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Biologie:
Workshop Kompetenzorientiertes Experimentieren
04. März. 2013
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Kompetenzmodell - Naturwissenschaften
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Handlungs-kompetenz
Grundkompetenzen
A
„Beobachten & Erfassen“
Schüler lernt ein Phänomen aus Natur, Experiment, etc.:
- zu erfassen
- wissenschaftlich zu beschreiben (Fachsprache, Formelsprache) - wissenschaftlichen Konzepten bzw. Prinzipien zuzuordnen
B
„Untersuchen & Bearbeiten“
Schüler lernt mittels fachspezifischer Methoden:
- Untersuchungsfragen (Forscherfrage) zu stellen
- Informationen zu recherchieren
- Hypothesen aufzustellen
- Vorgänge bzw. Experimente zu planen
- Stoffe (Feststoffe, Flüssigkeiten, Gase) herzustellen
- Stoffe/Vorgänge untersuchen, analysieren, prüfen
- Experimente beschreiben und protokollieren
- Ergebnisse zu interpretieren.
C
„Bewerten & Anwenden“
Schüler lernt die Ergebnisse
- bezüglich Konsequenzen zu bewerten - und anderen über eine Präsentation zu kommunizieren.
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Kompetenz durch DenkFlex©
04. März. 2013
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Kompetenz durch KLEx©
Kreatives
Lösungsorientiertes
Experimentieren
04. März. 2013
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Kompetenzen sind die erlernbaren Fähigkeiten und Fertigkeiten,
um bestimmte Probleme zu lösen,
und die Bedeutung der Lösungen für Mensch und Natur zu erkennen.
( F.E. Weinert, 2001)
Experiment
Kompetenz
? ?
?
?
?
?
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Welche Fähigkeiten sollen/können erworben und trainiert werden?
Welche Voraussetzungen müssen Schüler mitbringen? Wie können sie gefördert werden?
Wie koppelt man Experimente mit einer Problemstellung, deren Lösungen für die Schüler relevant sind?
Basis-Experiment
Kompetenz
Fähigkeiten Fertigkeiten
? ?
Schüler ?
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Grundkompetenzen (Fähigkeiten & Fertigkeiten), die durch Basisexperimente erworben werden können.
Interpretation
Experimentelle Fertigkeiten
Fachwissen
Teamfähigkeit
Bewertung
Kommunikation
Abstraktionsfähigkeit
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Wie koppelt man Experimente mit einer Problemstellung, deren Lösungen für die Schüler relevant sind?
Basis-Experiment
Kompetenz
Fähigkeiten Fertigkeiten
?
04. März. 2013
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Welche Problemstellungen sind konstruierbar?
Auf unbekannte Situationen
Auf bekannte Situationen
Problemstellung
Festigt Grundkompetenzen
Festigt Problemlösekompetenz
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Basis-Experiment
Kompetenz
Fähigkeiten Fertigkeiten
?
pH-Wert
Messung
an Salzsäure
Indikatoren
pH-Meter
pH=-log (H3O+)
pH-Wert
Messung
an Salpetersäure
Problemstellung auf
bekannte Situation
Festigt
Grundkompetenzen
Beispiel traditioneller Experimentierweise
04. März. 2013
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Basisexperiment
Basisexperiment (real oder virtuell)
Lehrer oder Schüler
Gedankliche Problemstellung
Experimentelle Problemstellung
Kompetenzweg 1 Kompetenzweg 2
Erwerb von Grundkompetenzen
Erwerb von Problemlösekompetenz
04. März. 2013
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Basisexperiment
Bitte Gruppen bilden! 04. März. 2013
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Basisexperiment – Stabilität durch Faltung
1 Ahornblatt Auffächerung, Mittelader, Gespinst aus Seitenadern , …
2 Philodendronblatt Mittelrippe, „Auffingerung“ des Blattes , …
3 Bananenblatt Massive Mittelrippe (Leitbündel), parallele Seitengefäße,
…
4 Palmenblatt Auffächerung, Faltung, …
Basisexperiment
04. März. 2013
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Basisexperiment – Messung der Tragfähigkeit
Basisexperiment
1
2
Material:
2 DIN A4-Blätter, 2 Holzleisten,
1 Gewichtssatz, 1 Lineal
maximale Belastung (in g)
ungefaltetes Blatt
gefaltetes Blatt
04. März. 2013
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Basisexperiment
Basisexperiment (real oder virtuell)
Lehrer oder Schüler
Gedankliche Problemstellung
Experimentelle Problemstellung
Kompetenzweg 1 Kompetenzweg 2
Erwerb von Grundkompetenzen
Erwerb von Problemlösekompetenz
Zuordnung zur Handlungskompetenz BEx
„Beobachten & Erfassen“
Erfassung X
Beschreibung - Fachsprache X
Zuordnung X
„Untersuchen & Bearbeiten“
Untersuchungsfrage stellen
Hypothesen aufstellen
Recherche
Planung eines Experiments X
Protokollführung X
Durchführung eines Experiments X
Interpretation der Ergebnisse
„Bewerten & Anwenden“ Bewertung & Schlussfolgerung
Kommunikation X
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Kann kreatives Potential gefördert werden?
