Didaktik der Chemie
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Interessensteigerung durch Handlungsorientierung im Chemieunterricht

Helwig, Martina

Im Folgenden sollen nun die zentralen Punkte der theoretischen Grundlagen sowie das Vor-gehen, die Ergebnisse und Diskussion der durchgeführten Studie zusammengefasst werden. Der Theorieteil dieser Arbeit untergliederte sich in die drei Aspekte Bildungsstandards, Experiment und Interesse.

Bildungsstandards sind abschlussbezogene Regelstandards, die aufgrund des schlechten Ab-schneidens in Schulvergleichsstudien wie PISA, TIMSS und UGLU von der Kultusminister-konferenz formuliert wurden. Die Bildungsstandards im Fach Chemie für den mittleren Schulabschluss untergliedern sich in die vier Kompetenzbereiche Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung. Der Bereich Fachwissen enthält die Basiskonzepte Stoff-Teilchen-Beziehungen, Struktur-Eigenschafts-Beziehungen, Chemische Reaktion und Energetische Betrachtung bei Stoffumwandlungen.

Das Experiment, welches dem Kompetenzbereich der Erkenntnisgewinnung zugeordnet wird, wurde als „Frage an die Natur“ definiert und ist für den Chemieunterricht relevant, weil es eine fundamentale Arbeitsweise der Naturwissenschaft Chemie darstellt und zudem sowohl durch eine reine Beobachtung und vor allem durch Eigentätigkeit wichtige Fähigkeiten und Fertigkeiten schult. Das Experiment lässt sich in drei Phasen unterteilen: die präexperimentelle, experimentelle und postexperimentelle Phase. Man unterscheidet zwischen Demonstra-tions- und Schülerexperiment. Beim Demonstrationsexperiment spielt das Einhalten der acht Wahrnehmungsgesetze (Gesetz der Einfachheit, Gesetz des Figur-Grund-Kontrasts, Gesetz der Dynamik von links nach rechts, Gesetz der durchlaufenden Linie, Gesetz der Nähe, Gesetz der Symmetrie, Gesetz der Gleichartigkeit und Gesetz der objektiven Einstellung) eine entscheidende Rolle. Bei den Schülerexperimenten kann sowohl die sächliche und methodische Organisation, als auch die Sozialform variiert werden, wodurch sich verschiedene Vor- und Nachteile ergeben. Außerdem wird zwischen offenem und geleitetem Experimentieren unterschieden. Die Stufung vom Einfachen zum Anspruchsvollen erfolgt über das Kumulieren zum Kombinieren bis hin zum Organisieren. Das Experiment kann verschiedene Funktionen erfüllen, die mit dem didaktischen Ort verknüpft sind. So gibt es beispielsweise Problemexperimente als Einstieg oder zur Motivation, wissenschaftspropädeutische Experimente, Experimente zur Objektivierung, Übungs- und Wiederholungsexperimente, Experimente zur Leistungskontrolle und Wunderversuche. Die Auswahl geeigneter Experimente sollte anhand folgender acht Kriterien abgewogen werden: Fachlicher Bezug, Angemessenheit an die Altersstufe der Schüler, Anknüpfung an das Vorwissen der Schüler, zeitlicher Rahmen, Deutlichkeit der Effekte, erfolgreiches Gelingen, Arbeitssicherheit und Ausstattung.

