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ZUR VERFÜGBARKEIT VON
BASISWISSEN/-FERTIGKEITEN UND NEUEN
ANSÄTZEN ZUR LEISTUNGSERHEBUNG IM BEREICH DER
NATURWISSCHAFTLICHEN FÄCHER UND DER NEUEN TECHNOLOGIEN
Mit konkreten Beispielen aus schwedischen Untersuchungen
Anna Löthman, Universität Karlstad
Das zentrale Thema des vorliegenden Beitrags ist die Beurteilung von Kommunikations- und Verständniskonzepten im Bereich von Naturwissenschaften. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Fragestellungen der Kommunikation und Interaktion. Ausgehend von TIMSS-Studien, die Mängel aufzeigten hinsichtlich des naturwissenschaftlichen Verständnisses von Schülern verwendete Schoultz (2000) für eine eigene Untersuchung einige Fragestellungen aus dieser Studie. Während die TIMSS- Studie in Form von Fragebögen durchgeführt wurde, kamen bei Schoultz Interviews, aber auch Anschauungsobjekte und unterstützende Gespräche zum Einsatz. Aus seiner Studie geht hervor, dass das Verständnis von naturwissenschaftlichen Konzepten unter Schülern durchaus zufrieden stellend war. Seiner Ansicht nach hatten die Schüler Schwierigkeiten im Verständnis des naturwissenschaftlichen Fachvokabulars, gelangten aber im Zuge seines unterstützenden Gesprächs auf die richtige Spur und fanden die korrekte Antwort. Neue Technologien wie - beispielsweise - computergestützte Programme und "First Class-Kommunikationssysteme" bieten dazu eine Reihe von Möglichkeiten, die Kommunikation und Interaktion im naturwissenschaftlichen Unterricht zu optimieren.
Der Studientext gliedert sich in folgende
Abschnitte:
1 Einleitung
2 Die wichtige Rolle des "aktiven Lerners"
3 Einige wissenschaftliche Ergebnisse aus unterschiedlichen Perspektiven
4 Eine neue Perspektive
4. 1 Was wird gemessen?
4. 2 Neuer Beurteilungsansatz einer Fragestellung aus der TIMSS-Studie
4. 3 Vom "Hinunterfallen"
5 Zur Verfügbarkeit von Basiswissen im Bereich der neuen
Technologien
5. 1 Das lernerzentrierte Design
5. 2 Schwerkraft, Reibung und Bewegung
5. 3 Physik über alle Grenzen
6 Diskussion
Anregungen zur selbständigen
Weiterbearbeitung der Thematik
Literaturangaben
1 Einleitung
In diesem Beitrag soll - im Vergleich zu einer früheren internationalen
Studie - eine Untersuchung vorgestellt werden, die zeigt, wie man von Schülern
verfügbares Wissen aus dem Bereich der Naturwissenschaften abrufen kann.
In den zitierten Studien werden neue Technologien hervorgehoben: computerunterstützte
Lernprogramme einerseits und "First Class-Kommunikationssysteme"
andererseits. In den beschriebenen Projekten kommen auch unterschiedliche
Beurteilungsformen zum Tragen.
2 Die wichtige
Rolle des "aktiven Lerners"
Der traditionelle Unterricht orientiert sich am Paradigma der "didaktischen
Instruktion", bei der Lernen als Prozess des Informationstransfers betrachtet
wird. In Anlehnung an diese Sichtweise haben Lehrer die jeweilige Information,
welche die Schüler nicht haben. Nach diesem Ansatz verfolgt der Unterricht
das Ziel, den Schülern diese Information zukommen zu lassen. Dem zufolge
betrachten Anhänger dieses Paradigmas den Lernenden als passiven Informationsempfänger.
Diese Ansicht unterliegt seit Jahren vielfältiger Kritik; vielmehr wird
die Position des aktiven Engagements im Lernprozess vertreten. Es wird argumentiert,
dass beim Aufbau von Zusammenhängen und Suchen nach Bedeutungen der Lernende
interpretiert und sich mit dem zu lernenden Stoff auseinander setzt (vgl.
LAVE et al., 1993).
In Konsequenz dieses Ansatzes muss es dem Lernenden ermöglicht werden,
sich selbst am Lernprozess aktiv zu beteiligen. Aufforderungen, sich kritisch
mit den Lernmaterialien auseinander zu setzen, sind als förderlich zu
werten.
Zum effektiven Lernen, das aktives Lernen und Konstruktionsprozesse impliziert,
kommt das Lernen in einer kohärenten Lernumgebung. Nach dem Ansatz von
BROWN et al. (1989) ist Enkulturation die zentrale Idee des Lernens. Damit
ist gemeint, dass die Lernenden in einer Gruppe, die sich durch gemeinsame
Übungsphasen, eine gemeinsame Sprache, den gemeinsamen Gebrauch von Hilfsmitteln,
gemeinsamen Werten und Überzeugungen definiert, für sich "Bedeutungen"
aufbauen. Die Idee des effektiven Lernens, die den Aufbau von Verständnis
impliziert, stimmt ziemlich genau mit dem Ansatz überein, in welchem
der entsprechende Lernkontext eine wichtige Rolle spielt. Diese theoretischen
Positionen heben nur verschiedene Aspekte hervor - die kognitiven Prozesse
des Einzelnen und die Umwelt des Individuums.
