Didaktik und Methodik in der Chemie

Didaktik

• Comenius (1627) definierte Didaktik als die allgemeingültige Kunst, alle alles zu lehren
• Klafki (1963) beschrieb sie als die Lehre vom Unterricht
• Weniger (1963) erfasst sie als die Theorie der Bildungsinhalte, ihrer Struktur und Auswahl

Fragen und Perspektiven der Didaktik

• Wesentliche Fragen umfassen: Wer, Was, Wozu, Wann, Mit wem, Wo, Wie, Womit?
• Perspektiven beinhalten: Lerner, Lerninhalt, Lernziele, Altersstufe, Sozialformen, Lernort, Konzept und Lernmaterialien

Definition der Chemiedidaktik

• Chemiedidaktik ist eine Fachdidaktik mit der zentralen Aufgabe, Inhalte, Ergebnisse und Methoden der Chemie einschließlich ihrer technischen Anwendung für Erziehungs- und Bildungsaufgaben zu erschließen

Bezug der Chemiedidaktik zu anderen Wissenschaften

• Erkenntnistheorie
• Chemiegeschichte und Technik
• Philosophie, Wissenschaftstheorie, Anthropologie, Ethik
• Physik, Biologie, Mathematik (einschließlich ihrer Didaktik)
• Soziologie
• Pädagogik (Schulpädagogik, Unterrichtswissenschaft)
• Psychologie (Lern- und Denkpsychologie, Entwicklungspsychologie)

Chemiedidaktische Bezugsfelder

• Fachliche Inhalte
• Gesellschaftliche Bezüge
• Vermittlungsprozesse
• Pädagogische und psychologische Grundlagen
• Entwicklung der Lernenden (Motivation, Vorkenntnisse)

Wissenschaftstheorie

• Positivistisches Modell: Wissensentwicklung durch Induktion, Kumulation von Wahrheiten

Analytisches Modell

• Karl Poppers kritischer Rationalismus (1935): Theorien können falsifiziert werden; Theorien sind Hypothesen

Revolutionäres Modell nach Thomas S. Kuhn

• Paradigmen sind Leistungen, die Probleme und Lösungen für eine Gemeinschaft von Fachleuten liefern
• Paradigmenwechsel führen zu wissenschaftlichen Revolutionen
• Paradigma Definition: beobachtbar und überprüfbar, definiert Art der Fragen und Interpretation der Ergebnisse

Anarchisches Modell von Paul K. Feyerabend

• "Anything goes": Naturwissenschaften sind nicht der Wissenschaftstheorie gleichgesetzt
• Wissenschaft dient der Brauchbarkeit, die subjektiv ist
• Integration des Menschen führt zum Verlust des Status der Wirklichkeit

Lerntypen nach Frederic Vester

• Visuell, auditiv, motorisch, kommunikativ

Konstruktivistische Sicht (Flitner, 1986)

• Lernen bedeutet Zuwachs an Wissen, Lebenserfahrung, Verhaltensänderung und Wertschätzung

Lernerfolg und Funktion des Lernenden

• Der Lernerfolg hängt vom Wissensstand des Lernenden ab
• Lernende konstruieren aktiv Beziehungen und sind für ihr eigenes Lernen verantwortlich

Entwicklungsstufen nach Piaget (1896-1980)

• Jean Piagets kognitive Entwicklungspsychologie.
• Assimilation: Aufnahme von Eindrücken
• Akkommodation: Anpassung kognitiver Schemata an Umwelt

Phasen

• Sensomotorische Phase (0-2 Jahre): Lernen durch Sensomotorik, Egozentrik, Objektpermanenz
• Präoperationale Phase (2-7 Jahre): Präkonzeptuelles (2-4 Jahre) und intuitives Denken (4-7 Jahre), egozentrisch, keine Klassifizierung
• Konkret-operationale Phase (7-11/12 Jahre): Klassifikation, Reihenbildung, Erhaltungslogik, Schwierigkeiten mit abstrakten Begriffen
• Formal-operationale Phase (ab 11/12 Jahren): Abstraktionen, Hypothesen, systematisches Denken

Hans Aebli (1935-1990)

• Schüler von Piaget- Geistige Entwicklung ist komplexes Zusammenspiel vieler Faktoren
• Anschaulichkeit und Komplexität bilden eine konstante Qualität

Repräsentationsarten nach Jerome Seymour Bruner

• Baut auf Piagets Theorie auf, ohne Stufentheorie zu übernehmen
• Enaktive Stufe: Lernen durch Erfahrung; Ikonische Stufe: Verwendung geistiger Bilder; Symbolische Stufe: Verwendung von Symbolen