3 Quellen für den
kreativen Fluss
Mentales Training
JA
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Querdenken mit der
F~O~K~U~S~kreativ- Methode©
Flexibles Denken
Originelles Denken
Konzentriertes Denken
Unterbewusstes Denken
Strategisches Denken
Kreative
Lösung
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04. März. 2013
Positives Dilemma
Entdecken Sie die Positive Seite am „Pferdefleischskandal“!
„Was ist das Gute daran, dass man Pferdefleisch in Lasagne und Sugo
verarbeitet hat?“
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04. März. 2013
WOSAKO
Wort-Satz-Konstruktion zur Förderung des flexiblen Denkens:
Verknüpfung zweier möglichst weit entfernter Begriffe zu einem neuen
Satz
Variante 1: 5 Schüler hintereinander zu denselben Begriffspaaren
Startbegriff: Baumharz
Zielbegriff: Fossil
Variante 2: Begriffskette steht dem Lehrer zur Verfügung; für
jedes Wortpaar wählt er einen Schüler aus
Schüler 1: Weichteile – Fossil
Schüler 2: Meeresboden – Gesteinsschicht
Schüler 3: Magnolienblüte – Inkohlung
…..
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KLEx-Methode©
Basisexperiment (real oder virtuell)
Lehrer oder Schüler
Gedankliche Problemstellung
Experimentelle Problemstellung
Kompetenzweg 1 Kompetenzweg 2
Erwerb von Grundkompetenzen
Erwerb von Problemlösekompetenz
04. März. 2013
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Basisexperiment
Problemlösekompetenz
Grundkompetenzen
Problemstellung
KLEx© Kreatives Lösungsorientiertes Experimentieren
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Kreatives Lösungsorientiertes Experimentieren KLEx©
KLEx zielt auf möglichst viele Lösungswege ab!
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KLEx-Methode ©
Bitte Gruppen bilden! 04. März. 2013
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KLEx-Methode©
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
…
„Brücken aus Papier“:
Überlege dir möglichst viele Varianten um mit Hilfe von Papier
stabile „Brücken“ zu bauen.
Erstelle eine Liste von Möglichkeiten und beschreibe jede
Möglichkeit stichwortartig. Triff eine Vorhersage welches die 4
stabilsten Varianten sind und markiere diese in deiner Liste.
Setze die Liste beliebig fort!
04. März. 2013
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KLEx-Methode©
Variante Tragfähigkeit in g
1
2
3
4
„Brücken aus Papier“
Betrachte die 4 in ausgesuchten Varianten und stelle aus ihnen mit Hilfe der
vorliegenden Materialien möglichst tragfähige Verbindung zwischen den
Rückenlehnen zweier Rücken an Rücken gestellter Stühle her (Abstand der
Lehnen 15cm).
Teste die verschiedenen Möglichkeiten und überprüfe die Tragfähigkeit mit Hilfe
von Gewichten.
Fertige dazu eine Tabelle an und ermittle die tragfähigste Variante.
04. März. 2013
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04. März. 2013
KLEx-Methode©
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KLEx-Methode©
Zuordnung zur Handlungskompetenz BEx G-1 E-1
„Beobachten & Erfassen“
Erfassung X
Beschreibung - Fachsprache X
Zuordnung X
„Untersuchen & Bearbeiten“
Untersuchungsfrage stellen X
Hypothesen aufstellen X
Recherche
Planung eines Experiments X X X
Protokollführung X X X
Durchführung eines Experiments
X X
Interpretation der Ergebnisse X
„Bewerten & Anwenden“ Bewertung & Schlussfolgerung X
Kommunikation X X
04. März. 2013
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KLEx-Methode©
• Basisexperiment: „Was wird zum Fossil?“
04. März. 2013
Gipsabdruck eines Fossils
„Fossilabdrücke“ können mit geeignetem Material (rezente oder fossile
Muscheln und/oder Schnecken) auf folgendem Weg hergestellt werden:
Man bereitet ein etwa 2 bis 3cm dickes Stück Plastilin oder Ton vor und
drückt in dieses vorsichtig ein vorher angefeuchtetes oder mit Öl (Fett,
Vaseline, Handcreme) oberflächlich präpariertes Muschel- oder
Schneckengehäuse hinein. Dann löst man vorsichtig dieses wieder
heraus, prüft den Abdruck und kann diese Hohlform mit (angefärbtem)
Gips ausgießen. Den Gips lässt man abbinden und leicht antrocknen und
kann dann sein selbst hergestelltes „Fossil“ aus der Form lösen. Je nach
Dicke des Abgusses und Umgebungswärme trocknet der Gips in wenigen
Stunden durch. Nachträgliches Einfärben (mit Wasserfarben) ergibt dann
ganz „individuelle“ Stücke.
