SINUS AN GRUNDSCHULEN (SGS)

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1 SINUS AN GRUNDSCHULEN (SGS) 4. Landestagung am 14./15. November 2011 VR-SeminarZentrum Bad Münster am Stein 1

2 SINUS an Grundschulen (SGS) 4. Landestagung am 14./15. November 2011 Tagungsstruktur Montag, 14. November 2011 ab 13:30 Uhr Begrüßungskaffee/ Buch- und Materialpräsentationen - DUDEN-Paetec Verlag - Finken-Verlag GmbH 14:30 Uhr Einführung in die Tagung* Hans Beckmann, MBWWK Heike Wadehn und Mario Spies, Landeskoordinatoren 14:45 Uhr 16:15 Uhr 16:45 Uhr 18:15 Uhr Mathematische Begabung und ihre Förderung in der Grundschule* Prof. Dr. Volker Ulm, Universität Augsburg - anschl. Gedankenaustausch - Pause mit Präsentationen der Verlagshäuser Überlegungen zum Einsatz von Modellen und Analogien im Sachunterricht der Grundschule* Thomas Haider, Universität Regensburg Tagungsinformationen* Heike Wadehn und Mario Spies, Landeskoordinatoren 18:30 Uhr Abendessen Dienstag, 15. November :00 Uhr Plenum: Informationen zum Tag* Heike Wadehn und Mario Spies, Landeskoordinatoren 09:05 Uhr Stochastische Lernanregungen und Kompetenzen für Grundschulkinder* Prof. Dr. Bernd Wollring, Universität Kassel 10:00 Uhr Workshop-Runde I (1 7) 12:30 Uhr Mittagspause 14:00 Uhr Workshop-Runde II (1 7) 16:30 Uhr Plenum: Was noch zu sagen wäre * Hans-Josef Dormann, MBWWK *Alle Tagungsbeiträge finden im Raum 4/5 statt. 2

3 Workshop 1: Seminarraum 1 Mathematische Begabung und ihre Förderung in der Grundschule Prof. Dr. Volker Ulm, Universität Augsburg Workshop: 2 Seminarraum 2 Baumstark Was wir von den Bäumen lernen können (Bionik) Dr. Iwiza Tesari, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Workshop: 3 Seminarraum 3 Von Schülervorstellungen zu anschlussfähigem Wissen am Beispiel der Elektrizitätslehre Prof. Dr. Eva Heran-Dörr, Universität Bamberg Workshop: 4 Seminarraum 9 Mit Kindern Muster erforschen - Lernchancen vor und zu Beginn der Schulzeit erkennen und nutzen Dipl.-Päd. Johanna Zöllner, Päd. Hochschule Karlsruhe Workshop 5: Seminarraum 10 Einsatzmöglichkeiten von Analogien und Modellen beim Thema Elektrischer Strom in der Grundschule Thomas Haider, Universität Regensburg Workshop 6: Seminarraum 11 Kleine Roboter bauen und programmieren in der Grundschule Martin Engels, LEGO WeDo, Deutschland Workshop 7: Seminarraum 5 Daten, Häufigkeiten und Wahrscheinlichkeit eine in der Grundschulpraxis seltene Leitidee Prof. Dr. Bernd Wollring, Universität Kassel 3

