Allgemeine Fachdidaktik - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

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Vorlesung
Allgemeine Fachdidaktik
Prof. Dr. Thomas Wilhelm
Didaktik der Physik, Universität Augsburg
Gliederung der Vorlesung
1. Begründung von Physikunterricht
2. Ziele des Physikunterrichts
2.1. Klassifikation von Lernzielen
2.2. Möglichkeiten der Zielfindung
2.3 Die Bildungsstandards
3. Elementarisierung
3.1. Was heißt „Elementarisieren“?
3.2. Elementarisierung in Beispielen
3.3. Möglichkeiten der Vereinfachungen
3.4. Elementarisieren durch Analogien
Thomas Wilhelm
Allgemeine Physikdidaktik
WS 2011/12
4. Methoden im Physikunterricht
4.1 Sozialformen
4.2 Neuere methodische Großformen
4.3 Unterrichtskonzepte im Physikunterricht
4.4 Stufen- und Phasenschemata des Unterrichts
5. Medien im Physikunterricht
5.1 Grundlegendes
5.2 Klassische Medien im Physikunterricht
5.3 Computer im Physikunterricht
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
6. Experimente
7. Evaluation
6.1 Begriffsklärung und Grundlagen
6.2 Individualebene (Messung des Lernerfolgs)
6.3 Unterrichtsebene (Bewertung des Unterrichts)
6.4 Systemebene (Bewertung des Bildungssystems)
8. Arten von Inhalten
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
9. Interesse und Physikunterricht
10. Mädchen im Physikunterricht
-
Einführung
-
Ursachen für die Unterschiede bei Interesse und Leistung
-
Ansatzpunkte für mädchengerechten Unterricht
-
Projekte zur Förderung der Interessen der Mädchen
-
Fazit
-
Heute Jungenförderung nötig?
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
Verweise auf Lehrbücher
Lehrbücher Hopf, Schecker, Kircher, Girwidz, Kircher, Girwidz,
Bleichroth, Dahncke,
Mikelskis (Hrsg.):
Willer:
Didaktik des
Wiesner:
Häußler:
Häußler:
Jung, Kuhn, Merzyn,
Physik-Didaktik,
Physikdidaktik
Physikdidaktik.
Physikdidaktik. Eine
Weltner:
2006
kompakt
Theorie und
Einführung
Fachdidaktik Physik
Kapitel
Physikunterrichts
Praxis
der Vorlesung
Kapitel 1+2,
1 und 2:
Ziele des
Physikunterrichts
Kapitel 2+3,
S. 13 - 100
S. 16 - 28
1. Auflage:
Kapitel 1.2 + 1.3, S. 37 - 57,
S. 11 - 96
Kapitel 2.2.1,
2. Auflage:
S. 101 - 108
Kapitel 1.,
Kapitel 4,
S. 11 - 51
S. 79 - 102
S. 11 - 106
Kapitel 3,
3:
Elementarisierung
Kapitel 9,
S. 72 - 77
S. 101 - 134
1. Auflage:
Kapitel 2.2,
Kapitel 3.1,
S. 109 - 129
S. 86 - 102
S. 97 - 130
2. Auflage:
-
S. 107 - 142
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
Verweise auf Lehrbücher
Lehrbücher
Kapitel
der Vorlesung
Kircher,
Kircher,
Mikelskis-
Hopf,
Bleichroth,
Mikelskis
Girwidz,
Girwidz,
Seifert (Hrsg.):
Schecker,
Dahncke, Jung,
(Hrsg.):
Häußler:
Häußler:
Physik
Wiesner:
Kuhn,
Physik
Physikdidaktik.
Physikdidaktik.
Methodik
Physikdidaktik
Merzyn, Weltner:
Didaktik
Eine Einführung
Theorie und
kompakt
Fachdidaktik
in Theorie und
Praxis
Physik
Praxis
4:
Methoden im
Kapitel 10 Kapitel 5
Kapitel 4
Kapitel 1 - 15
Physikunterricht
S. 78 - 98
5:
Medien
Kapitel 6.1 – 6.5
Kapitel 5.1-5.4
identisch
Thomas Wilhelm
12,
-
Kapitel 15,
S. 115 - 122
Kapitel 4.1 – 4.3,
4.7, 5
Kapitel 6 + 4.5
Kapitel 7.1
Kapitel 6.2
neu
WS 2011/12

Bildungstheoretische Begründungen

Die Bildungstheorie entstand zu Beginn des 19.Jhdts in Deutschland
(Humboldt, Schleiermacher): Glorifizierung der Antike. Deshalb
Griechisch und Latein, aber keine Naturwissenschaften. Formale
Bildung (verantwortungsbewusst, handlungsbereit etc.) statt
materiale Bildung (Fakten, Gesetzmäßigkeiten, Erklärungen).
 Später: Einheit von formaler und materialer Bildung,
Menschenbildung auch durch die naturwissenschaftliche Methode.
Physikunterricht trägt zum mündigen Bürger bei.

Pragmatische Begründungen

Pragmatische Schultheorie in Amerika (Dewey) als Gegenentwurf zu
obigen Humanismus. Hintergrund: Pragmatismus (zweckorientiert,
fortschrittsgläubig). Naturwissenschaften haben wirtschaftliche und
soziale Folgen für Individuum und Gesellschaft.
 Deshalb in USA ab Beginn 20. Jhdt. Aufschwung des naturwissenschaftlichen Unterrichts. In Deutschland erst in 60er Jahren.
Thomas Wilhelm
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
Die physikalische Dimension des Physikunterrichts

Physikalische Theorien sind Kulturgüter. Physik hat einen Einfluss
auf das Weltbild der Zeit.
 Physik hat allgemeinbildenden Aspekt.

Die gesellschaftliche Dimension des Physikunterrichts

Wir sind eine technische Gesellschaft.
 Naturwissenschaftlicher Unterricht ist nötig, um anstehende
Probleme zu lösen und die technische Welt zu verstehen.

Die pädagogische Dimension des Physikunterrichts

Der Umgang mit den Dingen der Realität und der soziale Umgang
sind Voraussetzung für allgemeinbildende Ziele (individuelle und
soziale Kompetenz).
Thomas Wilhelm
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2. Ziele des Physikunterrichts

Gliederung:
2.1 Klassifikation von Lernzielen
2.2 Möglichkeiten der Zielfindung
2.3 Die Bildungsstandards
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
0. Sinn von Zielen

Anhaltspunkte für Kommunikation über den Unterricht.
 Sie strukturieren den Unterricht.
 Sie tragen zu objektiven Beurteilungen bei.

1. Klassifikation nach der Allgemeinheit der Ziele:
Zielebenen

Leitziele: Allgemeine Bildungs- und Erziehungsziele
 Richtziele: Allgemeine fachspezifische Ziele
 Grobziele: Konkrete Lernergebnisse einer Unterrichtsstunde oder
-einheit
 Feinziele: Feinziele unterteilen Grobziele in spezifische Einzelziele
einer Unterrichtsstunde
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

Bemerkungen:


Man kann nicht von einem allgemeinen Ziel die speziellen Ziele ableiten.
Illustration der Zielebenen:




Thomas Wilhelm
Leitziel: Motto über den Eingang des Schulhauses
Richtziel: Motto über der Tür zum Physikraum oder Physiktrakt
Grobziel: Stundenthema als Überschrift an der Tafel
Feinziele: Als Merksätze oder Aufgaben in Heft oder Klassenarbeit
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
Nebenbemerkung: Psychologische Klassifikation der Ziele:

Kognitive Ziele: Denk-, Wahrnehmungs- und Gedächtnisbereich
 Affektive Ziele: Bereich der Interessen, Einstellungen und Gefühle
 Psychomotorische Ziele: Bereich der Tätigkeiten

2. Fachdidaktische Klassifikation der Ziele: Zielklassen

Konzeptziele: konkretes Wissens (Wissen von Einzelheiten/Fakten,
Wissen über Begriffe/Theorien, Verstehen von Zusammenhängen,
höhere kognitive Fähigkeiten, Bewerten)
 Prozessziele: Physikalische und technische Fähigkeiten und
Fertigkeiten (5 Aspekte zu physikalischen Methoden)
 Soziale Ziele: Wünschenswertes, sinnvolles und nützliches
Verhalten in der Gesellschaft
 Ziele über Einstellungen und Werte: Änderung von Einstellungen
und Werthaltungen
Thomas Wilhelm
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
3. Klassifikation nach der Komplexität der Ziele:
Zielstufen (= Anforderungsstufen)
Lernzieltaxonomie nach H. Roth
Lernzieltaxonomie von Bloom
für den kognitiven Bereich
Reproduktion: Reine Wiedergabe von
Sachverhalten in der behandelten Weise
Wissen: Reine Wiedergabe von Sachverhalten in
der ursprünglichen Form
Reorganisation: Zusammenhängende
Darstellung von bekannten
Sachverhalten mit eigenen Worten
Verstehen: Fähigkeit, mitgeteilte Informationen
umzuformen, zu interpretieren und zu
verallgemeinern
Anwenden: Fähigkeit, allgemeine Regeln und
Methoden in speziellen Situationen zu nutzen
Transfer: Übertragung eines
Sachverhaltes auf einen (struktur-)
ähnlichen Sachverhalt
Analyse: Fähigkeit, Situationen in Elemente zu
zerlegen und Abhängigkeiten aufzuzeigen
Problemlösen: Anwendung von
Bekanntem auf ein neuartiges Problem
Thomas Wilhelm
Synthese: Fähigkeit, einzelne Elemente durch
Kombination zu etwas Neuem zu verbinden
Bewertung: Fähigkeit, Urteile zu fällen (z.B.
Widerspruchsfreiheit)
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
4. Bemerkungen:

Lernziele können also unterschiedlich gegliedert werden: nach
Inhaltsbereich, nach den Anforderungen (= Zielstufen), nach Umfang
oder Abgrenzbarkeit (= Zielebenen) oder nach der Überprüfbarkeit.
Zielebene
Umfang
Abgrenzbarkeit
Überprüfbarkeit
Leitziel
hoch
gering
gering
Richtziel
hoch
gering
gering
gering
hoch
hoch
Grobziel
Feinziel
Thomas Wilhelm
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
4. Bemerkungen:

60er Jahre (realistische Wende in der Pädagogik):
Alle Ziele müssen so formuliert sein, dass man überprüfen kann,
ob sie erreicht wurden.
 Man sagte: Ziele müssen operationalisierbar sein
(operationalisierte Ziele).
 Vorteil: Leichte Überprüfbarkeit des Unterrichtserfolgs

Aber: Nicht alle Lernziele sind operationalisierbar (komplexe
Fähigkeiten, Bildung, also größere allgemeine Ziele).
 Unterricht darf nicht nur an operationalisierbaren Zielen
ausgerichtet sein.
Thomas Wilhelm
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
1. Verschiedenes Vorgehen zur Zielfindung

Ein Lernziel ist nicht „richtig“ oder „falsch“!
 Ziele sind Setzungen.

Ziele werden gesammelt (Brainstorming), gewichtet und aussortiert.
Häufig nicht systematisch, sondern intuitiv (z.B. Lehrpläne).
 Besser: Systematisch suchen und sammeln.
Durch eine Befragung von vielen Experten alle Ziele zu sammeln, ist
in der Regel nicht möglich, höchstens bei kleinen Gebieten.
 Hilfen zum Sammeln sind: die didaktische Analyse von Klafki oder
fachspezifische Fragenkataloge.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

2. Die didaktische Analyse von Klafki:
vier Zieldimensionen

Für die Konzeption von Unterrichtseinheiten
(aber auch Lehrplänen) ist dies ein mögliches Planungsinstrument.
 Nach Klafki kann man vier Dimensionen unterscheiden, um ein
Thema didaktisch auszuloten:




Thomas Wilhelm
1. Der allgemeine Sinn oder der Gehalt eines Themas
2. Die Gegenwartsbedeutung aus Sicht der Schüler
3. Die Zukunftsbedeutung eines Themas für den Schüler für sein Leben
(pragmatische Sicht)
4. Die Innere Struktur des Themas (in Bezug zur Struktur der inneren
Schulphysik)
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
3. Fragekataloge für die Inhaltsauswahl

Für eine gute Unterrichtsvorbereitung ist eine sorgfältige Analyse der
Zielvorstellungen nötig.

Für die Planung von Unterrichtseinheiten sind fachspezifische
Fragenkataloge hilfreich.

Es gibt verschiedene Fragekataloge.

Im Folgenden zwei Beispiele.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
2.2.3 Fragenkataloge
2.2.3.1 Ein Fragenkatalog von Kircher
entsprechend den vier Zieldimensionen von Klafki (siehe 3.2.2):
1. Zu allgemeiner Sinn oder Gehalt des Themas (über das spezielle Thema hinaus):
Ist der Inhalt geeignet, exemplarisch
 das idealistische Motiv der Naturwissenschaft „Wahrheitssuche“ zu
illustrieren?




das pragmatische Motiv der Naturwissenschaften „Beherrschung der Natur”
zu illustrieren?



Erkenntnis- / wissenschaftstheoretische Aspekte der naturwissenschaftlichen Wahrheitssuche thematisieren
Grenzen des physikalischen Weltbildes aufzeigen
Historische Beispiele der nutzenfreien Forschung kennen (z.B. Einstein)
Positive Auswirkungen der Naturwissenschaften / der Technik in der Lebenswelt (Arbeitswelt, Freizeit, Haushalt und öffentliche Dienste)
selbstständig erarbeiten
Negative Auswirkungen (der Naturwissenschaften) / der Physik / der Technik für den lokalen und globalen Frieden, für die Arbeitswelt, für die
Freizeit, für die lokale / regionale / globale Umwelt durch Projektarbeit analysieren und problematisieren
das wertorientierte Motiv „Erhaltung der Lebensgrundlagen für das
Biosystem” als Grundeinstellung zu internalisieren?




Die Komplexität und Sensitivität des Biosystems verstehen, einschließlich dessen Grundlagen Erde, Wasser, Luft.
Maßnahmen zum Schutz der natürlichen Lebensgrundlagen kennen, unterstützen, in die Wege leiten.
Die Notwendigkeit der nachhaltigen, zukunftsfähigen Nutzung, sowie Recycling von Wertstoffen einsehen und Konsequenzen für den eigenen
Lebensstil ziehen.
Probleme des anthropozentrischen Weltbildes diskutieren
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
2. Zu (Gegenwarts-) Bedeutung aus der Sicht des Lernenden:
Ist der Inhalt geeignet,
 das Weltbild/ den Lebensstil der Kinder und Jugendlichen zu berühren, zu
beeinflussen, zu ändern, zu festigen?





Selbstbewusstsein entwickeln im Umgang mit technischen Geräten
Freude am spielerischen Lernen und Entdecken
Selbstorganisiertes, kreatives Lernen ermöglichen
Sorgfalt im Umgang mit den Lebensgrundlagen thematisieren
Rücksichtnahme in der technischen Gesellschaft (Verhalten im Straßenverkehr) fördern
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3. Zu Zukunftsbedeutung für Schüler:
 Kindern und Jugendlichen wichtige Kulturtechniken zur gegenwärtigen
und vielleicht künftigen Lebensbewältigung einzuüben?







Relevante Geräte der Lebenswelt beherrschen (Handlungsfähigkeit mit technischen Geräten zur eigenen Sicherheit
aneignen (Fahrrad, Moped, Elektrogeräte))
Arbeitstechniken und Darstellungsweisen einüben
Selbständig Informationen über physikalisch/ technische Geräte der Lebenswelt beschaffen und adäquat umsetzen
Informationen darstellen und interpretieren
Im Team (in der Gruppe) arbeiten
Informationen kommunikativ darstellen (Standpunkte individuelle / im Team erarbeiten und in Diskussionen vertreten).
Kindern und Jugendlichen wichtige Informationen vermitteln zur
physischen und psychischen Gesunderhaltung?



Über Suchtgefahren Bescheid wissen (z. B. Geschwindigkeitsrausch im Straßenverkehr)
Gefahren und Gefährdungen in der technischen Gesellschaft kennen (Radioaktivität, Lärm, Laserstrahlen).
Vorbeugende Maßnahmen gegen Gefahren in der technischen Gesellschaft kennen, gegen Ursachen eintreten, sich
engagieren.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
4. Zu Innere Struktur des Themas (fachliche Sicht):
Ist der Inhalt geeignet, exemplarisch Strukturen der Physik zu vermitteln?

Grundlegende Begriffe und Gesetze der Physik erarbeiten

Teilchenmodell, Energieerhaltungssatz

Notwendige Zusammenhänge zwischen Begriffen und Theorien
herstellen

Die natürliche und technische Umwelt begreifen

Phänomene: Regenbogen, Gewitter, Sonnenfinsternis; Elektromotor, Steuerungen und Regelungen

Grundlegende Methoden der Physik kennen lernen, verstehen,
anwenden

Grenzen der Anwendung physikalischer Methoden diskutieren
Thomas Wilhelm
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2.2.3.2 Der Fragenkatalog von Häußler & Lauterbach von 1976 (16 Fragen):
Beispiele
1
Grundlegende Begriffe und Gesetze aus der Naturwissenschaft zu -Erhaltungssätze
-Energie
erarbeiten?
-Atomistische Struktur der Materie
2
für Naturwissenschaft und Technik wesentliche Denkweisen, -Modellbildung
Methoden, Darstellungsformen, Arbeitstechniken und Verfahren zu -Quantifizierung, Mathematisierung
-Experiment
erklären?
3
Die Grenzen, Vorläufigkeit und Einseitigkeit naturwissenschaft- -Zusammenbruch des mechanistischen Weltbildes
-Modelle als hypothetische Skizzen
licher Aussagen aufzuweisen?
-Aspektcharakter der Physik
-Kybnernetische Grundbegriffe (Information, Steuerung, Rückkopplung)
-Physikalische Grundgrößen
-Atommodell (→ Chemie)
4
Die Erschließung anderer inhaltlicher Bereiche zu erleichtern
5
Aufzuweisen, dass naturwissenschaftliche Erkenntnisse technisch -Elektromagnetismus und elektrische Antriebe
verwertbar sind und dass technologischer Fortschritt die Natur- -Laborexperiment und technische Großanlage
-Festkörperphysik und Transistortechnologie
wissenschaft vor neue Erkenntnisprobleme stellen kann?
6
Die wechselseitige Verflechtung von Naturwissenschaft, Technik, -Technologischer Fortschritt und wirtschaftliches Wachstum
-Kernphysik und Kernkraftwerk
Wirtschaft und sozialer Lebenswelt aufzuweisen?
-Automation und Arbeitsplatz
7
Die historische Entwicklung von Naturwissenschaft und Technik und -Historische Entwicklung der Atomvorstellung
die jeweiligen Faktoren, die zu dieser Entwicklung geführt haben, -Industrialisierung
-Verfeinerung der von Menschen geschaffenen Werkzeuge
aufzuzeigen?
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8
Durch Naturwissenschaft und Technik ermöglichte Fehlentwicklun- -Rohstoff- u. Energieverknappung
-Ökologie-Krise
gen aufzuweisen, d. h., ist er ein kontroverses Thema unserer Zeit?
-Kriegstechnologie
9
Zu demonstrieren, wie Naturwissenschaft und Technik unsere -Veränderung der Landschaft durch technische Großbauten
Umwelt verändert haben und wie man zur verantwortungsbewussten -Energieversorgung und Umweltbelastung
-Elektrische Geräte im Haushalt
Mitgestaltung beitragen kann?
10 Zu demonstrieren, wie heute naturwissenschaftliche Forschung und -Festlegung und Förderung von Forschungsschwerpunkten
technische Entwicklung vollzogen oder beeinflusst werden können? -Spezialisierung, Teamarbeit und internationale Kooperation
-Standortbestimmung von technischen Großanlagen
11 Dem Schüler Kenntnisse und Verhaltensgewohnheiten zur physi- -Verkehrssicherheit
-Gefahren des elektrischen Stromes
schen und psychischen Gesunderhaltung zu vermitteln?
-Verhaltensweisen im Umgang mit anderen
12 Dem Schüler Fähigkeiten, Kenntnisse und Fertigkeiten zur unmittel- -Manuelle Geschicklichkeit
-Lesen von Graphiken, Diagrammen und Tabellen, Interpretation von Texten
baren Lebensbewältigung zu vermitteln?
-Kenntnis von Normen und Vereinbarungen
13 Die natürliche und technische Umwelt begreifen zu helfen?
-Erklärung von Phänomenen wie Gewitter, Niederschläge, Ebbe und Flut
-Funktionsweise technischer Geräte (Haushalt, Kernkraftwerk)
-Alarm- und Kontrolleinrichtungen
14 Neigungen, Interessen und Probleme der Schüler gemäß ihrer -Naturwissenschaft und Hobby
-Berufswahl
Lernerfahrungen zu berücksichtigen?
-Technisches Spielzeug
15 Selbstorganisiertes Lernen, kreatives Denken und selbständiges wie -Wir drehen einen Film über Umweltschutz
-Projekt: Wohnen
kooperatives Handeln anzuregen und zu ermöglichen?
-Wir bauen einen Computer
-Elektronik
-Elektrische Maschinen
-Elektrischer 2
Stromkreis
Einführung
Allgemeine
Fachdidaktik
Physikdidaktik
16 Selbständiges Experimentieren der Schüler zu ermöglichen?
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
2.3 Bildungsstandards






TIMSS und PISA veranlassten hektische Reaktionen der
Bildungspolitik.
Kultusministerkonferenz ließ Bildungsstandards einführen.
Sie gelten für den „Mittleren Schulabschluss“ nach
Jahrgangsstufe 10.
Länder haben sich verpflichtet, sie in der Lehrplanarbeit
umzusetzen (in Physik deutschlandweit seit 2005 gültig).
Die länderspezifischen Regelungen sind für die Lehrer die
verbindlichen Vorgaben (hier große Spielräume).
Bildungsstandards ersetzen keinen Lehrplan, die Länder
dürfen immer noch Lehrpläne aufstellen.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

Bildungsstandards geben keine konkreten Lerninhalte mehr
an, sondern Kompetenzen.

Kompetenzen sind Fähigkeiten, Fertigkeiten und
Bereitschaften als Ergebnis langfristiger Lernprozesse.

Ziele von Bildungsstandards:


Kompetenzen sind an unterschiedlichen Inhalten zu erlernen.

Wechsel von einer Input-Orientierung hinzu einer Outcome-Orientierung

Verschiebung von materialer Bildung zu einer formalen Bildung (Klafki)
Erste bundesweite Querschnittserhebung 2008 zur
Überprüfung der Leistungsfähigkeit des Schulsystems, dann
alle drei Jahre.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

Bildungsstandards in der Physik:

beschreiben den Beitrag der Physik zur Allgemeinbildung,

geben Kompetenzbereiche an,

legen Standards fest,

führen verschiedene Anforderungsbereiche ein,

geben Beispiele für Kompetenzen an (Deutschland:
Regelkompetenzen, Schweiz: Mindestkompetenzen),

haben somit direkt Auswirkungen auf Lehrpläne und indirekt auf den
Unterricht.
WS 2011/12

Vier Kompetenzbereiche:
Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation,
Bewertung

Drei Anforderungsbereiche:
„wiedergeben“, „anwenden“, „transferieren“ bzw.
„verknüpfen“

Vier Basiskonzepte (= themenübergreifende Leitideen):
(1) Materie, (2) Wechselwirkung, (3) Systeme, (4) Energie

Das ergibt ein dreidimensionales Koordinatensystem mit 48
Feldern.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
Die Kompetenzmatrix
Anforderungsbereich
I Wiedergabe
II Anwendung
III Transfer
Fachwissen
Wissen wiedergeben
Wissen anwenden
Wissen transferieren und verknüpfen
Fakten und einfache physikalische Physikalisches Wissen in einfachen Kontex- Wissen auf teilweise unbekannte Kontexte
ten anwenden, einfache Sachverhalte iden- anwenden, geeignete Sachverhalte auswählen.
Sachverhalte reproduzieren.
tifizieren und nutzen, Analogien benennen.
Erkenntnisgewinnung
Kommunikation
Kompetenzbereich
Fachmethoden beschreiben
Physikalische Arbeitsweisen, insb.
Experimentelle, nachvollziehen
bzw. beschreiben.
Fachmethoden nutzen
Fachmethoden problembezogen auswählen
Strategien zur Lösung von Aufgaben nutzen, und anwenden
einfache Experimente planen und durchUnterschiedliche Fachmethoden, auch einführen, Wissen nach Anleitung erschließen. faches Experimentieren und Mathematisieren,
kombiniert und zielgerichtet auswählen und
einsetzen, Wissen selbstständig erwerben.
Mit vorgegebenen DarstellungsGeeignete Darstellungsformen nutzen
Darstellungsformen selbstständig auswählen
formen arbeiten
Sachverhalte fachsprachlich und strukturiert und nutzen
Einfache Sachverhalte in Wort und darstellen, auf Beiträge anderer sachgerecht Darstellungsformen sach- und
Schrift oder einer anderen vorgege- eingehen, Aussagen sachlich begründen.
adressatengerecht auswählen, anwenden und
benen Form unter Anleitung darreflektieren, auf angemessenem Niveau
stellen, sachbezogene Fragen stellen
begrenzte Themen diskutieren.
Bewertung
Vorgegebene Bewertungen
nachvollziehen
Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse benennen, einfache,
auch technische Kontexte aus
physikalischer Sicht erläutern.
Thomas Wilhelm
Vorgegebene Bewertungen beurteilen und
kommentieren
Den Aspektcharakter physikalischer Betrachtungen aufzeigen, zwischen physikalischen und anderen Komponenten einer
Bewertung unterscheiden.
Eigene Bewertungen vornehmen
Die Bedeutung physikalischer Kenntnisse beurteilen, physikalische Erkenntnisse als Basis
für die Bewertung eines Sachverhalts nutzen,
Phänomene in einen physikalischen Kontext
einordnen.
WS 2011/12





Das Kompetenzmodell ist ein normatives Raster zur
geordneten Beschreibung von Bildungserwartungen.
Betonung von anderen Kompetenzen neben Fachwissen.
Gefahr des Eindrucks, Erkenntnisgewinnung,
Kommunikation und Bewertung ist gleichwertig zu
Fachwissen. Fachwissen ist aber die Grundlage!
Die Unterrichtszeit nahm ja nicht zu und die reicht nicht aus,
um alle diese Ziele zu erreichen.
Die Basiskonzepte laufen quer zu den bisherigen
Themenbereichen. Man muss sie als Leitideen ansehen,
d.h. als physikalische Brillen. Man kann beim gleichen
Sachverhalt verschiedene Brillen aufsetzen.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

Kritik:







Schnell (ca. 1 Jahr) von anonymer Gruppe ausgearbeitet.
Ohne Diskussion sofort verbindlich erklärt.
Regelstandards (für fiktiven Durchschnittsschüler) statt
Mindeststandards. So weniger verbindlich.
Nur für die Jahrgangsstufe 10.
Die Kompetenzerwartungen sind unrealistisch hoch (TIMSS und
PISA zeigte, dass sehr wenig Schüler eigenständig argumentieren
können und begriffliches Verständnis haben).
So wird es demotivierend.
Die Basiskonzepte sind willkürlich gewählt ohne Begründung.
Lehrern fällt Interpretation der Basiskonzepte schwer, da es keine
Themenbereiche sind (Themenbereiche werden dadurch nicht
entbehrlich).
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

Folgen für den Physikunterricht:







mehr physikalisches Argumentieren, weniger formales Rechnen,
deutliche Anwendungsbezüge auf Phänomene aus Alltag und
Technik,
keine einseitige Ausrichtung auf Fachwissen, breitere Abdeckung der
Kompetenzbereiche,
„neue“ Aufgabenkultur (vorher auch schon erfolglos gefordert),
Aufgaben kommen ins Zentrum des Unterrichts (statt nur am Rande
als Übungs- oder Testaufgaben),
„neue Experimentierkultur“ bei Schülerexperimenten (z.B.
Einbeziehung der Planung des Experimentes),
mehr Kooperation in den Fachkonferenzen an den Schulen.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

Insgesamt: Eine Schwerpunktverschiebung
Früher:
Jetzt:
Kompetenzerwerb
(Output)
(Leistungssituation)
Unterrichtsgeschehen
(Input und Prozess)
(Lernsituation)


Positiv: Es ist nicht entscheidend, was und wie gelehrt wurde, sondern,
was die Schüler am Ende können.
Negativ: Gefahr der Vernachlässigung der Lernsituation, z.B. welche
Sachstruktur funktioniert besser.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3. Elementarisierung

Gliederung:
3.1 Was heißt „Elementarisieren“?
3.2 Elementarisierung in Beispielen
3.3 Möglichkeiten der Vereinfachungen
3.4 Elementarisieren durch Analogien
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.1 Was heißt „Elementarisieren“?

