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Abstract

Seit 2004 fordern viele deutsche Bildungspläne neben dem Erwerb von Fachwissen vermehrt die Entwicklung von (Schlüssel-)Kompetenzen bei Schülerinnen und Schülern. Vor allem in den naturwissenschaftlichen Fächern werden in diesem Zusammenhang explizit wissenschaftliche Arbeitsweisen genannt. Für die Entwicklung dieser Kompetenzen werden aus der didaktischen Forschung verschiedene Methoden, wie beispielsweise forschend-entwickeln-des, entdeckendes oder problembasiertes Lernen, vorgeschlagen. Die hier vor-gestellten Befragungen von Lehrer/innen erheben, welche dieser Methoden den Lehrerinnen und Lehrern in der Schule (vermeintlich) bekannt sind und ob sie im Unterricht eingesetzt werden. Die Ergebnisse zeigen sehr unterschiedliche Auffas-sungen und Interpretationen von forschungsnahen Lernmethoden, sowohl unter den Lehrenden als auch zwischen Lehrer/innen und Didaktiker/innen. Die durch-geführten Befragungen liefern wichtige Anhaltspunkte zur Rolle der Lehrer/innen-bildung sowie den damit verbundenen Herausforderungen. Schlüsselwörter. Forschungsnahe Methoden, Lehrer/innenbildung, naturwissen-schaftlicher Unterricht Inquiry­based teaching methods in German science education Results of a teacher survey indicate need for action Abstract. Since 2004, many German school curricula have required the training of (key) competences in addition to the teaching of subject knowledge. Especially in science education, scientific methods and scientific literacy have been explicitly mentioned. For the training of these competencies, didactic research proposes various methods, such as inquiry-based and problem-based learning. The teacher surveys referred to in this paper show which of these methods are (supposedly)
MF heiEDUCATION Journal  |   heiEDUCATION Journal  | 
Zusammenfassung. Seit  fordern viele deutsche Bildungspläne neben dem
Erwerb von Fachwissen vermehrt die Entwicklung von (Schlüssel-)Kompetenzen
bei Schülerinnen und Schülern. Vor allem in den naturwissenschaftlichen Fächern
werden in diesem Zusammenhang explizit wissenschaftliche Arbeitsweisen
genannt. Für die Entwicklung dieser Kompetenzen werden aus der didaktischen
Forschung verschiedene Methoden, wie beispielsweise forschend-entwickeln-
des, entdeckendes oder problembasiertes Lernen, vorgeschlagen. Die hier vor-
gestellten Befragungen von Lehrer/innen erheben, welche dieser Methoden den
Lehrerinnen und Lehrern in der Schule (vermeintlich) bekannt sind und ob sie im
Unterricht eingesetzt werden. Die Ergebnisse zeigen sehr unterschiedliche Auffas-
sungen und Interpretationen von forschungsnahen Lernmethoden, sowohl unter
den Lehrenden als auch zwischen Lehrer/innen und Didaktiker/innen. Die durch-
geführten Befragungen liefern wichtige Anhaltspunkte zur Rolle der Lehrer/innen-
bildung sowie den damit verbundenen Herausforderungen.
Schlüsselwörter. Forschungsnahe Methoden, Lehrer/innenbildung, naturwissen-
schaftlicher Unterricht
Inquiry-based teaching methods in German science education
Results of a teacher survey indicate need for action
Abstract. Since , many German school curricula have required the training of
(key) competences in addition to the teaching of subject knowledge. Especially in
science education, scientific methods and scientific literacy have been explicitly
mentioned. For the training of these competencies, didactic research proposes
various methods, such as inquiry-based and problem-based learning. The teacher
surveys referred to in this paper show which of these methods are (supposedly)
Verena Jannack, Jens-Peter Knemeyer und Nicole Marmé
Jannack, Verena; Knemeyer, Jens-Peter und Marmé, Nicole
(). Forschungsnahe Methoden im naturwissenschaft lichen
Unterricht. Lehrer/innenbefragung zeigt akuten Handlungsbe-
darf. In: heiEDUCATION Journal  | , S. –
https://dx.doi.org/./heiup.heied...
Forschungsnahe Methoden im
naturwissenschaftlichen Unterricht
Lehrer/innenbefragung zeigt akuten Handlungsbedarf
Experiment
Verena Jannack, Jens-Peter Knemeyer und Nicole Marmé
 heiEDUCATION Journal  |   heiEDUCATION Journal  | 
known to teachers and in which way they are applied in class. The results reveal
a great variety of understandings and interpretations considering these learning
methods, both among teachers and between teachers and education researchers.
The surveys provide important results on the role of teacher education and its
challenges.
Keywords. Inquiry-based methods, problem-based learning, teacher education,
science education
1 Einleitung
Im Jahr  gab es einen Umbruch in den deutschen Bildungsplänen. Erstmals
wurde neben dem Erwerb von Fachwissen auch die Entwicklung von (Schlüssel-)
Kompetenzen bei Schülerinnen und Schülern gefordert (KMK a–c). Die
Bildungs pläne für Baden-Württemberg nennen in diesem Zusammenhang in
allen naturwissenschaftlichen Fächern explizit wissenschaftliche Arbeits-
weisen wie das Bilden von Hypothesen sowie die Planung, Durchführung, Aus-
wertung und Dokumentation von Experimenten (MKJS a, S. , , ,
, ; MKJS b, S.–; MKJS , S.). Eine Fortführung dieser
Kompetenzorien tierung zeigt sich dann auch in den aktuellsten baden-württem-
bergischen Bildungsplänen von , wo die oben genannten naturwissenschaft-
lichen Arbeitsweisen in den prozessbezogenen Kompetenzen zusammengefasst
und jeweils den inhaltlichen Kompetenzen voran gestellt sind (exemplarisch für
die Gymnasien: MKJS  Fachpläne Biologie, Chemie, S.–; Fachplan Phy-
sik, S.–). Für die Förderung dieser Kompetenzen müssen schüleraktivierende
Methoden die lehrerzentrierten Methoden ergänzen (vgl. Rocard et al. ).
