Grundlagen der Naturwissenschaftsdidaktik

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1 Grundlagen der Naturwissenschaftsdidaktik

2 Claudia Nerdel Grundlagen der Naturwissenschaftsdidaktik Kompetenzorientiert und aufgabenbasiert für Schule und Hochschule

3 Prof. Dr. Claudia Nerdel Technische Universität München TUM School of Education Fachdidaktik Life Sciences München Deutschland ISBN ISBN (ebook) DOI / Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Springer Spektrum Springer-Verlag GmbH Deutschland 2017 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag, noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Planung: Dr. Lisa Edelhäuser Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Spektrum ist Teil von Springer Nature Die eingetragene Gesellschaft ist Springer-Verlag GmbH Deutschland Die Anschrift der Gesellschaft ist: Heidelberger Platz 3, Berlin, Germany

4 V Vorwort Naturwissenschaftsdidaktik kompetenzorientiert und aufgabenbasiert lernen Kompetenzorientierung in der Lehrerbildung Nach der Bologna-Reform bedeutet Kompetenzorientierung auch in der Naturwissenschaftsdidaktik der Lehrerbildung ein hohes Maß an Eigenverantwortung für den Lernprozess. Präsenzzeiten im Lehramtsstudium sind nur noch in ausgewählten Veranstaltungen und in geringem Maße verpflichtend, das Eigenstudium ist integraler Bestandteil des studentischen Workloads. Letzteres kann nur erfolgreich gelingen, wenn Ihnen als Studierende geeignete Lern- und Aufgabenmaterialien zur Verfügung stehen, um theoretische und praktische Aspekte naturwissenschaftsdidaktischer Lehrveranstaltungen angemessen zu vertiefen. Welche Fähigkeiten und Fertigkeiten sollen Sie als angehende Lehrkräfte im Studium der Naturwissenschaftsdidaktik nun erwerben? Die Kultusministerkonferenz hat Standards und Kerncurricula (KMK 2004, 2008 i.d.f. 2015) für die Lehrerbildung ausgearbeitet und die Anforderungen an die fachliche und fachdidaktische Bildung definiert. Danach sollen angehende Lehrkräfte in den Naturwissenschaften über anschlussfähiges Fachwissen und fachdidaktisches Professionswissen verfügen (Jüttner und Neuhaus 2013; Kunter et al. 2011) sowie Erkenntnis- und Arbeitsmethoden der Fächer beherrschen. Gegenstand der zweiten Phase der Ausbildung (Referendariat) ist die unterrichtliche Anwendung und Reflexion der in der ersten Phase an der Universität erworbenen Kompetenzen. Der Beitrag dieses Buches zu Ihrem Wissens- und Fähigkeitserwerb Das vorliegende Arbeitsbuch Grundlagen der Naturwissenschaftsdidaktik setzt sich daher zum Ziel, einen Beitrag zu Ihrem Wissens- und Fähigkeitserwerb in folgenden Kategorien zu leisten (KMK 2008 i.d.f. 2015): 1. Grundlagen des naturwissenschaftlichen Lernens und Lehrens 44Ergebnisse naturwissenschaftsbezogener Lehr-Lern-Forschung, fachdidaktischer Konzeptionen und curricularer Ansätze kennen und anwenden können. 44Grundlagen standard- und kompetenzorientierter Vermittlungsprozesse in den Naturwissenschaften themenbezogen erfassen und bei der Planung von Unterricht berücksichtigen können.

