Naturkundliche und naturwissenschaftliche Bildung von der frühen
Kindheit bis ins Erwachsenenalter als Ganzes betrachtet
Prof. Dieter Plappert

dieter@plappert-freiburg.de(01.10.2013)

Staatliches Seminar für Didaktik und Lehrerbildung (Gymnasien) Freiburg

Inhalt0. Ausgangslage ......................................................................................................................................................1
1. Der Kerzenversuch im Kindergarten ....................................................................................................................2
2. Der Kerzenversuch mit Referendaren .................................................................................................................3
3. Zum physikalischen Hintergrund des Kerzenversuchs.........................................................................................3
4. Eine erste Zwischenbilanz....................................................................................................................................4
5. Naturwissenschaftlicher Unterricht heißt zwei Welten miteinander verbinden.....................................................5
6. Greifen kommt vor dem Begriff ............................................................................................................................6
7. Wann haben Kinder die zum Verständnis der Naturwissenschaft notwendige kognitive Reife?.........................6
8. Kinder haben das ganze Potenzial.......................................................................................................................89. Sprachbildung im naturwissenschaftlichen Unterricht..........................................................................................910. Die drei Stufen eines „wurzelschlagenden Unterrichts“......................................................................................911. Ästhetische Bildung – ein Element der 1. Stufe ...............................................................................................10
12. Die 3. Stufe bedarf bestimmter kognitiver Voraussetzungen!..........................................................................10
13. Geometrisch-bildliches Denken als Brücke zum Formalen..............................................................................11
14. Vom Oberflächenwissen zum tiefen persönlichen Verstehen nach John Hattie..............................................12
15. Lebendige Begriffe statt leerer Worthülsen – der n-Prozess als impulsierendes Unterrichtsprinzip ...............13
16. Der Unterricht in der Kursstufe sollte alle drei Stufen umfassen......................................................................13
17. Leitlinien eines impulsierenden naturwissenschaftlichen Unterrichts...............................................................14
18. Konsequenzen für die Bildungsplanerstellung..................................................................................................15
19. Freiburger Forschungsräume: „Auf die Haltung kommt es an!“.......................................................................16
20. Abschließende Gedanken.................................................................................................................................20
Literatur:............................................................................................................................................................21

0.

Ausgangslage

Physik und Chemie gehören im Gegensatz zu Biologie weltweit zu den unbeliebtesten Fächern. Vom Unterricht indiesen Fächern bleibt oft die schmerzvoll erlebte Erinnerung des Nichtkönnens, des Nichtverstehens. Diese wirkt
wie eine Barriere für lebenslanges Lernen. Die Ursachen scheinen vielschichtig, wie etwa Gottfried Merzyn in seiner Studie „Naturwissenschaften, Mathematik und Technik – immer unbeliebter“ [1] analysiert. Statt die dort beschriebenen Ursachen konsequent anzugehen, drängt „naturwissenschaftliche“ Bildung nach tradierten Unterrichtskonzepten in die „Kinderstuben“. Die Begründung ist verblüffend simpel – ökonomisch statt pädagogisch –und immer ähnlich: „Deutschland braucht Ingenieure“ [2] oder „Naturwissenschaften spielen in unserer Gesellschaft eine bedeutende Rolle. Denn der Wohlstand des Landes beruht zunehmend auf dem Rohstoff Bildung, dasWissen avanciert zum Fließband des 21. Jahrhunderts. Immer stärker unterstützen Wirtschaft und Politik deshalb die naturwissenschaftliche Frühförderung mit Fokus auf Bildung im Vorschulalter. Bereits zu einem möglichst frühen Zeitpunkt möchte man das
Interesse der Kleinen wecken…“[3]. Industrie und Verbände überschwemmen
Kindertageseinrichtungen mit Forscherkisten und Experimentieranleitungen.
Vertraute Schülerexperimente werden
einfach um einige Jahre vorverlegt undmutieren zu modernen Kindergartenexperimenten [4]. So kann es sein, dasseng angeleitete Experimente ohne Zusammenhang zur Welt der Kinder mit
pseudowissenschaftlichen,manchmalaus dem 19. Jahrhundert stammenden,
teilweise falschen Erklärungsmustern geAbb. 1: Der Kerzenversuch ist beliebt in naturwissendeutet werden (Abb.1). Diese Art der naschaftlichen Anleitungen für Kindergarten und Grundschule [4].
turwissenschaftlichen Frühförderung berücksichtigt nicht die Entwicklung des Kin-

1des, berücksichtigt nicht, was ein Kind im jeweiligen Alter, in der heutigen Zeit wirklich braucht. Sie erscheint als
Stückwerk. So kann es sein, dass ein Kind den „Kerzenversuch“ (Abb. 1) bis zu fünfmal in seiner Schulzeit erlebt:
im Kindergarten, in der Grundschule, in Naturphänomene in Klasse 5, im Fachunterricht von Physik und Chemie.
In diesem Artikel soll anhand dieses Kerzenversuchs zunächst gezeigt werden, wie problematisch eine naturwissenschaftliche Frühförderung sein kann. Danach soll schrittweise der n-Prozess als Unterrichtsprinzip
entwickelt werden, woraus dann Leitlinien für einen impulsierenden, naturkundlichen und naturwissenschaftlichen Unterricht aufgestellt werden können, durch die der gesamte individuelle Bildungsprozess, von derfrühen Kindheit bis ins Erwachsenenalter, in den Blick genommen werden kann. Daraus werden dann Konsequenzen für die Erstellung von Bildungsplänen gezogen. Abschließend wird dann anhand des Projekts „Freiburger Forschungsräume“ gezeigt, wie eine konkrete Umsetzung dieser Leitlinien realisiert werden kann.

1.

Der Kerzenversuch im Kindergarten

In der mit Mikroskop, Lupen, Magneten, elektrischem Bastelmaterial, Waagen etc. ausgestatteten Forscherecke eines Kindergartens mit offenem Konzept, fragt die Erzieherin die 5-jährige Maria, ob sie das „Feuertreppenexperiment“ zeigen möchte. Sie ist begeistert, holt selbständig einen Teller, blaues Krepppapier,eine Knetkugel, kurze und lange Streichhölzer und ein Trinkglas. Mit dem Krepppapier färbt sie das Wasser
blau. In die Knetkugel steckt sie Streichhölzer so nebeneinander, dass sich ihre Köpfe fast berühren
(Abb. 2). Während dieser Vorbereitungen kommen immer mehr interessierte Kinder an den Tisch, bis etwa
15 Paare weit geöffneter Kinderaugen mit Hochspannung dem Geschehen folgen. Maria entzündet mit einem langen Streichholz eines der in
die Knete gestreckten Streichhölzer. Die Streichhölzer entzünden
sich nacheinander und eine Feuertreppe entsteht. Wenn nach kurzer
Zeit alle Streichhölzer mit heller
Flamme brennen, stülpt Maria das
Trinkglas über das Feuer. Nach kurzer Zeit erlischt das Feuer, woraufhin das Wasser im Glas in die Höhe
steigt. Es herrscht weiterhin Hochspannung – bis die Erzieherin fragt,
warum eigentlich das Wasser in die
Höhe gestiegen sei. In Windeseilesind nun plötzlich fast alle Kinder
verschwunden. Ich erkundige mich,warum denn diese Frage gestellt
Abb. 2: Die „Feuertreppe“ im Kindergarten [0]wurde. Weil es sich doch um frühkindliche Naturwissenschaft handelt und nun die Erklärung kommen muss: „Die Flamme frisst den Sauerstoff der Luft auf und deshalb steigt dass Wasser in dem Hohlraum hoch.“ Im Handbuch der naturwissenschaftlichen Bildung – Theorie und Praxis für die Arbeit in Kindertageseinrichtungen [3] finden wir dazu: „Didaktisch reduziert kann man auch folgende Deutung anbieten: „Das Experiment zeigt, dass die Kerzenflamme nicht die gesamte Luft zum Brennen benötigt, sondern nur einen Anteil der Luft, der rund ein Viertel ausmacht – eben den Sauerstoffanteil. Und wenn der zu einem großen Teil‚ verbraucht ist, dann wird dieser Anteil durch Wasser aufgefüllt, denn ein Vakuum gibt es in der Natur nicht.“
Eine Woche später möchte ich den Versuchsablauf filmen. Wieder beginnt ein Kind den Versuch vorzubereiten. Wieder kommen viele interessierte Kinder hinzu. Aus irgendeinem Grund ging die Feuertreppe nachdem Entzünden des ersten Streichholzes nicht los. Die Kinder rufen Vorschläge herein, was zu tun sei. Es
wurden lange Streichhölzer zusätzlich in die Knetmasse gesteckt. Diese brannten und bogen sich zu unerwarteten Gestalten, das Interesse wurde immer größer. Könnte man nicht Stecknadeln zwischen die
Streichhölzer stecken, um die Feuerwirkung zu verstärken, oder Magnete usw. Alles wurde ausprobiert. Die
Erzieherin beobachtete, sorgte dafür, dass die Forschungsarbeiten in einem sicheren Rahmen erfolgen
konnten. Als nach einer Stunde intensiven Forschens die Konzentration einiger Kinder nachließ, leitete die
Erzieherin das Ende ein. Die Kinder räumten alles auf und gingen an andere Stationen des Kindergartens.
Einige gingen in die Bauecke, um mit Bauklötzen „Lagerfeuer“ zu machen, um das Erlebte zu verarbeiten.
War das nun weniger Naturwissenschaft, weil Erklärungen fehlten? Die Kinder hatten ganz vergessen, dasssie eigentlich ein Glas über die Flamme stülpen wollten oder sollten.

22.