4 Abstracts zu den Vorträgen und Workshops Vortrag und Workshop 1: Mathematische Begabung und ihre Förderung in der Grundschule Prof. Dr. Volker Ulm, Universität Augsburg Wenn in der bildungspolitischen Diskussion der letzten Jahre im Hinblick auf Schülerinnen und Schüler von Diagnose und Förderung die Rede war, bezog man sich meist auf Leistungsschwächere, die diagnostiziert und gefördert werden müssten. Allerdings ist dies nur eine Seite der Medaille. Auch die Leistungsstärkeren haben einen Anspruch darauf, entsprechend ihren besonderen Fähigkeiten gefördert zu werden. Im Vortrag werden zunächst verschiedene Modelle für (mathematische) Begabung dargestellt und in Bezug auf ihre Bedeutung für den Mathematikunterricht gewertet. Vor diesem Hintergrund werden Konzepte zur Förderung mathematischer Begabung in der Grundschule diskutiert. Der Schwerpunkt liegt dabei nicht auf Enrichment- Angeboten (Nachmittagskursen, Wettbewerben, ), sondern auf dem alltäglichen, regulären Mathematikunterricht. Hier verbringen die Schüler den Hauptteil ihrer Schulzeit und diese Zeit sollte bewusst zur Begabtenförderung genutzt werden. Der Vortrag geht dazu auf offene Aufgaben für individualisiertes Lernen sowie auf entsprechende Konzepte zur Unterrichtsmethodik ein. Der Workshop vertieft den vorhergehenden Vortrag in Bezug auf Aufgabenstellungen und Unterrichtsmethodik anhand von Beispielen für den Mathematikunterricht der Grundschule. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer erhalten komplexere Lernumgebungen, die speziell auf die Förderung mathematisch begabter Grundschüler durch forschend-entdeckendes Lernen fokussieren. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer können diese Lernumgebungen individuell und kooperativ bearbeiten und so Lernerfahrungen analog zur Situation der Schüler gewinnen. Vortrag: Überlegungen zum Einsatz von Modellen und Analogien im Sachunterricht der Grundschule Thomas Haider, Universität Regensburg Modelle und Analogien sind in den Naturwissenschaften unverzichtbar. Somit kann eigentlich auch in einem Unterricht, der sich mit naturwissenschaftlichen Inhalten beschäftigt, nicht auf Modelle und Analogien verzichtet werden. Dennoch sind Modelle und Analogien bei Fachdidaktikern nicht unumstritten, u.a. auch deshalb, weil es keine fehlerfreien Modelle und Analogien gibt und oftmals befürchtet wird, dass der Schaden größer sein könnte als der Nutzen. Im Vortrag werden Vor- und Nachteile von Modellen und Analogien vorgestellt und darauf aufbauend Empfehlungen für den Einsatz von Modellen und Analogien im Unterricht gegeben. Dabei werden auch Ergebnisse einer Untersuchung zum Lernen mit Analogiemodellen in der Grundschule zum Themenbereich elektrischer Strom dargestellt. 4

5 Vortrag: Stochastische Lernanregungen und Kompetenzen für Grundschulkinder Prof. Dr. Bernd Wollring, Universität Kassel Der Inhaltsbereich Daten, Häufigkeiten und Wahrscheinlichkeit, den die Bildungsstandards Mathematik für die Grundschule einfordern, stellt spezifische Anforderungen an die Organisation von Lernumgebungen. Zum einen bestehen sie darin, dass nicht nur auf Kompetenzen aufgebaut wird, die in den anderen Inhaltsbereichen entwickelt werden, zudem bestehen sie darin, dass die Aneignung des Wahrscheinlichkeitsbegriffs auch in der Grundschule experimentelle Erfahrung als zentrales Element voraussetzt. Wir unterscheiden daher zu didaktischen Zwecken die Begriffe a priori Wahrscheinlichkeit und frequentistische Wahrscheinlichkeit und zeigen dazu exemplarische Lernsituationen und Eigenproduktionen von Kindern dazu. Ein besonderes Kennzeichen solcher Lernumgebungen ist die ausgewogene Einbindung der Organisationselemente Spielraum und Dokument. Workshop 2: Baumstark Was wir von den Bäumen lernen können (Bionik) Dr. Iwiza Tesari, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Was ist erforderlich, um über 100 m hoch zu wachsen und Jahrhunderte, zum Teil auch Jahrtausende, immer wieder von Wind und Stürmen gepeitscht zu überdauern? Nicht zuletzt ein ausgezeichnetes mechanisches Design! Alle Bäume, nicht nur die Giganten und Methusalems, sind mechanisch gesehen geniale Lehrmeister. Sie zeigen, wie man aufgrund des Selektionsdruckes in der Natur mit begrenzten Ressourcen kühne Strukturen realisiert, die sich weder Schwachstellen noch Materialvergeudung leisten können. Die Baumgestalt selbst lässt sich selten in technische Bauteile übertragen (wer braucht schon technische Bäume?), aber die Wachstumsprinzipien werden bereits seit einigen Jahren zur Gestaltung leichter und langlebiger Bauteile genutzt, die entsprechend sparsam im Material- und Betriebsenergieverbrauch sind. Durch die lebenslange Anpassung an die vorherrschenden Belastungen und durch die Fähigkeit, auf Veränderungen zu reagieren, erzählen Gestalt und Jahrringe der Bäume von den mechanischen Belastungen, die sie erfahren haben, und sind damit Tagebücher ihrer Lastgeschichte. Um diese lesen zu können, bedarf es zumindest eines qualitativen mechanischen Verständnisses. Die Mechanik erfreut sich im Allgemeinen keiner allzu großen Beliebtheit. Gründe dafür sind, dass Kräfte und Spannungen nicht sichtbar sind und der Zugang häufig über Formeln erfolgt. Ein anschaulicher Zugang kann über Prof. Matthecks Wissenschaftscartoons erfolgen, die den Zusammenhang von Ursache und Wirkung in der Mechanik auch formelfrei darstellen und über einfache Experimente mit nachgiebigen Materialien wie Moosgummi, an denen die Wirkung von Kräften und Spannungen direkt sichtbar wird. Im Workshop wird die Körpersprache der Bäume, deren Mechanik und technische Übertragung mit Hilfe von Cartoons und einfachen Experimenten veranschaulicht. Damit wird ein mechanisches Verständnis natürlicher und technischer Strukturen gefördert und es kann verstanden werden, warum ein Baum eine Beule hat, oder warum ein Fahrrad in den Speichen hängt und nicht steht. 5

