Das Chemobil: Volksschulkinder experimentieren, ihre Lehrer/innen profitieren

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1 Helga Voglhuber Das Chemobil: Volksschulkinder experimentieren, ihre Lehrer/innen profitieren Summary Kinder sind von Natur aus neugierig. Ihre Offenheit gegenüber neuen Erfahrungen und Erkenntnissen führen zu dem kindlichen Bedürfnis, ständig Neues entdecken zu wollen und Naturphänomenen auf die Spur zu kommen i. Dazu bietet der Bereich der Chemie im Sachunterricht viele Möglichkeiten. Jedoch mangelt es sehr oft am Selbstvertrauen der Volksschullehrer/innen, sich an naturwissenschaftliche Fragestellungen heranzuwagen. Das Chemobil gibt dazu Unterstützung. Fachkundige AHS-Chemielehrer/innen fahren in Volksschulen, mit dem Ziel, den Volksschulkindern einfache naturwissenschaftliche Prinzipien auf experimentelle Weise näher zu bringen. Angesichts der Begeisterung der Kinder sollen die Lehrer/innen Selbstvertrauen finden, um später mit ihren Schüler/innen selber zu experimentieren. Das Chemobil ermöglicht somit Ausbildung der Volksschulkinder sowie Fortbildung ihrer Lehrer/innen. Einleitung Die naturgegebene Neugierde der Kinder gegenüber neuen Erfahrungen und Erkenntnissen im Zusammenhang mit Naturphänomenen ist wohl das Schönste, das einer Lehrperson passieren kann, um in beinahe spielerischer Weise den Kindern die Faszination der Naturwissenschaften näher zu bringen. Spielen kann zweckfrei, aber sinnvoll sein. Wichtig dabei ist, dass die Lehrperson über die entsprechende altersgemäße fachliche und fachdidaktische Expertise verfügt. Volksschullehrer/innen wissen zu gut über die beinah unstillbare Neugier ihrer Kinder bezüglich naturwissenschaftlicher Sachverhalte Bescheid, doch viele Lehrer/innen schätzen ihre fachlichen Kompetenzen zur Durchführung eines einfachen experimentellen Sachunterrichts als zu niedrig ein. Auch gibt es manchmal bestehende Ressentiments gegenüber den oftmals unbeliebten Fächern wie Chemie und Physik. Seit 2003 Jahren gibt es in Kärnten das Chemobil, eine Einrichtung, bei welcher auf Wunsch der Lehrer/innen fachkundige AHS-Chemielehrer/innen in Kärntens Volksschulen fahren, um mit Volksschulkindern zu experimentieren. Die hohe Zahl der Anmeldungen zeigt, wie groß das Interesse der Volksschullehrer/innen ist, Ihren Schüler/innen die Möglichkeit eines experimentellen Unterrichts unter fachkompetenter Leitung zu ermöglichen. Die Chemobilbesuche sind nicht nur bei den Schüler/innen sehr beliebt, sondern auch bei deren Lehrer/innen, da viele von ihnen erstmals einen völlig neuen, einfach nachzuvollziehenden Zugang zur Chemie erleben konnten. Experimentiert wird mit einfachen Mitteln aus dem Haushalt zu wichtigen Themen des naturwissenschaftlichen Sachunterrichts. Ein Chemobilbesuch in einer Volksschule ist auch für die Mitarbeiter/innen immer ein sehr schönes Erlebnis, da sie nicht nur den Kindern, sondern auch deren Lehrer/innen Grundprinzipien und einfaches Fachwissen aus der Chemie näher bringen können. 1

