Pädagogische Hochschule St. Gallen PHSG Studiengang Kindergarten und Primarschule
Entwicklung von Natur, Mensch und Gesellschaft-spezifischen Lernumgebungen für die Mittelstufe zum Thema « Erneuerbare Energie » in Bezug auf den Lehrplan 21
Bachelorarbeit | 20.01.2017
im Rahmen der Ausbildung 2014-2017
im Studienbereich Natur, Mensch und Gesellschaft
Jeanine Kuratli | Kobelwies 13 | 9463 Oberriet jeanine.kuratli@stud.phsg.ch +41 79 681 96 77
Begleitung und Begutachtung | Gerd Oberdorfer Beratungsperson RDZ
1. Abstract
Die Pädagogische Hochschule setzt sich stark für die Förderung der Naturwissenschaften in der Schule ein.
In diesem Zusammenhang wurden bereits einige Fördermassahmen realisiert, wie beispielsweise die Forscherkiste. Sie hat das Ziel, die Kinder zum Forschen und Experimentieren auf allen Schulstufen anzuregen. Sowohl die Forscherkiste als auch meine produktorientierte Bachelorarbeit sind auf folgendem, zugrundeliegenden Leitgedanken von Konfuzius aufgebaut:
«Sage es mir, und ich werde es vergessen.
Zeige es mir, und ich werde es vielleicht behalten.
Lass es mich tun, und ich werde es können.» (Konfuzius, 551-479 v. Chr. zit. nach Oberdorfer, 2008, S. 6) In dieser Arbeit wird die brisante Thematik der «Energiestrategie 2050» geschildert. Die Bildung für Nach- haltige Entwicklung zeigt deutlich eine Verbindung und Weiterführung des Grundgedankens der Energie- strategie im Bereich der Erziehung. Sie begründet damit ihre Verankerung im heutigen Bildungssystem und dem neuen Lehrplan 21.
Der theoretische Teil der Arbeit enthält zudem die Aufarbeitung der Anforderungen an eine NMG-spezifische Lernumgebung und die damit einhergehenden überfachlichen Kompetenzen, die bei Schülern und
Schülerinnen im Unterricht gefördert werden können. Zudem wird der Einfluss von Präkonzepten, Modellen und des Beobachtens und Experimentierens näher erläutert. Am Ende dieser Arbeit wird die Herstellung der drei Produkte beschrieben. Das aus den drei Werkstücken entstandene Forscherheft mitsamt seinen Erklä- rungen verknüpft das theoretische Hintergrundwissen aus dem Theorieteil der Arbeit. Die Experimente im Forscherheft spannen den Bogen zum didaktischen Element des forschenden und entdeckenden Lernens.
Auch darin wiederspiegelt sich die Grundidee des Konfuzius, obwohl im heutigen Sprachgebrauch eher die Bezeichnung «Learning by doing» Verwendung findet.
Nicht nur der PHSG und der Forscherkiste sondern auch dieser Bachelorarbeit liegen das Wecken der Neugier und das Interesse an den Naturwissenschaften sowie die Sensibilisierung für eine «Nachhaltige Entwicklung» unserer Umwelt sehr am Herzen.
Keywords: Erneuerbare Energie, forschend-entdeckendes Lernen, Experiment, Nachhaltigkeit
2. Inhaltsverzeichnis
1. Abstract 2
2. Inhaltsverzeichnis 3
3. Einleitung 5
3.1 Fragestellung 5
3.2 Methodik / Vorgehen 6
4. Rund um das Thema «Energie» 7
4.1 Der Begriff «Energie» 7
4.2 Der Begriff «Fossile Energie» 8
4.3 Der Begriff «Erneuerbare Energie» 8 5. Die Energiestrategie 2050 9
5.1 Die Energiestrategie 2050 im Detail 9
5.2 Die Entwicklung des Energieverbrauchs in der Schweiz 9 5.3 Gesamtenergieverbrauch der Schweiz nach Verbrauchergruppen 11
5.4 Der Ausbau erneuerbarer Energien 12
6. Bildung für Nachhaltige Entwicklung 14
6.1 Begriffsdefinition von «Bildung für Nachhaltige Entwicklung» 14 6.2 Die Wurzeln der Nachhaltigkeit 14
6.3 Die weltweiten Ziele einer Nachhaltigen Entwicklung 15 6.4 Die Verknüpfung der Bildung mit der Nachhaltigen Entwicklung 15 6.5 Die Leitidee einer Bildung für Nachhaltige Entwicklung im Lehrplan 21 16 6.6 Ausschnitte der fächerübergreifenden Themen aus dem Lehrplan 21 17 7. Mit Lernaufgaben grundlegende Kompetenzen fördern 18 7.1 Das Grundgerüst guter Lernaufgaben 18
7.2 Kennzeichen eines guten Auftrags 19
8. Bedeutung und Zielsetzung des Fachunterrichts im Lehrplan 21 20 8.1 Vier Handlungsaspekte für die Kompetenzentwicklung 20 8.2 Lernumgebungen und Lernaufgaben im NMG Unterricht 21
8.3 Dokumentation von Lernprozessen 22
9. Lernaufgaben mit Einbezug überfachlicher Kompetenzen 23
9.1 Der Einbezug überfachlicher Kompetenzen in die Lernaufgaben 23 9.2 Was sind überfachliche Kompetenzen? 23
9.3 Die überfachlichen Kompetenzen im Detail 24 9.4 Überfachliche Kompetenzen im NMG Unterricht 27
10. Präkonzepte und deren Einfluss auf das Wissen 28
10.1 Definition des Begriffs «Präkonzept» 28
10.2 Wie entstehen Präkonzepte? 28
10.3 Die Veränderung von Präkonzepten unterstützen 28 10.4 Die Conceptual-Change Theorie 29
11. Modelle im naturwissenschaftlichen Unterricht 30
11.1 Was sind Modelle? 30
11.2 Kennzeichen und Zweck eines guten Modells 30
12. Beobachten und Experimentieren 31
12.1 Wozu experimentieren? 31
12.2 Betrachten und Beobachten als Grundlage des Experimentierens 32 12.3 Handlungsbezogenes Lernen im naturwissenschaftlichen Unterricht 32
13. Die Herstellung der drei Produkte zum Thema erneuerbare Energie 34 13.1 Hintergrundgedanken 34 13.2 Wasserrad – das erste Werkstück 34 13.3 Windrad – das zweite Werkstück 36 13.4 Solarlastwagen – das dritte Werkstück 38 13.5 Meine persönliche Erfahrung 39 14. Zusammenfassendes Fazit 41
14.1 Resümee 43
14.2 Ausblick 43
15. Quellenverzeichnis 44 15.1 Literaturquellen 44 15.2 Internetquellen 44 15.3 Zeitschriften/Artikel 46 15.4 Abbildungsverzeichnis 46
16. Anhang 47
16.2 Danksagung 48
16.3 Schriftliches Produkt 48 17.Quellenverzeichnis des schriftlichen Produkts 48 17.1 Quellenverzeichnis vom Forscherheft zum Thema erneuerbare Energie 48 17.1.1 Literaturquellen 48 17.1.2 Abbildungsverzeichnis 48 17.2 Quellenverzeichnis vom Lehrerkommentar zum Thema «Erneuerbare Energie» 49 17.2.1 Literaturquellen / Internetquellen 49 17.2.2 Abbildungsverzeichnis 50 17.3 Bezugsquellen für das Material der drei Werkstücke 50 17.3.1 Wasserrad 50
17.3.2 Windrad 50
17.3.3 Solarlastwagen 51
3. Einleitung
3.1 Fragestellung
Der Fachbereich «Natur, Mensch und Gesellschaft» beinhaltet viele spannende Themen, in die man sich ver- tiefen kann. Die riesige Bandbreite an Inhalten lässt die Frage zu, welche konkreten naturwissenschaftlichen Erfahrungen ein Kind am Ende seiner Schulzeit eigentlich gemacht haben sollte. Unsere Kinder wachsen in einer technologisierten, automatisierten, mediatisierten und zubetonierten Umwelt auf. Aus diesem Grund entwickelt sich ein Mangel an konkreten und praktischen Erfahrungen aus der Natur. Viele Kinder beziehen ihr Wissen aus dem Internet, anstatt es direkt aus ihrem Umfeld zu holen. Den meisten fehlt der Zugang zur Na- tur oder einer Werkstatt. Hinzu kommt der neue Lehrplan, der bereits 2017 in einigen Kantonen neu in Kraft tritt und somit auch neue Bestimmungen mit sich bringt. So fordert er im Fachbereich «Natur, Mensch und Gesellschaft» vier Handlungsaspekte für die Kompetenzerreichung, welche durch Denk- Arbeits- und Hand- lungsweisen konkret gefördert werden können. Diese Handlungsweisen unterstützen das Lernen bei direkter Begegnung, durch Erklärungen von Phänomenen sowie der Nutzung naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen oder Erkenntnissen für technische Anwendungen.
Das Ziel ist, dass die Schülerinnen und Schüler in Zukunft im naturwissenschaftlichen Unterricht Phänomene aus dem Alltag und der Technik besser verstehen und anhand eigener Erfahrungen aus der Umwelt erklären können. Die Neuausrichtung des Lehrplans 21 fordert jedoch nicht nur die Mehrperspektivität sondern auch die «Bildung für Nachhaltige Entwicklung». Sie ist im Lehrplan 21 neuerdings fest verankert. Die nachhaltige Entwicklung ist aus der Sicht der Autorin direkt mit dem Thema der «Erneuerbaren Energien» verbunden. Die starke Gewichtung des neuen Lehrplans rückte diese Thematik verstärkt ins Zentrum.
