Halten Sie die Gedankengänge zusammen
Wenn ein Physikexperiment Verständnis entwickeln soll, braucht es einen durchgehenden Gedankengang. Lernende sollten wissen, welcher Frage sie nachgehen, was ihre Messungen aussagen und wie das entstehende Muster mit einem physikalischen Konzept zusammenhängt.
Gehen Sie von der Untersuchungsfrage über eine begründete Vorhersage, zielgerichtete Messungen und die Prüfung der Belege zu einer physikalischen Erklärung, zur Überarbeitung und zum nächsten Unterrichtsschritt.
Eine Lehrkraft kann die Untersuchungsfrage und den Versuchsablauf festlegen und Lernenden dennoch bedeutsame Entscheidungen über Vorhersagen, Belege und Erklärungen überlassen. Forschung zur praktischen Arbeit im naturwissenschaftlichen Sekundarunterricht deutet darauf hin, dass der schwierige Schritt oft darin besteht, die Beobachtungen der Lernenden mit den wissenschaftlichen Konzepten zu verbinden, die durch die Aktivität entwickelt werden sollen.
Die folgende Abfolge lässt sich an eine Untersuchung anpassen, in der Lernende den Zusammenhang zwischen zwei Größen prüfen. Sie ist eine Unterrichtsstruktur und kein vollständiger Versuchsplan. Geräte, Zeitplanung, Ablauf, Sicherheitsmaßnahmen und fachbezogene Anpassungen müssen Sie weiterhin selbst bereitstellen.
Praktikal kann Unterrichtsinhalte und Frageblöcke aufnehmen, während einer Live-Unterrichtsstunde Antworten erfassen, der Lehrkraft Antworten und Bearbeitungsstand zeigen, Feedback unterstützen und das Material für spätere Anpassungen verfügbar machen. Verwenden Sie nur Antworttypen und Ansichten, die Sie in Ihrer aktuellen Praktikal-Umgebung geprüft haben. Die Plattform verbindet die Stufen, die Unterrichtsentscheidungen bleiben jedoch bei Ihnen.
Vorhersage → Messung → Belege → Erklärung → Überarbeitung → Entscheidung
- 01Frage + Vorhersage
Machen Sie die Ausgangsvorstellung sichtbar. Fragen Sie, was Lernende erwarten und warum.
- 02Messung planen
Geben Sie jedem Messwert einen Zweck. Verbinden Sie die Größen mit der Frage.
- 03Belege prüfen
Unterbrechen Sie, solange eine weitere Messung die Beleglage noch verbessern kann.
- 04Muster erklären
Verbinden Sie das Datenmuster mit dem passenden physikalischen Konzept.
- 05Vergleichen + überarbeiten
Kehren Sie zur Vorhersage zurück. Prüfen Sie Erklärungen anhand der Daten.
- 06Nächsten Schritt wählen
Hinterfragen, vormachen, wiederholen oder anpassen.
Beginnen Sie mit einer Frage und einer begründeten Vorhersage
Formulieren Sie die Untersuchungsfrage, bevor die Lernenden die Geräte verwenden. Bitten Sie sie dann, sich auf eine Vorhersage und eine Begründung festzulegen.
Eine geschlossene Vorhersagefrage ist in Praktikal der am klarsten belegte Ausgangspunkt. Die Optionen können mehrere plausible Zusammenhänge zwischen den beiden Größen beschreiben, darunter auch eine verbreitete Alternativvorstellung. Bewerten Sie die Vorhersage nicht wie eine Wissensabfrage. Sie soll die Ausgangsvorstellungen der Lernenden sichtbar machen, damit sie gemeinsam geprüft und später erneut betrachtet werden können.
Eine Vorhersage ohne Begründung sagt wenig über den dahinterliegenden Gedankengang aus. Wenn Ihre aktuelle Praktikal-Umgebung einen geeigneten Antworttyp bietet, ergänzen Sie eine Anschlussfrage nach der Begründung. Andernfalls erfassen Sie die Begründung im Gespräch oder in der üblichen schriftlichen Arbeit der Lernenden.
