Transcript StD Werner G tz: Aufgabenstellungen zu den Bildungsstandards 1

Studenseminar Da rmsta dt
Folie 1: Programm 2
Programm: Einführung,Weiterarbeit, Abschluss-Diskussion
Fortbildungsveranstaltung
Teil 2
Aufgaben zu den
Bildungsstandards
• Kurze Einführung in ein Aufgabenbeispiel
• Weiterarbeit in Arbeitsgruppen:
Probleme im Umgang mit diesem
Aufgabentypus / Bewertung der Aufgabe
• Abschluss-Diskussion im Plenum
Werner Götz / Fachleiter Biologie
Folie 2: Einleitung zum Thema
Studenseminar Da rmsta dt
Biologie und Chemie-Aufgabe
Aufgabenbeispiele zu den
Bildungsstandards
• Beispiel für das Fach Biologie:
„Das versiegelte Aquarium“
• Beispiel für das Fach Chemie:
„Entkalkung”
Werner Götz / Fachleiter Biologie
Studenseminar Da rmsta dt
Folie 3: Aufgabenstellung Biologie
„Das versiegelte
Aquarium“
Biologie-Aufgabe
mit Text & Skizze
Aufgabenstellung:
Seit drei Monaten steht im Klassenzimmer an einem
hellen Platz ein versiegeltes Aquarium. Es handelt sich
um ein verschlossenes Wasserglas, das 1000 ml fasst
und mit 800 ml Wasser gefüllt ist. Das Aquarium ist mit
mehreren grünen Wasserpflanzen bepflanzt worden,
deren Gewicht beim Einpflanzen zusammen 215 g betragen hat. Ferner leben im Aquarium von Anfang an
zwei Spitzschlammschnecken, die zusammen 18 g
wiegen. Diese Schnecken sind, obwohl im Wasser
lebend, Lungenschnecken und wechselwarme Tiere.
Sie ernähren sich von Wasserpflanzen, Algenaufwuchs.
Kleinstlebewesen und Aas.
(Aufgabe zu Basiskonzept System)
Werner Götz / Fachleiter Biologie
215 g
18 g
Wasser- Spitzschlammpflanzen schnecken
1 l Gefäß
800 ml Wasser
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Darmstadt
Folie 4: Aufgabenstellung 1 / Biologie
Aufgabenstellung 1
„Das versiegelte Aquarium“
B. Aufgabenstellung 1
Das Aquarium ist nicht vollständig mit Wasser gefüllt.
Der Luftraum im Aquarium hat folgende Bedeutung:
(a) - Der Luftraum im Aquarium dient der Wärmeisolierung.
(b) - Der Luftraum ist eigentlich ein Versehen.
(c) - Die Schnecken benötigen den Luftraum zur Atmung.
(d) - Pflanzen benötigen den Luftraum zur Atmung.
Wählen Sie die richtige Aussage aus und
begründen Sie Ihre Entscheidung.
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Folie 5: Antwort 1 / Biologie
Erwartete Antwort Aufgabe 1 und Standards
„Das versiegelte
Aquarium“
C. Erwartete Schülerleistung zu Aufgabe 1
Antwort (c) ist richtig. Da Spitzschlammschnecken Lungenatmer sind, können sie den im Wasser gelösten Sauerstoff
nicht aufnehmen. Sie sind gezwungen, an der Wasseroberfläche Luftsauerstoff zu atmen. Dies gelingt nur bei einem
entsprechenden Luftraum im Glas.
D. Anforderungsbereich II (Reorganisation)
E. Standards
Die S`/S beschreiben und begründen Wechselwirkungen
zwischen Organismen sowie zwischen Organismen und
unbelebter Materie (Fachwissen F 1.4)
Die S`/S erklären dynamische Prozesse in Ökosystemen
mithilfe von Modellvorstellungen
(Erkenntnisgewinnung E12)
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Folie 6: Aufgabenstellung 2 Biologie
Aufgabenstellung 2
„Das versiegelte Aquarium“
B. Aufgabenstellung 2
Obwohl Schnecken häufig Fraßschäden anrichten, ist es
ihnen auch nach drei Monaten nicht gelungen, den Pflanzenbestand im Aquarium abzuweiden. Vielmehr gedeihen die
Pflanzen ausgesprochen gut. Ein Schüler der Klasse erklärt:
“Dies liegt am Schneckenkot. Schnecken scheiden etwa soviel Kot aus, wie sie an Nahrung zu sich nehmen. Dieser Kot
dient den Pflanzen als Nahrung. Somit wachsen die Pflanzen
ständig.”
a) Nehmen Sie zu dieser Argumentation Stellung.
b) Stellen Sie den korrekten Sachverhalt als Stoffkreislauf
schematisch dar.
