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Förderschwerpunkt GE

Fachspezifische Arbeitsweisen im MINT-Unterricht

Handlungsorientierung und Selbsttätigkeit fördert Schüler/-innen im Förderschwerpunkt Geistige Entwicklung darin, fachspezifische Arbeitsweisen im MINT-Unterricht zu erlernen.

Förderschwerpunkt GE: Fachspezifische Arbeitsweisen im MINT-Unterricht Experimente wie hier bei einem Physik-Versuch fördern eine Vielzahl an Teilfertigkeiten © Christian Schwier - stock.adobe.com

Es macht „Klick“, das Kind sagt „Ahh!“ – und es entsteht der sogenannte „fruchtbare Moment“, wie ihn Friedrich Copei bereits 1930 in seinem berühmten Buch „Der fruchtbare Moment im Bildungsprozess“ beschrieb, und das noch längst bevor die kognitive Lerntheorie das entdeckende Lernen begründet hat. Es ist der Moment, wenn man ein Geschehen begreifend durchdringt, wenn man es innerlich erfasst und sich dadurch die Lösung erschließt, das Heureka im Erkenntnisprozess. Diese Erkenntnis entsteht eher selten durch planloses Herumprobieren, vielmehr hat Copei schon damals beschrieben, in welchen Stadien so ein Erkenntnisprozess ablaufen kann: „Stutzen, Fragen, Vermutungen, Probieren und Beobachten, Ordnen der Fälle, Analyse der Einzelfälle, Vergleich, Feststellung des ganzen Prozesses, dann Einsicht in den Zusammenhang, ... Nachprüfung ... (an) andere(n) Beispiele(n)“ (Copei, S. 107).

Die modernen MINT-Fächer, ein Konglomerat aus Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik, greifen dies auf und führen es fort im aktuellen naturwissenschaftlichen Unterricht. Wo am Ende der vielzitierte IT-Techniker und Computerfreak gefordert ist, steht am Anfang der interessierte und neugierige Schüler bzw. die Schülerin mit der Frage, wie das Ganze denn eigentlich funktioniert. 

Grundlegende fachspezifische Arbeitsweisen kennenlernen

Nicht nur im Förderschwerpunkt Geistige Entwicklung steht darum die Idee eines handlungsorientierten und spannenden MINT-Unterrichts im Mittelpunkt der didaktischen Vorbereitung. Dabei geht die methodische Aufbereitung zunächst von einer sehr starken Handlungsorientierung aus. Kleinschrittig und methodisch auch für jüngere Schüler/-innen bzw. Schüler/-innen mit sonderpädagogischem Förderbedarf gut leistbar sind dabei die klassischen fachspezifischen Arbeitsweisen des naturwissenschaftlichen Unterrichts: 

  • Betrachten: Das Erscheinungsbild eines Objektes wird im Zustand der Ruhe erfasst. So einfach, fast banal wie dies klingt, ist es immer wieder überraschend, wie sehr die Schüler/-innen staunen und sich am neu Entdeckten freuen, wenn sie einmal Zeit und Fokus auf die Betrachtung etwa einer Blattstruktur oder eines Mikroskop-Schnittes verwenden dürfen. Um eine Sache genau zu betrachten, muss ein Schüler/eine Schülerin die Mechanismen des Betrachtens kennenlernen, getreu des Mottos „Man sieht nur, was man weiß“.
  • Beobachten: Die Eigenschaften und Merkmale von Objekten in Bewegung, räumliche Beziehungen, zeitliche Abfolgen der jeweiligen biologischen Erscheinung werden beobachtet. Langzeitversuche und Überprüfungen werden vorgenommen und verschriftlicht. Als weiterführende Tätigkeiten zum Betrachten ist die Beobachtung von Ausdauer und Durchhaltevermögen geprägt. Beliebte Beobachtungsaufträge sind z. B. das Wachstum der Amaryllis oder das Aussäen von Kresse. 
  • Daraus erwächst eine weitere Arbeitsweise, nämlich das Pflegen von Pflanzen und Tieren. Das unmittelbare, tätige Umgehen mit Tieren und Pflanzen reichert die Umwelt mit Lebendigem an und überträgt ein Stück Verantwortung auf die Schüler/-innen. Sie werden zu Experten auf einem bestimmten Gebiet und können Mechanismen transferieren auf weitere ähnliche Wissensgebiete, z. B. Betreuung eines Klassen-Aquariums.
  • Das Beschreiben von Unterrichtsgegenständen in fachgerechter Terminologie zur Förderung sprachlicher Kompetenzen dient ebenfalls der Erweiterung fachspezifischer Arbeitsweisen. Es fördert das sprachliche Durchdringen, das In-Worte-Fassen von Eigenerfahrungen und führt zur Entwicklung von Fachsprache.
  • Weitere fachspezifische Arbeitsweisen sind der Vergleich (Kategorienbildung), das Sammeln und Ausstellen sowie das Untersuchen mit Lupe und Mikroskop. 

