Didaktik der Chemie / Universität Bayreuth

Stand: 24.09.19, Seiten 3.21-3.30

 

3.3 Prinzipien der Bearbeitung von Inhalten:
die Didaktische Transformation

Ziel: Begriffsbestimmung


Beweggründe:

  • Laien (Eltern) halten Lehrenden oft vor, "man müsse nur richtig erklären", dann würde auch ihr Kind die schwierigen Zusammenhänge verstehen.
  • Fach-Chemiker halten Lehrenden oft vor, sie würden Falsches unterrichten, wenn sie sich nicht des aktuellsten Modells vom Atombau bedienen.

Dieses Kapitel sollte eine Hilfe liefern, wie man als Lehrender mit solchen Meinungen umgeht.

Zusätzlich haben Sie vielleicht bemerkt, dass sich Kapitel 3.2 nicht ausschließlich auf quantitative Auswahl beschränken ließ. Quantitative Auswahl lässt sich von der qualitativen Bearbeitung nicht sauber trennen. In diesem Kapitel liegt der Schwerpunkt allerdings auf der Bearbeitung bereits ausgewählter Inhalte.


Input: Beispiel-Thema "Säuren" didaktisch zum Elementaren reduzieren, dann auf Niveau Jgst. 5, 8, 11 rekonstruieren.


Selbstlernbereich

3.3.1 Didaktische Reduktion

Der Mensch ist i.d.R. in fast allen Lebenssituationen bemüht, diese für sich "durchschaubar", verständlich und voraussehbar zu gestalten. Das gibt Sicherheit und Vertrautheit, die man zum Leben und Wohlfühlen braucht. Um dieses Ziel zu erreichen sucht er nach Gesetzmäßigkeiten, Analogien, Modellen, Symbolen oder wenigstens nach simplen "Wenn-dann-Beziehungen", er "reduziert" komplizierte Situationen auf das vermeintlich Wesentliche.

Bsp.: "Immer wenn ich nicht gelernt habe werde ich abgefragt". Zur Regel reduziert: also lerne ich am besten nie, denn der Lehrer kann mich nicht jeden Tag abfragen. ;)

(Didaktische) Reduktion im weitesten Sinn ist Teil des Bemühens des Menschen, aus seinen Erfahrungen Regeln abzuleiten, so dass er sich in seiner Umwelt sicher, schnell und vorausschauend zurechtfinden kann.

Didaktische Reduktion ist eine Tätigkeit des Lehrenden mit dem Ziel, Fachinhalte unterrichtsrelevant aufzubereiten, um  ihre Verständlichkeit zu optimieren. Sie verläuft über eine Kaskade von mehreren Stufen bis zum Elementaren.

Synonyme: Elementarisierung(!), Fasslichkeit, Vereinfachung, Isolierung der Schwierigkeiten, Gegenstandsaufbereitung...

Der Endpunkt, das Elementare, kann Folgendes sein:

  • eine grundlegende Einsicht
    Bsp. 1a: Atome können in ihre letzte Schale Elektronen aufnehmen oder aus ihr abgeben.
    Bsp. 1b: Säuren färben Indikatoren um.
  • ein formuliertes Gesetz
    Bsp. 2a:  Das Potential einer Elektrode hängt vom Verhältnis der Aktivitäten der oxidierten zur reduzierten Form ab.
    Bsp. 2b: Stoffe, die Wasserstoff-Kationen aufnehmen können, nennt man Brønstedt-Basen.
  • eine gültige Regel
    Bsp. 3a: Teilchen mit einer vollen letzten Elektronenschale sind besonders stabil (Edelgas-Regel).
    Bsp. 3b: Teilchen mit einem freien Elektronenpaar können Wasserstoff-Kationen aufnehmen.
  • ein Zusammenhang, eine Bedeutung
    Bsp. 4a: Je weiter eine Elektronenschale vom Kern entfernt ist, desto leichter kann ein Elektron entfernt werden.
    Bsp. 4b: Je höher die Temperatur, desto leichter gibt ein Stoff ein Wasserstoff-Kation ab.
  • eine simple Erfahrung
    Bsp. 5a: Nasses Eisen rostet schneller als trockenes.
    Bsp. 5b: Früchte, die Säuren enthalten, schmecken sauer.

