Kompetenzmodell
Bildungsstandards
Aufgaben zur Überprüfung der Wirksamkeit von Bildungsstandards
Kompetenzorientierte Unterrichtsgestaltung
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Die Entwicklung von Bildungsstandards umfasst die folgenden Schritte:
Kerncurriculum
Kompetenzmodell
Bildungsstandards
Aufgaben zur Überprüfung der Wirksamkeit von Bildungsstandards
Kompetenzorientierte Unterrichtsgestaltung
aus: http://www.script.lu/activinno/journee_autonomie/dubs_referat_teilautonome_schulen.pdf
Das Kerncurriculum gibt vor, welche Bildungsziele (Lerninhalte verbunden mit zu erlernenden Kompetenzen) in dem Fach erreicht werden sollen.
Der heikle Punkt ist hier die Vorgabe der Grundstruktur der Inhalte. Das zu strukturierende Basiswissen soll zum einen die Kerngedanken des Faches darstellen und zum anderen den Schülerinnen und Schülern eine Gliederungshilfe bei der Herausbildung ihres Biologiebildes sein. Dazu muss es einsichtig und für alle Jahrgangstufen vermittelbar sein – es soll kumulativ aufgebaut und verfeinert werden können. Das leistet bisher kein Kerncurriculum in Deutschland.
Die zu erlernenden Kompetenzen sind meist ein Anhängsel, das man schon tausendmal gelesen hat. Das, was hier interessant wäre – konkrete Vorschläge für die Unterrichtspraxis – wird in Deutschland den Lehrern und damit den Schulbuchverlagen überlassen. Wenn man sich in der Schulpraxis nur etwas auskennt, dann weiß man, dass die umfangreiche und innovative Leistung, ein Schulcurriculum zu erstellen, neben dem normalen Betrieb nicht geleistet werden kann. Diese zugeschobene Hauptarbeit – mengenmäßig und gedanklich – wird als „Freiheit“ verkauft.
Wenn man tatsächlich an einer Erneuerung interessiert ist, dann reicht es nicht aus, für Inhalte und Kompetenzen Schlagworte anzugeben, unter denen man sich alles und jedes vorstellen kann. Es müssen ausgearbeitete Umsetzungsbeispiele in großer Zahl beigefügt werden.
Macht man das nicht, bleibt alles wie bisher – nur die Überschriften ändern sich.
Die ersten Tierbücher bildeten auch Fabeltiere ab und beschrieben die Kräfte und Fähigkeiten von Tieren und die Heilmittel und Arzneitränke, die aus ihnen gemacht wurden
Mit dem Aufkommen der Naturgeschichte konzentrierte man sich auf einzelne Pflanzen und Tiere, ihre Merkmale und ihren Lebensraum. Man versuchte die Biodiversität zu erfassen und zu ordnen (Biogeographie und Systematik).
Als nächster Schritt folgten Anatomieatlanten (Anatomie, gr. „auf“ und „Schnitt“), die Lage und Aussehen der Organe abbildeten.
Die Fachwissenschaften Biologie und Medizin waren im 18. Jahrhundert deskriptive Wissenschaften. Lebendige Berichte über die Lebensweise der Tiere und die Verbreitung exotischer Pflanzen fand man in den vielen Reisebeschreibungen der damaligen Zeit.
In der Mitte des 18. Jahrhundert brach die Blütezeit der Histologie und Cytologie an. Nach der Standardisierung des Lichtmikroskops konnte man den Feinbau der Zellen untersuchen.
Der Schulunterricht in Naturkunde war wenig biologisch ausgerichtet, fand in der Schule statt und bot im besten Fall Erzählungen aus dem Sachkundebereich. Es gab keinen strukturierten Unterrichtsplan.
Als 1909 das erste Lehrbuch für Schulen von Otto Schmeil (1860 – 1943) erschien, wurde dieser Missstand behoben.
Heidelberg 1976 Heidelberg 1975
Neuauflage der Ausgabe der „Tierkunde“ von 1974 bei
http://www.manufactum.de/Produkt/189859/1444457/Schmeil-Tierkunde.html
Die Tierkunde und auch später die Pflanzenkunde beschrieben genau das Aussehen und schilderten auf lebendige Art das Leben der Tiere / Pflanzen in ihrer natürlichen Umwelt. Schmeils Schwerpunkt lag auf der Darstellung des Zusammenhangs zwischen Bau und Lebensweise.
