Forschendes Lernen und offene Aufgaben

In diesem Fachartikel wird erklärt, was unter einer offenen und forschenden Gestaltung eines mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts zu verstehen ist. Es wird aufgezeigt, welche Herausforderungen diese neue Einstellung zum Lernen mit sich bringt. Darüber hinaus werden Praxisbeispiele angeführt und Materialien bereitgestellt.

Im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht sollen die Schülerinnen und Schüler nicht nur Regeln und Fakten lernen, sie müssen auch Kompetenzen erwerben, die sie später im Berufsleben einsetzen können. Ein Zugang zur Förderung von solch berufsbezogenen Kompetenzen ist eine offene und forschende Unterrichtsgestaltung. Über die Homepage www.offeneAufgaben.de des EU-Projekts Primas sind zahlreiche offene und forschende Aufgabenbeispiele für den Unterricht, Fortbildungsmodule und Unterrichtsfilme für Lehrkräfte der Mathematik und der Naturwissenschaften verfügbar.

Neue Einstellung zum Lernen finden

Sowohl von Lehrkräften als auch von Schülerinnen und Schülern wird bei offenen Aufgaben und einer forschenden Unterrichtsgestaltung eine neue Einstellung zum Lernen gefordert. Von den Lernenden wird erwartet, dass sie eigene Fragen stellen, Entscheidungen treffen, Versuche planen, diskutieren, zusammenarbeiten, Ergebnisse kommunizieren und nachvollziehbare Erklärungen finden. In Konsequenz haben Lehrkräfte nicht mehr die Aufgabe, nur Wissen zu vermitteln, sondern die Schülerinnen und Schüler zu motivieren und als kooperative Lernberater zu unterstützen. Dies kann nicht von heute auf morgen gelernt werden. Daher ist es wichtig, vor allem am Anfang kleine Schritte zu gehen und nicht gleich mit großen Projektaufgaben zu starten.

Was ist forschendes Lernen?

Offene Aufgabe als Impuls

Beim forschenden Lernen gibt die Lehrkraft eine offene Aufgabe vor, zum Beispiel in Form eines Bildes oder eines naturwissenschaftlichen Phänomens. Die Schülerinnen und Schüler sind danach in der aktiven Rolle.

Aktive Rolle der Lernenden

Die Schülerinnen und Schüler

  • stellen eigene Fragen zur Aufgabe.
  • formulieren Hypothesen.
  • suchen eigene Lösungsstrategien.
  • machen Experimente.
  • präsentieren Lösungswege.
  • begründen ihre Herleitung. 

Formale Erklärungen stehen am Schluss

In einem solchen Unterricht

  • wird das Lernen durch herausfordernde und offene Aufgaben angeregt.
  • arbeiten Schülerinnen und Schüler selbstständig an den Aufgaben.
  • arbeiten die Schülerinnen und Schüler häufig in Gruppen.
  • haben die Lehrkräfte eine begleitende Rolle und unterstützen die Lernenden durch minimale Hilfestellungen und strategische Fragen.

Offene Fragen - verschiedene Lösungszugänge

Individuelle Herangehensweisen anerkennen

In offenen Unterrichtssituationen gibt es zu einem Arbeitsauftrag nicht die eine richtige Lösung und den einen richtigen Lösungsweg. Offene Aufgabenstellungen zeichnen sich dadurch aus, dass Schülerinnen und Schüler je nach Neigung und Vorwissen unterschiedliche Begründungswege (verbal, graphisch, experimentell, qualitativ, numerisch, mathematisch) wählen können.

Berücksichtigung verschiedener Lernvoraussetzungen

Die Schülerlösung variiert dabei entsprechend des Leistungsniveaus: Leistungsschwächere Schülerinnen und Schüler finden eine einfache Lösung, gute formulieren mehrere Lösungsmöglichkeiten und sehr leistungsstarke Schülerinnen und Schüler postulieren einen mathematischen Zusammenhang.

Potenzial unterschiedlicher Lösungswege nutzen

Damit die Klasse nach einem offenen Arbeitsauftrag leistungsmäßig nicht noch inhomogener wird, sollte das Potenzial der unterschiedlichen Schülerlösungen genutzt werden: Während eines Galeriespaziergangs oder durch Präsentationen der verschiedenen Lösungsverfahren erhalten leistungsschwächere Schülerinnen und Schüler Ideen für anspruchsvollere Zugänge und leistungsstärkere Lernende können ihr Wissen wiederum zum Aufdecken von Fehlern nutzen.

Flexibler Einsatz offener Aufgaben

Die Öffnung des Unterrichts kann durch vielfältige Ansätze und dabei zeitlich variabel erfolgen: Im Kleinen, zum Beispiel innerhalb einer Unterrichtsstunde, durch die Öffnung einer einzelnen geschlossenen Aufgabe oder im Großen durch Forschungsaufträge zu naturwissenschaftlichen Fragestellungen, die auch als Projekt über mehrere Stunden durchgeführt werden können.

Die Projekte Primas und Mascil

Die beiden europäischen Projekte Primas (2010 - 2013) sowie Mascil (2013 - 2016) unterstützen Lehrerinnen und Lehrer der Mathematik und der Naturwissenschaften aller Schularten und Klassenstufen darin, offene und forschende Aufgaben im Unterricht einzusetzen. Durch neue Unterrichtsformen soll das Interesse der Schülerinnen und Schüler für Mathematik und Naturwissenschaften nachhaltig geweckt und berufliche Perspektiven im mathematisch-naturwissenschaftlichen Bereich eröffnet werden. Im Rahmen der Projekte werden Unterrichtsmaterialien bereitgestellt, Fortbildungen sowie Informationsveranstaltungen angeboten und Netzwerke aufgebaut.

In den beiden Projekten arbeiteten 17 Hochschulen aus 13 europäischen Ländern zusammen. Beide Projekte wurden von der europäischen Union gefördert und von Prof. Dr. Katja Maaß, Pädagogische Hochschule Freiburg, koordiniert.

 

Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • formulieren eigene mathematische und naturwissenschaftliche Fragen.
  • stellen eigenständig Hypothesen auf.
  • planen und führen Untersuchungen und Experimente selbstständig durch.
  • präsentieren, interpretieren und stellen Daten dar.

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • bewerten die eigene Leistung sowie die der Mitschülerinnen und Mitschüler (Fremd- und Selbstbewertung).
  • arbeiten kooperativ in Gruppen.

In Kooperation mit

PH Freiburg

Dieser Beitrag entstand in Zusammenarbeit mit der PH Freiburg.

Autor
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