6 Workshop 3: Von Schülervorstellungen zu anschlussfähigem Wissen am Beispiel der Elektrizitätslehre Prof. Dr. Eva Heran-Dörr, Universität Bamberg Sachunterricht, der sich zum Ziel setzt, einen Beitrag zum Aufbau anschlussfähigen naturwissenschaftlichen Wissens zu leisten, stellt Lehrkräfte vor eine Reihe von Herausforderungen: So gilt es zum einen, bestehende und/oder im Unterricht entstehende Schülervorstellungen als mehr oder weniger anschlussfähig diagnostizieren zu können. Zum anderen ist es hilfreich, in Bezug auf den gewählten Unterrichtinhalt unterschiedliche Erarbeitungs- und Darstellungsmöglichkeiten zu kennen, um mit Schülerinnen und Schülern individuelle Lehr-Lernwege gehen zu können. Darüber hinaus ist eine Reflexion der Relevanz des Inhaltes und dessen Einbindung in die Curricula der weiterführenden Schulen von Bedeutung für die Unterrichtsplanung. Am Beispiel der Elektrizitätslehre werden im Workshop inhaltsspezifische Schülervorstellungen und Lernschwierigkeiten vorgestellt, die curriculare Einbettung des Inhalts skizziert sowie verschiedene Möglichkeiten für eine kognitiv aktivierende Gestaltung von Lehr-Lernprozessen im Sachunterricht diskutiert. Neben einem einführenden Vortrag erhalten die Teilnehmer/innen die Gelegenheit, einfach zu realisierende Versuche zu erproben sowie weitere Hilfen zur Unterrichtsvorbereitung kennenzulernen und zu diskutieren. Workshop 4: Mit Kindern Muster erforschen Lernchancen vor und zu Beginn der Schulzeit erkennen und nutzen Dipl.-Päd. Johanna Zöller, Päd. Hochschule Karlsruhe Mathematik wird von vielen Mathematikern als die Wissenschaft von den Mustern bezeichnet und das Erkennen von Mustern wird als eine wichtige Komponente mathematischer Leistung erachtet. Muster können zu vielfältigen mathematischen Aktivitäten anregen. Kinder sind fasziniert von Mustern, sie erzeugen gerne selbst Muster oder setzen sie fort. Um diese Tätigkeiten anzuregen braucht man meist keine aufwendigen Materialien, sondern alltägliche Dinge wie Perlen, Steine oder Murmeln reichen aus. In dem Workshop erhalten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer Gelegenheit sich mit verschiedenen einfachen Materialen zum Thema Muster auseinander zu setzen. Die Lernchancen, die sich durch den Einsatz dieser oder ähnlicher Materialien ergeben, werden diskutiert. Die Materialen eignen sich für den Einsatz im Kindergarten und in der Eingangsstufe der Grundschule. Johanna Zöllner ist Diplompädagogin und Grund- und Hauptschullehrerin. Nach sechsjähriger Schulpraxis widmet sie sich seit 2006 der Lehrerausbildung an der Pädagogischen Hochschule Karlsruhe am Institut für Mathematik und Informatik. Seit 2008 stellt Mathematik im Kindergarten und in der Schuleingangsstufe einen Arbeitsschwerpunkt dar. Als Mitarbeiterin in dem Projekt MiniEMa (Minis und Erwachsene entdecken Mathematik) ist sie mitverantwortlich für die Fortbildung von Erzieherinnen/Erziehern und Lehrerinnen/Lehrer und für die Unterstützung der Lernbegleiter in der MachMitWerkstatt für Kinder von 4-8 Jahren. 6