5 VI Vorwort Naturwissenschaftsdidaktik kompetenzorientiert und aufgabenbasiert lernen 44Lernschwierigkeiten und Schülervorstellungen in den Themengebieten des Biologie- und Chemieunterrichts rezipieren und fachlich reflektieren können. 44Fachbezogene Reflexion und Kommunikation beherrschen und vermitteln. 44Grundlagen der Leistungsdiagnose und -beurteilung in den naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächern kennen und anwenden können. 2. Konzeptionen und Gestaltung von naturwissenschaftlichem Unterricht 44Unterrichtskonzepte und -medien inhaltlich bewerten und fachgerecht gestalten können. 44Kompetenzorientierten naturwissenschaftlichen Unterricht planen und gegebenenfalls in geeigneten Lehrveranstaltungen wie z. B. fachdidaktischen Praktika im Unterrichtsfach umsetzen können. 3. Naturwissenschaftsdidaktisches Urteilen und Forschen sowie Weiterentwicklung von Praxis 44Basale Arbeits- und Erkenntnismethoden der Naturwissenschaftsdidaktik kennen und gegebenenfalls in eigenen Projekten in Ihrem Studium anwenden. Aufgaben als Lernmaterial in der Naturwissenschaftsdidaktik für angehende Lehrkräfte Aufgabenkonstruktion und die Gestaltung von zielführenden Arbeitsaufträgen sind tägliche Herausforderungen einer (angehenden) Lehrkraft. Diese Fähigkeiten sollten Lehrkräfte daher sehr gut beherrschen und auf unterschiedliche Themenbereiche und Schwierigkeiten zur Differenzierung in einer heterogenen Klassensituation anwenden können. Umso mehr verwundert es, dass es in der fachdidaktischen Literatur kaum Ansätze gibt, angehende Lehrkräfte selbst mit Aufgabenmaterial die Grundlagen einer Fachdidaktik lernen zu lassen. Die gängigen Materialien zum Selbststudium und zur Seminararbeit in der Naturwissenschaftsdidaktik sind zumeist klassische Lehrbücher, die zentrale Befunde der (empirischen) Fachdidaktiken in der Regel in separaten Werken für die drei Unterrichtsfächer Biologie, Chemie und Physik strukturiert darstellen. Studierende haben mit diesen Materialien nur wenig Möglichkeit, erlerntes Wissen in den unterschiedlichen Kontexten und Fragen der Unterrichtsgestaltung anzuwenden und zu diskutieren. Lernaufgaben für die Naturwissenschaftsdidaktik Diese sollten in Anlehnung an die Aufgabenkultur für den naturwissenschaftlichen Unterricht (Gropengießer 2008) unter anderem folgende Kriterien erfüllen: 55Sie stellen die Bedeutung des naturwissenschaftsdidaktischen Grundwissens in den Vordergrund und vermeiden das kleinschrittige Abfragen von Details. 55Sie enthalten offene Fragestellungen, die den angehenden Lehrkräften Gelegenheit zur Entwicklung eigener Lösungswege geben. 55Sie animieren dazu, eigene fachdidaktische Fragestellungen zu formulieren. 55Sie sind materialgeleitet und fördern damit die Fähigkeit der Studierenden, mit unterschiedlichen Darstellungsformen (Text, Diagramm, Abbildungen usw.),

6 Vorwort Naturwissenschaftsdidaktik kompetenzorientiert VII die für den naturwissenschaftlichen Unterricht gleichermaßen relevant sind, umgehen zu können. 55 Sie sind in konkrete Situationen eingebettet und ermöglichen dadurch einen Praxisund Berufsbezug für die Gestaltung von naturwissenschaftlichem Unterricht. 55Sie vernetzen Wissenselemente, indem Sie erworbene Kenntnisse aus dem Kontext der theoretischen Betrachtung herauslösen und deren Übertragung auf unterschiedliche unterrichtliche Zusammenhänge ermöglichen. Dieses Skript versteht sich als Lernangebot und Arbeitsmaterial, das auf der Basis moderat konstruktivistischer Ansätze des Lehrens und Lernens entwickelt wurde. Es bietet Anfängern und Fortgeschrittenen in der Naturwissenschaftsdidaktik ausgearbeitete Lösungsbeispiele (sogenannte Beispielaufgaben), bei denen man eingeladen ist, über eine Problemlösung selbst nachzudenken, bei Bedarf zu spicken und sich Anregungen für die Lösung der Fragestellung zu holen. Wichtig ist die aktive Auseinandersetzung mit dem Lernmaterial ganz gleich, ob Sie sich eine vorgeschlagene Lösung selbst erklären oder ob Sie versuchen, die Fragestellung ohne Hilfe zu lösen. Einladung zur Metareflexion: Methoden zum Selbstlernen auf das Lehren im naturwissenschaftlichen Unterricht übertragen Ganz nebenbei lernen Sie als angehende Lehrkräfte durch die Arbeit mit diesem Buch wichtige Gestaltungsprinzipien von Aufgabenmaterial kennen, das Ihnen im Schulalltag ebenfalls von Nutzen sein und Sie zu einer abwechslungsreichen Aufgabenkultur für Ihre Schüler/-innen inspirieren kann. Methodische Ansätze für Ihr Selbststudium Reziprokes Lehren zum Textteil (nach Rosenshine und Meister 1994) Wechseln Sie als Lernender in die Rolle des Lehrenden und formulieren Sie Fragen auf der Basis des Theorieteils. Welche Aspekte erschließen sich aus dem Lernmaterial, welche weiterführenden Fragen werden noch nicht durch das Lernmaterial beantwortet? Ihre Fragen liefern Diskussionsstoff für Seminarsitzungen und nehmen mit Glück auch schon einmal eine Prüfungsfrage vorweg. Die Meta-Studien von Hattie (2009, S. 203) belegen einen starken Effekt dieser Methode für den Unterricht. Selbsterklären und Lautes Denken Der Lerneffekt von Erklärungen, die anderen Personen im Rahmen von z. B. Peer-Tutoring gegeben werden, ist in zahlreichen Untersuchungen belegt (Hattie 2009, S. 186f.). Experimentieren Sie damit, sich unsere Lösungsbeispiele selbst zu erklären und denken Sie dabei ruhig einmal laut! Der Expertiseforschung zufolge hat auch diese Lernaktivität einen sehr positiven Einfluss auf den Lernerfolg, insbesondere bei Novizen, die mit einem Lernstoff noch nicht so gut vertraut sind (Chi et al. 1994; Kroß und Lind 2001).

