Problemlösendes Lernen im Physikunterricht

Aktuelle Lerntheorien, problemorientierter Unterricht und Besonderheiten der Physikdidaktik

Die Krise, in welcher der heutige naturwissenschaftliche Unterricht in Deutschland steckt, wurde bereits 1977 von Born und Euler provokativ auf den Punkt gebracht:
Unsere Kinder lernen keine Physik, weil der Lehrer über ihre Köpfe hinweg doziert.
Unsere Kinder wählen Physik ab, weil der Unterricht zu abstrakt und nicht interessant ist.
Unsere Kinder werden morgen die Welt nicht verstehen, weil ihnen das physikalische Grundwissen fehlt.
In den Ergebnissen der internationalen Vergleichstudien TIMSS („Third International Mathematics and Science Study“, vgl. Baumert et al., 1997) und auch der PISA-Studie („Programme for International Student Assessment“, vgl. Baumert et al., 2001) zeigte sich, dass deutsche Schüler mit ihren Fähigkeiten aus dem mathematisch-naturwissenschaftlichen Bereich lediglich im Mittelfeld liegen. Zwar konnten sie Routineaufgaben relativ sicher ausführen, sobald aber ein größerer Transfer oder logische Schlussfolgerungen gefordert waren, fielen die Ergebnisse weit schlechter aus.
Diese anscheinend bei deutschen Schülern noch kaum vorhandene Fähigkeit, neuartige Aufgaben zu lösen, wird in der Pädagogik und Psychologie als Problemlösekompetenz bezeichnet. Die Tatsache, dass japanische Schüler in der Spitzengruppe lagen, erklärt Schümer (1998) eben gerade durch die starke Konzentration auf das Problemlösen im Unterricht an japanischen Schulen. In ihrer Auswertung der Videostudien von TIMSS schreibt sie: „Den Schülern werden Probleme d.h. anspruchsvolle Aufgaben gestellt, die einen Bezug zur Realität haben. Die Probleme werden anschaulich dargeboten, intensiv diskutiert […]. Auffallend häufig stehen Probleme im Mittelpunkt, die auf verschiedene Arten gelöst werden können oder mehrere Lösungen haben.

Inhaltsverzeichnis

• 1. Einleitung
• 2. Lerntheoretische Grundlagen
  • 2.1. Verschiedene Aspekte des Wissenserwerbs
    • 2.1.1. Motivation und Interesse beim aktiven Wissenserwerb
    • 2.1.2. Selbstgesteuerter Wissenserwerb
    • 2.1.3. Konstruktiver Wissenserwerb
    • 2.1.4. Situativer Wissenserwerb
    • 2.1.5. Wissenserwerb im sozialen Zusammenhang
  • 2.2. Förderung des Wissenserwerbs
    • 2.2.1. Systemvermittelnde Lernumgebungen
    • 2.2.2. Problemorientierte Lernumgebungen
    • 2.2.3. Adaptive Lernumgebungen
  • 2.3. Vorwissen und Wissensstrukturen
    • 2.3.1. Bereichsbezogenes Wissen
    • 2.3.2. Strategisches Wissen
    • 2.3.3. Metakognitives Wissen
  • 2.4. Wissensstrukturen und Concept Maps
    • 2.4.1. Methoden zur Erstellung von Wissensstrukturen
    • 2.4.2. Concept Maps
• 3. Lernfördernde Funktionen von Beispielen und deren Bedeutung beim Problemlösen
  • 3.1. Relevanz von Beispielen
  • 3.2. Beispielarten
  • 3.3. Beispiele und ihre Funktion
    • 3.3.1. Motivationale Funktion
    • 3.3.2. Beispiele als Materialien für exploratives Lernen
    • 3.3.3. Beispiele als Illustration allgemeiner Prinzipien und Prozeduren
  • 3.4. Optimierung von Beispielen
• 4. Problemlösendes Lernen
  • 4.1. Definition eines Problems
  • 4.2. Problemarten
  • 4.3. Problemlösen und Lernprozesse
    • 4.3.1. Die Grundlagen für erfolgreiches Problemlösen
  • 4.4. Verbesserung des Problemlösens
• 5. Transferprozesse
  • 5.1. Arten und Formen des Lerntransfers
  • 5.2. Äußere Einflussnahme zur Verbesserung analogen Transfers
    • 5.2.1. Modellbegründete Instruktion
    • 5.2.2. Struktur-Abbildungs-Theorie
    • 5.2.3. Ausgearbeitete Beispielaufgaben
    • 5.2.4. Metakognitive Kontrolle
• 6. Didaktische Ansätze problemorientierten Lernens
  • 6.1. Problembewusstsein und Motivation
  • 6.2. Problemorientierter Unterricht
  • 6.3. Die Praxis des Klassengesprächs
  • 6.4. Selbständiges Problemlösen der Schüler
  • 6.5. Der Ansatz des Cognitive Apprenticeship
  • 6.6. Kreativität und die Fähigkeit Probleme zu stellen
• 7. Fachdidaktische Ansätze problemorientierten Lernens
  • 7.1. Die Rolle des Experiments im (problemorientierten) Physikunterricht
    • 7.1.1. Verschiedene Experimentierformen und ihr Erfolg
    • 7.1.2. Didaktische Leistungen des Computereinsatzes
  • 7.2. Zum Einsatz von Schulbuch und Fachsprache im (problemorientierten) Physikunterricht
• 8. Planung des Unterrichts
  • 8.1. Bestimmung und Präzisierung des (Basis-) Lehrstoffs
  • 8.2. Darstellung des Lehrstoffs als Aufgabenklasse
  • 8.3. Von der Aufgabenklasse zu konkreten Aufgaben
• 9. Schlussbetrachtung

