Naturwissenschaftliches Experimentieren im Lichte der jüngeren Wissenschaftsforschung – Auf der Suche nach einem authentischen Experimentbegriff der Fachdidaktik

Abstract

The article examines the question of authenticity of scientific experimentation in science teaching and learning. An analysis of recent findings from research about experimentation in science will be compared with the often pre-structured learning environments in science education. It turns out that the epistemic strategy of scientific experimentation in any case does not resemble a "machine" to produce right answers. A variety of experimental strategies in science will be presented. Experiments have a productive life of their own. The materiality of instruments and objects as well as practical manipulations is of great importance in science. The goal of experimentation in science can be understood as striving for congruence between experimental practices and theoretical assumptions. While an experiment is performed, such congruence has not yet been successfully established. Testing hypotheses is only one experimental strategy among others. If experimentation in classrooms should have anything in common with experimentation in scientific research, a more complex idea of experimentation has to be established in the discourse of science education.Keywords experiment · epistemology · sociology of science · history of science · authenticity Der folgende Beitrag versucht wesentlich auf Basis wissenschaftstheoretischer und historischer Befunde der aktuellen fachdidaktischen Diskussion über das Experimentieren im naturwissenschaftlichen Unterricht einen normativen Aspekt hinzuzufügen. Unter der Prämisse, dass UnterZusammenfassung Der Artikel geht der Frage der Authentizität des naturwissenschaftlichen Experimentierens im Unterricht nach. Als Vergleichsfolie zu den oft stark vorstrukturierten Lernumgebungen des Unterrichts dient eine Analyse der jüngeren Befunde der Wissenschaftsforschung über Experimentieren. Es zeigt sich, dass die epistemische Strategie des Experimentierens in keinem Fall einer "Antwortmaschine" gleicht. Es lässt sich eine Vielzahl von Experimentalstrategien identifizieren, die der Artikel systematisiert. Experimente führen ein produktives Eigenleben. Der Materialität von Instrumenten und Objekten und dem praktisch-manuellen Handeln kommt große Bedeutung zu. Das Ziel des Experimentierens lässt sich eher darin verstehen, die Materialität des Experiments, Handeln und theoretische Annahmen in Kongruenz zu bringen. Experimentieren ist ein Prozess, in dem diese Kongruenz gerade noch nicht erfolgreich hergestellt worden ist. Hypothesen zu testen ist nur eine von vielen experimentellen Strategien. Wenn Experimentieren in Schule und Forschung überhaupt etwas miteinander zu tun haben sollen, bedarf es eines komplexeren Experiment-Begriffs als es im fachdidaktischen Diskurs zurzeit der Fall ist.

Entwicklung und Evaluation einer Lehrkräftefortbildung zur Planung von selbstgesteuerten Experimenten

“…Bestätigt wird dies von einer Interviewstudie, in der angehende Lehrkräfte das Experiment zumeist als Lehrmethode und nicht als Methode einer naturwissenschaftlichen Untersuchung sehen (Gyllenpalm & Wickman, 2011). Des Weiteren lässt sich in diesem Zusammenhang aufzeigen, dass das Experiment im Chemieunterricht nicht mit einem Experiment in der realen Forschung gleichzusetzen ist (Höttecke & Rieß, 2015). Ein neuerer Definitionsansatz lautet: "The aim is usually to gain new knowledge or to approve existing knowledge by researching the influence of different variables" , S. 1229 Erwerb der Fähigkeit zum kritischen Auseinandersetzen mit den persönlichen, sozialen, wirtschaftlichen, ökologischen und moralisch-ethischen Aspekten von SSIs Im Rahmen einer europäischen Delphi-Studie konnten fünf Hauptkategorien als Ziele für das Experimentieren in der Sekundarstufe II identifiziert werden (Welzel et al, 1998).…”

Entwicklung und Evaluation eines Seminarkonzepts zur Förderung der experimentellen Planungskompetenz von Lehramtsstudierenden im Fach Chemie

“…Das Experiment nimmt aus epistemologischer Sicht eine herausragende Stellung ein, stellt es doch eine der wichtigsten neuzeitlichen Innovationen innerhalb der Naturwissenschaften dar (Gebhard, Höttecke & Rehm, 2017;Höttecke & Rieß, 2015). Im Vergleich zu anderen naturwissenschaftlichen Methoden -beispielsweise Beobachten, Vergleichen oder Messen -handelt es sich bei einem Experiment um einen noch stärker kontrollierten Ansatz.…”

“…Solche Forschungs-Publikationen sind jedoch "keine Abbilder dessen, wie in Laboren, Büros und Besprechungsräumen tatsächlich gearbeitet worden ist" (Höttecke & Rieß, 2015, S. 131). Dementsprechend sollten sie eher als nachträgliche Rekonstruktionen verstanden werden (Höttecke & Rieß, 2015). Diesem Umstand zum Trotz kann eine Vermittlung eines aus epistemologischer Sicht logischen Ablaufs von Untersuchungsmethoden im Rahmen von Unterricht sinnvoll sein, da dies zu einem strukturierteren Vorgehen der Schülerinnen und Schüler und dadurch zu verbesserten Leistungen führen kann (Wahser & Sumfleth, 2008).…”

Flipped Classroom im Physikunterricht

“…Darüber hinaus gibt es in den Naturwissenschaften spezifische Merkmale der Unterrichtsqualität, welche nur ihnen eigen sind. Zu diesen fachspezifisch schüleraktivierenden und Scientific Literacy fördernden Tätigkeiten gehört der forschend-entdeckende Unterricht, der in der Fachdidaktik als besonders physikauthentisch gilt (Höttecke & Rieß 2015 Begründung: Das Leistungsniveau im Fach Physik wird hier verstanden als die Summe der kognitiven Fähigkeiten im Fach Physik. Es wird abgebildet in der Notenleistung, welche als Zeugnisnote operationalisiert wird.…”

“…Drei Charakteristika der vorliegenden Studie müssen dabei jedoch berücksichtigt werden. (Höttecke & Rieß 2015), auch wenn der Zusammenhang zwischen Einsatz von Unterrichtsexperimenten und Lernerfolg einen empirischen Nachweis schuldig bleibt (Roth et al 1997). Die Rolle kann nicht allein durch Experimente in Lernvideos ausgefüllt werden.…”