Pascals Barometer. Lehrkunstdidaktik 8. frei nach Martin Wagenschein. »Also, ist es wirklich wahr?« Marc Eyer / Ueli Aeschlimann

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1 Marc Eyer / Ueli Aeschlimann Pascals Barometer frei nach Martin Wagenschein Mit Beiträgen von Hans Christoph Berg, Fabienne Freiburghaus, Peter Labudde, Willi Stadelmann Lehrkunstdidaktik 8»Also, ist es wirklich wahr?«

2 5 Inhaltsverzeichnis Grusswort 7 Martin Schäfer Wagenscheins Vorlage 8 Teil I Lehrstückkomposition 11 1 Das Lehrstück auf einer Doppelseite 12 2 Die Lehridee 15 Wegweisertexte 16 3 Die Komposition 19 Übersicht 20 Ouvertüre Das Experiment mit dem Bierglas 21 Der lange Wasserschlauch 22 Die beschränkte Kraft des Vakuums 23 Hat die Luft ein»gewicht«? 24 Die Besteigung des Puy de Dôme 25 Die Kraft des Luftdrucks 26 Die Schlussrunde 26 Nachspiel 27 Luftdruck und Wetter 28 Teil II Lehrstückinszenierungen und Lehrstückvariationen 29 1»Pascals Barometer«am Gymnasium Neufeld Bern 31 Vorbemerkungen 31 Eröffnung Das Experiment mit dem Wasserglas 31 Der lange Wasserschlauch 36 Die beschränkte Kraft des Vakuums 42 Hat die Luft ein»gewicht«? 44 Die Besteigung des Puy de Dôme 47 Die»Kraft des Luftdrucks«und die Schlussrunde (Blockhalbtag) 49 2»Pascals Barometer«in der Lehrerinnen- und Lehrerbildung 57 3 Vergleich der beiden Inszenierungen 85 Übersicht über die beiden Inszenierungen 85 Kurze Gegenüberstellung der beiden Inszenierungen 86 4»Pascals Barometer«an der Kantonsschule Solothurn 87 Fabienne Freiburghaus (kommentiert von Marc Eyer)

3 6 Teil III Reflexion und Diskurs 93 1 Die Methodentrias im Lehrstück : exemplarisch genetisch dramaturgisch 95 Exemplarisch 95 Genetisch 96 Dramaturgisch 97 2 Acht Lehrstück- Komponenten 101 Phänomen 101 Sogfrage 102 Ich-Wir-Balance 102 Dynamische Handlung und Urszene 103 Kategorialer Aufschluss 103 Originäre Vorlage 104 Werkschaffende Tätigkeit 104 Grundorientierendes Denkbild Schülerinnen- und Schülerkommentare als Feedbackpartitur Lehrplananpassung und Methodenvielfalt 109 Gymnasium (Eyer) 109 Lehrerbildung Sekundarstufe I (Aeschlimann) Das Lehrstück und die Bildungsstandards Kommentare kritischer Freunde 117 Gemeinsam Konzepte wechseln und neues Wissen konstruieren 117 Peter Labudde Bemerkungen zum Lehrstück aus Sicht neuropsychologischer Erkenntnisse über Lernen und Denken 121 Willi Stadelmann Nachwort 129 Hans Christoph Berg Anhang 133 Briefwechsel zwischen Pascal und Périer 135 Lettre de Monsieur Pascal Le Jeune à Monsieur Périer 136 Lettre de Monsieur Périer à Monsieur Pascal Le Jeune 138 Vereinfachte Zusammenfassung des Briefes von Pascal an Périer 142 Quellen- und Bildnachweis 143 Literaturverzeichnis 145