3 Einige
wissenschaftliche Ergebnisse aus unterschiedlichen Perspektiven
In den vergangenen Jahrzehnten wurden zahlreiche länderübergreifende
Vergleichsstudien durchgeführt, die das Wissen von Schülern im Bereich
der naturwissenschaftlichen Fächer und Mathematik erhoben. Ziel dieser
Studien war es, Daten über die Leistung des Bildungswesens zu gewinnen.
Viele Erziehungswissenschaftler und Politiker sind überzeugt, dass diese
länderübergreifenden Vergleichsstudien die einzelnen Staaten mit
wesentlichen Informationen versorgen, die ausschlaggebend für Lehrplanänderungen
und für die Steigerung der Effizienz ihrer Ausbildungssysteme sind. Folglich
haben die Ergebnisse einen maßgeblichen Einfluss auf politische Entscheidungen
und liefern Stoff für Diskussionen über die Qualität des Unterrichts
in den erfassten Fachbereichen.
Die Internationale Vereinigung zur Evaluation von Unterrichtszielen zeichnet
für drei weltweite Untersuchungen in naturwissenschaftlichen Fächern
und in Mathematik verantwortlich, die in den vergangenen 35 Jahren (1964,
1983 und 1995) durchgeführt wurden. Die TIMSS-Studie aus dem Jahre 1996
(durchgeführt im Frühjahr 1995) ist die größte, am weitesten
übergreifende und rigoroseste internationale Studie (TIMSS, 1996); sie
erfasste drei unterschiedliche Altersgruppen - 9, 13 und 19 Jahre - in vierzig
Ländern.
Ziel war es, die Leistung von Schülern in Mathematik und in den naturwissenschaftlichen
Fächern zu bewerten und zu vergleichen. Zusätzlich wurde die Einstellung
der Kinder zur Schule und zu diesen Fächern mit Hilfe von Fragebögen
erhoben. Ein weiteres Ziel scheint sogar noch wichtiger zu sein: zu erklären
und zu verstehen, warum sich die Ergebnisse aus den untersuchten Ländern
unterscheiden.
Die Leistungen in Mathematik und in den Naturwissenschaften wurden durch Multiple-Choice-Fragen
und durch offene Fragen, bei denen die Schüler selbst die Antworten formulieren
mussten, erhoben. Ca. 75% der Fragen aus dem naturwissenschaftlichen Bereich
waren im Multiple-Choice-Format. Die Items sind fünf weit gesteckten
Bereichen zuzuordnen (Erdwissenschaften, Medizin, Physik, Chemie, Umwelt und
theoretische Fragestellungen). Die Tests wurden von einer internationalen
Expertengruppe aus dem Bereich der Naturwissenschaften, der Mathematik und
Statistik entwickelt und wurden von allen teilnehmenden Staaten akzeptiert
(BEATON et al., 1996). Die Tatsache, das den Ergebnissen der TIMSS-Studie
in den einzelnen Staaten eine gewichtige Aussage beigemessen wurde, ist aus
den Kommentaren der Behörden gut ersichtlich.
TIMSS bietet ein beachtliche Potenzial für Studien, die Ähnlichkeiten
und Unterschiede zwischen einzelnen Ländern aufzeigen, aber auch Hilfestellung,
den Unterricht in den Naturwissenschaften und in Mathematik zu verbessern.
Auch in den Vereinigten Staaten vertraut man den Ergebnissen der TIMSS-Studie.
Der Vorsitzende des nationalen Zentrums für Unterrichtsstatistik in Schweden
(1995) war überzeugt, dass die TIMSS-Studie ein vergleichendes Bild zwischen
dem Unterricht in den Vereinigten Staaten und der restlichen Welt liefert,
das zur Untersuchung des Unterrichtssystems heran gezogen werden kann (FORGIONE,
1996). Weiters dient es als Grundlage zur Evaluation der Lehrpläne und
zur Verbesserung des Unterrichts. Ähnliche Reaktionen und Kommentare
kommen auch aus anderen Ländern.
Aus der TIMSS-Studie (BEATON et al., 1996) geht als wichtigstes Ergebnis hervor,
dass zwischen Physik und Chemie große Unterschiede in den Testergebnissen
bestehen. Die Knaben erzielten hier die besseren Ergebnisse. Bei den "Chemie-Items"
hatten die Schüler die größten Probleme. Es zeigte sich, dass
das Elternhaus der Schüler eine wesentliche Rolle spielt. "Zugang
zu Unterrichtsmaterialien zu Hause" korreliert beispielsweise positiv
mit dem "Ergebnis aus dem Bereich der Naturwissenschaften".
Es besteht kein Zweifel, dass die Ergebnisse für die Politiker von großem
Interesse sind. Pädagogen sind hingegen an der Umsetzung im Klassenzimmer
und an den Mechanismen interessiert, welche die Förderung des Verständnisses
für wissenschaftliche Konzepte unterstützen; dafür sind die
Analysen allerdings nicht sehr aufschlussreich. In der Tat sind die Ergebnisse
hinsichtlich der Unterschiede und Ähnlichkeiten sehr abstrakt, weil sie
keine tiefer gehende Analyse von Gründen dieser Unterschiede liefern.
Viele, wenn nicht die meisten Faktoren, die als entscheidend für den
Erfolg in einigen Ländern gesehen werden (z.B. das Elternhaus) beziehen
sich auf Ressourcen und Umstände, die sich dem Einfluss des Schulwesens
entziehen.