Werner Götz / Fachleiter Biologie
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Folie 7a: Antwort 2a / Biologie
„Das versiegelte
Aquarium“
Erwartete Antwort
Aufgabe 2a und Standards
C. Erwartete Schülerleistung zu Aufgabe 2a
Schneckenkot wird im Aquarium bakteriell zu Nährsalzen
abgebaut, die als Dünger auf die Wasserpflanzen einwirken
und so das Pflanzen- als auch das Algenwachstum positiv beeinflussen. Der Zuwachs an Biomasse begründet sich jedoch
durch die Fotosynthese der grünen Sprosspflanzen und Algen.
Bei diesem Prozess werden aus Kohlendioxid und Wasser Kohlenhydrate aufgebaut und Sauerstoff freigesetzt. Die Kohlenhydrate werden von der Pflanze teilweise in Gerüststoffe umgebaut oder in Nährstoffdepots gespeichert. Bei ausreichender.....
D. Anforderungsbereich II (Reorganisation)
E. Standards wie bei Aufgabe 1 (F1.4/E12) + K 1
Die S`/S beschreiben und begründen Originale oder naturgetreue Abbildungen mit Zeichnungen oder idealtypischen
Bildern. (Kommunikation K 1)
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Folie 7b: Antwort 2b / Biologie
„Das versiegelte
Aquarium“
Erwartete Antwort Aufgabe 2b und Standards
C. Erwartete Schülerleistung zu Aufgabe 2b
Licht
Wasserpest, Alge:
CO2 + H2O
CO2
Biomasse <C,H,O>
Schnecke:
O2
Biomasse
<C,H,O>
D. Anforderungsbereich I evtl. II
E. Standards F 1.4 / F 1.5 / F 1.6 / E 12 / K 10
- Die S`/S analysieren die Funktion von Organismen im
Ökosystem (Fachwissen F 1.5)
- Die S`/S stellen einen Stoffkreislauf sowie den Energiefluss
in einem Ökosystem dar (Fachwissen F 1.6)
- Die S`/S diskutieren Handlungsoptionen einer umwelt- und
naturverträglichen Teilhabe im Sinne der Nachhaltigkeit
(Kommunikation K 10)
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Folie 8: Aufgabenstellung 3 / Biologie
Aufgabenstellung 3
„Das versiegelte Aquarium“
B. Aufgabenstellung 3
Die Schülerinnen und Schüler erhalten den Auftrag, selbst
versiegelte Aquarien mit verschiedenen Wasserpflanzen und
Spitzschlammschnecken einzurichten und diese zu Hause
einen Monat lang zu beobachten. Der Lehrer rät: “Stellt die
Aquarien nicht an eine zu dunkle Stelle eures Zimmers”.
Begründen Sie, warum der Rat des Lehrers beachtenswert ist.
Werner Götz / Fachleiter Biologie
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Folie 9: Antwort 3 / Biologie
„Das versiegelte Aquarium“
Erwartete Antwort Aufgabe 3 und Standards
C. Erwartete Schülerleistung zu Aufgabe 3
Grüne Pflanzen produzieren mithilfe des Sonnenlichts energiereiche Kohlenhydrate, die gleichzeitig tierischen Lebewesen als
Nahrung dienen können. Diese Produktion ist neben einer ausreichenden Kohlenstoffdioxidkonzentration entscheidend von
der Helligkeit abhängig. Diese wirkt auf das geschlossene
System als äußere Einflussgröße ein. Steht das Aquarium zu
dunkel, werden Fotosyntheserate und somit der pflanzliche
Zuwachs reduziert. Somit wäre denkbar, dass die Schnecken den
Pflanzen stark zusetzen und so das Systemgleichgewicht .. stören......
D. Anforderungsbereich II (Reorganisation)
E. Standards F 1.3 / F 1.4 / K 1 / K 8
- Die S`/S beschreiben und erklären das Zusammenspiel
von Organsystemen (Fachwissen F 1.3)
- Die S`/S erklären biologische Phänomene und setzen
Alltagsvorstellungen dazu in Bezug (Kommunikation K 8)
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Folie 11: Probleme I
Auftretende ProblemeProbleme
I:
1
Anspruch des Standards
Anspruch der Aufgabe
1. Schnecken können nur Luft- F1.4 ..begründen Wechelwirkungen zw.
sauerstoff aufnehmen....
Organismen & unbelebter Umwelt
E12 ..erklären dynamische Prozesse ..