4 Grusswort 7 Grusswort Es freut mich sehr, dass hier ein Buch entstanden ist, zu dem drei Mitarbeiter der Pädagogischen Hochschule Bern (PH Bern) entscheidend beigetragen haben hat Rolf Gschwend (Institut für Weiterbildung) den Marburger Schulpädagogen Prof. Dr. Hans Christoph Berg eingeladen, in Bern die von ihm entwickelte Lehrkunstdidaktik vorzustellen. Das 1998 erschienene Buch»Lehrkunstwerkstatt II: Berner Lehrstücke«stellt Bergs erfolgreiche Arbeit in Bern vor. Rolf Gschwend setzt sich heute noch für die Verbreitung der Lehrkunst in Bern ein. Zur ersten Arbeitsrunde gehörte damals auch Ueli Aeschlimann (Institut Sekundarstufe I). Er unterrichtete am Lehrerseminar und entwickelte für seine Schüler und Schülerinnen nach einer Vorlage von Martin Wagenschein das Lehrstück Pascals Barometer, das im vorliegenden Buch präsentiert wird. Als 2001 die Lehrerbildung in eine tertiäre Ausbildung umgestaltet wurde und vom traditionellen Lehrerseminar an eine neue Institution im Hochschulbereich überging, die heutige PH Bern, hat Ueli Aeschlimann das Lehrstück für die Ausbildung von Studierenden angepasst. Marc Eyer (Institut Sekundarstufe II) hat Pascals Barometer vor einigen Jahren in seinen Physikunterricht am Gymnasium Neufeld (Bern) aufgenommen. Er war federführend bei der Herausgabe des vorliegenden Bandes, was nicht zuletzt zeigt, wie gut die Zusammenarbeit verschiedener Institute der PH Bern funktioniert. In diesem Fall ist das gemeinsame Interesse am Thema (dem Luftdruck) und an dessen didaktischer Umsetzung auf verschiedenen Schulstufen das verbindende Element. Im Rahmen ihrer Lehrtätigkeit haben Ueli Aeschlimann und Marc Eyer das Lehrstück und seine didaktischen Grundlagen immer weiter vertieft, und sie dürfen stolz sein auf das Werk, das nun vorliegt. Ich hoffe, dass es viele Lehrpersonen der Sekundarstufe I und II und Dozierende der Lehrerinnen- und Lehrerbildung anregen wird. Martin Schäfer, Rektor der PH Bern

5 8 Pascals Barometer frei nach Martin Wagenschein Wagenscheins Vorlage In seinen Memoiren Erinnerungen für morgen (Weinheim 2002, S. 117f.) beschreibt Martin Wagenschein seine Besuche bei den Zusammenkünften von losen Gruppen junger Lehrerinnen und Lehrer an verschiedenen Orten in der Schweiz zu Beginn der Siebzigerjahre. Diese Treffen dienten dem freien Austausch von Unterrichtserfahrungen. Hier spürte Wagenschein wieder den Geist der Odenwaldschule und der Zwanzigerjahre:»Die Zwanziger Jahre schienen nachgerückt. (Kein Wort hörte ich dort aus der erziehungswissenschaftlichen Retortensprache.) Keine Vortragssäle, nur die alten großen Wohn- und Schlafräume [der Jugendstilvilla Iskandria in Ebertswil; Anm. d. A.]. 20 bis 30 Teilnehmer, meist junge Männer und Frauen.«In diesem Umfeld entstand die Vorlage für das Barometer-Lehrstück. Der folgende Dialog ist ein Auszug aus einem 1978 aufgezeichneten Gruppengespräch bei einer solchen Tagung. Die Gruppe von Lehrerinnen und Lehrern sitzt dabei gemeinsam mit Martin Wagenschein an einem ovalen, zunächst leeren Tisch. Im Verlaufe des Gesprächs kommen dann ein mit Wasser gefülltes Waschbecken und ein Trinkglas auf den Tisch (vgl. Abbildung 1). Der Anlass der entstehenden Diskussion ist das Trinkglas, das, mit Wasser gefüllt, verkehrt aus dem Becken gezogen wird und aus dem das Wasser nicht ausfließt. Im Dialog steht W für Wagenschein und T für Teilnehmerin oder Teilnehmer. Abbildung 1 Martin Wagenschein 1983 an einem Treffen von Lehrerinnen und Lehrern in Darmstadt