Die Auseinandersetzung mit dem Thema „«Erneuerbare Energien» brachte zum Vorschein, dass in diesem Bereich bereits einige Lehrmittel vorhanden sind. Jedoch konnten wenige Inhalte gefunden werden, die dem Mangel an praktischen Erfahrungsfeldern entgegenwirken. Durch die aufgeführten Gründe offenbarte sich eine «Lücke», die von hoher Relevanz und Aktualität ist. Die Autorin hat sich aufgrund dieser ungenügenden Ausgangslage für die folgende Fragestellung mit den dazugehörigen Unterfragen entschieden:
Fragestellung:
Entwicklung von Natur, Mensch und Gesellschaft- spezifischen Lernumgebungen für die Mittelstufe zum Thema «Erneuerbare Energie» in Bezug auf den Lehrplan 21.
Unterfragen:
1. Welche Anforderungen müssen NMG spezifische Lernumgebungen/Lernaufgaben erfüllen?
2. Welche spezifischen Kompetenzen für eine Nachhaltige Entwicklung können den Kindern mit dem Thema vermittelt werden?
3. Welche überfachlichen Kompetenzen können mit der entwickelten Lernaufgabe zusätzlich abgedeckt werden?
4. Welche Kompetenzen in Bezug auf den Lehrplan 21, Zyklus 2, sollen Kinder zum Thema «Erneuerbare Energie» erwerben?
3.2 Methodik / Vorgehen
Zu Beginn der Arbeit wird die Thematik der erneuerbaren Energie aufgearbeitet. Danach wird ergründet, wieso dieser Inhalt in der Bildung verankert wurde. Anschliessend wird mit Hilfe des Studiums von Fachlitera- tur geklärt, welche Anforderungen Lernaufgaben im Fachbereich Natur, Mensch und Gesellschaft zu erfüllen haben.
Mittels der Analyse der Lektüre soll ebenfalls herausgefunden werden, welche überfachlichen Kompetenzen durch entsprechend konzipierte Lernaufgaben gefördert werden können. Die Literaturanalyse wiederum gibt Aufschluss darüber, welche Anforderungen an das Produkt gestellt werden.
Das Ziel ist es, das Gelernte aus der Literatur in das Werkstück einfliessen zu lassen, sodass das nachhaltige Lernen der Kinder im Zentrum steht, da das nachhaltige Lernen durch Erleben und Entdecken auf konkretem Handeln basiert. Experimente ermöglichen einen Einblick in diese grundlegenden Erfahrungen. Aus diesem Grund wird sich die Autorin im Lauf der produktorientierten Arbeit selbst mit Experimenten auseinanderset- zen, jedoch in einem grösseren Umfang.
Die Experimente bestehen darin, funktionstüchtige Produkte herzustellen, wobei die Kinder auf der Basis von
«Konkretem Handeln und Forschen» selbst lernen können. Für die Herstellung der einzelnen Werkstücke sind keinerlei Arbeitsanweisungen vorhanden. Die Autorin muss in eigener Regie geeignete Materialien suchen und verarbeiten, um ihre Werkstücke anzufertigen. Sobald das Produkt fertiggestellt ist, werden daraus spezifische Lernaufgaben für die Schüler und Schülerinnen der Mittelstufe entwickelt. Diese Methode ist sehr offen, damit die Herstellerin selbst erfahren kann, welche Auswirkungen entdeckendes und forschendes Ler- nen und Handeln haben können.
4. Rund um das Thema «Energie»
4.1 Der Begriff «Energie»
Dieser Begriff ist, sehr vielseitig, denn Energie ist in unserem Leben allgegenwärtig. Im Alltag wird oft eine Erklärung anhand einer Person vorgenommen. Wenn also ein Individuum imstande ist, etwas zu leisten, ist es in Besitz von Energie. In der Physik hat der Begriff eine ähnliche Bedeutung wie im Alltag. Physikalisch betrachtet ist Energie die Fähigkeit, eine Arbeit zu verrichten. Die Energie steckt dabei in irgendeiner Form in einem Objekt. Die unterschiedlichen Energiearten können in verschiedenster Weise auftreten:
- Kinetische Energie in Form von fliessendem Wasser
- Potentielle Energie in Form eines hoch liegenden Gegenstands - Strahlungsenergie in Form von Sonnen- oder Wärmestrahlung - Chemische Energie in Form von Verbrennung oder einer Batterie - Thermische Energie in Form von Verbrennungswärme
- Elektrische Energie in Form eines Blitzes
- Kernenergie in Form radioaktiven Zerfalls von Atomen
Verrichtet ein Objekt Arbeit an einem anderen Objekt, so findet eine Energieübertragung statt, wobei die Energie des ersten Objektes abnimmt und die Energie des zweiten Objektes zunimmt. Energie kann daher weder erzeugt noch verbraucht werden, da stets ein Energieaustausch in Form einer Energieübertragung erfolgt. Dieses Prinzip der Energieübertragung lässt sich auf alle Energieformen übertragen (vgl. Schild &
Dumm, 2009, S. 11-17 und Energie Schweiz Basiswissen Energie, 2015, S. 1-3).
Heute nutzt der Mensch eine grosse Vielzahl solcher Energieumwandlungsprozesse für seine Energiever- sorgung. Dabei werden unterschiedliche Energieträger voneinander unterschieden: Natürlich vorkommende Energie wie Wasser, Wind, Erdöl oder Uran nennt man Primärenergie. Sie wurden noch keiner Umwandlung oder technischen Aufbereitung unterzogen und befinden sind im naturbelassenen Zustand. Die Primärenergie kann wiederum in zwei Gruppen unterteilt werden: Die erneuerbaren und die nicht erneuerbaren Energieträ- ger. Werden die Primärenergieträger in eine andere Energieform umgewandelt, technisch aufbereitet oder auf einen anderen Energieträger übertragen, so spricht man von Sekundärenergie beziehungsweise von
Endenergie (vgl. Energie Schweiz Basiswissen Energie, 2015, S. 1-3).
4.2 Der Begriff «Fossile Energie»
Nicht erneuerbare Energien werden unter anderem auch als «Fossile Energie» bezeichnet, da sie aus fossiler Biomasse entstanden sind. Sie werden aus endlichen Rohstoffen gewonnen, die früher oder später zur Neige gehen, weil sie in den für uns Menschen fassbaren Zeiträumen nicht mehr neu entstehen können. Zu den fossilen Energieträgern gehören Erdöl, Erdgas und Kohle. Uran bildet hier eine Ausnahme, weil es nicht zur fossilen Energie aber auch nicht zu den erneuerbaren Energien gehört. Neben ihrer Endlichkeit haben fossile Energieträger noch einen weitaus grösseren Nachteil: Bei Verbrennungsprozessen dieser Energieträger ent- steht Kohlendioxid (CO₂), welches als Hauptursache für die Klimaerwärmung und der damit einhergehenden Klimawandels gilt (vgl. Energie Schweiz nicht erneuerbare Energien, 2015, S. 1-4).
4.3 Der Begriff «Erneuerbare Energie»
Allgemein sind unter diesem Begriff diejenigen Energieformen zu verstehen, die auf natürliche Weise nach- wachsen können. Sie werden bei deren Nutzung nicht aufgebraucht, sondern sind imstande, sich schnell zu regenerieren. Zu den in der Schweiz erneuerbaren Energieträgern zählen Wasserkraft, Windkraft,
Sonnenenergie, Umgebungswärme und Biomasse. Gegenüber den fossilen Energieträgern haben sie den Vorteil, dass bei ihrer Nutzung kein Kohlendioxid und andere schädliche Abgase freigesetzt werden. Hinge- gen sind auch sie nicht ganz problemlos, da oft bauliche Eingriffe nötig sind, um erneuerbare Energien nutzen zu können wie zum Beispiel Staudämme oder Offshore-Windkraftanlagen (vgl. Energie Schweiz erneuerbare Energien, 2015, S. 1-4).
5. Die Energiestrategie 2050
5.1 Die Energiestrategie 2050 im Detail
Im internationalen Umfeld sind seit einigen Jahren tiefgreifende Veränderungen in Form von wirtschaftlichen und technologischen Entwicklungen sowie politischen Entscheiden zu beobachten. Nach der Nuklear- katastrophe vom 11. März 2011 in Fukushima haben der Bundesrat und das Parlament beschlossen, schritt- weise aus der Kernenergie auszusteigen. Die bestehenden fünf Kernkraftwerke werden am Ende ihrer sicherheitstechnischen Laufzeit abgeschaltet und nicht mehr durch neue Kraftwerke ersetzt. Durch den Ver- zicht auf den Einsatz von Kernkraftwerken fallen grosse Teile des Stromangebots weg. Diese Beschlüsse und Veränderungen im internationalen Energieumfeld bedingen eine Neuausrichtung des Schweizer Energie- systems.
Dies hat den Bundesrat dazu bewogen, die Strategie zur langfristigen Gewährleistung einer sicheren, preis- werten und umweltverträglichen Energieversorgung der Schweiz zu überarbeiten. Daraus ist die Energie- strategie 2050 entstanden, welche die dazu nötigen Massnahmen bündelt. Die konkreten Ziele der Ener- giestrategie nach Energie Schweiz sind: «Bis 2035 soll der durchschnittliche Endenergieverbrauch pro Person und Jahr gegenüber dem Basisjahr 2000 um 43 Prozent sinken, der Stromverbrauch um 13 Prozent. Bis 2050 ist eine Reduktion des Endenergieverbrauchs um 54 Prozent und des Stromverbrauchs pro Person und Jahr um 18 Prozent angestrebt. Die Stromproduktion aus neuen erneuerbaren Energien, nämlich Wind, Sonnenenergie, Biomasse und Geothermie soll bis 2035 auf 14.5 TWh steigen, und bis 2050 auf 24.2 TWh.» (Energie Schweiz Energiestrategie 2050, 2015, S. 2)
Damit die Energiestrategie bis 2050 umgesetzt werden kann, soll in einer ersten Phase die Energieeffizienz gesteigert werden und die Nutzung der erneuerbaren Energie verstärkt werden. Diese Ziele können mit den heute verfügbaren Technologien bereits realisiert werden. Die langfristigen energie- und klimapolitischen Ziele können damit jedoch nur teilweise erreicht werden. Deshalb ist eine zweite Etappe nötig, in der nach 2020 eine Energieabgabe auf sämtliche Energieträger geplant ist. Die Nutzung der Energie wird also versteuert.