Um das "Wissen über das, was man tun kann, um das Verständnis
der Schüler für mathematische und naturwissenschaftliche Konzepte,
ihre Fähigkeit, Probleme zu lösen und ihre Einstellungen gegenüber
dem Lernen" (BEATON et al.,1996, S.7) steigern zu können, ist es
notwendig, ins Detail zu gehen. Dabei soll herausgefunden werden, wie Schüler
die Fragestellungen verstehen und interpretieren und wie sie sich an Denkmustern
orientieren (LEMKE, 1990), die charakteristisch für die Gedankenfolge
in den naturwissenschaftlichen Fächern ist. Nach LEMKE (1990) ist es
notwendig, diese Denkmuster zu finden, um die Verknüpfung verschiedener
Konzepte miteinander zu verstehen. Dabei ist es wesentlich, die thematische
Kontinuität in der Kommunikation zu wahren und die Antworten so zu wählen,
dass sie zum selben Diskurs gehören.
4. 1 Was wird gemessen?
Einige Forscher meinen, dass noch nie so ausführliche Diskussion gegeben
hat, wie über die Auswirkungen der Ergebnisse der TIMSS-Tests auf die
zentralen Auffassungsstrukturen von naturwissenschaftlichen Gedankenfolgen.
Diese Tests sind in der Lage zu messen, "welche Konzepte Schüler
verstehen, wie gut sie ihr Wissen in problemlösenden Situationen anwenden
können, und ob sie ihre Ergebnisse auch mitteilen können" (BEATON
et al., 1997, S.7). Wie auch immer, das Auswahlverfahren scheint sich vor
allem darauf konzentriert zu haben, möglichst auf Zustimmung unter den
teilnehmenden Ländern zu stoßen, wo die Items von Relevanz waren.
Die Bewältigung der Test-Items impliziert ebenso die Bewältigung
der den Fragen zu Grunde liegenden naturwissenschaftlichen Konzepte. Die Fragestellung
wird als Reiz verstanden, der dem Schüler die geeignete Antwort abverlangt.
SCHOULTZ (2000) argumentiert genau in dieselbe Richtung. Wir brauchen neue
Perspektiven die das Testen als eine bestimmte Form des Diskurses behandelt,
das ergänzende Perspektiven hinsichtlich der Frage, was im Verständnis
eines wissenschaftlichen Diskurses tatsächlich geschieht, bietet. Was
lesen die Schüler aus den Fragen heraus und welchen Beitrag liefern ihre
Antworten zur konkreten Kommunikationspraxis der Überprüfung von
Unterricht?
4. 2 Neuer
Beurteilungsansatz einer Fragestellung aus der TIMSS - Studie
Um das Wissen der Schüler hinsichtlich naturwissenschaftlicher Fragestellungen
anders als in den TIMSS-Studien erfassen zu können, kreierte SCHOULTZ
(2000) ein verändertes Untersuchungsdesign. Das Instrumentarium wurde
mit Hilfe der Fragestellungen aus der TIMSS-Studie entwickelt. Die Fragestellung
in diesem Test bezieht sich auf den Bereich der Optik und verursachte den
Schülern in den TIMSS-Studien beachtliche Schwierigkeiten. In SCHOULTZ'
Studie (2000) wurden den Schülern die selben Fragen gestellt, aber diesmal
im Zusammenhang eines Interviews.
25 Schüler der 7. Schulstufe, zwischen 13 und 14 Jahren, aus einer durchschnittlichen
schwedischen Mittelschule nahmen an seiner Untersuchung teil. Die Schüler
wurden einzeln mit vorformulierten Fragen, die das Thema einleiteten, und
klärenden Nachfragen des Interviewers, befragt. Die Schüler lasen
selbst die Fragen auf dem Zettel, die ihnen der Interviewer gab. In dieser
Studie wurde eine offene Fragestellung und ein Multiple-Choice-Item verwendet.
Den Schwerpunkt bildeten basale Elemente physikalischen Wissens. In seiner
Studie verwendete der Wissenschafter schwedische Begriffe.
Item: Jan und Lena basteln je eine Taschenlampe aus gleichen Batterien und Glühbirnen. Lenas Taschenlampe beinhaltet einen Reflektor, während Jans keinen eingebaut hat. Welche Taschenlampe wirft mehr Licht auf eine fünf Meter entfernte Wand? Begründe deine Antwort (Schoultz, 200, p.160).
In dieser TIMSS-Studie wird
eine Antwort akzeptiert wenn die richtige Taschenlampe ausgewählt wurde,
und eine Begründung angeführt wird (Schoultz, 2000, S.161):
- Der Reflektor reflektiert das Licht in Richtung Mauer.
- Das Licht in Jans Taschenlampe leuchtet in alle Richtungen.
- Andere richtige Erklärungen.
Die Antwort gilt als unzureichend,
wenn nicht die folgende Erklärung geliefert wird.
- Aufgrund des Reflektors.
Hier zwei Beispiele aus Interviews mit zwei 13-jährigen Schülern.
Interviewer: Ich habe hier
einige Fragen, die ich euch gerne stellen würde. Wenn wir mit dieser
beginnen würden. Du kannst sie selbst still lesen.
Frida (ein Mädchen): Mh ... liest die Frage
Interviewer: Was sagst du dazu? Verstehst du die Frage?
Frida: Na ja...
Interviewer: Was genau verstehst du darin nicht?
Frida: Das hier (zeigt auf das Wort Reflektor)
Interviewer: Was kann es sein, wenn du auf die Bilder schaust?
Frida: Ein Trichter.
Interviewer: Ja, was ist das? Hast du so etwas schon einmal in einer Taschenlampe
gesehen?
Frida: Ja.
