Fachdidaktik Biologie

Planungs- und Arbeitshilfen

Allgemeine Didaktik und Fachdidaktik

Es mag Naturtalente geben, die guten Unterricht aus dem Bauch heraus enwickeln. Doch auch wenn diese Fähigkeit vorhanden ist, so beschränkt sie sich sehr häufig auf bestimmte Unterrichtsbereiche (in denen man z.B. viel Vorerfahrung oder eine herausragende Fachkompetenz besitzt).

Abseits der Reichweite dieser natürlichen Begabung kann bei der Planung von Unterricht auf Erkenntnissen aus der Allgemeinen Didaktik und der Fachdidaktik zu verschiedenen Planungsfeldern (Entscheidungsfelder!) zurückgegriffen werden. Durch diese Hilfestellungen kann der Planungsprozess strukturierter und effizienter erfolgen. Lehr- und Lernprozesse lassen sich in verschiedene Phasen gliedern.

1. Stundeneinstieg

Hilfestellungen aus der "Allgemeinen Didaktik"

„Der Stundeneinstieg soll - mit unmittelbarer oder oder mittelbarer Hilfe des Lehrers - die Schüler für das Thema und das Thema den Schülern erschließen" (H. Meyer 1987 Bd II, S.123). [...] Ein Stundeneinstieg soll Schüler motivieren." (aus A. Riedl, Grundlagen der Didaktik). Die Konstruktivistische Didaktik gibt dazu z.B. einen möglichen Ansatz, den die Fachdidaktik aufgreifen kann: z.B. den kognitiven Konflikt!

Weitere Quellen zur Allgemeinen Didaktik: 

 

Hilfestellungen aus der Fachdidaktik

Die Fachdidaktik ist in der Lage, beim Finden eines Unterrichtseinstieges auftretende Probleme vor dem fachwissenschaftlichen Hintergund zu betrachten und Lösungen zu finden. Sie kann auch nach fachwissenschaftlichen Prinzipien kategorisieren, was es ermöglicht Ansätze für generalisierende Hilfestellungen zur Einstiegsplanung zu geben.

2. Erarbeitungsphase

Hilfestellungen aus der "Allgemeinen Didaktik"

In der Erarbeitungsphase bedient sich der Lehrer bestimmter „Methoden" und „Organisations- bzw. Sozialformen" (der Link verdeutlicht die "Definitionsprobleme") zur Gestaltung des Lernprozesses und des "Lernweges". Die Allgemeine Didaktik nimmt zu prinzipiellen Vor- und Nachteilen einzelner Formen Stellung. Sie kann in der Regel keine Aussage dazu machen, welche Form in einer konkreten Unterrichtsstunde einzusetzen ist, da die Entscheidung an das jeweilige Fach angepasst werden muss. Das liegt unter anderem daran, das sowohl die Bedingungsfelder (oder Rahmenbedingungen) als auch die Entscheidungsfelder fachspezifisch sind. Dies wird nicht zuletzt dadurch bedingt, dass die "Fachgemäßen Arbeitsweisen" variieren, weshalb auch hier die Fachdidaktiken Lösungen anbieten müssen. Ansätze der Lerntheoretischen Didaktik ("Berliner Modell") helfen bei der Strukturierung des Lernprozesses.

Hilfestellungen aus der Fachdidaktik

Prinzipiell ist der Einsatz Fachgemäßer Arbeitsweisen hilfreich und wünschenswert. Sie geben unter dem methodische Aspekt einen Lernweg sowie geeignete Organisations- und Sozialformen vor. Daneben ist ihr Einsatz zum Erreichen bestimmter formaler, affektiver und psychomotorischer Lernziele unerlässlich. Für bestimmte Unterrichtinhalte geeignete Arbeitsweisen erschließen sich bei vorhandener fachwissenschaftlicher Kompetenz fast von alleine.

3. Sicherungsphase

Hilfestellungen aus der "Allgemeinen Didaktik"

Prinzipielle Aufgaben einer Sicherung und damit verbundenen Anforderungen können der Allgemeinen Didaktik entnommen werden. Fachspezifische besonderheiten bietet diese nicht.

