Aufgaben mit gestuften Hilfen Heterogenitt abfedern Komplexitt erhalten

Aufgaben mit gestuften Hilfen Heterogenität abfedern Komplexität erhalten Selbstständigkeit fördern Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 1

Elemente des Workshops - Was sind Aufgaben mit gestuften Hilfen? Bedeutung von Aufgaben für den Unterricht Hilfen zur Unterstützung Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen Beispiele erprobter Aufgaben Entwicklung eigener Aufgaben - Austausch und Diskussion - 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 2

1. Teil Was sind Aufgaben mit gestuften Hilfen? Erläuterungen am Beispiel 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 3

Aufgabenbeispiel „Die Einkaufswagenaufgabe“ „Wozu braucht man mehr Kraft, Gibt man es einen physikalische wenn voll. Begründung beladenen dafür, dass die eine Variante von vielen Einkaufswagen vorwärts eine Menschen bevorzugt wird? Bordsteinkante hochhebt oder Bei welcher Variante muss man mehr Kraftman einsetzen? wenn ihn umdreht und rückwärts hochzieht? “ 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 4

Aufgabenbeispiel „Die Einkaufswagenaufgabe“ Eine (erste) nützliche Hilfe lautet: Versuche das Problem in einem Schema / einer Skizze zu veranschaulichen! 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 5

Welche Gesetzmäßigkeit kannst du hier anwenden? (Hebelgesetz) Weitere Hilfen Mach dir klar, welche Art von Hebeln in der Aufgabe auftreten. Schau evtl. in deinem Physikbuch nach! Überlege, wo in beiden Fällen die Drehpunkte und die Hebelarme liegen. 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 6

Die Lösung: K-Arm L-Arm 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 7

Aufgaben mit gestuften Hilfen selbst ausprobieren Sie erhalten jetzt ein Aufgabenblatt sowie eine Reihe von Hilfen, wie sie ähnlich im Unterricht (und in der Begleitforschung) eingesetzt werden. Bitte bearbeiten Sie die Aufgabe unter Benutzung der Hilfen jeweils zu zweit! 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 8

Austausch der gemachten Erfahrungen 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Forschergruppe LLL Kassel 9

2. Teil Warum Aufgaben für den naturwissenschaftlichen Unterricht so wichtig sind 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 10

Die Ausgangslage n Fragend-entwickelnder Unterricht fragmentiert Fragestellungen, Inhalte und Lernsituationen n Komplexe Aufgaben überfordern weniger leistungsfähige Schülerinnen und Schüler n Lerngruppen sind stets heterogen, Differenzierung ist notwendig n Inhaltliche Zielgleichheit ist dennoch erwünscht 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 11

Aufgaben für verändertes Lernen 1. Aufgaben für eine veränderte Unterrichtsgestaltung 2. Aufgaben zur Förderung selbstständigen Lernens 3. (anspruchsvolle) Aufgaben für die kognitive Aktivierung der Schülerinnen und Schüler 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 12

1. Aufgaben. . . für eine veränderte Unterrichtsgestaltung n Das vorwiegend fragend-entwickelnde Unterrichtsskript führt nur bedingt zu einer kognitiven Aktivierung der Schülerinnen und Schüler n Für erfolgreiches Lernen müssen aber (möglichst) alle Schülerinnen und Schüler in den Fortgang des Unterrichts eingebunden werden. n Wohl-definierte Aufgaben sind wirksame Mittel auf diesem Weg 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 13

Josef Leisen: Qualitätssteigerung des Physikunterrichts durch Weiterentwicklung der Aufgabenkultur. In: MNU 54/7 2001, S. 401 – 405 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 14

2. Aufgaben. . . zur Förderung selbstständigen Lernens § Überantwortung von Teilen des Lern- und Erkenntnisprozesses § Nutzung kooperativer Lernformen § Nutzung von Peer-Group-Effekten 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 15

Exkurs: LEV VYGOTSKI (1896 -1934) Zone der proximalen Entwicklung 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 16

Produktiver Umgang mit der Heterogenität 3. (anspruchsvolle) Aufgaben. . . für die kognitive Aktivierung der Schülerinnen und Schüler n Konstruktivistische Sicht auf das Lernen n Aktive Aneignung statt passive Rezeption n Vermittlung von Erfolgserlebnissen und Stärkung der Motivation 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 17

3. Teil Wie Hilfen aussehen können / müssen, mit denen man die Bearbeitung komplexer Fragestellungen unterstützen kann. 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 18

Drei Dimensionen der Hilfestellung Sachbezogene Information Dimensionen gestufter Lernhilfen Aktivierung Elaboration 11. Dezember 2006 Strukturierung des Problems Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 19

Inhaltliche Hilfen z. B. als direkte Hilfe § Die Formel für Kochsalz ist Na. Cl § Erinnere Dich: Kraft = Gegenkraft § Eidechsen gehören zu den wechselwarmen Tieren oder als Frage formuliert § Mit welchem Gesetz kann man die Kräfte an einem Hebel beschreiben? § Wenn Chlorophyll grün erscheint, welchen Farbanteil absorbiert es dann aus dem weißen Licht? 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 20

Lernstrategische Hilfen § Formuliere die Aufgabe in eigenen Worten! § Versuche die wichtigen von den unwichtigen Informationen zu trennen! § Was weißt du schon über den Sachverhalt und was kannst du daraus folgern? § Kennst du etwas Ähnliches? § Was weißt du schon über das Gesuchte und was benötigst du dafür? § Versuche das Problem in einem Schema / einer Skizze zu veranschaulichen! 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 21

