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VII
Ergänzungs Biologie (20-EB_5)
Universität Bielefeld
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VII. Forschendes Lernen
inquiry learning Gliederung der VL
(1) Grundidee des FL, und Ihre Einscḧtzung dazu? (Arbeitsblatt 1) (2) Didaktische Begr̈ndung des FL und Verkn̈pfung mit anderen Konzepten (Fachgem̈ße Arbeitsweisen, nature of science , Wissenschaftsprop̈deutik, Curricula) (3) Scḧlerlabore als Beispiele, und: Wie effektiv ist FL? Wo sind die Probleme? (4) Tipps f̈r die Praxis und Aufgabe zur n̈chsten VL
Forschendes Lernen (FL)
Die Grundidee des FL an mindestens 4 von 5 Aspekten beschreiben k̈nnen (vgl. AB 1). Das Potential von Scḧlerlaboren f̈r den NW-Unterricht anhand von verschiedenen Beispielen solcher Labore beschreiben und diskutieren k̈nnen Ein Aktiviẗtsdiagramm auswerten und typische Schwierigkeiten der Scḧler*innen beim Experimentieren beschreiben k̈nnen. Folgende Begriffe erl̈utern und zum FL in Beziehung setzen k̈nnen: KB Erkenntnisgewinnung, Fachgem̈ße Arbeitsweisen, Nature of Science , Wissenschaftsprop̈deutik, hands-on minds-off. 6 fachgem̈ße Arbeitsweisen im BU nennen k̈nnen.
Die Experimentierwerkstatt FLOX der Uni Kassel (Scḧlerlabor): FLOX = F orschen und L ernen durch O ffenes E X perimentieren
KMK-Bildungsstandards Biologie (2004) nach dem PISA-Schock kommen Output-Orientierung, Standards und Basiskonzepte (Erschließungsfelder) auch f̈r die Sek. I
Die Grundidee des FL an mindestens 4 von 5 Aspekten beschreiben k̈nnen (vgl. AB 1).
mit vier Kompetenzbereichen:
I. Fachwissen* inhaltsbezogen II. Erkenntnisgewinnung inhaltsbezogen/ prozessbezogen III. Kommunikation prozessbezogen IV. Bewertung prozessbezogen
Das sog. „Forschende Lernen“ als K̈nigsweg? Forschendes Lernen
Lehr-Lernmodell:
angelehnt an den naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozess (problem based learning)
in dem Scḧler*innen die logischen Schritte des hypothetisch-deduktiven Erkenntnisprozesses vollziehen (inquiry learning)
in dem gleichermaßen Fach- und Methodenwissen/ -kompetenzen erworben werden sollen
in dem Scḧler*innen die fachlichen Inhalte selbstẗtig entdecken ( discovery learning ) dt. entdeckendes Lernen
das oftmals mit praktischen Untersuchungen verbunden ist ( lab work )
Forschendes Lernen (2)
Didaktische Begr̈ndung und Verkn̈pfung mit: Fachgem̈ßen Arbeitsweisen, nature of science , Wissenschaftsprop̈deutik, Curricula
Das Forschende Lernen / der Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung
sind eng verbunden mit sog. Fachgem̈ßen Arbeitsweisen im Biologieunterricht
Fachgem̈ße Arbeitsweisen im Biologieunterricht
Beobachten, Untersuchen
Sammeln & Herbarisieren
Kriteriengeleitetes Vergleichen
Ordnen & Bestimmen
Halten & Pflegen
Dokumentieren / Zeichnen
Mathematisieren
Modellieren
Argumentieren & Schlussfolgern
Experimentieren:
- Vermuten
- Pr̈fen
- Beobachten
- Interpretieren
KMK-Bildungsstandards Biologie (2004)Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung, nach AFBs gestaffelt
sog. Kochbuch-Versuche Forschendes Lernen i.e. „hands on, minds off“
... aber auch fachspezifische, also „biologische“!
Das Potential von Scḧlerlaboren f̈r den NW-Unterricht anhand von verschiedenen Beispielen solcher Labore beschreiben und diskutieren k̈nnen
Forschendes Lernen (3)
Scḧlerlabore als Beispiele Wie effektiv ist es? Wo sind die Probleme?