Das geschaffene Lenkungssystem soll einen Anreiz zum sparsamen Umgang mit Energie schaffen. Mit dieser Strategie soll der hohe Versorgungsstandard der Schweiz erhalten bleiben und gleichzeitig die Umweltbelas- tung reduziert werden (vgl. Bundesamt für Energie BFE, 2016 und Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK, o.J. und Energie Schweiz Energiestrategie 2050, 2015, S. 1-4).
5.2 Die Entwicklung des Energieverbrauchs in der Schweiz
In den letzten 60 Jahren ist der Endenergieverbrauch in der Schweiz stark gestiegen. Im Jahr 2014 deckte die Schweiz ihren Endenergieverbrauch mehrheitlich aus nicht erneuerbaren Quellen. Zwei Drittel der Ener- gie stammten aus fossilen Energieträgern, ein Drittel deckten die Elektrizität und übrigen Energieträger, wie die erneuerbare Energie, ab. Die Energieperspektiven zeigen, dass die Energienachfrage ohne Einsparungen immer weiter anwächst. Hauptgründe dafür sind vor allem das Bevölkerungswachstum, die wirtschaftliche Entwicklung und die Zunahme des Verkehrs. Zusätzlich zeigen sich noch weitere Gründe wie die
zunehmende Mehrfachausstattung in den Haushalten, neue Geräte und Anwendungensformen sowie mehr Wohnfläche pro Person, die verantwortlich sind für den Mehrverbrauch an Energie in den letzten Jahren (vgl.
Energie Schweiz Energieverbrauch in der Schweiz und weltweit, 2015, S. 1-4 und Eidgenössisches Departe- ment für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK, o.J.).
Abb. 1
Abb. 2
5.3 Gesamtenergieverbrauch der Schweiz nach Verbrauchergruppen
Die Sektoren Verkehr, Haushalte und Wirtschaft verbrauchen je ein Drittel der Endenergie in der Schweiz. In den Haushalten wird ein Grossteil der Energie fürs Heizen und das Warmwasser verwendet. Hierfür werden mehrheitlich fossile Energieträger eingesetzt. Der Rest wird für Elektrizität in Form von Licht und den Betrieb von Haushaltsgeräten gebraucht. Der Bereich des Verkehrs setzt sich aus privatem und öffentlichem Trans- port auf Strassen und Schienen, auf dem Wasser und in der Luft zusammen. Für seinen Betrieb werden auch fast ausschliesslich fossile Brennstoffe wie Benzin, Diesel und Kerosin verbraucht. Ausser beim Schienen- verkehr und für Elektroautos kommt Elektrizität zum Einsatz. Im Wirtschaftsbereich werden ebenso zu einem Grossteil nur fossile Energieträger eingesetzt (vgl. Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK, o.J.).
Abb. 3
Abb. 4 5.4 Der Ausbau erneuerbarer Energien
Im Jahr 2007 legte das Parlament fest, dass die jährliche Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien erhöht werden müsse. Dafür sollten die erneuerbaren Energien wie Sonne, Holz, Biomasse, Wind, Geothermie und Umgebungswärme ausgebaut werden, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren und den Ausstieg aus der Kernenergie zu unterstützen.
Im Jahr 2014 machte der Verbrauch an erneuerbaren Energiequellen lediglich 21,4 Prozent des Gesamtener- gieverbrauchs aus. Im Vergleich zu den fossilen Energieträgern macht dies nur etwa ein Fünftel des schwei- zerischen Endenergieverbrauchs aus (vgl. Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK, o.J.).
Abb. 5
Der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromproduktion in der Schweiz beträgt heute rund 59 Prozent.
55 Prozent davon werden mit Wasserkraft erzeugt und rund 4 Prozent mit anderen erneuerbaren Energi- en, wobei hier der grösste Anteil aus Kehrrichtverbrennungs- und Abwasserreinigungsanlagen stammt. Die erneuerbaren Energien wie Wind, Biomasse und Sonnenenergie tragen aktuell allerdings nicht mehr als 2.2 Prozent zur Schweizer Stromproduktion bei. Im Hinblick auf die Energiestrategie 2050 muss der Anteil dieser Energiequellen massiv erhöht werden (vgl. Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK, o.J.).
6. Bildung für Nachhaltige Entwicklung
6.1 Begriffsdefinition von «Bildung für Nachhaltige Entwicklung»
Mit der Bildung für Nachhaltige Entwicklung kurz BNE ist eine Bildung gemeint, die Menschen zu zukünftigen Denken und Handeln befähigen soll. Sie ermöglicht, die Auswirkungen des eigenen Handelns auf die Welt zu verstehen und verantwortungsvolle Entscheidungen für die Zukunft zu treffen. Man beschäftigt sich beispiels- weise mit Fragen wie: Wie beeinflussen unsere Entscheidungen Menschen nachfolgender Generationen oder in anderen Erdteilen? Welche Auswirkungen hat das Konsumverhalten? Welche Fortbewegungsmittel werden genutzt? Wie viel Energie wird verbraucht?
All diese Fragen sollen Menschen dazu befähigen, globale Probleme vorherzusehen und sich mit ihnen ausei- nanderzusetzen, um ein Bewusstsein für unsere Umwelt zu schaffen und innovative Lösungen für die Zukunft zu finden (vgl. Labudde, 2010, S. 38-39 und Deutsche UNESCO-Kommission e.V., o.J.).
6.2 Die Wurzeln der Nachhaltigkeit
Die Wurzeln des Nachhaltigkeitsbegriffs reichen weit in die Vergangenheit zurück. Hans-Karl von Carlowitz übertrug bereits 1713 den Gedanken der Nachhaltigkeit auf die Waldwirtschaft. «Schlage nur so viel Holz, wie der Wald verkraften kann! So viel Holz, wie nachwachsen kann!» (Deutsche UNESCO-Kommission e.V., o.J.) Der Nachhaltigkeitsbegriff ist im Brundtland-Bericht der Vereinigten Nationen von 1987 folgendermassen de- finiert: «Humanity has the ability to make development sustainable - to ensure that it meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs.» (Industrie- und Handelskammer Nürnberg für Mittelfranken, o.J.) Auf Deutsch übersetzt bedeutet dies: «Nachhaltige Entwicklung ist eine Ent- wicklung, die gewährt, dass künftige Generationen nicht schlechter gestellt sind, ihre Bedürfnisse zu befriedigen als gegenwärtig lebende.» (Industrie- und Handelskammer Nürnberg für Mittelfranken, o.J.)
Der Begriff Nachhaltigkeit geht im Zusammenhang mit der Bildung für Nachhaltige Entwicklung heute weit über den reinen Umweltbegriff hinaus. Er verbindet die gegenseitige Abhängigkeit von Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft in einem sogenannten Nachhaltigkeitsdreieck. In diesem Dreieck werden zusätzlich die räum- liche und die zeitliche Dimension miteinbezogen. Die Nachhaltigkeit beschreibt demnach eine Entwicklung, in der politische, ökonomische, ökologische, soziale und kulturelle Prozesse miteinander vernetzt sind. Das gegenwärtige Handeln hat Auswirkungen auf die Zukunft, wobei Wechselwirkungen zwischen lokaler und globaler Ebene bestehen. Vorallem die Ressourcen sollten in Form von Gütern und ökonomischen sowie ökologischen Einheiten geschützt werden, insbesondere, wenn sie nicht erneuerbar sind.
Im Nachhaltigkeitsdreieck können die vielschichtigen Wechselwirkungen der Raum- und Zeitdimension mit den Zieldimensionen Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft sehr schön abgebildet werden (vgl. Industrie- und Handelskammer Nürnberg für Mittelfranken, o.J. und Deutsche UNESCO-Kommission e.V., o.J. und Labud- de, 2010, S. 38-39 und Deutschschweizer Erziehungsdirektoren-Konferenz D-EDK, 2013, Leitidee Nachhalti- ge Entwicklung).
6.3 Die weltweiten Ziele einer Nachhaltigen Entwicklung
Die Vereinigten Nationen haben im Herbst 2015 Ziele für die gesamte Staatengemeinschaft im Bereich der Nachhaltigen Entwicklung verabschiedet und nehmen mit diesen Zielen erstmals alle Staaten in die Pflicht.
Integraler Bestandteil dieses Meilensteins sind die sogenannten Sustainable Development Goals, kurz
«SDGs». Ein Bildungsziel innerhalb der nachhaltigen Entwicklungsagenda lautet: «Bis 2030 für alle Menschen inklusive, chancengerechte und hochwertige Bildung sowie Möglichkeiten zum lebenslangen Lernen sicherstellen.»
(Deutsche UNESCO-Kommission e.V., 2016, S. 8)
Mit der Verabschiedung des «Aktionsrahmens für Bildung 2016-2030» haben die Bildungsminister der ganzen Welt im November 2015 beschlossen, das globale Nachhaltigkeitsziel bis zum Jahr 2030 umzusetzen. Der Schlüssel für diese grosse Herausforderung der heutigen Zeit bildet die Erziehung.
Das Thema «Bildung für Nachhaltige Entwicklung» hat auch in der Schweiz Bedeutungszuwachs gefunden.
