Bildungsforschung für die Schulentwicklung:
BEITRÄGE

Konrad Krainer

"Innovations in Mathematics and Science Teaching" (IMST)

 

IMST ist ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt der Abteilung "Schule und gesellschaftliches Lernen" des IFF, das vom Bundesministerium für Unterricht und kulturelle Angelegenheiten (BMUK) im September 1998 in Auftrag gegeben wurde, in Reaktion auf das schlechte Abschneiden der österreichischen Schülerinnen und Schüler der Oberstufe bei der Third International Mathematics and Science Study (TIMSS).

Das Projekt IMST beschäftigt sich insbesondere mit der fachdidaktischen Analyse der TIMSS-Aufgaben und den Schülerleistungen aus österreichischer Sicht, unter anderem hinsichtlich geschlechtsspezifischer Unterschiede,

Insgesamt versteht sich IMST als Beitrag zur professionellen Weiterentwicklung und nachhaltigen Förderung des Mathematik- und Naturwissenschaftsunterrichts in Österreich unter Zusammenarbeit von Schulbehörde, Schulpraxis und Wissenschaft.

Dem Projektteam gehören an: Georg Cholewa, Roland Fischer (Stv. Leiter), Helga Jungwirth, Christa Koenne, Konrad Krainer (Leiter), Manfred Kronfellner (Leitung Mathematik), Helmut Kühnelt (Leitung Naturwissenschaften), Franz Reichel, Hans-Christian Reichel, Helga Stadler und Thomas Stern. Im Rahmen des Projekts gibt es auch eine enge Zusammenarbeit mit den AHS- und BHS-Arge-Leiter/innen für mathematische und naturwissenschaftliche Fächer sowie mit weiteren "kooperierenden Praktiker/innen". So wurden unter anderem zwei Workshops (je einen für Mathematik bzw. Naturwissenschaften) durchgeführt, in denen die bis dahin vorliegenden Zwischenberichte (IFF 1999) diskutiert, Reflexionen über die Gesamtsituation des österreichischen Mathematik- und Naturwissenschaftsunterrichts angestellt und Vorschläge für Maßnahmen erörtert wurden. Der Endbericht zum Projekt IMST wird im Herbst 1999 fertig gestellt.

Kontaktadresse zu IMST:IFF / Projekt IMST

z.H. Margit Bader-Bachmann
Sterneckstraße 15
9020 Klagenfurt
Tel. 0463/2700/740
Fax: 0463/2700/759
e-mail: imst@uni-klu.ac.at
Internet: http://www.uni-klu.ac.at/imst

Im folgenden wird ein Text wiedergegeben, der im Rahmen von IMST produziert wurde.

Konrad Krainer

Anregungen für die Schulpraxis: Elemente einer förderlichen Unterrichts- und Prüfungskultur - unter besonderer Berücksichtigung des Mathematik- und Naturwissenschafts-unterrichts

Wie lernen Kinder und Jugendliche (mathematische und naturwissenschaftliche Begriffe)? Was fördert Verstehensprozesse, was ist eher hinderlich? Was sind wirksame Formen des Lehrens und Lernens? Was sind Elemente und Merkmale eines "guten" (zeitgemäßen, qualitätsvollen, ...) Mathematik- und Naturwissenschaftsunterrichts? Was sind sinnvolle Formen des Erfassens von Schülerleistungen?

Dies sind Beispiele von Fragen, zu denen in den letzten Jahrzehnten ñ aufbauend auf Arbeiten allgemeiner und fachdidaktischer Lern- und Unterrichtsforschung - ein intensiver internationaler und interdisziplinärer Meinungsbildungsprozess erfolgt ist (vgl. u.a. NCTM 1995, BLK 1997, Duit 1997, KVFF 1998, MSWWF 1998). Die folgende Liste, mit der versucht wird, einige Aspekte des Diskurses zusammenzufassen, ist als Anregung für Lehrerinnen und Lehrer für die Weiterentwicklung ihres Unterrichts zu verstehen, aber auch für Diskussionen in Fachgruppen (z.B. an der eigenen Schule, um eine gemeinsame Grundausrichtung des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts zu erarbeiten).

