Sonntag, 15.09.2019
 
Seit 21:00 Uhr Nachrichten
StartseiteAus Kultur- und SozialwissenschaftenNaturwissenschaft an der Grundschule18.02.2010

Naturwissenschaft an der Grundschule

Interdisziplinäres Projekt erforscht, was Kinder leisten können

Kinder experimentieren gern und das auch schon im jungen Alter. Welche naturwissenschaftlichen Experimente für Grundschulkinder geeignet sind und wie weit Kinder naturwissenschaftliches Denken verinnerlichen, hat das interdisziplinäre Projekt Science-P erforscht.

Von Hannegret Biesenbaum

Science-P - physikalische Experimente für Kinder. (AP)
Science-P - physikalische Experimente für Kinder. (AP)

"Ein kleines Stück Holz ist das Nächste ."

"Was jetzt?"

"Styroporkugel. So. Hier. geht nicht unter."

Grundschulkinder experimentieren mit verschiedenen Gegenständen zum Thema Schwimmen und Sinken. Warum schwimmt ein schweres Schiff, ist die Ausgangsfrage, ein kleiner Draht aber geht unter?

"Bei uns ist ein Prinzip, dass wir uns an Methoden orientieren, wie sie auch Forscher betreiben, nämlich, dass wir die Kinder anleiten, sich erstmal Fragen zu stellen."

Susanne Medvesek, die an der Grundschule Kleinmachnow südlich von Berlin unterrichtet.

"Wenn man eine Frage hat, hat man auch das Bedürfnis, die zu klären und zu lösen. Dann seine Behauptungen oder Vermutungen dazu festzuhalten, sich dazu zu überlegen eben, wie es sein könnte. Dann entwickeln die Kinder eben Wege, wie sie diese Behauptungen beweisen können."

Die Grundschule in Kleinmachnow setzt in die Tat um, was viele Bildungsexperten heute fordern: Kinder sollten möglichst früh, am besten bereits im Kindergarten, spätestens aber in der Grundschule an naturwissenschaftliches Lernen herangeführt werden. Viele Eltern verhalten sich allerdings zurückhaltend: Haben Kinder dazu überhaupt die nötige Reife? Können sie mit acht oder zehn Jahren tatsächlich schon naturwissenschaftliche Kompetenzen entwickeln?

Solchen Fragen widmet sich auch das interdisziplinäre Projekt Science-P, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird. Beteiligt sind Vertreter der Psychologie, der Sachunterrichtsdidaktik und der Erziehungswissenschaft von den Universitäten in Hamburg, München und Münster. Einer der Mitarbeiter ist auch Thilo Kleickmann vom Berliner Max-Planck-Institut für Bildungsforschung. Das Projekt Science-P, so der Didaktiker, untersucht zwei größere Bereiche.

"Das ist einmal naturwissenschaftliches Wissen, da geht es um Wissen in verschiedenen naturwissenschaftlichen Inhaltsbereichen. Wir untersuchen da eben die Frage 'Schwimmen und Sinken' und 'Verdunstung und Kondensation'. Und neben diesem naturwissenschaftlichen Wissen geht es dann auch um Wissen über die Naturwissenschaften. Das ist gewissermaßen so ein Metawissen, was macht naturwissenschaftliches Wissen aus, wie kann man naturwissenschaftliche Erkenntnisse bekommen."

Wenn die Kinder die entsprechenden Lernmöglichkeiten erhalten, so wird deutlich, entwickeln sie zunehmend ein Verständnis für wissenschaftliche Vorstellungen. Zweitklässler greifen meist noch auf naive Vorstellungen zurück.

"Dünne Sachen, die fallen einfach durch, der Draht fällt auch durch."

"Sabrina sagt, dünne Sachen fallen durch, meistens. Seid ihr andern auch der Meinung, dass dünne Sachen durchfallen, meistens?"

"Bei dieser Frage nach dem Draht sagen oder kreuzen sehr viele Zweitklässler noch an, das liegt einfach daran, weil der lang und dünn ist. Die stellen sich also vor, der ist so dünn, der kann also gut in das Wasser reinflutschen sozusagen - und geht dann eben unter. Bei den Viertklässlern findet man dann so tendenziell eher Antworten, die sagen, das liegt daran, dass der aus Metall ist, das Material wird da als Eigenschaft herangezogen."

"Also der kleine Metallknopf hat nicht genügend Masse, um das Wasser zu verdrängen, und deshalb geht er halt unter."

"Ja, und wenn man andere Metallsachen reinlegt, zum Beispiel dieses Ding, das schwimmt."

Das ist ja durchaus schon so etwas wie eine Zwischenvorstellung. Das ist sicherlich noch keine wissenschaftliche Vorstellung, aber damit kann man sehr viele Phänomene erklären, mit dieser Materialvorstellung.

Solche Vorstellungen sind, wie es in der Didaktik heißt, "anschlussfähig".