Interviewer: Welche dieser Antworten ist deiner Meinung nach die richtige?
Welche der Lampen leuchtet am besten?
Frida: Diese (zeigt auf Lenas Taschenlampe).
Interviewer: Ja.
Frida: Diese leuchtet in alle Richtungen (zeigt auf Jans).
Wie man sieht, weiß Frida zu Beginn des Gesprächs nicht, worauf
sich der Begriff Reflektor bezieht. Nach einiger Unterstützung seitens
des Interviewers, begreift sie es. Frida gelingt es außerdem, eine Begründung
nach den TIMSS-Kriterien zu liefern. In einem Interview mit Andreas werden
neue "Fakten" über die Taschenlampe und den Reflektor besprochen
(Schoultz, 200, S.167):
Interviewer: Ich habe folgende kleine Aufgabe. Ich glaube, du kannst das
lesen. Hast du es verstanden?
Andreas: Mh ...(liest die Frage).
Interviewer: Hast du das Wort Reflektor verstanden?
Andreas: Nein.
Interviewer: Wenn wir das Bild anschauen.
Andreas: Das Licht.
Interviewer: Was hast du gesagt?
Andreas: Ich weiß nicht.
Interviewer: Wenn du hier her schaust. Was glaubst du, ist der Reflektor?
Andreas: Das Licht ... die Strahlen ...(er zeigt auf die Linien in der Abbildung).
Interviewer: Hast du schon einmal eine Taschenlampe gesehen? Verstehst du,
was ein Reflektor ist?
Andreas: Na ja, es ist so ein Ding, das hier drinnen ist.
Interviewer: Welche dieser beiden Taschenlampen leuchtet besser?
Andreas: Lenas.
Zu Beginn des Interviews meint
Andreas, dass die Abbildung des Reflektors die Lichtstrahlen der Taschenlampe
zeigt, d. h. er hält die Lichtstrahlen vor der Taschenlampe für
den Reflektor, anstatt der Konturen des Reflektors. Aber als er merkt, wie
die Illustration zu interpretieren ist, weiß er - mit leichter Unterstützung
des Interviewers - welche Taschenlampe das Licht besser wirft. Es ist aber
interessant zu bemerken, dass Andreas seine Wahl für Lenas Taschenlampe
nicht begründen konnte. Aber er war sich seiner Entscheidung ziemlich
sicher. Frida aus dem ersten Interview hatte einen erfolgreichen Erklärungsansatz,
warum Lenas Taschenlampe die richtige Wahl ist, aber es gab wenig Anzeichen,
dass dabei irgendwelche wissenschaftliche Konzepte zur Anwendung kamen, um
das Problem zu lösen, noch konnte sie mit einer optischen Erklärung
aufwarten. Stattdessen setzten die Probanden ihre Alltagserfahrungen mit Taschenlampen
und Spiegeln für die Problemlösung ein. Sie wussten außerdem,
dass eine Taschenlampe einen Reflektor besitzt, um eine höhere Leuchtkraft
zu erzielen. Aber sie kannten den Begriff.
Aus allen mit 25 Schülern geführten Interviews geht als wesentlichstes
Ergebnis hervor, dass die Schüler die richtige Antwort wussten. Nur ein
Schüler wählte die falsche Antwort. Die Schwierigkeit dieses Item
lag darin, dass die Mehrheit der Schüler die Bedeutung des Wortes "Reflektor"
nicht kannten. Andreas hatte anfängliche Probleme, das, was in der Fragestellung
geschrieben stand, mit der Abbildung zu verknüpfen. Ungefähr zwei
Drittel der Schüler (66%) lieferten nach den TIMSS-Kriterien eine akzeptable
Erklärung, warum die Taschenlampe mit dem Reflektor die richtige Wahl
war. Aber es gab keine Anzeichen, dass die Schüler Wege schlussfolgernden
Denkens anwendeten, die auf wissenschaftlichem Diskurs basierten. Sogar Schüler,
die keine Idee für eine Erklärung hatten, waren sich ihrer Wahl
sicher, aber ihre Entscheidung wurden nicht folgerichtig begründet.
Das Ergebnis dieser Fragestellung aus der TIMSS-Studie wurde als schlecht
erachtet. 47% der 13-jährigen Schüler gaben nach den TIMSS-Kriterien
die richtige Antwort. Unter den 13-jährigen schwedischen Schülern
waren es 38,5% (TIMSS, 1996). Warum hatten die Schüler mit dieser Frage
Schwierigkeiten? Hängt das schlechte Ergebnis mit einem Mangel an naturwissenschaftlichem
Problemverständnis zusammen oder hatten die Schüler Schwierigkeiten,
die tatsächliche Frage zu verstehen? Wenn die gleiche Frage in einem
Interview gestellt wurde, konnten die Schüler die richtige Antwort geben.
Dennoch hatten sie Schwierigkeiten, manche Wörter der Frage zu verstehen.
Sie verstanden beispielsweise das Wort Reflektor nicht und hatten auch Probleme
mit der Abbildung; es entsteht der Anschein, dass der Schüler kein naturwissenschaftliches
Wissen besitzt. Erst die Situation und Kommunikation liefert ein Bild darüber,
ob eine Person kompetent ist oder nicht. Mit einem Wechsel des Settings lässt
sich ein bedeutungsvollerer Zusammenhang herstellen. In einem "Papier-und-Bleistift-Test"
gibt es keine Möglichkeit, mit dem Gesprächspartner "laut"
zu überlegen. Texte stellen eine völlig andere Form der Vermittlung
dar, und die Schüler müssen mit sich selbst in einen Dialog treten,
was viel schwieriger ist. Aus einer soziokulturellen Perspektive betrachtet
ist es daher nicht überraschend, dass sich die Ergebnisse der TIMSS-Studie
von denen der schwedischen Studie unterscheiden (SCHOULTZ, 2000). Aber aus
der Perspektive des Unterrichts stellt sich die Frage, welches Bild nun interessanter
ist.