3.1.1 Begriffe
Sachstruktur
für den Unterricht
Sachstruktur
der Physik
didaktische Reduktion
(auch: Elementarisierung)
Rekonstruktion
Kleine elementare
Sinneinheiten
Elementarisierung (auch: Didaktische Rekonstruktion )
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.1.1 Begriffe


Elementarisieren = Vereinfachen, Wesentliches
herausarbeiten, in Bestandteile zerlegen
Ziel: kleinere Sinneinheiten

Erklärungsmuster besteht aus Reihe von
Erklärungsgliedern.

Das Erklärungsmuster ist eine didaktische Rekonstruktion.

Es gibt verschiedene Elementarisierungen des gleichen
Inhalts.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.1.2 Kriterien der Elementarisierung

Zunächst ein (sensibilisierendes) Beispiel:
“Was ist elektrische Spannung?“










Spannung ist die Voltzahl auf einer Batterie,
Spannung ist das, was man mit dem Voltmeter misst,
Spannung ist die Kraft, die Elektronen im Leiter bewegt,
Spannung ist die Ursache für Stromfluss,
Spannung ist Potentialdifferenz,
Spannung ist Elektronen(dichte)unterschied,
Spannung ist Arbeit pro Ladung,
Spannung ist die zeitliche Änderung des magnetischen Flusses,
Spannung kann man mit dem Wasserdruck vergleichen,
Spannung U =  E ds.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

Didaktische Rekonstruktionen sollen sein:
fachgerecht, schülergerecht, zielgerecht

1. Fachgerecht = fachlich relevant

Auch Modelle/Analogien sind zugelassen, die außerhalb ihres
Modellbereiches evtl. falsch sind.

Gemeint ist auch: „fachlich erweiterbar“:



Thomas Wilhelm
Schüler sollen nicht in jeder Jahrgangsstufe umlernen müssen
Grundlegende Bedeutungen bleiben erhalten
Begriffe werden evtl. später neu interpretiert, aber frühere Aussagen sind
nicht falsch.
WS 2011/12

2. Schülergerecht:

Entwicklungspsychologische Aspekte sind zu berücksichtigen.
 Vorwissen und Vorverständnis (fachlich Richtiges und Falsches) sind
zu berücksichtigen (siehe Präkonzepte in „Spezielle Fachdidaktik“).
 Elementarisierungen sollen anregend und attraktiv sein.
 Also: psychologisch und soziologisch angemessen!

3. Zielgerecht

Da die Schulphysik andere Ziele als die Physik hat, kommt sie auch
zu anderen Sachstrukturen und anderen Sinneinheiten.
 Ziele entscheiden, was intensiv bzw. oberflächlich bzw. nicht
behandelt wird.
 Für echtes Verständnis sind z.T. andere Sachstrukturen als die
traditionellen nötig (Beispiel: Kinematik/Dynamik, Druck etc.).
Thomas Wilhelm
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3.1.3 Arten der Elementarisierung

1. Möglichkeiten in Physik und Physikdidaktik:

Abstrahieren (von Details)

Idealisieren (z.B. „Massepunkt“, „Lichtstrahl“)

Symbolisieren (mathematische Zeichen, Skizzen)

Theoretische Modelle entwickeln (z.B. Modell Lichtstrahl)

Gegenständliche Modelle als Strukturmodelle bauen
(z.B. Gittermodelle von Kristallen, Strukturmodelle von Molekülen)

Gegenständliche Modelle als Funktionsmodelle bauen
(z.B. Motormodelle)

Analogien bilden (vertraute Kontexte nutzen)
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.1.3 Arten der Elementarisierung

2. Möglichkeiten für das Lehren von Physik:

Beschränken auf das Phänomen (z.B. magnetische Phänomene
zeigen) ,

Beschränken auf das Prinzip (z.B. „Eisenschiffe schwimmen dann,
wenn sie nicht mehr wiegen als das Wasser, das sie verdrängen.“),

Beschränken auf das Qualitative (z.B. zwei gleichnamige Magnetpole
stoßen sich ab.),

Experimentell veranschaulichen (z.B. Brechung des Lichts in Wasser,
brownsche Molekularbewegung),

Bildhaft veranschaulichen (z.B. Wirkung einer Sammellinse),

Zerlegen in mehrere methodische Schritte (z.B. Elektromotor),

Einbeziehen historischer Entwicklungsstufen (z.B. historische
Atommodelle, historische Messverfahren und Messanordnungen).
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.1.4 Grundmuster der Elementarisierung


Gegen Komplexität: schrittweise Rekonstruktion
Beispiel von Wagenschein (Luftpumpe):

Wenn ich die eingesperrte Luft zusammendrücke, dann geht das
immer schwerer.


Je kleiner der Raum der Luft geworden ist, desto größer ihr Druck.


Diese Je-desto-Fassung genügt nicht. Die Physik will Zahlen sehen.
Messungen ergeben eine Gesetzmäßigkeit: Wenn das Volumen des
Gases fünfmal kleiner geworden ist, dann ist der Druck fünfmal
größer geworden.


Gut. Aber das „Ich“ muss heraus. Die Luft ist das Wesentliche.
Allgemein: n-mal.
Mathematische Formulierung: Das Produkt Druck mal Volumen
immer konstant, p · v = konstant

Thomas Wilhelm
Damit ist inhaltlich nichts gewonnen. Wir haben uns nur einen
Rechenautomaten geschaffen, der uns die Worte abnimmt.
WS 2011/12

Im Beispiel sind vier Fassungen eines physikalischen
Gesetzes (= vier Stufen der Elementarisierung):

Qualitativ
 Halbquantitativ
 Quantitativ sprachlich
 Quantitativ mathematisch

Diese vier methodischen Schritte bilden das
physikdidaktische Grundmuster der Elementarisierung

Nicht immer wird das Grundmuster vollständig und in dieser
Reihenfolge angewandt.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

Auch Lerntheorien enthalten methodische Grundsätze.

Lerntheorie von Bruner: Sachverhalte werden dargestellt:

1. enaktiv = experimentell handelnd
 2. ikonisch = bildhaft
 3. symbolisch = sprachlich und evtl. mathematisch

Das ist ein psychologisches Grundmuster der
Elementarisierung.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.2 Elementarisierung in Beispielen

Wiederholung: Drei Aspekte der Elementarisierung



1. Aspekt der Vereinfachung

Anforderungsniveau an Schüler angepasst

Aus Lehrersicht: Vereinfachung des Inhalts / Niveauabsenkung
2. Aspekt der Bestimmung des Elementaren

Das Elementare ist das Allgemeine, die grundlegende Idee, das Gesetz,
das Prinzip, die tragende Wirkungsweise oder Zweckbestimmung.

Die Elementarisierung ist der Vorgang, der die Herausstellung dieser
grundlegende Idee oder den Kerngedanken zum Ziel hat.
3. Aspekt der Zerlegung in methodische Elemente

Thomas Wilhelm
Elemente sind Unterrichtsschritte, die in einer gewissen Abfolge
unterrichtet werden.
WS 2011/12
3.2.1 Elementarisierung als Vereinfachung

Vereinfachung = auf niedrigeres Niveau bringen

Inhalte können in drei Formen dargestellt werden:

1. verbalsprachlich
 2. bildhaft-symbolisch
 3. formal-mathematisch

Beispiele für diese Darstellungen
mit Bewertung der Elementarisierung bzw.
mit Vorschlägen für weitere Vereinfachungen:
siehe Übung, Aufgabe 7!
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.2.1 Elementarisierung als Vereinfachung




Elementarisierung: Verminderung der Abstraktheit und
Abbau der Komplexität
D.h. Rückführung zum Konkreten und
Reduzieren der Anzahl der Elemente
Eine konstruktive Aufgabe: ausdenken, entwickeln, erfinden
(braucht Erfahrung, Phantasie, Kreativität).
Vorgehensweisen zur Vereinfachung sind z.B.:

1. Rückführung auf das Qualitative
 2. Vernachlässigung
 3. Überführung in bildhaft-symbolische Darstellungen




Thomas Wilhelm
Schema- oder Schnittzeichnungen (z.B. Viertakt-Motor, Dosenbarometer)
Graphen (z.B. s-t-Diagramm)
Schaltbilder
Analogiemodelle
WS 2011/12
3.2.2 Elementarisierung
als Bestimmung des Elementaren

Das Elementare ist meist die allgemeine Gesetzmäßigkeit.

Bei physikalischen Begriffen: Elementare = Idee

Bei technischen Geräten/Sachverhalten:


Elementare = Physikalisch genutzte Gesetzmäßigkeit

Elementare = konstruktiv-technische Idee

Beispiel: Stromwendermotor (Gleichstrom)

Elementare aus Sicht der Physik: Kräfte

Elementare aus Sicht der Technik: Rotation und Kommutator
Möglichkeiten der Elementarisierung:

1. Generalisierung

2. Musterbeispiele

3. Frühere historische Entwicklungsstufen
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.2.3 Elementarisierung
als Zerlegung in Elemente

Der Inhalt muss in Elemente zerlegt werden, die in eine
Abfolge gebracht werden, zur schrittweisen Aneignung des
Inhalts

Beispiel Kompressor-Kühlschrank


Unter physikalischem Aspekt (Abkühlung beim Verdunsten):

1. Aktualisieren von Vorerfahrung: Frieren bei nasser Haut

2. Erweiterung: Flüssigkeiten mit stärkerem Abkühlungseffekt

3. Beschleunigung durch Abpumpen des Dampfes
Unter technischem Aspekt (Kühlmittelkreislauf):

1. Verstärkung durch Absaugen des Dampfes

2. Platz sparend aufbewahren durch Kompression

3. Verflüssigung durch Abkühlung

4. Rückführung zum Verdampfer über Ventil (Kapillare)
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.3 Möglichkeiten der Vereinfachung

Nach den Beispielen nochmals Möglichkeiten der
Vereinfachung:

1. Vereinfachung durch Experimente
2. Vereinfachung durch ikonische Darstellungen
3. Vereinfachung durch symbolische Darstellungen


Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.3.1 Vereinfachung durch Experimente

1. Experimente demonstrieren charakteristische
Eigenschaften

Beispiel: Reflexion, Brechung, Beugung
x


 Messgeräte können mathematische Operationen ersetzen v :

t

2. Experimente veranschaulichen
Idealisierungen bei

x
Begriffen (z.B. v : lim
)
t 0
t

3. Analogversuche illustrieren relevante Eigenschaften
(z.B. Mausefallenversuch, Streichhölzerversuch,
Dominosteine, Bierschaumzerfall, Münzen in Schachtel,
Magnete und Muttern)
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.3.2 Vereinfachung durch ikonische
Darstellungen

1. Abbilder (= Abbildungen)

Zeigen Merkmale eines existierenden Objektes, die visuell
wahrnehmbar sind. D.h. sie zeigen das Aussehen von
Gegenständen.

Beispiele: Fotographien, Zeichnungen, Gemälde,
Filme, Animationen.

Teile werden weggelassen, andere betont.

Fürs Lernen wichtig: Reduktion aufs Wesentliche,
Symboldarstellungen, z.B. Schaltskizze
(weniger wichtig: realitätsnahe Abbildungen)

Auch Abläufe sind darstellbar.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
Darstellungen

2. Logische Bilder

Inhalt ist in der Realität nicht direkt beobachtbar.
 Sie benutzen eine bestimmte Kodierung.
 Für qualitative Zusammenhänge:




Venn-Diagramme, Graphen aus Koten und Linien
Beispiel: Darstellung von Wirkungszusammenhänge
in graphischer Modellbildung
Beispiel: Feynman-Diagramm
Für quantitative Zusammenhänge:


Liniendiagramme, Histogramme, Balken-, Säulen-,
Kreis-, Streu- und Isotypendiagramme
Beispiel für Symbol: Pfeil in Animation gibt Richtung und Betrag der
Geschwindigkeit an (dynamisch ikonische Repräsentation)
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
Darstellungen

3. Analoge Bilder (= bildliche Analogien)

in äußerer Gestaltung wie Abbildungen

zielen auf analoge Bedeutung

versuchen, Zusammenhang zwischen vertrauten
Dingen und neuen Inhalten herzustellen

verweisen auf nicht dargestellte Strukturen,
Relationen, Funktionen, Prozesse

Beispiel: Größenverhältnis von Atomkern und
Atomhülle entspricht Kirsche und Fußballfeld

Es gibt strukturelle Analogien
(z.B. Aufbau Atom - Aufbau Planetensystem)
und funktionale Analogie
(z.B. Elektronendrift als Bild für elektrischen Strom in Metallen)
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.3.3 Vereinfachung durch symbolische
Darstellungen

Schriftzeichen verschiedener Alphabete, Symbole der
Mathematik, spezielle Zeichen in der theoretischen Physik,
z.B. „bra-ket“-Schreibweise



Maximal informativ bei Minimum an Zeichen und Symbolen
Sehr wichtig: Darstellung physikalischer Größen durch
Pfeile (liegt zwischen ikonischer und symbolischer
Darstellung, eher ikonisch)
Ersetzen mathematischer Operationen durch geometrische
Konstruktionen:

Vektorsumme bei Kräften und Bewegungen

Skalarprodukt bei mechanischer Arbeit

Weg als Fläche unter dem t-v-Graphen
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.3.3 Vereinfachung durch symbolische
Darstellungen

Beispiel: Zeichnerische Bestimmung des Gesamtwiderstand einer
Parallelschaltung


Zeichne R1 und R2 parallel
als Strecke ein und verbinde
die Endpunkte
Die parallele Strecke
bis zum Schnittpunkt ist Rges.
a

Thomas Wilhelm
b
Beweis: R
Rges
a
b
ges

Es gilt:
(1) und R
(2) (Strahlensatz)

a

b
2
R1 a  b
R R  Rges R1 a  b
(1)+(2) ergibt: ges 2

R1R2
ab
1
1 1
RR
 
Daraus folgt: Rges  1 2
und
R1  R2
Rges R1 R2
WS 2011/12
3.4 Elementarisieren durch Analogien

1. Was sind Analogien?

Analogien = Ähnlichkeiten bzw. Vergleich mit Bekanntem

In der Wissenschaftsgeschichte zur Problemlösung verwendet (z.B.
Coulombgesetz aus Gravitationsgesetz; Ohm fand Gesetze über
strömende Elektrizität aus Analogie zur Wärmeleitung)

Bei Lernschwierigkeiten als Lernhilfe herangezogen.

Analogien verwenden, heißt einen Umweg machen.

Ähnlichkeiten sind reflexiv und symmetrisch,
aber weder transitiv noch intransitiv.

Der analoge Bereich muss vertraut sein!

Analogien sind eine problematische Lernhilfe.

Es ist umstritten, ob der Umgang mit Analogien mehr geübt werden
sollte.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
3.4.2 Hinweise zu Analogien

Zu beachten:






Die Verwendung von Analogien als Lernhilfen ist grundsätzlich
ambivalent.
Analogien erklären nicht, sondern machen „nur“ einen Sachverhalt
verständlich.
Analogien wirken eher individuell als global, weil nicht alle Schüler
eine bestimmte Analogie akzeptieren (Akzeptanzproblem).
Schüler orientieren sich eher an Äußerlichkeiten der Analogie
(„Oberflächenstruktur“) als an physikalischen Gesetzmäßigkeiten
(„Tiefenstruktur“ der Analogie).
Möglichkeit: Im Unterricht wird die „Tiefenstruktur“ (z.B. elektrischer
Stromkreis) zuerst thematisiert, dann durch eine (gespielte) Analogie
illustriert.
Eine Reflexion der Analogienutzung (Metakognition) im Unterricht ist
unbedingt notwendig.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
Vorbemerkung
• Methoden und Medien sind eigentlich
Themen der Allgemeinen Didaktik, die ein
Teilgebiet der Schulpädagogik ist.
• Wir behandeln diese Themen speziell unter
dem Gesichtspunkt Physikunterricht.
• Es geht also auch darum, was jeweils für den
Physikunterricht typisch ist.
WS 2011/12
4 Methoden im Physikunterricht
4.1 Sozialformen
4.1.1 Lehrerzentrierter Unterricht (Frontalunterricht)
4.1.2 Gruppenunterricht
4.1.3 Individualisierter Unterricht
4.2 Neuere methodische Großformen
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.2.5
4.2.6
Unterrichtseinheit
Kursunterricht
Projekt oder projektorientierter Unterricht
Spiele im Physikunterricht
Lernzirkel oder Lernen an Stationen
Offener Unterricht - Freiarbeit
4.3 Unterrichtskonzepte
4.3.1
4.3.2
4.3.4
4.3.5
Darbietender Unterricht
Exemplarischer Unterricht
Genetischer Unterricht
Entdeckender Unterricht
4.4 Stufen- und Phasenschemata des Unterrichts
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
Historische Stufenschemata
Allgemeines
Kritik
Phasen bei einer Dreiteilung
WS 2011/12
(Beobachtungs-) Ebenen
• Ebene der Sichtstruktur
Alles, was im Unterricht direkt beobachtbar und
objektiv feststellbar ist.
• Ebene der Tiefenstruktur
Elemente, die nicht direkt beobachtbar sind,
sondern indirekt aus Beobachtungen
erschlossen werden müssen.
WS 2011/12
Methodenebenen der Sichtstruktur
• 4.1 Sozialformen
bestimmen die Kommunikations- und Interaktionsstruktur
• 4.2 Methodenkonzeptionen
Großformen des Unterrichtens
• 4.3 Unterrichtskonzepte im Physikunterricht
Prinzipien des Unterrichtens, durch pädagogische oder
psychologische Theorien legitimiert
• 4.4 Artikulationsschemata
Stufen- oder Phasenschemata strukturieren den
Unterrichtsverlauf
WS 2011/12
4.1 Sozialformen
• 4.1.1 Lehrerzentrierter Unterricht (Frontalunterricht)
kann eine effektive Art der Wissensvermittlung sein.
• 4.1.2 Gruppenunterricht
hat eine besondere Bedeutung
als die schülerorienterte Sozialform.
• 4.1.3 Individualisierter Unterricht
erlaubt Binnendifferenzierung bei
heterogenen Lerngruppen,
erlangt mit neuen Medien zunehmend Bedeutung.
WS 2011/12
4.1.1 Lehrerzentrierter Unterricht
• Schüler werden gemeinsam
unterrichtet.
• Lehrer steuert Unterricht:
Arbeits-, Interaktions- und Kommunikationsprozesse
• Fragend-entwickelnder Unterricht ist das vorherrschende
Skript des deutschen Physikunterrichts (im Unterschied zu
anderen Ländern).
• Guter Frontalunterricht fordert sehr viele Kompetenzen vom
Lehrer, stellt also hohe Anforderungen an den Lehrer.
• Lehrer sprechen sich dagegen aus, unterrichten aber
hauptsächlich so.
WS 2011/12
4.1.1 Lehrerzentrierter Unterricht
• Vorteile:
– kann zeitsparend und effektiv sein!!,
– erlaubt eindrucksvolle attraktive Demonstrationen,
– gibt gutem Lehrer direkte Rückmeldung, befriedigt das
Sicherheitsbedürfnis, sichert Unterrichtsdisziplin.
• Ist notwenig, wenn:
– Klassen sehr groß sind,
– adäquate Ausstattung für andere Methoden fehlt,
– Schülerversuche verboten sind (gefährliche Versuche).
• Ist didaktisch sinnvoll:
– bei Überblick/Zusammenfassung komplexer Sachverhalte,
– bei schrittweisen elementarisierten Erklärungen komplexer
Phänomene und dem Lernen schwieriger Konzepte,
– bei Zeitmangel und beim Vorführen attraktiver Demos.
WS 2011/12
• Sehr alte Unterrichtsform
• Verstärkte Beachtung ab
Ende der 60er Jahre
• Spezialfall: Partnerarbeit
• Äußere Seite: Lehrer rückt in den Hintergrund, hat aber
Verantwortung und führt.
• Innere Seite: Schüler eignen sich Methoden der Physik an,
soziale Ziele werden angestrebt.
• Gruppenunterricht muss gut vorbereitet werden.
• Gruppenunterricht muss in den Unterrichtsablauf integriert
werden (nächste Folie).
WS 2011/12
• Vorher ist zu klären (Teil der Vorbereitung):
–
–
–
–
–
Ist das Thema geeignet?
Sind die Schüler geeignet?
Ist der Raum geeignet?
Wie werden die Gruppen gebildet?
Sind die Arbeitstechniken vertraut?
• Ablauf:
–
–
–
–
–
–
–
Einführung des Themas im Plenum
Arbeitsaufträge werden diskutiert und vergeben
Gruppenbildung
Gruppenarbeit
Zusammentragen der Ergebnisse im Plenum
Ergebnisse interpretieren und diskutieren
Reflexion des Gruppenunterrichts
Also auch
hier ist das
Plenum sehr
wichtig!
Auch hier gibt
es lehrerzentrierte
Phasen!
WS 2011/12
Klassische Begründungen:
• Erzieherische Wirkung einer Gruppe, soziales Lernen;
• Selbstständigkeit im Denken, Fühlen und Handeln;
• Fähigkeit und Bereitschaft zum solidarischen Handeln fördern;
• Förderung der Kreativität der Schüler.
Begründungen in neuerer Zeit:
• Naturwissenschaft ist ein sozialer Prozess.
• Sozialer Konstruktivismus.
• Wissenschaft ist geprägt durch Kooperation und
Kommunikation, „Aushandeln“ von Bedeutungen.
• Lernen als Konstruktion erfordert Regelkreise.
WS 2011/12
Formen von Gruppenunterricht
• Arbeitsgleicher Gruppenunterricht (häufiger)
– Alle Gruppen machen das Gleiche, gleiche Aufgaben.
– Einfacher in Durchführung, aber Geräte mehrfach nötig.
• Arbeitsteiliger Gruppenunterricht (seltener)
– Problem wird von verschiedenen Gruppen unterschiedlich
bearbeitet, verschiedene Aufgaben.
– Interessanter, anspruchsvoller, schwieriger in der Durchführung,
relevanter.
• Zwischenform:
– Im Verfahren arbeitsgleich, aber verschiedene Gegenstände und
verschiedene Ergebnisse.
• Projektunterricht
– Große Freiheiten, thematisch weiter gefasst.
WS 2011/12
Warum ist Gruppenarbeit so selten?
• Zeit- und Materialaufwand
• Zu große Klassenstärken, zu viele Schüler
• Ungeeignete Räume
• Keine Experimentiergeräte für Gruppenarbeit
• Ungeeignete Schüler
• Mangelnde Kontrolle über Schüler, Risiko
• Zu intensive Belastung des Lehrers (Zeitaufwand!)
• Zu wenig Ausbildung der Lehrkräfte in Gruppenarbeit
• Lehrer können selbst nicht in Gruppen arbeiten.
• Lehrer wissen nicht, dass Gruppenarbeit gelernt und gelehrt
werden muss und wie das geht.
WS 2011/12
Allgemeine Prinzipien zur Gruppenarbeit
• Gruppenfähigkeit ist selbst ein Lernziel und benötigt Zeit zur
Entwicklung.
• Es ist unverzichtbar, Gruppenarbeit zu trainieren.
• Es sind klare Regeln zu vereinbaren und ihre Beachtung zu
kontrollieren.
• Gruppenprozesse müssen reflektiert werden, während der
Arbeit ist Zurückhaltung des Lehrers nötig.
• Themen und Materialien müssen zur Bearbeitung durch
Gruppen geeignet sein.
• Arbeitsaufträge und Ziele sind verständlich und klar.
• Ergebnisse müssen inhaltlich, arbeitstechnisch und zeitlich
erreichbar sein.
WS 2011/12
Beispiel Gruppenpuzzle
• 1. Phase: „Expertengruppen“
arbeiten sich arbeitsteilig
in Themen ein.
• 2. Phase: „Unterrichtsgruppen“
mit je einem Experten, gegenseitiges Erklären
• Forschungsergebnisse bzgl. Vergleich mit Frontalunterricht
(Berger):
– keine Unterschiede bei der Leistung
– große Unterschiede bei Autonomieerleben, bei sozialer
Eingebundenheit, z.T. bei Kompetenzerleben und bei intrinsischer
Motivation
– Richtlinie/Empfehlung: Komplexe Sachverhalte im Frontalunterricht,
einfachere Themen im Gruppenpuzzle
WS 2011/12
Weitere Beispiele – Gesprächskultur
• Kugellager:
Zwei Kreise, Gespräch mit Partner über
vorgegebenes Thema (z.B. Vorhersage,
Erklärung), auf Zeichen Weiterrotation
• 3x3 Gesprächsmühle
Immer drei Schüler tauschen sich drei Minuten
über eine Frage aus, dann Wechsel: Treffen mit
anderen Schülern, neue Frage
• Fishbohl 4+1
Vier Schüler diskutieren Problem stellvertretend
(Fische im Aquarium). Person im Außenkreis
darf sich auf freien Stuhl dazusetzen. Dann darf
Person aus Innenkreis nach außen.
WS 2011/12
Weitere Gruppenarbeitsmethoden
• Methoden zur Schüleraktivierung:
– Bienenkorb (Austausch in Kleingruppen über Vorwissen,
ein Sprecher)
– Pro-Contra-Debatte (zwei Gruppen)
– Vernissage (Lernplakate, 3 Phasen)
– Murmelgruppe (Diskussion mit Tischnachbar)
– Snowballing (= verdoppelte Murmelgruppe)
– Glückstopf (Fachbegriffe in Kleingruppe aufschreiben,
werden in anderer Gruppe erklärt)
WS 2011/12
• Keine Interaktionen zischen den
Schülern und mit dem Lehrer
• Ungestörte Einzelarbeit
• In jeder Unterrichtsphase, in
Projekten und Lernzirkeln möglich
• Instrument der Binnendifferenzierung
• Aktivierung von Schülern: Selbstständigkeit und Individualität
• Durch Neue Medien nimmt individuelles Lernen zu.
• Änderung der Lehrerrolle: Moderator von Lernprozessen
statt Instruktor
WS 2011/12
• Beispiele für Unterrichtssituationen:
– Informationsaufnahme
(Lesen, Recherchieren, Internetarbeit, Referate, Facharbeiten)
– Informationsverarbeitung
(Notizen, Protokolle, Berichte, Zeichnungen, Zusammenfassungen)
– Üben und Routinebildung
(Aufgaben, Lernzirkel, Wochenplanarbeit, Freiarbeit)
– Anwenden
(Aufgaben, Präsentationen, Basteln, Bauen)
– Verständniskontrolle
(in Lernsituationen unbenotet, in Leistungssituationen benotet)
WS 2011/12
• 4.3 Unterrichtskonzepte
Stufen- oder Phasenschemata strukturieren
Unterrichtsverlauf
WS 2011/12
4.2 Methodenkonzeptionen
Beispiele nach Meyer (1987):
• Lehrgang
• Workshop
• Projekt
• Projektwoche
• Trainingsprogramm
• Praktikum
• Kurs
• Exkursion
• Lektion
• Offener Unterricht
• Unterrichtseinheit
• Spiele
WS 2011/12
4.2.1 Unterrichtseinheit
• Traditioneller Unterricht besteht aus Unterrichtseinheiten
• Unterrichtseinheit = Sinneinheit des Lernstoffes
• Können in ihrer Länge stark variieren (Dauer: Stunde, Tag,
Woche, Monate)
• Ergeben sich nicht nur aus der Fachlogik, sondern auch aus
pädagogischen, psychologischen und anderen Kriterien
(→ Elementarisierung)
• Können fachspezifisch, fachüberschreitend,
fächerübergreifend sein und dabei verschiedene
Sozialformen fördern und pflegen
WS 2011/12
4.2.2 Kursunterricht
• Kursunterricht wurde mit der Reform der gymnasialen
Oberstufe in 70er Jahren eingeführt, um individuelle
Begabungen besser zu fördern.
• Weniger Schüler pro Kurs als in Klassen
• Charakteristisch: sehr spezielle Thematik, zeitlicher Umfang
und Zusammensetzung
• Zeitlicher Umfang in der Regel ein Halbjahr (AGs ein Jahr).
An Uni auch verlängertes Wochenende oder ganzes Jahr.
• Zusammensetzung der Teilnehmer orientiert sich an:
Interesse am Fach, sozialen Konstellationen, individueller
Leistungsfähigkeit, Lehrkraft
WS 2011/12
4.2.2 Kursunterricht
• Chancen
– Bessere Förderung individueller Neigungen
und Begabungen (insbesondere in AGs)
– Neue soziale Beziehungen (jahrgangsübergreifend)
– Demokratische Elemente im Schulalltag
– Freie Wahl des Lehrers
• Schwierigkeiten
– Förderung individueller Abneigungen
– Verlust bestehender sozialer Beziehungen
– Gefahr der Überforderung
– Er erfordert einen adäquaten Lehrplan.
WS 2011/12
4.2.3 Projektunterricht
• Anfang 20. Jhdt. In USA entstanden (Dewey + Kilpatrick), 20er Jahren
nach Deutschland (Reformpädagogik), in 70er Jahre wieder aufgegriffen
• Einflussfaktoren:
WS 2011/12
• Projekte heute in den meisten Lehrplänen der
verschiedenen Schularten enthalten
• Prinzip „Learning by doing“
• Lehrer wirkt organisierend und beratend
• Mehr Bezug zum Alltag, weniger fachbezogener Unterricht
• Schüler (mit-)verantwortlich für Planung,
Verlauf und Ergebnis des Projekts
• Projektmethode nach Frey betont Orientierung an
Interessen und Bedürfnissen der Schüler
WS 2011/12
Merkmale nach Otto (1974):
• Bedürfnisbezogenheit = Selbstbestimmtes Lernen
– Thema muss Schülern wichtig sein (intrinsische Motivation)
• Situationsbezogenheit = Lebenspraxisbezug
– Bezug zur Alltagswelt außerhalb der Schule
• Selbstorganisation des Lehr-Lern-Prozesses
– Zielsetzung, Planung, Durchführung wird von Schülern übernommen
• Kollektive Realisierung = Kommunikabilität
– Einsicht in Teamarbeit
• Produktorientiertheit = Gebrauchswertorientierung
– Am Ende steht ein „greifbares“ Ergebnis
• Interdisziplinarität
– Zusammenarbeit mit fachfremden Sachbereichen
• Gesellschaftliche Relevanz = Gesellschaftsbezug
– Bezug zur Gesellschaft
WS 2011/12
Projektmethode (Frey, 1982)
Grundmuster für den Ablauf (sieben Komponenten):
1. Projektinitiative
2. Auseinandersetzung mit Projektinitiative (Gruppenbildung)
→ Projektskizze
3. Entwicklung des Betätigungsfeldes
→ Projektplan (wer, was, wie, womit)
4. Aktivitäten im Betätigungsfeld
→ Produkte (Hardware/Software)
5. Projektabschluss
→ Präsentation, Reflexion
6. Fixpunkte
7. Metainteraktionen
WS 2011/12
Elemente und Reduktionsformen nach Frey:
Heute keine strenge
Definition mehr von
„Projekt“ und keine
Unterscheidung
mehr zwischen
„Projekt“ und
„projektorientiertem
Unterricht“!
WS 2011/12
• Chancen
– Lernen durch Eigenerfahrung
– Integration schwächerer/stillerer Schüler
– Vertikale Sozialisation (bei Teilnahme mehrerer Jahrgangsstufen)
• Schwierigkeiten
– Freiräume in Lehrplänen erforderlich, Zeitbedarf
– Kooperationsbereitschaft der Lehrerkollegen
– Benotung
– Mangelnde Vernetzung physikalischen Wissens
– Ungewohnte Anforderungen an den Lehrer
WS 2011/12
4.2.4 Spiele
• Merkmale
Ambivalenz, Quasi-Realität, Freiheit, Geschlossenheit,
Gegenwärtigkeit (Flow-Erlebnisse), häufig Wettstreit
• Chancen
– Kultureller Eigenwert des Spiels
– Änderung der Einstellung zur Physik
– Spiele im Physikunterricht fördern:
Soziale Ziele, Kreativität, adäquates Lerntempo (Entschleunigung),
Voraussetzungen wissenschaftlichen Arbeitens
• Gefahren
– starke pädagogische Instrumentalisierung des Spiels
– Spiel nur als bloße Motivation ohne Wissensvermittlung
– Spiel nur als bloße Übungsspiele zur Wissensvermittlung
WS 2011/12
Klassifikation von Spielen
• Psychomotorische Spiele
– Geschicklichkeitsspiele („Der heiße Draht“, labiles Gleichgewicht)
– gespielte Physik (Teilchenmodell, Stromkreis)
• Phantasie- und Rollenspiele
– Spielprojekte
– historische Rollenspiele
• Regelspiele
– Konkurrenzspiele und Kooperationsspiele
(Würfelspiele mit Ereigniskarten, Fragekarten, Punktesystem;
Kartenspiele; Brettspiele; Roulett. Notfalls von Schülern erfunden)
• Konstruktionsspiele, Bauspiele
– Kommerzielle Baukästen
– Technische Kreativität (Gummibandauto, Eifallbremser, Schiffe)
WS 2011/12
4.2.4 Spiele
• Aufgaben des Lehrers:
– Spiel von anderen Unterrichtssituationen unterscheidbar machen
– Rolle des Lehrers beschreiben und daran halten
– Materialien für Spiele anbieten
– Spiele nicht stören, nur beraten
• Spielförderung:
– Freies Spielen in Pausen
– Spiele in speziellen Unterrichtseinheiten
– Gespielte Analogien
– Nachdenken über Spiele (Metakognition)
WS 2011/12
4.2.5 Lernen an Stationen
• Bezeichnung:
– „Lernzirkel“ erinnert an Trainingszirkel im Sport
– „Lernen an Stationen“ heute üblicher Begriff
• Beschreibung:
– Kleinere Lernstationen (Bearbeitungsdauer ca. 10 Min) in 1 bis 3 Std.
– Partner- oder Einzelarbeit
– Aufgaben auf Stationenzettel
– Überblick auf Laufzettel
– Stationen sehr unterschiedlich und multimedial
(Physik und technische Anwendungen, Spiel und wissenschaftliches
Arbeiten, Lesen, Aufsatz und moderne Medien)
WS 2011/12
• Arten:
– Einführungszirkel
• Interesse wecken, erster Überblick, Vorwissen aktivieren
• anschließend im Unterricht gründlich vertieft
– Erarbeitungszirkel (selten)
• Allgemeine Gleichung oder Stoffeigenschaft finden
• Nachher sicherstellen, dass alle gleiches Wissen haben
– Lernzirkel zum Vertiefen
• Übungszirkel zur Sicherung
• Auch Transferaufgaben möglich
– Experimentierzirkel
• Es wird nur experimentiert
• Als Einführungszirkel, Erarbeitungszirkel oder Vertiefungszirkel möglich
WS 2011/12
• Offenerer, weniger lehrerzentrierter Unterricht
• Kein völlig offener Unterricht, da Lehrer Stationen vorgibt.
• Mehr eigenverantwortliches Lernen
• Gewisse Entscheidungsfreiheiten:
– Pflicht- und Kann-Stationen (Differenzierungsmöglichkeiten)
• Lehrer kann beobachten, auf einzelne eingehen
• Dialog zwischen Schülern
• Soziale Kompetenzen, wie Teamfähigkeit
• Großer Vorbereitungsaufwand
• Mehr Unterrichtszeit nötig als im lehrerzentrierten Unterricht
WS 2011/12
• Anmerkungen zu Schülerlaboren
WS 2011/12
4.2.6 Offener Unterricht
• „Offener Unterricht“ ist ein Sammelbegriff für verschiedene
Reformansätze aus den 1920er und 1930er Jahren.
• Öffnung bezüglich Inhalte, in Methode, Organisation, Raum
und Zeit.
• Inhalte und Lehrmethoden nicht festgelegt, Schüler werden an
unterrichtlichen Entscheidungen beteiligt (Selbstbestimmtheit
des Lernens)
• Auch Jahrgangsklassen zugunsten von Gruppenarbeit
aufgelöst
• Selbstständiges, selbstbestimmtes, handlungsorientiertes,
erfahrungsbezogenes und soziales Lernen
• Wird vor allem in der Grundschule eingesetzt
WS 2011/12
Formen offenen Unterrichts
• Stuhlkreis:
– Ein Gesprächskreis (Morgenkreis, Abendkreis, Wochenrunde,
Klassenrat)
• Freiarbeit
– Schüler wählen Lernmöglichkeit aus, eigene Einteilung
– Pflichtaufgaben, frei wählbare Aktivitäten, weitere Anregungen
– Zentrum offenen Unterrichts
• Wochenplan
– Hilfsmittel zur Organisation und Überprüfung der Lernarbeit
– Jeder Schüler bekommt einen Plan.
– Pflichtaufgaben, frei wählbare Aktivitäten, weitere Anregungen
• Projektarbeit
– Siehe 4.2.3
• Stationenlernen/Lernzirkel
– Siehe 4.2.5
WS 2011/12
4.2.6 Offener Unterricht
• Chancen
– Förderung von Selbstständigkeit, Mitverantwortung, Eigenaktivität
– Abbau von Schulunlust
– Individuelle Lernmuster, mehr innere Differenzierung
– Angenehmerer Unterricht für den Lehrer
• Probleme
– Sehr hohe Anforderungen an den Lehrer
– Restrukturierung der Lernumgebung notwendig
– Motivationsverlust bei mangelnder Fähigkeit zur Handlungsregulation
– Erwünschte Effekte nicht empirisch nachgewiesen
– Selbstständiges Experimentieren verläuft häufig zufallsgeleitet und
unsystematisch.
WS 2011/12
• 4.3 Unterrichtskonzepte im Physikunterricht
Unterrichtsverlauf
WS 2011/12
4.3 Unterrichtskonzepte
Gliederung:
4.3.1 Darbietender Unterricht
4.3.2 Exemplarischer Unterricht
4.3.3 Genetischer Unterricht
4.3.4 Entdeckender Unterricht
WS 2011/12
4.3.1 Darbietender Unterricht
• Typische Sozialform: Lehrerzentrierter Unterricht
• Nötig: Sinnvolles, nicht mechanisches Lernen!
• Unterrichtsziele
Effektiv bei Konzeptzielen: begriffliche Struktur der Physik, gezielte
Förderung fachlicher Kompetenz (Schüler lernen genauer, falls sie
nicht abschalten).
• Organisation
Lehrer baut vorher Demonstrationsversuche auf, kurzfristige und
detaillierte Planung, im Unterricht Lehrerversuch und -vortrag, oft
fragend-entwickelnder Unterricht, Schüler assistieren bei Versuchen.
• Implizite Probleme
Erreicht oft nur verbales Wissen, träges Wissen, geringe Motivation,
mäßige Mitarbeit der Schüler, Verständnisschwierigkeiten
• Hohe Anforderungen an Lehrer
WS 2011/12
4.3.2 Exemplarischer Unterricht
• Gründlichkeit durch Selbstbeschränkung (Auswahl)
• Physikalische Strukturen, Arbeits- und Verfahrensweisen,
Erkenntnismethoden der Physik werden exemplarisch an
Beispielen erarbeitet und auf weitere Beispiele übertragen
• Herstellen des Zusammenhangs zwischen Beispielen
• im Einzelnen das Ganze suchen
• Zeitgewinn, da Physik nicht vollständig gelehrt wird
• Intensive Beschäftigung und gründliches Verstehen
• Wagenschein fordert: Organisatorisch in Epochenunterricht
(1 - 3 Wochen mit 6 - 8 Std. pro Woche)
WS 2011/12
• Vorstellungen von einer natürlichen, besonders wirksamen
Lehrmethode
• Orientiert an dominierenden Weltbildern, psychologischen
Theorie oder pädagogischen Auffassungen
• Drei Aspekte bzw. drei Formen:
– Individual-genetisch:
• berücksichtigt Vorwissen, Vorerfahrungen, entwicklungspsychologische
Möglichkeiten der Schüler
– Logisch-genetisch:
• Nachentdecken physikalischer Sachverhalte
– Historisch-genetisch:
• Folgt dem Erkenntnisgewinnungsprozess in der Geschichte der Physik
WS 2011/12
• Individual-genetischer Unterricht:
– Ausgehend von Erfahrungen, Alltagsvorstellungen und Weltbildern
der Schüler
– Vorstellungen werden weiter entwickelt, ohne zu schnell die
physikalische Sicht überzustülpen bzw. Fachwörter zu benutzen
– Sokratischer Dialog mit Schülern: nicht dozierend, nicht dogmatisch,
Dialog mit Zeit zum Nachdenken, Herantasten an Begriffe
– Exemplarisch, auf Beispiele beschränken
– Also: Bruchloser Weg von Alltagsvorstellungen zu physikalischen
Vorstellungen
– Betonung des Verstehens
– Lehrer sind nicht Instruktoren, sondern Moderatoren von
Lernprozessen (hohe Anforderungen an sensible Lehrer)
WS 2011/12
• Basis: Lernpsychologie von Bruner (Entdeckendes Lernen)
und Reformpädagogik
• Entdeckt werden soll subjektiv Neues
– Mit Hinweisen des Lehrers: gelenkte Entdeckung
– Ohne Hilfen des Lehrers: forschender Unterricht
• Lernpsychologische Begründung für entdeckendes Lernen:
– Erzeugt in einzigartiger Weise Motivation und Selbstvertrauen
– Wichtigste Quelle für intrinsische Motivation
– Sichert das Gelernte langfristig im Gedächtnis
– Entdecken ist Hauptmethode der Vermittlung von Fachwissen
– Notwendige Voraussetzung, vielfältige Problemlösetechniken zu
lernen
WS 2011/12
• Schülerorientierter Unterricht
Gruppenunterricht und individualisierter Unterricht
• Unterrichtsziele:
Prozessziele, soziale Ziele, Realitätserfahrung, Erfolgserlebnisse
• Organisation:
Vorbereitung der Schülerarbeitsmittel, längerfristige Grobplanung,
Epochenunterricht, Schüler agieren, Lehrer beratend,
Unterrichtsverlauf offen
• Implizite Probleme
Zeitlicher Aufwand, Lehrplanerfüllung, organisatorischer Aufwand,
finanzieller Aufwand, oberflächliche Begriffsbildung
WS 2011/12
• 4.3 Unterrichtskonzepte
Unterrichtsverlauf
WS 2011/12
4.4 Artikulationsschemata
• Eine Unterrichtsstunde ist durch Phasen gegliedert.
• Artikulationsschemata = Stufen- und Phasenschemata
• Es existieren viele Begriffe
(Formalstufen, Arbeitsstufen, Bildungsstufen, Etappen, Figuren).
• Sie modellieren den methodischen Gang des Unterrichts.
Sie sind theoretisch begründet.
• Lehrer: Pragmatischer Umgang damit.
Didaktiker: 300 Jahre Glaubenskriege, insb. im 19. Jhdt.
• Beginn 20. Jhdt.: Reformpädagogen gegen bestehendes
Stufenmodell, führen jedoch neue Schemata ein.
WS 2011/12
4.4 Artikulationsschemata
4.4.1 Historische Stufenschemata
4.4.1.1 Überblick
– Johann Amos Comenius (1595 – 1670):
• Erster, der Stufenbildung im Unterrichtsprozess forderte
• Unterricht muss schrittweise vorangehen wie die Natur!
• Er glaubte an eine natürliche Methode. Viele Pädagogen suchten nach ihr.
• Heutige Sicht: Es gibt keine natürliche Methode, Unterricht ist künstlich.
– Johann Friedrich Herbart (1776 – 1841):
• Wechsel von Vertiefung und Besinnung
• Vertiefung: beispielhafte Veranschaulichung, aktives Handeln,
gründliches Studieren. Führt zu Klarheit und zu Assoziationen.
• Besinnung: Reflexion, Vergleich, Rückgewinn der inneren Ruhe
• Stufen: Klarheit, Assoziationen, System, Methode
• Kein Stufenschema, sondern eine offene Interpretation des
Bildungsprozesses. Fordert methodische Phantasie vom Lehrer!!
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– Herbartianer: Stoy, Ziller, Rein
• Weiterentwicklung von Herbarts Didaktik
• Fest gefügtes Kategorienraster: Formalstufentheorie
• Technik des Lektionenhalten, bis heute stark kritisiert
• Fünf formale Stufen für alle Schulstufen und Jahrgangsstufen:
1. Vorbereitung, 2. Darbietung, 3. Verknüpfung, 4. Zusammenfassung,
5. Anwendung
• Weitere Entscheidungen: nur kognitive Orientierung, sehr hohe Lehrerzentriertheit, Stillstellung der Schüler-Körper, autoritäres Verhalten u.a.!
– Gaudig (1860 – 1923):
• Reformpädagogik (Phasenkonzept: offen, expressiv, handlungsbezogen,
schülerorientiert), Phasenmodell der Arbeitserziehung
– Heinrich Roth (1906 – 1983):
• Er hat 1963 ein modernes Stufenschema entwickelt (siehe 2.4.1.2)
• Dieses fand in Deutschland in den 60er und 70er Jahren in der Lehrerausund -fortbildung große Resonanz!
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– Galperin (1902 – 1988):
• Grundlage: Tätigkeitspsychologie der Kulturhistorischen Schule der
Sowjetunion (Verinnerlichung gegenständlich ausgeführter Handlungen)
• Galperins Etappenmodell:
Schaffung einer Orientierungshilfe
Durchführung der Arbeitshandlung
Materielle/materialisierte Handlungen
Sprachliche Begleitung der Handlung
Sprache wird zum Mittel des Denkens
Endgültige Verinnerlichung
Durchführung der Kontrollhandlung
– Schmidkunz, Lindemann:
• Schemata für den problemlösenden Unterricht (= Form des entdeckenden
Unterrichts)
• Schema:
1 Problemgewinnung
2
3
4
5
Überlegungen zur Problemlösung
Durchführung eines Lösungsvorschlages
Abstraktion der gewonnenen Erkenntnisse
Wissenssicherung und Anwendung
WS 2011/12
4.4.1.2 Heinrich Roth (1906 – 1983):
– Unterscheidung: Probleme, 1. die Lernende selbst ohne Lernabsicht lösen, 2. die
Lernende selbst mit Lernabsicht lösen, 3. die der Lehrer zur Belehrung stellt.
– Zu lösende Probleme werden in den Mittelpunkt gestellt.
– Sechs Stufen:
• 1. Stufe der Motivation
– Handlung kommt zustande/ Lernwunsch erwacht/ Lernprozess wird angestoßen
• 2. Stufe der Schwierigkeiten
– Handlung gelingt nicht/ Neuerwerb gelingt nicht/ Lehrer entdeckt leichtfertige
Schülerlösung
• 3. Stufe der Lösung (entscheidender Schritt)
– Neuer Lösungsweg wird entdeckt/ Neuerwerb gelingt mehr/ Lehrer zeigt Lösungsweg
• 4. Stufe des Tuns und Ausführens
– Lösungsweg wird durchgeführt/ vollzogen/ Lehrer lässt durchführen
• 5. Stufe des Behaltens und Einübens
– Neues wird im Gebrauch verfestigt/ bewusst eingeübt/ in Anwendungen eingeprägt
• 6. Stufe des Bereitstellens, der Übertragung und Integration
– Neues steht bereit/ Neues bewährt sich im Leben/ Lehrer bemüht um Verwachsen
mit Person, damit zum freien Gebrauch zur Verfügung
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4.4.2 Allgemeines
– Alle Stufenschemata haben: 1. eine Einleitung, 2. einen Hauptteil und
3. einen Schluss
– In den Stufenschemata findet eine starke Vereinfachung der
tatsächlichen Vielschichtigkeit des Unterrichtsprozesses statt.
– Was auf der Planungsebene entmischt wurde, vermischt sich im
wirklichen Unterrichtsprozess wieder.
– Ein Lehrer kann nicht im Voraus programmieren, wann und wie sich
ein Schüler motiviert fühlt, was ihm wann deutlich wird etc.
– Stufenschemata leisten eine Reduzierung der Komplexität des
Unterrichtsprozesses im Bewusstsein des Lehrers.
– Stufenschemata sind komplexe (theoretisch mehr oder weniger gut
begründete) Unterrichtsrezepte für den Schulalltag.
– Lehrer sollten im Unterricht mehrere Schemata verwenden, sie
flexibel anwenden ohne feste Zeitvorgaben.
WS 2011/12
4.4.3 Kritik
– Schemata verstärken Lehrerzentrierung des Unterrichts.
– Sie verstärken die kognitive Ausrichtung des Unterrichts.
– Sie gängeln die Phantasie des Lehrers.
– Sie machen aus der lebendig-anarchischen Lernhaltung der Schüler
einen offiziellen methodischen Gang, der eher eine Rennbahn als
eine Spielwiese ist.
– Auf eine Strukturierung des methodischen Ganges kann aber nicht
verzichtet werden.
– Der Allgemeingütigkeitsanspruch der Stufen- und Phasenschemata
muss aufgegeben werden!
– Die sechs Schritte von Roth sind für problemorientierten Unterricht in
mathematisch-naturwissenschaftlichen Fächern geeignet.
WS 2011/12
4.4.4 Phasen bei einer Dreiteilung
4.4.4.1 Phase der Motivation
– Motivation durch kognitive Konflikte
(Überraschung, Zweifel, Ungewissheit,
Widersprüche)
– Einstieg über Naturbeobachtung
– Einstieg über physikalisch-technische Geräte
– Einstieg über qualitative Versuche und Freihandversuche
– Einstieg über Schlüsselbegriffe
– Historischer Einstieg (Erzählung oder Quelle)
– Einstieg über ein aktuelles Problem
– Einstieg über ein technisches Probleme
– Einstieg über eine Bastelaufgabe
– Einstieg über ein Spiel oder über ein Spielzeug
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4.4.4.2 Phase der Erarbeitung
– Experiment werden im Physikunterricht anderen Medien bevorzugt
– Schritte beim Experimentieren:
• 1. Hypothesenbildung
• 2. Planung des Experiments
• 3. Durchführung des Experiments
• 4. Auswertung des Experiments
• 5. Rückblickende Erörterung des Experiments
• 6. Allgemeine Erörterung des Experiments
4.4.4.3 Phase der Vertiefung
– Aufgaben dieser Phase:
• Neues behalten,
• auf neue Situationen übertragen (Transfer),
• Verbindungen zum bisher Gelernten des Faches (vertikal vernetzen),
• Verbindungen zu Inhalten anderer Fächer (horizontal vernetzen),
• Verbindungen zur Technik (horizontal vernetzen),
• überprüfen, wie weit Lernziele erreicht sind.
WS 2011/12
– Hier hat der Lehrervortrag eine wichtige Bedeutung.
– Genauso ist das Unterrichtsgespräch wichtig, bei dem Schüler ihre
Interessen zeigen und Missverständnisse korrigiert werden können.
– Horizontaler Transfer (lateraler Transfer): Übertragung des
Gelernten auf ähnliche Beispiele (geänderter Kontext)
– Vertikaler Transfer (Problemlösen): Übertragung des Gelernten auf
andere Gebiete (Verknüpfung mit anderen Themenbereichen), stellt
höhere Anforderungen
– Transferieren ist schwierig und muss geübt werden.
– Phase der Vertiefung häufig auch in nächster Unterrichtsstunde.
– Beispiele zur Vertiefung:
• Anwendungen im Alltag, Arbeit mit Schulbuch, Nachschlagewerk,
Internet
• Lösen spezieller Aufgaben (Anwendungsaufgaben, Denkaufgaben),
experimentelle Aufgaben, Modell/Gerät anfertigen
WS 2011/12
4.5 Zusammenfassung
• Früher gab es Glaubenskriege um die richtige Methode im
Unterricht.
• Bisherige Studien zeigten, dass verschiedene
Unterrichtsmethoden nur wenig auf die Lernleistung
zurückwirken! Die Sachstruktur ist wichtiger!
• Das heutige Paradigma heißt: Methodenvielfalt.
• VERMEIDEN SIE EINE METHODISCHE MONOKULTUR!
• Aber beachten Sie: Nicht jede Kombination von Methoden
ist sinnvoll. Orientieren sie sich an Lernprozessen.
WS 2011/12
Methodenvielfalt im Physikunterricht
2. Methodische Großformen
1. Unterrichtseinheit