- Entscheidung der Lehrkraft
- Welche Vorhersage unterscheidet am besten zwischen den Vorstellungen, die Sie besonders sichtbar machen müssen?
- Worauf Sie achten sollten
- Die Verteilung der Vorhersagen und die Begründungen der Lernenden.
Geben Sie jeder Messung eine Aufgabe
Verbinden Sie den Aufzeichnungsplan mit der Frage, bevor die Lernenden Messwerte erfassen. Bestimmen Sie die zu variierende Größe, die zu messende Größe, die konstant zu haltenden Bedingungen, die Einheiten und, falls der gewählte Versuch es erfordert, den Grund für Wiederholungsmessungen.
Fragen Sie die Lernenden, welches Muster die Untersuchungsfrage beantworten würde und anhand welcher Messwerte es erkennbar wäre, statt nur danach zu fragen, was in jede Spalte gehört.
Mit einer Datentabellenfrage in Praktikal können einzelne Lernende oder Gruppen ihre eigenen Messwerte in bearbeitbare Zellen eingeben. Die Lehrkraft kann die eingereichten Tabellen anschließend in der Ergebnisansicht prüfen. Es handelt sich nicht um eine gemeinsame Tabelle, die alle Gruppen gleichzeitig bearbeiten. Inhalts- und Frageblöcke können die Anweisungen enthalten und prüfen, ob Lernende verstehen, welche Variable verändert und welche gemessen wird und was konstant bleiben soll.
[1]- Entscheidung der Lehrkraft
- Was müssen Lernende über die Messungen verstehen, bevor sie beginnen?
- Worauf Sie achten sollten
- Ob Lernende erklären können, warum jeder Messwert benötigt wird, statt lediglich den Tabellenüberschriften zu folgen.
Unterbrechen Sie, solange die Belege den Versuch noch verändern können
Planen Sie nach den ersten brauchbaren Messwerten eine Unterbrechung ein, solange die Lernenden noch eine weitere Messung durchführen können. Dieser Kontrollpunkt betrifft die Qualität der Belege, nicht die Sicherheit. Unsicheres Arbeiten wird nach dem festgelegten Verfahren und unter Aufsicht der Lehrkraft sofort beendet.
Bitten Sie die Lernenden zu prüfen, ob das Muster konsistent ist, ob ein Wert auffällig erscheint und ob genügend Belege zur Beantwortung der Frage vorliegen. Ein auffälliger Wert sollte dokumentiert und untersucht, nicht automatisch entfernt werden. Die Lehrkraft legt für den gewählten Versuch fest, was als ausreichende Beleglage gilt.
Eine kurze Abfrage in Praktikal kann eine Entscheidung wie „fortfahren“, „Messung wiederholen“, „auffälligen Wert untersuchen“ oder „unterbrechen“ erfassen. Während einer Live-Unterrichtsstunde können Lehrkräfte Antworten und Bearbeitungsstand sehen, sobald Antworten eingehen.
Behandeln Sie die Antwort als formative Information, wenn sie den nächsten Schritt beeinflusst. Je nach Versuch und vorhandenen Belegen können Sie eine Gruppe um eine Wiederholungsmessung bitten, die gesamte Lerngruppe unterbrechen, um eine Kontrollvariable zu klären, oder die Lernenden fortfahren lassen, wenn Ihre weiteren Prüfungen auf ausreichende Belege hindeuten.
[1] [4]- Entscheidung der Lehrkraft
- Soll die Lerngruppe fortfahren, wiederholen, untersuchen oder unterbrechen?
- Worauf Sie achten sollten
- Die Entscheidungen der Lernenden zu auffälligen Werten, Konsistenz und fehlenden Belegen.
Gehen Sie vom Muster zur physikalischen Erklärung
Kehren Sie zur ursprünglichen Frage zurück, sobald genügend Belege für den gewählten Versuch vorliegen. Fordern Sie drei miteinander verbundene Teile: eine Aussage, die die Frage beantwortet, das Muster in den Daten, das diese Aussage stützt, und das physikalische Konzept, das das Muster erklärt.