2a. Wirkung von Schneckenkot K1...begründen Originale oder naturge& Fotoynthese beschreiben ..
Wasserpest, Alge:
Licht
CO2 + H2O
CO2
2b.
Destruenten ?
Biomasse <C,H,O>
Schnecke:
Biomasse
<C,H,O>
O2
getreue Abbildungen mit Zeichnungen
F1.6 ..stellen den Stoffkreislauf & Energiefluss im Ökosystem dar.....
K10:..diskutieren Handlungsoptionen
einer ..Teilhabe i.S.d. Nachhaltigkeit
3. Lichteinfluss & Kohlenstoffdi- F1.3 ..erklären das Zusammenspiel von
Organsystemen.
oxid als begrenzende Faktoren
K8 ..erklären biolog. Phänomene & seterläutern...
zen Alltagsvorstellungen dazu in Bezug
Fazit: Zwischen Anspruch der speziellen Aufgabe u. des allgemeinen Standards
exisitiert häufig + großer Unterschied, zumeist wird der hohe StandardAnspruch nicht eingelöst oder in der Aufgabe erst gar nicht thematisiert.
Werner Götz / Fachleiter Biologie
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Folie 18: Probleme 2
Auftretende Probleme II: Aufgabentypus
Probleme mit Aufgabentypus 2
Naturwissenschaftliche Grundbildung = NwGB (laut OECD1999):
Unter NwGB versteht man die Fähigkeit, “naturwissenschaftliches Wissen anzuwenden,
naturwissenschaftliches Fragen zu erkennen und aus Belegen Schlussfolgerungen zu
ziehen, um Entscheidungen zu verstehen und zu treffen, welche die natürliche Welt und
die durch menschliches Handeln an ihr vorgenommenen Veränderungen betreffen.
Weiteres Beispiel einer nach den Bildungsstandards strukturierten Aufgabe
Experiment Boden und Pflanze
Tom will wissen, welche drei Bodenarten - Ton, Sand oder Lehm - am besten für das BohnenWachstum sind. Er findet drei Blumentöpfe, die er mit jeweils einer Art von Boden füllt und
pflanzt in jeden Topf die gleiche Anzahl von Bohnen. Er stellt sie nebeneinander auf die
Fensterbank und gibt in jeden Topf etwas Wasser.
Warum eignet sich Toms Experiment nicht zur Überprüfung seiner Frage?
A.
Die Pflanzen in einem Topf erhalten mehr Sonnenlicht
als die Pflanzen in den anderen Töpfen.
B. Die Bodenmenge in den Töpfen ist nicht gleich.
C. Ein Topf sollte ins Dunkle gestellt werden.
D. Tom sollte verschiedene Wassermengen verabreichen.
Lehm
Ton
Fazit: Aufgaben entsprechen PISA-Bildungsverständnis, nur Kompetenz-
bereich Fachwissen wird bedient, E, K, B bleiben außen vor.
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Sand
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Folie 13: Probleme III
Didaktische Defizite der
Probleme mit diesem
Aufgabentypus
III:
BSt-Aufgaben:
Probleme 3
Aufgaben-Analyse nach didaktischen Prinzipien
Aufgaben
Didaktisches Prinzip
“Das versiegelte Aquarium”
A. Schüler-Relevanz
B. Handlungsorientierung
C. Phänomen-Orientierung
D. Problem-Orientierung
E. Gesellschaftsrelevanz
F. Wissensgenese
G. Wissenschaftspropädeutik
H. Exemplarität
in Klasse 7 nicht geklärt
nicht als Aufgabenkonzept
nicht gewährleistet
nur z.T. gewährleistet
nicht gewährleistet
nicht gewährleistet
nicht gewährleistet
nicht gewährleistet
Bewertung: BSt-Aufgabe didaktisch wenig geeignet als
“nachhaltiger Anreiz zum Lernen”
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Voraussetzungen
zur
Bewältigung
der
Aufgabe
Voraussetzungen zur Aufgaben“Das versiegelte Aquarium”
Bewältigung: „Versiegeltes Aquarium“
A. Schüler-Relevanz
Unterrichtliche Voraussetzungen:
- S`/S haben bereits einen Teich praktisch untersucht
- S`/S haben Interesse an dieser Umwelt-Erfahrung
entwickelt und sind motiviert zur eigenen Weiterarbeit
- S`/S haben dabei Fotosynthese, Atmung, Nahrungskette
selbst praktisch erarbeitet u. begrifflich rekonstruiert
- S`/S haben ökologische Relevanz dieser Themenbereiche verstanden und können diese auf sich beziehen
- S`/S haben sich einen Begriff von “ökologischer Nachhaltigkeit” gebildet und können diesen im Sinne
der “Ökologsichen Grundbildung” anwenden
Werner Götz / Fachleiter Biologie
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Folie 15: Wissensgenese
Didaktisches
Potenzial
und
Zum didaktischen Potenzial der Aufgabe
Wissensgenese analog zu
F. Wissensgenese
gemäß der Einsicht, “dass S`/S vergleichbare Verständnisprobleme
haben1800
wie die
Pristeley
Forscher zu ihrer Zeit”. (M. WAGENSCHEIN)
15 0 L ite r
L uft
- Analogie der Aufgabe “Versiegeltes Aquarium” zum
PRIESTLEY- Versuch (um 1800)
- Transfer der Forscherfragen:
1. Kann eine isolierte Teichpflanze (”in vitro”) überleben?
2. Kann ein isoliertes Teichtier (”in vitro”) überleben?
3. Können beide gemeinsam isoliert (”in vitro”) überleben?
2
1
- Durchführung in Schüler-Versuchen:
zu 1. Nachweis der zeitlich begrenzten Fotosynthese
zu 2. Nachweis der zeitlich sehr begrenzten Atmung
zu 3. Nachweis des zeitlich “unbegrenzten” Zusammenlebens
4. Nachweis der Bakterien als “Zersetzer”
3
- diskursive Auswertung und Bewertung der Ergebnisse
z.B. “Wie arbeitet eine Biologin / ein Biologe?”
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Folie 16: Projektarbeit
Aufgabe als Unterrichtsprojekt
“Das versiegelte Aquarium”
Schülerprojekt
Schüler-Projekt (in Viergruppen der 7. Klasse für ~ 10 Stunden)
Kann ein versiegeltes Aquarium überdauern?
Aufgabe 1. Arbeitet euch in den PRIESTLEY-Versuch ein
(1. Stunde) und plant einen vergleichbaren Versuch mit TeichOrganismen! Legt dem Lehrer Eure Planungen vor.
Aufgabe 2. Führt eure Versuchsplanungen durch, nutzt dazu
(2./3. Stunde) die bereit gestellten Materialien und Teichlebewesen!
Erforscht deren Überlebensstrategien möglichst genau!
Aufgabe 3. Unter welchen Voraussetzungen kann ein versie(4./5. Stunde) geltes Aquarium überdauern? Vergleicht eure Ergebnisse mit dem PRIESTLEY-Versuch sowie mit
“Biosphere 2 Laboratory" in Columbia/USA
Aufgabe 4. Dokumentiert eure Arbeiten und Ergebnisse während
(6./7. Stunde) des gesamten Projekts, präsentiert und bewertet zum
Abschluss vor der Klasse!
(8./9. Stunde) Präsentation der Projekt-Ergebnisse
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Folie 17: Bewertung Neuentwurf
Bewertung der Projekt-Aufgaben
Bewertung Schülerprojekt
Kann ein versiegeltes Aquarium überdauern?
Didaktisches Prinzip
A. Schüler-Relevanz
B. Handlungsorientierung
C. Phänomen-Orientierung
D. Problem-Orientierung
E. Gesellschaftsrelevanz
F. Wissensgenese
G. Wissenschaftspropädeutik
H. Exemplarität
Aufgaben
“Das versiegelte Aquarium”
Altersangemessenh./Selbständigkeit
Kompet.-Erwerb: learning by doing
Erfahrungen in der Wirklichkeit
situatives & kontextuiertes Lernen
Teamwork/Nachhaltigkeitserziehung
Erkenntnisgewinnung zentral
S`/S: Subjekte des eigenen Forschens
Aquarium - Teich - Biosphäre - Globus
Bedingung der Durchführung des Schüler-Projekts:
1. Biologiesammlung der Schule ausgestattet als “Biolabor” 2. Unterrichtsorganisation nicht als “Stunden-Salat” sondern in Projektform
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Folie 18: Definitionen
Vorläufige Definitionen
Vorläufige Definitonen:
Kompetenz als professionelle Fähigkeit zur Bewältigung beruflicher Anforderungen
(”Was soll man als SchülerIn / LiV / LehrerIn können”?)
(nach Moegling 06)
Standard als gesellschaftlich vereinbarte Formulierung von Kometenzniveaus
(”Was soll man als LiV / LehrerIn auf welchem Niveau maßstabsorientiert können”?)
Indikator(en) als beobachtbare Verhaltensweise(n) bezüglich der Kompetenzniveaus
(”Woran kann man das Können der LiV / LehrerIn festmachen”?)