Das Buch war nach der Fachsystematik (allerdings in anderer Anordnung – Säugetiere zuerst usw.) strukturiert.
In seinen pädagogischen Schriften betonte er immer wieder die Notwendigkeit direkter Beobachtungen von Lebensgemeinschaften in der Natur.
Es war ein riesiger Fortschritt – aber das Buch hatte auch Mängel.
- es war eine „Kunde“ (Schüleraktivitäten waren nicht vorgesehen)
- der Körperbau wurde als zweckmäßig für das Leben in einer
bestimmten Umwelt interpretiert (teleologisch)
- Schmeil entschied sich bewusst gegen Anatomie, Funktion der
Organe, Zellenlehre, Vererbung, „Darwinismus“
Nach dem 2. Weltkrieg wurde das Lehrwerk weiterhin benutzt. Die kleinen Änderungen, die halbherzig vorgenommen wurden, passten nicht in das Gesamtkonzept und das lange Leben des Unterrichtswerks verhinderte einen grundsätzlichen Neuentwurf des Biologieunterrichts.
Bewundern und Staunen – das sollte man übernehmen
Es wäre schön, wenn man bei einer Exkursion (als Schmeils Vermächtnis) die Natur um sich herum mit allen Sinnen erfasste. Am besten sehr früh am Morgen, wenn der Tau noch auf den Pflanzen liegt, die Blüten sich öffnen und Vögel zu hören sind.
Auch Geisteswissenschaftler plädieren dafür, Literatur erst einmal „diesseits der Hermeneutik“ (Gumbrecht) wirken zu lassen, sich Stimmungen hinzugeben, Präsenz zu schaffen – bevor man mit der Interpretation beginnt.
Neben der Welt aus zweiter Anschauung und der wissenschaftlichen Welterklärung trägt auch die Unmittelbarkeit des Welterlebens zur Entwicklung der Kinder bei (Portmann).
Man kann auch die Schönheit von Lebewesen bewundern.
http://www.thallictrum.de/schmetterling/index1.html
Staunen kann man auch am Ende einer Kausalanalyse, wenn man etwas erklärt hat, ein Netzwerk entwickelt und Zusammenhänge verstanden hat.
Ab der Mitte des 20. Jahrhunderts begann die Aufsplitterung von Botanik und Zoologie in Spezialgebiete wie z.B. Stoffwechselphysiologie, Neurophysiologie, Entwicklungsbiologie usw. Bald gab es auch erste Gebiete, die sich von Fachgrenzen völlig lösten: Biochemie, Genetik, Molekularbiologie.
Es entstand eine Allgemeine Biologie, die das Lebewesen in Funktionskreise auflöste. Der Organismus als Betrachtungsebene und die Systematik als Grundstruktur verschwanden.
Freiburg 1971
Das abgebildete Buch war als Einführung in das Biologiestudium gedacht; die einzelnen Kapitel wurden separat gedruckt und in der Kollegstufe der Schulen benutzt.
Herzmuskelfaser der Ratte „Alberts“ New York 1983
R.V. Krstić 1976
Auf die große Zeit der Neurophysiologie folgten die eindrucksvollen Erfolge der molekularen Genetik. Parallel dazu wurde die Feinstruktur der Zelle mit dem Elektronenmikroskop aufgeklärt. Die Forschung konzentrierte sich auf die Biochemie der einzelnen Zelle.
Ohne große Veränderungen wurden die Erkenntnisse der fachwissenschaftlichen Hauptgebiete in die Schule transferiert.
In der Sekundarstufe I traten die Funktionskreise der Allgemeinen Biologie als Kennzeichen der Lebewesen auf.
Braunschweig 1975
In der Oberstufe gab es – man kann fast sagen in ganz Europa – die Kurse Cytologie, Stoffwechselphysiologie, Ökologie, Entwicklungs- und Molekularbiologie, Ethologie und Neurophysiologie und Evolution.
11. Auflage, Stuttgart 1960 2. Auflage, München 1960
Leider wurden nicht nur die Inhalte von der Fachwissenschaft unverändert übernommen, sondern auch die Methodik: (Vor-)Lesung des Buches. Eine Struktur der Inhalte war für den Schüler erst spät und im Rückblick zu erkennen.
Mein Biologielehrer war fortschrittlich. Wir Schüler hatten den „Linder“ als Schulbuch und er las uns den „von Frisch“ vor. Der Biologieunterricht war lange Zeit ein Lese- und Vorleseunterricht. Als die ersten Leistungskurse eingeführt wurden, verschlechterte sich bei vielen Lehrern der Unterricht noch weiter – sie hatten kein zweites Buch zum Vorlesen.