Kennzeichen und Bedeutung der Repräsentationsarten

• Unterricht soll alle Arten ansprechen
• Enaktiv: Praktische Tätigkeiten, Ikonisch: Bild, Symbolisch: Sprache, Diagramme

Kategorien

• Menschen interagieren via Kategorien und Klassifikationen
• Kategorien sind Regeln zur Klassifikation gleicher oder ähnlicher Dinge
• Lernen: Absichtlicher/beiläufiger Erwerb von geistigen, körperlichen, sozialen Kenntnissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten

Außerschulischer Lernort

• Außerhalb des Klassenzimmers, von Schülern und Lehrkräften besucht
• Originale Begegnung ist ein Realbezug vor Ort, Erarbeitung von Fragestellungen

Psychologische und pädagogische Begründung

• Lernpsychologie: Jean Piaget, Hans Aebli, John Dewey, Frederic Vester
• Motivationspsychologie: Interesse, subjektive Bedeutsamkeit, intrinsische Motivation
• Pädagogische Begründung: Lebensnahe Lage, unmittelbare Begegnung

Voraussetzungen für außerschulische Lernorte

• Schule soll sich nach außen öffnen, externe sollen eingebunden werden, flexibler Stundenplan
• Lehrkräfte benötigen Kenntnisse über Lernorte und Gruppendynamik
• Schüler benötigen Grundmotivation, Arbeitstechniken, Arbeitsdisziplin und Kooperationsfähigkeit

Auswahlkriterien für außerschulische Lernorte

• Situationsbezug, Orientierung an Interessen der Beteiligten, Selbstorganisation
• Kompetenzgewinn, Einbeziehung vieler Sinne

Handlungsspielraum und methodische Realisierung

• Interdisziplinarität und soziales Lernen
• Unterrichtsgänge mit Vor- und Nachbereitung, Projektunterricht, entdeckendes Lernen

Schülerlabore

• Dauerhafte außerschulische Initiativen zur Förderung des Interesses an MINT-Fächern
• Ermöglichen selbständiges Experimentieren.
• Ziel ist die Steigerung des naturwissenschaftlich-technischen Interesses bei Jugendlichen und Förderung des Nachwuchses

Prinzipien der Stoffauswahl im Chemieunterricht

• Orientierung an Bildungsstandards, Planung von Unterrichtsreihen und -einzelstunden

Prinzipien der Planung und Gestaltung des Chemieunterrichts

• Lernziel-, Wissenschafts- und Schülerangemessenheit
• Exemplarisches Lehren/Lernen, Anschauung, Erfolgssicherung, Lebensweltbezug, Selbsttätigkeit, Motivation, fächerübergreifende Koordinierung

Bildung und Bildungsziele:

• Zentralbegriffe: Emanzipation, Selbst- und Mitbestimmungsfähigkeiten
• Mündigkeit, Partizipation, Kritik-, Urteilsfähigkeit, Leistungsbereitschaft

Bildungsziele nach W. Jung (1970)

• Autonomie, Kommunikationsfähigkeit, Behauptungsfähigkeit, Reflexionsfähigkeit
• Kategorale Bildung (W. Klafki): nicht jeder Bildungsinhalt hat auch Bildungsgehalt

Auswahlprinzipien für Bildungsinhalte

• Elementare, fundamentale und exemplarische Inhalte
• Thematische Strukturierung, Erweisbarkeit, Zugänglichkeit und Darstellbarkeit

Lernzielorientierung

• Lernziele geben Antworten auf die Fragen:
  • Mit welchen Dingen und Inhalten sollen Schüler konfrontiert werden?
  • Was sollen Schüler daran lernen?
  • In welchen Schritten, in welcher Weise und anhand welcher Materialien sollen sie lernen?
  • Wie soll das Erreichen der Lernziele festgestellt werden?

Dimensionen von Lernzielen

• Kognitive (Wahrnehmung, Gedächtnis, Denken)
• Affektive (Interesse, Einstellung, Werte)
• Psychomotorische (manuelle/motorische Fähigkeiten)
• Operationalisierung beschreibt beobachtbare Verhaltensweisen (erwartet von Schülern)

Lernziel-Hierarchien (Bloom, 1972)

