Didaktik der Chemie / Universität Bayreuth

Stand: 16.04.13

 

2 Didaktische Reduktion

Ziel: Begriffsbestimmung


2.1 Beschreibung

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":

Bsp.:
  1. Immer wenn ich an diesem Zaun vorbeigehe bellt mich ein großer Hund an. Oder
  2. Immer wenn ich nicht gelernt habe werde ich abgefragt (logische Konsequenz: also lerne ich nie denn der Lehrer kann mich nicht jeden Tag abfragen!).

(Didaktische) Reduktion im weitesten Sinn ist Teil des Bemühens des Menschen, sich in seiner Umwelt vorausschauend zurechtzufinden.

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.

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

Didaktische Reduktion bedeutet:

  • nicht Simplifizierung
  • nicht Trivialisierung und auch
  • nicht Ausdünnung des Stoffes auf ein "erträgliches Maß" (durch wen auch immer).


Folie: Didaktische Reduktion auf das Elementare


2.2 Prinzipien

2.2.1 Fachliche Richtigkeit

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

  • dass der Stoff widerspruchsfrei mit dem aktuellen Wissen der Schüler sein muss;
  • dass dem Lernenden und dem Lehrer 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.
  • dass das Darstellungsniveau des Lehrers dem Kenntnisstand und dem Denkvermögen der Schüler angepasst sein muss.

Manche Didaktiker wenden sich vehement gegen "anthropomorphisierende, animistische Hilfsvorstellungen":

  • Stoffe, die Verbindungen eingehen, "weil sie sich mögen" oder eben nicht, "weil sie sich nicht mögen";
  • Katalysatoren als "Heiratsvermittler" werden durchaus als "geschmacklos" bezeichnet.

Als Begründung wird angeführt:

  • es würde sich um Vorstellungen aus völlig wesensfremdem Bereich handeln,
  • sie würden Schüler mit emotionalen Bezügen "belasten" und 
  • fachangemessenes Verständnis für lange Zeit blockieren.

Ich teile diese Position nur sehr eingeschränkt. An anderer Stelle fordern nämlich Pädagogen:

  • 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
  • Wissen über Bilder zu verankern.

Die Gehirnforschung und die 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 ausschließlich drastische Bilder ("Männchen mit Rucksäcken voller Elektronen, die durch den Draht laufen", "Fluor vergewaltigt den Kohlenstoff") Anwendung finden und
  • die Vorstellung der Schüler auf diesem Niveau belassen wird, z.B. gerade im Falle von Haupt- oder Realschülern, 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.

2.2.2 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.

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.

2.2.3 Angemessenheit

Die Angemessenheit von Unterrichtsstoff zu beurteilen ist allein Sache des (Fach)lehrers:

  • weil sie im Wesentlichen vom Vorwissen der Schüler abhängt
  • dieses Vorwissen sich aber von Klasse zu Klasse unterscheidet und
  • deshalb nicht Eingang in Lehrpläne und -bücher finden kann.

Deshalb ist die Erforschung des Vorwissens bei möglichst vielen Schülern der Klasse wichtigste Bedingung für das Erreichen von Angemessenheit des eigenen Unterrichts.


2.3 Maßnahmen zur didaktischen Reduktion

2.3.1 Elementarisierung

Folie: Das Elementare

Alles, was der Lehrer dazu beitragen kann, den Prozess des Findens und Begreifens von Elementarem zu erleichtern, heißt Elementarisierung.

2.3.2 Vernachlässigung

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

G_Elementarisierung_f2.gif (7856 Byte)

Folie: Teile weglassen; Internet gefährlich...

Internet gefährlich für Hausfrauen

CHICAGO. Wer auch "Offline" noch vom Internet träumt, seine Stunden vor dem 'Computer aus- dehnt, und nervös wird, wenn er nicht surfen kann, ist süchtig. US- Psychologen vergleichen die Internet-Sucht mit der nach Alkohol und Drogen. Ihre Befriedigung befreit vorübergehend von Unruhe, Angst und Problemen. Dafür leiden wichtige Beziehungen, Arbeit oder Ausbildung. Hausfrauen sind am stärksten gefährdet, fand Kimberly Young von der Universität Pittsburg in Bradford. Aber auch Studenten, Schüler und Leute ohne Ganztagsjob sind häufig abhängig vom Internet, berichtete Young auf der Jahrestagung der American Psychological Society in Chicago.
Die Forscherin interviewte 396 Internet-Benutzer, die wenigstens vier von acht Kriterien der Internet-Sucht erfüllten. Nur acht Prozent der Befragten arbeiteten in High-Tech-Berufen oder waren anderweitig auf EDV spezialisiert.
Lediglich jeder zehnte schaltete sich ein, um Informationen auszuschöpfen. Renner waren die "Chat Rooms", virtuelle Plauderstübchen, mit einem Nutzungsanteil von 35 Prozent. "Krankhafte Netz-Benutzer suchen nicht nach mehr Wissen, sondern nach sozialer Stütze, sexueller Erfüllung und Unterstützung bei der Entwicklung als Persönlichkeit", folgert die Psychologin. Durch das Netz könnten sie Beziehungen zu Leuten aufbauen, denen sie sich nah fühlten, ohne ihnen wirklich nah zu kommen.

Folie: Teile weglassen; ...für Hausfrauen. Der vollständige Text.
Aus Nordbayerischer Kurier, 16/17.8.1997

Hinweis: fließende Grenze zur Manipulation.