Auf diesem Stand ist die Schule leider immer noch – es wird mit Büchern gearbeitet, in denen steht, wie es ist.
Die Gliederung in Funktionskreise kann man als einen Aspekt der Strukturierung übernehmen.
Auf den Schock hin, den „die Grenzen des Wachstums“ 1972 verursacht hatten und als Reaktion auf die immer deutlicher werdenden Umweltschäden, hätte es sich angeboten, die Schulprogramme von der (deutschen) Fachwissenschaft zu lösen und einen neuen Lehrplan mit Ökologie als Grundstruktur zu entwerfen.
Die Arbeit wäre nicht sehr aufwendig gewesen, da es in Nordamerika eine Vorlage gab.
Wilson und Eisner verbanden auf bewundernswerte Art und Weise die Gebiete Ökologie und Evolution.
Wilson, Eduard O., Eisner, Thomas: Life on Earth, Sunderland 1973
mit der Gliederung
The Cell
Multicellular Life
The Diversity of Life
The Strategy of Evolution
Alternate Futures
Die Sichtweise der beiden folgenden Bücher wäre eine sehr gute Ergänzung gewesen.
Cambridge 1984 (Erstauflage 1975) Berlin 1981 (Erstauflage 1978)
Die Zeit war schon um 1980 reif für eine neue Biologie im Schulunterricht. Mit den beiden folgenden Büchern und der Sichtweise der supramolekularen Chemie
Princeton 2007 Berlin 2008
die unter
http://www.bossert-bcs.de/biologie/supchem/index.htm
skizziert wurde, wäre eine Weiterentwicklung zu einem moderne Biologieunterricht möglich gewesen.
Im Moment haben wir eine Situation, die der Endphase der Schmeil-Ära entspricht; jeder merkt, dass die Sichtweise der Schulbücher überholt ist. Es wird keine Lösung gesehen, weil fachliche Inhalte nicht mehr im Mittelpunkt der Überlegungen stehen.
Die Wissenschaft hat sich in eine ganz andere Richtung weiter entwickelt. Den neuen Blick könnten die fünf oben vorgestellten Bücher eröffnen.
Die auf der folgenden Internetseite begonnenen Überlegungen werden hier zu einem Abschluss gebracht.
http://www.bossert-bcs.de/biologie/standards/index.html
Das Erkenntnisprinzip des naturwissenschaftlichen Arbeitens und damit die Beurteilung seiner Ergebnisse können nicht durch Lesen oder Vorlesen vermittelt werden.
Die Strukturebenen sind vorgefundene Bausteine; das immer genauere Bild, das im Laufe der Zeit entsteht, ist aber statisch.
Die Struktur – symbolisiert durch den roten Rahmen – bietet ein Ereignisfeld für die Arbeit des Organs (das Ereignis – grün). Die Struktur hat eine Beziehung zu ihrer Funktion (Design).
Ein bestimmtes Ereignis („Hans starb, weil er Tollkirschen aß“) tritt nur unter bestimmten Bedingungen auf. Die vorwissenschaftliche Vermutung, die mit „weil“ oder „immer wenn“ aufgestellt wird, gilt es wissenschaftlich zu prüfen.
Mit Hilfe der Kausalanalyse kann man das Ereignis erklären.
Ziel der Naturwissenschaften ist es, kausale Erklärungen für Ereignisse, die unter bestimmten Bedingungen ablaufen, zu finden. Dieses Erkenntnisprinzip zu verstehen, einzuüben und anzuwenden, sollte Ziel eines naturwissenschaftlichen Unterrichts sein. Ist man mit diesem Prinzip vertraut und hat es verstanden, dann kennt man auch die Grenzen naturwissenschaftlicher Aussagen.
Folgt man diesem Erkenntnisprinzip, so verknüpft man automatisch Struktur und Funktion.
Ist Wissenschaftspropädeutik das Unterrichtsziel, so wird man die Kausalgesetze, die in dem Zusammenhang eine Rolle spielen, nicht einfach nennen, sondern man wird anstreben, sie „nachzuentdecken“. Man versetzt sich in die Situation des Erstentdeckers und versucht selbst Erklärungsansätze zu finden. Das stellt hohe methodische Anforderungen an die Lehrkraft und ist nur mit abgestuften Hilfen für die Schüler möglich.