Denkfiguren zum natwiss. Vorgehen bei den Scḧler*innen
Exkurs
Wie effektiv ist eigentlich „forschendes Lernen“?
auch „Inquiry learning“ oder „Entdeckendes Lernen“ genannt Idealbild von den Scḧler*innen als „little scientists“ Folien von Prof. J̈rgen Mayer, Kassel
Lerneffektiviẗt Forschenden Lernens
Effekte zeigen sich sẗrker bei methodischen Kompetenzen (d=; .40) als bei inhaltlichem Wissen (d=; .20) (Breddermann, 1985; Shymansky et al., 1990). Problemorientierte Experimentierẗtigkeit hat einen signifikant ḧheren Lerneffekt als besẗtigende Experimente (d=) (Rubin, 1996). Motivationale Effekte sind meist ḧher als kognitive Effekte (insbesondere bei Scḧlerlaborbesuchen) (Engeln, 2004; Glowinski, 2007; Guderian, 2007)
Ein Aktiviẗtsdiagramm auswerten und typische Schwierigkeiten der Scḧler*innen beim Experimentieren beschreiben k̈nnen
Wo sind die Probleme?
Schwierigkeiten bei der Hypothesenbildung - Hypothesen werden nicht korrekt auf einer Datengrundlage gebildet oder revidiert - Bildung von Alternativhypothesen f̈llt schwer - Hypothesen, die voraussichtlich widerlegt werden, werden seltener aufgestellt („fear of rejection“) Planung von nicht beweiskr̈ftigen Experimenten - Keine systematische Variation der Variablen, z. werden mehrere Variablen gleichzeitig variiert - Variablen, die nichts mit der Hypothesentestung zu tun haben, werden variiert Engineering approach (Ingenieursm̈ßiges Vorgehen) - Experimente sind nicht zur Pr̈fung von Hypothesen geeignet - Erẅnschte Ergebnisse werden produziert, nicht verstehensorientiert Confirmation bias - es werden bevorzugt Ergebnisse gesucht, die die Hypothese besẗtigen , anstatt sie zu widerlegen - Scḧler*innen ignorieren nicht erwartungsgem̈ße oder hypothesenwiderlegende
Folgende Begriffe erl̈utern und zum FL in Beziehung setzen k̈nnen: KB Erkenntnisgewinnung, Fachgem̈ße Arbeitsweisen, Nature of Science , Wissenschaftsprop̈deutik, hands-on minds-off.
KB Erkenntnisgewinnung:
Die Erkenntnisgewinnung ist ein elementarer Bestandteil der naturwissenschaftlichen Bildung: Durch das Anwenden wissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen k̈nnen Lernende darin untersẗtzt werden, naturwissenschaftliche Erkenntnisse zu verstehen, mit vorhandenem Wissen in Beziehung zu setzen und die vorl̈ufige Natur dieses Wissens zu begreifen. Dadurch k̈nnen sie eine wichtige Schl̈sselkompetenz erwerben: den kritischen und reflektierten Umgang mit (naturwissenschaftlichem) Wissen.