Hilfestellungen aus der Fachdidaktik

Hier kommen unter anderem fachgemäße Arbeitsweisen ins Spiel. Als Sicherung können z.B. Zeichnungen Mikroskopischer Präparate oder entsprechende Fotos dienen. Evtl. können auch Präparate an sich oder gesammelte Originale (vgl. Herbarium) die Sicherungsfunktion übernehmen. Die Allgemeine Didaktik kann in diese Richtung bei der Planung wenig bieten, hier sind fachdidaktische Kennnisse gefragt. Es gibt in der Biologie fachspezifische Möglichkeiten, die über einen Merksatz oder eine Kollage hinaus gehen. Oft kann man aber auch "allgemeine Rezepte" aus der Didaktik an das Unterrichtfach anpassen.

Tools

Lehr/Lern-Mini-Welt: BeiBringBasar

Das Konzept des BeiBringBasars bietet Vorteile, die in anderen Lehrveranstaltungen der Universität und auch in der zweiten Ausbildungsphase im Referendariat so nicht genutzt werden können: direkten Schüler*innenkontakt und ein Setting für ein Lehr-Lern-Labor zur Untersuchung der Auswirkung von Änderungen an Lehrmaterialien und -konzepten.

  • Entwicklung von 15 minütige Lehr-Lern-Sequenzen für Schüler*innengruppen von 3-4 Schüler*innen, die an einem Tisch durchgeführt werden können.
  • nach 20 min kurzes schriftliches Feedback der Lernenden
  • Wechsel zum nächsten Stand
  • Während die Schüler*innen so innerhalb eines Vormittags 6 verschiedene Lehr-Lern-Einheiten durchlaufen, haben die Lehramtsstudierenden die Chance, Erfahrungen aus bereits erfolgten Durchläufen oder alternative Planungen flexibel mit einer neuen Schlüler*innengruppe zu testen.

Experimente & Hypothesen

Die Planung von Biologie Unterricht orientiert sich häufig an der Naturwissenschaft Biologie (vgl. Standardverfahren). Deshalb finden sich entsprechende naturwissenschaftliche Strukturen im BU wieder: Deduktion & Induktion, Hypothesenbildung & -überprüfung sowie Experimente und Versuche.
Die Klärung der Begrifflichkeiten vor der Planung ist für eine sinnvolle Umsetzung hilfreich, deshalb hier der Versuch einer Zusammenfassung.

Naturwissenschaftliche Hypothesen

Naturwissenschaftliche Hypothesen müssen mind. 2 Bedingungen erfüllen:

  1. sie müssen in sich widerspruchsfrei und eindeutig formuliert sein
  2. sie müssen überprüfbar und ggf. widerlegbar sein
    Es müssen Sachverhalte/Ergebnisse existieren, die die Hypothese bestätigen aber auch solche Sachverhalte/Ergebnisse, die sie wiederlegen (Falsifikatoren). Gleichzeitig müssen die in der Fromulierung auftretenden Begriffe und Konzepte operationalisierbar sein, d.h. durch Beobachtungen erfassbar sein.
  3. sie müssen im Sinne einer synthethischen Aussage formuliert sein

weiterhin sind die folgenden Charakteristika anzutreffen:

  • sie machen Angaben zu Zusammenhängen oder sind Antworten auf Problemstellungen

Es gibt verschiedene Typen von Hypothesen, man unterscheidet prinzipiell (z.B. Hussy & Möller) zwischen:

  • Kausalhypothesen (z.B. je - desto, wenn - dann)
  • funktionale Hypothesen (z.B. x hat im System S die Funktion f)

Die experimentellen Anforderungen und Untersuchungsmöglichkeiten zur Überprüfung dieser beiden Hypothesentypen undterscheiden sich zwar nicht in ihrer Struktur, jedoch in der Interpretation der Ergebnisse und den notwendigen Kontrollen bzw. Vergleichen (vgl. R. Kötter, Anmerkungen zur Experimentalkultur).

pdf-Tools:

  • pdf24: erstellt und trennt bzw. vereinigt pdfs, Installation als Drucker (inst. Version)
  • pdf-Creator: virtueller Drucker, erstellt durch "Drucken" aus allem ein pdf (inst. Version)
  • PDFTKBuilder: trennt und vereinigt pdf-Dokumente (portable Version)
  • pdfXChangeViewer: erstellt Anmerkungen, Graphiken etc. in pdfs (inst. Version)

XLS-Sheet

T-Test

Voraussetzungen:

  • mind. Intervallskalierung
  • normalverteilte Daten: testen z.B. mit Kolmogorov-Smirnov-Test, signifikanter Levene-Test meist ausreichend