Rocard et al. (ebd.) schlagen als geeignete Methoden problembasiertes Lernen
oder untersuchende Methoden vor, wie forschend-entwickelndes (vgl. Schmid-
kunz, Lindemann ) oder entdeckendes Lernen (vgl. Bruner ).
Allerdings hat die Implementationsforschung gezeigt, dass politisch intendierte
Veränderungen nur sehr langsam und teilweise bruchstückhaft oder verzerrt den
Weg in den Unterricht finden (vgl. Gräsel, Parchmann ). Daher stellt sich die
Frage, inwiefern schüleraktivierende Methoden im Schulunterricht überhaupt
zum Tragen kommen. Im Folgenden sollen zunächst die genannten forschungs-
nahen Methoden voneinander abgegrenzt und im Anschluss die Erkenntnisse
zweier Befragungen von Lehrer/innen zur Verbreitung und Umsetzung dieser
Methoden vorgestellt und diskutiert werden.
Forschungsnahe Methoden im naturwissenschaftlichen Unterricht
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2 Überblick über forschungsnahe Methoden
Im Bereich der forschungsnahen Methoden unterscheidet man in der deutsch-
sprachigen Literatur forschendes, forschend-entwickelndes, entdeckendes und
problemorientiertes Lernen sowie die Projektarbeit.
Das forschende Lernen betont das Durchlaufen des gesamten naturwissen-
schaftlichen Forschungsprozesses, von der Entwicklung einer Frage, über die
Planung und Durchführung von Versuchen, bis hin zur Darstellung der Ergeb-
nisse. Dabei ist das übergeordnete Ziel, auch für Dritte interessante Ergebnisse
zu gewinnen (vgl. Huber , S.). Somit ist diese Methode für den Schulunter-
richt nur bedingt geeignet und kann ausschließlich im hochschuldidaktischen
Zusammenhang regelmäßig Anwendung finden. Vor diesem Hintergrund haben
Schmidkunz und Lindemann () für die Schule das forschend-entwickelnde
Verfahren generiert. Der Lernprozess wird hier anhand von Experimenten in den
fünf Stufen () Problemgewinnung, () Überlegungen zur und () Durchführung
der Problemlösung, () Abstraktion der Ergebnisse sowie () Wissenssicherung
(ebd., S.) aufgebaut und von der Lehrperson flankiert. Eine andere Abwand-
lung für Schülerinnen und Schüler ist das entdeckende Lernen (vgl. Bruner ,
S.). Hierbei bereitet die Lehrperson in einem forschungsähnlichen Vorgehen
bereits vorhandenes Wissen auf, das die Lernenden im Anschluss erarbeiten.
(vgl. Huber , S.). Die drei bisher vorgestellten Methoden zielen in erster
Linie auf die Gewinnung theoretischer Erkenntnisse ab. Die Projektarbeit dage-
gen stellt die Entwicklung eines Produkts in den Vordergrund, wobei die Lernen-
den den Arbeitsprozess selbst gestalten und die Lehrperson begleitend agiert
(vgl. Huber , S.; Messner ).
Die englischsprachige Literatur unterscheidet streng zwischen problembasier-
tem Lernen als ‚Lernen am Problem‘ und problemorientiertem Lernen als ‚Ler-
nen über das Problem‘ (vgl. Ross ). Im deutschsprachigen Raum dagegen
ist der Terminus ‚problembasiertes Lernen‘ noch weitgehend unbekannt und
‚problemorientiertes Lernen‘ wird als Überbegriff für verschiedenste Vorgehens-
weisen im Unterricht genutzt (vgl. Reinmann, Mandl , S.). Zur Entwick-
lung von Kompetenzen sollte das problembasierte Lernen (Lernen am Problem)
eingesetzt werden, bei dem ausgehend von einer Problemstellung nach einem
vorgegebenen Kreisprozess im Wechsel zwischen Gruppendiskussion und Selbst-
studium neues Wissen erschlossen wird (vgl. ebd., S.–). Dabei ist der
Lernprozess selbst und nicht unbedingt die erarbeitete Problemlösung das Ziel.
Ein geeignetes Problem zeichnet sich nach Dörner durch einen un erwünschten
Ausgangszustand, einen angestrebten Endzustand und eine Barriere aus, für
deren Überwindung der Weg nicht bekannt ist. Im Gegensatz dazu sind Aufgaben
Verena Jannack, Jens-Peter Knemeyer und Nicole Marmé
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„geistige Anforderungen, für deren Bewältigung Methoden bekannt sind“ (Dörner
, S.). Im Schulunterricht sollte eine Problemstellung also verschiedene Zu-
gänge ermöglichen und unterschiedliche Lösungswege zulassen sowie kognitiv
und emotional motivierend gestaltet sein (vgl. Jonassen , S.–). Konkrete
Beispiele für den Schulunterricht werden bei Jannack et al. () vorgestellt.