Fachgem̈ße Arbeitsweisen:
-Erarbeitungsformen (modes of operation)
- Aktiviẗten der Kinder
- Verfahrensweisen
- fachspezifische T̈tigkeiten
- fachspezifische Arbeitsweisen
- fachspezifische Fertigkeiten
- fachspezifische F̈higkeiten
- strukturgem̈ße Verfahren
- instrumentale/funktionale Lernziele
- Erarbeitung- /Verarbeitungstechniken
- sach- und fachgem̈ßes Umgehen mit Materialien
Jeder der genannten Begriffe ist zumindest von )nem Merkmal bestimmt: von der Bestimmung als ,Methode des Erwerbs von Wissen'
Nature of Science : a. Kultureller und sozialer Einfluss auf die Naturwissenschaften; b. Kreativiẗt in den Naturwissenschaften; c. Beobachtung und Schlussfolgerung; d. Ver̈nderung von naturwissenschaftlichem Wissen; e. Vielfalt naturwissenschaftlicher Methoden; f. Theorie und Gesetz. Die sich ge- gen̈ber den oben genannten Arbeiten , Buch
Wissenschaftsprop̈deutik: „ Wissenschaftsprop̈deutisches Lerne n ist ein besonders akzentuiertes wissenschaftsorientiertes Lernen, das durch Systematisierung, Methodenbewusstsein, Problematisierung und Distanz gekennzeichnet ist., „Einf̈hrung, Vorunterweisung“ hands-on minds-off : kein Bezug zu bisherigem Vorwissen Experimentieren
VIII. Scḧler*innen-Aktivierung
1)Metaphern des Lehrens und Lernens 2) Scḧleraktivierende Unterrichtsverfahren-Problem: Stoffhuberei & tr̈ges Wissen-Gute Impulse geben statt Frage-Antwort-Spiel-Der “Lern-Fermenter”, ein alternatives Planungskonzept 3) Forschendes Lernen & Problemorientierung-Praktische Umsetzung und Grenzen (Videoanalyse)
- Metaphern des Lehrens und Lernens
- Die Rolle der Scḧler*innen-Aktiviẗt f̈r den Lernerfolg mit Hilfe von Theorien zum Lernen (vgl. TBF Kr̈ger/Vogt) begr̈nden k̈nnen
- Verschiedene Metaphern des L & L beschreiben (vgl. Marsch 2009) und diese jeweils anhand der 5 Kennzeichen konstruktivistischer Lernumgebungen bewerten k̈nnen
- Scḧleraktivierende Unterrichtsverfahren
- Scḧler*innen-aktivierende Unterrichtsmethoden und -verfahren nennen und an Beispielen beschreiben k̈nnen
- Beispiele f̈r gute Impulse im BU nennen k̈nnen
- Forschendes Lernen & Problemorientierung, Scḧlerlabore
- Begr̈ndungen f̈r Problemorientierung im BU beschreiben, sowie auch die m̈glichen Probleme dieses Konzeptes in der Praxis nennen k̈nnen (vgl. Videoanalyse).
Aktivierung: Metaphern des Lehrens und Lernens
Analogie des N̈rnberger Trichters Lehren als „Eintrichtern“
R̈ckblick: Moderater Konstruktivismus = Konstruktivistische Lernauffassung
Lernen ist konstruktiv: Scḧlerinnen nehmen Informationen nicht einfach auf und integrieren diese wie geẅnscht, sondern sie konstruieren aktiv Bedeutungen auf der Grundlage ihrer bisherigen Vorstellungen. Lernen ist selbstdeterminiert: Der Lernprozess kann nicht von außen determiniert, d. h. gesteuert und kontrolliert werden. Die Umgebung kann den Lernprozess lediglich anregen oder ausl̈sen. Lernen ist individuell : Lernprozesse sind immer an die individuellen kognitiven Systeme der Scḧlerinnen gebunden. Dabei spielen auch emotionale Aspekte wie Motivation eine wichtige Rolle. Lernen ist sozial: Obwohl Lernprozesse an die kognitiven Systeme der jeweiligen Individuen gebunden sind, liegt beim Lernen auch eine soziale Komponente vor. Lernen findet innerhalb einer sozialen Interaktion statt, in der Ideen, Vermutungen o. ̈. kommuniziert, ausgehandelt, getestet und geteilt werden. Lernen ist situiert: Lernen findet in kontextgebundenen Situationen statt, d. h. das Wissen ist mit den inhaltlichen und sozialen Erfahrungen der Lernsituation verbunden.
Lernprodukte im Biologieunterricht
- Pr̈sentation
- Flussdiagramm
- Begriffsnetz
- Mind-map
- Tabelle
- Versuchsplan, Versuchsskizze
- Textproduktion
- Modelle
- Anwendung des neu gelernten Erkenntnisweg auf ein anderes Problem
Problemorientierter Unterricht
IX Metaphernund Analogien: Erfahrungsbasiertes Verstehen
Metaphern und Analogien im BU
- Fachtexte und Scḧleraussagen auf Metaphern analysieren
- den Unterschied Analogie vs. Metapher erl̈utern k̈nnen
- die Funktion von Metaphern f̈r das Verstehen im BU a) am konkreten Beispiel und b) theoriebasiert (TBF Kap. 9) erl̈utern k̈nnen
- eine didaktisch begr̈ndete Auswahl von Analogien/Metaphern f̈r einen bestimmten Inhalt treffen k̈nnen.