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese wissenschaftliche Arbeit befasst sich mit dem Konzept des problemorientierten Lernens im Physikunterricht. Sie untersucht die theoretischen Grundlagen des Lernens, insbesondere im Kontext des Wissenserwerbs und der Problemlösung. Ziel ist es, die Relevanz problemorientierter Lernansätze für den Physikunterricht aufzuzeigen und konkrete didaktische Strategien zur Umsetzung dieser Ansätze zu entwickeln.

• Lerntheoretische Grundlagen und ihre Anwendung im Physikunterricht
• Bedeutung von Beispielen und deren Funktion beim Problemlösen
• Problemarten und Strategien zur Verbesserung des Problemlösens
• Transferprozesse und Möglichkeiten zur Verbesserung des analogen Transfers
• Didaktische und fachdidaktische Ansätze problemorientierten Lernens im Physikunterricht

Zusammenfassung der Kapitel

Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die das Thema problemorientiertes Lernen im Physikunterricht einführt und den Aufbau der Arbeit erläutert. Kapitel 2 beleuchtet die lerntheoretischen Grundlagen, die für das Verständnis des problemorientierten Lernens relevant sind. Hier werden verschiedene Aspekte des Wissenserwerbs sowie die Förderung des Wissenserwerbs durch verschiedene Lernumgebungen diskutiert. Kapitel 3 befasst sich mit der Bedeutung von Beispielen im Problemlöseprozess. Es werden verschiedene Beispielarten und ihre Funktionen im Lernprozess analysiert. Kapitel 4 definiert das Konzept des Problemlösens und untersucht verschiedene Problemarten sowie die Prozesse des Problemlösens. Kapitel 5 befasst sich mit Transferprozessen und Möglichkeiten, den analogen Transfer zu verbessern. Kapitel 6 stellt verschiedene didaktische Ansätze problemorientierten Lernens vor, während Kapitel 7 fachdidaktische Ansätze im Physikunterricht beleuchtet. Kapitel 8 behandelt die Planung des Unterrichts im Hinblick auf problemorientiertes Lernen. Die Arbeit endet mit einer Schlussbetrachtung, die die wichtigsten Erkenntnisse zusammenfasst und zukünftige Forschungsperspektiven eröffnet.

Schlüsselwörter

Problemorientiertes Lernen, Physikunterricht, Lerntheorien, Wissenserwerb, Problemlösen, Transferprozesse, Didaktik, Fachdidaktik, Experimentieren, Schulbuch, Fachsprache.

Details

• College: University of Constance
• Grade: 1,0
• Author: Martin D. C. Bruch (Author)
• Publication Year: 2006
• Pages: 82
• Catalog Number: V116197
• ISBN (eBook): 9783640177929
• ISBN (Book): 9783640182954
• Language: German
• Tags: Problemlösendes Lernen Physikunterricht Problemlösen Pädagogik Didaktik Lerntheorien problemorientiert Wissenserwerb Beispiele Transfer Psychologie Cognitive Apprenticeship Unterrichtsplanung Konstruktivismus Kognitive Psychologie Physik Lernumgebung Kompetenzen