"Genau. Das ist sozusagen ein langfristiges Ziel des Projekts, dass man auch, wenn man jetzt etwas über die Kompetenzentwicklung bei Grundschulkindern weiß, dann natürlich auch viel besser Inhalte abstimmen kann zwischen Grundschule und der weiterführenden Schule. Das ist im Moment in Deutschland noch ein echtes Problem im Bildungssystem, dass da Curricula bestehen, die eigentlich nur ganz schlecht aufeinander abgestimmt sind, und da wären eben solche Projekte, die natürlich dann auch in der Sekundarstufe durchgeführt werden, die Voraussetzung dafür, dass man eben geeignete Inhalte für die verschiedenen Klassenstufen bestimmen könnte, und damit dann zu einem abgestimmten Curriculum kommen könnte."

Im zweiten Schuljahr meinen die Kinder noch, dass die Form des Gegenstands ein Objekt schwimmen oder sinken lässt. Die Wissenschaftler sprechen hier von einem "Formkonzept".

"Und unsere Annahme ist einfach, dass mit zunehmender Kompetenz diese Formerklärungen weniger benutzt werden, in weniger Erklärungssituationen benutzt werden, und dass stattdessen eben eher Erklärungen verwendet werden, die dann eben die Dichte heranziehen, Kindern könnten dann eben sagen, der Draht ist für seine Größe sehr schwer und deswegen geht er unter. Das wäre dann so eine intuitive Dichtevorstellung, die da zum Ausdruck käme, und das wäre natürlich ein Wissen, was sich hervorragend dann in der Sekundarstufe weiter ausbauen ließe - in Richtung: stärkere Quantifizierung dieses Wissen, zum Beispiel."

Bedingung sind natürlich die entsprechenden Lehrerkompetenzen, so Kleickmann. Lehrer müssten mit dem spezifischen fachdidaktischen Wissen ausgerüstet werden, das hier womöglich anspruchsvoller ist, als beim herkömmlichen Sachunterricht in der Grundschule.

"Das ist dann ein Untersuchungsziel, was wir in einem dritten Projektzeitraum verfolgen. Da wollen wir nämlich dann schauen, wie hängt die Kompetenzentwicklung bei den Kindern zusammen mit Kompetenzen bei den Lehrern, also: Gelingt es bestimmten Lehrern besser, diese naturwissenschaftlichen Kompetenzen zu fördern als andern Lehrern, und welche Merkmale dieser Lehrer sind dann wichtig für die Kompetenzförderung bei den Kindern."

Der zweite große Untersuchungsbereich von Science-P betrifft das Wissen von Grundschulkindern über die Naturwissenschaft, gleichsam ihr Metawissen. Dazu gehört, dass in Experimenten immer nur eine Variable verändert werden darf. Thilo Kleickmann spricht hier auch von "Variablenkontrolle".

"Wir haben den Kindern beispielsweise eine Aufgabe zu einem Flugzeug vorgegeben: Da geht es darum, wie kann man den Benzinverbrauch von einem Flugzeug reduzieren, und wie kann man herausfinden, welches Flugzeug besonders wenig Benzin verbraucht."

In ihren Experimenten kamen die Kinder zu dem Ergebnis: Immer nur ein Teil des Flugzeugs darf ausgetauscht werden, zum Beispiel der Bug - mal stumpf und mal spitz -, während alle anderen Teile des Flugzeugs wie die Flügel und das Höhenruder unverändert bleiben müssen.

"Wenn Kinder das erkennen können, dass es darauf ankommt, dass man eben nur eine Sache verändert und nicht gleichzeitig die Spitze anders macht, und das Höhenruder anders macht und dann vielleicht noch die Dicke des Flugzeugs verändert, wenn sie das erkannt haben, dann haben sie schon ganz viel rausgefunden über naturwissenschaftliches Experimentieren."

Ein weiterer Aspekt im Bereich des Metawissens ist das sogenannte Wissenschaftsverständnis.

"Da geht es im Prinzip darum, inwieweit haben Kinder schon ein Wissen darüber, dass naturwissenschaftliches Wissen nicht absolute Wahrheiten sind, sondern dass sich dieses Wissen auch in so einer Art zyklischer Form weiterentwickelt, also, dass man von Theorien ausgeht, dann Hypothesen aufstellt, ein Experiment durchführt, und aus diesem Experiment dann wieder Schlüsse auf die Theorie zieht, diese Theorie eventuell verändert und somit immer weiter zu einer Verbesserung dieser Theorien kommt. Und auch das konnte gezeigt werden, dass das Kinder auch schon in so einem ganz einfachen Niveau tatsächlich auch schon verstehen können in der Grundschule."

Erwachsene sollten Kindern mehr zutrauen, auch und gerade in der Grundschule, so das vorläufige Ergebnis von Science-P. Damit die Zeit, die Kinder in der Schule sitzen, nicht verloren ist. Denn die ist kurz genug, meint Thilo Kleickmann, wenn man bedenkt, dass sie sich ein Wissen aneignen sollen, dass geniale Menschen in Hunderten von Jahren zusammengetragen haben.

Das könnte sie auch interessieren

Entdecken Sie den Deutschlandfunk