2 Warum Chemie in der Volksschule? Wenn in der Volksschule im Sachunterricht naturwissenschaftliche Themen behandelt werden, so sind dies häufig Themen aus dem Bereich der Biologie. Die traditionelle Beschäftigung mit der belebten Natur versteht sich wohl aus der Faszination der Natur um uns. An der Farbenpracht und Schönheit von Flora und Fauna kann niemand vorüber gehen, doch die physikalischen und chemischen Phänomene, die oftmals dahinter stecken, sind nicht immer so leicht erklärbar. (Lück). Es sind also die Chemie und die Physik, die die notwendigen Voraussetzungen für das Verstehen wichtiger Sachverhalte aus der belebten Natur schaffen. Außerdem können Experimente zur Chemie und Physik zu jeder Tages- und Jahreszeit problemlos durchgeführt werden, sie sind ständig wiederholbar, was für Experimente aus der Biologie nicht zutrifft. (vgl. dazu Lück/2005, S.19) 1 Durch das Hereinholen der Experimente in den Klassenraum sind auch sehr viele situative Unterrichtsanregungen möglich. Somit kann auch behauptet werden, dass die Phänomene der unbelebten Natur einen leichteren Einstieg in das naturwissenschaftliche Experimentieren bieten. Neben den gerade erwähnten Gründen für ein frühzeitiges experimentelles Heranführen an die Chemie sei jetzt noch der Wichtigste angeführt. Gerade das Vor- und Volksschulalter sind die günstigsten Zeitpunkte, Kindern Naturphänomene näher zu bringen. Mit großer Begeisterung und Interesse setzen sie sich damit auseinander und erleben dabei ein enormes Glücksgefühl, sie sind intrinsisch motiviert, es ergeben sich aus einer Erfahrung bzw. Erkenntnis plötzlich auch neue Fragestellungen. Solche tiefen persönlichen Erfahrungen in dieser Altersstufe sind für ein Kind besonders prägend, da es nur in diesem Zeitrahmen diese intensive sinnliche Erfahrung erleben kann. Erklärungen dafür liefert uns das Entwicklungsmodell nach Eric Ericson. Der Entwicklungspsychologe Eric Ericson betont durch sein epigenetisches Prinzip die Bedeutung der Auseinandersetzung mit naturwissenschaftlichen Phänomenen beim Heranwachsen eines Kindes. Dieses epigenetische Prinzip besagt, dass alles seinen Grundplan hat, dem die einzelnen Teile folgen, wobei jeder Teil eine Zeit des Überganges durchmacht, bis alle Teile zu einem funktionierenden Ganzen herangewachsen sind. (vgl. Eric Ericson 1959, S.58) Je früher also ein Kind sich Erfahrungen durch naturwissenschaftliche Phänome holen und verarbeiten kann, umso tiefer erfolgt eine solche gedankliche Prägung in seiner Entwicklung und in seinem Heranwachsen. In diese Psychodynamik des heranwachsenden Kindes fällt auch sein Drang, initiativ die Welt zu erkunden und erwachsen zu werden. Im Spielalter, und dazu gehört auch noch das Volksschulalter, interessieren sich Kinder für alles, was zum Erlernen der Fertigkeiten der Erwachsenen erforderlich ist. In den freudigen Erwerb von Sach- 1 Lück, G., Köster, H. (2005). Physik und Chemie im Sachunterricht in der Grundschule. Bad Heilbrunn; Klinkhardt-Verlag 2

3 und Handlungswissen fallen nach Ericson auch die naturwissenschaftlichen Phänomene. Das rekonstruierbare naturwissenschaftliche Experiment und seine Deutung treffen die Bedürfnisse des Kindes gleich in mehrfacher Weise. Es bietet ihm die Möglichkeit, zunächst unter Anleitung und dann selbstständig etwas zu tun, um eine neue Erkenntnis zu gewinnen und die Sachwelt in den Griff zu bekommen. Wählt man für die Durchführung des Experiments leicht verfügbare und gefahrlose Materialien, so kann das Kind den Erwachsenen, wie z.b. Eltern, Lehrern etwas demonstrieren, was dieser Personengruppe wahrscheinlich in dieser Form noch nicht bekannt ist. Das ist genau jener Punkt, an welchem das Chemobil seine didaktische Arbeitsformel ansetzt. Voller Erwartung, was wohl mit den einfachen, von zu Hause mitgebrachten Dingen experimentiert werden kann, beginnen die Volksschulkinder mit Feuereifer unter Anleitung der AHS-Lehrer/innen