Ringvorlesung Fachdidaktik Mainz, 4. Juli Fächerübergreifender naturwissenschaftlicher Unterricht: Herausforderungen und Chancen

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1 Fächerübergreifender naturwissenschaftlicher Unterricht: Peter Labudde Pädagogische Hochschule Nordwestschweiz Vortragsübersicht 1. Begründungen für füu 2. Kategorien des füu 3. Beispiele füu 4. Dimensionen und Facetten des füu: ein Mindmap 5. Wirkungen des füu 1 2 1) Begründungen für füu A) Konstruktivistische Lerntheorie B) Schlüsselprobleme der Menschheit C) Wissenschaftspropädeutik D) Überfachliche Kompetenzen E) Motivation der Lernenden F) Gender gerechter Unterricht G) Lernen in der IKT-Gesellschaft A) Konstruktivistische Lerntheorie Lernende konstruieren ihr Wissen auf der Basis bereits vorhandenen Wissens. Lernen kann damit nur in einem für das Individuum relevanten Kontext stattfinden. 3 4 Beispiel zu konstruktivistischem Ansatz Bobbahn St. Moritz: Welcher Beschleunigung sind die Bobfahrer ausgesetzt? Ist diese Beschleunigung noch erträglich? 5 6 peter.labudde@fhnw.ch 1

2 Beispiel für die Kurve Horseshoe in St. Moritz: - Kurvenradius 15 m, Geschwindigkeit 90 km/h - a z = v 2 /r = 41.6 m/s 2 - a total = a z + g - a total = 43.6 m/s 2 4,5g Noch erträgliche Beschleunigungen in sitzender Haltung (Dauer): 13g (1s), 8g (2s), 6g (10s), 4g (60s) B) Schlüsselprobleme der Menschheit Wissenschaft Um ein Schlüsselproblem der Menschheit in einem Modell zu beschreiben und dann zu lösen, bedarf es der Kooperation mehrerer Disziplinen bzw. Institutionen. (Maingain, Dufour, Fourez 2002) Unterricht Jugendliche entwickeln die Bereitschaft, ein Problem in einem Modell zu beschreiben und dann zu lösen, indem sie ihr Wissen aus mehreren Fächern bzw. mehrere Gesichtspunkte vernetzen. (Labudde 2006, 2008) 7 8 C) Wissenschafts-/Berufspropädeutik Naturwissenschaftliche Grundbildung in PISA 1) Konzepte 2) Prozesse 3) Anwendungen D) Überfachliche Kompetenzen Auswahl aus Grob & Maag 2001 Fächerübergreifender Unterricht Fächerübergreifender und disziplinärer Unterricht Naturwissensch. Fragestellungen erkennen Nachweise identifizieren Schlussfolgerungen ziehen Schlussfolgerungen kommunizieren Umweltkompetenz Problemlösefähigkeit Ambiguitätstoleranz Differenziertes Denken Kooperationsbereitschaft relative Autonomie Selbstakzeptanz Kreativität 9 10 E) Motivation der Lernenden Medizinische Themen in Biologie und Physik Beispiel Blutdruck peter.labudde@fhnw.ch 2

3 13 14 Was spricht aus Ihrer Sicht für fächerübergreifenden Unterricht? A) Konstruktivistische Lerntheorien B) Schlüsselprobleme der Menschheit C) Wissenschaftspropädeutik D) Überfachliche Kompetenzen E) Motivation der Lernenden F) Gender gerechter Unterricht G) Lernen in der IKT-Gesellschaft Erste Chance: Breites Spektrum von Zielen im füu Erste Herausforderung: Warum wollen wir fächerübergreifend unterrichten? Ebene Fächer Ebene Stundentafel 2) Kategorien von füu Fächerverbindend Fachüberschreitend Fächerkoordinierend Fächer- Ergänzend Integriert A A B B Thema A B C C Thema D D peter.labudde@fhnw.ch 3