7 VIII Vorwort Naturwissenschaftsdidaktik kompetenzorientiert und aufgabenbasiert lernen Einsatz von Aufgaben mit gestuften Hilfen für Anfänger und Könner Gestufte Hilfen bieten Schritt für Schritt Hinweise bei Fragestellungen. Anders als bei einem ausgearbeiteten Lösungsbeispiel sind die einzelnen Lösungsschritte nur nacheinander und nicht gleichzeitig abrufbar. Die Hinweise können strategischer (z. B. Quellenangaben, die bei der Problemlösung helfen können) oder inhaltlicher (z. B. Begriffsklärung, initiale Lösungsschritte) Art sein. Für den naturwissenschaftlichen Unterricht gibt es viele Beispiele guter Praxis (z. B. Forschergruppe Kassel 2006; Mogge und Stäudel 2008; Stäudel 2008). Naturwissenschaftliches Arbeiten und experimentelle Aufgaben Experimentieren ist eine zentrale Erkenntnismethode der Naturwissenschaften, die Sie als Lehrkraft beherrschen müssen. Wir unterstützen Sie neben Ihren universitären Praktika durch Beispiele experimenteller Problemstellungen und Planungsfragen, damit die didaktische Reflexion von Experimenten, die Umsetzung dieser Arbeitsweise und ihre unterrichtliche Einbindung gut gelingt. Aufgaben mit Repräsentationswechseln Um fit in der naturwissenschaftlichen Fach- und Unterrichtssprache zu werden, müssen Sie Fach- und fachdidaktische Begriffe beherrschen und mit den typischen Darstellungsweisen in den Naturwissenschaften vertraut sein (zur Bedeutung der Fachsprache im naturwissenschaftlichen Unterricht s. Nitz et al. 2014). Darüber hinaus sollten Sie sie ineinander überführen und aufeinander beziehen können. Die textliche Erläuterung von Symbolen und Bildern ist ein wichtiger Bestandteil unterrichtlicher Kommunikation. Mit unserem Aufgabenmaterial erhalten Sie die Gelegenheit, zwischen Texten, Bildern und symbolischen Darstellungen zu wechseln und die Kommunikation mit diesen Repräsentationen schriftlich und mündlich zu üben. Vom konkreten Beispiel oder einer Anwendungssituation zum naturwissenschaftsdidaktischen Konzept und zurück Viele Untersuchungen zeigen, dass gelernte Fakten zu einem komplexen theoretischen Sachverhalt häufig als träges Wissen abgespeichert werden (Renkl 2001). Träges Wissen ist als Faktenwissen isoliert und kann häufig nicht auf neue Anwendungssituationen übertragen werden. Wir möchten Ihnen daher mit unseren Aufgaben und Lösungsbeispielen authentische Problemsituationen für den naturwissenschaftlichen Unterricht aufzeigen, in denen fachdidaktisches Theoriewissen für die Problemlösung relevant wird. Übung macht den Meister Unsere Übungsaufgaben am Ende eines jeden Kapitels bieten Ihnen zusätzliche Lernmöglichkeiten zu den genannten Lernzielen der Lehrerbildung mit geeigneten Feedbackformaten, die Sie gezielt auf Seminare, Klausuren und Modulprüfungen vorbereiten können. Wir wünschen Ihnen viel Spaß mit diesem fachdidaktischen Arbeitsbuch und viel Erfolg für Ihr naturwissenschaftliches Lehramtsstudium. Claudia Nerdel München, Dezember 2016