Das führt dazu, dass man den naturwissenschaftlichen Gedankengang mit dem Experiment an zentraler Stelle nachvollziehen und einüben muss. D.h. man variiert einen Parameter Ai der Ausgangslage, hält alle anderen konstant und prüft, welches Ereignis (Versuchsergebnis) jetzt auftritt.
aus: http://www.biologiebuch.eu/buch2.html
Die Skizze des Gedankengangs verdeutlicht auch, dass es kein abgeschlossenes Wissens geben kann.
Weitere Überlegungen unter:
http://www.bossert-bcs.de/biologie/experiment/index.htm
Die Anwendung des Kausalitätsprinzip ist fächerverbindend und fächerübergreifend.
Richtig verstandene Reduktion galt immer als Notlösung. Das System als Gesamtheit war das Ziel. Die Schwierigkeiten liegen in der Synthese der vielen Einzelerkenntnisse zu einem Gesamtbild.
Die Funktionskreise wird man als Arbeitshypothese beibehalten können. Klärt man aber das Auftreten eines Ereignisses (Funktion) auf Organebene auf und verknüpft die Erklärung mit den Ereignissen auf den anderen Ebenen, so erhält man ein erstes Netzwerk mit Rückkopplungssystemen.
Bezieht man dann die Betrachtung anderer Funktionskreise mit ein und stellt auch da Verbindungen über die Ebenen her, dann gehen die Funktionskreise ineinander über, weitere Netzwerke werden sichtbar und am Ende sind die Funktionskreise aufgehoben und man nähert sich einer Systemvorstellung.
Die Funktionskreise sind dann ersetzt durch Stoffwechselnetzwerke und ihre Regulation, Netzwerke der Transkriptionsregulation und Netzwerke von Signalen.
siehe: http://www.biologiebuch.eu/schema.html
Als offenes System ist es nie im thermodynamischen Gleichgewicht.
Eine variable Umwelt, Selbstorganisation (Wachstum, Entwicklung) und Selbstreproduktion (Fortpflanzung) bedingen ein dynamisches System.
Die Austauschvorgänge begünstigen Instabilität; Kommunikation sorgt für Stabilität.
Durch die Netzwerke einer Ebene und über die Ebenen hinweg und die vielen Rückkopplungsschleifen kommt es zu Emergenzen. D.h. die höhere Ebene hat Eigenschaften, die die unteren Ebenen nicht aufweisen.
Die Chemie untersucht anorganisches und organisches Material auf den abgebildeten Ebenen.
Hier und damit auch in dem Schnittbereich mit der Biologie gelten die Kausalgesetze der Chemie. D.h. nur die Ereignisse auf der unteren Ebene können „auf die Chemie“ zurückgeführt werden. So faszinierend die Erkenntnisse der Zellbiologie auch sind – sie sind nur ein erster kleiner Schritt, ein lebendes System zu verstehen.
Für den restlichen Bereich gelten die Prinzipien komplexer lebender Systeme: Hierarchien, Netzwerke von Regelungsvorgängen, Einheit des Organismus, Selbstorganisation und Selbstreproduktion. Lebende Systeme zeigen Angepasstheit und Ökonomie auf allen Stufen.
Auf Zellebene gibt es zwischen den verschiedenen biologischen Systemen breite Übereinstimmungen (konservative Gene); auf Organismusebene gibt es eine große Vielfalt (Diversität).
Die Bewahrung der fundamentalen Mechanismen der Zelle hängt sicher mit der Folge der Aggregationen zusammen.
Level 1 prokaryotische Zellen
Level 2 eukaryotische Zelle – Aggregat von Level 1 Organismen
Level 3 mehrzelliger Organismus –Aggregat von Level 2 Organismen
Die individuellen Ausprägungen innerhalb einer Art, die Diversität und die Leistungen von Level 4 Organismen („Superorganismus Insektenkolonie) entstehen durch die vielen Netzwerke mit ihren Rückkopplungsschleifen (Nichtlinearität, Phasenübergänge).
Der fachliche Inhalt auf Stufe 1 ist die Untersuchung des komplexen Systems
„Lebewesen“. Konkret bedeutet das, dass man an vielen Beispielen untersucht, wie die Systemeigenschaften erreicht und erhalten werden.
