Intelligentes Wissen als der Schlüssel zum Können

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1 Intelligentes Wissen als der Schlüssel zum Können Elsbeth Stern Hans baute ein Boot. Urs liess einen Drachen steigen. Lutz ass einen Apfel. Beat ging über das Dach. Jochen versteckte ein Ei. Dominik setzte das Segel. Peter schrieb ein Drama. Viktor drückte den Schalter. Wer ass einen Apfel? Wer versteckte ein Ei? Wer liess einen Drachen steigen? Wer ging über das Dach? Wer drückte den Schalter? Wer setzte das Segel? Wer baute ein Boot? Wer schrieb das Drama? Noah baute ein Boot. Benjamin Franklin liess einen Drachen steigen. Adam ass einen Apfel. Der Weihnachtsmann ging über das Dach. Der Osterhase versteckte ein Ei. Christoph Kolumbus setzte das Segel. William Shakespeare schrieb ein Drama. Thomas Edison drückte den Schalter. 1

2 Wer ass einen Apfel? Wer versteckte ein Ei? Wer liess einen Drachen steigen? Wer ging über das Dach? Jede/r Lehrende muss sich bewusst sein: Was wir uns an eingehender Information merken können, hängt ganz entscheidend von unserem bereits verfügbaren Wissen ab. Wer drückte den Schalter? Wer setzte das Segel? Wer baute ein Boot? Wer schrieb das Drama? Wissen als der Schlüssel zum Können Wissen DASS Deklatives Wissen (Fakten und Begriffe) Kompetenzen: Setzen sich aus prozeduralem und konzeptuellen Wissen zusammen Wissen WIE Prozedurales Wissen (automatisierte Handlungen) Wie muss Wissen im Gedächtnis einer Person organisiert sein, damit es bei der Bewältigung einer Anforderung zum richtigen Zeitpunkt aktiviert und genutzt wird? 2

3 TIMS/III Aufgabe: Die Beschleunigung eines sich geradlinig bewegenden Objektes kann bestimmt werden aus Der Steigung des Weg-Zeit-Graphen Der Fläche unter dem Weg-Zeit-Graphen Der Steigung des Geschwindigkeits-Zeit-Graphen Der Fläche unter dem Geschwindigkeits-Zeit-Graphen Prozent korrekte Lösung bei deutschen Abiturienten Deutschland: mit Leistungskurs Mathematik: 50% Deutschland: mit Grundkurs Mathematik: 44% Schweiz: 60% International 67% Warum können Maturanden die Aufgabe nicht lösen? Beschleunigung wurde als Definition in der Physik gelernt und längst wieder vergessen Der Graph wurde nicht als Denkinstrument verstanden, sondern als Darstellungsmöglichkeiten Weg-Zeit-Graph ist bekannt, mit Bekanntem fährt man besser Konzeptuelles Verständnis wie "Rate der Veränderung" wurde nicht erarbeitet Graphen werden VIEL zu wenig in der Schule eingesetzt Prozedurales Wissen 3

4 Welche Lernvorgänge erzeugen automatisiertes prozedurales Wissen? Wiederholung Lernen am Erfolg Eventuell durch externe Steuerung (operantes Konditionieren) Weitere Beispiele für prozedurales Wissen Welche Zahl ist grösser? 9356 oder Automatisierung der Blickbewegung Fehler können den Lernprozess verzögern Welches Auto fährt schneller? Welches Auto fährt schneller? Prozeduralisierung beim Lesen von Graphen: Erster Blick gilt der Achsenbeschriftung W E G 6 5 Z E I T 6 5 W E G 6 5 Z E I T ZEIT WEG ZEIT WEG 4

5 Warum der Erwerb von konzeptuellem Wissen ungleich schwieriger ist Was verändert sich durch Lernen und Entwicklung? Was ist eine Maschine? Charakteristische vs. definitorische Merkmale: Säugetier Sinnliche Erfahrung vs. physikalische Begriffe: Gewicht, Bewegung, Trägheit Kraft: Funktion statt Eigenschaft Nicht: Anders denken, sondern anders wissen Unter einer Maschine versteht man in der Physik Vorrichtungen, welche Ansatzpunkt, Richtung oder Größe einer Kraft verändern, um die vorhandene Kraft möglichst zweckmäßig zur Verrichtung von Arbeit einzusetzen. Keine Maschinen, auch wenn sie so heissen Phone with Answering Machine 20 5

6 Wann ist der Gürtel eine Maschine? For internal reasons kindly note as reference the two following informa5on on the payment: Kategorisierung von Gebrauchsgegenständen Gründe für ausbleibende Lernerfolge: Experten (Lehrpersonen) sehen die Welt anders als Novizen (Schüler) Alltagswissen: Bestehen aus Stahl Physikwissen: Funktion beruht auf der Wirkung von Kräften 6

