Josef Leisen Wechsel der Darstellungsformen Ein Unterrichtsprinzip für alle Fächer erschienen in: Der Fremdsprachliche Unterricht Englisch 78(2005), S. 9-11. Bilingualer naturwissenschaftlicher Unterricht Der bilinguale Sachfachunterricht hat in den gesellschaftswissenschaftlichen Fächern schon eine gewisse Tradition und eine beachtliche Verbreitung gefunden. In den naturwissenschaftlichen Fächern hingegen wird er bislang eher selten erteilt. Dabei gibt es gute Gründe für einen bilingualen naturwissenschaftlichen Unterricht, insbesondere in englischer Sprache: Die Fachliteratur ist in den Naturwissenschaften weitgehend in englischer Sprache verfasst und die Kommunikation innerhalb der scientific community findet fast ausschließlich auf Englisch statt. Die Sprachstrukturen sind normierter und die Sprachbreite zur sprachlichen Bewältigung fachlicher Lernsituationen ist im naturwissenschaftlichen Unterricht vergleichsweise geringer und damit einfacher als in den gesellschaftlichen Fächern. Die naturwissenschaftlichen Arbeitsmethoden (Beobachten, Erkunden, Experimentieren, Messen, Modellieren, Demonstrieren) geben vielfältige authentische und funktionale Sprachanlässe mit konkretem Gegenstandsbezug. Die naturwissenschaftlichen Arbeitsmethoden bieten vergleichsweise mehr Gelegenheiten zum Wechsel der Darstellungsformen und schaffen damit originäre Sprachanlässe. Das unten beschriebene Beispiel wird den letztgenannten Punkt illustrieren und belegen. Zur Didaktik des bilingualen Sachfachunterrichts Die Didaktik des bilingualen Sachfachunterrichts wird in der Regel aus der Perspektive der Fremdsprache oder aus der des Faches heraus angegangen. Nimmt man jedoch die Perspektive des Lernens ein, so steht die Didaktik des bilingualen Sachfachunterrichts im Schnittfeld dreier Lernbereiche: Fachlernen, Sprachlernen im Fach und Fremdsprachenlernen. 1
Das Ziel des Fachlernens ist es, den Schüler zu befähigen, fachspezifische Aufgaben- und Problemstellungen zu bewältigen. Die Inhalte des Faches (Gegenstände, Experimente, Fachbegriffe, Sachstrukturen, Modelle, Theorieelemente,...) sind Phänomene der Natur, der Gesellschaft, der Geschichte, etc. aber in den seltensten Fällen sind es Phänomene des Alltags. Oft sind es komplexe Phänomene in komplexen Systemen und in den Naturwissenschaften sind es oft solche, die mit einem hohen technischen Aufwand produziert sind. Die Inhalte des Faches sind überwiegend wissenschaftliche Begriffe und Konzepte. Das Sprachlernen im Fach umfasst das Lernen wissenschaftlicher Begriffe, fachkommunikativer und sprachlicher Strukturen mit dem Ziel, fachliche Denk- und Handlungssituationen zu bewältigen. Sprachlernen im Fach ist untrennbar mit dem fachlichen Kompetenzerwerb verbunden. Insofern geht Sprachlernen im Fach nach Wolff über ein inhaltsbezogenes Fremdsprachenlernen hinaus. Es ist fremdsprachenbezogenes Inhaltslernen. Das Ziel des Fremdsprachenlernens ist es u. a., den Schüler zum kompetenten Sprachhandeln in der Lebens- und Kulturwelt zu befähigen, damit er kommunikative Lebenssituationen sprachlich bewältigen kann. Die Inhalte des Fremdsprachenunterrichts sind Sprachphänomene, die weitgehend an Themen und Sachverhalten (i. S. von Gegenständen, Phänomenen, Situationen, Erfahrungen, Empfindungen, Geschehnissen,...) der