SPSS Analyse

  • Test auf Normalverteilung (für Auswahl parametrische oder nichtparametriche Tests): Statistik Guru | Deskript. Anal. -> Explorative Datenanalyse -> Normalverteilungsdiagramm mit Tests -> liefert Shapiro Wilk und Kolmogorov-Smirnov Tests 
  • Achtung: Filter werden ggf. nicht angezeigt!
  • Analysieren --> Mittelwerte vergleichen
  • T-TEst für unabhängige Stichproben erlaubt vergleich 2er Gruppen anhand einer "Filter"- bzw. Zuordnungsvariable
  • Cronbachs' Alpha --> Analysieren --> Reliabilität
  • Daten auswählen --> Daten --> Fälle auswählen --> Falls ... Bedingung eingeben | (SEX = 1 & ALTER < 26) | (Sex=2 & ALTER >=25) | Link | Link
  • Mittelwert bzw. neue Variable berechen: Transformieren --> Variable berechnen, hier numerischen Ausdruck oder Funktion angeben
  • Korrelationsanalysen gehen nicht mit Strings (kleines a bei den bunten Bällen) in Datenansicht 2. Spalte ändern und umkodieren
  • Effektstärke (ungepaarter T-Test, nicht in SPSS) Cohen's d für gepaarter T-Tests
  • Faktorenanalyse Statistik Guru; Auswertung und Kenngrößen
  • Fehlerbalken MatheGuru

Material zu Augmented Reality

HP Reveal-App:

HP Reveal Studio:

Trigger, Overlay und Anleitung:

  • zip mit Vorlagen und How-To zu Ishihara im Workshop
  • zip mit Vorlagen zum Alzheimer Workshop (WIS) & HowTo.pdf  (Achtung: Link lautet studio.aurasma.com)
  • zip mit Vorlagen Weilburg & HowTo.pdf & Android apk des Alzheimerkoffers

Photometrie:

Unterrichtsentwurf - Die schriftliche Unterrichtsplanung

Checkliste für einen guten Entwurf (sicher unvollständig!)

  1. Prüfen Sie das formulierte Stunden-Thema! Ist die Formulierung OK und der Definition entsprechend, passt es zum Inhalt und den LZ?
  2. Prüfen Sie die angegebenen LZ: Sind sie richtig formuliert? Gehen Sie über eine reine Tätigkeitsbeschreibung hinaus? Kann man ihre „Erarbeitung“ in mind. einer Phase des Unterrichtsentwurfs wiederfinden? Werden Sie irgendwo überprüft bzw. Inhalte gesichert? Ordnen Sie zur Überprüfung einzelnen Phasen/Schritten die Lernziele (LZ) zu, die damit angestrebt bzw. erreicht werden sollen. Alle angegebenen LZ müssen in der Stunde so abgebildet werden können. Gleichzeitig müssen alle Unterrichtsschritte (und Medien) einem LZ dienlich sein.
  3. Ist die Sachanalyse ausreichend/nicht zu umfangreich? Werden Quellen zitiert?
  4. Ist die Bedeutung des Unterrichtsgegenstandes inhaltlich ausreichend dargelegt? Sind die verschiedenen Ebenen von Bildungs- und Erziehungszielen beleuchtet (personale, gesellschaftliche, fachliche Ebene/Ziele/Bedeutung)? Wofür lege ich im Hinblick auf die individuelle, gesellschaftliche Entwicklung und fachliche Ausbildung mit dem Unterrichtsgegenstand Grundsteine und leiste Beiträge?
  5. Werden in der Didaktik Vor- und Nachteile verschiedener Phänomene, Kontexte und Zugangswege unter Berücksichtigung der „Einfachheit“ und der Denkweise sowie der Möglichkeiten der Schüler betrachtet?
  6. Arbeiten Sie in der Didaktik einen „Erkenntnisweg" heraus, berücksichtigen und nennen Sie mögliche Erkenntnisprobleme und beleuchten Sie Lösungen/Hilfestellung inhaltlicher/logischer Art?
  7. Zeigen Sie in der Methodik welche Vorteile die ausgewählten Medien und Methoden bei der Lösung von in der Didaktik erörterten Problemen oder auf dem Lernweg an sich bieten?
  8. Ist das Arbeitsmaterial auf Ihre didaktischen Ziele und Überlegungen abgestimmt! 
  9. Sind die Arbeitsanweisungen und/oder Aufgaben - auch auf den ABs - eindeutig formuliert?
  10. Sind die Aufgaben dem Erreichen eines LZ oder Teil-LZ dienlich? Können Sie also einzelnen Aufgaben eine Rolle/Bedeutung/Funktion in der Erarbeitung von Inhalten und Erkenntnissen auf dem Lernweg zuordnen?
  11. Berücksichtigt die Gestaltung der Materialien im Sinne des Layouts die Wahrnehmungsgesetze?
  12. Sind fakultative Aufgaben für besonders schnelle Schüler vorgesehen? Kann man die dabei erarbeiteten Inhalte später ggf. für alle nutzbar machen und evtl. in den BU integrieren?