Der Kerzenversuch mit Referendaren

Gerne lasse ich den Kerzenversuch in der Einführung zur Fachdidaktik Physik von Referendaren durchführen. Die meisten, z.T.
promovierte Physiker und Chemiker, kennen ihn. Eine Referendarin hatte diesen Versuch schon in Kindergartengruppen angeleitet. Sie meinte, dass sie den Versuch kenne und wisse worauf es
ankomme. Ich bat alle den Versuch durchzuführen, da er u. a.
zeigen soll, mit wie wenig Aufwand Schülerexperimente im Unterricht möglich sind und wie wichtig es ist, Beobachtung und Interpretation zu unterscheiden. Die Zweiergruppen hatten die Versuche schnell durchgeführt. Die Beschreibung der Durchführung
und der Beobachtungen war knapp und präzise. Über die Erklärung war schnell Einigkeit gefunden: „Sauerstoff verschwindet
Abb. 3: Referendare beim Kerzenverbeim Verbrennen, es entsteht ein Unterdruck, Wasser steigt
suchhoch.“ Nach einer kurzen Pause meldet sich „schüchtern“ ein junger Physiker: „Könnte es nicht auch daran liegen, dass die Abkühlung der Luft durch das Verlöschen derKerzenflamme die Ursache der Wasserhebung ist?“ Nach kurzer, kontroverser Diskussion wurde klar, dass
der Zeitpunkt des Steiges des Wasserspiegels einen Hinweis geben kann, ob die Ursache der „verschwindende Sauerstoff“ oder die „Abkühlung der Luft“ ist. Im ersten Fall, müsste das Steigen besonders während
des hellen Brennens der Flamme erfolgen (da gerade dann viel Sauerstoff pro Zeiteinheit verbraucht wird).
Im zweiten Fall müsste das Steigen erst bei kleiner werdender Flamme erfolgen, besonders nach dem Verlöschen der Flamme. Auf solche Feinheit hatte niemand geachtet. Der Versuch wurde nun mit „Hochspannung“ wiederholt, die eigentliche Forschungsarbeit
begann. Erstaunlich war, wie lange manche Forschergruppen brauchten, das Beobachtete wirklichanzuerkennen und sich dabei von ihrem Vorwissen zu lösen. Die Leser sollten diesen Versuch am
bestenselbstdurchführen.
Unter
www.plappert-freiburg.de kann er als Video
betrachtet werden.

3.

Zum physikalischen Hintergrund des Kerzenversuchs

Wie komplex allein schon eine reproduzierbare Sicherung des Versuchsablaufes ist, zeigt die bei„Jugend Forscht 2013“ ausgezeichnete Arbeit zum
Kerzenlift. Dort wird wie an anderer Stelle [6] auchbeschrieben, dass zwar Sauerstoff bei der Verbrennung verbraucht wird, dass gleichzeitig jedochviel „größere Mengen“ an Kohlendioxid und Wasserdampf als Reaktionsprodukte entstehen. So
könnte sogar ein Überdruck erwartet werden. Es
zeigt sich, dass der physikalisch-chemische Hintergrund dieses Versuchs ausgesprochen komplex
ist. Eine zentrale Ursache des Wasserhebens ist
die Druckdifferenz, die durch die Abnahme derTemperatur der Luft beim Erlöschen der Kerze
entsteht. Hierbei spielt die Tatsache, dass Wasserdampf kondensiert, sicher eine entscheidende Rolle. Wasserdampf hat vor dem Kondensieren ein
etwa 2000 mal größeres Volumen. Ein Teil desfarblosen Wasserdampfgases, das sich neben
dem Kohlendioxid im Glas befindet, kondensiert
beim Erlöschen der Kerzenflamme durch die AbnahmederTemperatur.
In
den
unter
www.plappert-freiburg.de zu findenden Videos fällt
beim genauen Beobachten ein Beschlag des Glases zum Zeitpunkt des Steigens des Wassers auf.
Durch Video II wird die Erklärung plausibel, dassAbb. 4: Der Kerzenversuch bei „Jugend Forscht“3der bei der Verbrennung verschwundene Sauerstoff nicht der wesentliche Effekt sein kann: Das Glas wird
so lange über die brennende Kerzenflamme gehalten, bis sich so viel Kohlendioxid im Glas gesammelt hat,dass die Verbrennung beim Senken des Glases deutlich „behindert“ wird. Sobald das kohlendioxidhaltige
Glas auf die Wasseroberfläche gedrückt wird, erlischt die Kerzenflamme sofort. Der Wasserspiegel steigt
sogleich im Inneren des Glases, obwohl dabei kein Sauerstoff verbraucht wurde.

4.

Eine erste Zwischenbilanz

Beeindruckend war, wie bei den Kindern und den Referendaren dieselbe innere „Forschungshaltung“, Spannung, Freude, Tatendrang zu spüren war. Ihr Antrieb ist der gleiche: Neugier, eigene Fragen. Dasselbe ist
bei wissenschaftlich arbeitenden Erwachsenen wie etwa im europäischen Kernforschungszentrum CERN in
Genf zu spüren (Abb. 5). In vielen Schriften zur sog. „frühkindlichen naturwissenschaftlichen Bildung“ heißt
es: „Zieht man neue
entwicklungspsychologische Untersuchungenheran, belegen diese,
dass Kinder bereits überdie kognitiven Voraussetzungen verfügen, die
Welt zu erkunden undTheorien über diese zu
bilden: Kindern wird die
Fähigkeit
zugeschrieAbb. 5: Derselbe Forschergeist beim Kerzenversuch und bei CERN
ben, sich Phänomenen
der belebten und unbelebten Natur oder aus dem Bereich der Technik mit wissenschaftlichen Methoden zu
nähern. Dabei sind Kinder bereits zu Erkenntnisprozessen in der Lage, bei denen Annahmen über verschiedene Phänomene aufgestellt, geprüft und gegebenenfalls verändert werden.“ [7] Dennoch sollte die Grundhaltung von Kindern nicht mit der eines NaKinder trippeln mit ihren Fingern ganz schnell über das eigentlich flüssige
turwissenschaftlers verwechselt werden.
Gemisch von Maisstärkemehl und Wasser. Die Oberfläche fühlt sich ganz
Zutreffend ist zwar, dass Kinder sehr wohl
hart an und die Finger sinken nicht ein. Die Erziehern des „Hauses derkleinen Forscher“ erläutert: „Das ist Maismehlstärke und Wasser". Soweit
in der Lage sind, selbst gestellte Hypotheso gut. Nun folgt aber: „Mais besteht wie alle anderen Dinge aus vielen
sen zu prüfen. So bei der „Feuertreppe“ diekleinen Teilchen und die sind eckig. Wenn man Druck auf sie ausübt, verFrage, welche Rolle etwa Stecknadeln oderhaken sie sich ineinander und deshalb fühlt es sich an wie Beton". Warum
Magnete bei der Verbrennung spielen. Siediese „Erklärung“? Erklärt das etwas? Wäre nicht „weil halt“ besser gewesen oder „weil Maisstärke und Wasser sich so sehr mögen, dass sie zuhaben aber kein Interesse an „wissensammen bleiben wollen!“ Das klingt dann zwar nicht so wissenschaftlich,schaftlichen Erklärungen“, wie sie oft in Anaber es wäre altersgemäßer. Aus dem Blickwinkel der heutigen Physik
leitungen zu finden sind. Zudem entbehren
entbehrt die zitierte „wissenschaftliche Erklärung“ der Erzieherin jeder
die sog. „wissenschaftlichen Erklärungen“
Grundlage. Vielmehr wird eine mechanistische Weltanschauung des 19.
oft jeder fachwissenschaftlichen Grundlage.
Jahrhunderts suggeriert, in der man davon überzeugt war, dass durch die
Kenntnis der Bewegung der submikroskopischen Teilchen das Verhalten
Meist wird die Erfahrungsebene verlassen
der beobachtbaren Welt vorausgesagt werden kann. Dieses Denken ist
und eine wissenschaftlich klingende Teilseit fast 100 Jahren überholt.
chenebene betreten, die zwar plausibelklingt, jedoch keinerlei wissenschaftliche
Kasten 1: Zur Kritik der „wissenschaftlichen Erklärungen“: ein MärRelevanz hat. Dabei schiebt sich verdunchen, das als solches nicht erkennbar ist
kelndes Wissen (M. Wagenschein [8]) zwischen das Kind, den Jugendlichen, den Erwachsenen und die Erscheinungen ihrer Erfahrungswelt. Ein solches„Wissen“ wirkt, wie die heute üblichen schnellen Erklärungen, wie ein Hindernis für eigenständiges Fragen undLernen.
Im Weiteren soll nun den folgenden Fragen nachgegangen werden:• Welche Anforderungen sind an eine naturwissenschaftliche Bildung zu stellen, die den Bildungsprozesseines Kindes, eines Heranwachsenden als Ganzes im Blick hat und wie könnte ein solcher gefördert
werden?
• Welche innere Haltung soll den Lehrenden vorgelebt werden?

4

5.