Der Artikel Zwei der Schweizerischen Bundesverfassung erklärt die nachhaltige Entwicklung sogar zu einem Staatsziel der Schweiz. Im Artikel 73 der Nachhaltigkeit fordert er Bund und Kantone dazu auf, ein ausgewo- genes Verhältnis zwischen der Natur, ihrer Erneuerungsfähigkeit und ihrer Beanspruchung durch den Men- schen anzustreben (vgl. Deutsche UNESCO-Kommission e.V. (o.J.) und Stiftung éducation 21, 2013).
6.4 Die Verknüpfung der Bildung mit der Nachhaltigen Entwicklung
«Bildung ist eine unerlässliche Voraussetzung für die Förderung der nachhaltigen Entwicklung und die bessere Befähigung der Menschen, sich mit Umwelt- und Entwicklungsfragen auseinanderzusetzen. Während die Grun- derziehung den Unterbau für jede Umwelt- und Entwicklungserziehung liefert, muss letztere zum wesentlichen Bestandteil allen Lernens werden.» (Agenda 21, 1992, S. 329)
Mit diesem Zitat aus der Agenda 21 wird deutlich hervorgehoben, dass die Bildung in der Primarschule im Zusammenhang mit der Nachhaltigen Entwicklung eine essentielle Rolle spielt. Das Ziel guter Bildung geht über das reine Faktenwissen hinaus. Gute Bildung vermittelt demnach die Fähigkeiten und Werte, die ein vor- ausschauendes Denken, interdisziplinares Wissen, autonomes Handeln und die Partizipation an gesellschaft- lichen Entscheidungsprozessen ermöglicht.
«Ziel ist die Förderung einer breit angelegten öffentlichen Bewusstseinsbildung als wesentlicher Bestandteil einer weltweiten Bildungsinitiative zur Stärkung von Einstellungen, Wertvorstellungen und Handlungsweisen, die mit einer nachhaltigen Entwicklung vereinbar sind.» (Agenda 21, 1992, S. 333) Anhand dieses Zitats aus der Agen- da 21 werden die Ziele der UN-Weltdekade «Bildung für Nachhaltige Entwicklung im Jahre 2005 bis 2014»
nochmals eingehend erläutert (vgl. Agenda 21, 1992, S. 329-333).
Abb. 6
Das gesellschaftliche Leitbild einer Nachhaltigen Entwicklung hat zum Ziel, alle Akteure und Akteurinnen einzubinden, so auch die Schule. Da sie die ganze Bandbreite an Kindern erreichen kann, trägt sie in beson- derer Weise dazu bei, die Kompetenzen und das Wissen zu vermitteln, welche für eine Nachhaltige Ent- wicklung nötig sind. 2015 erklärten Bund und Kantone ihre gemeinsamen bildungspolitischen Ziele für den Bildungsraum Schweiz. Bildung ist, im Hinblick für die Entwicklung eines zukunftsverantwortlichen Denkens, eines eigenständigen sozialen, ökologischen, politischen und wirtschaftlichen Urteilsvermögens, sowie der Fähigkeit, am politischen Geschehen des demokratischen Gemeinwesens teilnehmen zu können, von beson- derer Bedeutung. Damit dies erreicht werden kann, ist die Zusammenarbeit von Bund und Kantonen auf allen Bildungsstufen nötig.
Das Generalsekretariat der Erziehungsdirektorinnen und Erziehungsdirektoren erstellte 2007 zusammen mit sechs Bundesämtern der Schweizerischen Koordinationskonferenz den «Massnahmenplan 2007-2014 Bil- dung für Nachhaltige Entwicklung», als Beitrag an die UNO-Dekade für BNE von 2005 bis 2014 zusammen.
Im Plan ist die Bildung für Nachhaltige Entwicklung in den Lehrplänen der Volksschule verankert. Ebenso wird die Aus- und Weiterbildung der Lehrpersonen in diesem Bereich gefördert. Im Westschweizer Lehrplan ist BNE bereits berücksichtigt, ebenso wie im Lehrplan des Kantons Tessin.
Im Lehrplan 21 für die Deutsche Schweiz sind fächerübergreifende Themen unter der Leitidee einer «Nach- haltigen Entwicklung» ebenfalls integriert und die dafür relevanten Kompetenzen bereits in die Fachbereichs- lehrpläne eingearbeitet. «BNE ist kein neues Fach, sondern eine inhaltliche Ausrichtung, welche allen Disziplinen als Orientierung dient und auch die Schulen als Ganzes prägt. Sie muss deshalb fächerübergreifend angegangen werden.» (Stiftung éducation 21, 2013)
Das nationale Kompetenzzentrum für Bildung für nachhaltige Entwicklung bildet die Stiftung «éducation 21».
Sie unterstützt, im Fokus auf die Volksschule, die Verankerung und Umsetzung einer BNE mit ihren Dienst- leistungen. Lehrpersonen finden bei «éducation 21» pädagogisch geprüfte Unterrichtsmedien und noch vieles mehr für die Förderung von BNE in der Schule (vgl. Stiftung éducation 21, 2013).
6.5 Die Leitidee einer Bildung für Nachhaltige Entwicklung im Lehrplan 21
«Bildung soll den Menschen helfen, den eigenen Platz in der Welt zu reflektieren und darüber nachzudenken, was eine Nachhaltige Entwicklung für die eigene Lebensgestaltung und das Leben in der Gesellschaft bedeutet. Es geht darum, Wissen und Können aufzubauen, das die Menschen befähigt, sich als eigenständige Personen in der Welt zurecht zu finden, Verantwortung zu übernehmen und sich aktiv an gesellschaftlichen Aushandlungs- und Gestaltungsprozessen in Sinne einer Nachhaltigen Entwicklung zu beteiligen.» (Deutschschweizer Erziehungsdi- rektoren-Konferenz D-EDK, 2013, Leitidee Nachhaltige Entwicklung)
Damit Kinder dieses Ziel des Lehrplan 21 erreichen können, ist es wichtig, sich informieren zu können, eine Meinung zu haben und diese im Gespräch auch einbringen zu können, sodass sich auch Kinder an einer Nachhaltigen Entwicklung beteiligen und diese mitgestalten können. Zu Bildung für eine Nachhaltige Ent- wicklung tragen die Kompetenzen der Fachbereichslehrpläne, die überfachlichen Kompetenzen und die fächerübergreifenden Themen bei. Im Lehrplan 21 sind folgende fächerübergreifenden Themen in diesem Zusammenhang aufgelistet:
- Politik, Demokratie und Menschenrechte - Natürliche Umwelt und Ressourcen - Gender und Gleichstellung
- Gesundheit
- Globale Entwicklung und Frieden
- Kulturelle Identitäten und interkulturelle Verständigung - Wirtschaft und Konsum
Die Auswahl basiert auf bestehenden Konzepten wie der Gesundheitsförderung, dem globalen Lernen, der Umweltbildung, der politischen Bildung, inklusive des Menschenrechtslernens, sowie der ökonomischen Bil- dung. Diese thematischen Zugänge zu BNE stammen allesamt aus der Stiftung «éducation 21», welche unter anderem den Schlüsselthemen der UNO-Dekade und dem Massnahmenkatalog des Bundesrates folgen.
Im Lehrplan wurden die sieben fächerübergreifenden Themen in die Fachbereichslehrpläne eingearbeitet.
Besonders im Fachbereich Natur, Mensch und Gesellschaft sind die Themen umfassend beschrieben. Die Schule leistet in diesem Sinne einen grundlegenden Beitrag zu einer «Bildung für Nachhaltige Entwicklung» (vgl. Stiftung éducation 21, 2013 und Deutschschweizer Erziehungsdirektoren-Konferenz D-EDK, 2013, Lei- tidee Nachhaltige Entwicklung).
6.6 Ausschnitte der fächerübergreifenden Themen aus dem Lehrplan 21
Aus inhaltlichen Gründen werden nur die beiden Themen «Natürliche Umwelt und Ressourcen» sowie «Wirt- schaft und Konsum» näher beschrieben, da sie einen Bezug zur praktischen Arbeit des Themas dieser Ba- chelorarbeit aufweisen. Damit klar wird, was hinter diesen Themen steckt, folgt nun ein Ausschnitt der beiden Themen aus dem Lehrplan 21.
Natürliche Umwelt und Ressourcen
«Die natürlichen Lebensgrundlagen, ihre Begrenztheit und ihre Bedeutung für den Menschen stehen im Zentrum dieses Themas. Wesentliche Grundlagen bilden das Wissen über die Funktionen und Wirkungsweise natürlicher Systeme sowie das Verstehen der vielfältigen Wechselwirkungen
und der gegenseitigen Abhängigkeit zwischen Menschen und natürlicher Umwelt. Schülerinnen und Schüler, welche die Natur ganzheitlich erfahren und sich mit den aktuellen und konkreten Um
weltproblemstellungen aus dem Alltag auseinandersetzen können, erleben die gegenseitigen Abhängig keiten und Wechselwirkungen von Mensch, Gesellschaft und natürlicher Umwelt aus erster Hand. Sie erhalten einen persönlichen Bezugsrahmen und die Gelegenheit, die eigene Haltung gegenüber der Um welt zu reflektieren. Nicht zuletzt bieten lokale und globale Umweltfragen die Chance, Zielkonflikte zu untersuchen, individuelle und gesellschaftliche Handlungsmöglichkeiten zu erkennen und im Hinblick auf eine tragbare Zukunft zu reflektieren.» (Deutschschweizer Erziehungsdirektoren-Konferenz D-EDK, 2013, Leitidee Nachhaltige Entwicklung)
Wirtschaft und Konsum
«Mit Konsumententhemen sind Schüler und Schülerinnen selber täglich direkt konfrontiert: Freizeit, Mode, Mobilität und Kommunikation. Dabei stellen sich einerseits Fragen nach dem Unterschied zwischen Lebensstandard und Lebensqualität und dem Einfluss von Werbung und Gruppendruck auf Konsument schiede. Andererseits stellen sich der Wirtschaft neue Probleme: Zunehmende Knappheit wichtiger na türlicher Ressourcen, zunehmende Abhängigkeit von einzelnen Lieferländern, Versorgungsunsicherhei ten, Überschreitung der Belastungsgrenzen natürlicher Systeme und drohende gesellschaftliche Konflikte.