Die Beispiele a stammen aus dem Lernfeld "Redox", die Beispiele b aus dem Lernfeld "Säuren und Basen".

Didaktische Reduktion bedeutet nicht, wahllos Inhalte weg lassen, damit sie in einen gewünschten Zeitrahmen passen. Was dann?

Aufgabe 1: Betrachten Sie die Abstraktion der didaktischen Reduktion und versuchen Sie danach, die Phasen in Bsp. 6 wieder zu erkennen.


Abb. 1: Didaktische Reduktion bis zum Elementaren.


3.3.2 Didaktische Rekonstruktion

Der Begriff geht über die didaktische Reduktion hinaus. Dies ist notwendig, da jene sich darauf beschränkt, die kognitive und eventuell die psychomotorische Dimension für Lernende aufzuarbeiten.

Im Verlauf der didaktischen Rekonstruktion versucht der Lehrende, bezüglich Verständnis und Sinnangebot neue oder im Wissenschaftsbetrieb nicht beachtete Inhalte und Ziele zu vermitteln.

Didaktische Rekonstruktion führt zunächst zu einem ähnlichen Abbild des Originals, wobei anders wie in der Abbildung meistens auf einer niedrigeren Stufe halt gemacht wird. Grundsätzlich leistet sie aber einen erheblichen Mehrwert, der sich aus den Unterricht vorbereitenden Bemühungen des Lehrenden ergibt - deswegen sind die Symbole der didaktischen Rekonstruktion in der Abbildung breiter.


Abb. 2: Didaktische Rekonstruktion

Bsp. für diesen "Mehrwert": etwa

  • ethische Fragen zur Gewinnung und Verwendung
  • stützende Messwerte und ihre Einordnung,
  • theoretische Vorannahmen und Modellgrenzen,
  • kontroverse Auffassungen,
  • fachübergreifende Aspekte,
  • in Beziehung setzen mit der Lebenswelt (der Lernenden)...

Material: U. Kattmann "Didaktische Rekonstruktion"

Beide Begriffe, Reduktion und Rekonstruktion, gehören zusammen und bilden eine Kerntätigkeit des Lehrenden bei der Vorbereitung des Unterrichts. Manchmal werden sie zur didaktischen Transformation zusammengefasst.


Abb. 3: Didaktische Transformation als Zusammenfassung.

Aufgabe 2: Überprüfen Sie noch einmal Bsp. 6: notieren Sie, was Sie nun mehr als bei Ihren Bemühungen um Aufgabe 1 erkennen.


3.3.3 Prinzipien der didaktischen Transformation

3.3.3.1 Fachliche Richtigkeit

Fachliche Richtigkeit bedeutet im didaktischen Sinn nicht unbedingt, auf den neuesten Stand der Forschung zu pochen. Sie bedeutet aber:

  • dass Inhalte widerspruchsfrei mit dem aktuellen Wissen von Lernenden sein müssen;
    Bsp. 8: Vom Element Wasser in weiter führenden Schulen zu sprechen ist ein Negativ-Beispiel für das Prinzip der fachlichen Richtigkeit.
  • dass Lernenden und Lehrerenden jederzeit bewusst sein muss, dass man sich Modellen bedient, die
    • historisch gewachsen sind,
    • aufeinander aufbauen,
    • sich ablösen, weil sie sich als untauglich erweisen oder
    • mit der Zeit verfeinert werden, weil neue Erkenntnisse dies erfordern und möglich machen.
      Deswegen ist Bsp. 7 nicht fachlich falsch. Es kann höchstens didaktisch ungeschickt sein, es z.B. in der Mittelstufe neben zwei weiteren Modellen im schnellen Wechsel für Erklärungen heran zu ziehen.
  • dass das Darstellungsniveau des Lehrenden dem Kenntnisstand und dem Denkvermögen von Lernenden angepasst sein muss.
    Erinnerung: Bsp. 1 aus "Prinzip der Fasslichkeit" als Negativ-Beispiel: "Der Reinstoff Diwasserstoffoxid geht bei T=373K und p=1013hPa aus der flüssigen in die gasförmige Phase über."
    Bsp. 9: "Metalle und Nichtmetallen heiraten, weil sie sich mögen. Je weiter sie im PSE auseinander stehen, desto mehr mögen sie sich."

