Wie klein ist eigentlich...?

Wie gross ist der Kosmos? Wie klein ein Molekül? Wie alt die Erde? Diese drei so unterschiedlichen Fragen stehen alle für ein zentrales Konzept in den Naturwissenschaften: die Skala. Wer ein Verständnis für die Naturwissenschaften entwickeln will, muss gleichzeitig ein Verständnis für Skalen entwickeln. Wie schwer dies auch für Lehrpersonen sein kann, zeigt eine soeben publizierte Studie.
Ausserdem: Ein Film-Tipp zum Thema „Zehnerpotenz“ .

 Laut der "American Association for the Advancement of Science" ist es zentral, dass Schülerinnen und Schüler ein Verständnis für Skalen entwickeln. Auch Lehrpersonen ausserhalb der USA dürften diese Ansicht teilen. Doch wie leicht fällt es eigentlich den Lehrpersonen selbst, sich in den unterschiedlichen Dimensionen einer Skala gedanklich zurecht zu finden?

In der Februarausgabe des "International Journal of Science Education" wurden Studenten in der Lehrerausbildung und erfahrene Lehrerinnen und Lehrer (mindestens drei Jahre Lehrerfahrung, die meisten davon auf Gymnasialstufe) auf ihr Skalenverständnis geprüft. Die ingesamt 66 Versuchspersonen mussten beispielsweise Objekte nennen, die einem bestimmten Abschnitt auf der räumlichen Skala (zum Beispiel 1 nanometer oder 1 km) entsprachen.

Drei Befunde aus der Studie:

• Sowohl erfahrenene wie auch unerfahrene Lehrpersonen schnitten im Bereich "Millimeter bis Kilometer" recht gut ab (80 bis 100 Prozent der Versuchspersonen lieferten exakte Schätzungen ab), während beide Gruppen mit ganz kleinen und mit ganz grossen Zahlen Mühe bekundeten: Im Nanometer-Bereich lierferten noch 30 Prozent der erfahrenen Lehpersonen korrekte Schätzungen, bei den unerfahrenen Lehrpersonen in Ausbildung waren es noch 5 Prozent.

• Bei beiden Gruppen nahm die Genauigkeit der Angaben im Mikrometer-Bereich rapide ab – was jenem Teil der Skala entspricht, der mit blossem Auge nicht mehr erkundbar ist. Diesen "drop in accurancy" haben die Autoren schon in anderen Studien ausfindig gemacht: Nicht nur bei Lehrpersonen, sondern auch bei Schülern der 5. Klasse bis hin zu der Alterklasse von Doktoranden.

• Gesamthaft betrachtet schnitten die erfahrenen Lehpersonen an beiden Enden der Skala besser ab. Sie hatten offenbar gelernt, die am häufigsten gemachten Fehler zu vermeiden: Sehr grosse Objekte in ihrer Grösse zu überschätzen und sehr kleine zu unterschätzen.

Ein Film, der sich das Verständnis für unterschiedliche Dimensionen fördern will, trägt den Namen "Power of Ten" und ist laut den Autoren der Studie eine – in den USA – am häuigsten genutzte Unterrichtshilfe, wenn es um das Verständnis von Skalen geht. Der Streifen kann auf der Website http://powersof10.com/
herunter geladen werden.
Der direkte Link zum Film lautet: http://powersof10.com/index.php?mod=register_film

Hier der englische Kurzbeschrieb des Filmes, wie er auf der Website zu finden ist:

"In 1977, Charles and Ray Eames made a nine-minute film called Powers of Ten that still has the capacity to expand the way we think and view our world. Over ten million people have seen the film, and it continues to be shown in classrooms, business meetings, festivals and retreats around the world. Starting with a sleeping man at a picnic, the film takes the viewer on a journey out to the edge of space and then back into a carbon atom in the hand of the man at the picnic, all in a single shot. It is an unforgettable experience."

Quelle:

M Gail Jones et al: Experienced and Novice Teachers' Concepts of Spatial Scale

International Journal of Science Education, Vol. 30, No. 3, 26 February 2008, pp. 409-429

1. April 2008