7 Alltagskonzepte: Klassifikation nach dem Einsatzbereich Klassifikation nach physikalischen Prinzipien Haushalt Landwirtschaft Handwerk Hebel Keil Lerngelegenheiten, die den Aufbau von Begriffsnetzwerken unterstützen NICHT Gute Lehrer wissen, wie Schüler lernen Lernen von Merksätzen, Definitionen und Formeln probieren, Versuch und Irrtum Sondern Arbeit am Vorwissen: Gelegenheiten zur Ko-Konstruktion von Wissen in Gesprächen (Selbsterklärungen, Metakognitionstraining) ZEIT: Spiralcurriculum Fachspezifisches pädagogisches Wissen ist die Zusammenführung von Inhalt und Pädagogik zu einem Verständnis dessen, wie bestimmte Themen, Probleme oder Fragen strukturiert, dargestellt und an die Interessen und Fähigkeiten der Lernenden angepaßt und für den Unterricht aufbereitet werden sollten" (Shulman, 1987) Kreativität 28 7

8 Konstruktivistische Grundhaltung der Lehrpersonen fördert kreative Leistungen der Schüler Ergebnisse aus der SCHOLASTIK-Studie : Bedeutung von Lehrerüberzeugungen für den Lernfortschritt der Schüler Staub, F., Stern, E. (2002). The nature of teachers pedagogical content beliefs matters for students achievement gains: quasiexperimental evidence from elementary mathematics. Journal of Educational Psychology. Leistung im Lösen von Textaufgaben, die nicht geübt wurden Peter hat 5 Murmeln. Susanne hat 3 Murmeln mehr als Peter. Wie viele Murmeln haben Susanne und Peter zusammen? Kreativität 29 Kreativität 30 Leistung im Lösen von Textaufgaben, die nicht geübt wurden Peter hat 5 Murmeln. Susanne hat 3 Murmeln mehr als Peter. Wie viele Murmeln haben Susanne und Peter zusammen? Welche schulischen Lerngelegenheiten tragen zur Kompetenz im Lösen solcher Aufgaben bei? Konstruktivistische Sicht: Kinder lernen Mathematik am besten, indem sie selber herausfinden, wie sie zu Antworten auf einfache Textaufgaben kommen. Kinder sollten viele informelle Erfahrungen mit dem Lösen von einfachen Textaufgaben sammeln, ehe man von ihnen erwarten kann, daß sie Rechenprozeduren perfekt beherrschen. Direkte Übertragung: Ein guter Lehrer führt vor, auf welche Weise man eine Textaufgabe am besten löst. Es sollte Zeit auf das Üben von Rechenverfahren verwendet werden, ehe man von Kindern erwarten kann, dass sie die Verfahren verstehen. Kreativität 31 Kreativität 32 8

9 r=.50 Wie kann Prozeduralisierung erworben werden? Büffeln, büffeln, büffeln (1x1, Vokabeln), oder Übungsaufgaben so gestalten, dass Prozeduralisierung UND der Aufbau von Konzepten ermöglicht wird Kreativität 33 Kreativität Welche Multiplikationsaufgaben führen zu einem bestimmten Ergebnis? Zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen Automatisierung und die Bildung konzeptueller Grundlagen können gleichzeitig gefördert werden 1 2=2, 2 1=2, 1 3=3, 3 1=3, 1 4=4, 4 1=4, 2 2=4, 1 8=8, 8 1=8, 2 4=8, 4 2=8, 1 9=9, 9 1=9, 3 3= =2, 2 1= =3, 3 1=3 4: 1 4=4, 4 1=4, 2 2= =5, 5 1= =6, 6 1=6, 2 3=6, 3 2= =7, 7 1= =8, 8 1=8, 2 4=8, 4 2=8, 2 2 2= =9, 9 1=9, 3 3=9 Kreativität Kreativität 9

10 Basis für das viel später zu erwerbende Konzepte wie Primzahl, Quadratzahl. wird gelegt Lernen ist nicht wie das Besteigen einer Leiter Direkte Instruktion (Erklärung) ist nur lernwirksam, wenn bereits eine Wissensbasis besteht =5, 5 1= =6, 6 1=6, 2 3=6, 3 2= =7, 7 1= =8, 8 1=8, 2 4=8, 4 2=8, 2 2 2= =9, 9 1=9, 3 3=9 Kreativität Kreativität 38 Das Ergebnis von Lernen ist ein Wissensnetzwerk, das sich im günstigen Falle systematisch verzweigt. Kerngeschäft von Lehrpersonen: Unterrichtsplanung. Reading Mathematics Physics 1. Ziele mit Zeitperspektive festlegen 2. Interindividuelle Unterschiede berücksichtigen 3. Vorwissen erfassen: Formative Leistungsbeurteilung 4. Unterrichtmethoden wählen Kreativität 39 Kreativität 40 10