Interesse wurde als Neigung, sich mit Dingen zu beschäftigen und dabei Freude und Befriedigung zu erleben, definiert. Bei dieser besonderen Qualität der Beziehung zwischen Subjekt und Gegenstand spielt die Inhalts- und Gegenstandsspezifität eine wichtige Rolle. Laut Schiefele ist die Subjekt-Gegenstands-Beziehung aus drei Merkmalsbereichen aufgebaut: Kognition, Emotion und Wert. Charakteristisch für Interessenhandlungen sind Persistenz, Selektivität und Selbstintentionalität. Laut dem Person-Gegenstands-Konstrukt umfasst dieses eine epistemische und affektive Interessenkomponente, wobei letztere in eine emotionale und wertbezogene Valenz untergliedert werden kann. Es kann zwischen zwei Forschungslinien unter-schieden werden: der des individuellen Interesses, worunter ein stabiles Persönlichkeits-merkmal verstanden wird und der der Interessantheit, welche durch äußere Faktoren hervorgerufen wird. Je nach Ausprägung können diese zu situationalem oder aktualisiertem Interesse führen. Im Verlauf der Schulzeit ist ein kontinuierliches Absinken des durchschnittlichen Interesses an Unterrichtsinhalten (bezogen auf alle Fächer und Schulformen) zu verzeichnen. Besonders betroffen sind hierbei die Fächer Mathematik, Physik und Chemie. Zudem findet der Interessenverlust am gravierendsten in der Sekundarstufe I statt. Für verschiedene Themenfelder und Kontexte ist jedoch eine gewisse Heterogenität festzustellen und auch Geschlechtsunterschiede sind erkennbar. Diese sind hingegen für das Fach Chemie geringer aus-geprägt. Das Interesse stellt einen wichtigen Prädiktor für schulische Leistungsfähigkeit dar, da es sowohl mit dem Wissenserwerb, der Behaltensleistung, Aufmerksamkeit und Anstrengungsbereitschaft, als auch mit elaborativen Lernstrategien (u. v. m.) korreliert. Für die Entwicklung von Interessen ausgehend von der frühen Kindheit bis hin zur Adoleszenz, unter-scheidet das Stufenmodell zwischen universellen, kollektiven und allgemeinen (bzw. spezifischen) Interessen. Als Erklärung dafür, wie neue Interessenbezüge geschaffen werden können, wurde das Vier-Phasen-Modell der Interessenentwicklung von Hidi und Renninger entwickelt, welches aus dem ausgelösten situationalen Interesse, dem aufrechterhaltenen situationalen Interesse, dem wachsenden individuellen Interesse und dem vollständig entwickelten individuellen Interesse aufgebaut ist. Für das situationale Interesse spielen vor allem catch- und hold- Komponenten eine wichtige Rolle, wohingegen die Phasen des individuellen Interesses zunehmend von äußeren Faktoren unabhängig werden und die Beschäftigung mit einem Interessengegenstand freiwillig und selbstbestimmt erfolgt. Da das Interesse eng mit intrinsischer Motivation verknüpft ist, wurde der Lernmotivation ein eigenes Kapitel gewidmet. Hier wird nach der Selbstbestimmungstheorie von Deci und Ryan zwischen intrinsischer und extrinsischer Motivation unterschieden, welche jedoch keine Antagonisten darstellen, sondern durch einen Internalisierungsprozess ineinander überführt werden können. Hierbei nehmen die vier Stufen externale Regulation, introjizierte Regulation, indentifizierte Regulation und integrierte Regulation an äußerer Kontrolle ab, wobei sie gleichzeitig an Selbstbestimmung gewinnen. Die Energie für motivationale Handlungen stammt aus den drei angeborenen psychologischen Grundbedürfnissen nach Kompetenz, Autonomie und sozialer Eingebundenheit. Das Phänomen, warum mitunter anstrengende Tätigkeiten freiwillig und ohne äußere Einflussfaktoren ausgeführt werden, kann auch mit der Flow-Theorie erklärt werden. Die Implikationen für die Unterrichtspraxis zielen besonders auf die catch- und hold- Kom-ponente, sowie die Befriedigung der drei physiologischen Grundbedürfnisse ab. So sollte ein großes Angebot an Lerngelegenheiten bereitgestellt werden und kooperative Lernformen so-wie ‚scaffolding‘ eingesetzt werden. Als Unterrichtsmethoden eigenen sich zum Beispiel der projektorientierte Unterricht oder selbstgesteuertes und entdeckendes Lernen.