Naturwissenschaftlicher Unterricht heißt zwei Welten miteinander verbinden

Durch einen naturwissenschaftlichen Unterricht werden zwei unterschiedliche Welten
miteinander in Kontakt gebracht: die „Naturwissenschaft“ mit dem „Lernenden“. Die Naturwissenschaft ist ein von Menschen in vielen Entwicklungsschritten geschaffenes Kulturgut und unterliegt einem stetigen Wandel.
Sie ist ein spezieller Zugang zur Welt. AndereZugänge sind möglich. Ein Kind erlebt vonAnfang an die Wirksamkeit der Naturgesetze,
die die Ausformung, das Wachstum seines
Körpers mit beeinflussen. Die Kultur, die das
Kind umgibt, kommt als bildender Faktor hinzu. Schrittweise bildet sich der Leib, das Gehirn, die Bewegungsmöglichkeiten, die Sprache und die kognitiven Strukturen. Primäre
sinnliche Erfahrungen sind zentrale Ausgangspunkte für die individuelle Entwicklung[9]. Die Naturwissenschaft, d. h. die begriffliAbb. 6: Individuum und Naturwissenschaft – zwei zunächst
che Beschreibung der Natur, spielt hierbei
unanhängige Welten
zunächst keinerlei Rolle. Erst mit einsetzendem naturwissenschaftlichem Unterricht
kommt das Individuum mit diesem Kulturgut in Berührung.
In dem naturwissenschaftlichen Unterricht geht es nun darum, die zwei „Welten“,
die durch Vorerfahrungen gebildete Erfahrungs- und Begriffswelt des Individuums
mit der Welt der Begriffe und Konzepte der zeitgenössischen Naturwissenschaft
miteinander zu verbinden. Die Naturwissenschaft kann nicht einfach sprachlichübermittelt werden, bzw. „den Kindern eingetrichtert“ werden. Es ist auch wenig
sinnvoll sie nur äußerlich am Lernenden anzuheften, z. B. für eine Klassenarbeit.
Es geht darum, zu ermöglichen, dass die naturwissenschaftlichen Methoden und
Begriffe im Lernenden „Wurzeln schlagen“. Es geht darum, dass sie in die persönliche Denk- und Erfahrungswelt der Kinder hineinwachsen können. Am Beispiel der Mondsichel führte Martin Wagenschein [8] vor fast 50 Jahren aus, dass
80% befragter Abiturienten die Mondsichel durch den Schatten der Erde verurAbb. 7: Die Sonne steht
sacht denken: „Nicht die Unkenntnis als solche ist es, die hier bestürzt. An seitlich, der Erdschatten
kann die Mondphase
ständige Unkenntnisse gehören zur Bildung. Aber hier ist die Wahrheit leicht zu
nicht verursachen!
sehen. Und noch leichter wäre zu bemerken, dass es der Erdschatten unmöglichsein kann, der den Mond aushöhlt. Denn der Sichelmond steht am Himmel niemals weit ab von der Sonne und nie ihr gegenüber (wie es ja sein müsste, wenn unser Schatten auf ihn fallen sollte.) (Abb. 7). Der moderne Mensch hat hier also oft gerade das verlernt, was die Naturwissenschaft ihn hätte lehren können - einer Sache gewahr werden, beobachten. Bedenklicher noch: Statt zu wissen, was er sehen könnte, wenn er gelernt hätte, hinzusehen, hat er leere Sätze bereit und hier nun gar
von einem anderen viel selteneren, meist nicht persönlich angeschauten und also auch nicht verstande nen Ergebnis her, der Mondfinsternis. Er hat es durch sogenanntes Lernen verlernt.“ Wagenschein zitiert
Simon Weil: „Jene Sonne, von der im Unterricht die Rede ist, hat für den Schüler nichts gemeinsam mit
der Sonne, die er sieht. Man reißt ihn aus dem Allgesamt seiner Umweltbeziehungen heraus […].“ Wagenschein schreibt: „Herausgerissen, der Wurzeln beraubt zu werden und dafür ein Gerede angeboten
zu bekommen, das ist ein nichtswürdiger Tausch […]. Leere Worte, die uns schmeicheln, Wissen zu sein
und uns taub machen für die Wirklichkeit.“ Die verfrühte Erklärung des Kerzenversuchs, kann, wie wir gesehen haben, nicht nur zu leeren, sondern auch falschen Worten führen und das Tragische ist, dass es nicht bemerkt wird und viele begeistert sind von dieser kindgerechten naturwissenschaftlichen Förderung. Was Not tut
ist eigenes hingebungsvolles, genaues Beobachten und redliches Erklären. Donata Elschenbroich fordert eine
„Frage-Schule“ statt einer „Antwort-Schule“ [10]. Im Folgenden sollen nun einzelne Gesichtspunkte erörtert werden, die dies fördern können.

56.

Greifen kommt vor dem Begriff

Ausgangspunkt jeder persönlicher Entwicklung sind persönliche Erfahrungen in der individuellen Lebenswelt beim
Beobachten, beim Nachahmen, beim Selbsttun. Diese Erfahrungen sind das „Saatbeet“, in dem beim Lernenden
später die naturwissenschaftlichen Konzepte Wurzel schlagen können. Schon vor 230 Jahren schien für J.H.
Pestalozzi ein „Erziehungsproblem“ vorzuliegen: „Die Kunst und Schul bringt dem Menschen das Urteil in den
Kopf, ehe er die Sache sieht und kennt, daher die Schulmenschen, so gemeiniglich weder die Sache selber,von der sie reden, noch die Menschen, mit denen sie handeln und wandeln, kennen. Es ist also ein vorzügliches Bedürfnis der guten Auferziehung, dass dieser Klippe ausgewichen werde und das Kind um aller Liebewillen nicht allzu früh akademisch erzogen werde: lieber im Stall, in der Küche, im Garten, in der Wohnstu be, als maßleidig beim Buch und mit nassen Augen abstrahierend.“ [28]Im Umgang mit der Welt ergibt es sich für den Heranwachsenden auf ganz natürliche Weise, dass nebenbei
zentrale naturwissenschaftliche und technische Methoden erprobt und eingeübt werden, wie• Beobachten,• nonverbales oder verbales Beschreiben und Symbolisieren,• Sortieren, Strukturieren, Allgemeines erkennen,• Erproben, d.h. Hypothesen bilden und in einfachen selbst erfundenen Experimenten überprüfen,• Planen, Konstruieren, Bauen, Optimieren.
Diese Fähigkeiten können implizit geübt werden, wenn die Kinder „ungestört“ bleiben. Sie können mit großer Konzentration und Hingabe
selbstständig forschend tätig werden. Wenn sich der durch das naturwissenschaftliche Vorwissen oft eingeengte Blick der Lernbegleiter wieder öffnet, können auch sie wieder zu forschen beginnen. Sie können
versuchen das oft überraschende Denken der Kinder und Jugendlichen
explizit zu begreifen. Werden Kinderfragen ernst genommen, so können
erstaunliche Erfahrungen gemacht werden. Ist dies eine sinnvolle Frage: „Du Papa, warum werden Streichhölzer durch Feuer magnetisch?“?
Michael Worbs hat seinen 7 jährigen Sohn ernst genommen, die Frage
Abb. 8: Durch das Abbrennen
erforscht und Erstaunliches zu Tage gefördert [11].
kann ein Streichholz magnetischwerden.
„Forscherkisten“ aller Art werden für alle Altersstufen und Schularten angeboten. Zweifellos kann mit solchen
naturwissenschaftlich-technisches Wissen vermittelt werden. Das sei hier nicht in Abrede gestellt. Allerdings
sind auch deren Begrenztheiten zu sehen. Die Aufmerksamkeit auf diesen Fokus zu lenken ist Sinn dieser„Ketzerschrift“.
Um der „Forscherkiste“ auf den Grund zu kommen, stellen wir uns mal ganz dumm und fragen:Was ist eine „Forscherkiste“?
Eine „Forscherkiste“ ist, wenn jemand sich ausdenkt, was Kinder (oder Jugendliche) erkennen sollen. Dannüberlegt er (oder sie) sich, welche Materialien und Geräte dafür benötigt werden. Diese Utensilien werden
dann zusammen gestellt und - zumeist mit einer Anleitung wie vorzugehen ist, damit das Vorgedachte auchwirklich eintrifft - in eine Kiste verpackt. Das Forschen findet mit selektiven Materialien und Geräten sowie
nach „Kochrezept“ (meist nach einer kleinschrittigen Anleitung) statt.
Eine „Forscherkiste“ ist also, wenn jemand sich etwas ausgedacht hat, was andere entdecken sollen, und die
für diese Vorstellungen notwendige Utensilien in eine Kiste verpackt.
Zu Fragen bleibt, ob Forscherinnen und Forscher sich nicht gerade dadurch auszeichnen, dass sie den Weg ins
Unbekannte, ins Nicht-Vorgedachte wagen? Zeichnen sich neue Forschungsergebnisse nicht gerade dadurchaus, dass sie Neuland oder eine neue Sichtweise auf Bekanntes erschließen? Wenn dem aber so ist, dann
müssen Forscherinnen und Forscher von Morgen (zumindest auch) andere, nicht vorgefertigte
Zugangsmöglichkeiten zur Forschungstätigkeit erhalten.

Kasten 2: Ketzerische Anmerkungen zu „Forscherkisten“ Edgar Bohn in [18]7.

Wann haben Kinder die zum Verständnis der Naturwissenschaft notwendige kognitive Reife?

Das Verständnis der naturwissenschaftlichen Konzepte und Begriffe setzt beim Lernenden eine bestimmte kognitive Reife voraus. Wann sind die kognitiven Möglichkeiten eines Heranwachsenden so weit entwickelt, dasser für naturwissenschaftliche Begriffe und Konzepte „bereit“ ist?
„Auch hinsichtlich der Fähigkeit, kausal zu denken, besagen neue wissenschaftliche Erkenntnisse (vgl. Sodian, 2005), dass Kindergartenkinder bereits nach den gleichen Prinzipien wie Erwachsene kausale Schlussfolgerungen ziehen. Mit kausalem Denken ist das Herstellen einer Beziehung zwischen Ursache und Wirkung gemeint. Kindergartenkinder gehen bereits davon aus, dass ein Ereignis eine Ursache hat. Dabei werden als mögliche Ursachen Ereignisse in Betracht gezogen, die zeitlich vor dem beobachteten Effekt stattge-