Die Liste bringt die Komplexität und damit das hohe Niveau der Anforderungen an die Lehrenden zum Ausdruck. Aufgrund dieser Komplexität kann die Qualität des Lehrens nicht von oben oder von außen ñ z.B. seitens der Schulbehörde oder der Wissenschaft (die sich erst einmal selbst um eine adäquate Lehre zu kümmern hat) - vorherbestimmt oder verordnet werden. Die Suche nach rezeptartigen Vorgaben für guten Unterricht, die in der Schulpraxis nur noch umgesetzt werden müssten, entspräche dem überholten Modell technischer Rationalität. Sinnvoll wäre es vielmehr, Herausforderungen in der Praxis durch professionelle Kommunikation der Betroffenen selbst zu begegnen. Von der Schulbehörde sind adäquate Rahmenbedingungen, von der Wissenschaft vor allem methodische Hilfestellungen zu erwarten.

In diesem Sinne sind die folgenden Grundüberlegungen für eine professionelle Unterrichts- und Prüfungskultur als Anregung für die Reflexion in der Praxis gedacht, keineswegs als komplett zu erfüllender Katalog. Die Prinzipien sind Idealbilder, die man anstreben kann, aber immer im Bewusstsein, dass sich Idealbilder in der Praxis nie ganz verwirklichen lassen. Dennoch sind solche Idealbilder nötig ñ zur Orientierung und Selbsteinschätzung.

Jeder Lehrende, jede Fachgruppe, jede Schule kann diese Liste als Ausgangspunkt für eigene Überlegungen und Orientierungen verwenden und für sich entsprechende Schwerpunkte setzen. Die Liste ist bei weitem nicht vollständig. Es sind alle eingeladen, diese weiterzuentwickeln, Rückmeldungen an den Autor sind ausdrücklich erwünscht.

Elemente einer förderlichen Unterrichts- und Prüfungskultur ñ unter besonderer Berücksichtigung des Mathematik- und Naturwissenschaftsunterrichts

Systematisches und situationsbezogenes Lernen fördern, die Möglichkeiten und Grenzen von Wissenschaft erfahren lassen:

1. Der Unterricht peilt eine Balance zwischen systematischem Lernen im jeweiligen Fach und situationsbezogenem Lernen im praktischen Umgang mit lebensweltlichen Fragestellungen an. Situationsbezogenes Lernen ist sinnstiftend und insbesondere für Mädchen motivierend. Im Mittelpunkt steht die Auseinandersetzung der Lernenden mit mathematisch-naturwissenschaftlichen Begriffen, Verfahren, Regeln, Gesetzen, Denkweisen, Methoden, Darstellungsformen und Arbeitstechniken. Im Unterricht geht es nicht allein um das Fach, sondern um die Förderung eines konstruktiven Verhältnisses der Lernenden zum Fach, gewissermaßen um Mensch und Wissenschaft.

2. Dem Erfahren und der Reflexion des allgemeinen Bildungswerts sowie der Nützlichkeit und des Werts von Mathematik und Naturwissenschaften in der Gesellschaft werden - nicht nur im Sinne des Vorantreibens technologischen Fortschritts sondern auch als beeindruckendes Mittel menschlicher Kommunikation - hohe Bedeutung zugemessen. Es werden sowohl die Möglichkeiten als auch die Grenzen des jeweiligen Faches sowie auch die Bedeutung interdisziplinärer und fächerübergreifender Herangehensweisen an reale Problemstellungen erfahren und thematisiert.

 

Verständnisvolles Lernen fördern:

3. Verständnisvolles Lernen wird als individueller, vom jeweiligen sozialen Umfeld mitgeprägter, aktiver und konstruktiver Prozess gesehen, jedoch nicht als simpler Übertragungsvorgang vom Kopf des Lehrenden in den Kopf der Lernenden. Lernende werden als Produzenten ihres Wissens betrachtet, mit Betonung auf aktives Selber-Erarbeiten, Erforschen, Darstellen, Reflektieren, etc. und nicht als Konsumenten eines fix vorgegebenen Wissens im Zuge passiven Zuhörens, Erinnerns und Wiedergebens. (Dies bedeutet nicht, dass mathematisch-naturwissenschaftliche Begriffe, Verfahren, etc. von den Lernenden als neues gesellschaftliches Wissen "erfunden" werden müssen, sondern dass diese Begriffe, Verfahren, etc. erst durch eigene Aktivitäten in ihr Wissenssystem eingebaut werden.) Auf der Basis ihres individuell bestehenden Vorwissens bauen die Lernenden ihre miteinander vernetzten Wissenssysteme auf. Einem soliden Basiswissen (Grundvorstellungen, zentrale Begriffe, wichtige Verfahren, etc.) wird dabei eine besondere Bedeutung zugemessen.