Experimente fördern eine Vielzahl von Teilfertigkeiten

Aufbauend auf diese grundlegenden Arbeitsweisen findet sich die größere Unterrichtsmethode des Experiments. Sie dominiert den naturwissenschaftlichen Unterricht im engeren Sinn. Das Experiment dient dazu, eine ganze Reihe von notwendigen Teilfertigkeiten zu erwerben, die Schüler/-innen können dabei lernen … 

  • genau zu beobachten,
  • Raum-Zeit-Beziehungen herzustellen und mit ihnen zu arbeiten,
  • Zahlen zu gebrauchen und mit ihnen sachbezogen zu rechnen,
  • genaue Messungen vorzunehmen,
  • Gegenstände oder Beobachtungsresultate zu klassifizieren, sie Oberbegriffen zuzuordnen,
  • Prognosen über den mutmaßlichen Versuchsablauf zu formulieren und diese mit dem tatsächlichen Verlauf zu vergleichen,
  • Schlussfolgerungen aus den Beobachtungsergebnissen zu ziehen,
  • die im Experiment ermittelten Daten zu interpretieren,
  • Hypothesen über gesetzmäßige Zusammenhänge zu formulieren.

Zusätzlich zu diesen kognitiven und manuellen Teilfertigkeiten gibt es eine Reihe affektiv-emotionaler Fertigkeiten. Schüler/-innen können beispielsweise ihre Neugierde befriedigen, sich konzentrieren lernen und bei der Sache bleiben sowie behutsam mit Materialien umgehen. 

Methodische Handlungskompetenz entwickeln

Ausgehend vom Spielen und „Tüfteln“ der Schüler/-innen kann ein fließender Übergang zum entdeckenden Lernen gefunden werden. Das selbsttätige oder auch vom Lehrer/von der Lehrerin locker geleitete Vorbereiten, Durchführen und Auswerten eines Experimentes ist eine der besten denkbaren Möglichkeiten, die methodische Handlungskompetenz der Schüler/-innen zu entwickeln. 

Auch wenn das idealtypische Schema eines Unterrichtsexperiments die Komplexität der wirklichen Forschungsprozesse nicht angemessen widerspiegelt, so hat es doch eine große didaktische Bedeutung: Es reduziert die Komplexität der wirklichen Forschung auf die logische Struktur der Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Experimenten:

  1. Lehrer/-in und Schüler/-in entwickeln eine klare Fragestellung, eine Hypothese, ein Hypothesenbündel, eine Vermutung über eine gesetzmäßige Beziehung. Dies kann im gelenkten Gespräch, durch Lehrervortrag, durch zufällige Beobachtungen, durch eine Lehrerdemonstration, durch Schülerberichte usw. erfolgen. Die Lehrkraft und/oder die Schüler/-innen (einzeln, in Partner- oder Gruppenarbeit) denken sich ein Experiment zur Überprüfung der Fragestellung aus. Dieser Aspekt wird im Förderschwerpunkt Geistige Entwicklung häufig sehr stark bei der Lehrkraft liegen und bedarf einer guten materiellen Vorbereitung.
  2. Das Experiment wird durchgeführt. Der Experimentaufbau, die Durchführung und die Ergebnisse werden genau beobachtet und in der Regel schriftlich dokumentiert (schriftliche Versuchsbeschreibung, Zeichnung, tabellarische Dokumentation von Messdaten usw.). Gerade in diesem zweiten Schritt ist die Selbsttätigkeit der Schüler/-innen sehr wichtig. 
  3. Die Versuchsergebnisse werden interpretiert: Sie werden auf die eingangs gestellte Frage oder Hypothese zurückbezogen; der Versuchsverlauf wird beurteilt. Es wird überlegt, ob Kontrollversuche oder Versuchsvariationen erforderlich sind. Konsequenzen des Versuchs (Anwendungsmöglichkeiten, Verallgemeinerungen, technische oder soziale Folgen usw.) werden diskutiert.

Die Durchführung von Experimenten im Sachunterricht stellt sich zwar häufig als recht materialintensiv und aufwendig dar, bietet aber durch die hohe Handlungsorientierung und Selbsttätigkeit der Schüler/-innen ein sehr gutes methodisches Modell zur Förderung der fachspezifischen Arbeitsweisen im naturwissenschaftlichen Unterricht der MINT-Fächer.

Claudia Omonsky

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