8 Vorwort Naturwissenschaftsdidaktik kompetenzorientiert IX Literatur Chi MTH, de Leeuw N, Chiu M-H et al (1994) Eliciting self-explanations improves understanding. Cognitive Sci 18: Forschergruppe Kassel (2006) Archimedes und die Sache mit der Badewanne. Gestufte Lernhilfen im naturwissenschaftlichen Unterricht. In: Becker, G. u. a.: Friedrich Jahresheft 2006, S Gropengießer H (2008) Mit Aufgaben lernen. In: Gropengießer H, Hötteke D, Nielsen T et al. Mit Aufgaben lernen Unterricht und Material Friedrich-Verlag, Seelze, S 4 11 Hattie JAC (2009) Visible learning. Routledge Tailor & Francis Group, London Jüttner M, Neuhaus B (2013) Das Professionswissen von Biologielehrkräften Ein Vergleich zwischen Biologielehrkräften, Biologen und Pädagogen. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften 19:31 49 KMK (2004) Standards für die Lehrerbildung: Bildungswissenschaften. fileadmin/dateien/veroeffentlichungen_beschluesse/2004/2004_12_16-standards- Lehrerbildung.pdf. Zugegriffen: 15. Febr 2016 KMK (2008 i.d.f. 2015) Ländergemeinsame inhaltliche Anforderungen für die Fachwissenschaften und Fachdidaktiken in der Lehrerbildung. Zugegriffen: 15. Febr 2016 Kroß A, Lind G (2001) Einfluss des Vorwissens auf Intensität und Qualität des Selbsterklärens beim Lernen mit biologischen Beispielaufgaben. Unterrichtswissenschaft 29(1):5 25 Kunter M, Baumert J, Blum W et al (2011) Professionelle Kompetenz von Lehrkräften: Ergebnisse des Forschungsprogramms COACTIV. Waxmann, Münster Mogge S, Stäudel L (2008) Aufgaben mit gestuften Hilfen für den Biologie-Unterricht. Friedrich Verlag, Seelze Nitz S, Ainsworth SE, Nerdel C et al (2014) Do students preceptions of teaching predict the development of representational competence and biological knowledge? Learn Instr 31:13 22 Renkl A (2001) Träges Wissen. In: Rost D (Hrsg) Handwörterbuch der Pädagogischen Psychologie, 2. Aufl. PVU Beltz, Weinheim, S Rosenshine B, Meister C (1994) Reciprocal teaching: a review of the research. Rev Educ Res 64(4): Stäudel L (2008) Aufgaben mit gestuften Hilfen für den Chemie-Unterricht. Friedrich Verlag, Seelze Danksagung Ich bedanke mich ganz herzlich bei der Technischen Universität München (TUM), die mir im Sommer 2012 im Rahmen des BMBF geförderten Programms TUM: Agenda Lehre den Lehrpreis Freisemester für die Lehre zuerkannt hat. Mithilfe dieser Förderung wurde die Entwicklung und Evaluation dieser aufgabenbasierten Naturwissenschaftsdidaktik in den Folgesemestern möglich. Des Weiteren haben mich meine Mitarbeiterin Christina Beck und Michael Achter sowie unsere wissenschaftlichen Hilfskräfte Tobias Nöbauer Franziska Höfter und Bettina Danner durch anregende Diskussionen über adressatengerechte Aufgaben, Materialspenden aus Forschung und Lehrveranstaltungen für die weitere Verarbeitung, aufmerksames Korrekturlesen und emsige Literaturrecherche unterstützt. Auch Ihnen gebührt mein allerbester Dank!