1. Wissen: konkrete Daten und Fakten kennen; Regeln, Gesetze oder Symbole wissen

2. Verstehen: Fakten verknüpfen; Daten interpretieren und extrapolieren; Folgerungen daraus ableiten

3. Anwenden: Wissen in neuen Situationen anwenden können; Transfer auf neue Sachverhalte durchführen

4. Analyse: komplexe Informationen zerlegen; Daten analysieren; Kausalbeziehungen und Muster erkennen

5. Synthese: Einzelinformationen zu einem Komplex zusammenfügen; Daten koordinieren; systematisch denken

6. Bewertung: komplexe Sachverhalte beurteilen; ein Fazit ziehen

Lernziel-Hierarchien (Deutscher Bildungsrat, 1971)

• Reproduktion: Wiedergabe von Kenntnissen aus dem Gedächtnis
• Reorganisation: Selbständige Neuordnung bekannter Sachverhalte zu einer neuen Struktur
• Transfer: Übertragen bekannter Sachstrukturen auf neue Sachverhalte
• Neuleistungen (Problemlösen): Lösen neuartiger Aufgaben, Finden neuer Erklärungen

Prinzip der Wissenschaftlichkeit (Wissenschaftsorientierung)

• Ziel: Schüler befähigen, aktuelles Wissen als Handlungsgrundlage und zum Weiterlernen zu nutzen

Grundsätze

• Wissensstrukturen, Denk- und Arbeitsweisen sind an Beispielen zu erarbeiten
• Unterrichtsstoff soll Erkenntnisstand der Schüler nicht widersprechen

Prinzip der Schülerangemessenheit

• Berücksichtigung des Entwicklungsstandes der Lernenden, Abstraktionsfähigkeit

Didaktische Regeln (Auswahl)

• Vom Bekannten zum Neuen, vom Nahen zum Fernen, vom Einfachen zum Komplizierten, vom Leichten zum Schwierigen, vom Konkreten zum Abstrakten

Prinzip der fächerübergreifenden Koordinierung

• Ziel: inhaltliche und methodische Gemeinsamkeiten zwischen Fächern aufzeigen
• Schüler verstehen Wissen als Teil ihrer Allgemeinbildung

Definition von Kompetenz

• Heimann (1976): dynamische Absicht gerichtet auf das Handeln
• Klafki (1985): Fähigkeiten und Fertigkeiten
• Klingberg (1975): Sicheres Können entwickelter Fähigkeiten und Fertigkeiten
• Kompetenz = Wissen + Können; Bewältigung konkreter Anforderungssituationen

Kompetenzmodelle

• Systematische, fachdidaktisch verankerte Konzepte von Kompetenzstufung und -entwicklung (Klieme)
• Standardmodelle: Sach-, Methoden-, Sozial- und Selbstkompetenz

Kompetenzbereiche der nationalen Bildungsstandards (KMK)

• Ordnung von Kompetenzen in Kompetenzbereiche: Fachwissen, Kommunikation, Bewertung.

Kompetenzentwicklung im Unterricht

• Konkretes Thema, situiativer Kontext, anwendungsfähiges Wissen, Handeln
• Soziale Bereitschaft, Wollen und Motivation

Paradigmenwechsel von Input- zur Output-Steuerung

• Curriculum als System für Planung, Gestaltung und Evaluation von Lehr-Lernprozessen
• Umfasst Kompetenzen, Inhalte/Themen/Kontexte, Methoden, Situationen, Diagnose/Förderkonzepte, Evaluation

Merkmale einer Lernaufgabe

• Herausfordernd, inhalts- und prozessbezogene Kompetenzen, Verknüpfung mit Vorwissen
• Vielfältige Lösungsstrategien, stärkt Könnensbewusstsein

Unterrichtskonzeption

• Stimmiger Entwurf von Prinzipien für Ziele, Inhalte und Methoden
• Berücksichtigt Bildungs- und Erziehungsziele, Lernvoraussetzungen

Leitideen des Unterrichts

• Orientierung an Fachwissenschaft Chemie
• Fachsystematik im Vordergrund
• Primäre Ausrichtung an der Lebenswelt, der Genese der Lernenden, der Interdisziplinarität
• Alltagschemie, Praxisorientierung

Unterrichtsverfahren

• Was auf dem Weg zu einem Lernziel geschieht, wie dieser Weg gestaltet wird, welche Maßnahmen der Lehrer ergreift

Unterrichtsformen

• Aktionsformen: darbietend, aufnehmend, zusammenwirkend, aufgebend, ausführend
• Sozialformen: Frontalunterricht, Gruppenarbeit, Partnerarbeit, Einzelarbeit

Übersicht über Unterrichtsverfahren

• Normalverfahren, forschend-entwickelnd, historisch-problemorientiert, analytisch-synthetisch