Naturwissenschaftliche Grundbildung = NwGB (laut OECD1999):
Unter NwGB versteht man die Fähigkeit, “naturwissenschaftliches Wissen anzuwenden,
naturwissenschaftliches Fragen zu erkennen und aus Belegen Schlussfolgerungen zu
ziehen, um Entscheidungen zu verstehen und zu treffen, welche die natürliche Welt und
die durch menschliches Handeln an ihr vorgenommenen Veränderungen betreffen.
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Folie 19: Mayer-Schema
Für die unterrichtliche Arbeit mit den Bildungsstandards zentral:
Mayer-Schema
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung (z.B. “Gießener Modell” von Prof. Mayer)
Kompetenzen
Standards im Fach Biologie
Charakteristika der
Naturwissenschaften
erfassen (NOS*)
abstrakt, langfristig erlernbar
SEK II
E 7 naturwissenschaftliche Fragen / Hypothesen formulieren
E 6 Untersuchungen planen und durchführen
E 6 Empirische Daten interpretieren
E 5 Betrachten, Beobachten, Untersuchen
E 2/3 Beschreiben, kriteriengeleitetes Vergleichen
E 6 Experimentieren,
E 4 Bestimmen
E 9 Modelle anwenden, E 10 W echelwirkungen analysieren
Naturwissenschaftliche Erkenntnisprozesse verfolgen
(Scientific Inquiry **)
Arbeitstechniken
beherrschen
(lab work)
E 7/8 Grundzüge & Grenzen der Naturwissenschaften
Kriterien wissenschaftlicher Aussagen
E 13 Beurteilen der Aussagekraft von Modellen
SEK I
konkret, kurzfristig erlernbar
E1
E5
E5
Mikroskopieren, Präparieren, Sezieren, Zeichnen usw.
Chemische Nachweismethoden anwenden
Physikalische Messungen und Untersuchungen
*) NOS = Nature of Science, kommt unserem Begriff von “Wissenschaftspropädeutik” entgegen
**) SI = Scientific Inquiry, entspricht unserem “Wissenschaftlichen Denken “
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Studienseminar
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Folie 20: BSt-Schema
Schema-BSt
Bildungsstandards für die Kompetenzbereiche des Faches Biologie
Kompetenzbereich
Fachwissen
F1 System
F2 Struktur & Funktion
F3 Entwicklung
Kompetenzbereich
Beachte
- neu!
Kompetenzbereich
Erkenntnisgewinnung
Beobachten, Vergleichen, ExBasiskonzepte
perimentieren, Modelle nutzen,
“Basiskonzepte sind Prinzipien, Arbeitstechniken anwenden
die biologische Einzelphänomene
untereinander vernetzen & helfen
Kompetenzbereich
Wissen zu akkumulieren”
Kommunikation
Bewerten
Informationen sach- und
fachbezogen erschließen
und austauschen
Biologische Sachverhalte
in verschiedenen Kontexten
erkennen und bewerten
Aufgaben
“Aufgaben sind Anreize zum Lernen”
Werner Götz / Fachleiter Biologie
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Folie 21: BSt-Aufgabe
Literatur
Literatur zum Umgang mit den Bildungsstandards
Bildungsstandards der Kultusministerkonferenz: Erläuterungen zur Konzeption &
Entwicklung, Luchterhand 2004
Beschlüsse der Kultusministerkonferenz: Bildungsstandards im Fach Biologie für den
Mittleren Schulabschluss, Beschluss vom 16.12.2004, Luchterhand-Verlag 2004
Beschlüsse der Kultusministerkonferenz: Bildungsstandards im Fach Chemie für den
Mittleren Schulabschluss, Beschluss vom 16.12.2004, Luchterhand-Verlag 2004
Gerhard Ziener: Bildungsstandards in der Praxis, Klett- Kallmeyer, Seelze-Velber 2006
Hersg. G. Becker: Themenheft STANDARDS, Friedrich-Verlag, Seelze 2005, Jahresheft 23
Unterricht Biologie: Standards & Kompetenzen, Friedrich Verlag, Seelzen 2005, Heft 307/308
Unterricht Biologie: Offenes Experimentieren, Friedrich Verlag, Seelzen 2005, Heft 317
I. Beyer: Natura - Basiskonzepte Sekundarstufe I & II, Klett-Verlag Stuttgart 2006
MNU-Veröffentlichung: Lernen und Konnen im naturwiss. Unterricht
Bildungsverlag EINS; KSeeberger @bv-1.de
www.forum-kritische-paedagogik.de
Werner Götz / Fachleiter Biologie