zu arbeiten. Die Begeisterung am Tun und die Möglichkeit, seine experimentellen Abläufe und Ergebnisse vor der Klassenlehrerin, vor dem Klassenlehrer durchführen und vorstellen zu dürfen, lässt bei den Kindern Stolz aufkommen, was wiederum sehr zur Persönlichkeitsentwicklung beiträgt. Es ist nicht selten der Fall, dass so manche Volksschüler/innen ihre Lehrer/innen durch ihre Leistungen beinahe verblüffen. Diese spezielle Lehr-Lernsituation zwischen Volksschüler/innen und ihren Lehrer/innen ist eine der didaktischen Stärken des Chemobils, sodass neben den Experimentiermöglichkeiten für die Kinder auch die Lehrer/innen zu Weiterbildung gelangen. Es wird versucht den Lehrer/innen Mut zu machen, um sich selbst für den Unterricht an spannende naturwissenschaftliche Themen auf chemischer und physikalischer Ebene heranzutasten. Der Erfolg ist den Lehrer/innen sicher. Die Kinder danken es ihnen durch deren Begeisterung, die wiederum Motivation für weitere experimentelle Sachunterrichtsthemen sein sollen. Welche einfachen Möglichkeiten bei geringstem Materialaufwand es dafür gibt, können die Lehrer/innen in der eigenen Klasse während des Experimentierens der AHS-Lehrer/innen mit den Volksschulkindern erfahren. Das Chemobil, das mobile Chemielabor bietet sowohl Volksschulkindern also auch deren Lehrer/innen unter fachkundiger Führung die Möglichkeit, auf den faszinierenden Spuren der Chemie mit Hilfe einfachster und kostengünstiger Experimente zu wandeln. Betrachtet man das Interesse der dreizehn- und vierzehnjährigen Schüler/innen gegenüber naturwissenschaftlichen Themen, so ist dieses zum Großteil verflogen. Das Interesse dieser Altersgruppe konzentriert sich hauptsächlich hin zu sozialen Themenfeldern, die den Jugendlichen Antwort auf das Erwachsenwerden geben. Unter Entwicklungspsychologischen Aspekten wird also für die Naturwissenschaftsvermittlung nicht gerade der günstigste Zeitpunkt gewählt. Die Unbeliebtheit der Naturwissenschaftsfächer bei Jugendlichen ist durch viele Studien als gesichert zu betrachten. 2 Deshalb ist es von großer Wichtigkeit, die Bedeutung der naturwissenschaftlichen Frühförderung auch umzusetzen. Dank der Unterstützung der chemischen Industrie Österreichs kann das Chemobil in völlig fachdidaktischer Eigenständigkeit sein Ziel, möglichst viele Volksschulkinder und deren Lehrer/innen in Kärntens Städten und 2 Lück, G.; Handbuch der naturwissenschaftlichen Bildung. Herder, Freiburg im Breisgau 2003 (S.36-39) 3

4 Tälern mit Experimenten zu wichtigen naturwissenschaftlichen Themen des Alltags bzw. des Lehrplanes erreichen. Das didaktische Konzept des Chemobils Es ist zurzeit sehr modern, Kindern in Schüler/innenlabors zu Experimentiereinheiten einzuladen, um die pädagogische Wichtigkeit der frühen naturwissenschaftlichen Kontakte auch umzusetzen. In Deutschland gibt es davon sehr viele, sie alle verfolgen ihr eigenes Konzept. In Österreich gibt es ein so genanntes Mit-mach-Labor an der TU- Wien 3 und in den Semesterferien an der Uni- Graz. Solche Einrichtungen sind nur in städtischen Bereichen umsetzbar. Kinder aus ländlichen Gebieten können sehr schwer an solchen Einrichtungen teilhaben. Deshalb fahren AHS- Lehrer/innen in verschiedenste Volksschulen Kärntens (von Hl. Blut bis ins Lavanttal), wenn deren Lehrer/innen sie zur Durchführung naturwissenschaftlicher Unterrichtseinheiten einladen. Bezahlt wird die Chemobil-Tätigkeit von der WKO-Kärnten Fachgruppe Chemische Industrie. Die