6

funden haben. Kindergartenkinder stellen sich Fragen zu möglichen Ursachen für einen bestimmten beobachteten Effekt, sie begeben sich auf die Suche nach kausalen Mechanismen (Erklärungen). Zwischen dem
kausalen Denken von Kindern im Vorschulalter und dem von Erwachsenen besteht also bereits in einigen
Aspekten eine strukturelle Ähnlichkeit. Die Unterschiede im Denken sind vor allem durch die unterschiedliche
Verfügbarkeit von themenspezifischem begrifflichem Wissen zu erklären.“ [5]Das folgende Zitat scheint hierzu in Konflikt zu stehen: „Zwischen dem dritten und fünften Lebensjahr beeinflusst die sogenannte magische Phase das kindliche Denken und Handeln: Alles, was das Kind sichwünscht und denkt − Schönes wie auch Schreckliches − könnte in seiner Vorstellung tatsächlich eintreten.
Was es selbst denkt und tut, sieht es als wichtige Ursache für vieles, was passiert. Gleichzeitig ahnt oderbefürchtet das Kind, dass andere Kinder und Erwachsene, aber auch Hexen, Feen und Monster auf die gleiche Weise etwas geschehen lassen könnten. In Teilbereichen kann sich diese Phase bis zum sechsten Lebensjahr und darüber hinaus hinziehen. Während der magischen Phase ist in der kindlichen
Vorstellung alles möglich. Fachleute sprechenvon einer in sich stimmigen magischen Logik:
Dinge und Geschehnisse werden von dem
Kind weitgehend magisch erlebt und durch
magische Theorien zu deuten und zu erklären
versucht. Viele alterstypische Ängste und Befürchtungen, aber auch freudige Überraschungen und Erwartungen haben hier ihren UrWissenschaftliche Erklärungen können Zauberwelten zerstören. Bei
sprung: Wolken regnen, weil sie traurig sind,unseren eigenen Kindern habe ich dies eindrücklich erlebt: Eines
der Ball liegt unter der Kommode, weil er
Winterabends blickten unsere zwei Söhne im Dunkeln aufgeregt indas nicht erleuchtete Kellerfenster. Sie machten mich auf das „Zauschlafen will. Hexen, Monster und Geister,
berlicht“ aufmerksam, dass geheimnisvoll im Fenster schimmerte.
aber auch Weihnachtsmann, Christkind und
Mir war sofort klar, dass der Hinweis auf die reflektierende gegenOsterhasen gibt es in der kindlichen Vorstelüberliegende Straßenlaterne alles zerstört hätte. Ich beschränkte
lung wirklich. Und wenn das Kind in der Bademich auf wertschätzende Aufmerksamkeit. Heute studieren beide
wanne sitzt, könnte der Sog des abfließenden
begeistert Ingenieurwissenschaften. Jetzt, als Erwachsene, haben
sie begonnen ihren großen Erfahrungsschatz zu durchforsten. Vor
Wasser es in seiner magischen Vorstellungkurzem fragte ich, ob sie sich noch an das Zauberlicht erinnern. Siewirklich mit durch den Abfluss reißen.“ [12]sprudelten begeistert los und erzählten, wie sie wochenlang dieses
Der Konflikt zwischen den beiden beschriebenen
Phänomen gemeinsam untersuchten hatten. Wenn ich in meine eiAnsichten hebt sich auf, wenn wir anerkennen,
gene Kindheit zurück schaue, wird mir das verständlich: ich konnte
vielfältigste eigene Erfahrungen in der Natur, im Haushalt, im Gardass „sowohl als auch“ möglich ist. Es erstaunt
ten, im Wald, am Fluss usw. sammeln, beim Spazierengehen, beim
nicht, dass Kinder die Fähigkeit des kausalen
Blumenpflücken, beim Bächle bauen, beim Spielen auf der Gasse,und des magischen Denkens zugleich haben.
beim Hüttenbau im Wald, beim Schiffbau, beim heimlichen ErproAuch beim Erwachsenen ist beides zugleichben, was alles brennt - mit dem Höhepunkt, dass wir Feuerzeuggas
möglich, So kann es sein, dass ein Computerin einen Schneehaufen leiteten und ihn damit zum Brennen brachten. Später kamen Kosmoskästen hinzu, zuerst Elektromann, dannspeziallist seinen PC anbrüllt und mit dem FußRadiomann. Nie war das Erwerben von Wissen meine Treibfeder,
tritt, „weil er nicht tut, was er will“. Erkennen wir
die Erklärungen im Anleitungsbuch übersprang ich einfach. Triebfedies als Tatsache an, müssen wir „die Kinder frader war das zielgerichtete, sinnvolle Handeln, das zum Funktioniegen“, welche Denkform sie gestärkt haben „wolren bringen. Die dabei gesammelten Erfahrungen versuchte ich inmeinem weiteren Leben – bis heute - immer tiefer „wissenschaftlich“
len“. Die „Feuertreppe“ kann darauf eine Antwort
zu verstehen.
geben: die Frage nach der kausalen Begründung hat alle Kinder vertrieben.
Kasten 3: Das Zauberlicht
Hierzu schreibt der Neurologe Gerald Hüther:„Jeder Versuch, diese Entdeckerfreude und Gestaltungslust in eine bestimmte, in den Augen der Erwachsenen
bedeutsame Richtung zu lenken, beraubt Kinder zwangsläufig der Möglichkeit, für sie relevante Bedeutsamkeiten
selbst zu entdecken. Der Versuch, ihnen etwas in den Augen ihrer Bezugspersonen Wichtiges zu zeigen, zu erklären oder „beizubringen”, das gerade nicht in ihrem Fokus steht, beraubt sie der Möglichkeit, es aus eigenem Interesse selbst zu entdecken. Kinder, die durch solche „Förderungsmaßnahmen" daran gehindert werden, aus eigenem
Antrieb für sie Bedeutsames zu entdecken und mit ihren eigenen Möglichkeiten zu erkunden, verlieren aufgrund dieser
Erfahrungen ihr Interesse am eigenen aktiven Entdecken, am Erkunden und Gestalten ihrer Lebenswelt. Sie werden abhängig von den „Anregungen", die von Außen an sie herangetragen werden. Sie machen die Erfahrung,dass es auf das, was sie im Inneren bewegt, auf ihre eigenen Intentionen und Ideen, auf ihre eigene Neugier undGestaltungslust nicht ankommt. Sie können sich nicht mehr über sich selbst begeistern, sondern bestenfalls noch überdas, was von Außen an sie herangetragen wird. Solche Kinder machen die Erfahrung und verankern diese in ihrem
Gehirn, dass sie nicht so gemocht werden und sein können, wie sie sind, sondern dass ihnen von ihren Bezugspersonen etwas gezeigt, erklärt und vorgeführt wird, was sie nur noch entweder annehmen oder ablehnen können.
Je nachdem, wofür sie sich entscheiden, machen sie eine weitere schmerzhafte Erfahrung, die ebenfalls in ihrem
Gehirn verankert wird: dass sie nun selbst, entweder angenommen oder abgelehnt werden. Jede gezielte Frühförderungsmaßnahme, die nicht Eröffnung von Erfahrungsräumen, sondern Vermittlung vorverdauter Informationen ist, bringt ein Kind also in ein Dilemma: entweder es unterdrückt sein angeborenes Bedürfnis nach eigenem

7

Wachstum und selbstgesteuerter Potenzialentfaltung oder es unterdrückt sein Bedürfnis nach Verbundenheit undZugehörigkeit. Gleichgültig, wofür es sich entscheidet, es macht in beiden Fällen die gleichermaßen schmerzhafte
Erfahrung, dass es beides, sein Bedürfnis nach Nähe und Verbundenheit und sein Bedürfnis nach Wachstum, Potenzialentfaltung und Autonomie nicht gleichzeitig stillen kann […]. So ernüchternd es aus dieser neurowissenschaftlichen Perspektive klingt: Wer Kinder zu passiven Konsumenten und folgsamen Mitläufern erziehen will,sollte sie so früh wie möglich zum Objekt seiner Frühförderungskonzepte machen. […] Ob es uns nun gefällt odernicht: Wir werden uns entscheiden müssen, ob wir das oder lieber etwas anderes wollen.“ [13]Natürlich hätte die Erzieherin die Kinder, in der bei der „Feuertreppe“ beschriebenen Situation, auffordern können
zu bleiben, um ihrer „kausalen“ Erklärung zu folgen – aber die unterlassene Erklärung in der zweiten Version desVersuchs führte die Kinder weiter, obwohl die Kinder nicht an dem vorgedachten Ziel des Versuchs angekommen waren.
Noch ein Weiteres: Die magische Welt der Kinder steht dem Denken der modernen Physik viel näher als
das kausal-rationale Denken. Hans Peter Dürr, Mitarbeiter und Nachfolger Werner Heisenbergs, einer
der Wegbereiter der heutigen Quantenphysik, schreibt: „Leider ist unser Gehirn nicht darauf trainiert, die
Quantenphysik zu verstehen. Mein Gehirn soll mir im Wesentlichen helfen, den Apfel vom Baum zu pflücken,
den ich für meine Ernährung und letztlich für mein Überleben brauche. Unsere Umgangssprache ist eine Apfelpflücksprache mit ja oder nein. Das ist die zweiwertige Logik. Aber diese zweiwertige Ja-oder-Nein-Logik ist eben
nicht die Logik der Natur. Die Quantenphysik beschreibt die Natur viel besser, denn in der Quantenwelt herrscht
die mehrwertige Logik, ein Dazwischen, das Unentschiedene. Daran müssen wir uns gewöhnen. Wenn mir etwas schwammig vorkommt, komme ich der Wirklichkeit am nächsten. Denn Aussagen über sie sind unendlich
vieldeutig. Auf emotionaler Ebene haben wir damit weniger Schwierigkeiten. Unsere Gefühle sind ja in diesem
Sinne alle ein bisschen schwammig, ohne dabei unverständlich zu sein. Sie sind Bewegung, ihre Grenzen
fließen.“ [14]8.

Kinder haben das ganze Potenzial

Kinder haben also schon sehr früh die Fähigkeit kausal zu
rationales Denken
intuitives Denken
denken – ihre Stärke liegt aber auf einem anderen Feld. Ihrlogisch analytischganzheitlich/synthetischgroßer Schatz sind die Phantasiekräfte, die sich, noch wenig
verbalnichtverbal/visuell-räumlich
sequentiell/zeitlich digigleichzeitig/räumlich anavom Verstand kontrolliert, frei entfalten können. Ziel jedertallog
Bildung muss sein, die polaren Denkstiele (Kasten 4), diegehingebundenkörpergebunden
früher den beiden verschiedenen Hälften des Gehirns zugeVerstandWeisheit
schrieben wurden [21], zu stärken und zwar zu dem in derentweder - odersowohl als auchkindlichen Entwicklung richtigen Zeitpunkt. Interessant ist in
Konkurrenz
Kooperation
westliches Denkenöstliches Denken
diesem Zusammenhang Martin Wagenscheins Bild: „Die
Entwicklung darf nicht stockwerkhaft gedacht werden
Kasten 4: polare Denkstiele(Abb. 9 links), so, als ob in einem gewissen Alter die eine
Phase endete und eine neue begänne. Spätere Phasen
setzen sich nicht als Stufen obenauf, sondern als Schichten außen an(Abb. 9 rechts). Die magische Schicht bricht nicht ab, sie zieht sich nur
zurück und lebt „innen" weiter.“[8]Sollte nicht im Sinne einer zielgerichteten Frühförderung die vorwissenschaftlichen Stufen möglichst übersprungen werden? Hierzu sollnoch einmal M. Wagenschein zu Wort kommen: „Wahrscheinlich wird
niemand auf den Gedanken kommen, die magische Phase einzu sparen. Denn selbst, wenn wir es könnten, dürften wir es nicht wollen: Der eigentümliche Reichtum der Frühstufen darf nicht völlig verloAbb. 9: Die Entwicklung
rengehen, gerade deshalb, weil in ihnen etwas für die reife Stufe UnVerläuft nicht stockwerkhaft, dieentbehrliches sich ausbildet, das als Fundament erhalten bleiben
frühere Phase lebt im Innerenmuss; andernfalls verkümmern Kräfte, deren auch die reife Kultur
weiter!
noch bedarf. Dies ist der Standpunkt des ,Verwandelt-Bewahrens`.
Oder als Prinzip ausgedrückt: Es ist für eine gesunde Entwicklung des Menschen notwendig, dass erjede von der Natur gewollte Altersstruktur mit voller Intensität durchlebt, weil jede ihren eigent ümlichen
Sinn für die Gesamtentwicklung in sich trägt und durch ihn Notwen diges für das spätere Leben
beiträgt.“[8] Diese innere Schicht, das innere Kind, ist die Quelle der Begeisterung, der Kreativität, derSelbststärke. Sie gilt es in der frühen Kindheit zu fördern und zu stärken um dann später, wenn die ko gnitiven Fähigkeiten entsprechend herangereift sind, das Kulturgut „Naturwissenschaft“ so anzubieten,
dass es vom Lernenden mit seinem inneren Kern verwurzelt werden kann.
Anmerkung: In wie weit sich die Förderung des „rationalen Denkstils“ in der frühen Kindheit auf den später
einsetzenden naturwissenschaftlichen Unterricht, auf das naturwissenschaftliche Verstehen des Erwachsenen auswirkt, bleibt zu erforschen. Es könnte ja sein, dass die in der frühkindlichen Lebensphase vorherrschende Entwicklung des „intuitiven Denkstil“ behindert wird. Es könnte ja sein, dass sich zwischen das

8

Kind und die Welt verstärkt eine Schicht des Scheinwissens schiebt, bevor das Kind selbst körperlich undseelisch mit dieser Welt in Verbindung gekommen ist. Es könnte ja sein, dass auf diese Weise eine Unsicherheit mit sich selbst und im Umgang mit der Welt entsteht, die das spätere selbständige Tätigwerden als
Erwachsener erschwert, also ihr Empowerment behindert.