- Methoden f̈r den Umgang mit Alltagserfahrungen und Metaphern im BU beschreiben k̈nnen
Metaphern und Analogien schrittweise verstehen
Einstieg: „N̈hrstoffe“ R̈ckblick: Die Zelle als „Fabrik“ (Analogmodell) Schritt 1: Von der einzelnen, bewusst ausgeẅhlten Analogie zur Einsicht, dass wir Metaphern gar nicht vermeiden k̈nnen. Schritt 2: Die Theorie des erfahrungsbasierten Verstehens (TeV) am Beispiel anwenden und Scḧlerzitate auf Metaphern analysieren Schritt 3: Fach-und Schulbuchtexte auf Metaphern analysieren Schritt 4: Fazit: Was tun wir also mit Metaphern im Biologieunterricht? Schritt 5: „Gute Impulse geben im BU“ (Fortsetzung von VL 9) , Strategie des kognitiven Konfliktes an einem Beispiel aus der Genetik und Analyse der dahinterliegenden Alltagserfahrungen Schritt 6: Metaphern der Lernenden und der Fachleute systematisch analysieren und vergleichen mit Hilfe der Didaktischen Rekonstruktion. Beispiel Immunsystem
Folie 20 anschauen
Schritt 3: •Fach-und Schulbuchtexte auf Metaphern analysieren
Schritt 4: Fazit: Was tun wir also mit Metaphern im Biologieunterricht? Wie gehen wir damit um, dass sie „̈berall“ und unvermeidbar sind? Sind sie unsere Freunde, oder eher hinderlich bei der Vermittlung?
Metaphern...
- sind unumg̈nglich, weil Sprache immer bildhaft ist,
- erleichtern das Versẗndnis, weil sie:
- es bildhaft-konkret und damit dichter sagen,
- durch Intuition Verbindungen herstellen,
- heben manche Aspekte der Sache hervor und verstecken andere: highlightingand hiding
- erkl̈ren das Unbekannte mit dem Bekannten: Ursprungsbereich = bekannt, Zielbereich = unbekannt
Metaphern sind... kommunikativ, weil
- die Vielzahl an Konnotationen (= Nebenbedeutungen) und Interpretationen gespr̈chsauffordernd wirken,
- diese gleichzeitig Nicht-Verstehen und damit Nachfragen implizieren und
- sie auf kulturelles Wissen verweisen.
Was sind Metaphern? Wie entstehen Metaphern? Statt es „direkt“ zu sagen, werden Sprachbilder aus einem anderen Objektbereich genutzt, dabei geht es vor allem um Ausdruck und Stil= klassisches Metaphernversẗndnis
Wir denken in Metaphern, sie gehen den Worten voraus
- Metaphern sind Teil des eigenen Weltbildes= konstruktivistisches Versẗndnis, kognitive Metapherntheorie
Metapher oder Analogie? Analogie= sprachlich gekennzeichneter Vergleich
- A ist (in bestimmter Hinsicht) wie B!
- „Die D N A sieht aus wie eine Strickleiter.“Metapher ist ein sprachliches Bild ohne „wie“, z.
- „Elternstrang /Tochterstrang“
- „Ein-und Ausschalten von Genen“
- „Kampf ums Da sein“highlighting and hiding! Durch das fehlende „wie“
- r̈cken Ursprungs-und Zielbereich n̈her zusammen
- es fehlt das tertiumcomparationis (der Vergleichsaspekt)
- die Metapher wird intuitiver, emotionaler, schwerer zu reflektieren
Schritt 5: „Gute Impulse geben im BU“ (Fortsetzung von VL 9) Strategie des kognitiven Konfliktes an einem Beispiel aus der Genetik und Analyse der dahinterliegenden Alltagserfahrungen
Schritt 6: Metaphern der Lernenden und der Fachleute systematisch analysieren und vergleichen mit Hilfe der Didaktischen Rekonstruktion Beispiel Immunsystem
VII
Kurs: Ergänzungs Biologie (20-EB_5)
Universität: Universität Bielefeld
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