Andrew Ahlgren
in: AAAS (Hrsg.): Atlas of Science Literacy Vol. 2
Lebewesen sind Teil eines Ökosystems.
siehe auch: http://www.bossert-bcs.de/biologie/umweltbelastung/index.htm
Das formale Modell (nach Odum, stark verändert) zeigt wiederum ein offenes System mit im übertragenden Sinn den gleichen Eigenschaften wie das oben beschriebene lebende System, das hier als Teilsystem enthalten ist.
Ökosysteme und der „Superorganismus“ sozial lebender Insekten haben den Vorteil, dass sie einer Untersuchung leichter zugänglich sind. An kleinen und größeren Netzwerken können die Art der Vernetzung und die Folgen von Eingriffen einfacher untersucht werden.
Stufe 2: Das Ergebnis der fachlichen Analyse ergibt, dass Ökosysteme regulierte Netzwerke von hoher Stabilität sind.
Die Untersuchung der Komplexität des lebenden Systems und des Ökosystems ist ein Beitrag zum Weltverständnis.
Kernpunkt der Analyse eines Ökosystems ist die Untersuchung der Dynamik von Populationen.
Die Abbildung zeigt ein Untersuchungsergebnis.
Fünfjährige Mittelwerte der Schafpopulation Südaustraliens und die Abweichungen der Niederschlagsmengen vom langjährigen Durchschnitt von 50cm/m2, aus Czihak
Der sigmoide Kurvenverlauf und die Schwankung geben das durch die wechselnde Kapazität des Landstriches begrenzte Wachstum einer Population wieder. Es hängt weitgehend von einem Faktor ab; häufig müssen auch noch andere abiotische Faktoren, Konkurrenz, Kooperation, Wanderungen, Räuber, Parasiten usw. in die Betrachtung einbezogen werden.
Es ist unmittelbar einsichtig, dass die Wachstumsrate einer Population in einem untersuchten Gebiet in einer bestimmten Zeitspanne von der Populationsdichte abhängt. Sind wenige Tiere da, so vermehren sie sich stark, sind viele Tiere in dem Gebiet vorhanden, so sind die Ressourcen knapper und die Fortpflanzungsrate und die Überlebensrate der Nachkommen sinken. D.h. von den vielen vorhandenen Tieren können sich nicht alle fortpflanzen bzw. erreichen nicht die unter günstigen Bedingungen mögliche Geburtenrate. Nicht alle Nachkommen erreichen das Reproduktionsalter.
Es findet eine Selektion statt.
Durch Selektion werden einige Varianten bewahrt, andere werden ausgelesen. Es
gibt Verschiebungen innerhalb der Population. Durch Selektion entstehen keine neuen Varianten.
Die Untersuchung eines Lebewesens als lebendes System beschäftigte sich exemplarisch mit Eigenschaften, die für viele Organismen gültig sind.
Ist der Organismus Teil eines Ökosystems, so spielen seine individuellen Merkmale eine Rolle. Laufen im Individuum Ereignisse ab oder wird es in äußere Ereignisse verwickelt, so haben seine Aktionen und Reaktionen Folgen. An ihm greift die Selektion an: es überlebt oder stirbt, es pflanzt sich fort oder nicht, es hat eine hohe oder niedrige Geburtenrate. Dadurch verändert sich die Zusammensetzung der Population.
Da es der Phänotyp ist, der der Selektion unterliegt, aber der Genotyp vererbt wird, gibt es zwei Untersuchungsfelder für Gründe der Variation.
1. Präzision und Variation bei der Bildung des Genotypen (Vererbung)
Der Genotyp lässt sich als Sequenz der DNA darstellen. Es ist vorteilhaft, wenn sie mit großer Präzision verdoppelt wird.
Bei der Bildung der Genotypen (Meiose, Befruchtung) kommt es zu Neukombinationen. Selten treten Mutationen auf – sie verändern aber nur das, was bereits existiert.
2. Regulation und Variation bei der Entstehung des Phänotyps aus dem Genotyp und in dessen Leben
Aus einem singulären Genotyp kann ein Spektrum von Phänotypen entstehen. Das genetische Material und Einflüsse der Umwelt wirken bei Embryonalentwicklung, Wachstum, Reifung des Individuums zusammen – regulatorische Prozesse führen zu einer Variation, die ohne neue genetische Variation möglich ist.