Alle genannten Methoden vereinen die Prinzipien der Schüleraktivierung, des
kooperativen Lernens sowie der Selbstorganisation und eignen sich somit zur
Ausbildung bzw. Förderung naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen. Darüber hin-
aus wird das Vorgehen in einzelne Phasen gegliedert, die sich an der Arbeit von
Wissenschaftler/innen orientieren. Bezogen auf den Schulalltag ist zu ergänzen,
dass es sich um Makromethoden handelt, die kaum innerhalb einer Schulstunde
umgesetzt werden können. So sind meist mehrere Stunden nötig, um die Schü-
lerinnen und Schüler ihre Ideen selbst organisieren zu lassen und so eine Förde-
rung von naturwissenschaftlichen Handlungskompetenzen zu ermöglichen.
3 Forschungsnahe Methoden im Schulunterricht
Die vorgestellten forschungsnahen Methoden sind in den „Leitgedanken zum
Kompetenzerwerb für Naturwissenschaften“ im Bildungsplan von Baden-Würt-
temberg beschrieben und teilweise explizit genannt (MKJS a, S.–). Um
zu erheben, inwiefern diese Methoden bekannt sind und im Unterricht eine Rolle
spielen, wurde eine exemplarische Befragung von Lehrerinnen und Lehrern an
fünf Gymnasien durchgeführt (N=). Die Auswahl der Gymnasien erfolgte nicht
nach repräsentativen Gesichtspunkten, sondern ergab sich durch die Erlaubnis,
die Lehrer/innen befragen zu dürfen. Es handelte sich um eine ländliche Schule
auf der schwäbischen Alb und vier städtische Gymnasien im Regierungsbezirk
Karlsruhe. Im Fokus der Betrachtung steht im Folgenden die Situation im natur-
wissenschaftlichen Unterricht, weshalb nur die Antworten der Lehrerinnen und
Lehrer mit mindestens einem naturwissenschaftlichen Fach ausgewertet werden
(NN=). Die Stichprobe bezieht auch Geographielehrer/innen ein, da diese in
Baden-Württemberg berechtigt sind, das integrative Fach „Naturwissenschaft
und Technik“ zu unterrichten.
. Methoden im naturwissenschaftlichen Unterricht
Bei der Befragung bekamen die Lehrerinnen und Lehrer eine Liste von Metho-
den, bei denen sie Kenntnis und Einsatz in sechs Stufen einschätzen sollten:
DieMethode kenne ich und (i) wende sie regelmäßig an; (ii) wende sie nicht regel-
Forschungsnahe Methoden im naturwissenschaftlichen Unterricht
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mäßig an, habe sie aber schon ausprobiert; (iii) möchte sie in Zukunft auspro-
bieren; (iv) werde sie nicht einsetzen; die Methode kenne ich nicht, (v) sie würde
mich aber interessieren; (vi) sie interessiert mich auch nicht. Abbildung  zeigt
den Bekanntheitsgrad (Antworten i–iv) der einzelnen Methoden, wobei die Ant-
worten iii und iv zusammengefasst wurden. Die Methoden sind nach abnehmen-
dem Anteil des regelmäßigen Einsatzes im Unterricht sortiert.
In der Grafik findet man die in Kapitel zwei vorgestellten, forschungsnahen und
eher schülerzentrierten Methoden auf den Positionen sechs bis neun. Der Frontal-
unterricht und das fragend-entwickelnde Verfahren auf den Positionen eins und
drei werden dagegen den lehrerzentrierten Methoden zugeordnet. Dazwischen
liegen die Schüler- und Lehrerexperimente, die nur schwer einzuordnen sind. Sie
können mit hoher Schüleraktivität als Elemente eines forschungsnahen Unter-
richts eingesetzt werden, sind aber häufig auch Teil eines stark lehrergelenkten
Unterrichts, wo sie in Form von „Bestätigungsversuchen“ Verwendung finden
(Schallies , S.–).
Abb. : Methoden im naturwissenschaftlichen Unterricht (NN = )
сہ
усہ хсہ чсہ щсہ тссہ
тсѷ,/1#,)&,
ъѷ/,)"*,/&"+1&"/1"0"/+"+
щѷ/,'"(1/"&1
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тѷ/,+1)2+1"//& %1
"1%,!"+&*+12/4&00"+0 %#1)& %"++1"//& %1
(i) Kenne ich und wende ich regelmäßig an.
(ii) Kenne ich, wende ich aber nicht regelmäßig an.
(iii+iv) Kenne ich, habe ich aber noch nie angewendet.
. Frontalunterricht
. Präsentation, Referate
. Fragend-entw. Unterricht
. Demonstrationsexperiment
. Schülerexperimente
. Forschend-entw. Unterricht
. Entdeckendes Lernen
. Projektarbeit
. Problemorientiertes Lernen
. Portfolio
Methoden naturwissenschaftlichen Unterricht
(i) Kenne ich und wende ich regelmäßig an.
(ii) Kenne ich, wende ich aber nicht regelmäßig an.
(iii + vi) Kenne ich, habe ich aber noch nie angewendet.
Verena Jannack, Jens-Peter Knemeyer und Nicole Marmé
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Die Ergebnisse zeigen, dass nur zwei Methoden von über  % der befragten Lehr-
kräfte regelmäßig im Unterricht Anwendung finden, nämlich der Frontal unterricht
und die Präsentation durch Schülerinnen und Schüler. Der fragend-entwickelnde
Unterricht und Experimente werden noch von über der Hälfte der Lehrpersonen
regelmäßig eingesetzt, die oben genannten forschungsnahen Methoden dagegen
lediglich etwa von einem Viertel der Befragten. Allerdings gibt die Mehrheit der
Lehrenden (je nach Methode zwischen  % und %) an, die forschungsnahen
Methoden zumindest gelegentlich zu gebrauchen. Die Auswertung der Gesamt-
gruppe ergab unter Einbeziehung der Antworten zu weiteren Fragen, dass die
lehrerzentrierten Methoden insgesamt am häufigsten im Unterricht verwendet
werden und bei der Hälfte der Befragten sogar den größten Anteil im Unterricht
ausmachen (Jannack , S.–).
