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1 Kompetenzförderung durch Inquiry-Based Learning Grosse und grossartige Titel xxx 2 Grosse und grossartige Titel Europäische Kommission Ein Umschwung von hauptsächlich deduktiven hin zu untersuchenden Methoden [Inquiry Based Learning, IBL] beim Schulunterricht in naturwissenschaftlichen Fächern bietet die Möglichkeit, stärkeres Interesse an den Naturwissenschaften zu wecken. Rocard et al. 2007, S. 2- Beispiel: Magische Bilder 3 4 peter.labudde@fhnw.ch 1

2 Beispiel für IBL: Magische Bilder 1. Kreiere verschiedene magische Bilder. 2. Wie lässt sich die Entstehung der magischen Bilder erklären? 3. Welche Unterschiede bzw. Gemeinsamkeiten weisen zwei Arten der Weltbegegnung, Kunst und Physik, auf? Forschend-entdeckendes Lernen (Höttecke 2010, S. 5) Die Lernenden gehen von (selbst) gestellten naturwissenschaftlichen Fragen oder Problemen aus. Sie explorieren Probleme oder Phänomenbereiche, entwickeln und planen auf dieser Basis eigene Untersuchungen, führen Beobachtungen und Experimente durch, stellen Messergebnisse sachgerecht dar, analysieren und diskutieren sie und erschließen weitere Informationsquellen. Sie erklären Phänomene und lösen Probleme [ ] 7 8 fördern (EDK 2011, 6. Klasse) einfache Situationen und Phänomene mit mehreren Sinnen wahrnehmen, beobachten und beschreiben und dazu Fragen, Vermutungen und Problemstellungen aufwerfen; angeleitet Erkundungen, Untersuchungen und Experimente durchführen und dabei Schätzungen und Messungen vornehmen, Daten sammeln und auswerten [ ] Übersicht Workshop Forschend-entdeckend lernen in Natur & Technik Ein konkretes Beispiel erleben fördern durch IBL IBL mehr oder weniger offen gestalten Schüler/innen beim IBL formativ beurteilen In Interessensgruppen lernen 9 10 Kompetenzförderung durch Inquiry-Based Learning Workshop Überblick 1. Vortrag I Definitionen von forschend-entdeckendem Lernen / IBL 2. Ein Beispiel erleben 3. Vortrag II Kompetenzförderung durch IBL Grade von Offenheit beim IBL Formative Beurteilung von SuS beim IBL 4. In Interessensgruppen diskutieren und entwickeln 12 peter.labudde@fhnw.ch 2

3 Forschend-entdeckendes Lernen (Höttecke 2010, S. 5) Die Lernenden gehen von (selbst) gestellten naturwissenschaftlichen Fragen oder Problemen aus. Sie explorieren Probleme oder Phänomenbereiche, entwickeln und planen auf dieser Basis eigene Untersuchungen, führen Beobachtungen und Experimente durch, stellen Messergebnisse sachgerecht dar, analysieren und diskutieren sie und erschließen weitere Informationsquellen. Sie erklären Phänomene und lösen Probleme im Lichte bereits bekannten Wissens und selbst generierter Evidenz. Sie treffen begründete Vorhersagen und kommunizieren über ihre oft unterschiedlichen Vorgehensweisen und Resultate. Sie generieren und präzisieren neue Fragen oder Probleme, die weiteres forschend-entdeckendes Lernen motivieren. 13 Definition National Research Council (NRC 1996) [Scientific inquiry as] the diverse ways in which scientists study the natural world and propose explanations based on the evidence derived from their work. [ ] Scientific inquiry also refers to the activities through which students develop knowledge and understanding of scientific ideas, as well as an understanding of how scientists study the natural world. 14 Definition Europäische Kommission (Rocard et al. 2007, S. 9) Beispiele zu IBL Überblick über europäische IBL-Projekte Heute bezeichnet induktiver Ansatz meistens die Inquiry- Based Science Education (IBSE), also eine Art untersuchendes Lernen, das sich hauptsächlich auf Naturwissenschaften und Technik bezieht (ULN). Definitionsgemäß ist eine Untersuchung ein zielgerichteter Vorgang zur Problemdiagnose, für die kritische Betrachtung von Experimenten und Unterscheidung von Alternativen, für Planung von Prüfungen, zum Aufstellen von Vermutungen, für die Suche nach Informationen, den Aufbau von Modellen, Diskussionen mit Kollegen und zur Formulierung kohärenter Argument. Im Mathematikunterricht verwenden Pädagogen eher den Ausdruck Problem-Based Learning. [ ] 15 Framework Programme 7 (FP7): Zahlreiche grosse IBL-Projekte, z.b. INQUIRE, PARSEL, Fibonacci, PROFILES, PRIMAS, SAILS Ziele: Entwicklung und Erprobung von Unterrichtskonzepten Aus- und Weiterbildung von Lehrpersonen Curriculumentwicklung Internationale Kooperation Entwicklung gemeinsamer Zukunftsperspektiven 16 Beispiele zu IBL Unterrichtsbeispiele aus PROFILES (PH FHNW) Beispiel Forschend-entdeckendes Lernen (IBL) erleben Magische Bilder Fingerlabyrinth Wärmedämmung Raketenflitzer Elfmeter Wie viele passen auf eine Münze? Höttecke 2010, S peter.labudde@fhnw.ch 3