9 X Vorwort Naturwissenschaftsdidaktik kompetenzorientiert und aufgabenbasiert lernen Ergänzungsmaterial online:

10 XI Inhaltsverzeichnis 1 Einführung in die Naturwissenschaftsdidaktik anhand von fünf Leitfragen Was versteht man unter Naturwissenschaften und wie kommen Naturwissenschaftler zu ihren Erkenntnissen? Was versteht man unter naturwissenschaftlicher Grundbildung und welchen Sinn hat naturwissenschaftlicher Unterricht?...2 Hierarchisches Modell naturwissenschaftlicher Bildung Was ist guter naturwissenschaftlicher Unterricht und welche Rahmenbedingungen gibt es? Was versteht man unter Naturwissenschaftsdidaktik und welche Aufgaben hat Naturwissenschaftsdidaktik im Unterricht? Fragestellungen der Naturwissenschaftsdidaktik Aufgaben der Naturwissenschaftsdidaktik Was zeichnet einen guten naturwissenschaftlichen Lehrer aus?...9 Professionelle Kompetenzen von Lehrkräften (Baumert und Kunter 2011; Tepner et al. 2012) Literatur Naturwissenschaftliche Kompetenzen und Bildungsstandards Scientific Literacy naturwissenschaftliche Grundbildung Kompetenzen als Bildungsziele für den naturwissenschaftlichen Unterricht Bildungsstandards für die naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächer Biologie, Chemie und Physik Die Struktur der Bildungsstandards im Detail Beitrag der naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächer zur Bildung Kompetenzbereiche der naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächer Anforderungsbereiche der Bildungsstandards Aufgabenbeispiele in den Bildungsstandards Kompetenzorientierte Aufgaben erstellen Übungsaufgaben zum Kap Literatur Ziele und Inhalte des naturwissenschaftlichen Unterrichts Aufbau und Ebenen der Lehrpläne Begriffliche Klärungen Ohne Ziele kein (Lern-)Weg Lernzieltaxonomie Operationalisierung von Lernzielen für die Unterrichtsplanung Strukturierung fachlicher Inhalte durch Lehrpläne oder fächerübergreifende Konzeptionen... 46

11 XII Inhaltsverzeichnis Inhalte und Themengebiete für den Chemieunterricht Inhalte und Themengebiete für den Biologieunterricht Unterrichtsprinzipien Lehrpläne und Lernziele vs. Bildungsstandards und Kompetenzen im Überblick Übungsaufgaben zum Kap Literatur Überprüfung von Kompetenzen und Lernzielen im naturwissenschaftlichen Unterricht Funktion von Lernerfolgskontrollen Formen der Lernerfolgskontrollen Antwortformate von schriftlichen Aufgaben Bewertung von Lernerfolgskontrollen Bezugsnormen bei der Leistungsbeurteilung in Lernerfolgskontrollen Bewertung von Prüfungsleistungen im Abitur Schriftliche Abiturprüfung Mündliche Abiturprüfung Gütekriterien von Leistungsmessungen Objektivität Reliabilität (Zuverlässigkeit) Validität (Gültigkeit) Übungsaufgaben zum Kap Literatur Didaktische Rekonstruktion für den naturwissenschaftlichen Unterricht Wie kann ein Thema sinnvoll und fruchtbar unterrichtet werden? Leitfragen der Didaktischen Rekonstruktion Fachliche Klärung Beachten von Schülervorstellungen Didaktische Strukturierung/Unterrichtsgestaltung Beispiele für die Didaktische Rekonstruktion Beispiel Biologie: Der Blutkreislauf des Menschen Beispiel Chemie: Verbrennungen Komplexität von Lerninhalten erfassen und vereinfachen: Didaktische Reduktion Typen der Didaktischen Reduktion Übungsaufgaben zum Kap Literatur Unterrichtsmethoden im naturwissenschaftlichen Unterricht Begriffsbestimmungen Drei-Ebenen-Modell der Mirko-, Meso- und Makromethodik Methodische Großformen Dimensionen des methodischen Handelns