4. Lernen wird vielfältig angelegt, es werden sowohl kognitive als auch affektive Fähigkeiten angesprochen. Es werden Lernsituationen geschaffen, in denen den verschiedenen Voraussetzungen (Familie, Kultur, Religion, etc.) und Zugängen zum Lernen (visuelle, akustische, etc. Typen) Rechnung getragen wird.

5. Im Unterricht wird berücksichtigt, dass subjektive Erfahrungen kontextgebunden und bereichsspezifisch sind. (Ein Kind kann sogar die einfache Aufgabe "75 + 26 = ?" auf drei verschiedene Arten - je nach gestelltem Aufgabenkontext ñ lösen, nämlich in einer "Geldwelt", "Zählwelt" oder "Papiersummenwelt".) Den Lehrenden ist bewusst, dass diese situationsgebundenen Erfahrungen tief im Denken der Lernenden verwurzelt bleiben, auch wenn im Unterricht später auf abstrakte Begriffsbildungen hingearbeitet wird.

6. Die Handlungen der Lernenden und die von ihnen in einer sozialen Interaktion konstruierten Sinnzusammenhänge werden als entscheidende Grundlage subjektiver Erfahrungsbereiche gesehen und Wissen als vernetztes Nebeneinander von Sachwissen, Strategiewissen und metakognitivem Wissen (Wissen über die eigenen kognitiven Prozesse) verstanden.

7. Schulisches Lernen zielt auf ein möglichst tiefes Verstehen von grundlegenden Begriffen, Verfahren, etc. sowie strukturellen Zusammenhängen ab, jedoch weniger auf Stoffhäufung und das Erlernen isolierter Begriffe, Verfahren, etc. Auf Anwendungen in komplexen Situationen wird Wert gelegt, ebenso auf die Analyse offener Problemsituationen, denn realen Problemen stellt man sich im Allgemeinen nicht, indem man nur noch fertige Begriffe, Verfahren, etc. in ein Lösungsschema einsetzt - häufig geht es sogar erst darum, das Problem angemessen zu formulieren und durch ein mathematisch-naturwissenschaftliches Modell zu beschreiben. Eine wichtige Rolle spielt die Reflexion über das Gelernte. Ziel ist die Kommunikationssfähigkeit der Lernenden mit Experten und der Allgemeinheit.

Klare Ziele und hohe Erwartungen haben:

8. Die Lernenden haben ein möglichst klares Bild davon, was durch den Unterricht erreicht werden soll und welche Beiträge und Leistungen von ihnen erwartet werden. Es geht also um Offenlegung und Reflexion der anzustrebenden Ziele (und damit auch der Überprüfung der Lernfortschritte). Eine aktive Einbindung der Lernenden in die Definition und Konkretisierung von Zielen und Vorgehensweisen motiviert die Lernenden, mehr Verantwortung für ihr Lernen zu übernehmen und das Klassengeschehen aktiv mitzugestalten.

9. Der Unterricht ist geprägt von hohen (aber nicht überzogenen) Erwartungen an die Lernenden, von altersgemäßen und herausfordernden Aktivitäten, von genügend Zeit zum Überlegen und Spielraum zur Entfaltung eigener Gedanken durch die Lernenden, von gegenseitigem Respekt (unter und zwischen Lehrenden und Lernenden), vom Sichtbarmachen und Belohnen von Anstrengungen und guten Ideen, von einer (möglichst differenzierten) Förderung aller Lernenden und des Eingehens auf geschlechtsspezifische Unterschiede.

Mit Fehlern konstruktiv umgehen und intelligent üben:

10. Mit "Fehlern" wird konstruktiv umgegangen und beachtet, dass hinter so manchen - dem etablierten Wissen widersprechenden - "Fehlvorstellungen" eines Lernenden ñ wenn man nur genauer hinsieht ñ häufig ganz plausible Denkmuster stecken, die lediglich das Pech haben, mit den Konventionen nicht überzueinstimmen. Daher redet man besser von "alternativen Vorstellungen" o.ä. und man fragt eher nach, um Gedankengänge zu verstehen als um Fehler nachzuweisen und zu bewerten. Die Lehrenden gehen davon aus, dass alternative Vorstellungen und Verständnisschwierigkeiten hartnäckig sind und sich nicht einfach vorweg vermeiden oder verändern lassen, und verwenden die Auseinandersetzung mit ihnen gerade deshalb als Reflexions- und Lerngelegenheiten.

