Erwerb physikalischer Basiskonzepte durch Sachunterricht

Eine Reihe von Forschungsprojekten zu physikalischen Themen des Sachunterrichts (Fliegen, Auftrieb, Dichte, Luftdruck, und Vakuum, Schall), die zusammen mit Examenskandidaten durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass Grundschulkinder in einem entdeckenden Unterricht erstaunliche Lernerfolge erreichen können. Insbesondere konnte nachgewiesen werden, dass bei angemessener Gestaltung des Unterrichts das eigenständige Denken der Schülerinnen und Schüler gefördert werden kann und anwendungsfähiges, in Zusammenhänge integriertes Wissen entsteht. Konstruktivistische Ansätze des Wissenserwerbs bilden die Basis für die Gestaltung der entsprechenden Lehr-Lernumgebungen.

In einem Pilotprojekt zum Thema "Schwimmen und Sinken" (1999-2000) wurde eine Methode entwickelt, individuelle Lernfortschritte von Kindern mit Hilfe von Einzelinterviews zu erfassen und statistisch auszuwerten.

Das im März 2000 begonnene DFG-Projekt "Auswirkungen von Unterricht zum "Schwimmen und Sinken" auf das Verständnis physikalischer Basiskonzepte und den Erwerb inhaltsübergreifender graphisch-visueller Kompetenzen bei Grundschulkindern", das in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Elsbeth Stern vom Max-Planck-Institut in Berlin durchgeführt wird, untersucht den Zusammenhang zwischen einer angemessenen Gestaltung von Lehr-Lernumgebungen und dem Verstehen physikalischer Konzepte. Das DFG-Projekt ist eingeordnet in den DFG Schwerpunkt "Die Bildungsqualität von Schule: Fachliches und fächerübergreifendes Lernen im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht in Abhängigkeit von schulischen und außerschulischen Kontexten" (BIQUA).

Zur Untersuchung: In einer quasiexperimentellen Schulstudie, die Anfang 2001 beginnt, werden je drei dritte Klassen nach zwei verschiedenen Methoden unterrichtet. In drei Klassen wird ein sog. offener Unterricht durchgeführt, indem die Selbststeuerung der Schüler zentral ist. In drei anderen Klassen wird ein zwar aktiver, aber durchaus auch lehrergesteuerter Unterricht durchgeführt. Die Lehrersteuerung bezieht sich auf die Anordnung der Unterrichtsinhalte und auf die Gesprächsführung in Klassengesprächen. Sie hat zum Ziel, kognitive Konflikte und den Aufbau angemessenerer Konzepte zu fördern. In beiden Designs wird nach konstruktivistischen Grundsätzen unterrichtet.

Mit Hilfe von mündlichen Einzelinterviews und schriftlichen Fragebögen, die vor und nach dem Unterricht durchgeführt werden, wird ermittelt, was die Schüler gelernt und verstanden haben, ob sie ihr Wissen anwenden können, ob der Unterricht Interesse geweckt hat, ob wie motiviert waren (kognitive und nicht-kognitive Zusammenhänge). Die Posttests werden zehn Wochen nach dem erteilten Unterricht durchgeführt. Nach einem halben Jahr folgt ein Follow-Up-Test, um zu prüfen, wie stabil der Abbau von Fehlkonzepten ist. Gegenstand des Unterrichts ist das Thema: "Wie kommt es, dass ein Schiff schwimmt?".

Das DFG-Projekt ist zunächst auf zwei Jahre befristet. Eine Weiterführung in zwei folgenden Antragszeiträumen ist geplant.

Drittmittelgeber:

DFG

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. K. Möller, A. Jonen, E. Blumberg, Dipl. soz. A. Engelen

Veröffentlichungen:

Möller, K.: Verstehendes Lernen im Sachunterricht - "Wie kommt es, daß ein Flugzeug fliegt?". In: Brechel, Renate (Hrsg.): Zur Didaktik der Physik und Chemie. Probleme und Perspektiven. Vorträge auf der Tagung für Didaktik der Physik/ Chemie in Essen, September 1998. Alsbach/ Bergstrasse: Leuchtturm-Verlag 1999, S.164-166.

Möller, K.: Konstruktivistisch orientierte Lehr-Lernprozessforschung im naturwissenschaftlich-technischen Bereich des Sachunterrichts. In: Köhnlein, Walter (Hrsg.): Vielperspektivisches Denken im Sachunterricht. Bad Heilbrunn: Klinkhardt 1999, (= Forschungen zur Didaktik des Sachunterrichts, Bd.3), S. 125-191.

Möller, K.: Lehr-Lernforschung im Sachunterricht. In: Jaumann-Graumann, Olga und Köhnlein, Walter (Hrsg.): Lehrerprofessionalität - Lehrerprofessionalisierung. Jahrbuch Grundschulforschung. Bd. 3. Bad Heilbrunn: Klinkhard 2000.

Möller, K.: Lehr-Lernprozeßforschung im naturwissenschaftlich-technischen Bereich des Sachunterrichts. In: Duit, Reinders und von Rhöneck,Christoph (Hrsg.): Ergebnisse fachdidaktischer und psychologischer Lehr-Lern-Forschung. Beiträge zu einem Workshop an der Pädagogischen Hochschule Ludwigsburg. Kiel: IPN 2000, S. 131-156.

Möller, K.: Forschung für den Sachunterricht: Verstehendes Lernen im Vorfeld der Naturwissenschaften? In: Die Grundschulzeitschrift Heft 11, 2000, 14. Jahrgang, S. 54-57.

Möller, K.: Konstruktivistische Sichtweisen für das Lernen in der Grundschule? In: Czerwenka, Kurt; Nölle, Karin; Roßbach, Hans-Günther (Hrsg.): Jahrbuch Grundschulforschung. Bd. 4. Leverkusen: Leske und Buderich (im Druck)

Jonen, A., A. Engelen, K. Möller:"Wie kommt es, dass ein eisernes Schiff nicht untergeht?" - Eine Untersuchung zum Lernen von Grundschülern im Vorfeld der Naturwissenschaften. In: Renate Brechel (Hrsg.): Vorträge auf der Tagung für Didaktik der Physik/ Chemie in Berlin, September 2000. Alsbach/Bergstraße: Leuchtturm-Verlag 2001, S. 147-149 (= Zur Didaktik der Physik und Chemie. Probleme und Perspektiven. Bd. L21).

Möller, K.: Wissenserwerb und Wissensqualität im naturwissenschaftsbezogenen Sachunterricht. In: Kahlert, Joachim; Inckemann, Elke: Wissen, Können und Verstehen - über die Herstellung ihrer Zusammenhänge im Sachunterricht. (= Probleme und Perspektiven des Sachunterrichts, Band 11) Bad Heilbrunn/ Obb.: Klinkhardt 2001, S. 115-126.