Faktoren und Perspektiven bei der Auswahl eines Unterrichtsverfahrens

• Schüler (Individuallage, Vorwissen), Lerntheoretische Orientierung, Thema/Fachinhalt
• Wissenschaftsorientierung, Lehrerpersönlichkeit, Didaktische Funktion, Didaktische Prinzipien, Unterrichtsform

Naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg als Unterrichtsweg

• Induktive Erkenntnisgewinnung: Einzelbeobachtungen -> Theorien/Gesetze
• Deduktive Erkenntnisgewinnung: Theorien/Gesetze -> Ergebnis

Forschend-entwickelnder Unterricht (Schmidkunz, Lindemann)

• Lernende erarbeiten neue Erkenntnisse
• Die Lehrkraft gibt Impulse und Hilfen
• Lernprozess wird gesteuert, die Lehrkraft tritt aber in den Hintergrund

Historisch-problemorientierter Unterricht (Jansen)

• Hauptziel: Erkennen, wie sich chemische Vorstellungen, Ideen und Theorien entwickelt haben
• Bedeutende Chemiker als Menschen sehen lernen und emotionale Distanz zur Chemie verringern

Analytisch-synthetisches Unterrichtsverfahren

• Ganzheitlich-analytisch, zentraler technischer Vorgang

Chemie im Kontext

• Kompetenzen, Kontexte, Basis-Konzepte, Methoden
• Anwendung strukturierender Basiskonzepte

Projektunterricht

• Schüler bestimmen Inhalte, Ziele und Methoden mit

Elementarisierung

• Didaktische Reduktion komplexer Sachverhalte auf Kerninhalte für eine bestimmte Lerngruppe
• Vorwissen und Fähigkeiten der Lernenden berücksichtigen

Ansätze der Elementarisierung

• Dietrich Hering: Didaktische Vereinfachung mit gleichem Gültigkeitsumfang
• Gustav Grüner: Didaktisches Reduktionsfeld mit vertikaler und horizontaler Reduktion
• Wolfgang Bleichroth: Vereinfachung, Bestimmung des Elementaren, Zerlegung in methodische Schritte

Elementares in der Wissenschaft Chemie

• Grundlegende Einsicht, formuliertes Gesetz, gültige Regel, prinzipielle Erkenntnis, Wirkung und Bedeutung

Prinzipien und Maßnahmen der Elementarisierung

• Fachliche Richtigkeit, Ausbaufähigkeit, Angemessenheit
• Generalisierung, Rückgriff auf historische Erkenntnisstufen, Vernachlässigung begrifflicher Differenzierung, Beschränkung auf qualitative Ebene

Medien und Modelle

• Medien dienen als Lehr- und Lernmittel, Vermittler von Informationen, Kommunikationsmittel
• Modelle sind vereinfachte Darstellungen der Realität und dienen der Veranschaulichung

Kognitive Theorie des Multimedialernens von Mayer

• Verwendung verschiedener Codierungen und Modalitäten zur Unterstützung des Lernprozesses

Fachsprache - Schülervorstellungen

• Chemische Fachsprache muss Stoffe und Prozesse benennen, charakterisieren und bezeichnen

Bildung von Begriffen

• Genaue Analyse des Sachverhalts, Unterordnung unter einen umfassenderen Begriff, Beschreibung der Merkmale, Beziehungen zu anderen Begriffen
• Wichtige Denkoperationen: Vergleichen, Differenzieren, Abstrahieren, Generalisieren, Typisieren, Klassifizieren

Schülerversändniss

• Ursprüngliches oder vorwissenschaftliches Denken
• Schülerverständnis oder Präkonzepte

Experimentieren im Chemieunterricht

• Willkürlich herbeigeführter natürlicher Vorgang zur Bestimmung unbekannter Größen, Erkennung von Gesetzmäßigkeiten
• Vorteile sind Realbegegnung, praktische Erfahrung
• Auswahlkriterien: Zeigen, was zu zeigen ist, Passen in den zeitlichen Rahmen des Unterrichtes, zeigen deutlich erkennbaren Effekt, Hohe Wahrscheinlichkeit des gelingen
• Experimente des Lehrenden oder Schülers, Filme

Gestaltpsychologische Grundlagen

• Erkenntnis beginnt mit Beobachtung und visueller Wahrnehmung
• Prägnante Wahrnehmung als Voraussetzung für Lernprozesse

Dieses Quiz behandelt Themen der Didaktik und Methodik mit Fokus auf den Chemieunterricht. Es werden sowohl induktive und deduktive Erkenntnisgewinnung als auch verschiedene Rollen der Lehrkraft betrachtet. Weiterhin werden Modelle der Wissenschaftstheorie und die Aufgaben der Chemiedidaktik thematisiert.