Anmeldezahlen erfreuen sich stetigen Wachstums. Viele Volksschulen sind schon seit Jahren dabei und zeigen mit Stolz ihre eigenen Experimentierergebnisse sowie Entwicklungsfortschritte in Plakaten, Fotos von Schulschlussfesten mit chemischen Experimenten und CDs. Als Ergänzung zu den Chemobilbesuchen werden auch dafür eigene experimentelle Lehrer/innenfortbildungsveranstaltungen angeboten. Eine Chemobilunterrichtseinheit umfasst zwei Unterrichtsstunden. Dafür bringen die Kinder einige Materialien mit, die in jedem Haushalt zu finden sind. Hinter dem Mitbringen einiger Materialien von zu Hause steckt der Gedanke, große Neugierde zu wecken, was wohl mittels dieser einfachen Dinge an Experimenten gemacht werden kann. Zu diesen Dingen zählen Filzstifte, Teelichter, Marmeladegläser, Luftballons, Backpulver und leere Mineralwasserflaschen. Ergänzendes Experimentiermaterial bringt die AHS-Lehrerperson mit, welches ebenfalls in jedem Supermarkt erhältlich ist. So besteht die Möglichkeit, einerseits für die Kinder die einfachen Experimente selbst durchzuführen und andererseits für die Lehrer/innen, sich über einen experimentellen Sachunterricht heranzuwagen. In einer Chemobileinheit ist es neben der Fachwissensvermittlung auch wichtig, dass weiterforschende Prozesse geweckt werden. Die Kinder wollen mehr wissen, wollen immer neue Experimente kennen lernen und immer mehr erfahren. Sie haben mehr Interesse an mehr Inhalten. Themen, die in den Chemobileinheiten besprochen werden umfassen z.b. die Luft, das Brennen einer Kerze, Kohlenstoffdioxid lässt Flammen ersticken, Kohlenstoffdioxid bläst den Luftballon auf, vom Rotkraut zum Blaukraut, der Wettlauf der Farben und einige andere einfache Experimente zu Phänomen aus dem unmittelbaren Alltag ) 4

5 Da die Experimente nicht nur im Sinne von hands on, sondern auch im Sinne von minds on nähergebracht werden sollen, gibt es für die Erklärungen oft besondere didaktische Kniffe. Oft wird ein naturwissenschaftliches Problem, welches experimentell von den Schüler/innen gelöst werden soll durch eine Impulsgeschichte eingeleitet, was in der Didaktik gerne als Story-Telling bezeichnet wird. Da Naturwissenschaft so spannend sein kann, muss dieses didaktische Potential auch kindgemäß installiert werden. Dazu gibt die Erklärungsmethode der Animismen viele Möglichkeiten. Gisela Lück ist im deutschen Sprachraum jene Chemiedidaktikerin, die maßgeblich an der Erarbeitung und Begründung für die naturwissenschaftliche Frühförderung gearbeitet hat. Ihre didaktischen Konzepte passt Frau Lück ständig an die Grundschulalltagssituationen an. So spielt heute gerade in Volksschulklassen mit Kindern nichtdeutscher Muttersprache die Beschäftigung mit naturwissenschaftlichen Experimenten für die Sprachentwicklung eine wesentliche Rolle. Vom Phänomen zum Begriff ist auch ein didaktisches Forschungsfeld für einige Volksschulen in Österreich. 4 In einer Projektarbeit des IMST-Fonds (vgl. Obernberger, 2010) wurde ein großer Wortschatzzuwachs nicht nur bei den Schüler/innen mit deutscher Muttersprache, sondern vor allem bei jenen Kindern mit nichtdeutscher Muttersprache evaluiert. Dieser neue pädagogische Aspekt wird ebenfalls in das Gesamtkonzept des Chemobils eingebaut und soll die Lehrer/innen in Hinblick auf den Spracherwerb besonders ermutigen, sich dem naturwissenschaftlichen Experimentieren zu widmen. Denn in immer mehr Klassen besteht darin akuter Handlungsbedarf. Neben dem notwendigen