Aufgrund der kleinen Stichprobe lassen sich zwar keine quantitativen oder all-
gemeingültigen Aussagen ableiten, allerdings liefert die Befragung deutliche
Hinweise, dass lehrerzentrierte Methoden gegenüber forschungsnahen Metho-
den immer noch sehr dominant sind. Lehrerzentrierter Unterricht ist jedoch nur
unzureichend geeignet, die im Bildungsplan geforderten Kompetenzen bei den
Schülerinnen und Schülern zu entwickeln. Umso wichtiger ist es, dass die for-
schungsnahen Methoden, bei ihren geringen Einsatzzeiten, auch effektiv gestal-
tet werden. Da es sich bei der Befragung um eine Selbsteinschätzung der Lehr-
personen handelt, ist es notwendig zu untersuchen, was diese genau unter den
forschungsnahen Methoden verstehen und wie sie diese im Unterricht umsetzen.
Dabei stellt sich zwangsläufig die Frage, inwieweit sich die Vorstellungen mit den
didaktischen Beschreibungen der Methode decken und ob die Umsetzung zur
Entwicklung der geforderten Kompetenzen geeignet ist.
. Umsetzungen (vermeintlich) forschungsnaher Methoden
Forschungsnahe Methoden sollen bei den Schülerinnen und Schülern Kom-
petenzen im Bereich naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen ausbilden. Dabei
bedarf es einer selbstständigen, aktiven Beschäftigung mit der Thematik und
die Lernenden sollten die Möglichkeit bekommen, sich über einen längeren
Zeitraum mit einer Problemstellung zu beschäftigen und diese experimentell
zu untersuchen. Während dies in den Fächern Biologie, Chemie und Physik an
Gymnasien aufgrund der stofflichen Fülle kaum machbar ist, sollte es möglich
sein, diese Methoden in den integrativen naturwissenschaftlichen Fächern, wie
sie auch an (Werk-)Realschulen unterrichtet werden, leichter einzusetzen (MKJS
b; MKJS ).
Forschungsnahe Methoden im naturwissenschaftlichen Unterricht
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Um herauszufinden, wie die Umsetzung in der Realität abläuft, wurde im Rah-
men einer wissenschaftlichen Arbeit eine schriftliche Befragung naturwissen-
schaftlicher Lehrpersonen an neun Realschulen durchgeführt (N = ), welche
nur Kenntnis, Einsatz und Umsetzung von forschungsnahen Methoden thema-
tisierte. Insbesondere sollten die Lehrpersonen ein konkretes Umsetzungs-
beispiel skizzieren. Von den Befragten gaben (in Übereinstimmung mit der
ersten, oben vorgestellten Umfrage bei Gymnasiallehrer/innen) zwei Drittel an,
eine solche Methode bereits im Unterricht eingesetzt zu haben. Dabei wurde bei
allen skizzierten Unterrichtssequenzen die Sekundarstufe I adressiert. Die nach-
folgenden Ausführungen bieten eine Beschreibung und Analyse der  Sequen-
zen.
.. Beschreibung und Analyse der Unterrichtssequenzen
Insgesamt muss angemerkt werden, dass es sich bei den Angaben der Lehrerin-
nen und Lehrer meist nur um wenige Stichworte handelt, welche ausschließlich
die zentralen Phasen des Unterrichts nennen, ohne auf die Methodik oder den
genaueren Unterrichtsverlauf einzugehen. Dennoch lassen sich die Antworten
grob in zwei Dimensionen unterscheiden. Beim Unterrichtsumfang ist zwischen
isolierten Einzelstunden und deutlich längeren Einheiten zu unterscheiden.
Beim Unterrichtsaufbau zeigen sich Einheiten mit klassischer Unterrichtsgestal-
tung (Einstieg – Erarbeitung – Sicherung) und solche mit mehr oder weniger stark
ausgeprägten Ansätzen forschungsnaher Methoden.
Ein Lehrer (L) skizziert ein Projekt, das er über vier Jahre jeweils in mehreren
Schulstunden außerhalb des regulären Unterrichts im Rahmen einer AG durch-
führte. Ein anderer (L) schildert eine offene Unterrichtsumgebung zu einer vor-
gegebenen Thematik, die von den Schülerinnen und Schülern im Laufe eines
halben Jahres bearbeitet wurde. In beiden Fällen wird der Ablauf des Projekts
nicht genauer beschrieben, allerdings erstreckten sich die beiden Projekte über
einen längeren Zeitraum und stellten die Arbeit der Schülerinnen und Schüler ins
Zentrum des Geschehens, so dass eine Umsetzung forschungsnaher Methoden
grundsätzlich möglich gewesen wäre.