Der zweite Teil der Arbeit handelt von der eigens durchgeführten Studie an der staatlichen Realschule Bruckmühl. Zunächst wurden Hypothesen auf die Unterpunkte der formulierten Forschungsfrage, ob die Handlungsorientierung der Schüler einen Einfluss auf deren Interesse am Fach Chemie hat, aufgestellt. Zunächst wurde die ausgearbeitete Unterrichtsstunde zum Thema Kochsalz mit Einbettung in den Lehrplan, Sachanalyse, Vorstellen der Klassen und der Lernziele und Erläuterungen der beinhalteten Versuche vorgestellt. Des Weiteren wurde die tatsächliche Umsetzung beschrieben und der Fragebogen und Wissenstest erklärt. Die Ergebnisse wurden sowohl für den Fragebogen - untergliedert in die drei Kategorien - als auch für den Wissenstest dargestellt und graphisch veranschaulicht. Um herauszufinden, welche der vielen Änderungen zwischen Vor- und Nachtest mit der Unterrichtsstunde zusammenhängen, wurde eine Interferenzstatistik durchgeführt, welche für einige Items sogar Über-zufälligkeiten aufdecken konnte. Anhand dieser Items wurden die aufgestellten Hypothesen überprüft. Zusammenfassend aus den empirischen Befunden lässt sich sagen, dass Lehrerde-monstrationsexperimente allgemein mit ziemlicher Zustimmung Anklang bei den Schülerinnen und Schülern finden. Die Lehrerdemonstrationsexperimente der Unterrichtsstunde jedoch schienen nicht auf so große Begeisterung gestoßen zu sein, da daraufhin die positiven Antworttendenzen zurückgingen. Das eigenständige Experimentieren scheint den Anreiz anwendungs- und handlungsorientierter Unterrichtsstunden im Gegensatz zu reinen Theoriestunden zu verstärken. Die zweite Hypothese, dass Schülerinnen und Schüler gerne eigenständig experimentieren, konnte sowohl durch die hohen Mittelwerte der gesamten Kategorie S („Interessensteigerung durch eigenständiges Experimentieren“) als auch durch die Überzufälligkeit des Anstiegs der Antworttendenz der Experimentierklasse für die Items S5 und S6 („Mein Interesse in Chemie ist besonders durch das eigenständige Experimentieren gesteigert worden“, „Ich würde lieber mehr aktiv im Chemie-Unterricht machen, als nur immer zuzusehen.“) verifiziert werden. Auch scheinen einige Aspekte aus dem Theorieteil dies zu bestätigen. Das Interesse an chemischen Themen scheint größer zu sein, wenn bereits häufig eigenständig experimentiert wird. Die Hypothese, dass gute Schülerinnen und Schüler ein größeres Chemieinteresse zeigen, konnte ebenfalls bestätigt werden. Die Hypothese, dass das Geschlecht keine Rolle spiele musste allerdings revidiert werden, da Mädchen ein größeres Interesse auf-zuweisen scheinen als Jungen. Diese Aussagen können jedoch nicht guten Gewissens verallgemeinert werden, da hierfür die Stichprobengröße eindeutig zu gering war und Fakten aus der Theorie dagegen sprachen. Auf die letzten beiden Fragestellungen, ob eigenständiges Experimentieren einen größeren Einfluss auf das Interesse am Fach Chemie habe, als das Beobachten von Lehrerdemonstrationsexperimenten und ob es beim eigenständigen Experimentieren fachwissenschaftliche Einbußen im Vergleich zur Stoffvermittlung durch Lehrerdemonstrationsexperimente gebe, konnte leider keine konkrete Aussage gemacht werden.

Gründe hierfür, und auch sonstige Mängel des Untersuchungsdesigns werden im Folgenden stichpunktartig zusammengefasst:

 keine Vergleichbarkeit der beiden Klassen in einigen Punkten, da Aspekte und Theorien unterschiedlich intensiv besprochen und schriftlich festgehalten wurden

 Experimentatoreffekt

 Unterschiedliche Präsenz bzw. Nichtpräsenz meiner Person bei den Vortest-Fragebögen

 lange Zeitdauer (drei Tage) zwischen Unterrichtsstunde und Nachtest-Fragebogen

 Abschreiben beim Wissenstest (vor allem in der Kontrollklasse)

 Realitätsdämpfer, vor allem bei der Experimentierklasse, da die recht unspektakulären Versuche mit den hohen Ansprüchen nicht mithalten konnten

 stark vorgeschriebene Versuchsanleitungen

 lediglich eine Unterrichtsstunde zu einem chemischen Thema

 sehr geringe Teilnehmerzahl

Als Anregung für die Zukunft bzw. für weitere folgende Arbeiten sollte demnach eine Lang-zeitstudie mit einer sehr viel größeren Teilnehmerzahl durchgeführt werden. Die Langzeitstudie ermöglicht es nicht nur, mehrere chemische Themen mit einzubeziehen, sondern auch, dass die Schülerinnen und Schüler im Verlauf des Unterrichts von der angeleiteten Unterrichtsform zu offeneren Schülerübungen geführt werden können. Zudem sollte auf eine bessere Vergleichbarkeit der Klassen geachtet werden, indem die Nachbesprechung der Versuche bei Experimentierklassen intensiviert wird und die Sicherung (Festhalten der Sachverhalte im Heft) exakt gleich verläuft, sowie Spicken im Nachtest verhindert wird. Eine zusätzliche Interpretationsmöglichkeit könnte geschaffen werden, in dem es Schülerinnen und Schülern im Fragebogen ermöglicht wird, offene Antworten eigenständig zu formulieren. Dadurch könnten auch die Unterrichtsstunde bzw. mehrere Unterrichtsstunden reflektiert werden, um her-auszufinden ob das Schwierigkeitsniveau der Versuche angemessen war oder ob ihnen das Unterrichtsthema bzw. die Versuche allgemein gefallen haben oder nicht.