4 Beispiel Forschend-entdeckendes Lernen (IBL) erleben Wie viele passen auf eine Münze? (Höttecke 2010, S. 6-7) 1. Welche wesentlichen Charakteristika von IBL weist dieses Beispiel auf? 2. Welche werden gefördert? 3. Wie offen ist dieses Experiment? Naturwissensch. fördern (EDK 2011, 6. Klasse) 1. einfache Situationen und Phänomene mit mehreren Sinnen wahrnehmen, beobachten und beschreiben und dazu Fragen, Vermutungen und Problem-stellungen aufwerfen; 2. angeleitet Erkundungen, Untersuchungen und Experimente durchführen und dabei Schätzungen und Messungen vornehmen, Daten sammeln und auswerten [ ] Naturwissensch. fördern (EDK 2011, 6. Klasse) Technische fördern (VDI 2007) 3. beim Erkunden, Untersuchen und Experimentieren sowie beim technischen Konstruieren geeignete Werkzeuge, Instrumente und Materialien auswählen und einsetzen; 4. Ergebnisse aus Erkundungen, Untersuchungen und Experimenten in verschiedenen Formen einfach darstellen und sie kommentieren; 5. die Planung, Durchführung und Auswertung beschreiben und aus persönlicher Sicht beurteilen. 21 Bereich «Technik konstruieren und herstellen» Problem erkennen Lösungen entwerfen und/oder auswählen Konstruieren Planen und fertigen Optimieren 22 Offenheit Unterschiedliche Ausprägungen von Offenheit beim IBL Forschungsfrage Offenheit hinsichtlich: 1. Forschungsfrage stellen 2. Informationen beschaffen 3. Forschungsdesign entwerfen (Beobachten / Exp.) 4. Absprachen der Arbeitsteilung und Kooperation 5. Material auswählen 6. Messen und Auswerten 7. Erklären und Schlussfolgern 8. Präsentieren Erklärung Material Forschungsdesign auf Münze: Wie offen? peter.labudde@fhnw.ch 4

5 Formative Beurteilung Lernenden beim IBL Rückmeldungen geben Das EU-Projekt ASSIST-ME (Assess Inquiry in Science, Technology and Mathematics Education) Ziele: Instrumente für die formative und summative Beurteilung von SuS beim IBL entwickeln IBL und Assessment propagieren und implementieren 10 Institutionen aus 8 Ländern Millionen Euro Formative Beurteilung Erste Instrumente aus ASSIST-ME Planning and conducting an experiment: Peer-assessment of written research questions Discussing different experimental designs on a given hypothesis [ ] Interesse? Wir suchen noch Lehrpersonen für die gemeinsame Erprobung und Evaluation. Bei jedem Instrument: Ausführliche Beschreibung des Instruments Kriterien für die Beurteilung Exemplarisches, stufenspezifisches Unterrichtsbeispiel Literatur Diskussion in Interessensgruppen 1. Wie lassen sich mit IBL im Schulalltag fördern? Beispiele, Chancen, Probleme 2. Vom engen zum offenen IBL: Wie als Lehrperson mit der Offenheit umgehen? 3. Formatives Beurteilen von SuS beim IBL: Welche Instrumente und Kriterien einsetzen? 4. Wie können wir an der PH angehende Lehrpersonen auf IBL vorbereiten? ASSIST-ME, Asses Inquiry in Science, Technology and Mathematics Education (2014): EDK (2011): Grundkompetenzen für die Naturwissenschaften. Bern: Schweizerische Konferenz der kantonale Erziehungsdirektoren. Höttecke, D. (2010). Forschend-entdeckender Physikunterricht: Ein Überblick zu Hintergründen, Chancen und Umsetzungsmöglichkeiten entsprechender Unterrichtskonzeptionen. Unterricht Physik, 119, 4-14 NRC (1996). National Science Education Standards. Washington D.C.: National Research Council NRC PROFILES (2014): Schweizer PROFILES-Seite mit Unterrichtseinheiten (2014): VDI (2007). Bildungsstandards Technik für den Mittleren Schulabschluss. Düsseldorf: Verband Deutscher Ingenieure (VDI) peter.labudde@fhnw.ch 5