11 1. Unterrichtsziele auf angemessener Ebene definieren Abgehobene Lernziele: zufriedener und selbstbestimmter Mensch werden, seinen Weg finden Sind Leitbilder, aber keine Ziele, nicht messbar, nicht direkt beeinflussbar Eingeschränkte verhaltensnahe (behavioristische) Lernziele: Definition und Formel von Kraft aufsagen, das 1x1 fehlerfrei aufsagen können, 100 englische Vokabeln kennen, 20 wichtige Geschichtsdaten aus dem 18. Jahrhundert kennen Exakt messbar und beeinflussbar, aber Nutzen fraglich: Träges Wissen Kompetenzorientierte inhaltsbezogene Lernziele Erklären können, warum manche Gegenstände im Wasser schwimmen und andere sinken Die Auswirkungen der französischen Revolution auf die Weltgeschichte erklären können mehrstufige Textaufgaben zur Multiplikation lösen können In einem Gespräch spontan fehlerfreie englische Sätze prodizieren können Kreativität 41 Kreativität 42 Kompetenzorientierte fächerübergreifende Lernziele Aufgaben und Aufträge genau lesen, bevor mit der Lösung begonnen wird Schlussfolgerungen selbstkritisch überprüfen (nicht nur nach Bestätigungen sondern auch nach Gegenbeispielen suchen) Kompetenzorientierte Lernziele Lassen sich selten exakt definieren, aber recht genau umschreiben Zielen auf Verständnis und die Nutzung von Wissen in neuen Situationen ab Können in Aufgaben und Aufträge umgesetzt werden Lernwirksame Rückmeldungen von Lehrern und Mitschülern beachten und aktiv einholen Akademische Gesprächskultur erwerben Kreativität 43 Kreativität 44 11

12 Zeitperspektive 2. Berücksichtigung interindividueller Unterschiede Vom Ende denken Welche Textaufgaben muss ich in der 2. Klasse vorgeben, damit die Schüler sechs Jahre später Algebra verstehen? Spiralcurriculum: Wissen anlegen, das später umstrukturiert werden kann Kreativität ETH Folienlayout Intelligenz und Begabung Zahlenreihen: ? Analogien: Gramm : Gewicht = Stunde :? 47 Kreativität 48 12

13 Differenzierung ist keine Technik, sondern findet im Kopf der Lehrperson statt Definition von prüfbaren Lernzielen auf unterschiedlichem Niveau: Was heisst Bildungsgerechtigkeit? 1. Minimalziele 2. Good enough Kompetenzen 3. Exzellente Leistungen Transfer: Was soll gekonnt werden, ohne dass es geübt wurde? Was soll beiläufig gelernt werden? Kreativität 49 Kreativität 50 Was heisst Bildungsgerechtigkeit? 3. Formative Leistungsbeurteilung Das Vorwissen der SuS erfassen Das Schülerwissen erfassen - Mehr als nur die Lehrpläne der früheren Schuljahre anschauen Selbsterklärungen der SuS Lerntagebücher statt Hausaufgaben Fehlerkultur entwickeln Kreativität 51 Kreativität 52 13

14 4. Unterrichtsmethoden Gruppenarbeit, Frontalunterricht, Partnerarbeit, selbstentdeckendes Lernen. Unterrichtsmethoden sind Wege und nicht Ziele Guter Unterricht kann auf vielfältige, aber nicht auf beliebige Weise realisiert werden (F.E. Weinert) Handlungsmöglichkeiten von Lehrpersonen TTT Task Tool Talk Fokussierung der Aufmerksamkeit der Schüler Kreativität 53 Kreativität 54 Einbettung in Erklärungszusammenhänge Mit einer Frage beginnen Wie kommt es, dass ein kleines Stück Stahl untergeht, aber ein grosses, schweres Schiff aus Stahl schwimmt? Wie kommt es, dass ein kleines Stück Stahl untergeht, aber ein grosses, schweres Schiff aus Stahl schwimmt? Beispiel: Chemie Technik ABER: Antworten müssen am Schluss von den Schüler verstanden werden Erfolg von "Physik im Kontext" bisher nicht nachgewiesen Hardy, I., Jonen, A., Möller, K., & Stern, E. (2006). Why does a large ship of iron float? Conceptual change in elementary school children. Journal of Educational Psychology. Kreativität 55 14

15 Ein Metalldraht wird ins Wasser getaucht. Was passiert? Styropor Kork Holz Wasser Ton Stein Eisen geht unter r steigt nach oben r r weil er sich festhält. r weil das weggedrängte Wasser weniger wiegt als der Metalldraht. r weil er so lang und dünn ist. r weil das weggedrängte Wasser mehr wiegt als der Metalldraht. r weil er aus Metall ist. r weil er vom Wasser nicht stark genug nach oben gedrückt wird. r weil er so leicht ist. 57 Ein Metalldraht wird ins Wasser getaucht. Was passiert? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! geht unter r steigt nach oben r r weil er sich festhält. r weil das weggedrängte Wasser weniger wiegt als der Metalldraht. r weil er so lang und dünn ist. r weil das weggedrängte Wasser mehr wiegt als der Metalldraht. r weil er aus Metall ist. r weil er vom Wasser nicht stark genug nach oben gedrückt wird. r weil er so leicht ist. 15