9.

Sprachbildung im naturwissenschaftlichen Unterricht

Wie zuvor beschrieben, besteht die Gefahr, dass sich sprachliche Vorstellungen als „verdunkelndes Wissen“ zwischen uns und unsere Erfahrungswelt schieben. Um dies zu verhindern, schlägt Martin Wagensteinin seinem Aufsatz „Physik und Sprache“ [15] den in Kasten 5 zusammengefassten, altersgestuften Umgang
mit Sprache vor.
Stufe 1 (bis ins Grundschulalter): Die Kinder versuchen das, was sie sinnlich selbst erlebt haben mit eigenen Worten zu fassen.
Dabei sprechen die Kinder im Wechsel, zögernd, tastend, suchend. Ihre Worte dienen nicht dem genauen Beschreiben, sie unterstützen vielmehr ihre suchende Bewegung. Auch das Schweigen findet dabei seinen Platz. In diesen Prozess des Denkens
darf der Erwachsene nicht mit Erklärungen oder gar Belehrungen eingreifen, dies würde den Denkprozess stören. „Nichts tötet
die Sprache so sehr wie das in-flagranti-Korrigieren eines Kindes, das, weil es denkt, in den ehrwürdigen Stand des Stammelns
eingetreten ist. Der Lehrer, sofern er in dieser Phase überhaupt etwas sagt, auch er rede nicht in „wohlgebauten“ Sätzen undnicht entfernt in der Fachsprache, er rede überhaupt nicht als ein Berichtigender, sondern als ein Mitdenkender: natürlich, anthropomorph, bildhaft; keineswegs kindisch, sondern so wie er mit sich selber redet, wenn er allein ist.“
Auf dieser Stufe geht es somit nicht um das exakte, korrekte Ausformulieren. Wenn Kinder von einer Sache gefangen sind,bringt das Denken darüber die richtigen Worte hervor - ggfs. im gemeinsamen Ringen darum. „Will man aber die Sprache polieren, so lang sie noch fließt, so spaltet man die Aufmerksamkeit von der Sache ab und züchtet leere Worte.“ (= persönliches
Verbinden mit dem Phänomen)
Stufe 2 (Sekundarstufe 1): nach Wagenschein ist der Formulierende nun in einer anderen Lage. Er hat verstanden, was ist undkann nun überlegen, wie das, was ist, so formuliert werden kann, dass es für ihn selbst aber auch für andere verständlich ist
und bleibt. Dabei geht es um die genaue und überzeugende Unterrichtssprache, noch nicht um die Fachsprache. (= sachliches Beschreiben des Phänomens)
Stufe 3 (Sekundarstufe 2): erst jetzt wird die Fachsprache eingeführt. „In ihr erstarrt die lebendige Sprache, wird steril, aber bezeichnet präzis (kulturell) Vereinbartes.“ (= naturwissenschaftliches Beschreiben des Phänomens)

Kasten 5: Stufenfolge im Umgang mit der Sprache im naturwissenschaftlichen Unterricht nach Martin Wagenschein[15]

Martin Wagenschein ist besonders wichtig, dass es im naturwissenschaftlichen Unterricht eine unabdingbare Voraussetzung für Stufe 3 ist, dass zuvor die ersten beiden Stufen durchlaufen werden. Zusammenfassend betont er: „Erst erfahre es, dann sage es beteiligt, schließlich fasse es nüchtern!“Anmerkung:
Die Altersangaben sind nur grobe Hinweise, die individuelle Entwicklung des Kindes kann ganz unterschiedlich verlaufen. Jedoch wird mir durch Jahrzehnte lange Beobachtung und Reflexion von Physikunterricht immer klarer, dass eine wirkliche Verwurzelung der physikalischen Begriffe und Konzepte eine gewisse kognitive Reife benötigen. Eine Verfrühung, wie sie häufig durch Traditionen, durch Bildungspläne entsteht, zu„leeren Worthülsen“ führt, die brav in Klassenarbeiten „apportiert“ werden. Im Unterreicht wird dann unverhältnismäßig viel Zeit aufgewendet, ohne dass der Lernende eine wirklich stabile Begriffsbildung erreicht.
Oft hätte diese – ein oder zwei Jahre später – in kürzester Zeit erreicht werden können. So gesehen, führt
die „formale“ Verfrühung zu verlorener Lernzeit, die sinnvoller genutzt werden könnte, um z. B. die vielfältigen Gesetzmäßigkeiten in Natur und Technik selbst erleben zu können.

10.

Die drei Stufen eines „wurzelschlagenden Unterrichts“Die drei „sprachlichen Stufen“ sind Möglichkeiten, die dem Heranwachsenden erst nacheinander zur Verfügung stehen. Auch wenndie 3. Stufe, die Stufe des „naturwissenschaftlichen Begreifens“,
für den Jugendlichen bzw. Erwachsenen möglich ist, müssen immer zuvor die beiden anderen durchlaufen worden sein, um eine
„Verwurzelung“ zu erreichen. In der Schulpraxis werden die ersten
beiden Stufen oft übersprungen, weil sie nur Zeit kosten bzw. weil
die Lernenden zu alt erscheinen. Im Unterricht kann jedoch deutlich erlebt werden, wie durch die 1. Stufe „des persönlichen Verinnerlichens“ das Neue der äußeren Welt sich beim Lernenden mit
dem Inneren emotional verbindet, körperlich festzuwachsen
Abb. 10: Drei Unterrichtsstufen
scheint. Diese Stufe ist besonders wirkungsvoll, wenn Sinnvolles
getan wird, wenn „Hand“ und „Herz“ sich miteinander verbinden,
bevor das Erlebte immer klarer und objektiver beschrieben (Stufe 2) und anschließend mit dem „naturwissenschaftlichen Denken“ durchleuchtet (Stufe 3) wird. Durch dieses „wurzelschlagende Lernen“ stehen die
von Außen aufgenommenen naturwissenschaftlichen Inhalte einem lebenslangen Lernen nicht im Weg.

9

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass „Handlungswissen“, das meist intuitiv erlernt und implizit angewendet wird ohne dass es explizit gedanklich durchdrungen ist, in gewissem Sinn immer auf der 1. Stufeverbleibt, wie etwa traditionelles kulturelles Wissen. Solches Wissen ist oft viel umfangreicher und tiefgründiger als das naturwissenschaftliche explizite Wissen, welches sich mit dem rational Verstehbaren begnügenmuss. Andererseits gibt es natürlich auch traditionelle Erfahrungsbereiche anderer Kulturen, die auf einer
höheren Stufe mit für uns nur schwer nachvollziehbaren nichtnaturwissenschaftlichen Konzepten begrifflichgefasst werden, wie etwa die traditionelle chinesische Medizin.

11.

Ästhetische Bildung – ein Element der 1. Stufe

Das Wort Ästhetik geht auf den altgriechischen Begriff "aisthetikos" d. h. "sinnlich-wahrnehmend" zurück.
Ästhetik als Aisthesis richtet die Aufmerksamkeit auf die Bildung des Wahrnehmungsvermögens, der Schulung der Eindrucks- und Ausdrucksfähigkeit sowie der Gefühls- und Urteilsbildung. Aspekte desKörpers/Leibs, der Gefühle und Empfindungen, der Sinnlichkeit spielen eine tragende Rolle (Stufe 1). Ästhetische Bildung versteht Bildung nicht in erster Linie als Wissensaneignung (wie Stufe 3), bei der das Denken
der Wahrnehmung übergeordnet ist. Besonders beim offenen Einlassen, beim hingebungsvollen Wahrnehmen der Phänomene, kann der Beobachter in einen „ästhetischen Zustand“ kommen. Das Phänomen erfüllt
dann sein ganzes Bewusstsein. Das Fließen der Zeit scheint zum Stillstand gekommen zu sein. Es geht
nicht mehr darum, etwas zu erreichen. Es geht nur um das Erleben selbst. Ein Zustand, den wir vom Spiel
der Kinder her kennen [22]. Ein Zustand, den Goethes Faust ersehnt: „Werd ich zum Augenblicke sagen:
Verweile
doch!
du
bist
so
schön!
Dann magst du mich in Fesseln schlagen, dann will ich gern zugrunde gehn!
Die Uhr mag stehn, der Zeiger fallen, es sei die Zeit für mich vorbei!“ (Faust I)

12.

Die 3. Stufe bedarf bestimmter kognitiver Voraussetzungen!