Fachdidaktische Zeitschriften & Forschungspublikationen

Zeitschriften zum Biologie Unterricht

Sammlungen

Bücher

  • Grundlagen der Didaktik
    Alfred Riedl; Steiner, Auflage: 1 (Oktober 2004)
  • Biologieunterricht heute: Eine moderne Fachdidaktik
    Killermann;  Auer; Auflage: 12., überarbeitete und aktualisierte Auflage. (Oktober 2009) (Amazon)
  • Biologiedidaktik - Grundlagen und Methoden
    Berck; Quelle & Meyer; Auflage: 3., korr. u. überarb. A. (Juni 2005)
  • Biologie-Didaktik: Praxishandbuch für die Sekundarstufe 1 und 2
    Spörhase-Eichmann, Cornelsen Verlag Scriptor (September 2004)
  • Fachdidaktik Biologie
    Gropengießer, Eschenhagen, Kattmann; Aulis Verlag Deubner; Auflage: 8., durchgesehene Auflage. (Dezember 2006)
  • Theorien in der biologiedidaktischen Forschung - Ein Handbuch für Lehramtsstudenten und Doktoranden,
    Dirk Krüger und Helmut Vogt, Springer-Lehrbuch, 2007, DOI: 10.1007/978-3-540-68166-3 , Springer-Link
  • Präsentieren in Wissenschaft und Forschung,
    B. Hey 2011 Springer, 2011, DOI: 10.1007/978-3-642-14587-2_4

Einzelpublikationen:

Evaluation & guter Unterricht

Außerschulische Lernorte

  • Staatsexamensarbeit zu Außerschulischen Lernorten (Verlinkung Hessischer Bildungsserver) | lokal
  • Hamburger Rahmenvorgabe zum Lernen an außerschulischen Lernorten | lokal

Begleitmaterial zu  den Veranstaltungen

Verschiedene Informationsangebote im Internet

Didaktischer Ort

Mit Ort ist in diesem Begriff keine räumliche, eher eine zeitliche, Lokalisierung in der Stunde (oder Unterrichtsreihe) gemeint. Basierend auf der Phasierung (Artikulation) einer Stunde, findet sich ein Arbeitsblatt oder ein Experiment in einer bestimmten Phase der Stunde wieder und verfolgt damit eine ganz bestimmte didaktische Zielsetzung. Im "Einstieg" als didaktischem Ort soll z.B. ein Problem geschaffen oder Neugierde geweckt werden. In der "Erarbeitung" wird die erstmalige Lösung des aufgeworfenen Problems angestrebt. Ein AB, das in dieser Phase eingesetzt wird, muss demnach entweder "fragend-entwickelnd" oder mittels eines Versuchs oder Experiments die Lösung für die Schüler erreichbar machen. Dafür muss ein gewisser Informationsgehalt oder -inhalt gewährleistet sein. Ein am Ende der Stunde eingesetztes AB mit Fragen, die mit bereits vorhandenem Wissen aus der Stunde beantwortet werden oder erarbeitete Zusammenhänge zusammenfassen, dient der "Sicherung" (oder Lernzielkontrolle).

Unter dem didaktischen Ort versteht man letztlich also zwar oft eine zeitliche Unterrichtsphase, wobei es jedoch nicht auf die Zeit sondern die dann gerade verfolgte didaktische Zielsetzung ankommt. So können in einer Stunde z.B. mehrere Erarbeitungs- oder Sicherungsphasen auftreten. Der Didaktische Ort, also letztlich der Zweck des Einsatzes, stellt deshalb gewisse Bedingungen an die eingesetzten Medien.