Beispiel: Reaktionsgleichungen; Wenn sie in der einführenden Chemie (Jahrgangsstufe 9 RS und Gym) eingesetzt werden, erfahren Schüler nichts über

  • Verunreinigungen der Edukte,
  • Zwischenstufen im Reaktionsverlauf,
  • Nebenprodukte,
  • Aktivierungsenergien zum Starten der Reaktion,
  • Katalysatoren,
  • die Rolle des Reaktionsmediums (Lösungsmittel, pH, Phasen, Temperatur), die
  • Gleichgewichtslage und
  • quantitative Aspekte wie etwa molare Verhältnisse und Ausbeute.

Die Quantifizierung etwa kann dann in Stufen "nachgeschoben" werden:

  • 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.

Im begrifflichen Bereich ist das gleiche Prinzip anwendbar:

  • zunächst besteht Materie aus Teilchen, dann
  • aus Atomen und Atomverbänden (Molekülen), schließlich
  • auch aus geladenen Teilchen (Anionen und Kationen, atomar oder molekular) oder
  • übergeordneten Strukturen (Elementarzellen, Mizellen, Mikrokristalliten).

Sprachliche Exaktheit ist vor allem vom Lehrer zu fordern. Die Ausschärfung bei Schülern ist ein langfristiger Prozess, der nicht zu stark beschleunigt werden sollte, damit sich Schüler spontane Äußerungen (in Alltagssprache) noch zutrauen.

2.3.3 Partikularisierung

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

Die Anorganische Chemie gliedert sich in mehrere komplexe Begriffsbündel, wie etwa

  • Säuren / Basen / Salze
  • Oxidation / Reduktion / Redox
  • chemische Bindung, Verbindungsklassen, zwischenmolekulare Kräfte.

Diese können nur durch Einstiege über Teilaspekte bewältigt werden:

  • Sauerstoffsäuren nach Arrhenius
  • Reaktion von Metallen mit Sauerstoff
  • Atombindung im idealen Gas.

2.3.4 Generalisierung

Wie im Kapitel "Definition" erwähnt trachtet der Mensch danach, durch Einordnen beobachteter Phänomene in eine überschaubare Anzahl von "Schubladen" Sicherheit im täglichen Umgang mit ihnen zu erlangen. Diesem Ziel dient auch die Generalisierung.

Beispiel: das PSE

  • es gibt die große Anzahl von 111 Elementen.
  • Diese sind in die Zeilen (7) und Spalten (32) einer Tabelle eingeordnet.
  • Die Spalten heißen Gruppen und enthalten Elemente mit gleicher Anzahl von Valenzelektronen.
  • Die Zeilen heißen Perioden und enthalten Elemente, die die gleiche Elektronenschale auffüllen.

Dabei schleichen sich Ungenauigkeiten ein, die man zunächst vernachlässigt, zum Teil später durch Ausschärfen von Begriffen beseitigt:

  • Die Wertigkeit lässt sich aus der Gruppennummer berechnen. Streng genommen aber nicht mehr für die 3.-7. Periode und Nebengruppenelemente.
  • Alle Elemente einer Gruppe besitzen sehr ähnliche Eigenschaften. Aber: nicht so bei Schrägbeziehungen.
  • Mit steigender Ordnungszahl steigt die Atommasse. Aber: nicht so bei den Paaren Co-Ni, Th-Pa, U-Np, Pu-Am.

2.3.5 Rückgriff auf historische Erkenntnisstufen

Die historische Entwicklung der Chemie und die individuelle Entwicklung von naturwissenschaftlichem Denken verlaufen parallel. Häufig decken sich Verständnisschwierigkeiten z.B. von Schülern einer Jahrgangsstufe 9 (etwa Redox) mit jenen Schwierigkeiten, mit denen die Fachwissenschaftler vor 250 Jahren zu kämpfen hatten.

Das Nachvollziehen des (vereinfachten) historischen Weges kann zu leichterem Verständnis führen. Dabei sollten allerdings

  • Irrtümer, die in Sackgassen führten (Phlogiston-Theorie)
  • ideologische oder religiöse Verirrungen ("organische Substanzen können nie künstlich hergestellt werden") oder
  • veraltete Begriffe und Sprachgebrauch (Pottasche, doppelt kohlensaures Natrium)

nur sehr sparsam und mit klarer Zielsetzung eingesetzt werden.


2.4 Erweiterung des Begriffes: 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 individuale und soziale Relationen (affektive Dimension) zu vermitteln.

Didaktische Rekonstruktion führt zu einem Mehrwert unterrichtlicher Bemühungen.

Folie: Didaktische Rekonstruktion

Bsp. für diesen "Mehrwert": etwa

  • ethische Fragen zur Gewinnung und Verwendung
  • bestimmter Messwerte,
  • theoretische Vorannahmen,
  • kontroverse Auffassungen,
  • fachübergreifende Ergebnisse,
  • in Beziehung setzen mit der Lebenswelt.

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.


3 Zusammenfassung: das sollte bleiben

  1. Man findet zu jedem Thema immer zu viele Inhalte für die zur Verfügung stehende Zeit.
  2. Die Auswahl von Inhalten sollte den bewährten empirischen Prinzipien folgen.
  3. Zusätzlich ist didaktischen Transformation erforderlich: erst Reduktion bis zum Elementaren, dann Rekonstruktion nach anerkannten Prinzipien und mit Hilfe empirisch bewährter Maßnahmen.

Zur eigenen Kontrolle:

  1. 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. 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.


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