2. Kursunterricht
3. Projekt oder projektorientierter
Unterricht
4. Spiele im Physikunterricht
5. Lernzirkel oder Lernen an Stationen
6. Offener Unterricht – Freiarbeit
7. Workshop
8. Exkursion
9. Experimentalpraktikum
3. Methodische Konzepte
1. Darbietender Unterricht
2. Exemplarischer Unterricht
3. Genetischer Unterricht
4. Entdeckender Unterricht
5. Erarbeitender Unterricht
6. Forschendes Lernen
4. Methodische Unterrichtsschritte / Phasen
1. Phasenschema von Roth
2. Phasen des Experimentierens
3. Problemlösephasen
4. Übungsphasen
5. Aktivitäten
Schüler:
Lehrer:
Beobachten, Registrieren,
Erklären, Besprechen,
Beschreiben, Zeichnen,
Vortragen, Erzählen
Darstellen, Präsentieren
Experiment vorführen
Experimentieren
Diskussion leiten
Aufgaben bearbeiten
Zusammenfassen, Diktieren
Methodische Elemente
im Physikunterricht
(6 Betrachtungsebenen)
1. Sozialformen
• Frontalunterricht
• Gruppenunterricht
• Gruppenpuzzle
• Einzelarbeit
• Partnerarbeit
6. Methodenwerkzeug
• Wissen beschreiben, darstellen, präsentieren
• Ordnen von Informationen, Ideen, Wissen
• Ideen sammeln
• Argumentieren, Diskutieren,
• Üben, Vertiefen
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5. Medien im Physikunterricht
Gliederung:
5.1 Grundlegendes
5.1.1 Grundlagenwissen
5.1.2 Bilder im Physikunterricht
5.1.3 Texte im Physikunterricht
5.2 Klassische Medien im Physikunterricht
5.2.1
5.2.2
5.2.3
5.2.4
5.2.5
5.2.6
Tafel
Arbeitsblatt
Tageslichtschreiber
Film und Video
Schulbuch
Weitere Medien
5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4
5.3.5
5.3.6
Grundlegendes
Lernprogramme
Messwerterfassung und -reproduktion
Simulationen (mit Modellbildung und virtuellen Welten)
Information und Präsentation
Kommunikation und Kooperation
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5.1 Grundlegendes
Gliederung:
Begriffe
Medienkompetenz
Klassifikationen
Arten von Bildern
Funktionen von Bildern
Probleme beim Bildeinsatz
Hilfen des Lehrers
Gestaltungsrichtlinien
Aufgabenstellungen für zielgerichtete Textaufnahme
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• Begriffe:
– Medien: Mittler, die Informationen übertragen können.
– Unterrichtsmedien: Nichtpersonale Informationsträger; Hilfsmittel für
den Lehrer oder Lernmittel für den Schüler
Mittel, „deren sich Lehrende und Lernende bedienen, um sich über Informationen,
Themen und Verfahren im Unterricht zu verständigen“ (Schulz, 1969, S. 34)
– AV-Medien: Technische Informationsträger, die Informationen auditiv
und/oder visuell übermitteln.
– Medien können auch selbst zum Unterrichtsgegenstand werden.
– Mediendidaktik: Wissenschaftliche Teildisziplin (der Didaktik), die
sich mit den theoretischen Grundlagen und den praktischen
Einsatzmöglichkeiten von Medien beim Lehren und Lernen im
Unterricht beschäftigt.
– Medienpädagogik: Beschäftigt sich mit der Erziehung des
Heranwachsenden zu einem kritischen Umgang mit den Medien.
WS 2011/12
Medienbegriff
Übung: Was ist was? Oder was kann was sein?
Beispiel
Inhalt
Methode
Medium
Keines
Luftkissenfahrbahn
Karussell auf dem Jahrmarkt
Sprache des Lehrers
Modellbildungssoftware
Formelsammlung
Versuchsskizze
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Medienkompetenz
• Medienkompetenz umfasst
–
–
–
–
Orientierungs- und Strukturwissen
Kritische Reflexivität
Handlungsfähigkeit
Fähigkeit zur kreativen, sozialen Interaktion
• Medienkompetenz umfasst Handlungskompetenz im
Zusammenhang
– der Nutzung vorhandener Medien
– der eigenen Gestaltung medialer Aussagen
• Handlungskompetenz beinhaltet die Analyse- und
Urteilsfähigkeit im Bereich
– der Gestaltungsmöglichkeiten
– der Nutzungsvoraussetzungen und –wirkungen
– der Bedingungen von Medienproduktion
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Medienkompetenz
Medienkompetenz ist die Fähigkeit:
• Mediengestaltungen auszuwählen und zu nutzen
• Mediengestaltungen zu verstehen und zu bewerten
• eigene Medien zu gestalten und zu verbreiten
• Medieneinflüsse zu erkennen und aufzuarbeiten
• Bedingungen der Medienproduktion und –verbreitung zu
analysieren
• Einfluss auf die Entwicklung der Medienlandschaft zu
nehmen
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• Klassifikation nach technischen Aspekten:
– Vortechnische Medien: Tafel, Wandkarte, Atlas, Wandbild,
Modell, Buch, Karte, Textblätter
– Technische Medien:
• Tonmedien: Rundfunk, Kassettenrekorder, CD-Player, MP3-Player
• Bildmedien: Diaprojektor, Episkop, Arbeitsprojektor
• Audiovisuelle Medien: Tonbildreihe, Filmgerät, Fernsehen,
Videorecorder, DVD-Player, Multimedia-Computer
– Die Medien unterscheiden sich bzgl. Einsatzformen,
Vorbereitungsaufwand und Verfügbarkeit, aber z.B. nicht
lernpsychologisch, wenn sie das gleiche Bild zeigen.
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• Klassifikation nach informationspsychologischen Aspekten
– Angesprochene Sinne: Visuell, auditiv, audiovisuell, haptisch
– Symbolsysteme: Sprache, Zahlen, Bilder
– Darstellungsebene:
• Objektale Medien (liegen als Objekte vor)
• ikonische Medien (vermitteln optische Informationen)
• symbolische Medien (verwenden eine spezielle Symbolik)
• Klassifikation nach didaktisch-methodischen Aspekten:
– Betrachtung der unterrichtliche Handlungsformen, Lernaktivität der
Schüler, Einbindung in den Lehr-Lernprozess
– Aktive und passive Handlungsformen
– Beispiele: zeigen, durchsprechen, erstellen
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• Arten von Bildern:
– Siehe: „Vereinfachung durch ikonische Darstellungen“
– Abbildungen, logische Bilder, analoge Bilder
• Die Funktion von Bildern:
– Bilder können viele unterschiedliche Funktionen haben
(Verschiedene Autoren nennen verschiedene Funktionen, die
unterschiedlich geordnet werden).
– Ordnung der Funktionen (für nächste drei Folien):
• Wissensvermittlung
• Hilfen zum Textverständnis (multiple Codierung)
• Organisation und Strukturierung kognitiver Inhalte
• Motivation
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Funktionen der Wissensvermittlung
1. Zeigefunktion:
Neue, unbekannte Sachverhalte werden gezeigt: Gegenstände
und Abläufe (hohe Informationsdichte!)
2. Fokusfunktion:
Details werden gezeigt (Vorkenntnisse nötig): Lupenaufnahmen
3. Konstruktionsfunktion:
Sachverhalte werden aus bekannten Elementen
zusammengesetzt und so neues Wissen konstruiert.
4. Physikspezifische Visualisierungen:
Optische Vorstellungshilfen (Beispiele: Vektoren für physikalische
Größen, Feldlinienbilder, Elektronendichteverteilungen).
Sie können direkt an experimentelle Messwerte anknüpfen,
können bildhafte Analogien sein oder räumliche oder
mehrdimensionale Zusammenhänge aufzeigen.
WS 2011/12
Bilder als Hilfen zum Textverständnis
1. Ersatzfunktion (für komplexe Beschreibungen):
Ein Bild ersetzt die verbale Beschreibung, die zu aufwendig wäre.
2. Repräsentationsfunktion:
Bilder spiegeln den Textaussagen visuell wider (steigert
Behaltensleistung).
3. Abbildfunktion (= darstellende Funktion):
Konkretisierung der Textinformation, zur Ergänzung und
Veranschaulichung des Materials.
4. Interpretationsfunktion:
Bilder interpretieren Textaussagen.
5. Bildanleitung:
Bilder sind die primäre Informationsquelle (z.B.
Bedienungsanleitungen), der Text organisiert nur.
6. Dekorative Funktion:
Bilder sind nur dekorativ, haben keine inhaltliche Bedeutung.
WS 2011/12
Funktionen der Organisation
1. Concept Maps (Spezialfall: Mind Maps):
Inhalte und Konzepte mit ihrem Beziehungsgefüge werden
räumlich-bildhaft angeordnet.
2. Advance Organizer:
Neuer Inhalte oder Texte werden vorstrukturiert und gegliedert.
3. Bezugsrahmen:
Übersichtlicher gegliederter Bezugsrahmen zum Text
(Zeitabschnitte, räumliche Zusammenhänge, inhaltliche
Einordnungen).
4. Gedächtnisstützende Funktion:
Texte oder Formeln werden als originelle Bildschöpfungen
dargestellt und dienen als Eselsbrücken der Speicherung
(Verwandlungsfunktion, transformierenden Funktion).
WS 2011/12
• Probleme beim Bildeinsatz:
– Der Schüler betrachtet das Bild nur oberflächlich,
Wichtiges wird nicht wahrgenommen.
– Der Schüler versteht einzelne Elemente nicht, die
Bildaussage wird so nicht erfasst.
– Der Schüler betracht das Bild nicht zielgerecht,
Nebensächliches rückt in den Vordergrund.
• Hilfen des Lehrers:
–
–
–
–
Aufmerksamkeit lenken
bei Interpretation helfen
zentrale Bildinformation herausarbeiten
Aufgaben geben (Beschriften, Ergänzen, Abzeichnen)
WS 2011/12
Gestaltungsrichtlinien:
• Verständlichkeit
– Einfachheit: kurze, einfache Sätze
– Gliederung/Ordnung: äußere Ordnung (Überschriften, Abschnitte,
Hervorheben) und innere Ordnung (sinnvolle Reihenfolge)
– Kürze/Prägnanz: Knappheit, keine Weitschweifigkeit
– Anregende Zusätze: Beispiele, Humor, Spannung, Episoden
• Organisationshilfen
– Advance Organiser: vorangestellte Organisationshilfen
– Zusammenfassungen: am Anfang oder am Ende
– Überschriften, Randbemerkungen, Farbe, Schriftgröße, Schrifttyp
• Sequenzierung von Informationen
– Für Schlussfolgerungen nötige Informationen nahe beieinander
WS 2011/12
Bei Textarbeit ist die Verarbeitungstiefe
entscheidend.
Dazu: bewusstes Lesen nötig.
• Aufgabenstellungen für zielgerichtete Textaufnahme:
– Wiedergabe mit eigenen Worten
– Herausarbeiten der Hauptidee
– Kausalzusammenhänge, Ursache-Wirkungs-Ketten,
Gesetzmäßigkeiten herausarbeiten
– Schwer Verständliches diskutieren
– Anwenden auf Beispiel, für konkretes Problem verwerten
WS 2011/12
5.2 Klassische Medien
• Gliederung:
5.2.1 Tafel
5.2.2 Arbeitsblatt
5.2.3 Tageslichtschreiber
5.2.4 Film und Video
5.2.5 Schulbuch
5.2.6 Weitere Medien
WS 2011/12
5.2.1 Die Tafel
• Vortechnisches Medium mit immer noch herausragender
Rolle!
• Tafeltypen:
– Kunststofftafel
– Alu-/Emailletafel
– Glastafel
– Whiteboard (für spezielle Filzmarker)
– interaktives Whiteboard (z.B. Smartboard)
• Tafelarten:
– Umblätter-/Blocktafel
– Flanelltafel
– Magnettafel
– Anschlagtafel
– Wand-/Schreibtafel
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5.2.1 Die Tafel
• Vielfältige Funktionen:
– Vervielfältigung, Veranschaulichung, Protokoll der
Unterrichtsstunde, Festhalten der Ergebnisse,
Dokumentation der Erarbeitung der Sachverhalte,
Notizzettel.
• Maßnahmen zur Strukturierung des Tafelbildes:
– Teilziele/Teilaussagen trennen durch Kästchen, Farbe,
Nummerierung, Abstand, Teilüberschriften
– Zusammenhänge/Beziehungen verbinden durch Pfeile,
Farbgebungen, Umrahmungen
– Akzente setzen durch Unterstreichen, Schrift, Farbe
• Inhaltliche Gliederung passt so zur
räumlichen Anordnung, zu Farben und Symbolen
WS 2011/12
5.2.1 Die Tafel
• Vorteile:
– Einfach in der Handhabung, sehr robust, unmittelbar
verfügbar, universal einsetzbar, billig
– Situationsbedingte Anpassung an Unterrichtsverlauf
möglich
– Kombinationsmöglichkeiten mit anderen Medien
(Videofilm wird protokolliert, Ergebnisse einer
Diskussion/Arbeit nach Folie/Arbeitsblatt wird
festgehalten)
WS 2011/12
5.2.1 Die Tafel
• Vorteile:
– Physikalische Versuche möglich:
• Versuche aus der Statik (Kraftvektoren)
• Fahrbahn auf der Tafel
• Lichtschranken an der Tafel
• Optik-Versuche an Magnettafel
• Elektronikversuche
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5.2.1 Die Tafel
• Tafelarbeit / handwerkliche Tipps:
– Tafel begleitet Gang des Unterrichts
• Schüler kann nach Abschalten wieder Anschluss gewinnen
– Hausaufgabe auf äußerer Tafel, Neues beginnt mit
Aufklappen
– Seitentafel als Notiztafel oder Schmierzettel
– Tafel ist Vorbild für Heft des Schülers
• Mitteltafel halbieren (nicht breiter als Schülerheft)
• Ansagen: „Zeile frei“, „Einrücken“, „Heft quer“, „nicht
mitschreiben“
• Wischen ist kein Arbeitsmittel
• Farbig, aber nicht bunt
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5.2.1 Die Tafel
• Whiteboard (Weißwandtafel oder weiße Tafel):
– spezielle, glatte Oberfläche aus weißem Kunststoff oder
weiß emailliertem Metallblech für spezielle Filzmarker
– Schreiben mit Filzstift statt mit Kreide:
• Kein Kreidestaub
• Wegwischen ohne Wasser
• Schwarz auf Weiß statt Weiß auf Grün
• Kräftige Farben
• Häufig leere Filzstifte
– Heute selten in der Schule; statt dessen interaktive
Whiteboards (z.B. Smartboards)
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5.2.1 Die Tafel
• Interaktive Whiteboard (z.B. Smartboards):
– berührungsempfindlichen Bildschirm in der Größe einer
Wandtafel plus ein PC und ein Beamer
– Weltweit ca. 1,5 Millionen Klassenräume mit einem
interaktiven Whiteboard (Stand 2008):
• England: Über 60 % der Klassenräume (rund 500.000
Whiteboards)
• Deutschland: Ca. 5 % der Klassenräume (rund 26.000
Whiteboards)
– preiswerte Variante: Selbstbau auf der Basis der
Nintendo Wii-Remote-Unit
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5.2.1 Die Tafel
– Vorteil: Kombination von Tafel und PC:
• PC sichtbar mit Finger (oder speziellem Stift) steuern
• Darstellungen per Hand markieren und ergänzen
• Texte per Handschrift ergänzen
• Tafelbild abspeicherbar und wieder aufrufbar
• In Tafelbild Computeranwendungen integrieren (Diagramme von
Funktionen, Grafiken mit einfachem Grafikprogramm)
• Lehrer hat alles im Griff (im Gegensatz zur Arbeit an Laptops)
– Nachteile:
• Kosten
• notwendiges Know-how der Lehrkräfte
• Gefahr: Mehr Frontalunterricht
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5.2.2 Das Arbeitsblatt
• Arten von Arbeitsblättern
– informierend: Text- und Bildmaterial ergänzend zum
Schulbuch (Arbeitsblatt?)
– vertiefend: Fordert Ergänzen, Vervollständigen,
Bearbeiten (Prinzip der Aktivierung, eigentliches
Arbeitsblatt)
– kontrollierend
• Interessant: Kombination mit Arbeitsprojektor
– Lehrer und Schüler bearbeiten simultan
• Bei Schülerversuchen:
– Verbindung zur Theorie
– Steuerung des Ablaufs
– Hilfen für gezielte Auswertung
WS 2011/12
5.2.3 Der Tageslichtschreiber
• Alternative Bezeichnungen: Zeichenprojektor, Schreibprojektor, Overheadprojektor, OHP, Arbeitsprojektor (nach DIN)
• Vorteile:
– Einfache Erstellung der Folien
– Optimale Gestaltung im Rahmen der Unterrichtsvorbereitung
möglich
– Darstellung großflächig, lichtstark, nach Bedarf zu- oder
wegschaltbar
– Schrittweise Entwicklung von Inhalten möglich (Overlaytechnik,
sukzessives Aufdecken, Ergänzung mit Folienstiften)
– Orientierung des Lehrers zu den Schülern
– Lehrer kann unbemerkt in sein Konzept schauen
– Archivierbar, z.B. für Wiederholungsphase
WS 2011/12
• Häufige Fehler / Probleme:
– Verzerrte Wiedergabe
– Farbzonen an den Rändern (schlechte Justierung der Lampe)
– Zusätzlicher Lichteinfall durch Sonne
– Unterkante der Projektionsfläche zu niedrig (keine freie Sicht für
Schüler)
– Folien schief aufgelegt
– Projektionsstrahl durch Schultern oder Arme abgedeckt
– Zu schnelles Wechseln der Folien (Überforderung der Zuhörer)
– Zu hohe Informationsdichte, zu hohes Tempo
– Lehrer geblendet
– Schüler lesen voraus  Aufmerksamkeit weg
– Schüler haben nichts zu tun
WS 2011/12
• Hinweise zur Gestaltung von Folien:
– Nicht überfrachten
• Wenig Folien, wenig Inhalt pro Folie, wenig Farben (maximal 3)
–
–
–
–
–
–
–
–
Ausreichende Schriftgröße (Minimum 20pt)
Jede Folie ein Bild (auch bei Powerpoint)
Kurze treffende Überschrift
Optische Gliederung!
Keine Rollfolien
Klappfolien mit Tesafilm basteln
Drehbare Folien und Schiebeschlitzfolien selbst basteln
Folien im Vortrag auf darüber gelegter Leerfolie
ergänzen
– (Bei professionellen Vorträgen: Querformat)
WS 2011/12
• Zwei Anzeigemöglichkeiten:
– Mit Stift auf der Folie
• Ökonomisch, schnell, Lehrer bleibt Schülern zugewandt
• Zuhörer verlieren Blickkontakt zu Vortragendem
• Großräumige, aufweckende Motorik fehlt
– Mit Zeigestab auf Projektionsfläche
• Lehrer bleibt im Blickfeld
• Nonverbale Ausdrucksmittel möglich
WS 2011/12
• Weitere Anwendungsmöglichkeiten:
– Kleine Gegenstände im Schattenriss
– Fertige Funktionsmodelle für OHP (z.B. Ottomotor)
– Bewegungen werden mit Polarisationsfolien simuliert
(käufliche Folien)
– Physikalische Versuche möglich:
• Darstellung von Magnetfeldlinien
• Darstellung von E-Feldlinien
• Versuche mit Wasserwellen
• Versuche zur Polarisation
WS 2011/12
5.2.4 Film, Video
• Technisch:
– Früher: Schmalfilm (16 mm), Super-8-Film (8 mm),
Video-Fernseher-Technik
– Heute: Beamer mit DVD-Player, PC, Kamera
• Vorteile:
– Anschaulichkeit (vor allem wenn fotorealistische
Darstellungen sachdienlich sind)
– Sinnvoll, wenn verbale Beschreibung zu aufwändig
– Spezielle Möglichkeiten (Zeitlupe, Zeitraffer, Zoomen, etc.)
– Räumliches Empfinden deutlicher als beim Bild
WS 2011/12
5.2.4 Film, Video
• Nachteile:
–
–
–
–
Verlangt spezifische Beobachtungsfähigkeiten
Hohe Informationsdichte
Betrachtungsdauer und Abfolge festgelegt
Viele Informationen, die nicht lernzielrelevant sind
(Hintergrund, Tapetenmuster, Moderator)
• Maßnahmen des Lehrers gegen zu hohe
Informationsdichte:
–
–
–
–
–
Vorbereitende Erklärungen
Pausen mit Zusatzinformationen
Standbilder zur Besprechung von Details
Anspruchsvolles mehrfach abspielen
Zeitlupenablauf verwenden
WS 2011/12
Phasen des Filmeinsatzes
• Vorbereitung der Schüler:
–
–
–
–
–
–
Hinweis auf Wichtiges, Aufmerksamkeit lenken
Vorwissen aktivieren
Gliederung des Films vorher aufzeigen
Fragen formulieren
Konkrete Beobachtungsaufgaben stellen
Gründe für das Zeigen des Films nennen
• Beim Vorführen des Films:
– Ganz zeigen oder nur wichtige Ausschnitte
– Am Stück oder mit Unterbrechungen
– Einmal oder mehrmals zeigen
• Nachbereitung:
– Missverständnisse/Unklarheiten beheben
– Kernaussagen zusammenfassen, Aussagen formulieren
WS 2011/12
5.2.5 Das Schulbuch
• Fachliche Funktionen:
– Fachinhalte darstellen und strukturieren (Sachbuch)
– Einführung in die Fachsprache
– Fachspezifische Arbeits- und Betrachtungsweisen vorstellen
– Übersicht für Schüler (schnelle Orientierung)
– Wiederholung des Stoffes
• Pädagogische und lernpsychologische Funktionen:
– Vermittlung von Arbeitstechniken im Umgang mit Texten
– Durch ansprechende Darstellungen motivieren
– Selbstständiges Lernen anregen und fördern (Befähigung zu
autonomem Lernen)
– Individuelles und differenziertes Lernen ermöglichen
– Umgang mit Literatur schulen
WS 2011/12
5.2.5 Das Schulbuch
• Funktion als Material für den Unterricht:
– Materialien bereitstellen, wie Bilder, Tabellen, Texte
– Arbeitsbuch: Aufgaben (Übungsbuch)
– Arbeitsbuch: Versuchsanleitungen (Experimentierbuch)
• Bemerkungen:
– Physik-Schulbücher werden im Unterricht kaum genutzt.
– Zu den Schulbüchern gibt es Aufgabensammlungen,
Versuchsanleitungen, Praktikumshefte,
Formelsammlungen, Multimediaprogramme.
– Lehrer muss mit dem lehrmittelfrei eingeführtem Buch
klar kommen (selektive Auswahl).
WS 2011/12
5.2.5 Das Schulbuch
• Beispiele für konkrete Kurzeinsätze im Unterricht:
– Abbildung im Buch dient zum motivierenden Einstieg in die Stunde.
– Eine schematische Zeichnung gibt Anlass, die Funktion eines
technischen Gerätes zu klären oder eine Modellvorstellung zu
verdeutlichen.
– Die Klasse diskutiert ein Diagramm oder eine Tabelle.
– Schüler führen ein Experiment nach Anleitung durch das Buch
durch.
– Eine Textpassage, z.B. ein historischer Bericht, wird gemeinsam
gelesen.
– Unbekannte Begriffe, Gesetze, Formeln oder Zahlenwerte werden
nachgeschlagen.
– Die Schüler bearbeiten Übungsaufgaben aus dem Buch.
WS 2011/12
5.2.5 Das Schulbuch
• Anforderungen an Schulbüchern:
1. Auf Lehrplan abgestimmt
2. Schülergerechte Darbietung
3. Wissenschaftliche Zuverlässigkeit
4. Darstellung wissenschaftlicher Arbeitsweisen
(1. durch Kultusministerien sichergestellt, 2.-4. nicht immer
gegeben)
• Tendenz bei Schulbüchern:
– Attraktive Abbildungen und graphische Darstellungen
statt Grau in Grau
– Einfachere Sprache statt schlecht verständliche Sprache
mit zu vielen Fachwörtern
WS 2011/12
5.2.5 Das Schulbuch
• Weitere Schwächen von Schulbüchern:
– Distanzierte autoritative Aussagen in entpersonalisierten Texten
– Präzision zu Lasten einer auf die Lernenden bezogenen
Begriffsentwicklung
– Eingeschränkter Kontext nur in fachspezifischen Grenzen
– Eingeschränkte Syntax (kurz und knapp), die nicht das Verständnis
fördern
– Starres monotones rhetorisches Muster ( nachlassende
Aufmerksamkeit)
– Tun in den Naturwissenschaften vorrangig vor das Nachdenken
– Theorie ergibt sich scheinbar wie von selbst aus den Daten.
– Naturwissenschaftliches Wissen erscheint als zwangsläufige
Resultat richtigen Vorgehens (kein selbstkritisches Ringen um
Erkenntnis, keine falschen Wege).
– Physik nur rational erscheinen lassen, frei von Befürchtungen
WS 2011/12
5.2.5 Das Schulbuch
• Funktion der Schulbücher in der
Unterrichtsplanung des Lehrers:
– Interpretation des Lehrplans
– Orientierungshilfe bzgl. Gliederung, Stoffauswahl,
Beispielen, Experimenten, Einstiege
– Quelle für ergänzendes Wissen (Geschichte, Technik,
angrenzende Fachgebiete)
– Anregung für die Unterrichtsgestaltung
– Arbeitserleichterung bei der Unterrichtsvorbereitung
– Konkretisierung fachdidaktischer Ansätze
– Lehrerfortbildung
– Reform des Physikunterrichts
WS 2011/12
5.2.6 Weitere Medien
• Episkop: ersetzt durch Kopien auf Folie
• Diaprojektor: durch Farbfolien
und Beamer ersetzt
• Poster / Wandbilder, z.B. historische Entwicklung
oder großtechnische Anlagen, kurzfristiger Einsatz
oder dauerhafte Präsentation
• Technisches Anschauungsmaterial,
z.B. aufgeschraubte Geräte
• Anschauungsmodelle, z.B. Gitterstruktur eines
Festkörpers
• Funktionsmodelle: Zeigen Funktionsweise, z.B.
Ottomotor
WS 2011/12
Zusammenfassung
• Medien haben verschiedene Funktionen:
– Informationsquelle, Motivation, Veranschaulichung, Erarbeiten,
Wiederholung, Übung, Kontrolle, Individualisierung, Differenzierung
• Auch hier gilt wie bei Methoden:
– Nutzen Sie die Vielfalt der verschiedenen Medien
– Achten Sie beim Einsatz auf medienspezifische Besonderheiten
– Nutzen Sie einen möglichen Mehrwert durch die Kombination von
Medien – wo sinnvoll!
• Aufgaben des Lehrers:
– Kenntnis der Codesysteme sicherstellen
– Informationsdichte angemessen wählen
– Steuerung der Aufmerksamkeit
– Verarbeitungstiefe garantieren
WS 2011/12
• Gliederung:
5.3.1 Grundlegendes
5.3.2 Lernprogramme
5.3.3 Messwerterfassung und -reproduktion
5.3.4 Simulationen
5.3.5 Information und Präsentation
5.3.6 Kommunikation und Kooperation
WS 2011/12
5.3.1 Grundlegendes
• Gliederung:
5.3.1.1 Funktionen des Computereinsatzes
5.3.1.2 Animationen
5.3.1.3 Werkzeuge (cognitiv tools)
WS 2011/12
Funktionen
• Praktische Funktionen
– Orientierungs- und Strukturwissen im Umgang mit
Computern / Neuen Medien
– Handlungskompetenz für die Nutzung
• Fachliche Funktionen
–
–
–
–
Messwerterfassung und –auswertung (siehe 5.3.3)
Simulation (siehe 5.3.4)
Modellbildung (siehe 5.3.4)
Informations- und Datenressource
• Pädagogische Funktionen
– Analyse- und Urteilsfähigkeit von
Gestaltungsmöglichkeiten
– Nutzungsvoraussetzungen und Wirkungen
WS 2011/12
Funktionen
• Erkenntnismethodische Funktionen
– Moderne Methoden der Physik
– Theoriebildung ohne komplexe Mathematik
– Experimentieren mit Ideen
– Nachforschen
• Lernpsychologische Funktionen
– Besseres Behalten durch mehrfache Kodierung
– Visualisierung komplexer Vorgänge
– Individuelles, selbstgesteuertes Lernen
– Komplexe und realitätsnahe Probleme
WS 2011/12
Animationen
• Verbindung der Vorteile von Film und Standbild
• Didaktische Funktion
– Demonstration sequentieller Abläufe
– Veranschaulichung kausaler Zusammenhänge
– Visualisierung unsichtbarer Funktionen
– Illustration von Beschreibungen
– Darstellung visueller Analogien
– Steuerung der Aufmerksamkeit
– Hilfe, um Situation in Erinnerung zu behalten
– Darstellung physikalischer Größen im Kontext der
Situation.
WS 2011/12
Animationen
• Spezialfall „dynamisch ikonische Repräsentationen“:
– Physikalische Größen einer Messung oder einer
Simulation werden durch Pfeile, Flächen,
Säulen, Linien etc. dargestellt, deren
Größe die Größe der physikalischen
Größe darstellt.
– Aussagen und Zusammenhänge
leichter zu erfassen, als bei
Zahlen oder bei Graphen
– Können beim Übergang
zu Graphen helfen
WS 2011/12
Werkzeuge
• Cognitiv Tools sind Hilfswerkzeuge bei der geistigen
Arbeit (keine physikspezifischen Werkzeuge).
• Beispiele:
– Textverarbeitungssysteme
(mit Rechtschreibprüfung)
– Präsentationsprogramme
– Funktionsplotter
– Tabellenkalkulationsprogramme
– Computeralgebrasysteme (CAS)
WS 2011/12
5.3.2 Lernprogramme
1. Klassische Übungsprogramme:
– (1) Anbieten einer Aufgabe, (2) Registrieren der Antwort, (3)
Bewertung, (4) Überleitung zur nächsten Aufgabe
– Veraltete Lernvorstellung (behavieristisch)
2. Tutorielle Programme:
– Erst Information, dann Verständnisfragen. Abhängig von Antwort
weitere Informationen.
3. Lernumgebungen: e-Learning (z.B. Moodle)
• In Physik kaum gute Programme vorhanden.
• In anderen Fächern häufiger.
WS 2011/12
5.3.3 Messwerterfassung
• Tatsächliche Größen eines physikalischen Ablaufs
werden vom Computer gemessen, weitere
physikalische Größen daraus berechnet,
Ergebnisse dargestellt.
• Die Messwerte können abgespeichert werden und
später wieder aufgerufen werden.
• Werden herkömmlich gemessene Daten in den
Computer zur Darstellung eingegeben, ist das
keine computerbasierte Messwerterfassung!
WS 2011/12
• Das historisch Erste war die Spannungsmessung
mittels AD-Wandlern (1980er Jahre im Unterricht).
• Heute gibt es zu Messwerterfassungssystemen
eine Vielzahl spezieller Sensoren, um
physikalische Größen zu erfassen.
• Ein besonderes Messverfahren für Bewegungen ist
die Videoanalyse.
• Ein Spezialfall für Messwertreproduktion sind
Interaktive Bildschirmexperimente (IBEs).
• Sehr speziell: Remote Controlled Laboratory (RCL)
WS 2011/12
• Vorteile:
–
–
–
–
–
–
–
Viele Messwerte in kurzer Zeit aufnehmbar
Automatische Erfassung in großen Zeiträumen
Viele Möglichkeiten der Präsentation der Daten
Viele Möglichkeiten der Auswertung der Daten
Auswertung und Darstellung in Echtzeit möglich
Zeitersparnis, Wiederholung mit anderen Parametern
Daten sind gespeichert, können z.T. auch langsamer
ablaufen
• Gefahren:
– Komplizierte Messungen und zu schnelles Vorgehen
WS 2011/12
• Produktnamen für Messwerterfassungssysteme:
– Sehr gute, international viel benutzte Programme sind:
Datastudio (Pasco, USA) und Coach (aus Niederlanden),
die beide in Deutschland kaum benutzt werden.
– Die Marktmacht in
Deutschland hat Cassy
(Firma LD-Didaktik),
was nur historisch zu
verstehen ist.
– Ergebnisse zweier
Erhebungen 2004 und
2009:
Umfrage
Name (Firma)
Unterfranken
2009, N=98
Rh-Pfalz
2004, N=293
Cassy (Leybold)
63 %
53 %
PAKMA (Uni Wü)
24 %
2%
DataStudio (Pasco)
17 %
0%
Cobra (Phywe)
2%
4%
Coach (CMA)
1%
0%
Lap Pro (Vernier)
0%
2%
DiBox
0%
2%
CBL (TI)
0%
1%
Corex (Cornelsen)
0%
1%
Eigenbau
0%
1%
WS 2011/12
Videoanalyse
• Digitale Videos von Bewegungen heute problemlos möglich.
• Videos enthalten Orts- und Zeitinformationen (Einzelbilder in
festen Zeitabständen).
• Ist eine Referenzlänge bekannt, kann jeder Ort berechnet
werden.
• Früher: Folie auf Fernsehbildschirm gelegt und mit Lineal
abgemessen.
• Heute Computerprogramm, das die Berechnung und
Darstellung übernimmt (sehr unterschiedliche).
• Ortsmessung durch Mausklick oder durch intelligentes
Programm.
WS 2011/12
Videoanalyse
• Produktnamen für Videoanalysesysteme:
– Einfache, billige Klick-Programme, bei denen die
Auswertung nur manuell möglich ist:
• Deutsch: DiVa (aus Augsburg!), Gallileo, David, ViMPS, Easyvid,
VideoAnalyzer, DOTSPOT
• Englisch: VideoPoint, World-in-Motion
– Programme, die eine automatische Auswertung haben:
• Viana, Coach (funktioniert schlecht, da nur Farbanalyse)
• AVA (Erprobungszeitraum abgelaufen)
• measure Dynamics (sehr sehr gut, teuer, mit vielfältigen
Darstellungsmöglichkeiten)
WS 2011/12
Videoanalyse
• Vorteile:
– Interessante Alltagsbewegungen sind analysierbar.
– Berührungsfreies Messen ist möglich.
– Zweidimensionale Bewegungen sind messbar.
– Schüler können selbsttätig analysieren.
– Auch zu Hause möglich, wenn Videos vorhanden.
• Probleme:
– Es sind gute Videos nötig (verzerrungsfrei, hohe
Framerate)
– Hohe Messungenauigkeit (Beschleunigung!)
– Nur in der Mechanik einsetzbar.
WS 2011/12
Interaktive Bildschirmexperimente
• Interaktive Bildschirmexperimente (IBEs):
– Fotos von Realexperimenten werden in Abhängigkeit
verschiedener Parameter gespeichert.
– Der Anwender manipuliert scheinbar mit der Maus das
Experiment und bekommt zu seinen Einstellungen das
passende Foto.
– Es entsteht der Eindruck, man würde experimentieren.
– Moderne IBEs erlauben viele Einstellungen, auch
solche, die nicht zu den gewünschten Ergebnissen
führen (wie beim realen Experimentieren).
– Beispiele: 1. Generation: , aktuelle: 
WS 2011/12
• Vorteile:
– Ersatz aufwendiger, teurer oder gefährlicher
Realexperimente
– Lernen durch Eigenerfahrung
– kostengünstig „Schülerexperimente“ möglich
– beliebige Wiederholung der Experimente, auch zu
Hause, möglich.
• Nachteile:
– Experimente nicht real
– Es ist vorgegeben, was man verändern kann.
WS 2011/12
5.3.4 Simulationen
• Nachbildung ausgewählter Realitätsaspekte
• Im Hintergrund liegt ein vereinfachtes
mathematisches Modell
(Konkretisierung einer Theorie).
• Simulationen ermöglichen, Elemente zu variieren
• Darstellung möglichst mit Animationen
• Vielfältiges Angebot kleinerer Simulationen
vorhanden (gute und schlechte)
• Lehrer muss erklären und anleiten.
• Beispiel: 
WS 2011/12
5.3.4 Simulationen
• Wann nutzt man Simulationen?
– Wenn die Experimente zu teuer, aufwändig oder
gefährlich sind,
– wenn ein reales System nicht existiert,
– wenn ein reales System nicht beobachtet werden kann,
– wenn ein reales System zu komplex ist,
– wenn Parameter einfach und schnell verändert werden
sollen.
• Simulationen in der Schule:
– Systeme bzw. Situationen können vereinfacht werden,
– Abhängigkeiten können gezielt untersucht werden.
– Achtung: Ohne Lernumgebung können die Schüler
überfordert werden.
WS 2011/12
5.3.4 Simulationen
• Vorteile:
– Abstraktion und didaktische Vereinfachung (Reduktion)
– Substitution realer Größen durch modellspezifische
Größen: Bildhafte und symbolische Darstellungen
– Einfachheit (wenig grundlegende Annahmen)
– Reproduzierbarkeit (Üben)
– Wertvoll, wenn reale Situation schwer zugänglich
• Nachteile:
– Schüler muss Analogie zur Realität sehen (kein Spiel)
– Gefahr, dass sie Realexperimente ersetzen statt
ergänzen.
WS 2011/12
5.3.4 Simulationen
• Existierende vorgefertigte Simulationen sind sehr
unterschiedlich:
– Realistische Simulationen vs. erfundene Welten
– Eingreif- und Steuermöglichkeiten sehr unterschiedlich
– Berechnung selbst unterschiedlich einsehbar
– Didaktische Qualität sehr unterschiedlich
– Unterschiedliche technische Realisierungen:
• Datenträgerbasierte Simulationen
– DOS-Programme (sehr alt, aber noch im Einsatz)
– Windows-Programme
• Browserbasierte Applets/Physlets
– Suchen und runterladen mit www.natsim.net
WS 2011/12
5.3.4 Simulationen
• Bekannte Simulationsplattformen:
Albert
Walter Fendt
Physlets (W. Christian) Crocodile Physics/Yenka
PAKMA
PhET
WS 2011/12
5.3.4 Simulationen
• Links zu Simulationssammlungen:
– Simulationen von Walter Fendt:
http://www.walter-fendt.de/
– Crocodile Physics/Yenka:
http://www.crocodile-clips.com/de/Physik/
– Simulationen Phet:
http://phet.colorado.edu/simulations/index.php
– Simulationen mit Cinderella.2:
http://www.cinderella.de/files/HTMLDemos/
– Virtuelles Physiklabor von Prof. Matzdorf:
www.physik.uni-kassel.de/en/virtuelles-physiklabor.html
WS 2011/12
5.3.4 Simulationen
• Interessant sind Simulationsprogramme wie Crocodile
Clips, Albert, CliXX Physik oder PAKMA, bei denen unter
einer Oberfläche verschiedene
UnterRh-Pfalz
Umfrage
franken
2004,
Simulationen laufen können.
2009, N=98
N=293
Applets
55 %
33 %
PAKMA
29 %
8%
Crocodile
Physics
24 %
13 %
DOSProgramme
19 %
17 %
JPAKMA
8%
0%
Interactive
Physics
7%
3%
CliXX Physik
7%
6%
Albert
6%
19 %
Name
• Welche Produkte von
Simulationen nutzen Lehrer?
– Programme, die mehrere
Medien unter einer
Programmoberfläche
vereinen, werden kaum genutzt:
• PAKMA: Messwerterfassung,
Simulation, Modellbildung,
Videos
• Coach: Messwerterfassung,
Modellbildung, Videoanalyse,
Applets, Texte
WS 2011/12
Modellbildung
• Benutzer muss selbst die Zusammenhänge zwischen den
Größen angeben.
• Programm erstellt die anschließende Simulation durch
numerische Integration.
Umfrage Unterfranken Rh-Pfalz
2009, N=98
N=293
• Es gibt: gleichungsorientierte Name
63 %
2%
Tabellenkalk.
Modellbildung mit einer
17 %
2%
VisEdit/PAKMA
Programmiersprache und
Newton-II
15 %
0%
graphisch orientierte
12 %
0%
JPAKMA
Modellbildung mit spezieller
4%
18 %
Dynasys
Software
STELLA
1%
4%
• Ausgabe meist nur mit
0%
5%
Modus
Graphen, bei VisEdit und
0%
3%
Modellus 4 auch als Animation. Moebius
Powersim
0%
3%
• Welche ModellbildungsCoach
0%
1%
systeme nutzen Lehrer?
WS 2011/12
Modellbildung
Symbole bei graphisch orientierten Modellbildungssystemen:
Programm
Vorgabegröße
Zwischengröße
(exogene Einwirkung)
Zustandsgröße
(Speichergröße)
mit Veränderung
STELLA
Dynasys
Konstante
Einflussgröße
mit Änderungsrate
Konstante
Funktionsgröße
Sammelgröße
Powersim
Modus
Coach 5
VisEdit /
PAKMA
WS 2011/12
Modellbildung
• Beispiel: Fall eines Fallkegels
Modell:
Ausgabe/Simulation:
• Hier:
– Verstehen eines Realexperiments, kein Ersatz
– Umgehen anspruchsvoller Mathematik
WS 2011/12
Modellbildung
• Vorteile:
– Physikalische Strukturzusammenhänge visualisieren
– Lernprozesse beim Modellerstellen, Rückmeldung beim
Ablauf
– Ausrichtung auf tägliche komplexe Erfahrungswelt,
Einbeziehen von Reibung
– Komplexe Aufgaben, keine Überbetonung von
Rechenaufgaben
– Hypothesen über Beziehungen zwischen Größen
aufstellen und testen
– Keine speziellen Bewegungsfunktionen, sondern
grundlegende Zusammenhänge
WS 2011/12
Virtuelle Welten
• Speziell:
Virtuelle Welten = Simulationsbaukästen
– Programme kennen die ganze Physik
– Nutzer muss nur die gewünschte Situation in
einer zweidimensionalen Welt erstellen
– Beispiele:
• Interactive Physics
• Freewaresoftware „Phun“ und kostenpflichtige
Nachfolgerversion „Algodoo“
• Am bekanntesten ist „Crocodile Physics“,
Nachfolgeprogramm heißt „Yenka Physik“
WS 2011/12
Virtuelle Welten
• Beispiele mit Interactive Physics:   
• Beachte den Unterschied:
– Bei Simulationen ist die Situation vorgegeben und es werden nur
Parameter variiert.
– Bei Modellbildung muss alles selbst erstellt werden, die
physikalischen Zusammenhänge müssen eingegeben werden.
– Eine virtuelle Welt kennt die gesamte Physik schon richtig. Man
erzeugt sich nur die Situationen.
• Vorteile:
– Experimentieren mit Ideen, Nachforschen
– Visualisieren, Erstellen von Animationen
WS 2011/12
5.3.5 Information und Präsentation
Beispiele:
• Das World Wide Web oder CD-ROMs dienen als
Informationsquelle in Projekten, in offenem
Unterricht oder für Hausaufgaben.
• Schülergruppen präsentieren ihre eigenen
Ergebnisse mit Powerpoint, auf der Schulwebseite,
in einem Blog etc.
WS 2011/12
5.3.6 Kommunikation + Kooperation
Beispiele:
• Schüler nehmen in einem Projekt Verbindung zu
Experten auf und holen so Informationen ein.
• Schüler (auch verschiedener Schulen, auch länderübergreifend) führen ein gemeinsames Projekt
durch (E-Mail, Forum, Chat).
• Schüler kommunizieren über E-Mail mit ihrem
Lehrer.
WS 2011/12
5.3.6 Kommunikation + Kooperation
• Just-in-Time-Teaching (JiTT)
– Unterrichtsvorbereitung, die auf Rückmeldungen von
Schülern aufbaut, unter Verwendung von Webseiten mit
Email-Links oder Webformularen
– zur motivierenden Vorbereitung von neuen Themen
– für Simulationen als Hausaufgabe
– zur Erfolgskontrolle nach dem Unterricht
– Motivation der Schüler durch Diskussion über eigene
Formulierungen
– Unterricht besser vorhersagbar
– zurückhaltende Schüler bekommen eine Chance, sich
auszudrücken
– besser vorbereitete Schüler
– Beispiel:  
WS 2011/12
Was wird eingesetzt?
Untersuchung: Physik-Gymnasiallehrer in Unterfranken 2009
Unterrichtseinsatz der
experimentellen Physikmedien:
PC-Messwerterfassung,
und Videoanalyse
Unterrichtseinsatz der theoretischen
Physikmedien:
Simulationen, Modellbildung,
Informationsmedium Internet und
Kommunikationsmedium Internet
WS 2011/12
Was wird eingesetzt?
• Wie viele Lehrkräfte setzen was ein? 2009:
–
–
–
–
–
–
–
Infos Internet
Simulationen
PC-Messung
IBEs
Modellbildung
Kommunikation
Videoanalyse
94 %
83 %
82 %
67 %
56 %
46 %
35 %
• Lehrkräfte, die noch nie den Computer
einsetzten:
– 2004 in Rheinland-Pfalz:
– 2009 in Unterfranken:
7%
1%
WS 2011/12
Zusammenfassung
• Der Computereinsatz:
– ist nicht an sich positiv,
– kann gut und schlecht genutzt werden,
– eröffnet neue Möglichkeiten zur Motivation und zur
Aktivierung der Schüler,
– kann durch geschickte Darstellungen zum Verständnis
helfen.
• Und auch hier gilt:
– Nutzen Sie die Vielfalt der verschiedenen Medien.
– Achten Sie beim Einsatz auf medienspezifische
Besonderheiten.
– Nutzen Sie einen möglichen Mehrwert durch die
Kombination von Medien – wo sinnvoll!
– Machen Sie sich vor der Nutzung damit vertraut.
WS 2011/12
6. Experimente
Gliederung:
6.1 Didaktische Gründe für Experimente
6.2 Klassifikation von Schulexperimenten
6.3 Schülerexperimente
6.4 Freihandexperimente
6.5 Ratschläge für den Aufbau
6.6 Ratschläge für das Vorführen
6.7 Weitere Ratschläge
WS 2011/12
Zielsetzung
Am Ende dieses Abschnitts sollen Sie
• die zahlreichen Funktionen von Experimenten in
der Schule kennen,
• Schulexperimente klassifizieren können,
• den Einsatz von Experimenten unter
lernpsychologischer, wahrnehmungspsychologischer, pädagogischer,
motivationspsychologischer und
fachwissenschaftlicher Sicht erörtern können,
• die Bedeutung von Schülerexperimenten
diskutieren können.
WS 2011/12
Grundlegendes
• In der Physik:
– Experiment ist wiederholbares, objektives Verfahren zur
Erkenntnisgewinnung, jederzeit reproduzierbar.
Von Bedeutung sind quantitative Experimente.
– Ein einzelnes Experiment beweist oder widerlegt keine Theorie.
– Experimente sind theoriegeleitet.
• In der Schule: Vor allem qualitative Experimente als
Realitätserfahrung.
• In der Didaktik manchmal Unterscheidung zwischen
Experiment und Versuch, hier Synonyme.
• Didaktische Sicht: Experimente sind auch Mittel zur
Veranschaulichung, also ein Medium; Experimente zeigen
Phänomene und Effekte.
WS 2011/12
6.1 Gründe/Funktionen
• Phänomene darstellen
– z.B. Magnetfeld, E-Feld, Brechung, Trägheit
• Physikalische Konzepte veranschaulichen
– z.B. geradlinige Lichtausbreitung mit Nebelmaschine
• Grunderfahrungen auf- bzw. ausbauen
– z.B. für Kreisbewegung Stöße nach innen nötig
• Physikalische Gesetzmäßigkeiten erfahren
– z.B. Kraftwandler
• Theoretische Aussagen prüfen
– z.B. Klingel im Vakuum
WS 2011/12
• (Schüler-)vorstellungen prüfen
– z.B. Verbrauchsvorstellung beim elektrischen Strom
• Physik in Technik und Alltag aufzeigen
– z.B. Motore, Lautsprecher, Sensoren
• Denkanstöße geben, Denkstrategien entwickeln
– z.B. verblüffende Spiegelbilder
• Physikalische Vorstellungen aufbauen
– z.B. Modelle für Mondphasen, Mond- und
Sonnenfinsternis
WS 2011/12
• Physikalische Gesetze quantitativ prüfen
– z.B. ohmsches Gesetz, Hooke‘sches Gesetz
• Physikalische Arbeitsweisen einüben
– z.B. Widerstandskennlinie aufnehmen
• Motivieren und Interesse wecken
– z.B. Eisenschiff schwimmt
• Nachhaltige Eindrücke vermitteln
– z.B implodierende Coladose, Eissprengung
• Meilensteine der Kulturentwicklung aufzeigen
– z.B. Gravitationsgesetz, brownsche Bewegung, Induktion
WS 2011/12
6.2 Klassifikation von Experimenten
6.2.1 Klassifizierung nach Akteuren:
– Unterrichtsexperimente
– Demonstrationsexperimente
– Schülerexperimente
6.2.2 Klassifizierung nach Realitätsbezug:
– Konkretes Objekt
– Gegenständliches Modell
– Simulation am Computer
– Gedankenexperiment
WS 2011/12
6.2.3 Klassifizierung nach technischem Aufwand:
– Freihandversuche
– Experimente mit Lehrmittelgeräten
– Präzisionsexperimente
6.2.4 Klassifizierung nach Art der Datenerfassung:
– Qualitativ
– Quantitativ
WS 2011/12
6.2.5 Klassifizierung nach Unterrichtsphasen:
– Einstiegsversuch
• Überraschung, Aktivierung von Vorerfahrung
– Erarbeitungsversuch
• Hypothesen testen, Gesetze finden, Gültigkeitsbereich testen
– Versuch zur Vertiefung
• Wiederholung in abgewandelter Form, Erweiterung
6.2.6 Klassifizierung nach Ablaufsform:
– Einzelversuch
– Parallelversuch
– Serienversuch
WS 2011/12
6.3.1 Definition
• Vage Definition: Schülerexperimente sind
Unterrichtsphasen, bei denen Schüler mit Geräten arbeiten
und damit physikalische Versuche durchführen.
• Möglich:
– Im Klassenverband oder in Kleingruppen
– Im regulären Unterricht oder in Blockform
– Zur Einführung, Erarbeitung oder Vertiefung
– Enge Führung oder selbstständiges Bearbeiten selbst gewählter
Probleme
– Alltagsmaterialien oder Laborgeräte
– Reproduktion von Bekanntem oder Suchen von Neuem
– Ziel: Fachwissen oder Interesse oder Arbeitsmethoden
WS 2011/12
6.3.2 Geschichte:
• Praktika an den Unis bereits im 19. Jahrhundert
• In der Schule Ende des 19. / Anfang des 20. Jhdts. (z.B.
Meraner Beschlüsse 1905)
• In den 1960er Jahren neuer Aufbruch durch den SputnickSchock.
• Große Rolle besonders in englischen Schulen.
• Heute nur wenig Schülerexperimente in der Schulpraxis.
• Evtl. neuer Aufbruch durch Bildungsstandards.
WS 2011/12
6.3.3 Verfolgte Ziele (zu viele!)
• Erfahrungen mit experimentellen Untersuchungen
• Erlernen experimenteller Fertigkeiten und Erwerb
fachspezifischer Handlungsschemata (Arbeitsmethoden)
• Vertiefung begrifflichen Wissens
• Verständnis für die Wissensgenerierung in der Physik
• Entwicklung kollaborativer Fähigkeiten (soziales Verhalten)
• Entwicklung angemessener Einstellungen und
Werthaltungen
• Entwicklung naturwissenschaftlicher Denk- und
Kommunikationsprozesse
• Motivation der Schüler
WS 2011/12
6.3.4 Probleme
• Experimentieren ohne nachzudenken
– Befolgen Kochrezepte („very busy getting nowhere“), Überforderung
• Unterschiedliche Wahrnehmung der Ziele zwischen Lehrer
und Schüler
– Schüler: Experimentieren ist Gerätebedienen.
• Mangelnde Vorkenntnisse der Schüler
– Schüler kennen nicht den Sinn von Experimenten.
• Kaum Effekte beim Wissenserwerb oder bei Einstellungen
• Schüler verbinden Theorie und Praxis nicht.
• Einfluss der Alltagsvorstellungen
– Schüler nehmen entsprechend den Fehlvorstellungen wahr.
• Mangelnde Vermittlung experimenteller Fähigkeiten
• Kochbuchartige Handlungsanweisungen
WS 2011/12
6.3.5 Weitere Vorteile
• Beteiligung der Schüler
• Lernen durch Eigenerfahrung
• Individualisierungsmöglichkeiten
6.3.6 Praktische Schwierigkeiten in der Schule
• Hoher Anforderungen an die Ausstattung
• Hoher Aufwand bei Vorbereitung und Durchführung
• Begünstigung disziplinärer Schwierigkeiten
6.3.7 Neuere Forderungen
•
•
•
•
Aktivierung höherwertiger kognitiver Prozesse
Größere Offenheit
Größere Authentizität der Problemstellung
Metakognitive Arbeiten unterstützen
WS 2011/12
6.3.8 Empirische Forschungsergebnisse
•
Die Wirksamkeit von Schülerexperimenten konnte trotz intensiver
langjähriger Forschung NICHT belegt werden:
– bzgl. der Vermittlung kognitiven Wissens und
– bzgl. experimenteller Fähig- und Fertigkeiten und
– bzgl. den Einstellungen der Schüler.
•
Schlussfolgerung einer neuen Forschungsarbeit: „Selbst das
Einbeziehen verschiedenster Forderungen an erfolgreiche
Schülerexperimente wie Offenheit, Authentizität usw. führt immer
noch nicht zu verbessertem Lernen oder positiveren Einstellungen
der Schülerinnen und Schüler. Die alte didaktische Forderung
nach dem vermehrten Einsatz von Schülerexperimenten ist nach
den Ergebnissen der vorliegenden Untersuchungen als Mythos zu
bewerten.“ (Prof. Dr. Martin Hopf)
WS 2011/12
6.3.9 Organisationsformen
• Arbeitsgleiches Experimentieren („auf gleicher Front“):
Jede Gruppe macht das Gleiche (gleichzeitig unter Anweisung oder
nach vorhergehender Besprechung).
• Übergangsform:
Gleiches Verfahren, aber verschiedene Gegenstände.
• Arbeitsteiliges Experimentieren (“mit mehrseitigem Angriff“):
Problem wird von Gruppen mit verschiedenen Verfahren gelöst.
6.3.10 Geräte beiholen
• Je nach Erfahrung: 1. Geräte liegen auf Arbeitsplatz, 2. Ein
Schüler pro Gruppe holt vom Gerätetisch, 3. Schüler muss
von Gerätetisch aussuchen, 4. Schüler holt aus Schrank.
• Schüler räumen auf (aber nicht in Schrank!).
WS 2011/12
6.4.1 Definition
• Versuche aus der Hand heraus, d.h. die Hand ist Halterung,
Stativ, Auslöser.
• Versuche mit einfachen Mitteln, Gegenstände des täglichen
Lebens.
• Aber auch einfache Gegenstände der Physiksammlung.
• Wesentlich: Phänomen/Effekt wird deutlich sichtbar.
• Es löst Erstaunen aus wie Zauberkunststücke.
• Also nur qualitative Versuche.
WS 2011/12
6.4.2 Geschichte
• Bereits im Altertum verwendet (z.B. Aristoteles, Heron)
• Auf Jahrmärkten im Mittelalter von Gauklern verwendet
• Im 30-jährigen Krieg als gedruckte Sammlung in
Französisch
• Im 18. und 19. Jhdt. in populärwissenschaftlichen Vorträgen
• Vom Physiklehrer Bernhard Schwalbe gesammelt (>1800)
• Vom Kollegen Hermann Hahn 1905 veröffentlicht.
• Heute zu finden in: Bücher für Kinder und
Jugendliche, spezielle Bücher für Physiklehrer,
fachdidaktische Zeitschriften.
WS 2011/12
6.4.3 Vorteile:
•
•
•
•
•
Es wird sichtbar: Physik hat mit der realen Welt zu tun.
Emotionale und motivationale Wirkung.
Zu Hause nachmachbar.
Sie lösen einen kognitiven Konflikt aus.
Sie brauchen wenig Unterrichtszeit.
6.4.4 Kritik:
• Manche funktionieren nicht.
• Es handelt sich um Spezialfälle.
• In der Regel sind es komplexe Versuche mit mehreren
Gesetzmäßigkeiten. In der Erklärung wird übervereinfacht.
• Schüler faszinieren auch Laborgeräte.
WS 2011/12
6.5.1 Nur das Wesentliche
–
–
–
–
Nebeneffekte ausblenden (zumindest anfangs)
Weitere Experimente abdecken oder räumlich getrennt stellen
Keine Experimente anderer Stunden auf dem gleichen Tisch
Keine unnötigen Geräte auf dem Tisch
6.5.2 Strukturierter Aufbau
– Kabelverbindungen möglichst kurz
– Kein Kreuzen von elektrischen Kabeln
– Farbwahl elektrischer Kabel nach deren Funktion (Stromkreis,
Spannungsmessung)
– Teilsysteme räumlich trennen oder zusammenfassen
– Von links nach rechts aufbauen (z.B. links Primärspule/rechts
Sekundärspule; links angelegte Spannung, rechts gemessener
Stromstärke)
– Spannungsquellen und andere Versorgungsgeräte in den
Hintergrund, evtl. nicht sichtbar (nur Symbol)
WS 2011/12
6.5.3 Betonung des Wesentlichen
– Eigentliches Versuchsobjekt zentral anordnen
– Wichtige Geräte beschriften
6.5.4 Gute Sichtbarkeit
–
–
–
–
–
Vertikaler statt horizontaler Aufbau
Podeste und Regale für verschiedene Ebenen nutzen
Messgeräte mit großen Anzeigeskalen
Kleine Aufbauten mit Schatten- oder Videoprojektion
Wichtige Bedienelemente sollen sichtbar sein
6.5.5 Orientierungshilfen
– Schaltung auf Tafel oder Folie mit gleicher Anordnung
und gleichen Farben
WS 2011/12
6.6 Ratschläge zum Vorführen
6.6.1 Ablauf gliedern
– Relevante Zeitabschnitte herausarbeiten (z.B.
Einschwingvorgang)
– Zeitlich gegliederter Ablauf räumlich nachbauen (von links
nach rechts, von oben nach unten)
– Komplexen Ablauf mehrmals mit verschiedenen
Beobachtungsaufgaben zeigen
– Schnelle Abläufe mehrmals zeigen, zusätzlich als Film in
Zeitlupe
6.6.2 Schüler motivieren
–
–
–
–
Ablauf spannend gestalten
keine Effekte vorwegnehmen
Schülern Aufgaben zuteilen
Vorhersagen machen lassen (nicht kommentieren, nur
sammeln)
WS 2011/12
6.6 Ratschläge zum Vorführen
6.6.3 Idealen Standort suchen
– Blick auf Medien nicht versperren
– Sich links vom Experimentiertisch stellen
– Nicht längere Zeit hinter einem Tisch stehen
6.6.4 Ruhiger Stand des Experimentators
– Nicht viel Bewegung in den Beinen. Ruhiger Stand gibt
Sicherheit und zeigt Souveränität.
– Bei Themenwechsel ruhig Standort verändern
– Beim Ansprechen der Klasse auf diese zugehen
– Frei stehen, nicht anlehnen
WS 2011/12
6.7 Weitere Unterrichtstipps
Tipps aus lernpsychologischer Sicht:
• Versuchsinhalte mit vorhandenen Konzepten verknüpfen
• Verwendete Darstellung müssen Schülern vertraut sein.
• Wichtige Teilschritte sollen als solche erkennbar sein.
• Schüler sollen im Versuchsablauf Zusammenhänge
erkennen können.
• Aufbau, Ablauf und Ergebnis werden in verschiedenen
Repräsentationsformen festgehalten (Foto und Schaltbild;
verbal, schriftlich, graphisch)
WS 2011/12
Tipps zur Vorbildwirkung (erzieherische Sicht):
• präzises Arbeit beim Experimentieren zeigen,
• auf Sicherheitsaspekte hinweisen und sie selbst befolgen,
– z.B. elektrische Schaltungen zur Quelle hin aufbauen, erst nach
Prüfung anschalten, Schutzvorrichtungen verwenden
• sachgerechter Umgang mit Messgeräten,
– z.B. im höchsten Messbereich einschalten
• Verbrauchsmaterial sachgerecht entsorgen,
• korrekte Fachsprache bei der Beschreibung experimenteller
Anordnungen oder Abläufe verwenden
WS 2011/12
Tipps zum Einführen physikalischer Denk- und
Arbeitsweisen:
• Schüler sollen erfahren, wie physikalische
Erkenntnisgewinnung aussieht und welchen Beitrag
Experimente liefern.
• Experimentieren im Unterricht sollte fünf Schritte haben:
– Problematisieren
– Hypothesenbildung
– Entwicklung der experimentellen Anordnung und des
Versuchsplanes
– Durchführen und Kontrolle der Parameter
– Deutung der beobachteten Effekte bzw. Messwerte
WS 2011/12
Zusammenfassung
• Experimente haben zahlreiche und äußerst
unterschiedliche Funktionen im Schulunterricht.
• Es gibt viele verschiedene Arten von
Schulexperimenten.
• Schülerexperimente sind eine Möglichkeit zur
Methodenvielfalt. Dass Schüler dadurch besser
lernen, ist ein Mythos.
• Beim Einsatz von Experimenten in der Schule sind
viele Aspekte zu beachten.
WS 2011/12
7. Evaluation
Gliederung:
7.2 Individualebene
(Messung des Lernerfolgs)
7.3 Unterrichtsebene
(Bewertung des Unterrichts)
7.4 Systemebene
(Bewertung des Bildungssystems)
WS 2011/12
Ziele dieses Abschnitts:
• das Konzept Evaluation erläutern können,
• das Konzept Evaluation im Kontext Schule
diskutieren können,
• die verschiedenen Ebenen der Evaluation im
Kontext Schule kennen,
• grundlegende Gütekriterien der Evaluation
erläutern können.
WS 2011/12
Was ist eigentlich Evaluation?
Aus dem Duden:
E|va|lu|a|ti|on, die; -, -en [lat.-frz.-engl.: frz. évaluation =
Schätzung, évaluer = (ab)schätzen, lat. valere = stark, engl.
evaluation "Berechnung, Bewertung„ → evaluieren]
a) Bewertung b) Beurteilung
Aus einem Standardwerk (Bortz & Döring, 1995):
„Evaluation umfasst die Bewertung des Erfolgs von gezielt
eingesetzten Maßnahmen oder um Auswirkungen von Wandel
in Natur, Kultur, Technik und Gesellschaft.“
WS 2011/12
Was ist eigentlich Evaluation?
• Evaluation muss wissenschaftlichen Kriterien
genügen (Bortz & Döring, 1995). In der Schule?
• Evaluation ist eine Kunst des Möglichen
(Cronbach, 1982).
• Wissenschaftliche Kriterien oder pragmatische
Auftragserfüllung?
• Evaluation sollte so professionell wie möglich und
so effizient wie nötig durchgeführt werden!
WS 2011/12
Evaluation im Kontext Schule?
• Lernerfolg schließt neben Leistung weitere Aspekte
ein.
• Aber was ist Lernerfolg?
Ein Lernerfolg liegt dann vor, wenn die von
der Gesellschaft für die Entwicklung der
Schülerinnen und Schüler gesetzten Ziele erreicht
werden.
• Und was ist mit den Zielen der Lehrer?
WS 2011/12
Ebenen der Evaluation
• Individualebene
Gegenstand der Evaluation sind Merkmale, die
dem einzelnen Schüler zuzuordnen sind.
• Unterrichtsebene
Gegenstand der Evaluation sind Merkmale, die
dem Unterricht in einer Klasse (also z.B. dem
Lehrer) zuzuordnen sind.
• Bildungssystemebene
Gegenstand der Evaluation sind Merkmale, die nur
dem Bildungssystem als Ganzem zuzuordnen sind.
WS 2011/12
Gütekriterien der Evaluation
• Die Erfassung eines Merkmals einer Maßnahme
erfolgt durch ein Messinstrument
• Anforderungen an das Messinstrument
– Objektivität (= Intersubjektivität):
Das Ergebnis ist unabhängig vom Benutzer.
– Reliabilität (= Zuverlässigkeit):
Das Ergebnis ist im Rahmen kleiner Abweichungen
reproduzierbar. Das Messinstrument misst also genau.
– Validität (Gültigkeit):
Das Ergebnis spiegelt das, was gemessen werden sollte,
wieder. Das Messinstrument misst das, was es zu
messen vorgibt (schwer zu prüfen!).
WS 2011/12
Zusammenfassung
• Evaluation ist die Bewertung gezielter Maßnahmen.
• Evaluation muss sowohl wissenschaftlichen Kriterien
genügen wie auch pragmatisch sein.
• Im Kontext Schule bedeutet Evaluation die
Bewertung der mit dem Unterricht verbundenen
Ziele; daraus ergeben sich drei Ebenen der
Evaluation.
• Evaluation muss objektiv, reliabel und valide sein.
WS 2011/12
7.2 Individualebene
• den Lernerfolg im kognitiven und nicht-kognitiven
Bereich als zentrale Aspekte der Evaluation auf der
Individualebene kennen,
• Details der Messung von Lernerfolg im kognitiven
und nicht-kognitiven Bereich kennen.
WS 2011/12
Evaluation der Individualebene
• Bemessung des Lernerfolgs:
– Schule verfolgt das Ziel der Veränderung von kognitiven
und nicht-kognitiven Variablen auf der Individualebene
– Evaluation dient der Beurteilung, inwieweit die Schule
dabei erfolgreich ist.
• Zu unterscheiden:
– Lernerfolg im kognitiven Bereich
– Lernerfolg im nicht-kognitiven Bereich
WS 2011/12
Evaluation der Individualebene
Funktionen der Messung des Lernerfolgs:
• Rückmeldung für die Schüler
• Rückmeldung für die Lehrkraft
– Lernberatung der Schüler oder Eltern
– Korrektur des eigenen Unterrichts
• Bewertung als Lernsituation
• Disziplinierungsfunktion
• Auslesefunktion
WS 2011/12
Lernerfolg im kognitiven Bereich
Kognitive Leistungen nach H. Roth: Kognitive Leistungen nach Bloom (1956):
Reproduktion: Reine Wiedergabe
von Sachverhalten in der
behandelten Weise
Wissen: Reine Wiedergabe von
Sachverhalten in der ursprünglichen Form
Reorganisation:
Zusammenhängende Darstellung
von Sachverhalten mit eigenen
Worten
Verstehen: Fähigkeit, mitgeteilte
Informationen umzuformen, zu interpretieren
und zu verallgemeinern
Transfer: Übertragung eines
Sachverhaltes auf einen ähnlichen
Sachverhalt
Problemlösen: Anwendung von
Bekanntem auf ein neuartiges
Problem
Anwenden: Fähigkeit, allgemeine Regeln und
Methoden in speziellen Situationen nutzen
Analyse: Fähigkeit, Situationen in Elemente
zu zerlegen und Abhängigkeiten aufzuzeigen
Synthese: Fähigkeit, einzelne Elemente durch
Kombination zu etwas Neuem zu verbinden
Bewertung: Fähigkeit, Urteile zu fällen (z.B.
Widerspruchsfreiheit)
WS 2011/12
Lernerfolg im kognitiven Bereich
Kognitive Leistungen nach Kircher (2001):
1. Wissen von Einzelheiten und Benennungen
2. Wissen über Begriffe und Theorien
3. Verstehen von Zusammenhängen
4. Höhere kognitive Fähigkeiten
5. Bewerten
WS 2011/12
Problem Rechenaufgaben
• Problem: Überbetonung von Rechen- und
Einsetzaufgaben (Formelsammlung statt
physikalische Arbeitsweisen)
– Rückwärtssuche
• Neue Aufgabenkultur:
– Aufgaben mit unterschiedlichem Lösungsweg:
• Lösen durch Anwenden verschiedener physikalischer Prinzipien
• Konstruktions-/Bau-Aufgaben
• Qualitative, graphische, halbquantitative oder pragmatische
Lösungen
– Aufgaben mit variierendem Kontext
– Aufgaben, die die Intuition fördern
– Fehlerkartei, Fehlerwettbewerbe, Lernen aus Fehlern
WS 2011/12
Neue Aufgabenkultur
WS 2011/12
Antwortformen
Gebundene Antwortform:
• Mehrfachaufgaben = Multiple-Choice-Aufgaben
• Richtig/falsch-Aufgaben
• Zuordnungsaufgaben = Multiple-Select-Aufgaben
Freie Antwortform:
• Ergänzungsaufgabe (Lückentext oder Lückenzeichnung)
• Begriffsnetze erstellen lassen
• Einige Sätze schreiben oder eine Zeichnung erstellen
• Kurzaufsatz, längere Gedankenführung
• Portfolios
Nicht jede Form ist für jede kogn. Leistung gleich gut geeignet!
WS 2011/12
Inhaltliche Alternativen
Alternativen zu Rechenaufgaben:
• Beschreibung und Deutung eines Versuchs
(bekannt oder real vorgeführt)
• Beschreibung eines Ablaufs (z.B. Ottomotor,
Dampfmaschine)
• Erklärung eines Phänomens/eines Gerätes
(z.B. Laser)
• Grapheninterpretation
• Aufgaben mit ikonischen Repräsentationen der
physikalischen Größen
• Usw.
WS 2011/12
Ikonische Darstellungen nutzen
• Bildliche Darstellungen wie Säulen oder Pfeile
– z.B. für Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kräfte,
Ströme, Ladungen, Spannungen
• Ermöglicht anspruchsvolle Aufgaben ohne
Mathematik, die Verständnis fordern.
• Drei Beispiele aus
einer Schulaufgabe
(11. Klasse):
– Senkrechter Wurf:
Zeichne Kraft,
Beschleunigung,
Geschwindigkeit ein!
WS 2011/12
Ikonische Darstellungen nutzen
– Kugel an Faden:
Zeichne Geschwindigkeit,
Beschleunigung, Kraft ein!
– Fallbewegung mit
geschwindigkeitsabhängiger
Reibung!
WS 2011/12
Lückentextaufgaben
• Beispiel:
– Metalle …….... den elektrischen Strom,
Glas oder Kunststoff sind ………..….
• Lassen nur eng begrenzte Reaktion zu.
• Reine Überprüfung der Wissensreproduktion,
keine Verständnisaufgaben möglich.
• Besser: Lückenbildaufgaben
WS 2011/12
Lückenbildaufgaben
• Zeichnungen sind zu vervollständigen,
Konstruktionen sind nötig
• Wissen und Verständnis
• Freiere Antwort als bei Lückentext
WS 2011/12
Lückenbildaufgaben
Weitere Beispiele:
Zeichne die Kraft ein:
Zeichne die Magnetfeldlinien ein:
Zeichne die Bewegungsrichtung so ein,
dass bei A Elektronenüberschuss auftritt:
WS 2011/12
Multiple-Choice-Aufgaben
Beispiel (TIMSS 99):
WS 2011/12
Multiple-Choice-Aufgaben
• Gegeben: Hohe Objektivität
• Wichtig: Gute Distraktoren (schwierig)
• Reliabilität leidet unter Ratewahrscheinlichkeit.
• Abhilfe schafft:
– Erhöhung der Distraktoren (schwierig)
– Einführung einer Begründung
– Erhöhung der Aufgabenzahl
WS 2011/12
Begriffsnetze
• Nicht-physikalisches Beispiel:
WS 2011/12
Begriffsnetze
• Darstellung der Wissensstruktur und des
Verständnisses der Zusammenhänge
• Analyse über Anzahl der Beziehungen und deren
inhaltliche Deutung
• Gute Analyse, aber komplex und aufwändig
• Wenn Schülern geläufig, dann vielfach nutzbar:
– Verständnis abprüfen (Begriffstrennung,
Schlüsselbegriffe, Begriffsstruktur)
– Schülern Wissensveränderungen aufzeigen
– Als Hilfe für Textanalyse, Gliederungen, Stoffsammlungen
WS 2011/12
Aufgaben mit freier Antwort
• Freie Formulierung einiger Antwortsätze oder
Anfertigung einer Zeichnung
• Beispiel:
Angenommen Du hast einen Stabmagneten und einen
gleich aussehenden Eisenstab. Wie kannst Du beide
unterscheiden?
• Je nach Aufgabe: Wissen, Verstehen oder höhere
kognitive Leistung
• Niedrigere Auswerteobjektivität
• Mögliche Optimierungen:
– Bewertungsschlüssel als Abstufung zwischen bester und
schlechtester Antwort
– Kategorisierung der Antworten
WS 2011/12
Aufsätze
• Beispiel:
Erläutern Sie die Entwicklung des Atommodells vom
Dalton-Modell über das Rutherford-Modell zum BohrModell
• Starke Betonung individueller Charakteristiken
• Eingeschränkte Erfassung spezifischer
Fähigkeiten. Abhilfe durch Akzentuierung durch
Teilaufgaben.
• Bewertung - wie die Bewertung freier Aufgaben sehr schwierig.
WS 2011/12
Portfolios
• Anlehnung an die Mappe der Künstler
• Sammlung von Dokumenten zu einer bestimmten
Aufgabe bzw. zu einem bestimmten Thema
• Beispiele:
–
–
–
–
Heimexperimente
Eigene Berechnungen
Erörterungen
Diskussion von passenden Zeitungsartikeln
• Voraussetzungen
– Klarheit der Lernziele
– Klarheit, was als Erreichung der Lernziele angesehen
wird
WS 2011/12
Portfolios
• Ebenfalls schlechte Auswerteobjektivität. Abhilfe:
Bewertung der Portfolios durch die Schüler selbst
• In den USA sehr beliebt, in Deutschland erst im
Kommen
• Bei Schülern beliebt
• Häufig Sammler- und Jägertrieb bei den Schülern
• Minimiert Prüfungsangst
• Bewertung weniger punktuell und fußt auf
Beiträgen, die über einen langen Zeitraum
entstanden sind.
WS 2011/12
Lernerfolg im nichtkognitiven Bereich
Zum Beispiel:
• Einstellung zu Objekten
• Selbstkonzept des Leistungsvermögens
• Soziale Kompetenzen
• Interesse und Motivation
• Emotionen und Befindlichkeiten
• Handwerkliche Fähigkeiten
WS 2011/12
Typisches Instrument: Geschlossener Fragebogen
•
Stammtext: Einführung in den Fragebogen
•
Items: Mindestens 4 Items
•
Mehrstufige Antwortskala (Likert-Skala):
3- bis 7-stufige Skala: sehr schlecht ... sehr gut
•
Zuordnung von Werten zu Stufen:
sehr stark (5), …, sehr schwach (1)
Probleme:
•
Tendenz zur Neutralität
•
Soziale Erwünschtheit
Alternativen und Optimierungen:
•
Kontinuierliche Antwortskalen
•
Kategorisierung offener Antwortformate
WS 2011/12
Warum machst du deine Physikhausaufgaben?
stimmt nicht
stimmt kaum
stimmt fast
stimmt genau
1. ...weil von mir erwartet wird, dass ich meine Hausaufgaben
mache.