Spracherwerb bietet die Auseinandersetzung mit den Naturwissenschaften auf experimenteller Ebene eine Fülle von bildungsrelevanten Aspekten, die neben der hands-on Ebene auch auf der minds-on Ebene liegen, wie das Beobachten lernen, das Formulieren von Vermutungen und Begründungen, das Fragen stellen und einiges mehr. Im weitesten Sinne sind naturwissenschaftliche Grundkenntnisse wohl auch wesentlich für die Meinungsbildung. Schon ein Volksschulkind ist bei entsprechendem Wissen über einfache naturwissenschaftliche Sachverhalte in der Lage, Voraussagen sowie Begründungen zu formulieren und somit seine naturwissenschaftliche Meinung auszudrücken, was eben sein oder nicht sein kann. Lehr-Lernprofit für alle (incl. Genderaspekte und Migrantenberücksichtigung) Auch für die das Chemobil betreuenden AHS-Lehrer/innen bedeutet die Arbeit mit den Volksschulkindern eine große didaktische Erfahrung, die ihrem eigenen Unterricht sehr zugute kommt. Gerade diese Tatsache war für die Autorin dieser Abhandlung ein wichtiger Auslöser, um sich mit der naturwissenschaftlichen Frühforderung zu beschäftigen. Der eigene 4 Der Gesamte Projektbericht kann herunter geladen werden: imst.uni-klu.ac.at/imst- wiki/images/b/b5/1610_obernberger_lang.doc (Letztzugriff ) 5

6 naturwissenschaftliche Unterricht erhält eine völlig neue Struktur, die man sonst durch die zu spezifische Sichtweise als AHS-Lehrer/in nicht so leicht erreichen kann. Im Volksschulalter gibt es zwischen Buben und Mädchen keinen Unterschied, was die experimentelle Themenwahl betrifft. Manchmal äußern Burschen schon Erwartungen bezüglich Sprengstoffversuchen, doch sie lassen sich ebenfalls von Farbenspielen, Luftdruckänderungen im Marmeladeglas und von mit Kohlenstoffdioxid gefüllten Luftballons begeistern. Volksschulkinder wollen neue Dinge erfahren, neues Wissen erwerben und spannenden Geschichten mit kniffligen Fragen lauschen. Bemerkenswert ist, dass die Mädchen in der Volksschule über ein exzellentes feinmotorisches Gefühl verfügen und daher experimentell geschickter sind als die gleichaltrigen Buben. Beim Formulieren von Vermutungen und möglichen Erklärungen der Beobachtungen überlegen die Mädchen meistens genau, was sie sagen. Die Mehrheit der Burschen hingegen ist mutiger und häufig von ihrer naturwissenschaftlichen Sichtweise überzeugt. Häufig wird von Burschen berichtet, dass sie ihr Wissen aus einschlägigen Fernsehfilmen beziehen. Mädchen mit Migrantenhintergrund verhalten sich meistens still und angepasst. Der Autorin ist es ein besonderes Anliegen, diese Mädchen besonders in das experimentelle Geschehen einzubinden. Sie lohnen es mit funkelnden Augen. Mangelt es bei manchen Migrantenkindern noch sehr an Deutschkenntnissen, so können diese Kinder beim Experimentieren allein durch das Tun und Beobachten viel dazu lernen, auch wenn so manche deutsche Erklärung für sie noch sprachlich unverständlich ist. Somit ist das Chemobil eine Einrichtung, bei welcher alle beteiligten Personengruppen von einander lernen können. Der Erfolg dieser gemeinsamen Arbeit lässt das Chemobil organisch weiter wachsen. Was einst aus privatem Interesse zur Einführung und Förderung des naturwissenschaftlichen Unterrichts in der Volksschule entstand, hat solche Ausmaße angenommen, dass eine ordentliche Weiterführung nur durch die finanzielle Unterstützung der chemischen Industrie Kärnten (WKO Sparte Industrie) möglich ist. Ein paar wichtige Zahlen zum Chemobil Seit der Gründung des Chemobils 2003 konnten dank der Mithilfe von anfangs 10, jetzt 12 Chemielehrer/innen aus Kärntens Gymnasien eine beachtliche Zahl an Volksschulen mit chemisch-experimentellen Unterrichtseinheiten - ergänzend zum Sachunterricht der 4. Klasse - betreut werden. 2003/4 2004/5 2005/6 2006/7 2008/9 2009/ / / / /14 Anmel dungen Volks schulen