Solche Problemkomplexe bieten sich zur fächerübergreifenden Bearbeitung an. An einem einzelnen Pro dukt können die Schüler und Schülerinnen verschiedene Aspekte der Wirtschaftens erfahren (z.B. Han delsbeziehungen, Produktgestaltung, regionale Entwicklung, Abfallproblematik) und Zusammenhänge erkennen» (Deutschschweizer Erziehungsdirektoren-Konferenz D-EDK, 2013, Leitidee Nachhaltige Entwicklung).
7. Mit Lernaufgaben grundlegende Kompetenzen fördern
7.1 Das Grundgerüst guter Lernaufgaben
Aufgabenstellungen geben abhängig von ihrer Ausrichtung und Form Impulse für den Lernprozess. Sie eröffnen Lernmöglichkeiten, gewähren Einblicke in Lernprozesse und Lernergebnisse und geben Aufschluss über die Kompetenzentwicklung jedes einzelnen Lernenden. Anhand der sichtbaren Kompetenzentwicklung können weitere Massnahmen zur Lernunterstützung der Kinder im Unterricht herausgearbeitet werden. Die Konstruktion qualitativ guter Lernaufgaben ist das Kernstück eines guten naturwissenschaftlichen Unter- richts. Aus diesem Grund gehört die Entwicklung solcher Aufgabenstellungen zu den wichtigsten Schritten bei der Planung von Unterrichtsarrangements (vgl. Labudde, 2010, S. 117-127).
Für ein Grundgerüst guter Lernaufgaben sollten mehrere Aspekte beachtet werden. Die Aufgaben orientieren sich an grundlegenden Kompetenzen, Fähigkeiten und Fertigkeiten. Durch sie werden grundlegende Vorstel- lungen und thematisch-inhaltliche Konzepte, sowie Einstellungen zur Thematik, umstrukturiert, neu aufgebaut und erweitert. Die Lernenden sammeln neue Erkenntnisse, bauen Handlungsbereitschaft auf und tauschen sich über ihre Erfahrungen aus.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der Kontextbezug. Die Problemstellung soll bedeutsames Wissen, Tätigkei- ten und Techniken aufbauen und einen deutlichen Bezug zur Lebenswelt der Kinder aufzeigen. Der Inhalt und auch die Materialien sollen durch ihren hohen Anregungsgehalt die Kinder zu einem handelnden Umgang mit den Dingen motivieren. Es ist ebenso wichtig, ihnen zu verdeutlichen, welchen Sinn oder welche Bedeutung sich hinter dem Wissen verbirgt.
Die Voraussetzungen und das Vorwissen der Kinder sind von besonderer Bedeutung. Aus diesem Grund sollten sie vorgängig abgeklärt werden, damit die Kinder später an ihren Vorerfahrungen anknüpfen können.
Der Lehrperson gelingt es anhand der Vorabklärung die Voraussetzungen, der Lernenden an eine Aufgaben- stellung anzupassen, die Interessen miteinzubeziehen und somit ihre Erwartungen bezüglich der Anforderung transparent zu machen. Die Vielfalt an möglichen Zugangsweisen, Lösungswegen oder Möglichkeiten der Lösungsdarstellung bringen so Abwechslung in den Unterricht. Anhand verschiedener Aufgabenformate und unterschiedlicher Materialien haben die Kinder die Möglichkeit, ein Repertoire an Strategien für die Bewälti- gung der Aufgaben zu schaffen. Wichtig ist, die Aufgaben in die Phasen des Unterrichts einzubauen. Dadurch können die Lernenden beim Einstieg an ihr Vorwissen anknüpfen, Inhalte erarbeiten, einüben und schlus- sendlich das erarbeitete Wissen auf andere Situationen transferieren. In der Gesamtheit des Lernarrange- ments vernetzen die Kinder die Inhalte miteinander (vgl. ebd., S. 117-127).
Während des Unterrichts lohnt es sich, die Kinder in Lernpartnerschaften arbeiten zu lassen, denn so lernen sie sich selbst zu organisieren und entwickeln nebenbei die nötige Selbstständigkeit dafür. Die Lernenden können sich als selbstwirksam wahrnehmen, was zusätzlich motivierend sein kann. Im Team konstruieren sie gemeinsam Lösungen und tauschen sich untereinander aus. Im Dialog lernen sie andere Methoden der Erkenntnisgewinnung kennen und haben somit die Möglichkeit, gemeinsam Inhalte zu erschliessen.
Damit eine Aufgabe für jedes Kind zugänglich ist, müssen innerhalb der Aufgabe Differenzierungsmöglich- keiten geschaffen werden. Für Aufgabentypen im naturwissenschaftlichen Bereich lassen sich die Diffe- renzierungsangebote der allgemeinen Didaktik sehr gut übertragen. Am Ende jedes Lernprozesses stehen Aufgaben zur Selbst- und Fremdeinschätzung des Lernprozesses zur Verfügung. Die Kinder haben somit die Chance, mit dieser Einschätzung ihr Lernen zu reflektieren, und die Lehrperson kann mittels der Selbst- einschätzung der Lernenden und deren Beurteilung den Lernstand der einzelnen Kinder ermitteln. Daraus können dann weitere Schritte und Ziele für den Unterricht getroffen werden (vgl. ebd., S. 117-127).
7.2 Kennzeichen eines guten Auftrags
Die im Unterricht eingesetzten Lernaufgaben und Aufträge beeinflussen in hohem Masse die Lernmöglichkei- ten der Schülerinnen und Schüler. Ziel ist es, ein flexibles, naturwissenschaftliches Wissen und Können aufzu- bauen. Um dies zu erreichen, muss ein guter Auftrag einige Anforderungen erfüllen (vgl. ebd., S. 117-127).
Zu Beginn eines Themas soll eine Aufgabe in einen Kontext gestellt werden, wodurch die Aufgabensituation aufgebaut und ein inhaltlicher Bezug hergestellt wird. Den Kinder gelingt es, mit Hilfe ihrer Erfahrungen aus ihrer Lebenswelt eine Beziehung herzustellen. Anhand eines kognitiven Konflikts kann die Fragehaltung der Kinder gefördert werden und sie setzen sich mit Interesse und Neugierde mit der neuen Lernsituation ausein- ander.
Um eine solche Problemsituation aufzubauen, kann die Lehrperson verschiedene Materialien wie Bilder, Grafiken, Texte oder Realgegenstände einsetzen. Die Aufgabenstellung aktiviert die Kinder dadurch, dass sie problemhaltig ist und offen entworfen wurde. Sie ist so gestaltet, dass sie eine angemessene und sinnvolle Herausforderung darstellt. Angemessen bedeutet, der Auftrag soll die Lernenden herausfordern, ohne sie zu überfordern. Diese Offenheit ermöglicht den Kindern ungebundenes Nachdenken über die «Dinge der Welt». Dies fördert einerseits ihre Kreativität und andererseits das Entwickeln und Umsetzen eigener Ideen.
Die Formulierung der Aufgabe soll klar, einfach und verständlich sein, damit die Kinder wissen, was zu tun ist und wie sie dabei vorgehen sollen. Ebenfalls wird geklärt, wie das Ergebnis oder das Produkt der Arbeit aus- zusehen hat und wie das Neuerlernte festgehalten wird. Für die Kinder wird durch den Auftrag transparent, was die Lehrperson am Ende der Bearbeitung von ihnen erwartet.
Als Unterstützung für die Bearbeitung der Aufträge kann den Kindern Hilfe in Form geeigneter Anschauungs- materialien geboten werden. Mit diesen kann im Unterricht zudem sehr gut differenziert werden, indem die Materialien den verschiedenen Ansprüchen der Kinder angepasst werden. Bei der Erschliessung von Phäno- menen zu Themen im Bereich «Natur, Mensch und Gesellschaft» ist es wichtig, die Aufgaben so zu formulie- ren, dass sie selbsterklärend und selbstständig lösbar sind. Dadurch wird das eigene Denken und Handeln der Kinder gezielt gefördert. Mittels der gesammelten Erfahrungen gewinnen die Kinder zunehmend Sicher- heit in der Begegnung und in der Orientierung in ihrer Umwelt (vgl. ebd., S. 117-127).
Abb. 7
8. Bedeutung und Zielsetzung des Fachunterrichts im Lehrplan 21
8.1 Vier Handlungsaspekte für die Kompetenzentwicklung
Im Zentrum von Natur, Mensch und Gesellschaft kurz NMG steht die Auseinandersetzung der Lernenden mit der Welt. Die Schülerinnen und Schüler erweitern in diesem Fachbereich ihr Wissen und Können, ihre Erfah- rungen und Interessen, um sich in der Welt zu orientieren, diese zu verstehen, sie aktiv mitzugestalten und in ihr verantwortungsvoll handeln zu können. Sie entwickeln eigene Sichtweisen auf die Welt, lernen zukünftigen Herausforderungen zu begegnen sowie Erfahrungen, Strategien und Ressourcen nachhaltig zu nutzen und setzen sich mit verschiedenen Perspektiven auseinander.
Dabei werden eigene Erfahrungen mit dem schulischen Lernen wechselseitig verknüpft. Um dies zu ermög- lichen, bilden die eigenen Erfahrungen den Ausgangspunkt für das weitere Lernen im Fachbereich Natur, Mensch und Gesellschaft. Wenn Kinder der Welt begegnen und sich mit ihr auseinandersetzen, nehmen sie neue Phänomene, Sachen und Situationen wahr, versuchen sich diese zu erschliessen und ihre Vorstellungen von der Welt einzuordnen. Dabei gewinnen sie zunehmend Orientierung in der Welt und erlangen Handlungs- fähigkeit. Dies alles erfordert jedoch Wissen und Können, Erfahrung und Interesse, welche sich im Prozess der vier Handlungsaspekte verknüpfen und sich gegenseitig abwechseln (vgl. Deutschschweizer Erziehungs- direktoren-Konferenz D-EDK, 2013, Natur, Mensch, Gesellschaft).