2. ...weil ich den Stoff verstehen möchte.




3. ...damit mich meine Eltern loben.




4. ...weil es für mich wichtig ist, die Experimente zu
begreifen.




5....damit ich keinen Ärger mit meinen Eltern bekomme.




6. ...um zu erfahren, ob meine Antwort stimmt oder nicht.




7. ...damit ich nicht zur Nachhilfe muss.




WS 2011/12
7.3 Unterrichtsebene
• die Notwendigkeit der Reflexion über den
gehaltenen Unterricht erläutern können,
• verschiedene Ansätze zur Reflexion über den
gehaltenen Unterricht kennen,
• zwei Beispiele für Ansätze zur Analyse von
videographierten Unterrichtsstunden erläutern
können.
WS 2011/12
Evaluation auf Unterrichtsebene
• Unterricht wird häufig nicht wie intendiert
durchgeführt.
• Mögliche Ursache ist eine notwendige Flexibilität
des Lehrers (positiv).
• Aber andererseits zeigen Untersuchungen
deutliche Schwächen hinsichtlich der
Diagnosekompetenz bei Lehrern.
• Eine Reflexion des durchgeführten Unterrichts im
Hinblick auf die im Unterricht ablaufenden
Prozesse ist zwingend notwendig.
WS 2011/12
Videoanalyse von Unterricht
• Seit den 80er Jahren eingesetztes Werkzeug zur
Erfassung von Unterrichtsabläufen
• Heutzutage technisch vergleichsweise geringer
Aufwand nötig
• Möglichkeit, Situationen detailliert zu analysieren,
wiederholt zu analysieren und von verschiedenen
Personen analysieren zu lassen
• Wichtig: Gütekriterien!
WS 2011/12
Videoanalyse von Unterricht
Zwei Beispiele für Analyse der Videodaten
• Vergleichende Analyse
– Basis ist der geplante Unterrichtsablauf
– Vergleich von geplantem und tatsächlichem Unterrichts
– Ergründung möglicher Ursachen für Abweichungen
• Kategoriengeleitete Analyse
– Basis sind Analyseeinheiten
(Zeitintervallen, Turns, ...)
– Zuordnung von Kategorien zu Analyseeinheiten
– Auswertung mittels deskriptiver Statistik
WS 2011/12
Lernstandserhebungen
• Leistungen der Klassen werden landesweit
identisch erhoben.
• Erlaubt dem Lehrer eine Einordnung der
Klasse in das landesweite
Leistungsspektrum einerseits und die
Bewertung der Schülerleistungen im Hinblick
auf definierte Standards andererseits.
• In vielen Bundesländern üblich.
WS 2011/12
Lernstandserhebungen
• In Bayern:
– Freiwillige Lernstandserhebung in Natur und Technik an Gymnasien
gegen Ende von Jahrgangsstufe 6
– Zentrale Jahrgangsstufentests in Mittelschule, Realschule und
Gymnasium.
• Beispiel Gymnasium:
– Ländergemeinsame Vergleichsarbeiten (Vera):
• Orientierungsarbeiten Rechtschreiben in der Jahrgangsstufe 2
• Vergleichsarbeiten in der Jahrgangsstufe 3 in Deutsch und Mathe
• Vera 8 in Deutsch, Mathematik und in der 1. Fremdsprache Englisch an
Haupt-, Förder-, Real-, Wirtschafts- sowie integrierten Gesamtschulen
und Gymnasien
WS 2011/12
Zusammenfassung
• Der tatsächliche Ablauf von Unterricht entspricht
häufig nicht dem geplanten.
• Dies deutet auf Mängel in der Diagnosekompetenz
des Lehrers, entweder in der Vorbereitung oder im
Unterricht selber hin.
• Durch gezielte Reflexion des Unterrichts, zum
Beispiel durch Videoanalyse, kann die eigene
Diagnosekompetenz systematisch entwickelt
werden.
WS 2011/12
7.4 Systemebene
• die Evaluation auf Systemebene am Beispiel
internationaler Vergleichsstudien erläutern können,
• Notwendigkeit theoretischer Rahmungen bei
internationalen Vergleichsstudien erläutern können,
• die zentralen Ergebnisse deutscher Schüler im
internationalen Vergleich wiedergeben können.
WS 2011/12
Internationale Vergleichsstudien
• Third (Trends in) International Mathematics and Science
Study (TIMSS)
TIMSS 1995, TIMSS 1999, TIMSS 2003, TIMSS 2007
– International standardisierte Leistungsmessung
– Videoanalyse von Unterricht
• Programme for International Student Assessment (PISA)
PISA 2000, PISA 2003, PISA 2006, PISA 2009, PISA 2012
– Elaborierter theoretischer Rahmen
– International standardisierte Leistungsmessung
– Teilnehmer 3.500 bis 10.000 Schüler im Alter
von 15 Jahren in 32 Staaten
WS 2011/12
Theoretischer Rahmen von TIMSS
• Erfassung mathematischer und naturwissenschaftlicher Leistung und Lesekompetenz
über spezifische Tests
• Konstruktion der Tests nach harten
psychometrischen Kriterien mit dem Ziel einer
hohen Vergleichbarkeit zwischen Jahrgängen,
Schulen, Ländern
WS 2011/12
Ergebnisse von TIMSS
• Unterdurchschnittliche Leistungen deutscher
Schüler in Mathematik und Naturwissenschaften
• Große Heterogenität der mathematischen und
naturwissenschaftlichen Fähigkeiten deutscher
Schüler
• Etwa 20 Prozent der Schüler erreichen nur ein
erweitertes Grundschulniveau.
• Diskrepanz zwischen angestrebten und erreichten
Fähigkeiten – besonders beim Verständnis
zentraler Konzepte und naturwissenschaftlicher
Arbeitsweisen
WS 2011/12
Ergebnisse von TIMSS Video
• Große Unterschiede bei den beobachteten Lehrern
innerhalb eines Landes
• Unterschiede unmaßgeblich im Vergleich zwischen
den teilnehmenden Ländern
Länder-/kulturspezifische Unterrichtsskripte
• In Deutschland im Wesentlichen zwei
Unterrichtsskripte
• Außerdem deutliche Unterschiede in der Art der
Aufgaben
• ABER: Kein Zusammenhang zwischen diesen
Unterschieden und Leistungsunterschieden
WS 2011/12
Theoretischer Rahmen von PISA
• Modell lebenslangen Lernens
• Das „Literacy“-Konzept
– Reading Literacy (Schwerpunkt 2000+2009)
– Mathematical Literacy (Schwerpunkt 2003+2012):
Mathematische Grundbildung
– Scientific Literacy (Schwerpunkt 2006+2015):
Naturwissenschaftliche Grundbildung
• Der Kompetenz-Begriff
– Operationalisierung des „Literacy“-Konzepts
– Kompetenzstufenmodell
WS 2011/12
Ergebnisse von PISA 2000
• Bestätigung der Ergebnisse der TIMS-Studie
Leistungen deutscher Schüler unterdurchschnittlich im internationalen Vergleich
• Leseleistung unterdurchschnittlich im
internationalen Vergleich
• Spannweite bei den Leseleistungen größer als in
allen anderen Teilnehmerländern
• Über 20 Prozent der Schüler sind funktionale
Analphabeten
WS 2011/12
Ergebnisse von PISA 2003
• Im Hinblick auf die Leseleistung ein insgesamt
ähnliches Bild
• Bei nach wie vor großen Streuungen und
Risikogruppen leichte Verbesserungen bei den
Mathematikleistungen
• Verbesserungen in den Naturwissenschaftsleistungen bei verbleibendem Abstand zur
Spitzengruppe und höherer Streuung
WS 2011/12
Konsequenzen
Neben vehement geführten Diskussionen:
• Verschiebung im Bildungsbegriff
– Klassischer vs. pragmatischer Bildungsbegriff
• Kompetenz statt Wissen
„(..) die bei Individuen verfügbaren oder durch sie
erlernbaren kognitiven Fähigkeiten und Fertigkeiten, um
bestimmte Probleme zu lösen, sowie die damit
verbundenen motivationalen, volitionalen und sozialen
Bereitschaften und Fähigkeiten, um die Problemlösungen in variablen Situationen erfolgreich und
verantwortungsvoll nutzen zu können.“ (Weinert, 2001)
• Einführung nationaler Bildungsstandards
WS 2011/12
Was kann man daraus lernen?
• Vergegenwärtigen Sie sich die Zielvorgaben, die
Ihre Schüler erreichen sollen!
• Überlegen Sie, welche dieser Zielvorgaben wie im
Physikunterricht zu erreichen sind!
• Planen Sie Ihren Unterricht sorgfältig und im
Hinblick auf diese Ziele!
• Nutzen Sie bestehende Möglichkeiten der
Evaluation auf Unterrichtsebene, um zu
überprüfen, wie erfolgreich Sie sind!
WS 2011/12
Zusammenfassung
• Internationale Vergleichsstudien dienen der
vergleichenden Einordnung der Schülerleistungen
mit dem Ziel einer Einordnung der Qualität des
Bildungssystems.
• Ein elaborierter theoretischer Rahmen erlaubt es
die Ergebnisse auf die an das Bildungssystem
gestellten Anforderungen zu beziehen.
• TIMSS und PISA zeigen, dass Schüler in
Deutschland extrem heterogene Leistungen
zeigen, wobei ein beachtlicher Teil der Schüler ein
Minimalniveau nicht erreicht.
WS 2011/12
8. Arten von Inhalten

Gliederung:
8.1
Modelle
8.2
Inhalte aus der Technik
8.3
Die Methode der Physik
8.4
Thomas Wilhelm
8.3.1
Methodische Konzepte
8.3.2
Physikalische Theorien
Weitere Inhalte des Physikunterrichts
8.4.1
Physikalische Phänomene
8.4.2
Physikalische Begriffe
8.4.3
Physikalische Gesetze
8.4.4
Erklärungen von Phänomenen und Gesetzen
8.4.5
Physikalische Konzepte
WS 2011/12
8.1 Modelle




Physik ist wie (andere Wissenschaften) eine
Modellbildungswissenschaft; sie macht sich Modelle der
Welt. Modellbildung ist ein wesentlicher Aspekt von Physik.
Definition: Ein Modell ist ein Gegenstand oder
theoretisches Konstrukt zur Beschreibung von
Wirklichkeit. Es wird von einem Subjekt von etwas und für
etwas konstruiert wird.
Es bestehen (reale oder fiktive) korrespondierende
Beziehungen (Analogien) zwischen dem Modell und dem
Objekt.
Bestimmte Eigenschaften sind im Modell leichter
verständlich als am realen Objekt.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.1 Modelle
Im Kopf des Physikers:
In der Welt:
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.1 Modelle

Verschiedene Klassifikationen von Modellen:



Realisation des Modells:

Gegenständliches Modell (Sachmodell)

Ikonisches Modell (bildhaftes Modell)

Symbolisches Modell (abstrakt-mathematisches Modell)
Lernabsicht bzgl. des Objektes:

Strukturelles Modell (Strukturmodell)

Funktionelles Modell (Funktionsmodell)

Originalbezogenes Modell (gestaltähnliches Modell)
Art der Benutzung:

Wissenschaftliches Modell (in der Wissenschaft)

Didaktisches Modell (in der Lehre)
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.1.1 Gegenständliche Modelle


Gegenständliche Modelle sind plastische, real existierende
Objekte zum Anfassen.
Zwei Arten:

Modelle von Technikgegenständen




Mehr oder weniger wirklichkeitsgetreue Nachbildungen zur Erklärung der
Funktionsweise (meist Funktionsmodelle, auch gestaltähnliche)
Didaktische Anforderungen: Relevantes gut erkennbar
Beispiele: Modelle eines Elektromotors/Benzinmotors
Modelle von Vorstellungen


Thomas Wilhelm
Geistige Modelle werden gegenständlich dargestellt zur Beschreibung
von Vorstellungen (häufig Strukturmodelle, auch Funktionsmodelle)
Beispiele: Kristallgittermodell aus Kugeln und Federn, Kugelmodell zur
kinetischen Gastheorie, Modelle von Molekülen
WS 2011/12
8.1.2 Ikonische Modelle


Ikonische Modelle sind bildhafte Vorstellungen, die sich der
Mensch von etwas Realem, aber Unanschaulichem macht.
Zwei Arten:

Idealisierungen der Realität (Massenpunkt, Lichtstrahl, Punktladung)
 Vorstellungen mit geringem Bezug zur Realität (Teilchenmodell des
Festkörpers, Lichtwelle, Lichtquant, Elektron, Kern-Hülle-Atommodell)


Konflikt: Darstellen von Realem, aber auch vereinfachen.
Beispiel Bohrsches Atommodell:

Falsch ist: Elektronen auf definierten Bahnen, zweidimensional;
falsche Vorstellungen werden geweckt.
 Veranschaulicht: Größenverhältnisse, Ladungsverteilung
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.1.3 Symbolische Modelle




Symbolische Modelle sind Relationsgefüge zwischen physikalischen Größen, die nur z.T. beobachtet werden können.
Beispiel: Licht ist weder Welle noch Teilchen (unzureichende Modelle), sondern etwas Drittes. Es wird beschrieben
durch den unanschaulichen mathematischen Formalismus
der Quantenfeldtheorie (Es gibt keinen Dualismus!).
Symbolische Modelle haben häufig die Gestalt von
Differentialgleichungen (im Unterricht selten möglich).
Lösung: Betrachtung von Differenzengleichungen, Lösung
mit Computer mit Methode der kleinen Schritte
(Modellbildungssysteme).
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.1.4 Eigenschaften von Modellen

Anschaulichkeit

Nicht nur materielle Objekte sind anschaulich.
 Anschaulich ist, woran wir uns gewöhnt haben.
 Was anschaulich ist, hängt von Vorerfahrungen ab.