Wie wir an früherer Stelle gesehen haben, verfügen Kinderüber denselben Forschergeist wie erwachsene Forscher.
Bei den kognitiven Möglichkeiten zeigt die Unterrichtspraxis
Anderes. Die in Abbildung 11 dargestellten Untersuchungsergebnisse scheinen bestätigt. Gottfried Merzyn hat verschiedene nationale und internationale Untersuchungen zu
den „Piagetschen Kategorien“ zusammen gestellt [1]. Kaumein Schüler einer 8. Klasse hat die „formal-operationale
Phase“ erreicht. Auch in einer 12. Klasse haben nur Wenige die formal-operationale Stufe erreicht. Erst bei dieser
Stufe kann sich das Denken vom konkret Erlebten lösen.
Diese Stufe ist Voraussetzung zum selbständigen Umgang
Abb. 11: Untersuchungen zu Kategorien nach
mit naturwissenschaftlichen Konzepten und GesetzmäßigPiaget [1]keiten. Sie ist Voraussetzung zur 3. Unterrichtsstufe. Mitdiesen Ergebnissen beginnt man zu verstehen, warum trotz des vielfachen Übens formaler Inhalte im Unterricht, bei vielen Schülern keinerlei Spuren zurück bleiben. Trotz didaktisch aufwendig und geschickt angelegten Interventionen scheinen viele Schüler „blind“ für das Formale im Konkreten zu sein - sie erkennen im
Konkreten immer nur das Konkrete, auch wenn es im geschickt didaktisch aufgebauten Unterricht nur „Sinnbild“ des Formalen sein sollte.
Hat der Lernende die formal-operationale Stufe nicht erreicht, ergeben die wissenschaftlichen Begriffe undKonzepte für ihn keinen Sinn. Er kann sie ohne tieferes Verständnis nur „blind“ anwenden. Nach Merzyn [1]erreichen nur Wenige in ihrer Schulzeit diese Stufe.
Der Übergang zu dieser Stufe lässt sich erfahrungsgemäß nur sehr eingeschränkt durch äußere Maßnahmen beschleunigen. Er scheint vielmehr primär durch einen Reifungsprozess verursacht zu sein. Ich selbst
konnte einen solchen Prozess „an meinem eigenen Leib“ erfahren: In meiner Schulzeit hätte ich vermutlichals „Legastheniker“ eingestuft werden können. Dies war jedoch vor 50 Jahren nicht üblich. Die Nachhilfe in
Rechtschreibung hatte bei mir nicht den gewünschten Erfolg. Ich lernte zwar, dass nach der damals gültigen
Regel dass Wort „Sauerstoffflasche“ im Gegensatz zum Wort „Schiffahrt“ mit drei f geschrieben wurde. Das
half mir jedoch im Alltag wenig, da der Regel entsprechende Wörter selten vorkamen. Mein Rechtschreibproblem war auch in den Fremdsprachen eine große, notenrelevante Belastung. Ohne mein Zutun war dieser „Defekt“ jedoch im Alter von etwa 28 Jahren plötzlich spurlos verschwunden. Auch das Vorlesen war
dann kein Problem mehr. Meine neue Fähigkeit schien mit erheblicher Verzögerung unmerklich gereift.
Plötzlich konnte ich auch die Tiefe der Inhalte verstehen, die Themen meines Deutschunterrichts gewesen
waren – ich war „sehend“ geworden.

10

Bei vielen Lernenden sind in ihrer Schulzeit die mentalen Möglichkeiten noch nicht ausgereift, um das Formale einer Wissenschaft erkennen zu können. Kann dann eine sinnvolle naturwissenschaftliche Bildungüberhaupt stattfinden?
Findet ein Unterricht ausschließlich auf der dritten Stufe des naturwissenschaftlichen Beschreibens statt, sokann, wenn überhaupt, nur ein kleiner Teil der Schüler Sinnvolles aufnehmen. Die meisten haben, wie in derEinleitung beschrieben, Misserfolgserlebnisse – bauen emotionale Lernbarrieren auf. Erfolgt der Unterricht
jedoch in allen drei zuvor beschriebenen Stufen, so werden die Lernenden ihrer kognitiven Möglichkeit entsprechend, entweder sich nur mit den Erscheinungen verbinden, oder zusätzlich deren sachliche Beschreibung kennen und anwenden oder die dargebotene naturwissenschaftliche Beschreibung in unterschiedlicher Tiefe begreifen und anwenden lernen. Ein solcher Unterricht wirkt von sich heraus binnendifferenzierend - individualisierend.
Lernende, die während der ganzen Schulzeit auf Stufe 2 verbleiben, lernen im technisch-naturwissenschaftlichen Unterricht vielfältigere Phänomenbereiche und Gesetzmäßigkeiten kennen. Außerdem werden sie
Elemente der Fachsprache (3. Stufe) benutzen. Die Schärfe der Begriffe werden sie nur näherungsweise erkennen können. Für sie wird die Wissenschaft selbst nicht erlebbar. Für sie ist der naturwissenschaftliche
Unterricht eine Art Wissenschafts-„kunde“, in der sie zentrale allgemeinbildende Grundlagen für ein selbstbestimmtes Leben in der heutigen Gesellschaft erlernen können.
Anmerkung: Die objektive Beschreibung der Phänomene auf Stufe 2 könnte mit zunehmenden Möglichkeiten der Lernenden zunehmend quantifiziert werden, indem Größen wie Ort, Zeit, Geschwindigkeit, Temperatur usw. zur Beschreibung genutzt werden. So könnten auch Zusammenhänge wie die Längenänderung
und Temperaturänderung phänomenologisch mathematisch gefasst werden. Erfahrungsgemäß fällt den
Lernenden die frühe Mathematisierung der physikalischen Phänomene schwer. Deshalb soll hier auf die
Möglichkeit hingewiesen werden, mit physikalischen Größen qualitativ umzugehen. Dies gelingt, wenn die„Idee der physikalischen Größe“ entsprechend formuliert worden ist. Die „Idee“ der physikalischen Größe
sollte im Unterricht stets vor ihrer quantitativen Fassung eingeführt werden. Näheres ist in [25] dargestellt.
Physikalische Größen dagegen wie Kraft, Energie, Impuls, elektrische Stromstärke und Inhalte wie das„Wasserstrommodell“, „Atommodell“ usw. sind Elemente
der 3. Stufe. Sie erfordern beim Lernenden trotz anschaulicher Konkretisierung formaloperationale kognitive Strukturen, damit sie im Inneren des Lernenden Wurzeln schlagen können.

13.

Geometrisch-bildliches Denken als
Brücke zum Formalen

Erfahrungen zeigen, dass mit Hilfe geometrischer Konstruktionen die Lernenden schon früher formal operieren
können als mit algebraischen Methoden. Mit großer GeAbb. 12: Beim Konstruieren scheint das formale
nauigkeit und großem Verständnis führen etwa 7.-KlässOperationen früher möglichler die in Abbildung 12 gezeigten Schattenkonstruktionen durch. Ohne Schwierigkeit kann hier thematisiert werden,
dass die geometrischen Linien „Idealisierungen“ der Wirklichkeit
sind. Bei Schülerexperimenten mit wirklichen Kerzen sind die
Schattengrenzen deutlich erkennbar unscharf. Wird die Lage derKerze durch einen geometrischen Punkt symbolisiert, findet eine
weitere Idealisierung statt. Lange bevor im Unterricht die Vektorrechnung mit Spaltenvektoren erfolgt, können Vektoraufgaben
durch Dreiecks-Konstruktionsaufgaben quantifiziert werden.
Dass Lernende im räumlich-geometrischen Bereich früher überformal-operationale Möglichkeiten verfügen, könnte mit der Reifung der Gehirnstrukturen zusammenhängen. In einem kürzlicherschienen Artikel [16] zur „Biologie der Mathematik“ untersuchen
die Autoren durch bildgebende Verfahren, welche Bereiche desGehirns bei der Bewältigung formal-operationaler Aufgaben anAbb. 13: Bei formalen Operationen wergeregt werden. Ein Ergebnis ist, dass die Bereiche, die in der früden dieselben Areale des Gehirns angehen Kindheit bei „räumlichen Aufgaben“ aktiv sind mit zunehmenregt wie bei Räumlichen.
dem Alter die dann neu hinzukommenden formal-operationalen
Möglichkeiten übernehmen. Prägnant formuliert: „Für die formal-operationale Funktion des Rechnens werden die Gehirnareale des räumlichen Vorstellungsvermögens ausgeliehen.“11Ein Weiteres ist, dass „räumliche Sinnbilder“ erfahrungsgemäß wie Brückenpfeiler in der zweiten Stufe dessachlichen Beschreibens angelegt werden können, so
dass auf sie später aufgebaut werden kann, sobald derLernende die formal-operationale Stufe erreicht hat. Ich
selbst konnte das mit der in Abbildung 14 dargestellten
Wasseranalogie zur Funktionsweise eines Transistors
erleben. Obwohl ich mir als Heranwachsender die eigentliche Funktionsweise nicht klar machen wollte undin der Anleitung die Erklärung einfach übersprang, kam
mir die darin enthaltene Abbildung als Student später zu
Abb. 14: Funktionsweise eines Transistors
Bewusstsein und half mir dann die angebotene physikamit Wasserströmen veranschaulicht.
lische Erklärung tiefgehend zu verstehen. Die Zeichnung wurde so rückblickend ein „Sinnbild des Formalen“.
Ein weiteres „räumliches Sinnbild“ ist der in Abbildung 15
dargestellte „Energieträgerstromkreis“. Durch den äußeren Aufbau des Wasserstromkreises und des elektrischen
Stromkreises soll eine innerliche physikalische Strukturgleichheit verbildlicht werden. Dies soll den Schülern zum
einen helfen, die Begriffe „Energie“ und „Energieträger“klarer zu differenzieren. In der Alltagssprache wird „in einem Dynamo Strom erzeugt“, „in einer Glühlampe Stromverbraucht“, bzw. „in Licht umgewandelt“. Durch den Aufbau wird deutlich, dass Energie von der Pumpe zum Propeller fließt und dass Wasser und Elektrizität (bzw. elektrische Ladung) einen anderen Weg nehmen: sie fließen im
Abb. 15: Der Energieträgerstromkreis [23]Kreis. Zum andern kann durch den Aufbau erlebbar gemacht werden, dass Stromkreise als Ganzheit reagieren. So kann systemisches Denken geübt werden: jede
lokale Veränderung an irgendeiner Stelle des Stromkreises führt dazu, dass der Stromkreis als Ganzes reagiert. Wasserströme werden im Unterricht oft zur Veranschaulichung der entsprechenden elektrischen Größen herangezogen, ohne dass die Schüler eigene Erfahrungen von geschlossenen Wasserstromkreisen haben, in denen die Inkompressibilität des Wassers die entscheidende Rolle spielt. Der Energieträger-Stromkreis ermöglicht, dass Begriffe wie Energie, Energieträger, Wasserstrom, elektrischer Strom, Stromstärke,Potenzialdifferenz, elektrische Spannung, Strom-Antrieb-Widerstand usw. anschaulich und gleichzeitig so
präzise eingeführt werden können, dass im späteren Unterricht auf sie zurückgegriffen werden kann. Dies
gelingt in dieser Tiefe nur bei den Schülern mit formal-operationalen Möglichkeiten. Alle anderen tragen das
Energie-Träger-Stromkreis-Bild als Sinnbild mit sich, auf das sie gegebenenfalls später aufbauen können,
wenn ihre formalen Fähigkeiten zugenommen haben und die entsprechenden Sachverhalte thematisiert
werden.