Es genügt nicht, nur die Bedeutung unterschiedlicher Begriffe zu kennen.
Man muss genauso wissen, wie diese Begriffe miteinander und mit anderen Auffassungen
und Begriffen in einem spezifischen Diskurs in Verbindung stehen (LEMKE, 1990).
Naturwissenschaften zu lernen impliziert daher, sich mit linguistischen Traditionen
und spezifischen Begriffen und Regeln vertraut zu machen, die über einen
längeren Zeitraum entwickelt wurden. Es ist wesentlich, dass der Schüler
in der Kommunikation und Interaktion mit einer kompetenteren Person die Möglichkeit
bekommt, die Auffassungen zu konkretisieren und zu üben. Kommunikation
ist gerade eine Situation, in der man lernen kann und wo Wissen in einen Zusammenhang
gebracht und formuliert wird. Gemeinsam mit dem Lehrer können die Schüler
ihre Gedanken und ihr Wissen entwickeln. Das grundlegende Wissen kann in der
Kommunikation abgerufen werden und man kann so neue Zugänge zur Beurteilung
finden. Dieselben Fragen in einer anderen Situation gestellt bringen ganz
andere Antworten hervor.
4. 3 Vom
"Hinunterfallen"
Im Zuge einer Studie (VOSNIADOU & BREWER, 1992) sind sechzig 6- bis 11-jährige
Schüler mit Hilfe eines Fragebogens zu Größe, Form und Bewegung
der Erde befragt worden. Aus dieser Untersuchung geht hervor, dass 23 der
sechzig Schüler der Meinung waren die Erde sei kugelförmig und viele
Schüler waren sich nicht sicher, ob es möglich sei, auf der südlichen
Hemisphäre zu leben ohne dabei hinunter zu fallen. VOSNIADOU und BREWER
meinen, dass die Schüler ein Alltagsverständnis von der Erde haben
und es notwendig ist, ihr Wissen zu rekonstruieren. In einer Studie von SÄLJÖ,
SCHOULTZ und WYNDHAM (1999) wurde am selben Forschungsgegenstand gearbeitet
wie bei VOSNIADOU und BREWER (1992) über die Erde; statt sich die Antworten
der Schüler zur Erde und Schwerkraft als Reflexion ihrer mentalen Strukturen
anzuschauen, verwendeten sie die Kommunikation zwischen zwei Personen als
eine soziokulturelle Situation für den Lernprozess.
Sie interviewten 25 Schüler zwischen 7 und 12 Jahren und eröffneten
die Interviews mit einem Gespräch über den Globus, der vor den Schülern
stand.
Der folgende Text ist ein Interview mit Madeleine, einem 8-jährigen Mädchen
(SCHOULTZ, 2000, S.56):
Interviewer: Was ist das?
Mädchen: Es ist ein Globus?
Interviewer: Was ist ein Globus?
Mädchen: Man kann darauf Länder wie Indien und Japan und so sehen.
Interviewer: Könntest du es in Wirklichkeit auch finden?
Mädchen: Ja, es ist das ganze ... Schweden und alle Länder.
Die Schüler erkannten selbstständig
den Globus. Alle an der Studie teilnehmenden Schüler wissen, dass er
ein Modell der Erde darstellt.
Die 6-jährige Anna gab folgendes Interview (Schoultz, 200, S.57):
Interviewer: Glaubst du nicht, dass es seltsam ist, dass Leute hier unten
Leben können? (zeigt auf den südlichen teil des Globus) Glaubst
du, dass die Menschen hinunter fallen?
Anna: Nein.
Interviewer: Warum fallen sie nicht hinunter?
Anna: Es hängt von der Schwerkraft ab.
Interviewer: Was ist das?
Anna: Die Schwerkraft hat Auswirkungen auf alles was auf der Erde passiert.
17 von 25 Schülern verwendeten
die Wörter Schwerkraft oder Anziehungskraft in den Interviews. Die Ergebnisse
dieser Studie unterscheiden sich von jenen der Untersuchung von VOSNIADOU
et al. (1994). Ein Grund dafür könnte der unterschiedliche Blickwinkel
sein. Durch den Einsatz eines konkreten Anschauungsobjektes wie den Globus
als Ausgangspunkt für das Gespräch, bekamen die Schüler eine
neue Perspektive von der Frage und deren Inhalt. Eine andere Begründung
könnte sein, dass SÄLJÖ et al. (1999) einige Minuten für
die Einleitung der Frage verwendeten, indem sie sich unterhielten und den
Globus betrachteten und so die Schüler zum Gespräch einluden. In
VOSNIADOUs Studie schien es für die Kinder zu schwierig, zu verstehen,
wie Menschen überall auf der Erde leben können ohne "hinunter
zu fallen".