7 Workshop 5: Einsatzmöglichkeiten von Analogien und Modellen beim Thema Elektrischer Strom in der Grundschule Thomas Haider, Universität Regensburg Im Workshop werden die theoretischen Überlegungen des Vortrags aufgegriffen und praktische Möglichkeiten der Umsetzung aufgezeigt. Dabei werden Analogiemodelle zum Themenbereich Elektrizität vorgestellt und dargelegt, wie man diese im Unterricht verwenden kann. Workshop 6: LEGO Education WeDo Kleine Roboter bauen und programmieren in der Grundschule Martin Engels, LEGO WeDo, Deutschland LEGO Education WeDo heißt ein neues, computerbasiertes Lernkonzept für den Einsatz in der Vor- und Grundschule. WeDo ermöglicht Kindern, mit den bekannten bunten Steinen ansprechende LEGO Modelle zu bauen und diese mit Hilfe von Motoren, Sensoren und einer einfachen, grafischen Programmiersoftware über den Computer zu steuern. Dabei steht ein ganzheitlicher Ansatz im Mittelpunkt, durch den die Kinder spielerisch und mit unbegrenzten Erweiterungsmöglichkeiten an Inhalte aus den Bereichen Sachunterricht, Technik, Mathematik und Sprache herangeführt und motiviert werden, sich selbst die Fähigkeiten zur Lösung auch abstrakter Probleme zu erarbeiten. Im Workshop erhalten Sie die Gelegenheit, von der Schülerseite aus in Zweiergruppen jeweils eines von zwölf Modellen aus den Themenbereichen Einfache Mechanismen, Wilde Tiere, Fußball und Abenteuergeschichten zunächst nach einer detaillierten Anleitung zu bauen und zu programmieren und es anschließend für eigene Experimente zu erweitern. Darüber hinaus können Sie sich von der Lehrerseite aus mit den umfangreichen begleitenden Lehr- und Lernmaterialien vertraut machen. Vorkenntnisse sind nicht erforderlich. Workshop 7: Daten, Häufigkeiten und Wahrscheinlichkeit eine in der Grundschulpraxis seltene Leitidee Prof. Dr. Bernd Wollring, Universität Kassel Den Statements des Vortrags entsprechend und aufbauend auf kombinatorischen Grundkenntnissen aus früheren Workshops diskutieren und gestalten wir Lernumgebungen zu Häufigkeiten und Wahrscheinlichkeiten und charakterisieren dabei, welche Eigenschaften Zufallsexperimente und Zufallsgeneratoren haben sollten, die für die Arbeit in der Grundschule geeignet sind. Dabei stellen wir Verbindungen her zu Testaufgaben, wie sie im Rahmen der Erhebung VERA 3 benutzt wurden und diskutieren, welche Lernumgebungen zu diesen Aufgaben als experimentelle Vorbereitung und als Unterstützung beim Darstellen und Beschreiben der Ergebnisse und Befunde dienen können. 7