14.

Vom Oberflächenwissen zum tiefen persönlichen Verstehen nach John
HattieIn seinem Buch „Lernen sichtbar machen“ beschreibt John Hattie [27] nicht nur die Ergebnisse von 800
Meta-Analysen, die auf über 50.000 Studien mit über 250 Millionen Lernenden zurückgreifen, sondern erbeschreibt auch ein Modell des Lernens mit drei „Ebenen der Lernleistung“, die die zuvor beschriebenen
drei Unterrichtsstufen ergänzen. Hättie unterscheidet drei Ebenen, auf der das im Unterricht dargestellte
Wissen vom Lernenden verinnerlicht werden kann:• Die Ebene des Oberflächenwissens beinhaltet das Wissen und Verstehen von aufgenommenen Vorstellungen und Fakten.
• Auf der Ebene des tieferen Verstehens wurden die reproduzierbaren aufgenommenen Inhalte vom Lernenden selbst durchgeführte kognitive Verarbeitungsprozesse neu strukturiert, so dass er sie über den
ursprünglich gelernten Anwendungsbereich hinaus gebrauchen kann.
• Auf der Ebene des persönlichen Verstehens versucht der Lernende, das neu erworbene Wissen undKönnen in sein persönliches Wissen, in seine individuellen Begriffssysteme und in sein persönliches
Können zu integrieren. Dazu muss es in der Regel entsprechend neu konstruiert werden.
Bei Hattie umfasst die dritte Ebene auch eine Art Metaebene, durch die der Lernende immer deutlicher zu
verstehen beginnt, wie er seine persönlichen Lernprozesse organisieren kann. Er schreibt dazu: „Wenn sie[die Lernenden] diese Reise selbst steuern und beobachtet können, dann sind sie Lehrende für ihr eigenes
Lernen. Steuerung oder Meta-Kognition ist das Wissen um die eigenen kognitiven Prozesse (das Wissen)
und um die Beobachtung dieser Prozesse (die Befähigung). Das Ziel vieler Lernaufgaben ist die Entwicklung
dieser Befähigung, sodass Lernende ein Gefühl der Selbststeuerung erwerben.“

12Zusammenfassend schreibt er weiter: „Wir benötigen einen grundlegenden Wechsel, weg von der übermäßigen Abhängigkeit von Oberflächen-Informationen (der ersten Welt) und der falschen Annahme, dassdas Bildungsziel das tiefe Verstehen oder die Entwicklung von Denkfähigkeiten (die zweite Welt) ist, hin
zu einem Gleichgewicht aus Oberflächen- und tiefem Lernen, das die Lernenden erfolgreicher dazu hinführt, haltbare Theorien über die Erkenntnis und die Wirklichkeit (die dritte Welt) zu konstruieren. Aus dem
Oberflächen-, dem tiefen Wissen und dem Verstehen können Lernende Konzepte und Ideen konstruieren,
die dann die Art und Weise bestimmen, wie sie Oberflächen-, und tiefergehende Lernprozesse angehen (diedritte Welt des konstruierenden Verstehens).“
In seinem Buch beschreibt Hattie dann sehr ausführlich, welche Schlüsse er für die Gestaltung und Unterricht zieht, insbesondere um dem Lernenden die drei Ebenen des Wissens und Verstehens zu ermöglichen.

15.

Lebendige Begriffe statt leerer Worthülsen – der n-Prozess als impulsierendes Unterrichtsprinzip

Ergänzen wir die zuvor beschriebenen Unterrichtsstufen mit den Ebenen des Verstehens, erhalten wir den
in Abbildung 16 dargestellten sechsstufigen n-Prozess, der ein Unterrichtsprinzip darstellt, das eine naturwissenschaftliche Bildung ermöglich, durch das die behandelten Begriffe und Konzepte nicht starr und tot,
wie verdunkelndes Wissen an der Oberfläche verharren, den Blick in die Natur verzerren und ein tieferes
Verstehen erschwerenden. Die Lernende werden durch den n-Prozess so geführt, dass die behandelten Begriffe und Konzepte sie innerlich impulsieren und in ihrem Inneren Wurzeln schlagen und ihnen dann wie
begriffliche Gliedmaßen zum eigenen tiefen Verstehen der Welt zur Verfügung stehen können. Die 6 Stufen
des n-Prozesses führen dazu, dass sich der Lernende zunächst innerlich für die Phänomene der Welt öffnen kann, um sich mit ihnen auf persönliche Weise zu verbinden. Stufenweise wird er dann seinen persönlichen kognitiven Möglichkeiten entsprechend, zu naturwissenschaftlichen Begriffen und Konzepten geführt,die er dann schrittweise immer
tiefer verinnerlichen kann, um
sie in seinem persönlichen Begriffsnetz einzubetten, oder anschaulich ausgedrückt, bis die
naturwissenschaftlichen Begriffe
und Konzepte in dem in der ersten Stufe durch eigene Erfahrungen vorbereitetem „Saatbeet“
schließlich „Wurzeln“ schlagenkönnen.
Abb. 16: Der n-Prozess als Unterrichtsprinzip

16.

Der Unterricht in der Kursstufe sollte alle drei Stufen umfassen

Der Physikunterricht in höheren Klassen sollte immer alle drei Stufen als „Unterrichtsstufen“ umfassen. Dass das sinnvoll ist, soll an einer Stunde zur Einführungvon mechanischen Schwingungen in der Kursstufe dargestellt werden. Die Schülerder besuchten Stunde waren im Alter von 16 – 17 Jahren, in einem 2-stündigen„Grundkurs“. Sie wurden als wenig interessiert bezeichnet. Auffällig war, wie engagiert in dieser Stunde alle Schüler mitarbeitetet hatten. Vermutlich weil jeder auf„seiner Stufe“ angesprochen werden konnte.
Aufgabenstellung: Die abgebildete Uhr wird gezeigt. Sie läuft in 24 h zwei Stundenzu schnell. Wie kann das Problem behoben werden.
1. Stufe des persönlichen Verbindens:
Mithilfe der abgebildeten Arbeitsanweisung 1 (Abb. 18) wurde
zunächst über die Funktionsweise der Uhr „gestammelt“ unddurch die Gespräche der Schüler untereinander immer objektiver.

13

Abb. 17: Pendeluhr

2. Stufe des sachlichen Beschreibens:
Die Funktionsweise der Uhr konnte in alltagssprachlicher Formulierung immer sachkundiger beschrieben werden. Dabei wurde klar, dass die „Schwingungsdauer“ des Pendels verkleinert werden muss. Erste Hypothesen und Lösungsmöglichkeiten wurden
diskutiert.

3. Stufe des wissenschaftlichen Beschreibens:
Durch die im zweiten Blatt abgebildete Anweisung konnten die Schüler selbständig erforschen, wie die Schwingungsdauer T mit der Masse m, der Amplitude A, der Länge ldes Pendels zusammenhängt und Vorschläge erarbeiten, wie das Pendel der vorgegebenen Pendeluhr verändert werden muss. Alle Schülergruppen arbeiteten hoch motiviert, fanden heraus, dass nur die Pendellänge der entscheidende Faktor sein kann.
Schnelle Gruppen untersuchten die angenommene Proportionalität.
Im folgendem Klassengespräch wurde der Mittelwert der von den Schülergruppen mit
dem vom Lehrer theoretisch berechneten Wert verglichen und die mathematische Beziehung zwischen der
Schwingungsdauer T, der Masse m,
der Länge l und dem Ortsfaktor gdurch T =2π√lggezeigt. Mit dieser

konnte dann geklärt werden, warum
keine Proportionalität beobachtet werden konnte. Im Klassengespräch wurde ansatzweise die 3. Stufe des naturwissenschaftlichen Verstehens erreicht. Den Lernenden wurde deutlich,dass viele sich bei z. B. Energiebetrachtungen noch auf der 1. Stufe oder
Abb. 18: Arbeitsanweisung 1 und Arbeitsanweisung 2 [26]auf der 2. Stufe befinden und dass erst
durch weiteren Unterricht versucht werden kann, die 3. Stufe zu erreichen. Erstaunlich war, wie gelassen
die Lehrkraft den einstündigen Unterricht auf der 1. Stufe begann und schrittweise in sehr kurzer Zeit die forschenden, engagiert mitarbeitenden Lernenden in die 3. Stufe führen konnte.

17.

Leitlinien eines impulsierenden naturwissenschaftlichen Unterrichts

Im Folgenden soll das bisher Ausgeführte zu „Leitlinien eines impulsierende naturwissenschaftlichen Unterrichts“ zusammengefasst werden:• Naturwissenschaftlicher Unterricht heißt, ein Individuum mit dem Kulturgut „Naturwissenschaft“ in Verbindung zu bringen.
• Der die Wissenschaft antreibende Forschergeist scheint bei Kindern wie bei forschenden Erwachsenenähnlicher Natur zu sein.
• Die Konzepte und Begriffe der Naturwissenschaft sind in einer langen geschichtlichen Entwicklung entstanden. Sie setzten zum individuellen Verständnis hohe kognitive Fähigkeiten voraus. Sie können dem
Lernenden immer nur „von Außen“ angeboten werden.
• Nur wenige Lernende erreichen während ihrer Schulzeit die dazu notwendige formal-operationale Stufe.
• Naturwissenschaftlicher Unterricht im eigentlichen Sinn ist erst möglich, wenn der Lernende die notwendige kognitive Reife (Stufe des naturwissenschaftlichen Verstehens) erlangt hat. Naturwissenschaft
kann so gesehen nicht in der frühen Kindheit betrieben werden.
• Wurzelschlagender naturwissenschaftlicher Unterricht erfolgt in den drei Stufen: persönliches Verinnerlichen (1. Stufe), sachliches Beschreiben (2. Stufe) und naturwissenschaftliches Verstehen (3. Stufe).
• Mit zunehmender Entwicklung kann der Lernende Zugang zu einer neuen Stufe bekommen. Individuelle
Reifungsprozesse scheinen hierbei die zentrale Rolle zu spielen. Die folgende Zeitangaben können grobe Anhaltspunkte bieten: Kinder in Kindertageseinrichtungen Stufe 1, in Grundschulen Stufe 2 und Jugendliche in der Sekundarschule bis zum Ende der Schulzeit zunehmend Stufe 3.
• Natur- und Technikbegegnung bilden in der frühen Kindheit durch unmittelbare persönliche Erfahrung(Stufe des persönlichen Verinnerlichens) die Grundlage, in die Natur- und Sachkunde, Natur- und Technikwissenschaft einwurzeln können.