SÄLJÖ et al. betonen, dass die Ergebnisse ihrer Studie aus einer
kommunikativen Perspektive betrachtet werden müssen. Die Antworten, die
Schüler in einem Interview geben, reflektieren nicht immer ihr "Denken"
und ihre "Denkstruktur"; es sind Antworten der Schüler in speziellen
Situationen, in denen sie Schwierigkeiten haben können, sich in abstrakten
Situationen wie z. B. bei einem Fragebogen entsprechend zu orientieren. Andererseits
liefert die Antwort in einem Interview kein klares Bild über das Wissen
des Schülers. Die Art der Fragestellung und der Situation beeinflussen
die Art der Antwort. Es gibt keine neutrale Ausgangslage zur Erfassung eines
Konzeptes. Aber durch die Präsentation eines aussagekräftigen Anschauungsobjektes
kann das Verständnis des Schülers erheblich beeinflusst werden.
Darüber hinaus werden die Konzepte in den jeweiligen Situationen kreiert
bzw. verändert. Lernen kann somit als eine Vermehrung unterschiedlicher
Erklärungen von Konzepten angesehen werden sowie als eine größere
Sensibilität hinsichtlich des Überlegens in unterschiedlichen Diskursen.
Konzepte sind keine statischen Phänomene und Menschen haben nichts in
ihrem "geistigen Rucksack" (SÄLJÖ, 1995).
5 Zur Verfügbarkeit von grundlegendem Wissen im Bereich neuer Technologien
5. 1 Das lernerzentrierte
Design
Ein fruchtbarer Ansatz, die Hürde zwischen theoretischen Lernmodellen
und dem Entwurf von interaktiven Medien für das Lernen zu überbrücken,
könnte der lernerzentrierte Ansatz sein (KATZEFF, 2000). Zentrale Aussage
dieses Ansatzes ist, dass interaktive Medien die Lernhilfen einschließen,
die auf Wachstum des Lernenden, Meinungsvielfalt und Motivation abzielen können.
Das Design soll das aktive Lernen, die soziale Interaktion und die Motivation
fördern. Meiner Ansicht nach geht die Entwicklung des Einsatzes von interaktiven
Medien in den Schulen recht langsam.
5. 2 Schwerkraft,
Reibung und Bewegung
Oft sind physikalische Konzepte sehr schwer für Schüler zu begreifen.
Um erforschen zu können, wie junge Schüler einige physikalische
Konzepte abhängig von der jeweiligen Situation und der allgemeinen Lernumgebung
begreifen, führte ich eine Vergleichsstudie in drei Klassen mit Schülern
im Alter von 12, 13 und 15 Jahren durch (LÖTHMAN, 2001, in Arbeit). Die
Klassen hatten je drei Unterrichtseinheiten in Physik die jeweils 70 Minuten
umfassten. Alle Klassen bekamen denselben Inhalt vermittelt.
Die erste Einheit hatte die Schwerkraft zum Thema. Die zweite die Reibung
und die dritte konzentrierte sich auf Bewegung. Die Schüler einer Klasse
erhielten je zur Hälfte traditionellen Frontalunterricht im Klassenzimmer,
in welcher der Lehrer nach einer kurzen Einführung des Konzeptes einige
Versuche vorführte. Danach führten die Schüler ihre eigenen
Experimente in Partner- oder Gruppenarbeit durch. Sie verwendeten beispielsweise
Holz-, Metall- und Plastikstücke, um die Schwerkraft mit einem Instrument
zu messen. Für das Experiment zum Thema Reibung verwendeten sie Glasscherben
und Sandpapier und für die Bewegung kleine Autos auf einer schiefen Ebene.
Die Ergebnisse wurden in einem Protokoll festgehalten.
Der zweite Teil der Klasse arbeitete mit Computern in einem anderen Raum.
Sie verwendeten ein Computerprogramm (Interaktive Physik) mit dem selben Inhalt:
Schwerkraft, Reibung und Bewegung. Das Programm war dynamisch; die Kinder
konnten die Einstellungen in den Abbildungen am Bildschirm verändern:
z.B. die Neigung; die Ergebnisse wurden direkt in Newton angegeben .... Der
Lehrer in der computergestützten Lehreinheit hatte mehr eine begleitende
Funktion und half den Schülern, wenn sie auf Probleme bei den Anleitungen
im Computerprogramm stießen. Die Schüler arbeiteten in Dreier-
und Vierergruppen. Die Resultate wurden ebenso in einem Protokoll fest gehalten.
Im Anschluss an die Schülerexperimente und Gruppendiskussionen wurden
die Kinder einzeln befragt. Die Interviews wurden von einer außenstehenden
Person durchgeführt, welche die jeweilige Unterrichtssituation der Schüler
(traditionell oder computergestützt) nicht kannte. Als Ausgangspunkt
setzte der Interviewer Bilder ein, die Situationen mit Beispielen für
Schwerkraft, Reibung und Bewegung darstellten. Vier Schüler aus jeder
Gruppe wurden nach jeder Unterrichtseinheit befragt. Das bedeutet, dass acht
Schüler aus jeder Klassen dreimal einzeln interviewt wurden. Aus verschiedenen
Gründen waren die Schüler der interviewten Gruppe nicht immer dieselben.
Das vorläufige Ergebnis dieser Studie zeigt, dass alle Schüler ein
ziemlich gutes Verständnis von den Konzepten hatten. Die Unterschiede
in den Auffassungen - abhängig von der Unterrichtssituation - lagen darin,
dass die Schüler in den computergestützten Einheiten einen stärker
ausgeprägten naturwissenschaftlichen "Touch" in ihren Gesprächen
hatten und auch mehr Fragen während der Interviews zu den Bildern stellten.