Lebenswelt und der eigensprachlichen und zielsprachlichen Kulturwelt festgemacht sind. Beim Fachlernen und Sprachlernen im bilingualen Sachfachunterricht entwickeln sich Fach und Sprache gleichzeitig. Sprache ist kein Transportmittel für Fachinhalte vom Lehrer zum Schüler, sondern Sprache ist ein Werkzeug für die Auseinandersetzung mit Fachinhalten auf der kognitiven und der emotionalen Ebene. Die Zugänge zu dieser Auseinandersetzung erfolgen durch verschiedene Darstellungsformen. Dabei werden die zum Verstehen notwendigen wissenschaftlichen Begriffe und Konzepte gebildet und erworben. Die Versprachlichung geschieht dabei im Vollzug des fachlichen Handelns. Fachsprache ist in dieser Sicht ein Werkzeug, das man gebraucht, während man es noch schmiedet (W. Butzkamm). Die Didaktik des bilingualen Sachfachunterrichts enthält Elemente der Fachdidaktik, der Fremdsprachendidaktik und der Fachsprachendidaktik. Für eine Didaktik des bilingualen Sachfachunterrichts gelten somit die zentralen Prinzipien der entsprechenden Didaktiken. Darstellungsebenen und Darstellungsformen Es ist grundlegend für die Sachfächer, dass sie die Sachverhalte auf der Basis ihrer originären Fachmethoden in verschiedenen Darstellungsformen darstellen (vgl. Abb. 1). Diese liegen auf Ebenen unterschiedlicher Abstraktion. Damit eröffnet sich eine didaktisch fruchtbare Chance, indem die Lernenden die eine Darstellungsform in eine andere übersetzen. Der Wechsel der Darstellungsformen erweist sich als der didaktische Schlüssel zum fachlichen Verstehen und ist ein Anlass zur fachlichen Kommunikation. Es ist didaktisch klug, ja sogar zwingend diesen Wechsel der Darstellungsformen in das Zentrum der Didaktik des bilingualen Sachfachunterrichts zu stellen. Dadurch ist sichergestellt, dass an den Gegenständen und Belangen des Faches in originärer Weise gearbeitet wird. Beispiele für den Wechsel von Darstellungsformen: 2
Man blendet zu einem aufgebauten Experiment eine Schaltskizze oder eine Versuchszeichnung auf Folie ein. Vorgänge und deren Bedingungen werden in Strukturdiagrammen und Tabellen übersichtlich dargestellt. Ein erläuternder und Lehrerkommentare eröffnen weitere Zugänge zu den Sachverhalten. Experimentelle Daten werden in einer Tabelle erfasst, als Graphen dargestellt und anschließend in einer mathematischen Formel als Gesetz formuliert. Das Gesetz selbst wird wiederum sprachlich als verfasst. Die zeitlichen Stationen in einem Versuchsablauf oder bei technischen Vorgängen können verständlich und einprägsam in einer Filmleiste dargestellt werden und können die Arbeitsgrundlage für eine Versuchsbeschreibung in sprachlicher Form sein. Eine Versuchsanleitung in sprachlicher Darstellung wird meistens durch eine bildliche Darstellung ergänzt. Die Versuchsdurchführung übersetzt die sprachliche Darstellung in eine Handlung. Diese Liste lässt sich unschwer erweitern. Die systematische Zusammenstellung in der Abb. 1 zeigt, dass die verschiedenen Darstellungsformen, auch Symbolisierungsformen genannt, auf unterschiedlichen Abstraktionsniveaus liegen. 3
Abb. 1: Darstellungsebenen und Darstellungsformen 4