Insgesamt dreizehn Lehrpersonen (L–L) beschreiben die Gestaltung einer
einzelnen Unterrichtsstunde mit den Phasen Einstieg, Erarbeitung und Ergeb-
nissicherung. Dabei handelte es sich bei den Einstiegen wahlweise um Frage-
stellungen, Aufgabenstellungen oder Impulse über Bilder, Filme bzw. Zitate. Die
Erarbeitungsphasen fanden entweder in Gruppen- oder Einzelarbeit statt und
dienten zur Informationsbeschaffung anhand von vorbereiteten Materialien. In
Verena Jannack, Jens-Peter Knemeyer und Nicole Marmé
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vier Fällen schloss sich am Ende der Stunde noch eine Reflexionsphase an. Diese
Unterrichtsstunden können schon aufgrund der zeitlichen Gestaltung keine for-
schungsnahen Methoden umsetzen, da es sich wie oben aufgezeigt um Makro-
methoden handelt.
Es gibt zwei weitere Unterrichtsbeispiele (LundL), die dem Aufbau Einstieg
Erarbeitung – Sicherung folgen, jedoch über einen Zeitraum von  bis  bzw. 
bis  Schulstunden umgesetzt wurden; im ersten Fall ebenfalls ergänzt durch
eine Reflexionsphase. Da die Schülerinnen und Schüler in diesen Unterrichts-
settings meist nicht in die Planung und Gestaltung einbezogen wurden, konnten
sie nur selten eigene Ideen entwickeln. Vielmehr sollte der Weg zu einem von der
Lehrperson vorgesehenen Ergebnis führen, so dass wahrscheinlich kaum natur-
wissenschaftliche Arbeitsweisen erlernt werden konnten, obwohl der zeitliche
Umfang dies möglich gemacht hätte.
Im gleichen Zeitrahmen gibt es zwei weitere Beispiele (L undL) aus dem
Fachbereich Chemie. Die Schülerinnen und Schüler sollten einen experimentel-
len Weg entwickeln, um eine Säure zu identifizieren bzw. gegebene Stoff gemische
zu trennen. Ob es sich dabei um eine Aufgabe oder eine Problemstellung han-
delte, hängt vom Vorwissen der Schüler/innen ab und somit vom vorherigen
Unterrichtsverlauf. In einem anderen Projekt (L) über zwölf Stunden mit
vorgege benem Projektplan, durften die Schülerinnen und Schüler in offenen
Arbeits phasen Experimente selbst entwickeln und zum Abschluss in der Klasse
vorstellen. Während die Angaben in den ersten beiden Fällen zu ungenau sind,
um eine Einschätzung der Methodik und der Schüler/innentätigkeiten abzuge-
ben, erfüllt das Projekt L wahrscheinlich die Voraussetzungen, um forschungs-
nahe Methoden umzusetzen und Kompetenzen bei den Schüler/innen zu fördern.
Zwei weitere Lehrkräfte (L und L) beschreiben die Verwendung des for-
schend-entwickelnden Verfahrens, bei dem die Schülerinnen und Schüler zu
einer gegebenen Forschungsfrage Hypothesen und Experimente zu deren Unter-
suchung entwickeln und diese selbstständig auswerten und reflektieren sollten.
Inwieweit die Lernenden die Experimente selbst durchführen durften, ist nicht
bekannt, es erscheint aber beim angegebenen Rahmen von nur einer Schul-
stunde eher unwahrscheinlich. Rein zeitlich kann es sich zwar nicht um eine for-
schungsnahe Makromethode handeln, aber die Unterrichtsstunden gaben den
Schülerinnen und Schülern wahrscheinlich die Möglichkeit, einzelne Aspekte aus
dem Forschungsprozess zu trainieren.
Bei den übrigen vier Fragebögen (L–L) ist die Beschreibung der Unterrichts-
gestaltung so knapp, dass sich der Unterrichtsverlauf nicht nachvollziehen lässt.
Forschungsnahe Methoden im naturwissenschaftlichen Unterricht
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Allerdings bezogen sich die Angaben jeweils auf eine Einzelstunde, die also kaum
den Ansprüchen eines forschungsnahen Unterrichts genügt haben dürfte.
.. Folgerungen
Rückblickend ist anzumerken, dass eine Interviewstudie möglicherweise zu ein-
deutigeren Ergebnissen geführt hätte als die Verwendung von Fragebögen. So
waren viele Angaben nur sehr ungenau, so dass die Auswertung der Daten mit
den praktischen Erfahrungen aus dem Schuldienst zwar stattfand, aber doch
an mancher Stelle Raum für Interpretation ließ. Dennoch kann bereits die Art
und Weise, wie die Lehrerinnen und Lehrer die in ihren Augen forschungsnahen
Methoden darstellten, ein Indiz dafür sein, dass es sich nicht um solche handelte.
Denn wer forschungsnahe Methoden verwendet, weiß, dass diese nicht in einer
Stunde umgesetzt oder in die klassischen Unterrichtsphasen eingeteilt werden
können.
Bezogen auf die Unterrichtssequenzen lässt sich zusammenfassend feststellen,
dass die Gestaltung in höchstens sieben Fällen (L, L, L–L) für eine Entwick-
lung von Kompetenzen im Bereich naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen geeig-
net gewesen sein könnte. Dies entspricht einem Viertel der Befragten, die an-
gaben, forschungsnahe Methoden im Unterricht einzusetzen. Tatsächlich muss
davon ausgegangen werden, dass der Anteil eher noch geringer ist. Das bedeu-
tet, dass die Lehrerinnen und Lehrer die (vermeintlich) forschungsnahen Metho-
den nicht nur selten, sondern zu einem großen Teil auch weitgehend ineffektiv
einsetzen. Außerdem sieht man eine deutliche Diskrepanz zwischen den Metho-
den, die von Naturwissenschaftsdidaktiker/innen beschrieben werden, und der
tatsächlichen Umsetzung durch die Lehrenden im Unterricht.