Es gab keine Unterschiede in der Auffassung der Schüler hinsichtlich
ihres Alters. Es ist klar, dass die Interaktion in der Gruppe eine direkte
Rolle im Lernprozess spielte. Ebenso ist es offensichtlich, dass der Computer
Diskussionen strukturierte und Rückmeldungen zu gemeinsamen Lösungen
gab. Es scheint, als ob die Arbeit und die Diskussionen vor dem Computer eine
neue Qualität des Lernens hervorbrachten, anders als die Arbeit im traditionellen
Frontalunterricht. Der Schüler in der traditionellen Unterrichtseinheit
stellten mehr Fragen zur Ausstattung und der Verwendung des Materials in den
Diskussionen.
LÖTHMANS Untersuchung lässt die Tendenz erkennen, dass die computergestützten
Unterrichtseinheiten ein stärker naturwissenschaftlich orientiertes Verständnis
dieser drei Konzepte vermitteln, was vermutlich zu einer qualitativ höherwertigen
Beurteilung des Wissens der Schüler führen kann (LÖTHMAN, 2001,
in Arbeit).
5. 3 Physik
über alle Grenzen
Global gesehen bieten die neuen Technologien eine Reihe an Möglichkeiten
zur Förderung der Kreativität der Schüler. Unterschiedliche
Kommunikationssysteme stehen nun in den meisten schwedischen Schulen zur Verfügung.
Es laufen zur Zeit zwei Projekte in zwei Schulen der Sekundarstufe II, im
Tensta Gymnasium in Stockholm und im Marie-Curie-Gymnasium in Berlin. Die
Projekte sind im Internet dokumentiert: http://www.tea.edu.stockholm.se/webkurser/berlin/start.htm
In diesen Projekten wird ein "First Class-Kommunikationssystem"
verwendet. Das ist ein internetgestütztes virtuelles Klassenzimmer, in
dem Lehrer und Schüler die Arbeit und die Ergebnisse diskutieren. Zielsetzungen
dieser zwei Projekte waren:
• Üben eines wissenschaftlichen Zugangs zu einer Problemstellung;
• die Fertigkeit trainieren zur Problemlösung verschiedene
experimentell-simulierende Methoden anzuwenden;
• Üben der englischen Sprache während der Gespräche
und in elektronischen Präsentationen;
• die Fertigkeit trainieren, Webseiten zu gestalten und die Untersuchung
sowie die Ergebnisse zu präsentieren;
• spontane Kontakte zwischen den Schülern der zwei Schulen
ermöglichen;
• den Schülern bewusst machen, dass solide Arbeit in den
naturwissenschaftlichen Lernbereichen die Grundkenntnisse, Einfallsreichtum
und Vorstellungskraft erfordert;
• die Schüler dafür zu interessieren, die Zusammenarbeit
zwischen den Schulen auch auf andere Lernbereiche auszuweiten ...
Die beiden Schulen arbeiteten
mit den selben Inhalten; ungefähr 50 Schüler aus Stockholm und Berlin
nahmen daran teil. Die Schüler wurden in sieben Gruppen zu je 2 bis 4
Schülern geteilt. Jede Gruppe wählte sich aus vorgegebenen Themen
ein Gebiet oder eine Problemstellung aus. Jede Gruppe hatte einen Teil der
Arbeit mit dem Computer zu verrichten; zwei Gruppen wurden darüber hinaus
ermutigt, während der Untersuchung zu interagieren.
Die wissenschaftlichen Studien begleiteten das Projekt vom "Nicht-freien
Fall" (1. Projekt) und den Themenbereich "Kollisionen" (2.
Projekt). Im "Nicht-freien Fall-Projekt" gab es Themen wie "Fallschirme"
sowie Möglichkeiten, den Luftwiderstand von Autos etc. zu verringern;
ebenso "fallende Kugeln und Luftwiderstand", die "Bewegung
in Flüssigkeiten abhängig von der Temperatur und Viskosität"
... Im "Kollisions-Projekt" gab es Themen wie Verkehrsunfälle
und Sicherheitssysteme, Frontalzusammenstösse, der springende Ball ...
Jede Gruppe wählte ein Thema und bearbeitete es wöchentlich über
vier Stunden über einen Zeitraum von sieben Wochen. Es gab kontinuierlichen
Kontakt und Informationsaustausch mit der Gruppe in Berlin. Der Bericht wurde
mit Hilfe der elektronischer Ressourcen erstellt und sowohl die schwedische
als auch die deutsche Gruppe lasen gegenseitig ihre Berichte. Es ergaben sich
eine Reihe von Fragen zum Text und den Ergebnissen, die auf dem Internetweg
mit direktem Feedback diskutiert wurden. Eine Klasse besuchte Berlin und berichtete
von ihren Ergebnissen im Marie-Curie-Gymnasium. Im letzten Schritt sollten
die Gruppen Material erstellen, das im Internet präsentiert werden konnte,
was auch der Bewertung unterzogen werde sollte.
In diesen Projekten wurden diverses Wissen und unterschiedliche Fertigkeiten
eingesetzt. Die Schüler mussten selbständig arbeiten und ihre Problemstellungen
gemeinsam mit der Gruppe in Berlin lösen. Das grundlegende Wissen bezog
sich nicht nur auf Physik, sondern auch auf die englische Sprache; auf internationale
Zusammenarbeit, Finden von geeigneten Informationen etc. Die Bewertung erfolgte
rasch über das "First Class-System" und wurde durch
Schulkollegen und Lehrer eines Landes mit einer anderen Kultur und einem anderen
Schulsystem durchgeführt.