Die Beschreibung eines Diagramms oder die Wiederholung eines Trends ist für sich genommen noch keine physikalische Erklärung. Lernende benötigen Impulse, die ihnen helfen, das beobachtbare Ergebnis mit dem passenden physikalischen Modell zu verbinden. Bei einigen muss die Lehrkraft diese Verbindung ausdrücklich aufzeigen.
Wählen Sie eine Antwortform, die zur Erklärung passt. Eine kurze Freitextabfrage in Praktikal gleicht Antworten mit hinterlegten Lösungen ab. Sie eignet sich daher für knappe Antworten mit erwartbaren Varianten, nicht für offene naturwissenschaftliche Begründungen. Nutzen Sie für umfangreichere eingereichte Arbeiten eine manuell bewertete Antwortform wie einen Upload. Alternativ können Lernende die Erklärung wie gewohnt in ihrem Heft ausarbeiten und Praktikal für den Impuls und die Auswahl der Belege verwenden. Praktikal sollte nicht so dargestellt werden, als beurteile es die Qualität einer naturwissenschaftlichen Erklärung automatisch.
- Entscheidung der Lehrkraft
- Welche Unterscheidung hilft Lernenden, von der Beschreibung der Daten zu ihrer Erklärung überzugehen?
- Worauf Sie achten sollten
- Eine Aussage, ausgewählte Belege und eine Begründung, die ein passendes physikalisches Konzept verwendet.
Vergleichen Sie das Ergebnis mit der Vorhersage
Greifen Sie die erste Frage wieder auf. Bitten Sie die Lernenden, ihre ursprüngliche Vorhersage mit den Belegen zu vergleichen und zu entscheiden, ob sie ihre Erklärung beibehalten, überarbeiten oder präzisieren.
Wählen Sie gegensätzliche Antworten aus, die unterschiedliche Deutungen desselben Musters sichtbar machen. Fragen Sie, welche Deutung durch die Daten gestützt wird, was unsicher bleibt und welche zusätzlichen Belege helfen würden. Forschung zu Gesprächen im naturwissenschaftlichen Unterricht warnt vor der Annahme, dass Gespräche von selbst produktiv werden. Lernende benötigen häufig klare Impulse und Unterstützung durch die Lehrkraft, um Aussagen und Belege zu vergleichen.
Die Live-Antworten in Praktikal können Ihnen zeigen, welche Optionen die Lernenden gewählt haben. Feedback kann während oder nach der Unterrichtsstunde gegeben werden. Verwenden Sie eine datenschutzgerechte Ansicht und beachten Sie die Vorgaben Ihrer Schule zur Präsentation von Arbeiten, bevor Sie eine Antwort aus der Lerngruppe zeigen.
- Entscheidung der Lehrkraft
- Welcher Gegensatz lohnt die Diskussion, und was sollen die Lernenden danach überarbeiten?
- Worauf Sie achten sollten
- Veränderungen zwischen der ursprünglichen Vorhersage und der überarbeiteten Erklärung, einschließlich der Punkte, die Lernende weiterhin nicht erklären können.
Nutzen Sie die Antworten für die Wahl des nächsten Schritts
Entscheiden Sie zum Abschluss, welchen nächsten Schritt die Belege nahelegen. Das kann eine weitere Messung, eine ausgearbeitete Beispielerklärung, eine Frage an die gesamte Lerngruppe oder eine spätere Aufgabe sein, die prüft, ob Lernende das Konzept in einer anderen Situation anwenden können.
Praktikal ermöglicht Lehrkräften, während einer Unterrichtsstunde zu reagieren oder später Feedback zu hinterlassen. Geschlossene Fragen können automatisch bepunktet und von der Lehrkraft geprüft werden. Eine automatisch bepunktete Antwort darf jedoch nicht als automatische Beurteilung naturwissenschaftlicher Begründungen verstanden werden. Lehrkräfte können eigenes Material wiederverwenden und Material anpassen, das sie bearbeiten dürfen.