Darüber hinaus lassen die gemachten Angaben den Schluss zu, dass in den
wenigsten Fällen richtige Probleme zur Initiierung des Lernprozesses eingesetzt
wurden, die auf vielfältige Lernwege und offene Ergebnisse abzielten. Vielmehr
scheinen die beschriebenen Unterrichtssequenzen mit Fragen oder Aufgaben
eingeleitet worden zu sein. Ansonsten waren in den meisten Fällen die Metho-
den zur Bearbeitung entweder vorgegeben oder den Schülerinnen und Schülern
im Vorfeld bekannt. Daraus ergibt sich, dass die befragten Lehrerinnen und Leh-
rer die Definition von Problem und Aufgabe möglicherweise nicht kennen oder
zumindest nicht verinnerlicht haben. So wurden wahrscheinlich überwiegend
Aufgabenstellungen eingesetzt, die von der Gestalt her nicht zur Kompetenz-
entwicklung geeignet waren.
Verena Jannack, Jens-Peter Knemeyer und Nicole Marmé
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4 Folgerungen für die Lehrer/innenbildung
Eine mögliche Erklärung für die oben beschriebenen Ergebnisse findet sich in
der Tatsache, dass selbst in der Literatur die methodischen Begriffe nicht trenn-
scharf verwendet werden. Daraus ergäbe sich zunächst die Herausforderung
für die Aus- und Fortbildenden, sich selbst über die Begriffe klar zu werden und
diese dann auch entsprechend zu verwenden. Gleichzeitig ließe sich begriffliche
Eindeutigkeit aber auch durch die Kopplung von fachlichen Inhalten und metho-
dischen Möglichkeiten vermitteln, da hier an Beispielen dargelegt werden kann,
was unter der jeweiligen Methode zu verstehen ist. Außerdem wäre vor allem in
der Lehrer/innenausbildung auf den Unterschied zwischen Aufgaben- und Prob-
lemstellungen sowie deren Bedeutung für den Unterricht zu achten.
Eine weitere Herausforderung besteht darin, die methodischen Kompetenzen
der Lehrerinnen und Lehrer auch im aktiven Berufsleben weiterzuentwickeln.
Allgemein sollten gute Fortbildungen Hintergrundwissen vermitteln, eine Akti-
vität der Teilnehmenden ermöglichen und idealerweise eine Begleitung oder
Unterstützung bei der Umsetzung anbieten (vgl. Parchmann, Gräsel ). Eine
Fortbildung zur Weiterentwicklung des Methodenrepertoires von Lehrpersonen
sollte also das Hintergrundwissen zur Methode bereitstellen und die Möglichkeit
bieten, die jeweilige Methode in einem konkreten fachlichen Zusammenhang
selbst auszuprobieren. Erhalten die Teilnehmenden dann noch die verwendeten
Unterrichtsmaterialien, wächst die Wahrscheinlichkeit, dass sie die neu erlernte
Methode selbst in ihren Unterricht integrieren.
Nach diesen Kriterien haben die Autor/innen eine Lehrer/innenfortbildung zum
Thema problembasiertes Lernen am Beispiel einer Kosmetik-Einheit entwickelt
und durchgeführt, welche von den Teilnehmenden insgesamt sehr positiv
evaluiert wurde (Jannack, Knemeyer, Marmé ). Bezogen auf die Kenntnis
von problem basiertem Lernen gaben in dieser Evaluation lediglich ein Viertel der
Befragten an, problembasiertes Lernen in der vorgestellten Form vor der Fort-
bildung gekannt zu haben (vgl. dazu  % Kenntnis in der aktuellen Befragung,
Abb. ). Die Lehrenden gaben auch an, bisher eher Projektarbeit als schüler-
zentrierte Methoden im Unterricht eingesetzt zu haben. Wobei hier, wie zu Beginn
beschrieben, nicht die Kompetenzentwicklung als vorrangiges Ziel formuliert
wird, sondern das Erreichen eines angestrebten Produktes.
Die Fragebögen der beiden vorgestellten Lehrer/innenbefragungen enthiel-
ten neben den Fragen zum Methodeneinsatz auch Fragen zum individuellen
Fortbildungsverhalten (Nges = N + N = ). So konnte gezeigt werden, dass die
Lehrerinnen und Lehrer über viele Kanäle von neuen Methoden erfahren, dass
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zum Erlernen derselben allerdings Fortbildungen und / oder Kollegengespräche
nötig sind (Jannack , S.–). Die Lehrenden der zweiten Befragung (N)
gaben an, regelmäßig Fortbildungen zu besuchen und die Veranstaltungen über-
wiegend nach Themen und Inhalten ( %), aber auch auf Empfehlung anderer
Lehrpersonen ( %) oder nach Praxisbezug ( %) auszuwählen (Jannack ,
S.). Somit kommt bereits der Ausschreibung einer Fortbildungsveran staltung
eine besondere Bedeutung zu, so dass hier genau auf die Bezeichnung bzw. die
Beschreibung geachtet werden sollte.
5 Fazit
Insgesamt kommt den Personen in der Lehrer/innenbildung eine besondere Ver-
antwortung zu. So besteht die Möglichkeit, dass sich die Gestaltung der Semi-
nare und Fortbildungsveranstaltungen sowie die trennscharfe Verwendung von
Fachbegriffen oder Bezeichnungen direkt auf die methodische Kompetenz der
Lehrenden auswirken können.