Die gegenständliche Darstellung ist konkret, handgreiflich. Gegenstände, Experimente und Handlungen sind häufig genutzte Formen der Darstellung im experimentellen Unterricht. Dadurch wird Sprache im wahrsten Sinne des Wortes anschaulich, was fremdsprachigen Schülern das Verstehen erleichtert. Die gegenständliche Darstellung nutzt die nonverbale Sprache. Sie ist für viele fremdsprachige Schüler ein ausgezeichnetes Ausdrucks- und Darstellungsmittel und erleichtert das Verstehen. Die bildliche Darstellung bedient sich der Bildsprache. Die Darstellung oder Symbolisierung erfolgt in Fotos, Bildern, Filmleisten, Zeichnungen, Piktogrammen. Auf der sprachlichen Ebene sind e eine bevorzugte Darstellungsform. Aber auch sprachlich und grafisch orientierte Darstellungen wie Mindmaps und Gliederungen gehören dieser Ebene an, wenn sie viele sprachliche Anteile enthalten. Nicht nur der geschriebene, sondern auch das gesprochene Wort gehört auf diese Ebene. Die dabei verwendete Verbalsprache bestimmt das Sprachniveau. In der sprachlichen Darstellung können Sachverhalte in der Alltagssprache oder in der Fachsprache formuliert sein. Darüber hinaus bietet sich unter didaktischen und methodischen Gesichtspunkten die Unterrichtssprache als methodische Zwischensprache an. Die symbolische Darstellung nutzt Formen (Symbolisierungsformen) wie Strukturdiagramm, Flussdiagramm, Graph, Tabelle usw. Der Umgang mit der Symbolsprache verlangt vom Lerner ein höheres Abstraktionsvermögen. Dementsprechend bedarf es einer beachtlichen Methodenkompetenz. Bei fremdsprachigen Lernern erweist sich die symbolische Darstellung bei entsprechender Übung als eine ausgezeichnete Methode, Sprachprobleme aufzufangen, zu entschärfen oder zu umgehen. Die abstrakteste Symbolisierung eines Sachverhaltes findet z.b. in der Mathematik in mathematischen Formeln statt. Für viele Lerner stellt diese mathematische Sprache eine besondere Hürde dar. Andererseits ist sie für viele fremdsprachige Schüler ein ausgezeichnetes Ausdrucks- und Darstellungsmittel. Viele Gründe sprechen für den Einsatz verschiedener Darstellungsformen: Fachliche Gründe: Es handelt sich um eine den Sachverhalten angemessene Darstellung. Didaktische Gründe: Ein Sachverhalt wird leichter und besser verstanden, wenn er von verschiedenen Formen der Darstellung heraus angegangen wird. Methodische Gründe: Ein Wechsel der Darstellungsformen ist motivierender. Lernpsychologische Gründe: Es werden mehrere Wahrnehmungskanäle benutzt und die verschiedenen Darstellungsformen sprechen die unterschiedlichen Lernertypen an. Pädagogische Gründe: Die Nutzung unterschiedlicher Darstellungsformen erlaubt eine innere Differenzierung und lässt die arbeitsteilige Bearbeitung in Gruppen zu. Die Möglichkeit, einen Sachverhalt verschiedenartig darzustellen, birgt ein großes didaktisches Potenzial und eröffnet viele unterrichtliche Anwendungen. Das Prinzip des Wechsels zwischen verschiedenen Symbolisierungsformen mit einer je eigenen Funktion und Symbolsprache gilt nicht nur für die Naturwissenschaften und die Mathematik, sondern lässt sich unschwer auf viele andere, wenn nicht auf alle Sachfächer übertragen. Wie die Übersicht in Kasten XXX für ausgewählte Fächer zeigt, birgt die Möglichkeit, einen Sachverhalt verschiedenartig zu symbolisieren, in vielen Fächern ein großes didaktisches Potenzial und eröffnet vielfältige unterrichtliche Anwendungsmöglichkeiten. Insbesondere stellt der Wechsel der Darstellungsebenen von der gegenständlichen Anschauung über verbalsprachliche e bis hin zur formalen 5