6 Wagenscheins Vorlage 9 W:»Am Anfang brauchen wir ein erstaunliches Phänomen, ein sonderbares. Wie ist es denn, wenn man ein Glas beim Spülen aus dem Wasser zieht? Haben Sie da mal etwas Auffälliges bemerkt?«t:»wenn man das Glas heraushebt, so nimmt man erst das Wasser mit hoch, bis es dann plötzlich rausläuft.«w:»sie haben aber nicht alles erzählt «T:»Ach so, ja: Mit dem Boden nach oben, umgekehrt also. Unter Wasser ist es ganz voll Wasser, Wasserspiegel höher. Bleibt drin.«w:»nun mal ganz genau «T:»Wenn ich ein Glas unter Wasser ganz voll mache und es dann mit dem Boden vorsichtig über das Wasser hinaushebe, sodass sein Rand nicht über die Wasseroberfläche kommt, dann geht das Wasser im Glas mit.«w:»wie meinen Sie das, geht mit?«t:»die Wasseroberfläche im Glas ist dann höher als die in der Wasserschüssel. Das Wasser bleibt drin.«w (zu den andern):»wissen Sie, was er meint? Schon mal gesehen? Ich sehe es Ihnen an, dass Sie es nicht vor sich sehen!«t (weiblich, lachend):»ja dann müssen wir s eben mal machen, damit wir s vor uns haben!«auf einem riesigen alten Tisch wird eine Folie ausgebreitet. Vorsichtig wird eine Zinkwanne voll Wasser hereingetragen und draufgestellt. Man steht auf. Einige beginnen, zögernd, andächtig zu spülen. W (an T, der anfangs den Versuch vorgeschlagen hat):»ist es so richtig?«t nickt. Gemurmel bei den anderen. W:»Ja, was wir gemacht haben, das ist jetzt klar.«man setzt sich wieder. W:»Jetzt: Was ist hier das Problem?«T:»Dass das Wasser im Glas bleibt, erstaunt mich. Sonst leert sich doch Wasser aus.«t:»wir sind gewohnt, dass das Wasser ausfließt. Es widerspricht der Gewohnheit.«Älterer Gast:»Wieso? Es ist doch gewöhnlich : Immer, wenn ich spüle, ist es so. Man wundert sich doch nicht darüber.«mehrere T:»Doch! Ich habe mich schon früher darüber gewundert.«t:»das Wasser kann nicht raus. Denn «W:»Wieso, will es denn?«t:»es will schon aber da drin (in der Wanne) ist halt viel mehr Wasser. Da kommt es nicht gegen an. Es kann sich nicht durchdrängen. Einer gegen viele!«(gelächter) W:»Das ist doch richtig. Die Menge macht s!«t (zögernd):»wenn im Glas mehr Wasser wäre, wenn das Wasser im Glas so viel wäre wie draussen «

7 10 Pascals Barometer frei nach Martin Wagenschein W:»Ja, ja! Da drängen sich Experimente auf, wie?«t:»ja, wenn wir statt der Wanne einen Suppenteller nein das geht nicht!«mehrere stimmen aber zu. Ein Teller wird geholt. T versucht es mit Bierglas und Suppenteller. Es missglückt zuerst, weil das Glas gleich zu hoch gehoben wird. Dann klappt s: Das Wasser bleibt im Glas, auch wenn das Glas (umgekehrt) nicht auf dem Teller ruht. Erstauntes Lächeln. So weiter, zwei Stunden lang. Wagenschein zeigt uns mit dieser Vorlage, wie ein Alltagsphänomen richtig exponiert und inszeniert aus sich heraus Fragen evoziert, Sogfragen, die einen in ihren Bann ziehen, einen nicht mehr loslassen, Rätsel, die gelöst werden wollen. Es bleibt aber nicht beim»lustigen Rätselraten im Unterricht«. Wagenschein greift hier nach einer Nuss, in der sich nicht nur ein Rätsel versteckt, sondern sich ein Wissenschaftsparadigma mitsamt seiner Kulturgeschichte verdichtet der Luftdruck. Das Paradigma und seine Kulturgeschichte soll nun, ausgehend vom Phänomen, entfaltet werden. Hinter dem rätselhaften Phänomen, das Wagenschein hier in den Unterricht bringt, steckt eine Sternstunde der Menschheit, die Entdeckung des Luftdrucks, die sich genetisch aus dem Phänomen heraus erschließen lässt. Aus der Nuss soll sich ein Baum entfalten, ein Baum, der zuvor in seiner Frucht verdichtet war. Nuss Baum. Die Nuss selbst aber ist die Frucht desselben Baumes, in der dieser sein Wesen festschreibt und weitergibt. Der Baum der Kulturgeschichte, festgehalten im Phänomen (Nuss), aus dem diese sich wieder entfalten lässt, wurde zum Symbol der Lehrkunst. 1 Also Baum Nuss Baum. Abbildung 2 Baum Nuss Baum als Symbol der Lehrkunst Wagenschein war ein Meister darin, solche»nüsse«aufzuspüren. Er hat seine Funde in rund einem Dutzend Unterrichtsexempeln skizziert, leider aber nie auskomponiert oder gar unterrichtet. Dieser Aufgabe hat sich die Bewegung der»lehrkunst-didaktik«um Hans Christoph Berg angenommen. Das vorliegende Lehrstück ist ein Produkt dieser Bemühungen und soll das Erbe Wagenscheins interessierten Lehrerinnen und Lehrern zugänglich machen. 1 Das Symbol der Nuss findet sich auch auf den Umschlägen dieser Buchreihe und auch als Titelbild des Konzeptbandes zur Lehrkunst: Hans Christoph Berg u. a. (2009), Die Werkdimension im Bildungsprozess. Vgl. dort auch den I. Teil, Idee und Ethos.