11. Der Unterricht beinhaltet intelligente Formen des Übens, die Übertragungsleistungen verlangen, Anwendungskontexte systematisch variieren, im Schwierigkeitsgrad zunehmen und eine Vernetzung mit dem bestehenden Wissen anstreben und dieses ausbauen und verfestigen. Rein repetitive Übungen wirken langfristig eher leistungsmindernd und erscheinen nur kurzfristig als Hilfe für lernschwächere Schülerinnen und Schüler.

Vielfältige Unterrichts- und Sozialformen einsetzen:

12. Die Unterrichts- und Sozialform wird auf die jeweilige Lernsituation und die damit intendierten Ziele abgestimmt. Eine bewusst angelegte Vielfalt ist langfristig anregender als eine Monokultur. Ein anspruchsvoller, problemorientierter und klar strukturierter Frontalunterricht, der den Lernenden genügend Zeit zum Nachdenken und Spielraum für eigene Gedankengänge lässt, kann ebenso effektiv sein wie offenere, den Lernenden mehr Wahl- und Gestaltungsmöglichkeiten zugestehende Unterrichtsformen. Bei diesen ist nämlich zu bedenken, dass Freiräume i.a. auch genügend Orientierungs- und (Vor-)Strukturierungsleistungen seitens des Lehrenden verlangen - bloßes laissez faire bringt wenig.

13. Beim "fragend-entwickelnden Unterricht" (der für Österreich und Deutschland ziemlich typisch ist), wird der latenten Gefahr entgegengearbeitet, dass die meisten Lernenden einen zu engen kognitiven Bewegungsspielraum haben und die Verantwortung für ihr Lernen der Lehrperson überlassen. Bei der Gestaltung des Unterrichts wird versucht, sich die eingespielten Muster und Routinen bewusst zu vergegenwärtigen: So kommunizieren Lehrende häufig ñ wenn es schwierig wird ñ unbewusst vor allem mit leistungsstärkeren Schülerinnen und Schülern oder geben sich mit halbrichtigen Antworten zufrieden, um scheinbar den positiven Fortgang des Unterrichts zu gewährleisten.

Erfolge sichtbar machen und Motivation fördern:

14. Die erfolgreiche und wirksame Auseinandersetzung von Lernenden mit mathematisch-naturwissenschaftlichen Problemstellungen und das Erleben eigener Kompetenzerweiterung wird genutzt, um Lernmotivation und Interesse zu wecken und zu stabilisieren. Es wird beachtet, dass eine Voraussetzung für das eigenständige Einlassen auf Herausforderungen die Erwartung ist, diese auch bewältigen zu können.

15. Rückmeldungen signalisieren Zutrauen oder weisen auf Erfolge hin. Die Lernenden haben Gelegenheit, sich selbst zu vergewissern, über Lernfortschritte sowie über ihre spezifische Stärken und Schwächen.

Computer und neue Medien gewinnbringend einsetzen:

16. Computer werden zur Erweiterung des Denk- und Handlungsspielraums genutzt, etwa um arithmetische, algebraische und geometrische Operationen in vielfältiger Weise durchzuführen und naturwissenschaftliche Experimente auszuwerten oder zu simulieren, sodass mehr Zeit für die theoretische Analyse bleibt sowie für die Suche nach zusätzlichen Informationen und ihrer Bearbeitung. Außerdem haben einzelne Lernende Gelegenheit, ihr Computer-know-how gewinnbringend einzusetzen und der Lehrende die Möglichkeit, mit neuen Rollen zu experimentieren. Neue Medien werden sinnvoll in den Unterricht integriert.

Leistungen vielfältig feststellen:

17. Die Leistungsfeststellung bezieht sich auf Ziele des Unterrichts, die den Lernenden transparent und klar sind. Es gibt eine klare Trennung zwischen Situationen, in denen möglichst fehlerloses Arbeiten gefragt ist bzw. Situationen, in denen Fehler erlaubt oder sogar erwünscht sind und keine negativen Konsequenzen nach sich ziehen.

18. Bei Leistungsfeststellungen und Bewertungen werden klare und angemessene Anforderungen gestellt und verständliche Bewertungsprinzipien angewandt. Die Lernenden haben genügend Möglichkeiten, sich auf Leistungsfeststellungen vorzubereiten.