„Individuen müssen sich nicht nur an durchschnittliche Zustände der Umwelt anpassen, sondern auch an deren Variationsmuster. Die Amplitude, Frequenz und Voraussagbarkeit von Umweltfluktuationen beeinflussen die Anpassungsmuster oder schließen Anpassung sogar vollständig aus. Umweltvariation ist universell, besonders weil die anderen Individuen, mit denen die Art interagiert, einen wichtigen Bestandteil der Umwelt darstellen.“ (Douglas J. Futuyma)
Tiere verfügen über eine große Spannbreite somatischer Anpassungsfähigkeit, die Ihnen erlaubt, in Grenzen Umweltveränderungen zu tolerieren. Elastische Regulation führt zu Emergenzen.
Das wurde auf Stufe 1 und Stufe 2 untersucht.
D.h. Selektion greift nicht einfach an einem Zustand eines biologischen Systems an, sondern an Mechanismen, die in Antwort auf ein Spektrum von Umweltbedingungen ein Spektrum von Zuständen hervorbringen können.
Findet auf irgendeiner Ebene (Population – Individuum – Organsystem - …. - Molekül) eine Selektion statt, so greift die Wirkung auf alle anderen Ebenen über (innere und äußere Selektion).
Es haben die Individuen einen Vorteil, bei denen die Netzwerke über alle Ebenen harmonisch zusammenwirken, auf allen Ebenen ökonomisch gearbeitet wird und sich Angepasstheiten an die momentane Umwelt über alle Ebenen erstrecken.
Die Grundstruktur, mit deren Hilfe die Inhalte zu einem Gesamtbild geformt werden können, ist klar und einsichtig.
Die Grundzüge und die Vernetzung sind hier nochmals zusammengefasst.
Kausalgesetze: Die wiederholte Anwendung der Kausalgesetze und Prinzipien bei der Lösung von Problemen gibt Sicherheit beim naturwissenschaftlichen Denken. Der Unterschied zwischen Naturgesetzen und Modellen sollte herausgearbeitet werden. Die Allgemeingültigkeit des Kausalitätsprinzips ist nicht beweisbar.
Komplexität: Durch vielfältige Regulationsschleifen entstehen Netzwerke. Die Regulation innerhalb einer Ebene und über sie hinweg führt zu Eigenschaften, die die Untersysteme nicht zeigten.
Evolutionstheorie: Das Bauwerk ist nicht statisch – so wie ein Foto einer Person auch nicht die innere Dynamik zeigt. Die Stufen sind verbunden, alle Säulen sind nötig. Das Bild soll veranschaulichen, wie alle Einzelergebnisse immer wieder zu den drei Säulen führen. Jedes Einzelergebnis ist naturwissenschaftlich abgesichert – sie erklären die Ursachen der Phänomene Selektion, Vererbung und Variation. Die Sichtweise der Evolutionstheorie hat einen hohen Erklärungswert und wird immer wieder bestätigt.
Welterklärung: Die Grundstruktur des Kerncurriculums ist ein wesentlicher Teil des naturwissenschaftlichen Weltbildes.
vergleiche http://www.bossert-bcs.de/biologie/wissen/index.html
Die Umsetzung ist einfacher als man denkt, wenn man sich erst einmal von Schulbüchern und Arbeitsblättern löst. Da Lebewesen komplex sind, weitet sich schon bei der Bearbeitung einer einfachen Problemstellung durch die sich durch die Antwort ergebenden weiteren Fragen automatisch der Blick. Die Untersuchung eines komplexen Gegenstandes muss zu einem komplexen Bild führen – oder man hat etwas falsch gemacht.
Mit Beispielen aus den unter Abschnitt 3 vorgestellten Büchern verbindet man jeweils zwei der Gebiete der ehemaligen „Allgemeinen Biologie“. Da es ganz verschiedene „Paare“ sind, ergibt sich nach und nach ein Netzwerk.
Dieses Netzwerk muss für die Schüler sichtbar werden, Wissenszusammenhänge müssen immer wieder hergestellt und betont werden.
Hinweise unter http://www.bossert-bcs.de/biologie/wissen/index.html in Abschnitt 4
In der „Methodenlehre der reinen praktischen Vernunft“ beschäftigt sich Immanuel Kant mit Philosophiedidaktik. Er kommt zu der Ansicht, man sollte nicht „Philosophie lernen“ sondern „Philosophieren lernen“. Frei übertragen auf den Biologieunterricht bedeutet das, man sollte nicht „Biologie erzählen“ sondern die Schüler sollten „biologisch denken und arbeiten lernen“.
Die Forderung nach Kompetenzen zeigt, dass die ganzen Jahre in jedem Bundesland Biologie erzählt wurde. Es ist nochmals darauf hinzuweisen, dass mit den zugelassenen Schulbüchern auch kein anderer Unterricht möglich ist.