Taxonomie inhaltlicher und lernstrategischer aufgabenbezogener Lernhilfen Paraphrasierung / Fokussierung auf den Zielzustand „Erklärt Euch gegenseitig die Aufgabe noch mal in euren eigenen Worten“ Fokussierung auf den Ausgangszustand Strukturierung d. Problems Aktivierung/ Elaboration Strukturierung d. Problems „Schaut euch die Informationen aus dem Aufgabentext an: …? “ Elaboration von Unterzielen „Überlegt euch, welche der Eigenschaften am schnellsten zu bestimmen ist!“ Aktivierung von Vorwissen „Könnt ihr euch noch an eine Formel erinnern, mit der ihr aus Masse und Volumen die Dichte bestimmen könnt? “ Informationsinput „Die Formel für Dichte lautet Dichte = Masse / Volumen“ Visualisierung „Fertigt eine Skizze des Problems an!“ Verifizierung „Schreibt die einzelnen Schritte noch mal aufeinander auf!“ 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen Aktivierung/ Elaboration Sachbez. Information Strukturierung d. Problems Aktivierung/ Elaboration 22

Methodische Varianten der Hilfen-Präsentation Alle Gruppen erhalten Aufgabenstellung und einen Umschlag mit nummerierten Hilfekärtchen. Nummerierte Hilfekärtchen am Lehrerpult, es darf immer nur einer aus einer Gruppe nach vorn gehen und die Hilfe einsehen. 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 23

4. Tei. I Ermutigende Ergebnisse 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 24

Das Forschungsprojekt „Selbstständigkeitsorientiertes fachliches Lernen in den Naturwissenschaften durch kognitiv anspruchsvolle Aufgaben mit gestuften Lernhilfen“ Rita Wodzinski (Physik, Uni Kassel) Lutz Stäudel (Chemie, Uni Kassel) Martin Hänze (Psychologie, Uni Kassel) Gudrun Franke-Braun (Chemiedidaktik) Simone Blum (Psychologie) Florian Schmidt-Weigand (Psychologie) 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 25

Versuchsdesign 11. Dezember 2006 Problem „Optische Linsen“ Experimentalbed. : gestufte Lernhilfen Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen Interviews mit ausgewählten Schülern Vortest Bedingung 2 25 Schülerpaare Problem „ 5 -Zent. Münze“ Kontrollbed. : Hilfetexte Problem „Optische Linsen“ Kontrollbed. : Hilfetexte Prozessbegleitender Selbstbericht / Lerntest Bedingung 1 25 Schülerpaare Prozessbegleitender Selbstbericht / Lerntest Problem „ 5 -Zent. Münze“ Experimentalbed. : gestufte Lernhilfen 26

Lernleistungen (5 -Cent) 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 27

Innersubjektive Effekte hoch niedrig 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 28

Effekte der Gruppenzusammensetzung = < < = homogen gut heterogen homogen schlecht 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 29

Einige Ergebnisse im Überblick n Gestufte Lernhilfen wirken positiv auf: Kommunikation Lernschwache Schüler ¨ Reproduktion der Aufgabenlösung empfinden das ¨ Leistung bei Transferproblemen selbstständige Lösen der ¨ Lernerleben (Affekte und Attributionen) ¨ n Aufgabe als sehr Lernwirksamkeit der Lernhilfen geht befriedigend. NICHT zurück auf Lernzeit ¨ Lernvoraussetzungen ¨ Kommunikation in den Lernpaaren ¨ 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 30

5. Teil Aufgabenpool 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 31

Aufgaben nach fachlichen Themen 1. Dichte / Auftrieb: § „Wie kann man Kunststoffe trennen? “ Entwicklung eines technischen Verfahrens § „Woraus besteht eigentlich die 5 -Cent-Münze? “ Überprüfung eines Feststoffes hinsichtlich seiner Stoffeigenschaften, insbesondere der Dichte § „Welches Gas ist im Feuerzeug? “ Identifizierung eines Gases anhand seiner Dichte § „Rettung auf einer Eisscholle“ Verknüpfung von Dichte und Auftrieb 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 32

2. Optik ¨ „Brennweite von Linsen“ Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der Brennweite von Linsen ¨ „Sonnentaler Aufgabe“ Anwendung des Prinzips der Lochkamera ¨ „Susi und Max“ Spiegel, Reflektion von Licht 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 33

3. Weitere Physik-Aufgaben ¨ „Kühlschrank“ Systembetrachtung, Energieerhalt ¨ „Kinderwagenaufgabe“ Anwendung der Hebelgesetze auf einen Alltagsgegenstand ¨ „Das optimale Klangerlebnis“ Nutzung des Prinzips der korrespondierenden Röhren für eine Schlauchwaage ¨ „Wer hat Recht? “ Ausdehnung von Stoffen 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 34

4. Lösungen, Salze ¨ „Salze lösen sich verschieden gut“ Entwicklung eines technischen Verfahrens zur Bestimmung der Löslichkeit eines Salzes ¨ „Salzgewinnung“ Entwicklung eines Verfahrens, um Salz aus tief liegenden Lagerstätten zu fördern ¨ „Osmose und Umkehrosmose“ Entwicklung eines Verfahrens zur Meerwasserentsalzung mittels Umkehrosmose 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 35

5. Oxidation ¨ „Feuerlöschen“ Erklären der Löschwirkung von Wasser ¨ „Die Glühbirne“ Eine Möglichkeit entwickeln, um den Glühdraht vor Oxidation zu schützen 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 36

ARBEITSPHASE Entwickeln Sie selbst eine Aufgabe mit gestuften Hilfen, die Sie in Ihrem Unterricht in den nächsten Wochen einsetzen können. n Suchen Sie sich dazu einen Partner. n Gestalten Sie Aufgabe und Hilfen so, dass sie anschließend von anderen ausprobiert werden können! n 11. Dezember 2006 Dr. L. Stäudel Universität Kassel / SINUS NW Hessen 37