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2022 | Buch

Intelligentes Wissen – und wie man es fördert

Kognitiv aktivierende Lernformen für den mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht

herausgegeben von: Ralph Schumacher, Elsbeth Stern

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Über dieses Buch

Wie kann man den Aufbau intelligenten Wissens fördern, das die Übertragung des Gelernten auf neue Situationen unterstützt? Wie kann man Lernende dazu bringen, ihr Wissen aktiv so umzugestalten, dass sie es erfolgreich zur Bewältigung neuer Anforderungen einsetzen können? Welche Optionen gibt es, um die Lernwirksamkeit des eigenen Unterrichts weiter zu optimieren, indem man zum Beispiel das Vorwissen der Lernenden besser einbezieht oder sie anleitet, neue Konzepte selber schrittweise zu konstruieren? Mit diesem Buch soll den Lesern ein praxisorientiertes Hilfsmittel an die Hand gegeben werden, mit dem es ihnen erleichtert wird, Ergebnisse der Lehr- und Lernforschung im eigenen mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht umzusetzen.

Wer erfolgreich lehren will, muss verstehen, wie Menschen lernen. Die Lehr- und Lernforschung stellt viele empirische Vergleichsstudien bereit, die belegen, welche kognitiv aktivierenden Lernformen den Aufbau intelligenten Wissens – bei gleichem Zeitaufwand – stärker fördern als herkömmlicher Unterricht. Damit Lehrpersonen darin unterstützt werden, diese Lernformen im Unterricht kompetent umzusetzen, bietet dieses Buch einen Leitfaden, der mit vielen mathematisch-naturwissenschaftlichen Beispielen veranschaulicht, wie sich diese besonders lernwirksamen Unterrichtsmethoden konkret umsetzen lassen.