Die Welt wahrnehmen: Die Kinder nehmen wahr, was sie umgibt und wie die Dinge auf sie wirken. Sie drü- cken eigene Wahrnehmungen, Vorstellungen und Erfahrungen aus und entwickeln dabei Neugier und Interes- se an der Welt.
Sich die Welt erschliessen: Die Kinder erschliessen sich unterschiedliche Situationen und Phänome, indem sie Fragen stellen, recherchieren und die Welt aus verschiedenen Perspektiven erkunden. Sie erweitern da- durch schrittweise ihre Wissen und Können.
Sich in der Welt orientieren: Die Lernenden ordnen Phänomene, Sachen und Situationen, sowie Eindrücke und Einsichten, in Zusammenhänge ein, indem sie analysierend und beurteilend die jeweiligen Situationen reflektieren. Dabei strukturieren und vertiefen sie ihre Erkenntnisse und entwickeln sachbezogene Konzepte.
Mit dieser Art der Auseinandersetzung gewinnen die Lernenden zunehmend Orientierung in der Welt und sind
In der Welt handeln: Handeln Kinder überlegt, wirken sich ihre Erkenntnisse kreativ und konstruktiv auf die Gestaltung ihrer Mit- und Umwelt aus. Sie übernehmen Verantwortung für ihr Denken und Handeln. Dabei werden Eigenständigkeit, Dialogfähigkeit und Zusammenarbeit im Hinblick auf ein kompetentes und zu- kunftsorientiertes Handeln in der Welt gefördert (vgl. ebd., 2013, Natur, Mensch, Gesellschaft).
Lernaufgaben, die spezifisch auf den Fachbereich «Natur, Mensch und Gesellschaft» ausgerichtet sind, sprechen die vier Handlungsaspekte einzeln oder integriert an, wobei die einzelnen Handlungsaspekte im konkreten Lernprozess nicht immer genau voneinander zu trennen sind, sondern ineinander über gehen und miteinander verbunden sind. Die Reihenfolge bei der Zusammenstellung der Handlungsaspekte entspricht keinem vorgegebenen Muster für die Bearbeitung im Unterricht. Zusätzlich sind die vier Handlungsaspekte in dazu passende Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen aufgegliedert. Die Zusammenstellung ist jedoch nicht abschliessend. Sie dient lediglich als Hilfe und Grundlage bei der Planung des Unterrichts, bei der Gestaltung von Lernsituationen und bei der Formulierung von Aufgaben (vgl. ebd., 2013, Natur, Mensch, Gesellschaft).
8.2 Lernumgebungen und Lernaufgaben im NMG Unterricht
Lernumgebungen und Aufgaben im Fachbereich NMG führen zur gezielten Begegnung mit Phänomenen, Themen und Situationen. Sie regen bei den Lernenden Fragen und die Entwicklung von Konzepten an und fordern sie zu deren Erschliessung auf. NMG-spezifisch gestaltete Lernumgebungen geben den Schülerin- nen und Schülern Gelegenheit, natürlichen Situationen und Prozessen unserer Umwelt zu begegnen, sie zu erkunden und in direkten Kontakt mit Menschen zu treten.
Geeignete Lernaufgaben regen die Kinder an, eigenen oder vorgegebenen Fragen nachzugehen sowie über Phänomene und Sachverhalte nachzudenken, indem sie sich forschend-entdeckend mit den Sachverhalten beschäftigen. Dabei können Vorgänge und Veränderungen verfolgt und analysiert werden. Zusätzlich ge- währen NMG-spezifische Lerngelegenheiten den Kindern, zunehmend eigenständig und auf kooperativer Basis Sachen nachzugehen und ihr Vorhaben zu planen und darzustellen. Dadurch lernen sie, eigene Ideen und Perspektiven in der Mitgestaltung unserer Welt zu entwerfen und umzusetzen (vgl. ebd., 2013, Natur, Mensch, Gesellschaft).
Gemäss des Lehrplans haben produktive, NMG-spezifische Lernaufgaben folgende Merkmale:
- Setzen bei einer Frage mit aktuellen, lebensweltlichem Bezug oder mit der Begegnung einer interessanten Sache an
- Ermöglichen aktives und entdeckendes Lernen - Sind kognitiv aktivierend und anspruchsvoll
- Lassen Raum frei für Mitbestimmung und eigene Steuerung bei Lerninhalten und Lernwegen - Ermöglichen den Austausch von Ergebnissen, das Vergleichen sowie das Strukturieren, das In-Beziehung-Setzen und das Einordnen
- Fordern die Kinder auf, ihre Erkenntnisse in unterschiedlichen Formen festzuhalten und zu dokumentieren, selber zu erzählen und zu erklären
- Regen zu Stellungnahmen, Beurteilungen oder Handlungen an
- Ermöglichen das Nachdenken und die Reflexion über die Welt und über das Lernen - Fördern das eigene Entwickeln, Gestalten und die Mitwirkung bei Vorhaben
Die Lernaufgaben ermöglichen insgesamt eine vertiefende Auseinandersetzung mit fachspezifischen Inhalten.
Die Verbindung von Lernen innerhalb und ausserhalb der Schule ist für den Fachbereich NMG zentral. Viele Phänomene, Strukturen, Sachverhalte und Prozesse sind sehr gut ausserhalb der Schule sicht- und erlebbar.
Deshalb ist es wichtig, diese ausserschulischen Lerngelegenheiten im Unterricht einzubauen, indem die viel- fältigen Erfahrungen der Kinder im Unterricht integriert werden.
Hier lautet die Devise, diese Dinge ins Schulzimmer zu holen oder die Dinge ausserhalb des Schulzimmers zu besuchen. Oftmals ist es jedoch sehr schwierig die Phänomene ins Schulzimmer zu holen, da sie sich der direkten Anschauung entziehen oder zu komplex sind. In diesem Fall bieten die heutigen Medien passende Unterstützung an. Durch Lehrmittel, Bilder, Bücher, Filme und Modelle kann den Lernenden ein anschaulicher und konkreter Blick ins Innere der Thematik gewährt werden. Die direkte Begegnung löst bei den Kindern entdeckende, forschende und problembezogene Zugangsweisen aus. Materialien, Geräte und Instrumente für das praktische Arbeiten im NMG-Unterricht sowie Anschauungsmaterialien unterstützen authentisches, anschauliches, lebensweltbezogenes und handlungsorientiertes Lernen (vgl. ebd., 2013, Natur, Mensch, Gesellschaft).
8.3 Dokumentation von Lernprozessen
Um Lerninhalte zu vertiefen und zu sichern, müssen die Schüler und Schülerinnen die Ergebnisse ihres Lernprozesses festhalten. In der Dokumentation halten sie persönliche Vorstellungen oder Themen fest und berichten kurz über ihre eigenen Erfahrungen in diesem Zusammenhang. Nach der Bewältigung der Lern- aufgabe halten sie gesammelte Informationen und Erkenntnisse aus den Erkundungen, Experimenten oder Beobachtungsreihen sowie Gesprächen fest.
In Austauschrunden innerhalb der Klasse haben die Lernenden zusätzlich die Möglichkeit, ihre Lernprozesse untereinander zu besprechen und zu vergleichen. Um die einzelnen Prozesse zu veranschaulichen, eignen sich Lernjournale, in welchen selbstständig formulierte Texte mit Darstellungen zum Thema sowie Erfah- rungen über eigenständiges Arbeiten oder Zusammenarbeit festgehalten werden. Um die Erkenntnisse zu begründen oder anderen Kindern zu verdeutlichen, können die Kinder Anschauungsmaterial verwenden oder auf Informationsmaterialien, Arbeitsblätter und Unterlagen passend zum Thema zurückgreifen (vgl. ebd., 2013, Natur, Mensch, Gesellschaft).
9. Lernaufgaben mit Einbezug überfachlicher Kompetenzen
9.1 Der Einbezug überfachlicher Kompetenzen in die Lernaufgaben
Die Lernanlässe und damit auch die Konstruktion von Lernaufgaben im naturwissenschaftlichen Unterricht sollen die Aspekte des überfachlichen Fachwissens besser integrieren und somit stärker gewichten. Die Problemstellungen sollen sich auf spezifische natur- und technikbezogene Inhalte, sowie auf alltagsbezogene und gesellschaftlich relevante Themen fokussieren. Daneben sollen sie die individuelle, gesellschaftliche und globale Ebene miteinbeziehen. Somit kann das erarbeitete Wissen mit den Inhalten und Themen auf den drei Ebenen miteinander verknüpft werden. Schlussendlich gelingen der Aufbau und die flexible Anwendung von Fachwissen (vgl. Labudde, 2010, S. 128).
9.2 Was sind überfachliche Kompetenzen?
Die Schüler und Schülerinnen erwerben mit den Bildungsstandards des Lehrplans 21 in allen Fachbereichen sowohl fachliche als auch überfachliche Kompetenzen. Fachliche Kompetenzen beschreiben fachspezifi- sches Wissen und die damit verbundenen Fähigkeiten und Fertigkeiten. Mit überfachlichen Kompetenzen ist jenes Wissen und Können gemeint, das über alle Fachbereiche hinweg für das Lernen eine wichtige Rolle spielt.