4 Huber 1994 Fächerübergreifend Fächerübergreifend Mögling 1998 Fourez 2002 Interdiszplinär Interdisciplinaire au sens large BMS Lehrplan 2001 Fächerübergreifend Labudde 2003 Fachüberschreitend Intradiszplinär Transdisciplinaire Fächerintegrierend Fachüberschreitend Fächerverknüpfend Multi-/pluridisziplinär Multi-/pluridisciplinaire Fächerkoordinierend Fächerverbindend Zweite Chance: Verschiedenste Kategorien von füu Zweite Herausforderung: Welche Kategorien von füu realisieren wir? Fächerkoordinierend Interdisziplinär Interdisciplinaire au sens strict Themenzentriert ) Beispiele füu 1. Bsp.: Bildungsstandards in der Schweiz H G F E D C B A Thema Fachsystematik und Kasuistik ergänzen sich komplementär Standards in Naturwissenschaften Für das Ende des 2., 6. und 9. Schuljahres Basisstandards (Grundanforderungen) Sechs Handlungsaspekte: Fragen und untersuchen Informationen erschließen Ordnen, strukturieren, modellieren Einschätzen und beurteilen Entwickeln und umsetzen Mitteilen und austauschen Informationen: HarmoS Bsp.: Handlungsaspekt Fragen u. untersuchen Die Schülerinnen und Schüler (6. Klasse) können angeleitet Erkundungen, Untersuchungen und Experimente durchführen und dabei Schätzungen und Messungen vornehmen, Daten sammeln und auswerten, die Planung, Durchführung und Auswertung beschreiben und aus persönlicher Sicht beurteilen, [ ] peter.labudde@fhnw.ch 4

5 2. Bsp.: Erdöl und in Zukunft? 2. Bsp.: Erdöl und in Zukunft? Ziele Schuljahr Chemie, Physik, Geografie Fach im Kanton Bern: Natur Mensch Mitwelt (Informationen siehe 20 bis 30 Schulstunden 25 Die Schülerinnen und Schüler sollen für die Energieproblematik lokal wie global sensibilisiert werden Maßnahmen zum verringerten Energiebedarf kennenlernen und für den persönlichen Einsatz überdenken sich exemplarisch mit Alternativen zu fossilen Brennstoffen auseinandersetzen selbstständig mit Informationsbroschüren, Lehrtexten und Experimentieranleitungen arbeiten eine Gruppenpräsentation selbstständig entwickeln und der Klasse präsentieren Bsp.: Erdöl und in Zukunft? Phasen Phase 1: Einstieg, persönliche Orientierung Was ist eine Kilowattstunde? Energiebedarf (persönlich, Familie, Schweiz, Welt) Phase 2: Erdöl, ein wichtiger Energie- und Rohstofflieferant Erdöl: Entstehung, Suche, Förderung und Verarbeitung Die Nutzung des Erdöls beeinflusst die Umwelt Die Erdölreserven sind begrenzt Phase 3: Zusammenhänge entdecken: Kohlenstoffkreislauf Phase 4: Projekt Energie sparen, Erdöl ersetzen 3. Bsp.: Grundlagenfach Naturwissenschaften Wirtschaftsgymnasium Bern-Kirchenfeld 12. Klasse: Integrationsfach mit Bio/Ch/Ph Team von drei Lehrkräften (= Mentors) Drei-Stunden-Block pro Woche in Halbklasse Schülerexperimente, kleinere Projekte teils fächerverbindend, teils fächerkoordiniert Themen: Farben, Energie, Haut und Sonne Beispiel: Fächerergänzend Gymnasium Linde Biel Fächerergänzend Interdisziplinärer Unterricht 3 Semester in 11./12. Klasse mit 2 Wochenstd. Teams von je 2 Lehrkräften (= Mentors) pro Std. Themen: Fortschritt und Zukunft Geschichtliche Epochen Kommunikation Wirtschaft und Gesellschaft Menschen in ihrem Lebensraum Identität und soziale Beziehungen Dritte Chance: Strukturelle Einbettung des füu Dritte Herausforderung: Welche Strukturen schaffen bzw. nutzen wir an unserer Schule für füu? peter.labudde@fhnw.ch 5

