Integration von Lernformen, die nachweislich das Begriffswissen verbessern

Die aktive Wissenskonstruktion lässt sich durch die Wahl geeigneter Instruktionen, Lernaufgaben und Schüleraufträge optimieren. Zu diesen Trainingsmethoden, die durch eine Vielzahl von Untersuchungen gestützt werden, zählen vor allem das Führen von Lerntagebüchern, die Darstellung von Inhalten in unterschiedlichen Repräsentationsformen, die Bildung von Selbsterklärungen, das Lernen durch Lehren, die Vermittlung metakognitiver Lernstrategien sowie Instruktionen zum Bilden von Analogien bzw. zum Anstellen gezielter Vergleiche (Berthold et al., 2007; Mevarech & Fridkin, 2006; Siegler, 2002; White & Frederiksen, 2005; Zohar & Peled, 2008). Dies sind bewährte und effiziente Lernformen zum Aufbau von Begriffswissen. Damit sie in den Schulalltag Eingang finden, müssen sie auf die spezifischen naturwissenschaftlichen und technischen Fachinhalte abgestimmt werden und ihr Einsatz muss so konkret wie möglich ausgearbeitet werden. Ein einzelner Lehrer kann dies nicht leisten.

Experiment: Schüler müssen dessen Bedeutung kennen. Ein wichtiger Bereich, in dem solche kognitiv aktivierenden Lernformen eingesetzt werden sollen, betrifft das Lernen aus Experimenten. Denn aus Experimenten kann man nur dann etwas lernen, wenn man klare und präzise Vorstellungen davon hat, was mit ihnen im Einzelnen gezeigt wird. Wenn die Schülerinnen und Schüler selber Experimente durchführen sollen, dann muss dabei beachtet werden, dass sie sich vor allem darüber im Klaren sind, welche Hypothesen durch die Experimente gestützt oder widerlegt werden sollen und welche Bedeutung diese Experimente im wissenschaftlichen Zusammenhang besitzen. Um dies zu erreichen, müssen sie in den verschiedenen Stadien des Experimentierens durch Instruktionen und Fragen dazu gebracht werden, über ihr Verständnis und ihre Lernfortschritte zu reflektieren. Trainingsmethoden wie Instruktionen zur Bildung von Selbsterklärungen, metakognitive Lernstrategien sowie Anleitungen zum kooperativen Bearbeiten von Fragen in Lernprotokollen sind besonders gut geeignet, um gerade solche Reflexionsprozesse zu fördern und dafür zu sorgen, dass das eigene Experimentieren tatsächlich zu aktiver Wissenskonstruktion führt (Wahser & Sumfleth 2008; Walpuski & Sumfleth 2007; White & Frederiksen 1998, 2005).

Ein zentrales Anliegen des MINT-Lernzentrums wird deshalb darin bestehen, exemplarische Unterrichtseinheiten zu entwickeln, in denen das Experimentieren durch geeignete Instruktionen angeleitet wird, die das Nachdenken über das eigene Verstehen und die eigenen Lernfortschritte fördern. In diesem Zusammenhang soll in Kooperation mit den Lehrpersonen zudem geklärt werden, welche Phänomene sich für Experimente besonders gut eignen. Denn Experimente sollten sparsam und gezielt eingesetzt werden, damit sich die Schülerinnen und Schüler besser an zentrale Phänomene erinnern können, mit denen wichtige Naturgesetze veranschaulicht werden.