Manche Didaktiker wenden sich vehement gegen "anthropomorphisierende, animistische Hilfsvorstellungen" wie in Bsp. 9. Sie bezeichnen solche Bilder, wie auch "Katalysatoren als Heiratsvermittler", gerne als "geschmacklos". Als Begründung wird angeführt:

  • es würde sich um Vorstellungen aus völlig wesensfremden Bereichen handeln (Chemie und zwischenmenschliche Beziehungen),
  • sie würden Lernende mit emotionalen Bezügen "belasten" und 
  • dem Fach angemessenes Verständnis für lange Zeit blockieren.

Ich teile diese Position nur sehr eingeschränkt. An anderer Stelle fordern nämlich Pädagogen und Didaktiker auf der Grundlage empirischer Befunde, dass manche (vor allem weibliche) Lernende Chemie gerne als "kaltes" Fach empfinden:

  • mehr "emotionale Komponenten" in den Unterricht mit einzubringen,
  • Sprache (in Maßen) schülergerecht und altersgemäß einzusetzen und
  • den Unterricht (auch sprachlich) lebendig zu gestalten.

Diese Ziele klingen plausibel und können meines Erachtens dazu beitragen,

  • die festgestellte "emotionale Ablehnung" dieses "kalten" Chemieunterrichts zu mildern,
  • den Unterricht mit Hilfe von sprachlichen Mitteln lebendig zu gestalten sowie
  • chemisches Wissen über Bilder zu verankern, was Empfehlungen von Lernforschern entspricht.

Gehirnforschung und Bibel wissen um die enorme Bedeutung bildhafter Darstellung in Form von Analogiemodellen etwa zum Zweck, das Verständnis abstrakter Zusammenhänge bzw. die Akzeptanz fortgeschrittener sozialer Normen zu vergrößern.

Einwände sind allerdings in extremen Fällen durchaus berechtigt, z.B.

  • wenn zu drastische Bilder Anwendung finden
    Bsp. 10: "Fluor vergewaltigt den Kohlenstoff" oder "Wasserstoff lässt sich vom Brom scheiden und heiratet lieber Chlor." Angesichts der hohen Zahl von Scheidungskindern werden zu viele Lernende das Bild wenig lustig finden.
  • wenn die Bilder falsche Zusammenhänge transportieren,
    Bsp. 11: "Männchen mit Rucksäcken voller Elektronen laufen durch den Draht." Es gibt keine Entsprechung für die Männchen und Rucksäcke im illustrierten Inhalt.
  • oder wenn die Vorstellung von Lernenden auf diesem bildlichen Niveau belassen wird, z.B. gerade im Falle von Mittelschul- oder Realschul-Absolventen, die damit die Schule verlassen.

In allgemeinbildenden Schulen mit wissenschaftlichem Unterricht ist eine lockere Sprache mit gelegentlichen Bildern durchaus von der Mehrzahl der Didaktiker akzeptiert.

3.3.3.2 Fachliche Ausbaufähigkeit

Aus der Lernpsychologie ist bekannt und belegt, dass das größte Lernhemmnis Prozesse sind, die Umlernen nach dem Schema "vergiss-was-du-bisher-weißt" erfordern. (Erinnerung: Material Lernen 1). Deshalb sollte das wichtigste Kriterium für die Auswahl der Unterrichtsstrategie sein, solche Inhalte zu vermitteln bzw. Beispiele und Modelle auszuwählen, die später nur verbessert, nicht aber in bedeutenden Wesenszügen widerrufen werden müssen.

3.3.3.3 Angemessenheit

Die Angemessenheit von Unterrichtsinhalten zu beurteilen ist allein Sache von (Fach)lehrern. Angemessenheit:

  • hängt ab vom Vorwissen Lernender,
  • dieses Vorwissen unterscheidet sich von Klasse zu Klasse und
  • kann deshalb nicht Eingang in Lehrpläne und -bücher finden.

Deshalb ist die Erkundung des Vorwissens bei möglichst vielen Lernenden einer Klasse wichtigste Bedingung für das Erreichen von Angemessenheit des eigenen Unterrichts.

Dieses Prinzip ist durch Einsteiger in den Lehrberuf schwer handhabbar, da die Erfahrung fehlt, auf deren Grundlage Entscheidungen gefällt werden können.


3.3.4 Maßnahmen zur didaktischen Transformation

3.3.4.1 Elementarisierung

Elementarisierung ist der Prozess des Findens von Elementarem.