12 Inhaltsverzeichnis XIII Inszenierungstechniken Überschneidungsbereiche Übungsaufgaben zum Kap Literatur Naturwissenschaftliches Arbeiten Überblick: naturwissenschaftliche Arbeitsweisen Grundformen des naturwissenschaftlichen Erkundens Varianten naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen Standards im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung Beobachten, Messen und Untersuchen Untersuchen Messen Mikroskopieren Experimentieren Induktives Vorgehen beim naturwissenschaftlichen Arbeiten Deduktives Vorgehen: naturwissenschaftliches Arbeiten als Hypothesentesten Typische Schwierigkeiten beim Experimentieren Zur Rolle des Experiments im naturwissenschaftlichen Unterricht Modellieren und Mathematisieren Drei Perspektiven auf Modelle (Fleige et al. 2012) Didaktische Umsetzung der Modellarbeit Mathematische Modelle in den Naturwissenschaften Weitere mathematische Modelle im naturwissenschaftlichen Unterricht Weitere Mathematisierungen im Unterricht nach Retzlaff-Fürst (2013) Methodische Umsetzungen für die Modellarbeit Vergleichen und Ordnen Klassifikationssysteme, Kriterien und Ausprägungen Methodentraining zum kriteriensteten Vergleichen Übungsaufgaben zum Kap Literatur Unterrichtskonzeptionen Begriffliche Klärung Bezug zu den Unterrichtsprinzipien und methodischen Großformen Unterrichtskonzeptionen mit Schwerpunkt auf den naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen und der Wissenschaftspropädeutik Das hypothetisch-deduktive Verfahren Das forschend-entwickelnde Unterrichtsverfahren Offenes Experimentieren Unterrichtskonzeptionen mit Orientierung an Alltag und Lebenswelt: Kontextorientierung Fächerübergreifender Unterricht Begründungen für den fächerübergreifenden Unterricht Organisation des fächerübergreifenden Unterrichts...156

13 XIV Inhaltsverzeichnis Methoden des fächerübergreifenden Unterrichts Fächerübergreifender Unterricht mit biologischem Schwerpunkt Übungsaufgaben zum Kap Literatur Fachsprache und fachbezogenes Kommunizieren im naturwissenschaftlichen Unterricht Holistische Betrachtung der naturwissenschaftlichen Fachsprache Externe Repräsentationen in der naturwissenschaftlichen Fachsprache Repräsentationen und im naturwissenschaftlichen Unterricht geforderte Übersetzungsleistungen Fachbezogene Kommunikation in den Bildungsstandards Fachbezogene Kommunikation Das integrierte Modell des Text-Bild-Verstehens Fachbegriffe im Biologie- und Chemieunterricht Begriff (häufig synonym Konzept) Aufbau eines Begriffs Bedeutung und Verwendung von Fachbegriffen Begriffsökonomie im naturwissenschaftlichen Unterricht Symbolische Repräsentationen im naturwissenschaftlichen Unterricht Symbole in der Chemie Wechsel zwischen textlichen und symbolischen Repräsentationen (Bewegte) Bilder im naturwissenschaftlichen Unterricht Lernen mit Text-Bild-Kombinationen Diagramme im naturwissenschaftlichen Unterricht Lernen mit Animationen und Simulationen Übungsaufgaben zum Kap Literatur Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht Zum Begriff Medium und Multimedia Definierende Kategorien von Multi-Media Primärerfahrungen im naturwissenschaftlichen Unterricht Modelle Modelldefinition und Eigenschaften Klassifikation von Modellen Tafel und interaktive Whiteboards Ausgewählte Funktionen von Tafel und (interaktiven) Whiteboards Interaktive Whiteboards Overheadfolien, Arbeitsblätter und Dokumentenkamera Overheadfolien und ihre Projektion Arbeitsblätter Klassische Schulbücher und E-Books Klassische Schulbücher E-Books für den unterrichtlichen Einsatz Digitale Medien...203

14 Inhaltsverzeichnis XV AV-Medien Computergestütztes Lernen Mobiles Lernen mit ipads und Tablets Übungsaufgaben zum Kap Literatur Planung von naturwissenschaftlichem Unterricht Unterricht aus der Sicht der Naturwissenschaftsdidaktik Merkmale eines guten naturwissenschaftlichen Unterrichts Didaktische Analyse eines Themenbereichs und Planung einer Unterrichtseinheit Kompetenzförderung gemäß der Bildungsstandards Inhaltliche und didaktische Strukturierung eines Themengebiets Gestaltung der Themenabfolge Planung von Unterrichtsstunden Beitrag geplanter Stunden zur Kompetenzförderung und Formulierung von Lernzielen Auswahl von Unterrichtsinhalten und Schwerpunktsetzung Didaktische Konstruktion Methodische Überlegungen Stundenverlaufsschema/Artikulationsschema Übungsaufgaben zum Kap Literatur Kapitelübergreifende Aufgaben für die Klausur- und Examensvorbereitung Beobachten im Biologieunterricht Fachsprache beim Thema Zellatmung Experimentieren im naturwissenschaftlichen Unterricht Repräsentationen von Seifen Modellexperimente Schulbuchanalyse zum Thema Alkohole Literatur Serviceteil Stichwortverzeichnis...254