19. Fachliche Leistungen werden als individuelle Talente und Anstrengungen gesehen, die in anderen Bereichen ganz anders ausfallen können - jede/r hat persönliche Stärken und Schwächen. Die Förderung der Lernenden setzt nicht nur an den Schwächen an, um diese zu vermindern oder zu beseitigen, sondern vor allem auch an vorhandenen Stärken.

20. Lernende werden dabei unterstützt, ihre eigenen Leistungen, Stärken und Schwächen selber einzuschätzen zu lernen und Maßnahmen zur Verbesserung zu setzen. Im Unterricht werden entsprechende Lerngelegenheiten geschaffen, insbesondere unter Nutzung des Erfahrungsaustauschs unter den Lernenden. Über den Unterricht hinausgehende fachbezogene Aktivitäten werden gefördert und fließen in die Leistungsbeurteilung ein.

21. Die Einschätzung der Fähigkeiten von Lernenden erfolgt auf unterschiedlichsten Ebenen, um den unterschiedlichen Lerntypen gerecht zu werden und um ein möglichst plastisches Bild der Fähigkeiten zu erhalten. Für das professionelle Vergewissern und Beurteilen von Fähigkeiten werden u.a. folgende Datenquellen genutzt: mündliche Anworten (nach Aufforderung der Lehrperson bzw. freiwillig): Bankabfragen, Prüfungen an der Tafel, Referate, Diskussionsbeiträge; schriftliche Arbeiten (nach Aufforderung der Lehrperson bzw. freiwillig): Schularbeiten, Schul- und Hausübungen, Tests, Protokolle, Gruppenberichte, Projektberichte, Aufsätze, Portfolios); Aufzeichnungen der Lehrperson aufgrund von Beobachtungen (gezielt bzw. zufällig): Aktivitäten bei Einzel-, Partner- oder Gruppenarbeiten, Wahrnehmung von plötzlich auftretenden Verständnisschwierigkeiten, Aha-Erlebnissen oder Äußerungen in nicht fachbezogenen Zusammenhängen; mündliche und schriftliche Selbsteinschätzungen (als Ergänzung zu Einzel-, Partner- oder Gruppenarbeiten).

Sich kontinuierlich weiterbilden:

22. Die Lehrperson begleitet ihren Unterricht mit kontinuierlicher und selbstkritischer Reflexion über die Qualität der eigenen Arbeit. Sie bemüht sich aktiv um ein aktuelles fachliches, fachdidaktisches und pädagogisches Wissen und beteiligt sich an praxisorientierter Lehrerfortbildung und professionellem Erfahrungsaustausch. Die Lehrenden arbeiten unter guten organisatorischen und klimatischen Rahmenbedingungen (zu denen sie umgekehrt auch aktiv beitragen), unterstützt von einer aufgeschlossenen Schulleitung, einer qualitätsfördernden Schulbehörde und einer praxisrelevanten Wissenschaft.

Ich danke Roland Fischer, Manfred Kronfellner, Helga Stadler und Thomas Stern für ihre Rückmeldungen zu einer ersten Version dieses Beitrags.

Literatur

BLK - Bund-Länder-Kommission für Bildungsplanung und Forschungsförderung (Hrsg.): Gutachten zur Vorbereitung des Programms "Steigerung der Effizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts". Heft 60 der Materialien zur Bildungsplanung und zur Forschungsförderung. BLK: Bonn 1997.

Duit, R.: Ziele für den naturwissenschaftlichen Unterricht - Anspruch und Realität. In: Plus Lucis 1/97, 3-13.

KVFF - Konferenz der Vorsitzenden der fachdidaktischen Fachgesellschaften: Fachdidaktik als Zentrum professioneller Lehrerbildung. Positionspapier (21.11.1997). In: GDM-Mitteilungen, Nr. 66, Mai 1998, 23-40.

MSWWF - Ministerium für Schule und Weiterbildung, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen (Hrsg.): Mut zu Mathe und zum naturwissenschaftlich-technischen Aufgabenfeld. Schriftenreihe Schule in NRW Nr. 9026. MSWWF: Düsseldorf 1998.

NCTM - National Council of Teachers of Mathematics: Assessment Standards. NCTM: Reston (VA) 1995.

Anschrift des Autors:
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