Symbolsprache der Sachfächer die entscheidende Brücke für die Verbindung von alltagsweltlichem und sachfachlich-wissenschaftlichem Weltverstehen dar. Sie ist damit die Voraussetzung für die Reintegration fachlichen Wissens in die alltagssprachliche Weltsicht und die Teilhabe an alltagsweltlichen Diskursen auf der Grundlage des Sachfachwissens. Beispiele dafür in diesem Heft sind u. a. die oben erwähnte Loreleyfahrt, das Klonen im Beitrag von Andreas Bonnet oder das Farbspektrum im Beitrag Jutta Rymarczyks." 6
Darstellungsebenen und Darstellungsformen in verschiedenen Fächern Darstel lungseb ene Physik Biologie Erdkunde Bildende Kunst Kinematik Wachstum Corioliskraft Bildraum Fahrtenschreiber Lichtgradient Planetarische Perspektivische Zirkulation Konstruktionen Symbolisch Fahrbericht Versuchsprotoko ll Reisebericht Fachtext Sprachlich Panoramakarte des Rheintals Fotoserie zu den Versuchen Satellitenfotos Landschaftsfotos Abstraktion Bildlich Gegenständlich Loreley-Fahrt Versuchsreihe mit Bohnenkeimling en Experiment Landschaftsbetra chtung 7
Physik: Darstellungsformen zu Bewegungen am Beispiel einer Fahrt von Koblenz zur Loreley Zielsetzung: Die Schüler lernen die verschiedenen Beschreibungsformen kinematischer Bewegungen und deren Vor- und Nachteile am Beispiel einer Fahrt von Koblenz zur Loreley kennen, indem sie die Darstellungsformen beschreiben, verbalisieren und wechselseitig einander übersetzen Abstraktion gegenstänlich bildlich sprachlich symbolisch Modell Sprache Fahrt Fahrtenschreiber Bericht Pünktlich um 10 Uhr startet die Fahrt am deutschen Eck. Nach 10 Minuten Diagram me Fachtext Tabelle t s v Video Diashow Panorama Karte Formeln s(t)=0,5t 2 Bahnkurv e 8
Darstellungsformen auf der gegenständlichen Ebene: reale Autofahrt von Koblenz zur Loreley Darstellungsformen auf der bildlichen Ebene: videografierte Autofahrt, Diashow von Momentaufnahmen Fahrtroute in der Panoramakarte mit eingeblendeten Tachoabbildungen Fahrtroute in einer Straßenkarte mit eingeblendeten Tachoabbildungen virtuelle computeranimierte Reise mit Fahrtdaten Darstellungsformen auf der sprachlichen Ebene: schriftlicher und mündlicher Fahrtbericht Hörtext verkehrstechnischer Fachtext zeitgenössische historische Reisebeschreibung literarische Reisebeschreibung Darstellungsformen auf der symbolischen Ebene: Bahnkurve im Koordinatensystem mit Weg- und Geschwindigkeitsvektoren reale Tachoscheibe eines LKW (Fahrtenschreiber) Weg-Zeit-Diagramm und Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm tabellarische Darstellung der Fahrdaten eine geschlossene Darstellung der s(t)- und v(t)-funktionen derart komplexer Bewegungen ist nicht möglich und motiviert die Reduktion auf idealisierte einfache Bewegungen (gleichförmige Bewegung, gleichmäßig beschleunigte Bewegung) Modellierung der Fahrt mittels Modellbildungssystemen (z.b. Dynasys) Videoanalyse realer Bewegungen (z.b. VIMPS) 9