Zur Beschreibung des Elementaren siehe oben in Kapitel 3.3.1.

Aufgabe: Finden Sie das Elementare zu folgenden Inhalten aus den Lernbereichen:

  • 09.3 Elektronenübergänge
  • 10.2 Umkehrbare Reaktionen
  • 11.6 Redox-Gleichgewichte
  • 12.2 Proteine.

3.3.4.2 Vernachlässigung

(Vorerst) nebensächlicher Effekte werden (noch) nicht betrachtet.

Die Quantifizierung wird dann in Stufen nachgeliefert:

  • erst als einfache Beziehung: "mehr als ..., größer als ..., schneller als ..."
  • dann als "je mehr ... desto ..."-Beziehung,
  • schließlich ausgedrückt in Zahlenwerten, Tabellen, Diagrammen, Gesetzen und mathematischen Formeln.

3.3.4.3 Partikularisierung

Man betrachtet zunächst einen Teilaspekt, der zu grundlegenden Erkenntnissen und Gesetzmäßigkeiten führt.

Diese kann nur durch Einstieg über Teilaspekte bewältigt werden:

  1. Partikularisierung in Säuren, Basen, ihre Herstellung, Reaktionen und daraus Salze. Dann Säuren in Sauerstoffsäuren und andere (z.B. Salzsäure), schließlich exemplarische Behandlung von schwefliger Säure.
  2. Partikularisierung in Elektrochemie und Reduktion, Oxidation, Korrosion. Aus der Elektrochemie nehmen wir die elektrochemische Zelle, dann die Halbzelle als das Elementare: ein Metall in seiner Salzlösung.
  3. Partikularisierung in Bindungen und zwischenmolekulare Kräfte, eventuell Verbindungsklassen. Von dort: grundlegende Bindungsarten, meist ohne Metallbindung, schließlich beginnen mit der Ionenbindung.

3.3.4.4 Generalisierung

Wie oben in Kapitel 3.3.1 erwähnt trachtet der Mensch danach, durch Einordnen beobachteter Phänomene in eine überschaubare Anzahl von "Schubladen" (Regeln, Gesetzmäßigkeiten) Sicherheit in der täglichen Auseinandersetzung mit der Welt zu erlangen. Diesem Ziel dient auch die Generalisierung.

3.3.4.5 Rückgriff auf historische Erkenntnisstufen

Wie demnächst bei der Beschreibung des parallelgenetischen Lehrgangs in Kapitel 3.5.5 erläutert wird, verläuft die historische Entwicklung der Chemie und die individuelle Entwicklung von naturwissenschaftlichem Denken häufig einigermaßen parallel. Oft decken sich Verständnisschwierigkeiten von Lernenden mit jenen, mit denen Chemiker vor 100 oder 250 Jahren zu kämpfen hatten.

Hinweis auf Bsp. 7: Für manche Zwecke reicht es, das Rutherfordsche Atommodell von 1911 zu kennen, um Phänomene erklären zu können.


Zur eigenen Kontrolle:

  1. II: Nehmen Sie eine didaktische Reduktion zum Thema Ester bis zum Elementaren vor und rekonstruieren Sie bis auf das Niveau einer Jgst. 10 Gymnasium oder Realschule.

  2. II: Listen Sie all jene Inhalte auf, die bei einer didaktischen Reduktion Ihres Wissensstandes zum Thema Säure/Base-Konzepte für eine Jgst. 9 auf der Strecke bleiben müssten.

  3. III: Diskutieren Sie Vor- und Nachteile einer Generalisierung wie "Elemente einer Gruppe haben sehr ähnliche Eigenschaften, die sie von den Elementen der Nachbargruppe klar unterscheiden."

  4. III: Arbeiten Sie mögliche Konflikte zwischen dem Wahrheitsanspruch eines Chemie-Professors und der Tätigkeit eines Chemie-Lehrers in Jgst. 9 einer weiterführenden Schule heraus.

  5. I: "Das Bohr'sche Atommodell ist falsch." Geben Sie an, welche Maßnahme zur didaktischen Reduktion der Autor dieser Aussage offenbar nicht kennt.

Hinweise zur Lösung


Download der Abbildungen als PowerPoint-Animationen

E-Mail an: Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de