7 Tabelle 1: Anmeldezahlen Kärntner Volksschulen Nicht dazu gezählt sind jene Chemobilbesuche, die Vorort mit den Mitarbeiter/innen noch zusätzlich ausgemacht worden sind. Ungefähr 1/3 der Volksschulen haben mehr als eine, städtische Volksschulen oft drei 4. Klassen. Bei einer durchschnittlichen Klassenschüler/innenzahl von 18 Schüler/innen hatten in den letzten 11 Jahren über Volksschüler/innen in Kärnten die Gelegenheit, mit einfachen Materialien in die Welt der naturwissenschaftlichen Phänomene einzutauchen. Die 691 Anmeldungen wurden von 691 Klassenlehrer/innen durchgeführt. Dies bedeutet bei einer Chemobileinheit von zwei Unterrichtseinheiten, dass das Chemobil fast 1400 Lehrer/innenfortbildungsstunden ermöglichte. Die Früchte dazu sind bereits erkennbar. Das Absinken der Anmeldezahlen von 80 im Schuljahr 2012/13 auf 69 im Schuljahr 2013/14 ist auf die bereits erworbene Eigenständigkeit der Lehrer/innen im naturwissenschaftlichen Sachunterricht zurück zu führen. Das Chemobil beginnt nun langsam das Fortbildungsziel bei den Lehrer/innen zu erreichen. Viele Lehrer/innen verfügen bereits über eine kleine Forscherecke und haben sich kostenlose Unterrichtsmaterialien durch zusätzliche Fortbildungsveranstaltungen erworben. Das Chemobil lebt von der hohen Motivation der Chemobil-Mitarbeiter/innen. Ohne sie hätte diese spezielle naturwissenschaftliche Unterrichtsleistung in Kärntens Volksschulen niemals erbracht werden können. Diesen Kollegen/innen, sowie der WKO-Kärnten, die die Kosten übernommen hat, sei auch an dieser Stelle gedankt. Die Chemobilmitarbeiter/innen erledigten ihre Arbeit in den Volksschulen, welche oft weit entfernt von ihrem angestammten Dienstort liegen, neben ihrer normalen Unterrichtszeit am Gymnasium, was bei vorgegebenen eigenen Stundenplänen an der AHS nicht immer leicht zu organisieren ist. Folgende AHS-Kollegen/innen betreuten das Chemobil in folgenden Bezirken Kärntens Karl Brachtl (Betreuung des Raumes Klagenfurt/Umgebung und Völkermarkt) Andrea Gebetsberger (Betreuung des Raumes Feldkirchen) Andreas Jantscher (Betreuung des Raumes St. Veit/Umgebung, Friesach) Gudrun Käferle (Betreuung des Raumes Villach und Hermagor) Brigitte Lober und Andrea Fleißner (Betreuung des Raumes Spittal) Andrea Steyskall (Raum Klagenfurt, Klagenfurt Land, Gurktal) Monika Veidl, Maria Kühnelt und Barbara Stiasny (Betreuung des Raumes Wolfsberg) Helga Voglhuber (Raum Klagenfurt/Umgebung, St. Veit, Ferlach, Kleinschulen in Kärnten), ausgehend vom NAWI-Zentrum Irmgard Weinstich (Betreuung des Raumes Villach/Umgebung) 7

8 LITERATUR Ericson, E.: Identität und Lebenszyklus. Suhrkamp, Frankfurt a.m. (Titel der Originalausgabe: Identity and the Life Cycle; 1959) Kilpatrick, W. H.: Die Projektmethode. Die Anwendung des zweckvollen Handelns im pädagogischen Prozeß (1918). In: Dewey, J./Kilpatrick, W. H.: Der Projekt-Plan. Grundlegung und Praxis. Schödel, Weimar 1935, S Knoll, M.: John Dewey und die Projektmethode. Zur Aufklärung eines Missverständnisses. In: Bildung und Erziehung 45 (1992), H. 1, S Dr. Helga Voglhuber Pädagogische Hochschule Kärnten NAWImix Hubertusstraße Klagenfurt 8