Passen Sie die Vorhersage, die Prüfung der Belege und die Erklärungshilfe an den Versuch an, den Sie unterrichten.
Eine kompakte Checkliste für die Planung
Prüfen Sie vor dem Unterricht, ob die Abfolge diese Fragen beantwortet:
- Wie lautet die Untersuchungsfrage?
- Welche Vorhersage macht die Ausgangsvorstellungen der Lernenden sichtbar?
- Warum wird jeder Messwert benötigt?
- Wann prüfen die Lernenden die Qualität ihrer Belege und ob diese ausreichen?
- Wie verbinden sie eine Aussage, ein Datenmuster und ein physikalisches Konzept?
- Wann vergleichen sie das Ergebnis mit ihrer Vorhersage?
- Welche Antwort würde Sie veranlassen, den nächsten Unterrichtsschritt zu ändern?
Die Checkliste ist nicht an einen bestimmten Versuch gebunden. Sie kann Ihnen helfen, ein vorhandenes Physikexperiment zu verbessern, ohne vorzugeben, Geräte, Methode oder Sicherheitsanweisungen bereitzustellen.
[1] [4]- Entscheidung der Lehrkraft
- Was sollten Sie als Nächstes hinterfragen, vormachen, wiederholen oder vertiefen?
- Worauf Sie achten sollten
- Die Veränderung, die Lernende nach dem Feedback vornehmen, und die Vorstellungen, die noch Aufmerksamkeit benötigen.
Quellenhinweise
Education Endowment Foundation, „Improving Secondary Science“ (2018) Evidenzinformierte Empfehlungen für den naturwissenschaftlichen Unterricht in KS3 und KS4. Sie stützen zielgerichtete praktische Arbeit, diagnostische Fragen, ausdrückliche Verbindungen zwischen Beobachtungen und naturwissenschaftlichen Konzepten sowie Feedback, das Lernende umsetzen können.
Ian Abrahams und Robin Millar, „Does Practical Work Really Work?“ (2008) Qualitative Studie zu 25 praktischen Unterrichtsstunden an englischen Sekundarschulen. Sie schätzt die Wirkung dieser sechsstufigen Abfolge nicht.
Ping-Kee Tao und Richard F. Gunstone, „The process of conceptual change in force and motion during computer-supported physics instruction“ (1999) Kleine simulationsgestützte Studie in der 10. Jahrgangsstufe. Sie stützt einen vorsichtigen Einsatz von Vorhersagen, Beobachtungen und Erklärungen, nicht die Behauptung einer dauerhaften konzeptuellen Veränderung.
Paul Black und Dylan Wiliam, „Assessment and Classroom Learning“ (1998) Breit angelegter Forschungsüberblick zur formativen Beurteilung, der hier für den Grundsatz herangezogen wird, dass erhobene Belege nachfolgende Handlungen beeinflussen müssen. Für das Recherchepaket wurden die indexierte Zusammenfassung und der bibliografische Datensatz, nicht die vollständige Publikation, geprüft.
Judith Bennett et al., „Talking Science: The research evidence on the use of small group discussions in science teaching“ (2010) Systematischer Forschungsüberblick, der strukturierte Gesprächsimpulse und Unterstützung durch die Lehrkraft stützt. Für das Recherchepaket wurden die indexierte Zusammenfassung und der bibliografische Datensatz geprüft.
Erin Marie Furtak et al., „Experimental and Quasi-Experimental Studies of Inquiry-Based Science Teaching: A Meta-Analysis“ (2012) Breite, heterogene Evidenz zum forschenden naturwissenschaftlichen Lernen, die zielgerichtete Anleitung durch die Lehrkraft statt unbegleiteten entdeckenden Lernens stützt. Für das Recherchepaket wurden die veröffentlichte Zusammenfassung und Metadaten geprüft.