Ist der Unterricht tatsächlich problemlösend und handlungsorientiert konzipiert, so ist die Forderung nach Kompetenzen jeder Art überflüssig, ja befremdlich, da sie zwingend notwendig sind. Ergeben sich aus einem Unterricht im Laufe der Zeit nicht automatisch eine Fülle von Kompetenzen der unterschiedlichsten Art, so ist das Konzept bzw. die Umsetzung falsch.
siehe: http://www.bossert-bcs.de/biologie/handlungsorientiert/index.html
Nötig ist eine Verbindung von Theorie und Praxis über konkrete Beispiele. Was will man erreichen? Ist es umsetzbar? Wie kann man es am besten unterrichten?
Einschub
Das hier abgebildete Schema habe ich erst später entwickelt. Auf den "Wegen" werden die Kompetenzen benötigt und ausgebildet.
Das Ablaufschema ist allgemeingültig – das Thema „Herz“, das als Beispiel gewählt ist, steht stellvertretend für die Untersuchung eines beliebigen Teilsystems. Auf diese Art können nicht nur biologische Systeme, sondern in leichter Abwandlung auch Ökosysteme untersucht werden.
Ideen zur praktischen Umsetzung unter http://www.bossert-bcs.de/biologie/elemente
Die Handlungsstränge sind nicht als eingefahrene Bahnen zu verstehen, sondern als vereinfachtes Modell. In der Praxis wird es Zick-Zack-Wege, Rückkopplungen, Richtungsänderungen, Sackgassen, weiter Motivationsphasen usw. geben.
Das große Feld stellt die Vergegenwärtigung von Phänomen dar, aus denen sich drei Fragenkreise ergeben. Die restlichen Felder stehen für Inhalte, die Linien für die Unterrichtsaktivitäten. Alle Kompetenzen, die erworben werden sollen und können, werden auf diesen Wegen zum Ziel kennengelernt, angewendet, eingeübt und angeeignet. Das geht nur durch Selbstdenken und aktives Handeln.
Das Handlungsziel des Unterrichts ist es, eine Antwort zu dem Ausgangsproblem zu erarbeiten. „Gerichtetheit und Vollzug“ der Handlung – als „proximates“ Unterrichtsziel erarbeitet man die Inhalte der Felder.
Dadurch, dass auf den Wegen in vielen Stunden mit ganz unterschiedlichen Methoden die Ziele gemeinsam erreicht werden, erhält der Unterricht auch einen Sinn. Das „ultimate“ Unterrichtsziel ist der Erwerb der Kompetenzen (der Weg ist das Ziel).
In den Veröffentlichungen sind die Angaben zu Kompetenzen oberflächlich, ungenau bzw. vage und zu anspruchslos; außerdem wird nicht klar, wozu man sie benötigt, da ohnehin nur das Biologiebuch gelesen oder ein anspruchsloses Arbeitsblatt ausgefüllt wird.
Die Kompetenzen, die nötig sind, ergeben sich aus dem angestrebten Ziel der Systemanalyse und aus der Unterrichtsmethode problemlösendes Arbeiten. Sie sind dadurch einsichtig und beide Bereiche sind verbunden und fördern sich wechselseitig.
Bei einem System werden Strukturen und Funktionen untersucht (symbolisiert durch die linke Abbildung); das Vorgehen (Kausalanalyse) wird durch das „Prinzip“ wiedergegeben.
Bei der folgenden Aufstellung handelt sich nur um eine unvollständige und ungeordnete Verdeutlichung der Idee einer systematischen Ableitung von Methoden und Kompetenzen. Sie zeigt Gebiete (z.B. Formen und Funktionen von Bildern in der Wissenschaft), die meist vergessen werden und verhindert, dass eine Methode / Kompetenz zum Selbstzweck wird.