Die überfachlichen Kompetenzen sprechen personale, soziale und methodische Kompetenzen an, die für eine erfolgreiche Bewältigung in verschiedenen Lebensbereichen zentral sind. Die einzelnen Kompetenzen lassen sich jedoch nicht immer scharf voneinander abgrenzen, sondern überschneiden sich in einzelnen Aspekten auch. Die Ausprägung der personalen und sozialen Kompetenzen wird zu einem grossen Teil vom familiären und sozialen Umfeld der Kinder bestimmt. Im schulischen Kontext können die überfachlichen Kompetenzen erweitert und ausgebildet werden. Die vertiefte Auseinandersetzung mit Fachinhalten bietet den Kinder immer wieder die Gelegenheit, an ihnen zu arbeiten, indem sie sich mit variablen Lerngegenstän- den und Problemlösungen beschäftigen. Dabei machen sie Lernerfahrungen und bauen sich Strategiewissen auf, welches sich auf neue Lernzusammenhänge und Aufgaben übertragen lässt.
Das fachliche Wissen und Können beeinflusst das überfachliche Wissen und Können in positiver Art und Weise und umgekehrt, wodurch sie sich gegenseitig bestärken. Dieses Wechselspiel funktioniert jedoch nur, wenn neben den fachlichen Kompetenzen auch überfachliche Kompetenzen einen festen Platz in der tägli- chen Unterrichtsarbeit finden. Die Bearbeitung, als auch die Förderung dieses Fachwissens, gehören zum verbindlichen Berufsauftrag jeder Lehrperson. Die überfachlichen Kompetenzen fordern die Kinder auf, im Zusammenhang mit fachlichen Inhalten über sich selbst nachzudenken, den Schulalltag und ihr Lernen zu- nehmend selbstständig zu bewältigen und eigene Ziele und Werte zu reflektieren.
Die Lernenden erarbeiten soziale und kommunikative Fähigkeiten und lernen, mit anderen Kindern zusam- menzuarbeiten, Konflikte zu lösen und mit Vielfalt und Verschiedenheit umzugehen. Sie erwerben in allen Fachbereichen umfassende sprachliche Kompetenzen, lernen mit Informationen sachgerecht umzugehen und entwickeln Problemlösefähigkeiten (vgl. Deutschschweizer Erziehungsdirektoren-Konferenz D-EDK, 2013, Überfachliche Kompetenzen).
9.3 Die überfachlichen Kompetenzen im Detail
Die personalen, sozialen und methodischen Kompetenzen lassen sich weiter in je drei Teilbereiche unter- scheiden. Diese werden in einer Tabelle kurz und übersichtlich erläutert.
Personale Kompetenzen
Selbstreflexion
Selbstständigkeit
Eigenständigkeit
- Eigene Gefühle wahrnehmen und sich der Situation angemessen ausdrücken
- Interessen wahrnehmen und formulieren
- Stärken und Schwächen des Lern- und Sozialverhaltens einschätzen
- Auf Stärken zugreifen und diese gezielt einsetzen
- Fehler analysieren und über alternative Lösungen nachdenken - Auf Lernwege zurückschauen, diese beschreiben und beurteilen
- Eigene Einschätzung mit der Einschätzung von aussen abgleichen und Schlüsse ziehen
- Aus der Einschätzung gewonnene Schlüsse umsetzen
- Sich in neuen, ungewohnen Situationen zurechtfinden - Herausforderungen annehmen und konstruktiv damit umgehen
- Sich Unterstützung und Hilfe holen, wenn sie benötigt wird - Das eigene Lernen organisieren und sich und anderen einen geeigneten Arbeitsplatz einrichten oder bei Bedarf Pausen einschalten
- Auf eine Aufgabe konzentrieren und ausdauernd daran arbeiten - Eigenverantwortlich Hausaufgaben erledigen und auf
Lernkontrollen vorbereiten
- Übertragene Arbeiten zuverlässig und pünktlich erledigen - Strategien einsetzen, um eine Aufgabe auch bei Widerstän- den und Hindernissen zu Ende führen
- Eigene Meinungen und Überzeugungen entwickeln und diese mitteilen
- Argumente abwägen und einen eigenen Standpunkt ein- nehmen
- Argumente zu einem eigenen Standpunkt verständlich und glaubwürdig vortragen
- Aufgrund neuer Einsichten einen bisherigen Standpunkt ändern und somit nach Alternativen und neuen Wegen suchen - Eigener Standpunkt vertreten, auch wenn dieser im Gegensatz zu vorherrschenden Meinungen oder Erwartungen steht
Soziale Kompetenzen
Kooperationsfähigkeit
Konfliktfähigkeit
Umgang mit Vielfalt
- Sich aktiv an der Zusammenarbeit mt anderen beteiligen - In der Gruppe und in der Klassenversammlung Abmachungen aushandeln und Regeln einhalten
- Auf Meinungen und Standpunkte anderer achten und darauf eingehen
- Je nach Situation eigene Interessen zu Gunsten der
Zielerreichung in der Gruppe zurückstellen oder durchsetzen - Gruppenarbeiten planen
- Verschiedene Formen von Gruppenarbeiten anwenden
- Sachlich und zielorientiert kommunizieren, Gesprächsregeln einhalten und Konflikte direkt ansprechen
- Sich in die Lage einer anderen Person versetzen und sich darüber klar werden, was diese Person denkt und fühlt - Kritik angemessen, klar und anständig mitteilen und mit konstruktiven Vorschlägen verbinden
- Kritik annehmen und die eigene Position kritisch hinterfragen - Formen und Verfahren konstruktiver Konfliktvearbeitung anwenden
- In der Konfliktsituationen, die sich nicht lösen lassen, aushalten und nach neuen Konfliktlösungen suchen, wenn nötig eine Drittperson hinzuziehen
- Die von der Schule bereitgestellten Hilfen nutzen und Instrumente zur gewaltfreien Konfliklösung akzeptieren
- Menschen in ihrem Anders-Sein wahrnehmen und akzeptieren - Respektvoll mit Menschen umgehen, die unterschiedliche Lernvoraussetzungen mitbringen
- Auf die Sprache achten und die Wirkung von Sprache reflektieren
- Diskriminierungen erkennen und diese nicht hinnehmen
Methodische Kompetenzen
Sprachfährigkeit
Informationen nutzen
Aufgaben / Probleme lösen
- Sprachliche Ausdrucksformen erkennen und deren Bedeutung verstehen
- Unterschiedliche Sachverhalte sprachlich ausdrücken und sich dabei anderen gegenüber verständlich machen
- Fachausdrücke und Textsorten aus den verschiedenen Fachbereichen verstehen und anwenden
- Informationen aus Beobachtungen und Experimenten, aus dem Internet, aus Büchern und Zeitungen, aus Texten, Tabellen und Statistiken, aus Grafiken und Bildern, aus Befragungen und Interviews suchen, sammeln und zusammenstellen
- Gesammelte Informationen strukturieren und zusammenfassen und dabei Wesentliches von Nebensächlichem unterscheiden - Informationen vergleichen und Zusammenhänge mittels vernetztem Denken herstellen
- Die Qualität und Bedeutung der gesammelten und strukturierten Informationen abschätzen und beurteilen - Ergebnisse in unterschiedlichen Darstellungsformen wie Mind Map, Bericht, Plakat oder Referat aufbereiten und anderen näherbringen
- Allgemeine und fachspezifische Lernstrategien kennen und nutzen können
- Die Aufgaben- und Problemstellungen sichten, verstehen und bei Bedarf nachfragen
- Einschätzen, wie schwer oder leicht eine Aufgabe- oder Problemlösung fallen wird
- Bekannte Muster hinter den Aufgaben/Problemstellungen erkennen und daraus einen Lösungsweg ableiten
- Neue Herausforderungen erkennen und kreative Lösungen entwerfen
- Ziele für die Aufgaben und Problemlösung setzen und Umsetzungsschritte planen
- Lern- und Arbeitsprozesse durchführen, dokumentieren und reflektieren
(vgl. ebd., 2013, Überfachliche Kompetenzen)
9.4 Überfachliche Kompetenzen im NMG Unterricht
Vom Fachbereich NMG bestehen Verbindungen zu allen überfachlichen Kompetenzen. Aus diesem Grund eignet sich dieser Fachbereich ausserordentlich gut, überfachliche Kompetenzen zu integrieren und weiterzu- entwickeln.
In der Auseinandersetzung mit der Welt sind personale, soziale und methodische Kompetenzen stets mitein- bezogen. Im Rahmen des Unterrichts tauschen sich die Kinder aus, vergleichen, reflektieren, denken nach und entwickeln gemeinsam Lösungen für eine Aufgabestellung sowie bei der Umsetzung ihrer eigenen Vorha- ben. Dies fördert unter anderem die Einschätzung und Weiterentwicklung eigener Interessen und Möglichkei- ten. Die Kinder steigern ihre Beziehungsfähigkeit, Kooperationsfähigkeit und Konfliktfähigkeit und lernen den Umgang mit gesellschaftlicher Vielfalt. Bei der Bearbeitung von Fragen und Aufgaben entwickeln die Lernen- den Lernstrategien, die ihnen dabei helfen, zunehmend eigenständig zu werden. So sind sie imstande, eigene Vorhaben zu realisieren und bei Projekten in der Klasse oder auch in der Schule mitzuwirken, zu planen, umzusetzen und sich insgesamt in der Welt besser zu orientieren.
Die Sache und die Sprache stehen im NMG-Unterricht in einem engen Verhältnis. Die Schüler und Schü- lerinnen drücken Wahrnehmungen und Erfahrungen, innere Bilder, Eindrücke, Erwartungen und Meinungen sowie Einstellungen sowohl mündlich als auch schriftlich aus. Die Begegnung der Menschen mit der Welt ist sprachbasiert, da wir uns vor allem mit unserer Sprache austauschen und verständigen. Die richtigen Begriffe bilden dabei die Bausteine des Wissens, denn durch sie lernen die Kinder, sich konkret auszudrücken. Der NMG-Unterricht knüpft an den Sprachunterricht an und bietet vielfältige Gelegenheiten sowohl die Lesekom- petenz als auch die Ausdrucksfähigkeit auszubauen und zu vertiefen (vgl. Deutschschweizer Erziehungsdi- rektoren-Konferenz D-EDK, 2013, Natur, Mensch, Gesellschaft).