Einfachheit

Anzahl der Begriffe und Art ihrer Verknüpfung im Modell
 Zugänglichkeit durch einen Messvorgang (Überprüfungsmöglichkeit)
 Bei gegenständlichen Modellen: Verzicht auf Überflüssiges,
Hervorhebung von Relevantem

Transparenz

Relevantes wird hervorgehoben (z.B. visuell durch Farbe, Form),
auf Unwesentliches verzichtet
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.1.4 Eigenschaften von Modellen

Vertrautheit

Wird das Modell stabil gespeichert, wird es später wieder erkannt
und als vertraut empfunden.
 Hilfreich sind emotionale Beziehungen zum Modell.

Produktivität


Es können damit noch weitere Objekte erforscht und erklärt werden
(Chaostheorie, Relativitätstheorie, Teilchenmodell).
Bedeutsamkeit

Der Schüler soll das Modell als bedeutsam empfinden.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.1.5 Funktion von Modellen



1. Erklärung von Objekten durch Modelle (Verstehen)
2. Vorhersagen von Verhalten durch Modelle
3. Lernen von Sachverhalten durch Modelle (als Medien)

Steuerung kognitiver Lernleistungen
 Motivation für sinnvolles Lernen
 Hilfen beim Üben
 Förderung der Eigenaktivität

Im Unterricht haben wir also:

Lernen von Modellen (z.B. Teilchenmodell)
 Lernen durch Modellen (als Medien)
 Lernen über Modelle (als Lernen über Physik)
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.2 Inhalte aus der Technik

1. Funktionszusammenhänge, die auf EINEN physikalischen
Zusammenhang beruhen

Beispiel: Wärmewirkung des elektrischen Stromes
 Beispiel: Magnetische Wirkung des elektrischen Stromes
 Beispiel: Lorentzkraft, Induktion etc.
 Beispiel: Drittes Newtonsches Gesetz

2. Komplexe technische Funktionszusammenhänge

Beispiel: Verbrennungskraftmaschinen
 Beispiel: Kältemaschine (Kühlschrank und Wärmepumpe)
 Beispiel: Elektrische Energieversorgung
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.2 Inhalte aus der Technik

3. Technische Systeme


Beispiele: elektrische Energieversorgung, Produktionsanlage,
Verkehrssysteme, Nachrichtensysteme, Auto, Flugzeug, Fernseher
4. Technische Verfahren und Prinzipien

Beispiel: Umwandlung von Bewegungen
 Beispiel: Prinzip der Selbststeuerung

5. Historische Zusammenhänge

Technik hat eine Entwicklungsgeschichte
 Beispiel: Von der Wachstrommel über Schallplatte bis zur CD
 Beispiel: Von Lilienthal bis zum Überschallflugzeug
 Vorteil: Am Anfang einfachere monokausale Lösungen, die leichter
verständlich sind.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.3.1 Methodische Konzepte



Methodische Konzept der Physik = System bewährter
Methoden des Experimentierens und Theoretisierens
Es wird im Unterricht nicht als System thematisiert, sondern
an Beispielen werden Einzelelemente behandelt (Begriffsbildung, Experimentiermethoden, Modellvorstellungen usw.)
Grundzüge der Methode der Physik:

Gallilei ist der Begründer der Methode der Physik.
 Aber: Vor ihm haben viele schon gut experimentiert und
physikalische Gesetze mathematisch formuliert.
 Kant: Die Vernunft sieht nur das ein, was sie selbst hervorbringt.
Physik geht mit Prinzipien und Experimenten an die Natur heran:
Experimente werden nach Prinzipien ausgedacht.
 Das theoretische Konzept bestimmt, was gemessen wird.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

Gallilei: „Ich habe ein Experiment darüber angestellt, aber zuvor hatte
die natürliche Vernunft mich ganz fest davon überzeugt, dass die
Erscheinung so verlaufen musste, wie sie tatsächlich verlaufen ist.“
 Gallilei: „Ich will mich im Experiment davon überzeugen, dass die beim
natürlichen Fallen auftretenden Beschleunigungen mit den vorher
[durch die Theorie] beschriebenen übereinstimmen.“

Abstrahierender Idealisierungsprozess führt zu „reine Phänomene“.
 Aufhebung der Trennung von Physik und Technik durch Gallilei:
Experiment gehört zur Physik.
 Mathematisierung: Hineinprojektion in die Phänomene.
 Höhepunkt der Methode: Newtons Werk 1686
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
Deduktion:= Ableiten
des Einzelnen aus
dem Allgemeinen
Induktion:= von Einzelfällen auf das Allgemeine schließen
Beispiel: Vögel
können fliegen,
Pinguine sind
Vögel. Also können
Pinguine fliegen.
Beispiel: Ich habe
bisher nur weiße
Schwäne gesehen.
Also sind alle
Schwäne weiß.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

Häufige Fehlvorstellungen in Physikbüchern (und Lehrplänen):








1. Beobachtung und Experiment bilden die alleinige Quelle der
naturwissenschaftlichen Erkenntnis.
2. Naturwissenschaftliche Begriffsbildungen werden nur aus Beobachtungen
und Experimenten gewonnen.
3. Naturwissenschaftliche Begriffe müssen durch operationale Definitionen
exakt festgelegt und veranschaulicht werden.
4. Hypothesenbildung erfolgt ausschließlich aufgrund empirischer Erfahrung.
5. Naturwissenschaftliche Gesetze und Theorien lassen sich direkt durch
Verallgemeinerungen spezieller empirischer Daten im Prozess der
generalisierenden Induktionen finden.
6. Theorien sind effektive Verfahren zur ökonomischen Beschreibung von
Sinneswahrnehmungen.
7. Theorien sind systematisch geordnetes, konzentriertes Erfahrungswissen,
das nicht über die Erfahrung hinausgeht.
8. In Form eines so genannten "experimentum crucis" führt ein Experiment
eine Entscheidung zwischen einander widersprechenden Theorien herbei.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

Konsensfähige Ansichten über die Natur der Naturwissenschaften:

Wissen in den Naturwissenschaften ist, obwohl es zuverlässig ist, nicht unveränderlich.

Wissen in den Naturwissenschaften beruht stark, aber nicht vollständig, auf Beobachtungen,
experimentellen Resultaten, rationalen Begründungen und einer gewissen Skepsis.

Es gibt nicht nur einen Weg der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung (Deshalb gibt es auch
keine universelle naturwissenschaftliche Methode, die Schritt für Schritt abgearbeitet wird.)

Naturwissenschaften verstehen sich als Ansatz, Phänomene der Natur zu erklären.

Gesetze und Theorien dienen unterschiedlichen Zwecken, deshalb werden aus Theorien auch keine
Gesetze, auch wenn zusätzliche Daten vorliegen.

Menschen mit unterschiedlichen kulturellen Hintergründen tragen zu den Naturwissenschaften bei.

Neue Erkenntnisse müssen klar und offen dargestellt werden.

Naturwissenschaftliche Ergebnisse müssen nachvollziehbar dokumentiert sein, werden von Experten
begutachtet und müssen replizierbar sein.

Beobachtungen sind theoriegeleitet.

Naturwissenschaftler sind kreativ.

Die Geschichte der Naturwissenschaften kennt evolutionäre und revolutionäre Entwicklungen.

Naturwissenschaften sind Teile sozialer und kultureller Entwicklungen.

Naturwissenschaften und Technik beeinflussen sich gegenseitig.

Naturwissenschaftliche Ideen werden von sozialen und historischen Faktoren beeinflusst.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12



Genauere Darstellung der Methode der
Naturwissenschaften in der Vorlesung „Spezielle
Physikdidaktik für Gymnasium“
Dort Darstellung verschiedener erkenntnistheoretischer
Positionen
Gliederung dort:
18.1 Empirismus und Positivismus
18.2 Kritik an der induktiven Methode
18.3 Neuere Erkenntnistheorien
18.3.1
Falsifikation (Popper)
18.3.2
Paradigmenwechsel (Kuhn)
18.3.3
Historische Traditionen (Feyerabend)
18.3.4
Forschungsprogramme (Lakatos)
18.4 Die fünf wichtigsten Positionen im Überblick
18.5 Auswirkungen auf die Schule
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.3.2 Physikalische Theorien

Physikalische Theorie
= geordnete Menge an Einzeldaten und Gesetzen

Theorie = hypothetisch-deduktives System zur Erklärung
eines Wirklichkeitsbereiches

Als Unterrichtsinhalt nur in der Sekundarstufe II

Entscheidendes Hilfsmittel: Modelle

Theorien sind immer hypothetisch, kein ikonisches Abbild
der Wirklichkeit.

Theorien sind weder beweisbar noch widerlegbar. Sie
bewähren sich gut oder schlecht.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.4.1 Physikalische Phänomene

1. Welche Phänomene?

Naturvorgänge und Erscheinungen aus der Erfahrungswelt der
Schüler (Reflexion, Brechung, Anziehung, Ausdehnung)
 Phänomene, die nur in bestimmten experimentellen Anordnungen
beobachtet werden können (Brownsche Molekularbewegung,
Nebelkammerbahnen)

2. Phänomene in einer künstlichen Situation

In der Natur vorhandene Randeffekte werden weggelassen
 Die Theorie ist Ausgangspunkt der Betrachtung

3. Phänomene als Alltagserfahrung

Man beginnt mit dem Naturphänomen und reduziert es dann auf das
Wesentliche (also umgekehrtes Vorgehen wie bei 2, motivierender).
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.4.2 Physikalische Begriffe

1. Arten physikalischer Begriffe

Klassifikatorische Begriffe


Komparative Begriffe


Beispiel: fest/flüssig/gasförmig, Leiter/Halbleiter/Isolator
Beispiel: wärmer/kälter
Metrische Begriffe


Thomas Wilhelm
Größenwert = Zahlenwert mal Einheit
Problem: Häufige Lehrerfehlvorstellung zum Lernen eines Begriffes
(„wissenschaftslogisches Kompetenzerwerbungsmodell“)
WS 2011/12

2. Eigenschaften physikalischer Begriffe

Einfach


Sehr allgemein


Beispiel: Beschleunigung
Theoriegeladen


Kurze Worte
Um den Begriff zu verstehen, muss man das ganze Gedankengebäude
verstehen (Beispiel: Kraft)
Entspringen der schöpferischen Phantasie und Intuition
Thomas Wilhelm
WS 2011/12

3. Spezielle Möglichkeiten der Begriffsbildung im Unterricht

Erläuterung von Eigenschaften / Klassifizieren nach Eigenschaften
 Differenzierung umgangssprachlicher Begriffe
 Betrachtung von Analogien
 Mathematische Definition als Endstation der Begriffsbildung

Hinweise:




Thomas Wilhelm
Schüler müssen motiviert werden, neue Begriffe zu lernen
Achtgeben, dass die Schüler nicht zu enge Vorstellungen entwickeln
Begriffe anfangs immer zusammen mit ihrer Definition verwenden
Unterschiede zwischen physikalischem Begriff und Umgangssprache
herausstellen.
WS 2011/12
8.4.3 Physikalische Gesetze

Physikalisches Gesetz: intersubjektiv überprüfbarer
Zusammenhang

Unmöglich: Gesetze rein induktiv gewinnen; Experimente
sind theoriegeleitet.

Beispiel für nicht induktiv gewonnene Gleichungen:
s=½gt², Linsengleichung, Coulombgesetz, Photoeffekt

Es gibt keinen direkten, logisch zwingenden Weg von
empirischen Daten zu einer ganz bestimmten Theorie.

Physik: Nicht einmal induktives, einmal deduktives Vorgehen,
sondern unauflösbares Zusammenspiel von beidem.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.4.3 Physikalische Gesetze

Drei Stufen von Gesetzen:

Nicht-quantitative Gesetze = Allsätze


Logisch nicht begründbar
Naturprinzipien sind Allsätze (Energie- und Impulserhaltung)

Halb-quantitative Gesetze (meist in Je-desto-Form)

Quantitative Gesetze

Thomas Wilhelm
Unterricht: nicht nur Gesetze als Endergebnis, auch der
Herleitungsprozess selbst ist ein wichtiger Inhalt.
WS 2011/12
8.4.4 Erklärungen von Phänomenen/Gesetzen

Erklärungen hängen ab von:
1. Komplexität des Sachverhalts
2. Abstraktionsvermögen der Schüler

Ziel:

Bei Gesetzen: Vorstellung damit verbinden
 Phänomen: Verständnis
 Einzelerkenntnisse sollen verknüpft werden.
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
8.4.5 Physikalische Konzepte