Strukturebenen 
beschreiben, skizzieren, Abbildungen (Fotos, Zeichnungen, Lichtmikroskop, EM usw.) interpretieren, Einblick in Formen und Funktionen von Bildern in der Wissenschaft (CT, Röntgenbild, EKG, Wärmebild usw.,) Strukturmodelle (Torso … Molekülmodell), aus 2D Abbildungen 3D Körper konstruieren, Überblick der Größenverhältnisse über alle Ebenen ableiten, Recherchen im Internet (z.B. Überblick über die Feinstruktur von Zellen) und Präsentation – auch ein Beispiel für Verbindung von Struktur und Funktion, …
Funktionskreise beobachten, analysieren, experimentieren, Funktionsmodelle nutzen, Struktur- und Funktionsmodelle gegenüberstellen, Bedeutung und Grenzen von Modellen an konkreten Beispielen herausarbeiten, Netzwerke und Regelkreise als Ergebnis von Analysen darstellen, Stoffwechselkarten lesen, Simulationen (Spiele … Computerprogramm), Aussagekraft von Trendrechnungen beurteilen, Recherche für Referate, Hausarbeiten (Themenstellung … Vortrag) durchführen, …
Prinzip Problemstellung, Fragestellung, Recherche, Hypothesen bilden, Denkmodelle als Zwischenstufe, Experimente in Gruppen entwerfen, durchführen, protokollieren, Ergebnisse auswerten und darstellen, graphische Darstellungen anfertigen und interpretieren, Genauigkeit von Messungen diskutieren, Ergebnisse darstellen, vermitteln, vertreten, Laborgeräte (Mikroskop, Zentrifuge, …) kennen, bedienen können, an geeigneten Beispielen Einblick in Wissenschaftstheorie erhalten, die Probleme von Grenzüberschreitungen (naturwissenschaftliches Ergebnis – Anwendungen, Vermittlung) erkennen, Aussagebereich, Methoden und Ziele von Natur- und Geisteswissenschaften vergleichen und diskutieren, …
Alle Kompetenzen sollten „passiv“ (Interpretation einer Skizze, eines Modells …) und „aktiv“ (Anfertigen einer Skizze, Entwurf eines Modells …) geübt und beherrscht werden.
Auch hier sollte ein Netzwerk der unterschiedlichen Kompetenzen sichtbar werden. Das ist in dem folgenden Ausschnitt angedeutet. Weitere Hinweise wiederum unter:
http://www.bossert-bcs.de/biologie/wissen/index.html in Abschnitt 4
Abbildungen aus AAAS –Atlas Vol.1
siehe auch
http://www.bossert-bcs.de/biologie/5darstellung/index.htm
Zum Abschluss noch eine ganz praktische Anregung aus der Frühzeit meines Unterrichtens.
http://www.bossert-bcs.de/biologie/auswahl1.htm
Untersuchungsgegenstand sind Regulationsnetzwerke dynamischer Prozesse, die in komplexen Systemen ablaufen. Die Erarbeitung im Unterricht sollte ebenfalls ein dynamischer rückgekoppelter Prozess sein, bei dem in Zusammenarbeit nach naturwissenschaftlichen Arbeitsprinzipien und unter Benutzung unterschiedlichster Methoden Erklärungsprinzipien gefunden werden.
Literatur
AAAS (Hrsg.): Atlas of Science Literacy Vol. 1. and Vol. 2, Washington 2001 and 2007
Berry, Stephan: Was treibt das Leben an? Hamburg 2007
Bertalanffy, Ludwig von: Das biologische Weltbild, Wien 1990 (Erstauflage 1949)
Czihak et al.: Biologie, Berlin 1978
Gumbrecht, Hans Ulrich: Diesseits der Hermeneutik, Frankfurt 2004
Eichler, O.: Prinzipien des Lebendigen, Stuttgart 1949
Eilenberger, Gert: Komplexität, in Mannheimer Forum 89/90
Futuyma, Douglas J.: Evolutionsbiologie, Basel 1990
Gandolfi, Alberto: Von Menschen und Ameisen, Zürich 2001
Kirschner, Marc W. und Gerhart, John C.: Die Lösung von Darwins Dilemma, Hamburg 2007
Mainzer, Klaus: Komplexität, Paderborn 2008
Mitchell, Melanie: Complexity, Oxford 2009
Mohr, Hans: Das Gesetz in der Biologie, in Heiss, Robert (Hrsg.): Das Gesetz in der Wissenschaft, Freiburger Dies Universitas 1964/65
Nicolis, Grégoire und Prigogine, Ilya: Die Erforschung des Komplexen, München 1987
Odum, Eugene P.: Prinzipien der Ökologie, Heidelberg 1991
Portmann, Adolf: Welterleben und Weltwissen, München 1964
Richter, Klaus und Rost, Jan-Michael: Komplexe Systeme, Frankfurt 2002
Stegmüller, Wolfgang: Aufsätze zur Wissenschaftstheorie, Darmstadt 1974
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16. Juni 2011
© B.Bossert