6 4) Dimensionen und Facetten des füu Mindmap mit 7 Dimensionen und je 1-4 Facetten* 1. Kategorien füu 2. Inhalte 3. Überfachliche Kompetenzen 4. Lehrerrollen 5. Unterrichtsmethoden 6. Beurteilen 7. Freie Dimension * Labudde et. al (2005): Dimensionen und Facetten Beispiel: Das Thema Zeit 6 Eine Blockwoche zum Thema Zeit : Messen und definieren (Physik) Lange und kurze Zeiten (Geologie, Astronomie) Sich Zeit nehmen, Geduld und Muße haben (Lebenskunde, Deutsch) Unsere Verantwortung gegenüber den nächsten Generationen (Biologie und Umweltkunde) Schneller, höher, weiter (Sport) Vierte Chance: Methodik - Didaktik Vierte Herausforderung: Wie setzen wir füu methodischdidaktisch um? 5) Wirkungen Kenntnisse Erkenntnisse Fähigkeiten / Fertigkeiten Interesse / Selbstvertrauen Überfachliche Kompetenzen Geschlechtergerechtigkeit Rolle der Lehrpersonen peter.labudde@fhnw.ch 6

7 Empirische Untersuchungen zu den Wirkungen des füu Evaluation von deutschen Gesamtschulen Modellversuch Berufsorientierung und Schlüsselprobleme im fächerübergreifenden Unterricht der gymnasialen Oberstufe (Bremen) Science - Technology - Society (USA, Canada) partiell TIMSS und PISA (international, CH) Vergleich füu Fachunterricht Kenntnisse füu =? Fach Erkenntnisse füu > Fach Fähigkeiten / Fertigkeiten füu > Fach Interesse / Selbstvertrauen füu > Fach Überfachliche Kompetenzen füu > Fach Geschlechtergerechtigkeit füu > Fach Rolle der Lehrpersonen füu > Fach Probleme bei bisherigen Evaluationen fehlende Unabhängigkeit der Evaluationen uneinheitliche Resultate bei Kenntnissen Konfundierung: Unterrichtsmethoden füu Fünfte Chance: Evaluationen Fünfte Herausforderung: Wie können wir (Lernende, Lehrende und Forschende) füu evaluieren? Herausforderungen 1. Warum wollen wir fächerübergreifend unterrichten? 2. Welche Kategorien von füu realisieren wir? 3. Welche Strukturen schaffen bzw. nutzen wir an unserer Schule für füu? 4. Wie setzen wir füu methodisch-didaktisch um? 5. Wie können wir (Lernende, Lehrende und Forschende) füu evaluieren? 41 Vertiefende Literatur EDK (2011): Grundanforderungen Naturwissenschaften. HarmoS Grob, U.; Maag Mercki, K. (2001): Überfachliche Kompetenzen. Bern: Peter Lang Huber, L. (1994): Wissenschaftspropädeutik und Fächerübergreifender Unterricht. In: Meyer, M.A. & Plöger, W. (Hrsg.): Allgemeine Didaktik, Fachdidaktik und Fachunterricht. Weinheim: Beltz, Labudde, P. (2003): Fächerübergreifender Unterricht in und mit Physik. Physik und Didaktik 1(2), 48-66, Jahrgänge 2003 Labudde, P.; Heitzmann, A.; Heiniger, P.; Widmer, I. (2005): Dimensionen und Facetten des fächerübergreifenden Unterrichts. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften 11, Labudde, P. (2005): Forschungsagenda fächerübergreifender Unterricht. In: Schweizerisches Institut für Berufsbildung (SIBP): Fächerübergreifender Unterricht in der Berufsbildung: Ergebnisse, Positionen, Perspektiven. Zollikofen: SIBP, peter.labudde@fhnw.ch 7

8 Labudde, P. (2006): Fachunterricht und fächerübergreifender Unterricht. In: Arnold, K.-H. et al.: Handbuch Unterricht. Bad Heilbrunn: Klinkhardt, S Labudde, P. (Hrsg., 2008): Naturwissenschaften vernetzen, Horizonte erweitern Fächerübergreifender Unterricht konkret. Seelze: Klett & Kallmeyer Labudde, P. (Hrsg. 2011): Fachdidaktik Naturwissenschaft.Bern: Haupt Verlag (UTB-Taschenbuch) Maingain, A.; Dufour, B; Fourez, G. (2002): Approches didactiques de l interdisciplinarité. Bruxelles: De Boeck Université Szlovak, B., Labudde, P., Schären, B., Wild-Näf, M., & Weber, J. (2004): Fächerübergreifenden Unterricht planen und durchführen: Ein Leitfaden für Lehrpersonen. Bern und Zollikofen: Abteilung für das Höhere Lehramt AHL und Schweizerisches Institut für Berufspädagogik SIBP, 34 Seiten 43 peter.labudde@fhnw.ch 8