In diesem Buch stehen Inhalte im Mittelpunkt, die in den MINT-Fächern am Gymnasium unterrichtet werden. Verständnisschwierigkeiten der Lernenden und Möglichkeiten, diesen im Unterricht zu begegnen, werden ausführlich behandelt. Sämtliche Beispiele stammen aus den Unterrichtseinheiten des MINT-Lernzentrums der ETH Zürich. Die Themen sind so gewählt, dass sie zentrale Inhalte des mathematisch-naturwissenschaftlichen Curriculums beschreiben. Jedes Kapitel enthält eine Beschreibung des Forschungsstands und viele erprobte Beispiele zur Umsetzung der kognitiv aktivierenden Lernformen. Videos zu jedem Kapitel runden dieses Angebot ab.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Vor dem Unterricht: Vorwissen erfassen
Zusammenfassung
Um den Unterricht zu einem neuen Thema gut vorzubereiten, sollte man zuerst prüfen, ob die Schülerinnen und Schüler überhaupt die nötigen Voraussetzungen erfüllen, um von dem Unterrichtsangebot profitieren zu können. Ohne eine solche Prüfung wüsste man sonst nicht, woran es liegt, wenn sie in einer Lektion etwas nicht verstehen. Liegt es daran, dass in der betreffenden Lektion bestimmte Inhalte nicht verständlich vermittelt wurden, oder liegt die Ursache darin, dass bereits früher erforderliche Grundlagen nicht verstanden wurden? Solche Ungewissheiten lassen sich vermeiden, wenn man ihr Vorwissen mit inhaltlich gut abgestimmten Tests ermittelt.
Armin Barth, Roger Deuber, Tanja Frei, Brigitte Hänger, Juraj Lipscher, Herbert Rubin, Ralph Schumacher, Irene Schürmann, Lorenz Stäheli, Adrian Zwyssig
2. Anregende Unterrichtseinstiege: Wie können wir Schülerinnen und Schüler besser auf das Lernen vorbereiten?
Zusammenfassung
Unterstützt es das Lernen stets am besten, wenn man den Schülerinnen und Schülern die Lerninhalte gleich zu Beginn einer Lektion präsentiert und sie anschließend mit Aufgaben und Beispielen vertieft? Oder kann es in manchen Fällen wie bei anspruchsvollen Konzepten vorteilhafter sein, die Lernenden zunächst versuchen zu lassen, ein Problem selbständig zu lösen, und ihnen erst danach – nachdem ihnen dies selber nicht gelungen ist – die korrekte Lösung zu präsentieren? Diese Frage steht im Mittelpunkt einer Vergleichsstudie von Manu Kapur (2014) zur Einführung des mathematischen Konzepts der Standardabweichung durch „produktives Scheitern“.
Armin Barth, Roger Deuber, Tanja Frei, Brigitte Hänger, Juraj Lipscher, Herbert Rubin, Ralph Schumacher, Irene Schürmann, Lorenz Stäheli, Adrian Zwyssig
3. Wie lassen sich Vergleiche und Kontrastierungen nutzen, um Unterrichtsinhalte lernwirksamer zu vermitteln?
Zusammenfassung
Esther Ziegler und Elsbeth Stern konnten in zwei Untersuchungen zum Algebra-Unterricht zeigen, dass mit Vergleichen und Kontrastierungen das Verständnis von Additions- und Multiplikationsproblemen besonders lernwirksam und nachhaltig gefördert werden kann (Ziegler und Stern 2014, 2016). Ausgangspunkt beider Untersuchungen ist die Beobachtung, dass es Schülerinnen und Schülern im Allgemeinen schwerfällt, die Regeln für die Lösung von Additions- und Multiplikationsproblemen in der Algebra auseinander zu halten. Es wurde vermutet, dass diese Schwierigkeit dadurch begünstigt wird, dass üblicherweise beide Arten von Regeln separat nacheinander unterrichtet werden. Daher wurde die Forschungshypothese aufgestellt, dass es lernwirksamer ist und die Häufigkeit von Verwechslungen reduziert, wenn die Schülerinnen und Schüler beide Arten von Regeln nicht nacheinander, sondern gleichzeitig kennenlernen. Denn unter dieser Bedingung haben die Lernenden mehr Gelegenheiten, die verschiedenen Regeln miteinander zu vergleichen und zu kontrastieren, um so auf ihre Unterschiede aufmerksam zu werden (◘ Tab. 3.1).
Armin Barth, Roger Deuber, Tanja Frei, Brigitte Hänger, Juraj Lipscher, Herbert Rubin, Ralph Schumacher, Irene Schürmann, Lorenz Stäheli, Adrian Zwyssig
4. Geistige Werkzeuge unterstützen die Übertragung des Gelernten auf neue Situationen
Zusammenfassung
Geistige Werkzeuge können das Verständnis theoretischer Zusammenhänge erleichtern, indem sie die Aufmerksamkeit auf abstrakte Merkmale lenken. Wer zum Beispiel gelernt hat, quantitative Zusammenhänge mittels Graphen linearer Funktionen darzustellen, dem wird es leichter fallen zu erkennen, dass sich Zusammenhänge in ganz unterschiedlichen Inhaltsgebieten mit der gleichen Funktion darstellen lassen, als jemandem, der im Umgang mit Graphen linearer Funktionen nicht geübt ist (◘ Abb. 4.2).
Armin Barth, Roger Deuber, Tanja Frei, Brigitte Hänger, Juraj Lipscher, Herbert Rubin, Ralph Schumacher, Irene Schürmann, Lorenz Stäheli, Adrian Zwyssig
5. Welche Aufträge eignen sich zur Vertiefung des Wissens?
Zusammenfassung
Wie lässt sich im Unterricht oder im Anschluss daran das Verständnis von Konzepten, Naturgesetzen oder Lösungswegen vertiefen? Eine Lernform, die sich in den letzten zwei Jahrzehnten in zahlreichen experimentellen Vergleichsstudien als besonders lernwirksam erwiesen hat, besteht darin, die Lernenden durch Erklärungsaufträge gezielt dazu anzuleiten, zentrale Lerninhalte noch einmal zu durchdenken (Berthold 2007; Berthold et al. 2009; Renkl et al. 1998; Schworm und Renkl, 2007; Siegler 2002; zur Übersicht siehe Fiorella und Mayer 2016 sowie Wylie und Chi 2014). Auf diese Weise müssen sich die Lernenden aktiv mit den Unterrichtsinhalten beschäftigen und ihr bestehendes Wissen entsprechend umstrukturieren. Die Schülerinnen und Schüler erhalten dabei den Auftrag, sich zu überlegen, wie sie beispielsweise sich selbst oder einem Mitschüler ein Konzept, ein Naturgesetz oder einen Lösungsweg erklären würden. Solche Erklärungen werden in der Lehr- und Lernforschung als „Selbsterklärungen“ („self-explanations“) bezeichnet (siehe auch das Video hinter ◘ Abb. 5.1).
Armin Barth, Roger Deuber, Tanja Frei, Brigitte Hänger, Juraj Lipscher, Herbert Rubin, Ralph Schumacher, Irene Schürmann, Lorenz Stäheli, Adrian Zwyssig
6. Selbstreflexion und Lernstandskontrolle: Metakognitive Fragen
Zusammenfassung
Um neues Wissen aufzubauen zu können, ist es entscheidend, dass man einschätzen kann, was man bereits gut verstanden hat und in welchen Bereichen man an seinem Verständnis noch arbeiten muss. Solange man zum Beispiel nicht verstanden hat, wodurch sich kovalente Bindungen innerhalb von Molekülen auszeichnen, ist es nicht sinnvoll, mit dem Thema „Zwischenmolekulare Kräfte“ zu beginnen. Denn man würde nicht verstehen, worin zum Beispiel der Unterschied zwischen der rot markierten kovalenten Bindung im H2O-Molekül und der blau gestrichelten Wasserstoffbrücke zwischen zwei H2O-Molekülen besteht, zumal in beiden Fällen die gleichen Atome miteinander verbunden sind (◘ Abb. 6.2).
Armin Barth, Roger Deuber, Tanja Frei, Brigitte Hänger, Juraj Lipscher, Herbert Rubin, Ralph Schumacher, Irene Schürmann, Lorenz Stäheli, Adrian Zwyssig
Backmatter
Metadaten
Titel
Intelligentes Wissen – und wie man es fördert
herausgegeben von
Ralph Schumacher
Elsbeth Stern
Copyright-Jahr
2022
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-63336-6
Print ISBN
978-3-662-63335-9
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-63336-6

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