6. Diskussion
Die erläuterten Studien zeigen deutlich, dass das "Wissen über
Konzepte" mit Hilfe unterschiedlicher Methoden untersucht werden muss.
Es wurde gezeigt, dass, die Studie von SCHOULTZ (2000) dafür beispielhaft
ist, wie man Wissen durch Kommunikation und Interaktion hervorbringen kann;
internationale Studien zeigten hingegen Mängel im Wissen der Schüler
auf. In der Gesprächssituation scheinen die Schüler kompetenter
als in Situationen, in denen sie mit Fragebögen konfrontiert sind. Das
Wissen, das die Schüler in Tests, Interviews und Diskussionen zum Ausdruck
brachten, scheint abhängig von der Situation zu sein und ist in Relation
zur sprachlichen Formulierung der Fragen zu sehen: Durch Anschauungsobjekte
und Unterstützung der Denkprozesse sahen die Kinder die Frage plötzlich
aus einem anderen Blickwinkel. Sie ordneten die Fragestellung in einen naturwissenschaftlichen
Zusammenhang ein und hatten so die Möglichkeit, eine korrekte Antwort
aus einer wissenschaftlichen Perspektive zu geben. Es scheint, als würde
"die Situation und das Gespräch" die Schüler als kompetent
oder inkompetent erscheinen lassen. Wissensdefizite, die sich in Testergebnissen
und Interviews zeigten, können nicht mit Mängel im Verständnis
naturwissenschaftlicher Phänomene gleichgesetzt werden. Oft wird die
Frage nicht verstanden, thematisch nicht richtig eingeordnet, oder die Lexik
ist den Kindern nicht vertraut. So kann die Beurteilung des Wissens eines
Schülers unzureichend werden. Vielleicht kann die Verwendung neuer Technologien
die Perspektiven erweitern, nämlich in den naturwissenschaftlichen Fächern
mehr Kommunikation und Interaktion statt finden zu lassen!
Anregungen zur persönlichen Weiterbearbeitung
der Thematik
1. Auf der Website "http://www.Elearningportalen.no"
finden Sie Artikel über interaktive Medien, die im Unterricht verschiedenartig
eingesetzt werden. Wählen Sie einige Artikel aus, die für Ihren
Unterricht relevant sind, und versuchen Sie, Tendenzen in interaktiven Medien
zu finden.
2. Führen Sie einige Interviews mit jüngeren und älteren Schülern
über naturwissenschaftliche Phänomene durch. Beachten Sie besonders
die Ergebnisse von Schülern mit Lernschwächen im Vergleich zu ihren
schriftlichen Überprüfungen. Verfassen Sie einen Bericht auf der
Grundlage von VYGOTSKYs Aussagen (s. Literaturangaben).
3. Rekonstruieren Sie eine internationale Studie, z. B. in Physik. Vergleichen
Sie die Ergebnisse aus einem schriftlichen Test mit jenen in einer Gesprächs-
und Interaktionssituation. Welche Unterschiede können Sie finden?
Beaton, A.E.,Martin, M.O., Mullis, I.V.S., Gonzales, E. J., Smith, T. A., & Kelly, D.L. (1996). Science Achievement in the Middle School Years: IEA´s Third International Mathematics and Science Study (TIMSS). Chestnut Hill, MA: Boston College.
Brown, J.S., Collins, A. & Duguid, P. (1989) Situated cognition and the culture of learning. Educational Researcher No 1, p 32-42
Forigione, P. D. (1996). Commissioner's
Statement. US Department of Education-National Center for Education Statistics.
Available: http:/nces.ed.gov./timss/comstate.html
(1998, Mars).
Interactive Physics. GAMMADATA AB, Box 151 20, Uppsala , Sweden
Katzeff, C. (2001) Designing
interactive educational media for the active, collaborative learner.
Available: http://www.tass.sisu.se
(2001, Mars)
Lave, J. (1993) Understanding practice: Perspective on activity and context. Cambridge: New York. Cambridge University Press
Lemke, J. L. (1990). Talking science. Language, learning, and values. Norwood, NJ: Ablex.
Löthman, A.,(2001) Lärarledd eller datorbaserad undervisning i fysik. Karlstads universitet. I manuskript.
Schoultz, J. (2000). Att
samtala om/i naturvetenskap. Kommunikation, kontext och artefakt.
Linköpings Studies in Education and Psychology No 6. Akademisk avhandling.(Doctoral
thesis) Linköpings universitet.
Säljö, R. (1995) Begreppsbildning som pedagogisk drog. Utbildning och Demokrati , No 1, p 5-22, Linköpings universitet,
Säljö, R., Schoultz, J. & Wyndham, J. (1999). Artefakter som tankestötta: Barns förståelse av astronomiska begrepp i ett sociokulturellt perspektiv på lärande. I I. Carlgren (Ed.), Miljöer för lärande. Lund: Studentlitteratur.
TIMSS provuppgifter. Svenska 13-åringars kunskaper i matematik och naturvetenskap i ett internationellt perspektiv. / TIMSS test items. Knowledge in mathematics and natural science of Swedish 13 year olds in an international perspective/ (1996). Stockholm: Liber.
Vosniadou, S., & Brewer, W. F. (1992) Mental models of the earth: A study of conceptual change in childhood.Cognitive Psychology, 24 p 535 - 585.
Vygotsky, L. S. (1986) Thought and language. (A. Kozulin. Trans.) Cambridge MA: MIT Press.