10. Präkonzepte und deren Einfluss auf das Wissen
10.1 Definition des Begriffs «Präkonzept»
Der Begriff «Konzept» beschreibt gedanklich Erfasstes im Sinne von einer vorläufig entworfenen Theorie und bezieht sich auf Vorstellungen oder Begriffe. Mit Präkonzept werden Konzepte bezeichnet, die vor dem Unter- richt bereits in den Köpfen der Kinder vorhanden sind (vgl. Labudde, 2010, S. 61).
10.2 Wie entstehen Präkonzepte?
Bevor Schüler und Schülerinnen in den Unterricht kommen, haben sie in der Regel bereits erste Vorstellungen zu Themen oder Inhalten des Unterrichts. Im familiären und sozialen Umfeld interpretieren die Kinder Alltags- erfahrungen, Sprechweisen und allgemeine Denkschemata.
Die vermittelten Erklärungen und Denkprozesse wandeln sich bei den Kindern in innere Bilder oder Deutun- gen von Informationen um, welche sie anschliessend in Form von Vorwissen in den Unterricht mitbringen.
Dies beeinflusst das schulische Lernen, da die Lernenden vorhandene Vorstellungen und Begriffe nutzen, um Phänomene zu deuten oder Fragen zu klären. Nicht nur verbale Äusserungen sondern auch Zeichnungen, Gesprächsrunden und offene Fragen geben Aufschluss über bereits vorhandene Theorien der Kinder. Dabei unterscheiden sich die Präkonzepte in stabile, tief verwurzelte oder eher spontane, vorübergehende Konst- ruktionen. Wobei logisch ist, dass die Veränderung tiefwurzelnder Konzepte entsprechend schwerer fällt. Sie kann teilweise so stark sein, dass sie die Wahrnehmung der Kinder beeinflussen wird, indem beispielsweise in Experimenten das gesehen wird, was gesehen werden möchte. So kann es sein, dass eigene Sichtweisen das Verstehen unter Umständen behindern, anstatt es zu erleichtern. Dies lässt sich dadurch erklären, dass Vorstellungen der Kinder häufig sehr resistent gegenüber Veränderungen sind und dadurch das Umlernen erschweren und letzten Endes Lernschwierigkeiten auslösen (vgl. Labudde, 2010, S. 58-61).
10.3 Die Veränderung von Präkonzepten unterstützen
Aus der Literatur von Labudde lassen sich drei Strategien unterscheiden, wie Lernende im Unterricht unter- stützt werden können, um ihre häufig nicht oder nur teilweise vorhandene naturwissenschaftliche Sichtweise in Richtung einer angemesseneren und aktuelleren Sichtweise zu verändern.
Anknüpfstrategie: Sie bietet sich dort an, wo Schnittstellen mit vorhandenen Präkonzepten und wissen- schaftlichen Vorstellungen vorhanden sind. Sie werden als Anker eingesetzt, um die vorhandenen Vorstellun- gen zu differenzieren und gegebenenfalls zu erweitern, woraus die Kinder anschliessend eine angemessenere Vorstellungen darauf aufbauen können.
Konfliktstrategie: Mit der Konfliktstrategie werden Konflikte provoziert, bei denen die Lücken der vorhande- nen Vorstellungen deutlich werden. Die Kinder werden davon überzeugt, dass ihre vorhandenen Vorstellun- gen Grenzen haben und verändert werden müssen. Die Strategie ist allerdings nicht unproblematisch und soll nur dann angewendet werden, wenn die Kinder dazu in der Lage sind, den Konflikt wahrzunehmen. Zudem erfordert das Sich- Einlassen auf kognitive Konflikte, scheinbar sichere Präkonzepte aufzugeben und sich auf unsichere Wege zu begeben. Die erzeugte Unsicherheit bei den Kindern soll durch eine neu gewonnene und überzeugende Strategie kompensiert werden.
Brücken- oder By-pass-Strategie: Bei dieser Strategie werden zuerst passende Vorstellungen erarbeitet, bevor die Ausgangsvorstellungen mit den neu aufgebauten naturwissenschaftlichen Perspektiven verglichen
10.4 Die Conceptual-Change Theorie
Auf Deutsch bedeutet dieser Begriff konzeptuelle Veränderung oder Wandel. Damit wird ein Prozess be- schrieben, in dem die Kinder ihr alltägliches Vorwissen in wissenschaftliches Wissen umwandeln und er- weitern können, wobei der Conceptual-Change jedoch nicht als aprupter Wechsel von Präkonzepten zu wissenschaftlichen Vorstellungen verstanden werden darf. Zwischenvorstellungen in Form einer Verknüpfung alltäglichen Wissens mit Elementen wissenschaftlichen Wissens, stellen in der Weiterentwicklung an Erkennt- nissen wichtige Stationen auf dem Weg zu passenden Denkmustern dar.
Das vorhandene Wissen der Kinder wird dabei als Basis genutzt, um es umzustrukturieren, zu differenzieren, anzureichern sowie weiterzuentwickeln. Dabei kristallisieren sich vier Bedingungen heraus, unter denen die Lernenden bereit sind, vorhandene Konzepte zu verändern oder sogar aufzugeben, um geeignetere Konzepte zu schaffen:
1. Die Lernenden müssen mit den vorhandenen Vorstellungen unzufrieden sein, also bemerken, dass ihre vorhandenen Vorstellungen nicht ausreichen, um ein Phänomen zufriedenstellend zu deuten.
2. Das neue Konzept, das erarbeitet wird, sollte für den Lerner oder die Lernerin nachvollziehbar und ver ständlich sein.
3. Das neue Konzept sollte darüber hinaus auch glaubwürdig sein. Der Lernende oder die Lernende muss von der Angemessenheit des Konzepts auch innerlich überzeugt sein.
4. Das neue Konzept sollte das Erklären und Deuten vieler Zusammenhänge ermöglichen. Es sollte sich also als fruchtbar in der Anwendung erweisen.
Diese Bedingungen beeinflussen jedoch nicht alleine den Conceptual-Change. Motivationale Ziele wie, Wün- sche und Bedürfnisse der Lernenden als auch situationsabhängige Faktoren, wie die Grösse der Klasse, das Klassenklima, Lernmaterialien und die Kooperation der Kinder untereinander, können ebenso die Verände- rung von Konzepten beeinflussen (vgl. Labudde, 2010, S. 59-72).
11. Modelle im naturwissenschaftlichen Unterricht
11.1 Was sind Modelle?
Der Begriff wird sowohl in der Umgangssprache als auch in der Wissenschaft verwendet und daher für sehr verschiedene Sachverhalte benutzt. In der Umgangssprache bezeichnet der Begriff «Modell» die verkleinerte Kopie eines Originals, wodurch es einen vergleichenden Bezug zu etwas Gegenständlichem herstellt. Modelle können aber auch Vorbilder sein, die ein bestimmtes Mass vorgeben und somit ein beispielhaftes Verhalten hervorrufen.
Im Bereich der Naturwissenschaften haben Modelle eine ganz andere Funktion. Aufgrund der Komplexität ist die Wissenschaft gezwungen, Anschauungsmodelle auf das Wesentlichste zu reduzieren. Sie bilden demnach nur bestimmte Eigenschaften ab. Naturerscheinungen und beobachtbare naturwissenschaftliche Vorgänge werden auf ausgewählte Merkmale oder Zusammenhänge verringert. Die Reduktion ermöglicht den Kindern das Verständnis, indem ihr Blick nur auf das Wesentliche gerichtet wird. Die zu untersuchenden Objekte stel- len somit ein Abbild eines Teilbereichs der Wirklichkeit dar. Die Anschauungsmodelle können anschliessend zum besseren Verständnis wieder in die Realität übersetzt werden (vgl. Labudde, 2010, S. 87-97).
11.2 Kennzeichen und Zweck eines guten Modells
Ein gutes Modell bildet nur die wesentlichen Eigenschaften des Originals ab und reduziert dabei dessen Komplexität. Als wesentlich werden die Dinge bezeichnet, die zur Funktion des Modells beitragen, wobei die Funktion abhängig von der Situation und den Adressaten ist. Modelle sollen in diesem Hinblick zwei Zwecke erfüllen.
Zum einen können sie zur vereinfachten Erklärung komplexer Zusammenhänge eingesetzt werden und zum anderen können sie durch ihre Demonstration ein naturwissenschaftlich-technisches Problem oder ein Phä- nomen erklären. In beiden Fällen führt es dazu, dass bei den Kindern ein Conceptual-Change entsteht.
Die Erkenntnis und der damit verbundene Prozess werden anhand des Modells stark vereinfacht. Modelle stellen somit ein Hilfsmittel für den Lern- und Verständnisprozess der Kinder in der Schule dar. Die Modellbil- dung und die Arbeit mit Denkmodellen sind daher für den naturwissenschaftlichen Unterricht zentral. Durch sie entstehen Theorien, können Begriffe präzise gebildet oder auch voneinander abgegrenzt werden. Das sys- tematische Denken der Kinder kann durch die Verwendung von Modellen zusätzlich gefördert werden. Wich- tig für die Kinder ist, das sie das Modell als Hilfskonstruktion anschauen und nicht als Abbild der Wirklichkeit.
Um dies zu verhindern, hilft es den Schülern und Schülerinnen, ihr Denkmodell auf die Realität zu übertragen, wodurch die Grenzen des Modells klar zum Vorschein treten (vgl. ebd., 2010, S. 87-97).