8 Bildungspartner für SINUS an Grundschulen (SGS) Seit Januar 2008 werden alle zwei Monate zwei neue Knobelaufgaben für mathematisch und naturwissenschaftlich interessierte Grundschulkinder auf der Grundschulhomepage eingestellt: 2 Aufgaben zum Überlegen und Knobeln Mathematik Aufgabe des Monats September / Oktober 2011 SINO und sein Lieblingsbuch SINO verschlang sein dickes Lieblingsbuch mit 357 Seiten innerhalb von zwei Wochen. Montags fing er an und las vor lauter steigender Spannung von da an jeden Tag 3 Seiten mehr als am Vortag. Fertig wurde er in der darauf folgenden Woche am Sonntag. Wie viele Seiten las er an den einzelnen Tagen? Erkläre deine Lösung! Sachunterricht Aufgabe des Monats Mai / Juni 2010 Das rätselhafte Ei Sina möchte Sino etwas zeigen. Sie nimmt ein frisches, rohes braunes Ei und legt es in ein Glasgefäß. Vorsichtig gibt sie Essig in das Glas, so dass das Ei ganz bedeckt ist. Nach einem Tag kannst du bereits erkennen, dass sich das Ei im Essigwasser verändert hat, sagt sie zu Sino. Beobachte das Ei mindestens zwei Tage lang. 1. Führe den Versuch durch. Male und beschreibe, was nach und nach mit dem Ei passiert. 2. Nimm nun ein neues Ei. Streiche das ganze Ei dick mit Elmex-Gelée ein. Warte, bis es ein wenig angetrocknet ist. Lege es vorsichtig zwei Tage lang in ein Gefäß mit Essigwasser. Was denkst du wird passieren? Probiere anschließend aus und versuche dein Ergebnis zu erklären. 8

9 Bildungspartner für SINUS an Grundschulen (SGS) In den Chemieverbänden Rheinland-Pfalz haben sich rund 180 Chemieunternehmen aus Rheinland-Pfalz zusammengeschlossen. Diese Unternehmen müssen im globalen Wettbewerb bestehen. Dafür benötigen sie bestens qualifizierte Nachwuchskräfte für ihre naturwissenschaftlich-technischen Berufe. Faszination ist in den Fächern Chemie und Physik gegeben. Experimente zum Selbermachen wecken Begeisterung und machen den Unterricht ganz besonders spannend. Und dafür möchten wir die Chemieverbände Rheinland-Pfalz - Anregungen und Hilfestellungen geben. Wir wünschen uns, dass die Schülerinnen und Schüler gerne am naturwissenschaftlichen Unterricht teilnehmen und dass aus ihnen eines Tages gut ausgebildete Schulabgänger werden. Auch die Schüler freuen sich über einen guten, lebendigen Unterricht. Für sie ist ein solides Wissensfundament, gepaart mit Engagement und Aufgeschlossenheit, ein ideales Rüstzeug für einen chancenreichen Lebensweg. Die Chemieverbände Rheinland-Pfalz tragen auf vielfache Weise zu einem besseren Verständnis für Naturwissenschaften bei, beispielsweise durch Lehrerfortbildungen, Vermittlung finanzieller Förderung für Schulen oder den Aufbau von Netzwerken mit Unternehmen und Hochschulen. Dabei freut uns die intensive Zusammenarbeit mit dem rheinland-pfälzischen Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur besonders. Denn diese Bildungspartnerschaft gewährleistet, dass unsere Angebote den schulischen Bedürfnissen Rechnung tragen. Kontakt: Frau Dr. Christine von Landenberg Verband der chemischen Industrie e.v. Landesverband Rheinland-Pfalz e.v. Bahnhofstraße Ludwigshafen Telefon christine.landenberg@lv-rp.vci.de 9

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12 SET-Organisation Set-Koordinator/-in Mathe-Nord Mathe-Mitte Mathe-Süd Birgitt May-Hansen Grundschule St. Castor, Koblenz Birgit Gehm-Schmitt und Rainer Spies Grundschule Am Königsberg, Wolfstein Elke Grimminger und Raphael Stoll Grundschule Annweiler Nawi-Mitte Nawi-Nord 1 Nawi-Nord 2 Nawi-Süd 1 Nawi-Süd 2 Ilka Brücher Grundschule Niederbrombach Tanja Felten Grundschule Remagen-Oberwinter, Remagen Frank Kremer Martin-Luther-Grundschule, Mudersbach Andrea Scherrer Albertine-Scherer-Schule, Birkenheide Uta Dittrich Grundschule Wollmesheimer Höhe, Landau Landeskoordinatoren: Rektorin Heike Wadehn Grundschule am Königspfad, Göllheim Rektor Mario Spies Grundschule Landkern Landesgeschäftsführung: Burkhard Hecker Pädagogisches Landesinstitut Rheinland-Pfalz Tanja Wolf Grundschule am Königspfad, Göllheim 12

