde, problemorientierte Aufgabenstellungen, offene Fragen oder durch Anregungen von Diskussionen durch die SuS mit eigenem Denken ihr Wissen erweitern (Kleickmann, 2012). Um die Denk- und Lösungsprozesse der SuS im Unterricht weiter auf das eigentliche Thema und Lernziel zu fokussieren, ist neben der kognitiven Aktivierung die inhaltliche Strukturierung ebenfalls von großer Bedeutung, welche beinhaltet den Lerngegenstand selbst für die SuS besser lern- und verstehbar zu machen (Kleickmann, 2012). Eine strukturierte Gesprächsführung der Lehrperson unterstützt die SuS bei ihrem Lösungs- und Denkprozess das erwünschte Lernziel zu erreichen. Gerade in der Grundschule, in der das naturwissenschaftliche Denken der SuS oft noch aus naiven Vorstellungen (Piaget, 1975) besteht, ist es sehr bedeutsam die SuS durch kognitive Aktivierung und inhaltliche Strukturierung auf das eigentliche Thema und Lernziel zu fokussieren, damit die SuS beginnen, sich von ihren Vorerfahrungen zu lösen und diese Präkonzepte zu verändern, umzustrukturieren oder weiterzuentwickeln. Eine gezielte verbale Scaffolding-Maßnahme stellt eine mögliche Unterstützung da. Kleickmann (2012) teilt die Unterstützungsmaßnahmen in Maßnahmen vor des Unterrichts und während des Unterrichts. Ersteres beinhaltet zunächst eher die Unterrichtsplanung der Lehrperson durch herausfordernde Aufgaben und Fragestellungen, didaktische Reduzierung von Problemen, themenspezifische Schwierigkeiten zu erkennen oder situierte, subjektive, bedeutungsvolle Lernanlässe zu schaffen (Kleickmann, 2012). Maßnahmen während des Unterrichts nach Kleickmann (2012) beinhalten hingegen beispielsweise verbale Unterstützungsmaßnahmen durch Scaffolding indem Diskussionen zwischen Kindern angeregt werden, Begründungen eingefordert werden, kognitive Konflikte ausgelöst werden und durch klare Sprache das Gespräch auf das eigentliche Thema gelenkt wird (Kleickmann, 2012).
In Bezug auf verbale Unterstützung durch Scaffolding-Maßnahmen spielt die enge Verbringung und das wechselseitige Angewiesen sein von Sachunterricht und Sprache ebenfalls eine sehr bedeutenden Rolle. Erst die Sprache gibt den Dingen, die im naturwissenschaftlichen Sachunterricht behandelt werden, einen Namen und beschreibt beobachtete Phänomene. Es ist wichtig dass die SuS nicht nur neue Erkenntnisse über die Natur, erfahren sondern diese Erkenntnisse auch in Worte und die dazugehörige Fachsprache fassen können. Die Begriffsbildung funktioniert im Kindesalter am effektivsten, wenn vermittelte Erfahrungen mit Begriffen verknüpft werden (Ministerium für Bildung, Frauen und Jugend,2006). Durch die Scaffolding-Maßnahme, können hier gezielte Hilfen gegeben werden, um die Schüler an eine angemessene Sprache und erste fachliche Begriffe heranzuführen.
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- Alina Rausch (Autor), 2017, Der Prozess der Wissensgewinnung im naturwissenschaftlichen Sachunterricht in der Grundschule, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/458226
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