Material: Schnecken, Muscheln (rezent oder fossil), Ton od. Plastilin,
Vaseline, Gips, ev. Farbe.
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KLEx-Methode©
• KLEx: Möglichkeiten der Fossilisation Abgestorbene Organismen und/oder ihre Bewegungs- und Fraßspuren durchlaufen mehrere Phasen, bevor sie zu Fossilien werden:
Tod (Kadaver soll nicht gefressen werden …), Zersetzung, Einbettung, Entgasung, Diagenese, Erhaltung (z.B. als Steinkern, Spurenfossilien).
• Ziel: Die Schüler sollen anhand der aufgeführten Beispiele Fossilisationsmöglichkeiten diskutieren.
• Material: Fossilien aus der Schulsammlung; Fotos; Museumsbesuch.
04. März. 2013
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KLEx-Methode©
• KLEx: Fossilspiel
• Fossilisation ist ein langwieriger Prozess, der von
verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Fossilfunde bilden daher nur einen geringen Prozentsatz der Lebewesen ab, die die Erde einst bewohnt hatten.
• Ziel: Kennenlernen vielfältiger Faktoren, die den Prozess der Fossilisation beeinflussen; erkennen, dass nur wenige Lebewesen fossil erhalten bleiben; Schwierigkeiten bei der Interpretation von Fossilfunden nachvollziehen.
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KLEx-Methode©
• DenkFlex: Fossilspiel Erweiterung
• Voraussetzung: Kenntnisse aus dem KLEx-Fossilspiel
• Material: weißes Hochglanz-Papier (160g) für Herstellung der Spielkarten.
• Ziel: Die Schüler sollen, mit dem erworbenen Wissen ausgestattet, ein neues Fossilspiel entwickeln. Dabei sollen möglichst viele Fossilisationsbeispiele verwendet werden, ebenso sollen zahlreiche „kreative“ Schicksale der Lebewesen und Fossilien vorkommen.
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KLEx-Methode©
Zuordnung zur Handlungskompetenz BEx KLEx 1
KLEx 2
Flex
Denk
„Beobachten & Erfassen“
Erfassung X X
Beschreibung - Fachsprache X X X X
Zuordnung X
„Untersuchen & Bearbeiten“
Untersuchungsfrage stellen X
Hypothesen aufstellen X X
Recherche X X
Planung eines Experiments X X
Protokollführung X X X X
Durchführung eines Experiments
X X X X
Interpretation der Ergebnisse X X
„Bewerten & Anwenden“ Bewertung & Schlussfolgerung
X X X
Kommunikation X X X
04. März. 2013
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DenkFlex© - Basisexperiment
Magic Sand – Basisexperiment 1
Herstellung von Magic Sand
Film:
http://www.youtube.com/watch?v=1nNlOj_YB6s
Magic Sand – Basisexperiment 2
Erprobung der Eigenschaften und
Protokollierung.
04. März. 2013
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DenkFlex© - die gedankliche Variante
Magic Sand – Gedankenexperiment (KLEx)
Überlege dir möglichst viele Einsatzmöglichkeiten (Verwendungsmöglichkeiten)
von hydrophobem Sand.
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2
3
4
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10
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Zuordnung zur Handlungskompetenz BEx1 BEx2 KLEx
„Beobachten & Erfassen“
Erfassung X X
Beschreibung - Fachsprache X X
Zuordnung X X
„Untersuchen & Bearbeiten“
Untersuchungsfrage stellen X
Hypothesen aufstellen X X
Recherche X
Planung eines Experiments X X
Protokollführung X X
Durchführung eines Experiments X X
Interpretation der Ergebnisse X X
„Bewerten & Anwenden“ Bewertung & Schlussfolgerung X X
Kommunikation X X x
DenkFlex© - die gedankliche Variante
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DenkFlex© - die gedankliche Variante
Das Mauna Loa Diagramm Schritt 1
Finde möglichst viele
Erklärungen für den Anstieg der
Kurve im Verlauf des Beobachtungs-
zeitraumes (blaue Kurve).
Notiere die gefundenen Lösungen
in einem Protokoll.
Schritt 2:
„Wodurch entsteht die jährliche Schwankung der Kurve?“
Finde möglichst viele Erklärungen für diese Frage.
Betrachte dazu das nebenstehende Diagramm eines
Jahresverlaufs.
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Zuordnung zur Handlungskompetenz S-1 S-2
„Beobachten & Erfassen“
Erfassung X X
Beschreibung - Fachsprache X X
Zuordnung X X
„Untersuchen & Bearbeiten“
Untersuchungsfrage stellen
Hypothesen aufstellen X X
Recherche X X
Planung eines Experiments
Protokollführung
Durchführung eines Experiments
Interpretation der Ergebnisse
„Bewerten & Anwenden“ Bewertung & Schlussfolgerung X X
Kommunikation X X
DenkFlex© - die gedankliche Variante
04. März. 2013