13 Handreichungen zum Projekt Daten aus Unterrichtsevaluationen auswerten und für die Unterrichtsentwicklung nutzen Handreichung zu diesem Schwerpunkt: Informationen aus Rückmeldungen für die Unterrichtsentwicklung nutzen (N. Berkemeyer, N. v. Holt) Bildungsstandards umsetzen (in Mathematik) Handreichungen zu diesem Schwerpunkt: Umgang mit Heterogenität (G. Krauthausen, P. Scherer) Mathematisches Argumentieren in der Grundschule fördern (A. Bezold) Wie begründen Kinder im Mathematikunterricht der Grundschule? (G. Krummheuer) Mathematikunterricht in der Grundschule im Geiste Fröbels (H. W. Winter) Mathematisches Modellieren in der Grundschule (K. Maaß) Wege zu den Naturwissenschaften eröffnen (im Sachunterricht) Handreichung zu diesem Schwerpunkt: Anschlussfähige naturwissenschaftliche Kompetenzen erwerben durch Experimentieren (S. Mikelskis-Seifert, K. Wiebel) Kinder mit besonderen Schwierigkeiten oder besonderen Begabungen unterstützen Handreichung zu diesem Schwerpunkt: Aufbau von Grundvorstellungen (nicht nur) bei besonderen Schwierigkeiten im Rechnen (S. Wartha, A. Schulz) Übergänge gestalten (vom Kindergarten in die Grundschule, sowie jahrgangsübergreifendes Arbeiten in den Klassen 1 und 2 und von der Grundschule in die weiterführende Schule) Handreichungen zu diesem Schwerpunkt: Verdeckt und verborgen. Anforderungen beim Übergang vom Mathematikunterricht der Grundschule zum Mathematikunterricht am Gymnasium (U. Gellert) Mathematische Zusammenhänge vorausschauend deuten und rückblickend betrachten. Anregungen zum jahrgangsgemischten Mathematikunterricht in der Schuleingangsphase (M. Nührenbörger) Der Übergang von der Grundschule zur weiterführenden Schule Gestaltung, Beratung, Diagnostik (S. v. Ophuysen, B. Harazd) Mathematisches Lernen von Anfang an Kompetenzorientierte Förderung im Übergang Kindertagesstätte Grundschule (H. Gasteiger) Naturwissenschaftliches Lernen im Übergang vom Kindergarten zur Grundschule (M. Steffensky, E.-M. Lankes) Diese und weitere Handrechnungen finden Sie unter: 13

14 Projektleitung/ Hans-Josef Dormann, MBWWK Projektumsetzung: Silke Schubert, MBWWK Irina Drosdov, MBWWK Tagungsleitung: Burkhard Hecker, Pädagogisches Landesinstitut RLP Tanja Wolf, Grundschule am Königspfad, Göllheim Heike Wadehn, SGS-Landeskoordinatorin Mario Spies, SGS-Landeskoordinator Impressum Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur (Hrsg.) Mittlere Bleiche Mainz Redaktion: Hans-Josef Dormann (verantw.), Irina Drosdov Erscheinungstermin: November 2011 Diese Druckschrift wird im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit der Landesregierung Rheinland-Pfalz herausgegeben. Sie darf weder von Parteien noch von Wahlwerbern oder Wahlhelfern zum Zwecke der Wahlwerbung verwendet werden. Auch ohne zeitlichen Bezug zu einer bevorstehenden Wahl darf die Druckschrift nicht in einer Weise verwendet werden, die als Parteinnahme der Landesregierung zugunsten einer politischen Gruppe verstanden werden könnte. 14