Konzepte = Naturprinzipien

Übergeordnete „Formeln“ für verschiedene Teilgebiete

Umfassend und weit reichend

Beispiel: Energieerhaltungssatz

Hohe Anforderungen an den Lernenden
Thomas Wilhelm
WS 2011/12
9 Interesse und Physikunterricht
• Gliederung des Kapitels:
– Begriffe der Interessensforschung
– Sachinteresse
• Dimensionen des Sachinteresses
• Einfluss auf das Sachinteresse
– Fachinteresse
– Einfluss auf das Fachinteresse
– Interessensbereiche
– Nötige Unterrichtsanpassung
WS 2011/12
Interesse
• Individuelles Interesse:
– Überdauernde Vorliebe für eine bestimmte Sache
– persönlicher Wesenszug
• Situatives Interesse:
– Folge des spezifisches Anreizes einer Situation
• Ziel im Physikunterricht:
– Individuelles Interesse wecken und aufbauen
– Bedingungen schaffen, die zu situativem Interesse führen
– Frage: Unter welchen situativen Bedingungen findet eine aktuelle
Hervorkehrung von überdauernden Vorlieben statt?
WS 2011/12
Interesse
• Sachinteresse:
– Interesse an physikalischen Sachverhalten
• Fachinteresse:
– Interesse, das dem Physikunterricht entgegengebracht wird
• Empirische Untersuchungen zeigten:
– Geringe Korrelation zwischen Sachinteresse und Fachinteresse
– Wenig Zusammenhang zwischen Sachinteresse und Zeugnisnoten
– Zusammenhang zwischen Fachinteresse und Zeugnisnoten
WS 2011/12
Dimensionen des Sachinteresses
Beim Sachinteresse ist zu unterscheiden:
1. Gebiete der Physik:
Licht, Linsen, Spiegeln, optische Instrumente / Töne, Klänge und Geräusche /
Wärmeausbreitung, Wärmekraftmaschinen / Bewegung und Kraft /
Elektrizität und Magnetismus / Elektronik / kleinsten Teilchen, Atomzerfall
2. Anwendungsbereiche/Kontexte:
Physik als Mittel zur Bereicherung emotionaler Erfahrungen /
zum Verständnis technischer Objekte / als Grundlage für Berufe /
als Methode und Denkgebäude / gesellschaftliche Bedeutung
3. Tätigkeiten:
Infos aufnehmen / praktisch konstruieren / theoretisch konstruieren/
bewerten
WS 2011/12
Ergebnisse der Forschung:
1.Gebiete der Physik:
Zwischen den verschiedenen Gebieten gibt es nicht so große
Interessensunterschiede.
2.Interessante Anwendungsbereiche/Kontexte:
• Physik am menschlichen Körper (z.B. Brille, Röntgengerät)
• Physik in Alltagssituationen (z.B. Foto, Bremsverhalten vom Auto)
• Physik zur Erklärung von erstaunlichen Phänomenen
(z.B. Regenbogen, Ebbe und Flut)
• Die gesellschaftliche Bedeutung von Physik (z.B. Kernkraft,
Sonnenenergie)
3.Tätigkeiten:
• Jüngere Schüler: bauen und konstruieren
• Ältere Schüler: diskutieren und bewerten
WS 2011/12
• Interesse an physikbezogenen Tätigkeiten:
WS 2011/12
Ergebnisse der Forschung:
- Schüler sind keine „kleinen Forscher“: Sie sind nicht an
allgemeingültigen Wahrheiten interessiert, sondern daran,
wie man mit den Gesetzen umgeht.
- Schüler interessieren sich weniger für Physik als
Wissenschaft, sondern mehr für die Anwendungen und den
praktischen Nutzen.
- Die meisten Schüler empfinden die quantitative Erfassung
eines Problems als uninteressant.
WS 2011/12
Einfluss auf das Sachinteresse
• Wichtige Faktoren für das Sachinteresse sind:
– Selbstvertrauen in die eigene Leistungsfähigkeit
– Individuelle Begeisterungsfähigkeit für technische
Phänomene
– Individuelle Begeisterungsfähigkeit für natürliche
Phänomene
– empfundene persönliche Bedeutung
• Ohne Einfluss auf das Sachinteresse sind:
– Geschlecht (das unterschiedliche Gesamtinteresse liegt
offenbar an Faktoren wie Begeisterungsfähigkeit für
Technik)
– Elterliche „Unterstützung“ / Förderung (z.B. haben der
Besuch einer technischen Ausstellung oder eines
Museums keinen Einfluss)
WS 2011/12
Fachinteresse
• Man erhält unterschiedliche Ergebnisse je nachdem, ob
man nach den beliebtesten, den unbeliebtesten Fächern
fragt oder Mittelwerte aus Beliebtheitswerten nimmt.
• Man muss also
sowohl nach
beliebtesten und
unbeliebten
Fächern fragen.
• Studie in
Realschule:
WS 2011/12
Fachinteresse
• Physik (und Chemie) sind eher unbeliebt
(im Gegensatz zur Biologie).
• Physik (und Chemie) werden von Schülern als
abweisend, zu abstrakt, zu trocken und zu
anspruchsvoll eingeschätzt.
• Studie von Zwick & Renn (2000):
– Die Befragten sollten ihre zwei beliebtesten sowie
unbeliebtesten Schulfächer nennen.
– Spitzenreiter der Negativnennungen waren mit
weitem Abstand die Fächer Physik (30%) und
Chemie (28%).
– Bei den Lieblingsfächern belegten diese beiden
Fächer hintere Ränge (während Biologie zu den
beliebtesten Fächern zählt).
WS 2011/12
Fachinteresse
• Fachinteresse an Physik
– Das Interesse am Fach Biologie ist während der ganzen Schulzeit auf
gleichbleibend hohem Niveau (bei Mädchen geringfügig größer).
– Das Interesse am Fach Chemie ist kleiner als am Fach Biologie, aber
größer als am Fach Physik (Mädchen weniger interessiert als die
Jungen).
– Im Fach Physik ist das Anfangsinteresse vergleichbar dem der
Chemie. Einem hohen Interesse der Jungen steht ein weniger
ausgeprägtes Interesse der Mädchen gegenüber.
– Im Gegensatz zum
Chemieunterricht
entwickeln sich
aber die beiden
Geschlechter
weiter auseinander.
– Am Ende der Sek I für
Mädchen eines der
uninteressantesten Fächer.
WS 2011/12
Einfluss auf das Fachinteresse
• Keinen Einfluss auf das Fachinteresse:
– Das Sachinteresse der Schüler und Begeisterung für
technische und natürliche Phänomene
• Der angebotene Unterricht berücksichtigt offenbar nicht die
Sachinteressen der Schüler.
• Physik wird zu wissenschaftsorientiert als Denkgebäude
unterrichtet, zu wenig die Bereiche Alltag, Gesellschaft, Erlebnis.
• Durch ein verändertes Unterrichtsangebot ist vermutlich eine
erhebliche Steigerung des Fachinteresses möglich (siehe
Biologie).
• Wichtigster Einflussfaktor:
– Selbstvertrauen in die eigene Leistungsfähigkeit
• Da das Selbstvertrauen in die eigene Leistungsfähigkeit bei
Mädchen schwächer ausgeprägt ist als bei Jungen (mit
zunehmender Schulzeit ist das immer mehr der Fall), lassen sich
die Unterschiede im Fachinteresse erklären.
WS 2011/12
Einfluss auf das Fachinteresse
• Forschungsergebnisse der IPN-Studie:
Pfadkoeffizient von Prädikatoren für das Interesse am
Physikunterricht:
WS 2011/12
Interessensbereiche
Drei Interessenbereiche:
1. Physik und Technik: Interesse an der „reinen“ Wissenschaft Physik, die
nicht auf Anwendung bezogen ist.
–
Z.B. Versuche planen um zu untersuchen, wovon es abhängt, wie schnell
eine Flüssigkeit abkühlt,
–
Z.B. sich für die Funktion elektronischer Bauteile in Haushaltsgeräten
interessieren.
2. Mensch und Natur: Interesse an Anwendungen der Physik zur
Erklärung von Naturphänomenen und auf den menschlichen Körper.
–
Z.B. „Warum ist der Himmel blau und der Schnee weiß“ oder „Wie
verwendet der Arzt Spiegel, Mikroskope,
3. Physik und Gesellschaft: Interesse an der Erörterung der
gesellschaftlichen Bedeutung von Physik
–
Z.B. über friedliche und militärische Anwendung von Lasern diskutieren.
WS 2011/12
Interessenstypen
Es gibt drei Interessens-Typen von Schülern:
A 13%, meist ein (eher jüngerer) Junge, gute Physiknoten,
hohes Könnensbewusstsein, keine inhaltliche
Präferenzen, an allem interessiert, sogar an quantitativer
Erfassung
B 50%, gleich viele Jungen wie Mädchen, Physiknoten im
mittleren Bereich, Interesse für den Bereich Mensch und
Natur (z.B. Medizin), Physik um der Physik willen steht nicht
im Zentrum, sondern die praktischen Anwendungen
C 37%, meist ein (eher älteres) Mädchen, schlechte Noten in
Physik, kein Könnensbewusstsein, Interesse an „Physik
und Gesellschaft“ sowie für den Bereich Mensch und
Natur (wenn es ihr etwas persönlich bedeutet)
WS 2011/12
Unterrichtsanpassung
• Schlechte Passung zwischen Schülerinteresse und
wahrgenommenem Unterrichtsangebot:
WS 2011/12
Folgerungen:
• Nötig:
– Bessere Passung zwischen dem Unterrichtsangebot und den Interessenprofilen
– Am besten Orientierung an Typ B
• Geeignete Kontexte für die Vermittlung physikalischer Inhalte:
–
–
–
–
Wie nutzt die Physik den Menschen?
Wie kann man Naturereignisse physikalische erklären?
Wie funktionieren aus dem Alltag bekannte Geräte?
Wie kann man Geräte selber bauen?
• Zurückhaltend behandeln:
– „reine Physik“ ohne Anwendungsbezug
– Die gesellschaftliche Dimension der Physik auf Themen beschränken, in denen sich
das besonders anbietet (Energieversorgung, Umweltbelastung).
• Rechnen:
– nur in besonders interessanten Fällen, in denen sichtbar wird, welchen Vorteil es hat
und welchen Gewinn es bringt, eine Gleichung aufzustellen bzw. etwas zu berechnen.
WS 2011/12
10 Gesichtspunkte für die Gestaltung von Physikunterricht, um ihn
insgesamt, besonders für Mädchen, interessanter zu machen:
1. Wie wird Schülern Gelegenheit gegeben, zu staunen und neugierig zu werden, und wie
wird erreicht, dass daraus ein „Aha-Erlebnis“ wird?
2. Wie wird an außerschulischen Erfahrungen angeknüpft, die zur Vermeidung geschlechtsspezifischer Dominanzen Mädchen und Jungen in gleicher Weise zugänglich sind?
3. Wie wird es Schülern ermöglicht, aktiv und eigenständig zu lernen und Erfahrungen aus
erster Hand zu machen?
4. Wie wird erreicht, dass Schüler einen Bezug zum Alltag und zu ihrer Lebenswelt
herstellen können?
5. Wie wird dazu angeregt, die Bedeutung der Naturwissenschaften für die Menschen und
die Gesellschaft zu erkennen und danach zu handeln?
6. Wie wird der lebenspraktische Nutzen der Naturwissenschaften erfahrbar gemacht?
7. Wie wird ein Bezug zum eigenen Körper hergestellt?
8. Wie wird die Notwendigkeit und der Nutzen der Einführung und des Umgehens mit
quantitativen Größen verdeutlicht?
9. Wie wird sichergestellt, dass den Gleichungen ein qualitatives Verständnis der Begriffe
und ihrer Zusammenhänge vorausgeht?
10. Wie kann vorzeitige Abstraktion vermieden werden zugunsten eines spielerischen
Umgangs und unmittelbaren Erlebens?
WS 2011/12
10. Mädchen im Physikunterricht
Gliederung:
1. Einführung
2. Ursachen für die Unterschiede bei Interesse und Leistung
3. Ansatzpunkte für mädchengerechten Unterricht
4. Projekte zur Förderung der Interessen der Mädchen
4.1 Die IPN-Interessenstudie
4.2 Der BLK-Modellversuch
4.3 Der Realschul-Modellversuch
4.4 Die Schweizer Koedukationsstudie
4.5 Salters Advanced Physics Project
4.6 An Schülervorstellungen orientierte Unterrichtskonzepte
5. Fazit
6. Heute Jungenförderung nötig?
WS 2011/12
10.1 Einführung
• Physik ist für viele Mädchen das „Horrorfach“ schlechthin.
• Viele Mädchen wählen Physik ab. Beispielzahlen von 2005
von allen Frankfurter (a. M.) Gymnasien:
– 12.Kassenstufe:
• 77 % der Schülerinnen und 42,4 % der Schüler haben Physik abgewählt.
• 3,3 % der Schülerinnen und 17,2 % der Schüler besuchen den Leistungskurs.
– 13.Klassenstufe:
• 83,9 % der Schülerinnen und 59,1 % der Schüler haben Physik abgewählt.
• 2,6 % der Schülerinnen und 15,7 % der Schüler belegen den Physikleistungskurs.
• Nur wenige entscheiden sich für einen Beruf im
naturwissenschaftlich-technischen Bereich:
Sie können bei gesellschaftlich wichtigen Fragen nicht mitreden.
Ihnen bleibt ein schmales Spektrum an Möglichkeiten bei der
persönlichen und beruflichen Entwicklung.
WS 2011/12
10.1 Einführung
• TIMS-Studie (Schulleistungsstudie im Bereich der
Naturwissenschaften) testete Jugendliche der 7.
und 8. Jahrgangsstufe sowie Abiturientinnen und
Abiturienten:
– In der Mittelstufe erzielen Mädchen schlechtere
Leistungen als Jungen in Mathematik und Physik.
– Leistungsunterschiede nehmen im Laufe der Schulzeit
zu.
– Insgesamt erzielen Mädchen aber bessere
Schulabschlüsse.
WS 2011/12
10.1 Einführung
• TIMS-Studie:
– In den alten Bundesländern entspricht der
Leistungsunterschied zwischen Mädchen und Jungen
der 8. Klasse etwa einem Schuljahr.
– Dieser Unterschied war in den neuen Bundesländern nur
etwa halb so groß.
– Bis vor einigen Jahren wurde dies noch mit den
unterschiedlichen kognitiven Fähigkeiten von Jungen
und Mädchen erklärt, was aber durch neuere Test nicht
belegt werden konnte.
– Häufig wird ein Zusammenhang zwischen geringen
Leistungen und geringem Interesse vermutet, was
jedoch nicht nachgewiesen werden konnte.
WS 2011/12
10.2 Ursachen
• Hauptursache: Das in der Gesellschaft fest
verankerte Geschlechtsstereotype
 Weiblichkeit und Interesse an Physik lassen sich nicht
vereinbaren.
• Mädchen und Jungen machen unterschiedliche
Vorerfahrungen in Bezug auf Physik.
• Lehrkräfte gehen unterschiedlich mit Jungen und
Mädchen um.
• unterschiedliches Selbstbild
• Unterricht berücksichtigt nicht Mädcheninteressen.
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Vorerfahrungen
• Mädchen werden vom Umfeld seltener dazu
angeregt, sich mit physikalischen Inhalten zu
beschäftigen als Jungen.
• Folge: Mädchen bringen nachweislich weniger
Vorwissen mit in den Physikunterricht als Jungen.
• Physikerinnen kommen in den Medien sowie in
Physikbüchern nur am Rande vor.
• Folge: keine Identifikationsmöglichkeit für Mädchen
auf dem Gebiet der Naturwissenschaften
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Interaktionsmuster von Lehrkräften
• Lehrkräfte gehen mit Jungen anders um als mit
Mädchen.
• Mädchen werden weniger beachtet, erhalten
weniger Lob oder Tadel und werden seltener am
Unterricht beteiligt.
• Jungen erhalten bei gleichen Leistungen mehr Lob.
• Mädchen erhalten dafür Anerkennung für soziales
Wohlverhalten.
• Dieses Verhalten ist Lehrkräften nicht bewusst.
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Interaktionsmuster von Lehrkräften
• Thesen zu Interaktionsprozessen im Unterricht
– Leistungen von Mädchen und Jungen werden unterschiedlich bewertet. Häufige Meinung,
dass Mädchen geringere naturwissenschaftliche und technische Fähigkeiten haben als
Jungen; hohe Leistungen in Physik und Chemie eher bei Jungen erwartet.
– Lehrkräfte schätzen die Berufswünsche und Lebensplanungen ihrer Schülerinnen häufig
falsch ein. Schülerinnen eher in traditionellen Frauenberufe wie Sekretärin, Lehrerin,
Krankenschwester vorgestellt. Im naturwissenschaftlich-technischen Bereich werden
ihnen höchstens Assistenztätigkeiten zugetraut.
– Jungen erfahren schon in der Grundschule deutlich mehr Beachtung seitens der
Lehrperson als Mädchen. Dies setzt sich dann in der Sekundarstufe I besonders im
naturwissenschaftlichen Unterricht fort.
– Leistungen der Mädchen werden häufig unterschätzt, sowohl von den Lehrkräften als
auch von den Schülerinnen und Schülern. Jungen erhalten eher die unterschwellige
Botschaft: „Du könntest, wenn Du nur wolltest“; bei Mädchen: „Du hast Dir Mühe
gegeben, aber es reicht nicht“; selbst gute Leistungen werden häufig als Anpassung an
die von der Schule gesetzten Forderungen „abgewertet“.
– Jungen lassen Mädchen häufig nicht ausreden, unterbrechen sie, insbesondere wenn die
Mädchen häufig eigene Erfahrungsbereiche einbringen. Jungen beleidigen die Mädchen
während des Unterrichts mit schmähenden - oft sexuell anzüglichen - Bemerkungen, und
die Lehrkraft schweigt.
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Unterschiedliches Selbstbild
• Wichtiger Einflussfaktor auf Interesse und Leistungen ist das
Selbstvertrauen und die Einschätzung der eigenen Leistung
(fachspezifisches Selbstkonzept).
• Mädchen haben generell weniger Selbstvertrauen als
Jungen.
• Unterschiedliche Erfolgsattributierung:
– Mädchen neigen dazu, Erfolge eher äußeren Faktoren
zuzuschreiben („einfach Glück gehabt“, „die Arbeit war leicht“)
– Mädchen neigen dazu, Misserfolge werden eher der eigenen
Unfähigkeit und mangelnden Begabung zuzuschreiben
– Bei Jungen ist dieses Muster genau umgekehrt: Misserfolg liegt an
äußeren Ursachen („Pech“, „schwere Aufgaben“), Erfolg an der
eigenen Begabung
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Unterrichtsgestaltung
• Der traditionelle Physikunterricht berücksichtigt die
Interessen der Mädchen zu wenig.
• Mädchen haben durchaus Interesse an Physik,
reagieren aber sensibel darauf, in welchen Kontext
das jeweilige Thema eingebettet ist.
• Mädchen bevorzugen andere Lernformen als
Jungen: kooperatives und argumentatives Lernen.
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10.3 Ansatzpunkte
Der Unterricht:
• muss auf die unterschiedlichen Vorerfahrungen Rücksicht
nehmen,
• ist sprachlich so zu gestalten, dass er für beide
Geschlechter verständlich ist,
• hat auf besonderen Lern- und Arbeitsstil der Mädchen
Rücksicht zu nehmen,
• ist kommunikativ und argumentativ zu gestalten,
• soll den Eindruck vermeiden, das Physik eine
Männerdomäne ist.
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10.3 Ansatzpunkte
• Mädchenprojekte
– reine Mädchenveranstaltungen (z.B. Girls‘ Day)
• Lehrertraining
– Sensibilisierung auf die Problematik der Mädchen
• Reattributionstraining
– gezieltes Training für Mädchen um Mechanismen
aufzubrechen, die zu einer Verstärkung ihres negativen
Selbstbildnis beitragen
• Aufhebung der Koedukation
– Es gilt als erwiesen, dass Mädchen an Mädchenschulen
besser gefördert werden.
– Evtl. phasenweise.
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10.4 Projekte zur Mädchenförderung
10.4.1 Die Interessenstudie des IPN (1980er Jahre)
10.4.2 Der BLK- Modellversuch „ChancengleichheitVeränderung des Anfangsunterrichts Physik/
Chemie unter besonderer Berücksichtigung
der Kompetenzen und Interessen von
Mädchen“ (1990er Jahre)
10.4.3 Der Realschul-Modellversuch „Förderung
naturwissenschaftlich-technischer Bildung für
Mädchen“ (1990er Jahre)
10.4.4 Die Schweizer Koedukationsstudie (1990er
Jahre)
10.4.5 Salters Advanced Physics Project
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10.4.1 IPN-Interessensstudie
• Studie von Hoffmann, Häußler und Lehrke in den
1980er Jahren in Kiel durchgeführt.
• Es wurde untersucht, wo die Interessen von Jungen
und Mädchen bezogen auf Physikunterricht liegen
und wie sie sich im Laufe des Schulzeit ändern.
• Wichtigste Ergebnisse der Interessenstudie wurden
im BLK- Modellversuch umgesetzt und dessen
Wirksamkeit untersucht.
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• Wichtigste Ergebnisse:
– Sachinteresse ≠ Fachinteresse
– Sachinteresse nimmt im Laufe des Schulzeit bei allen
Schülern ab, bei Mädchen aber viel stärker
– Das Sachinteresse von Mädchen wird vom Kontext
bestimmt; sie reagieren sensibel darauf, in welchen
Kontext das Thema eingebettet ist.
– Was Mädchen interessiert, interessiert auch Jungen,
umgekehrt aber nicht!
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• Besonders für Mädchen günstige Kontexte:
– Anbindung an alltägliche Erfahrungen (Umwelt)
• Mädchen sollten aber auf Erfahrungen zurückgreifen können, die
sie tatsächlich gemacht haben.
– Inhalte mit emotional positiver Komponente
• Naturphänomene und Aha-Erlebnisse
• Bei Mädchen eher etwas, was die Sinne anspricht als z.B.
technische Errungenschaften.
– Bezug zum menschlichen Körper!
• Interesse dran gerade bei Mädchen auffallend groß
• z.B. Anwendung in der medizinischen Diagnostik
– Themen mit gesellschaftlicher Bedeutung
• Bei Mädchen ist hier das Interesse höher, je älter sie sind und je
deutlicher eine unmittelbare Betroffenheit angesprochen wird.
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• Günstige Tätigkeiten im Unterricht:
– hohes Interesse auf der praktisch-konstruktiven Ebene
• z.B. „etwas bauen“, „ein Gerät konstruieren“, „etwas messen“
• Ungünstige Tätigkeiten im Unterricht :
– Geringes Interesse auf der theoretisch-konstruktiven
Ebene
• z.B. „sich ausdenken“, „etwas berechnen“, „Aufgaben lösen“
• Entdecken oder Nachvollziehen von Gesetzmäßigkeiten um ihrer
selbst willen wird von beiden Geschlechtern als weniger
Interessant empfunden.
WS 2011/12
• Zusammenfassung der Ergebnisse:
– Mädchen und Jungen unterscheiden sich kaum in ihren Aussagen,
was Physikunterricht interessant machen könnte.
– Was Mädchen interessiert, stößt immer auch auf Interesse bei den
Jungs (umgekehrt gilt dies nicht).
– Traditioneller Unterricht nimmt auf Mädcheninteressen kaum
Rücksicht.
• Folgerungen:
– Physikunterricht sollte an den Interessen der Mädchen ausgerichtet
sein.
– Mathematisierung reduzieren
– Offene Unterrichtsformen einbeziehen
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10.4.2 Der BLK-Modellversuch
• Modellversuch wurde in den Jahren 1992-1998
durchgeführt.
• Ziel: Unterrichtskonzepte entwickeln, die beiden
Geschlechtern eine umfassende Entwicklung
ermöglichen.
• Es wurde untersucht, wie sich eine Orientierung
des Physikunterrichts an den Interessen der
Mädchen auch auf Jungen auswirkt.
• Für die Jahrgangsstufe 7 des Gymnasiums wurde
ein Curriculum entwickelt, das sich durch
lebensweltliche Kontexte auszeichnet.
WS 2011/12
• Da Mädchen weniger Vorwissen mit in den Physikunterricht
bringen wird dem Anfangsunterricht eine Schlüsselrolle
zugesprochen.
• Es gab neben Kontrollklassen drei verschiedene
Unterrichtsformen:
– durchgängig koedukativ (mit und ohne Sensibilisierung der
Lehrkräfte)
– durchgängig koedukativ, aber abwechselnd im Klassenverband und
in Halbklassen (Halbierung in jeder zweiten Stunde),
– Mischform aus koedukativem und monoedukativem Unterricht
(Halbierung nach Geschlechtern in jeder zweiten Stunde).
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• Forschungsdesign:
WS 2011/12
• Gesichtspunkte für die Gestaltung des Unterrichts:
– Wie wird Schülerinnen und Schülern die Gelegenheit gegeben, zu
staunen und neugierig zu werden und wie wird erreicht, dass daraus
ein „Aha- Erlebnis“ wird?
– Wie wird an außerschulische Erfahrungen angeknüpft, die zur
Vermeidung geschlechtsspezifischer Dominanzen Mädchen und
Jungen in gleicher Weise zugänglich sind?
– Wie wird es Schülerinnen und Schülern ermöglicht, aktiv und
eigenständig zu lernen und Erfahrungen aus erster Hand zu
machen?
– Wie wird erreicht, dass Schülerinnen und Schüler einen Bezug zum
Alltag und zu ihrer Lebenswelt herstellen können?
WS 2011/12
– Wie wird dazu angeregt, die Bedeutung der Naturwissenschaften für
die Menschen und die Gesellschaft zu erkennen und danach zu
handeln?
– Wie wird der lebendpraktische Nutzen der Naturwissenschaften
erfahrbar gemacht?
– Wie wird ein Bezug zum eigenen Körper hergestellt?
– Wie werden die Notwendigkeit und der Nutzen der Einführung und
des Umgehens mit quantitativen Größen verdeutlicht?
– Wie wird sicher gestellt, dass den Formeln ein qualitatives
Verständnis der Begriffe und ihrer Zusammenhänge vorausgeht?
– Wie kann man vorzeitige Abstraktion vermieden werden zugunsten
eines spielerischen Umgangs und unmittelbaren Erlebens?
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• Ergebnisse des Modellversuchs:
– Einfluss der verschiedenen Maßnahmen auf Interesse und Leistung
wurde deutlich.
– Positive Auswirkungen, jedoch nicht den Erwartungen entsprechend.
– Curriculum:
• Dies allein führte nicht dazu, den Interessensverlust der Jungen und
Mädchen zu stoppen.
• Wesentlicher Effekt: Die Behaltensleistung der Schüler wurde langfristig
gesteigert. Auch die Jungen profitierten hier.
• Vertrauen der Mädchen in ihre physikalischen Fähigkeiten wurde
gesteigert (besseres Selbstkonzept).
– Sensibilisierung der Lehrkräfte:
• Erhöhung der Motivation der Mädchen wurde nur beobachtet, wenn die
Lehrer sensibilisiert waren.
WS 2011/12
• Ergebnisse des Modellversuchs:
– Entscheidende Maßnahme zur Förderung der Mädchen ist die
Trennung in geschlechtshomogene Halbklassen.
• Die Leistungen der Mädchen lagen hier über dem Niveau der anderen
Gruppen.
• Dies war die einzige Maßnahme, die dazu führte, dass der
Interessenverlust gestoppt wurde.
• Das führte aber nicht zur Verbesserung des Selbstkonzeptes.
• Daraus folgte die Forderung nach teilweiser Aufhebung der Koedukation
im naturwissenschaftlichen Unterricht.
– Studie zeigte, dass Veränderung der Interesse sehr schwierig zu
erreichen ist.
– Die Studie zeigte auch eindrucksvoll, dass beim mädchenorientierten Unterricht auch die Jungen in hohem Maße profitieren.
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10.4.3 Realschul-Modellversuch
• Ziel:
– Physikunterricht soll unter Berücksichtigung von
Interessen, Erfahrungen und Fähigkeiten von Mädchen
stattfinden.
– Vermeidungsverhalten der Mädchen gegenüber
naturwissenschaftlichen-technischen Berufen soll
abgebaut werden.
• Umsetzung:
– Es gab zwei arbeitsteilige Praktikumsblöcke (Mechanik/
Wärmelehre und Optik) mit geschlechtshomogenen
Gruppen.
– Praktikumsblöcke wurden auf Forderung der Lehrkräfte
durch konventionellen Unterricht ergänzt.
WS 2011/12
10.4.3 Realschul-Modellversuch
• Fazit:
– Projekt scheiterte.
– Wahlen der Mädchen fielen nicht wie erwartet
auf naturwissenschaftliche Fächer.
– geschlechtshomogenes Praktikum führte dazu,
dass Mädchen besser damit zurechtkamen als Jungen.
• Gründe:
– Unterrichtsthemen waren nicht auf Interessen der Mädchen
abgestimmt, sondern konventionell.
WS 2011/12
Vergleich der Modellversuche
Realschul-Modellversuch
BLK-Modellversuch
• Wärmelehre und
Temperatur
• Heizen eines Zimmers
durch Wärmetransport
• Dehnung bei Federn:
Hooke‘sches Gesetz
• Die goldenen Regeln der
Mechanik
• Experimente mit Spiegeln,
Abbildungen mit Spiegeln
• Wärme und Wärmequellen
beim Zubereiten von
Speisen
• Wir untersuchen den
Fahrradhelm.
• Wir machen Bilder
(Fotografieren mit einer
Lochkamera).
• Wir bauen
Musikinstrumente und
messen Lärm.
WS 2011/12
10.4.4 Die Schweizer-Koedukationsstudie
Der Unterrichtsgestaltung wurden folgende Kriterien eines
mädchengerechten Unterrichts zugrunde gelegt:
• Vorerfahrungen:
– Unterricht soll Rücksicht auf unterschiedliche Vorerfahrungen
nehmen und sich nach außerschulische Erfahrungen der Schüler
richten.
• Kontextbezug:
– Themen sollen nicht abstrakt dargeboten werden, sondern in Bezug
auf Alltag und anderen Fächern.
• Lernstile:
– Lernstil der Mädchen ist eher kooperativ statt konkurrierend.
– ihnen soll genügend Zeit zum Lösen der Aufgaben gegeben werden
– geschlechtshomogene Gruppenarbeit.
WS 2011/12
• Sprache
– Sprache soll für beide Geschlechter verständlich sein.
– Fachsprache sollte nur mäßig gebraucht werden.
– Übergang von der phänomenalen zur modellhaften Wirklichkeit soll
durch die Sprache nachvollziehbar sein.
• Kommunikation
– Unterricht kommunikativ und argumentativ gestalten.
– Klasse dient als Ort der Wahrheitsfindung durch experimentierende
und argumentierende Auseinandersetzung mit dem Lerngegenstand.
• Attributionsstil
– Leistungsselbstvertrauen der Schüler soll gestärkt werden.
• Geschlechtsidentität
– Physik ist keine Männerdomäne.
– aktive Teilnahme am Unterricht darf nicht im Widerspruch zur
weiblichen Geschlechtsidentität stehen.
WS 2011/12
• Auch hier wurden die Klassen in Gruppen eingeteilt, wovon
einige von Lehrern unterrichtet wurden, die für
Mädchenprojekte sensibilisiert wurden, die anderen Klassen
konventionell.
• Zur Sensibilisierung gab es eine Checkliste für die
Lehrkräfte, z.B.:
1. „Ich bemühe mich darum, den Schülerinnen gleich viel Aufmerksam
zukommen zu lassen wie den Schülern.“
2. „Ich signalisiere den Mädchen, das sie als Frauen nicht unattraktiver
sind, wenn sie sich für die Physik interessieren und gute Leistungen
in diesem Fach erbringen.“
3. „Ich achte auf die unterschiedlichen Vorerfahrungen, die die
Schülerinnen und Schülern mit in den Unterricht bringen.“
WS 2011/12
Ergebnisse:
• Versuchsklassen schnitten im Optiktest besser,
im Kinematiktest schlecht als die Kontrollklassen ab.
• Erwartungen an den zukünftigen Physikunterricht ist bei den
Mädchen gestiegen. Dies aber nur in den Kontrollklassen,
nicht aber in den Versuchsklassen.
• In den Kontrollklassen wurde die Lehrkraft positiver in ihrer
Art zu unterrichten beurteilt.
• Diese überraschenden Ergebnisse wurden darauf
zurückgeführt, dass:
– die Maßnahmen in den Versuchsgruppen nur teilweise umgesetzt
wurden,
– die Maßnahmen spontan in den Kontrollgruppen umgesetzt wurden.
WS 2011/12
• Daraufhin wurde eine zweite Analyse durchgeführt.
• Ergebnisse der 2. Analyse:
– In Klassen, in denen viele Kriterien des mädchengerechten
Unterrichts erfüllt wurden:
• stiegen Motivation und Leistung
• waren die Schüler mit Unterricht und Lehrperson zufriedener
• wurde die Lehrperson wenig autoritär eingeschätzt
– Je mehr Kriterien erfüllt waren, desto zufriedener waren die Schüler
mit der Lehrkraft und schätzen deren Erklärungskompetenzen höher
ein.
– Wie im BLK-Modelversuch gilt auch hier, dass von einem
mädchengerechten Unterricht Jungen und Mädchen gleichermaßen
profitieren.
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10.4.5 Salters Advanced Physics Project
• Projekt der Universität York
• Konsequent kontextorientierter Physikunterricht in der
Oberstufe
• Lehrbücher stellten Alltagssituationen in den Mittelpunkt
• Titel der Unterrichtseinheiten:
– Der Klang der Musik
– Technologie im All
– Die Vergangenheit ausgraben
– Ersatzteil-Chirurgie
• Schüler schnitten in den Abschlusstest mindestens ebenso
gut ab, wie die traditionell unterrichteten Schüler.
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10.4.6 An Schülervorstellungen orientierte
Unterrichtskonzepte
• Vermutung:
– Mädchen reagieren stärker auf gute/schlechte Erklärungen/
Sachstrukturen.
– Für sie ist es wichtiger, dass die Inhalte verstehbar sind.
• Beispiel:
– Forschungsprojekt „Zweidimensionale dynamische Einführung in die
Mechanik“ von Prof. Wilhelm, Prof. Hopf, Prof. Wiesner et al.
• Hintergrund:
– Die gesamte Mechanik macht fast ein Drittel des Physikunterrichts der
Sekundarstufe I aus und beginnt im G8 schon in Jahrgangsstufe 7.
– Grundlage ist der newtonsche Kraftbegriff.
– Aber: Der newtonsche Kraftbegriff und der Beschleunigungsbegriff
werden nicht verstanden, der Unterricht ist ineffektiv.
– Newtonsche Mechanik ist eines der schwierigsten Inhaltsgebiete.
WS 2011/12
Unterrichtskonzepte
• Lehr-Strategie:
– Grundlage ist eine gemäßigt konstruktivistische Auffassung vom
Lernen.
– Wichtig: Genaue Kenntnisse der Schülervorstellungen.
– Ziel: Kategorienwechsel beim Begriffelernen.
– Verwendung von Schlüsselreizen, die anknüpfungsfähige
Vorstellungen aktivieren.
– Lehr-Lernstrategie: „instruktionsinduzierte Begriffsentwicklung“
• Fachliches Vorgehen:
–
–
–
–
Beginn mit zweidimensionalen Bewegungen
Geschwindigkeit vektoriell (Tempo + Richtung), dargestellt mit Pfeil.

Zusatzgeschwindigkeit v als eigenständige
 Größe 
Zweites newtonsches Axiom in der Form F  t  m  v
Statik nur als Spezialfall der Dynamik erwähnen (Kräfte
kompensieren sich).
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Unterrichtskonzepte
• Ergebnisse: mehr Verständnis bei den Schülern.
• Ergebnisse nach Geschlechtern:
– In Kontroll- und Treatmentgruppe sind die Jungen den Mädchen
in Vorwissen hoch bzw. höchst signifikant überlegen.
– Unterschiede bleiben in der Kontrollgruppe bestehen oder
wachsen.
– In Treatmentgruppe nach Unterricht keine signifikanten
Unterschiede! Die Mädchen holen also auf!
Kontrollgruppe
Treatmentgruppe
Jungen Mädchen Signifik. Jungen Mädchen Signifik.
Vortest
3.18
2.68
**
3.13
2.53
***
Nachtest
4.62
3.94
**
5.57
5.18
n. s.
Zeitverzögerter
Nachtest
4.58
3.64
***
5.25
4.76
n. s.
Mittelwerte nach Geschlechtern (** hoch signifikant, *** höchst signifikant)
WS 2011/12
Unterrichtskonzepte
• Ähnliche Ergebnisse in Projekten mit gleichem Vorgehen:
– Energiekonzept von Bader
und Wiesner:
– Wärmelehre nach Bader
und Wiesner:
WS 2011/12
10.5 Fazit
• Mädchengerechter Unterricht:
– Von mädchengerechtem Unterricht profitieren beide Geschlechter.
– Die große Lücke bezüglich Interesse und Leistung zwischen Jungen
und Mädchen konnte durch die Maßnahmen nicht geschlossen
werden.
– Das Interesse der Mädchen hat sich dennoch tatsächlich erhöht!
– Kleine Teilerfolge wurden durch Sensibilisierung der Lehrkräfte,
einen auf Mädchen ausgerichteten Unterrichtsstil und ein auf die
Interessen von Mädchen zugeschnittenes Curriculum erzielt.
• Auf Schülervorstellungen ausgerichteter Unterricht:
– Erzielt besseres Verständnis bei den Jungen, aber vor allem die
Mädchen holen auf.
– Aber kein Einfluss auf das Interesse.
WS 2011/12
10.6 Heute Jungenförderung nötig?
• Situation:
– In Hauptschule vor allem Jungen
– Bei Abitur ca. 54 % Mädchen.
– Im Studium ca. 60 % Frauen.
• Die Versager unseres Schulsystems sind die
Jungen:
–
–
–
–
Sie haben schlechtere Noten.
Bei PISA schnitten Mädchen besser als Jungen ab.
Sie bleiben häufiger sitzen (vor allem am Gymnasium).
Jeder zehnte Junge hat keinen Schulabschluss.
WS 2011/12
10.6 Heute Jungenförderung nötig?
• Mögliche Ursachen:
– Jungen haben weniger Bücher als Mädchen (weniger
Leseförderung).
– Lehrende sind fast überwiegend Frauen von Kinderhort bis Abitur.
– Unterricht läuft vor allem über Sprache.
– Jungen sind in der Pubertät mit „Coolem Gehabe“ (stören,
provozieren) beschäftigt, um Mädchen zu beeindrucken.
– Jungen haben Angst, als Streber zu gelten
• Vorschläge:
– Phasenweise oder dauerhaft nach Geschlechtern getrennter
Unterricht in den Fächern Deutsch und Fremdsprachen.
– Deutschunterricht muss mehr an die Interessen der Jungen
angepasst werden.
– Schule muss jungengerechter werden.
WS 2011/12
Fazit
• Unterschiede zwischen den Geschlechtern müssen
berücksichtigt werden, ein Negieren hat negative
Folgen (geschlechtsneutrale Erziehung geht nicht).
• Bei den Sprachen und in Physik/Chemie ist eine
phasenweise Aufhebung der Koedukation sinnvoll.
• Diese Fächer müssen die Interessen von Mädchen
und Jungen berücksichtigen.
• Es braucht jeweils eine Sensibilisierung der
Lehrkräfte.
• Es braucht in allen Schulstufen und Fächern
Vorbilder beider Geschlechter.
WS 2011/12

Allgemeine Fachdidaktik - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

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