8 Teil I Lehrstückkomposition

9 1 Das Lehrstück auf einer Doppelseite Am Anfang steht ein»alltags«-experiment: Wir heben ein Glas verkehrt herum also mit der Öffnung nach unten aus einem mit Wasser gefüllten Becken. Warum läuft das Wasser nicht aus dem Glas, wenn wir es so aus dem Becken heben? Mit dieser Frage ist bereits die Sogfrage fürs ganze Lehrstück gewonnen. Wird das Wasser vom Vakuum zurückgehalten? Oder kann es nicht ausfließen, weil das umgebende Wasser es zurückdrängt? Oder ist der Luftdruck verantwortlich dafür? Und wenn ja, was ist das überhaupt,»luftdruck«? Ein einfaches Alltagsphänomen entführt die Schülerinnen und Schüler im Lehrstück Pascals Barometer tief in die Wissenschaftsgeschichte des 17. Jahrhunderts. Unter kundiger Führung bedeutender Wissenschaftler (Berti, Galilei, Torricelli, Pascal, von Guericke) ergründet die Klasse das rätselhafte Phänomen und diskutiert gemeinsam mit den Wissenschaftlern die Vorstellung des»horror vacui«und des Luftdruck-Paradigmas. Im Nachspielen der dramatischen Kulturgeschichte des Luftdruck-Begriffs und im Nachvollzug der klassisch gewordenen Experimente finden, erschließen und festigen auch die Schülerinnen und Schüler dieses Paradigma. Die Dramaturgie des Lehrstücks erhält einen ersten Höhepunkt, wenn wir für den großen Gelehrten Blaise Pascal auf den Puy de Dôme (bzw. die nächste Anhöhe) steigen, wo Pascal mit seinem Experiment der Theorie des Luftdrucks zum Durchbruch verhilft. Vom Paradigma horror vacui Ouvertüre Warum läuft das Wasser nicht aus dem Wasserglas? Was hält es zu rück? In der Eröffnung des Lehrstücks setzen wir uns mit unseren Alltagsvorstellungen auseinander. Martin Wagenschein hilft uns dabei. 1. Akt In den Straßen von Rom demonstriert Gasparo Berti die beschränkte Saughöhe von Wasserpumpen. Das Wasser steigt nicht weiter als zehn Meter. Wir prüfen das im Schulhaus nach! Was ist der Grund dafür? 2. Akt Galileo Galilei zeigt, dass ein Vakuum im Prinzip möglich ist. Um es zu erzeugen, braucht es allerdings Kraft. Wir versuchen sie zu messen! Wovon hängt diese Kraft ab?

10 Teil I Lehrstückkomposition 13 Das Lehrstück gipfelt entweder (Eyer) in der Schlussrunde, wo alle Wissenschaftler verkörpert durch einzelne Schülerinnen und Schüler in einer Podiumsdiskussion ihre Theorien gegeneinander ins Feld führen oder (Aeschlimann) im Aufzeigen der Bedeutung des Luftdrucks für Wetter und Klima. Am Schluss sind wir wieder in unserem Alltag mit der Frage:»Hat sich das vor 350 Jahren entdeckte Paradigma des Luftdrucks hier eingewurzelt?«wie stellen wir uns vor, dass das Wasser durch einen Strohhalm in unseren Mund gelangt? Wird da»gezogen«oder»gedrückt«? Das Lehrstück Pascals Barometer thematisiert exemplarisch die Bedeutung wissenschaftlicher Paradigmen für unseren Alltag und wandelt auf den Pfaden Wagenscheins, der feststellte, es gebe einen Mond der Dichter und einen Mond der Physiker. Nur neben- und miteinander können diese verschiedenen Betrachtungsweisen unseren Sinnen und unserem Geist die Welt ganzheitlich erschließen. Und Bildung haben wir dann erworben,»wenn wir im Laufe eines tiefen Atemzuges umspringen können von der einen in die andere«(wagenschein) Akt»Wir leben am Grunde eines Meeres aus Luft!«Evangelista Torricelli ist der Überzeugung, dass der Luftdruck das Ausfließen von Quecksilber aus einem Glasrohr verhindert. Hat Luft denn ein Gewicht? Kann dieses»luftmeer«druck auf uns ausüben? 4. Akt Blaise Pascal schlägt vor, die Experimente auf einem Berg durchzuführen. Diese sollten den wissenschaftlichen Durchbruch und eindeutige Klärung der Bedeutung des Luftdrucks bringen. Auch wir steigen mit unseren Messgeräten hoch vom Keller bis mindestens aufs Schulhausdach. 5. Akt Fasziniert von diesem wissenschaftlichen Durchbruch der Luftdruck-Theorie, bringt Otto von Guericke die Erkenntnis mit spektakulären Experimenten unters Volk. Wir spielen mit dem Luftdruck. Finale Wir stellen das Wasserglas aus dem Anfangsexperiment unter die Vakuumglocke. Fehlt der Luftdruck, fließt das Wasser aus! zum Paradigma Luftdruck