Aufgaben- und Problemstellungen sollten im Schulunterricht mit verschiede-
ner Zielsetzung eingesetzt werden. Die vorgestellten Befragungen liefern deut-
liche Hinweise, dass diese Unterschiede nur wenigen Lehrerinnen und Lehrern
bekannt sind. Daher wäre vor allem in der Lehrer/innenausbildung darauf zu
achten, die Begrifflichkeiten trennscharf zu verwenden und die zukünftigen
Lehrpersonen entsprechend anzuleiten.
Es bestehen begründete Anzeichen, dass es einen deutlichen Unterschied zwi-
schen den Methoden gibt, die Naturwissenschaftsdidaktiker/innen zur Förde-
rung von Handlungskompetenzen vorschlagen, und der Art, wie Lehrpersonen
diese wahrnehmen und im Unterricht umsetzen. Dies sollte direkte Folgen für
die Gestaltung der Lehramtsausbildung und die Notwendigkeit von Fortbildun-
gen haben. Außerdem ist bei vielen Selbsteinschätzungen von Lehrerinnen und
Lehrern (zumindest bezüglich des Methodeneinsatzes) immer zu bedenken, dass
sie möglicherweise Definitionen zugrunde legen, die sich stark von denen aus
der bildungswissenschaftlichen Literatur unterscheiden können.
Um die aus den vorgestellten Befragungen gewonnenen Hinweise in allgemein-
gültige, belastbare Aussagen zu überführen, gilt es einerseits ggf. durch Interviews
eine Möglichkeit zu finden, die Fragen so zu formulieren, dass die Antworten eine
bessere Zuordnung der beschriebenen Unterrichtseinheiten zu den jeweiligen
Methoden erlauben, und andererseits die Stichprobe zu vergrößern. Da es sich
hierbei um einen zeitaufwendigen Prozess handelt, sollten die vorhandenen
Verena Jannack, Jens-Peter Knemeyer und Nicole Marmé
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Hinweise auch jetzt schon in der Lehreraus- und -fortbildung berücksichtigt wer-
den. Zumal die Studien auch zeigen, dass sich viele Lehrende regelmäßig fort-
bilden (Jannack , S. ) und sich bewusst sind, dass sie neue Methoden
am ehesten in Fortbildungen für Lehrpersonen lernen können (ebd., S.–).
Somit könnten entsprechend gestaltete Fortbildungen eine geeignete Möglich-
keit sein, forschungsnahe Methoden in den Unterricht zu implementieren.
Literatur
Bruner, Jérôme Seymour (). Der Akt der Entdeckung. In: H. Neber (Hrsg.):
Entdeckendes Lernen. Weinheim / Basel: Beltz, S.–
Dörner, Dietrich (). Problemlösen als Informationsverarbeitung [EA ].
Stuttgart: Kohlhammer, . Aufl.
Gräsel, Cornelia und Parchmann, Ilka (). Implementationsforschung – oder:
der steinige Weg, Unterricht zu verändern. In: Unterrichtswissenschaft,  (),
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Forschungsnahe Methoden im naturwissenschaftlichen Unterricht
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Verena Jannack, Jens-Peter Knemeyer und Nicole Marmé
 heiEDUCATION Journal  |  MF heiEDUCATION Journal  | 
Die Autor/innen
Dr. Verena Jannack. Lehrerin am Gymnasium Gammertingen und Mit arbeiterin
der Arbeitsgruppe „Didaktik aktuell“ an der Pädagogischen Hochschule
Heidel berg; Forschungsschwerpunkte: Problembasiertes Lernen, Lehrkräfte-
aus- und -weiterbildung
jannack@didaktik-aktuell.de
Dr. Jens-Peter Knemeyer. Pädagogische Hochschule Heidelberg, Leitung der
Arbeitsgruppe „Didaktik aktuell“; Forschungsschwerpunkte: Lehrkräfteaus-
und -weiterbildung, naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen, wissen-
schaftliches Schreiben, Gender in MINT, Gender und Berufsorientierung
knemeyer@didaktik-aktuell.de
Prof. apl. Dr. Nicole Marmé. Pädagogische Hochschule Heidelberg, Professorin
für Physik und Physikdidaktik am Institut für Naturwissenschaften, Geo grafie
und Technik, Leitung der Arbeitsgruppe „Didaktik aktuell“; Forschungs-
schwerpunkte: Lehrkräfteaus- und -weiterbildung, naturwissenschaftliche
Denk- und Arbeitsweisen, wissenschaftliches Schreiben, Gender in MINT,
Gender und Berufsorientierung
marme@didaktik-aktuell.de
Article
Full-text available
Zusammenfassung Interesse ist ein wichtiges unterrichtliches Ziel und positiv mit weiteren Konstrukten wie Leistung und Selbstkonzept assoziiert. Eine Abnahme des Interesses von Lernenden in den Naturwissenschaften allgemein und insbesondere im Chemieunterricht über den Verlauf der Sekundarstufe wurde wiederholt festgestellt. Um Interesse im Schulkontext zu fördern, bietet sich gemäß des Vier-Phasen Modells der Interessenentwicklung insbesondere das zeitlich instabile situationale Interesse an. Die Befundlage zu möglichen Triggern für situationales Interesse ist sehr vielfältig, jedoch teilweise uneindeutig. Zudem werden bislang in den Untersuchungen zum situationalen Interesse zentrale Qualitäts- und Gestaltungsmerkmale von Unterricht wie die Klassenführung oder Unterrichtsphasierung nicht systematisch berücksichtigt. Dieses Desiderat adressiert die vorliegende Beobachtungsstudie im Fach Chemie, indem sie den Zusammenhang zwischen Unterrichtsqualität sowie -gestaltung mit dem situationalen Interesse von Lernenden der Sekundarstufe I mittels einer Mehrebenenanalyse untersucht. Die Ergebnisse bestätigen empirisch, dass in der vorliegenden Studie praktische Erarbeitungsphasen in positiver Relation zum situationalen Interesse der Lernenden stehen, während theoretische Erarbeitungsphasen damit negativ verknüpft sind. Einstiegs- und Sicherungsphasen weisen keinen systematischen Zusammenhang mit dem situationalen Interesse auf. Im Bereich der Unterrichtsqualität zeigen sich negative Zusammenhänge zwischen dem situationalen Interesse und Klassenmanagement bzw. Verständnisorientierung, während zwischen dem situationalen Interesse und Strukturierung bzw. Förderung positive Zusammenhänge festgestellt wurden. Mögliche Ursachen sowie Implikationen für Forschung und Praxis werden diskutiert.