Biologie: Darstellungsformen zur Wachstumsrichtung von Spross und Keimwurzel bei der Bohne 1 Zielsetzung: Die Schüler lernen das Zusammenspiel von genetischer Ausstattung und Faktoren aus der Umwelt am Beispiel der Wachstumsrichtung von Spross und Keimwurzel am Versuchsobjekt der Feuerbohne kennen, indem sie die Darstellungsformen beschreiben, verbalisieren und wechselseitig einander übersetzen. Abstraktion bildlich sprachlich symbolisch Lichtgradi ent Fotoserie Längenwa chstum Sprache Protokoll Fachtext Versuchs protokoll Skizze Dosis- Effekt- Kurve Video Fototropi dsmus? E = E 2 - E 1 >>0 gegenständlich Versuch 1 Versuch 2 Pflanzenpresse Darstellungsformen auf der gegenständlichen Ebene - Versuchsreihe mit Bohnenkeimlingen, die ausgegraben und in die Horizontale gebracht werden - Versuchsreihe mit Bohnenkeimlingen in einem lichtdurchlässigen Gefäß und Substrat, die nur von einer Seite belichtet werden - gepresste Bohnenkeimlinge der Versuchsreihe in einer Pflanzenpresse 1 ausgearbeitet von Margret Sprengart, Koblenz 10
Darstellungsformen auf der bildlichen Ebene - Fotoserie der Versuchsreihen - Skizze zur Versuchsreihe - Video zum Wachstumsverhalten Darstellungsform auf der sprachlichen Ebene - Versuchsbeschreibung in einem fortlaufenden - Schriftliches Versuchsprotokoll - Fachtext im Buch zu den Versuchen Darstellungsformen auf der symbolischen Ebene - abstrahierende Skizze der Versuchsanordnung, ergänzt um den Lichtgradienten - schematischer Längsschnitt durch die sich krümmende Sprossachse, bzw. Keimwurzel, ergänzt um die Auxin-Konzentrationen in den Zellen - Dosis-Effekt-Kurve von Auxin und Wachstumssteigerung - Wirkungsspektrum des Fototropismus und des Absorptionsspektrums von Flavin - Differentielles Wachstum einer Sprosshälfte bei Fototropismus 11
Erdkunde: Die Corioliskraft 2 Zielsetzung: Die Schüler lernen das Phänomen und die Auswirkungen der Corioliskraft kennen, sollen es versprachlichen und erklären können. Dazu stehen ihnen diverse Darstellungsformen auf verschiedenen Abstraktionsstufen zur Verfügung, die wechselseitig aufeinander Bezug nehmen. Abstraktion bildlich sprachlich symbolisch Computera nimation Sprache Druckgradi entenkarte Reiseberi cht Blockmod elle Planetarisc he Zirkulation Fachtext Wetterkart e Satellitenfotos Corioliskraft (im Physikunt) F C =2mv??sin? gegenständlich Experimen t Demonstr ation Darstellungsformen auf der gegenständlichen Ebene: Experiment einer rollenden Kugel auf einer rotierenden Scheibe Demonstration des Effektes anhand beweglicher Folien am OHP Darstellungsformen auf der bildlichen Ebene: Satellitenfotos vom Durchzug eines Tiefs Blockmodell vom Durchzug eines Tiefs 2 ausgearbeitet von Margret Sprengart, Koblenz 12
Darstellungsformen auf der sprachlichen Ebene: Versprachlichung des Phänomens und der Auswirkungen der Corioliskraft Reisebericht Fachtext Darstellungsformen auf der symbolischen Ebene: Computeranimation zur Planetarischen Zirkulation Druckgradientenkarte: Höhenkarte / Bodenkarte Planetarisches Zirkulationsmuster Zur Fortführung: Vernetzen mit dem Kondensationsverhalten von Luftfeuchte (Niederschlagskarten, Wetterkarte) Herleitung der Corioliskraftformel im Physikunterricht 13
Bildende Kunst: Die Illusion eines dreidimensionalen Bildraumes auf der Bildfläche 3 Die Schüler sollen Wahrnehmung als ein Konstrukt verstehen und anhand der Gestaltung des Bildraumes durch entsprechende Bildmittel aufzeigen, wie diese im Sinne einer Illusion wirksam werden. Dazu stehen ihnen diverse Darstellungsformen auf verschiedenen Abstraktionsstufen zur Verfügung, die wechselseitig aufeinander Bezug nehmen. Abstraktion bildlich sprachlich symbolisch Perspektivische Konstruktionen Sprache Landschaf tsfoto Verblauu ng Anleitung Gemälde Synopse Fachtext Bildfolge gegenständlich Landschaf tsbetracht ung Versuche mit Farben Herstellung von Landschaften Lochkam eraexperi mente Darstellungsformen auf der gegenständlichen Ebene - Betrachtung einer Landschaft aus unterschiedlichen Perspektiven und bei unterschiedlicher Witterung / Sicht - Versuche mit Farben zur Gestaltung des Bildraumes - Landschaften gefertigt mit Mitteln aus ihrer Umgebung (Strohhalme, Flechten, Sand ) - Lochkamera und die Abbildung auf der Netzhaut (im Physik- und Biologieunterricht) 3 ausgearbeitet von Alexander Erbach, Koblenz 14
Darstellungsformen auf der bildlichen Ebene - Skizzen von Landschaftsausschnitten - verschieden konturierte Fotos - Gemälde unterschiedlicher Epochen Darstellungsformen auf der sprachlichen Ebene - Vorstellen der eigenen Produkte - Fachtext zur räumlichen Abwicklung von Landschaft - Anleitung zur Gestaltung des Bildraumes - Analyse unterschiedlicher Landschaftsdarstellungen - Fachtext zu den biologischen Grundlagen der Wahrnehmung Darstellungsformen auf der symbolischen Ebene - Tabelle über Mittel zur Darstellung räumlicher Tiefe - Synopse der Kunstrichtungen (Surrealismus, Symbolismus, Impressionismus, ) - perspektivische Konstruktionen (Zentralperspektive, 2-Punkt-Perspektive, 3-Punkt Perspektive, Parallelperspektive) - Schematische Darstellung räumlichen Wahrnehmung im Biologieunterricht Verknüpfungen zum Englischunterricht Die Methoden und Methoden-Werkzeuge (Filmleiste, Mindmap, Wortliste, Wortfeld, Bildfolge, Strukturdiagramm, Dialog, Lernplakat, Fragemuster, Satzmuster, Pro-Contra, uvam. [1], [2]) für den bilingualen Sachfachunterricht sind der Fremdsprachenmethodik entlehnt und auf die Sachfächer adaptiert. Thematisch stehen die geisteswissenschaftlichen Fächer den Inhalten der Fremdsprache näher als denen der Naturwissenschaften. Scientific Literacy ist heute das Ziel schulischen Unterrichtens und Lernens in den Naturwissenschaften und greift über das reine Fachwissen weit hinaus. Die nationalen Bildungsstandards für die Naturwissenschaften unterstützen das, indem sie die vier Kompetenzbereiche Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung ausweisen. So explizit und hochrangig wurde die Kommunikation im Fach bislang nie hervorgehoben. Dies unterstreicht die Bedeutung der Sprache im Fach und das Bewusstsein dafür. Sprachbewusstsein ist jedoch ein zentrales Ziel des Fremdsprachenunterrichts und kann durch den bilingualen Sachfachunterricht gefördert werden. Literatur [1] Leisen, Josef (Hrsg.): Methoden-Handbuch Deutschsprachiger Fachunterricht (DFU). Bonn: Varus 1999 und 2003 [2] Leisen, Josef: Methoden-Werkzeuge im Deutschsprachigen Fachunterricht. Fremdsprache Deutsch 30(2004), S. 22-44 [3] Hepp, R.; A. Krüger und J. Leisen (Hrsg.): Methoden-Werkzeuge. Naturwissenschaften im Unterricht 75/76(2003) Josef Leisen Staatliches Studienseminar Gymnasien Emil-Schüller-Straße 12 56068 Koblenz leisen@studienseminar-koblenz.de 15