Article
Full-text available
Der Wandel der Gesellschaft verstarkt die Bedeutung von Kompetenzen fur lebenslanges Lernen. Um diese Basiskompetenzen zu fordern, wird der Unterricht zunehmend vom konstruktivistischen Lernverstandnis und seinen Methoden gepragt und die Lehrkrafte mussen dementsprechend aus- oder fortgebildet werden. Die Integration von Problembasiertem Lernen in die vorgestellte Lehrkraftefortbildung stellt eine gute Moglichkeit zum Erwerb entsprechender Kompetenzen dar und steigert gleichzeitig die Verwendungswahrscheinlichkeit im Schulunterricht. 13.05.2016 | Verena Jannack, Jens-Peter Knemeyer & Nicole Marme (Heidelberg)
Article
Full-text available
Unterrichten und Lernumgebungen gestalten / Gabi Reinmann-Rothmeier ; Heinz Mandl. - In: Pädagogische Psychologie / Andreas Krapp ... (Hrsg.). - 4., vollst. überarb. Aufl. - Weinheim : Beltz, 2001. - S. 601-646
Article
Wir leben in einer Zeit, die von den Fortschritten in den Lebenswissenschaften geprägt ist. Die gesellschaftliche Entwicklung wird in diesem Zusammenhang immer stärker abhängig von Individuen, die das neue Wissen verstehen und an der weiteren Entwicklung teilhaben können - als Bürger oder Wissenschaftler. Bereitet die in den Schulen vermittelte naturwissenschaftliche Bildung auf die darin liegenden Herausforderungen angemessen voř Untersuchungen haben gezeigt, dass Naturwissenschaften traditionell eher in „sterilen Päckchen hundertprozentiger Wahrheiten” unterrichtet werden. Zur Entwicklung von Wissenschaftsverständnis werden hingegen authentische Lernsituationen, die Lebensbezug aufweisen, benötigt.In der Arbeit werden Anspruch und Wirklichkeit naturwissenschaftlichen Unterrichts diskutiert. Ein Paradigmenwechsel in den Unterrichtsmethoden ist erforderlich.
Article
Although problem solving is regarded by most educators as among the most important learning outcomes, few instructional design prescriptions are available for designing problem-solving instruction and engaging learners. This paper distinguishes between well-structured problems and ill-structured problems. Well-structured problems are constrained problems with convergent solutions that engage the application of a limited number of rules and principles within well-defined parameters. Ill-structured problems possess multiple solutions, solution paths, fewer parameters which are less manipulable, and contain uncertainty about which concepts, rules, and principles are necessary for the solution or how they are organized and which solution is best. For both types of problems, this paper presents models for how learners solve them and models for designing instruction to support problem-solving skill development. The model for solving well-structured problems is based on information processing theories of learning, while the model for solving ill-structured problems relies on an emerging theory of ill-structured problem solving and on constructivist and situated cognition approaches to learning.
Der Akt der Entdeckung
  • Jérôme Bruner
  • Seymour
Bruner, Jérôme Seymour (1973). Der Akt der Entdeckung. In: H. Neber (Hrsg.): Entdeckendes Lernen. Weinheim / Basel: Beltz, S. 15-27
Forschendes Lernen aus schulischer Sicht
  • Rudolf Messner
Messner, Rudolf (2009). Forschendes Lernen aus schulischer Sicht. In: R. Messner (Hrsg.): Schule forscht -Ansätze und Methoden zum forschenden Lernen. München: C. H. Beck, S. 15-30
Bildungsplan Realschule. Ditzingen: Reclam MKJS (Ministerium für Kultus
MKJS (Ministerium für Kultus, Jugend und Sport BadenWürttemberg) (2004a). Bildungsplan Gymnasium. Ditzingen: Reclam MKJS (Ministerium für Kultus, Jugend und Sport BadenWürttemberg) (2004b). Bildungsplan Realschule. Ditzingen: Reclam MKJS (Ministerium für Kultus, Jugend und Sport BadenWürttemberg) (2012). Bil dungsplan Werkrealschule. Ditzingen: Reclam MKJS (Ministerium für Kultus, Jugend und Sport BadenWürttemberg) (2016). Bildungsplan des Gymnasiums. In: Ministerium für Kultus, Jugend und Sport BadenWürttemberg (Hrsg.): Kultus und Unterricht, Lehrplan heft 3. VillingenSchwenningen: Neckar. Online unter http://www.bildungs plaenebw.de/,Lde/LS/BP2016BW/ALLG/GYM [05.08.2019]