14•Jeder Unterricht der Sekundarstufe sollte alle möglichen Stufen umfassen. Die Möglichkeiten des Lernenden bestimmt, welche Eindringtiefe er persönlich erreichen kann. Ein solcher Unterricht wirkt immer
individualisierend. In [24] ist ein Beispiel aus dem Unterricht der Kursstufe dargestellt.
• Projektunterricht umfasst in der Regel alle drei Stufen.
• In Stufe 1 sind eigene Erfahrungen der Kinder in der Natur, mit Technik von entscheidender Bedeutung.
Das Nachahmen sinnvoll tätiger Vorbilder spielt eine wichtige Rolle. Ästhetische Elemente bewirken einestarke emotionale Verbindung desLernenden mit den erlebten Phänomenen.
• Für Lernende auf der 2. Stufe dessachlichen Beschreibens erscheint
Naturwissenschaft wie eine Naturwissenschafts-„Kunde“, auch bei
zunehmendermathematischen
Behandlung.
• Mit Hilfe von geometrisch-räumlichen Beschreibungsweisen scheinen Lernende in früherem Alterformal operieren zu können als mit
algebraischen Methoden.
• Räumliche Sinnbilder können fürLernende der 2. Stufe Brücken zu
einem später erfolgendem formalen Lernen bilden.
• Mit Ende der Schulzeit können die
Abb. 19: naturwissenschaftliche Bildung als Ganzes gesehen
Lernenden zunehmend formal
operieren. Es scheint deshalb
sinnvoll, wenn die eigentliche naturwissenschaftliche mit zunehmender mathematischer Beschreibungsweise erst ab Klasse 9 bzw. 10 einsetzt. In [17] wird am Beispiel des „Gummibandversuchs“ gezeigt, wie
physikalische Erklärungen gestuft erfolgen können, wenn die Möglichkeit der Lernenden berücksichtigt
werden.
Abbildung 19 soll das bisher Angeführte zusammenfassen. Das heranwachsende Kind steht in vielfältigem
Kontakt mit der Außenwelt. Dieser Kontakt formt den Aufbau des Körpers, der Sinne, des Gehirns usw.
Durch Nachahmung und eigenes Tun sammelt dass Kind Erfahrungen, die in einer Natur- und Sachkundesachlich beschrieben werden können. Der von Anfang an vorhandene Forschungsimpuls führt mit zunehmendem Alter zu den methodischen naturwissenschaftlichen Kompetenzen. Die kindlichen Denkfähigkeiten,
wie etwa das magische Denken, stehen uns lebenslang zur Verfügung und sind auch für den Erwachsenen
die Quelle innerer Berührtheit und nicht-naturwissenschaftlicher Weltzugänge. Mit den heranreifenden kognitiven Fähigkeiten kann die naturwissenschaftliche Weltsicht schrittweise an den Heranwachsenden herangetragen werden, so dass die naturwissenschaftlichen Begriffe und Konzepte im Idealfall mit den persönlichen Erfahrungen und Begriffen des Lernenden zusammen wachsen.

18.

Konsequenzen für die Bildungsplanerstellung

Durch die folgende Zusammenschau, sollen einige Konsequenzen des zuvor Beschriebenen als Anregung für die
Erstellung von naturwissenschaftlichen Bildungsplänen zusammengestellt werden.
Frühe Kindheit
1. Stufe des persönlichen Verbindens:(„Naturerleben“)
assoziatives Fragen
Die Kinder sollen die Natur- und Technik erleben, tätig sein, sinnvolle Tätigkeiten innerlich oder äußerlich nachahmen, beteiligt sein, spielen, ziellos hingegeben sein, ohne Zeit- und Raumerlebnis, ästhetisch empfinden, fühlen, emotionalangeregt sein, in der eigenen Sprache „stammeln“. Sie können nichtrational,
magisch, anthropomorph, ganzheitlich denken und eigene Hypothesen undTheorien formulieren. Sie bilden sich unbewusst Elemente ihres späteren „inneren Kindes“.

15Grundschulzeit und die ersten Jahre danach:
2. Stufe des sachlichen Beschreibens:(„Naturkunde“)
Leitfrage: wie ist es?
Die Lernenden sollen sachlich, unpersönlich, objektiv, phänomenologisch, mit
zunehmender Qualität, zunehmend quantitativ beschreiben und in ihrer eigenen
Sprache Hypothesen und Theorien aufstellen. Dabei erweben sie Kenntnisse in
Natur-, Technik-, und Sachkunde, die sie selbständig im Umgang mit Natur undTechnik anwenden können.

Bis zum Schulabschluss:
3. Stufe des wissenschaftlichen Beschreibens(„Naturwissenschaft“)
Leitfrage: warum ist es so?
Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Kompetenzen, sollen die Lernenden
zentrale physikalischer Größen wie Energie, Kraft, Impuls, Entropie, elektrische Stromstärke, elektrische Spannung usw. kennen und in zunehmend
komplexen Situationen anwenden können. Sie sollen wichtige naturwissenschaftliche Modelle kennen und anwenden lernen, wie etwa das „Stromkreismodell“, das „Lichtströmungsmodell in der Optik“, „zeitgemäße Atommodelle“
usw. Dabei wird die Mathematik zunehmend als Sprache der Physik erlebbar. Exemplarisch können sie erkenntnistheoretische Fragen wie „Möglichkeiten und Grenzen“ naturwissenschaftlicher Erkenntnis auch im Vergleich
zu anderen Zugängen zur Natur benennen.
Anmerkung: Methodisch-didaktisch zu raten ist der n-Prozess als Unterrichtsprinzip, durch den Lernenden
eine Haltung vorgelebt wird, die auch ein Modell für sie sein kann, wie sie neuen Phänomenen begegnen, inder die eigenen Wahrnehmungen und Erlebnisse Ausgangspunkt und Endpunkt der Beschreibung und Reflexion sind.

19.

Freiburger Forschungsräume: „Auf die Haltung kommt es an!“Abschließend soll nun ein konkretes Umsetzungsbeispiel der zuvor behandelten „Leitlinien eines impulsierenden naturwissenschaftlichen Unterrichts“ dargestellt werden. In Freiburg hat sich im Frühling 2011 eine
Arbeitsgruppe von etwa 25 Erziehern, Grundschul- und Gymnasiallehrern sowie Mitarbeitern außerschulischer Lernorte im „Forschungsraum“- Projekt der Stadt Freiburg zusammen gefunden. Mit Unterstützung eines Steuerkreises wurde von den in der Praxis stehenden ein Qualifizierungskonzept [18] für einen ganzheitlichen Zugang zu den Naturwissenschaften erarbeitet, das vom heranwachsenden Kind her gedacht ist.
Seit 2012wird dieses Konzept von der Stadt Freiburg für die Fortbildung von Erziehenden und Lehrenden
genutzt. Seit 2013 werden zusätzlich „WaldWochen“ konzipiert und erprobt. Modell steht die Naturwerkstattvon Gerhard Schäfer et all. [19]. In einer WaldWoche können Kinder einer Kindertageseinrichtung bzw.
Schule ganztägig eigene Erfahrungen sammeln, die dann später in den Ursprungseinrichtung aufgearbeitet
werden können. Wie wichtig dieses Anliegen der Stadt Freiburg ist, sieht man u.a. an der Tatsache, dasssie in den kommenden zwei Jahren 20 solcher „WaldWochen“ komplett finanzieren wird. Diese WaldWochen sind im außerschulischen Lernort Waldhaus verortet.
In der Erarbeitungsphase des Konzepts hat sich immer deutlicher gezeigt, dass es in erster Linie auf die
Haltung der Erziehenden mit Blick auf die Kindern und auf den Umgang mit Natur oder Technik ankommt:
die Erziehenden sollen selbst Forscher werden, die mit den Kindern zusammen wirkliche Fragen haben,
statt geniale Kinderfragen mit halbverstandenen, pseudowissenschaftlichen oder falschen Erklärungen zu
ersticken. Bei der Entwicklung des Qualifizierungskonzepts war es wichtig, dass es selbst in einem offenen
Forschungsprozess, also wie in einer Lernwerkstatt, von den Teilnehmenden selbst entwickelt wurde. Das
Konzept wird sich in den nächsten Jahren durch hinzukommende Erfahrungen weiter modifizieren. Parallel
konnten die zuvor dargestellten Leitlinien eines wurzelschlagenden naturwissenschaftlichen Unterrichts entwickelt werden. Das Freiburger Konzept Freiburger Forschungsräume ist unter [18] zu finden. Im Folgenden
seien einige zentrale Eckpunkte genannt:
Eine Naturwissenschaftlich-technische Bildung, die diese forschende Haltung ermöglichen und auch erreichen will, muss folgenden Prämissen folgen:• Grundlage jeder forschenden Haltung sind die lebenslange Neugier und das Interesse jedes Menschen
an der Welt, die ihn umgibt und in welcher er handeln und sich zurechtfinden muss.

16•

Ausgangspunkt sind die persönlichen konkret-sinnlichen Erfahrungen im Umgang mit dieser Welt. Das
Individuum will (und muss) die Welt um sich herum für sich selbst erschließen, deuten und schließlich
Zusammenhänge verstehen, um darin handlungsfähig zu werden bzw. zu bleiben.

• Diese Welterschließung wiederum erfolgt – aufgrund der unterschiedlichen Vorerfahrungen derKinder – notwendigerweise in unterschiedlichen Deutungsmustern. Diese unterscheiden sichzum einen - je nach Entwicklungsstand der Kinder und Jugendlichen – individuell und weichen
darüber hinaus zunächst erheblich von der heute üblichen naturwissenschaftlichen Sichtweiseab. Dies kann nicht verwundern, sind diese doch in einem langen Prozess über viele Jahrhunderte hinweg entstanden.
• Ausgangspunkt der naturwissenschaftlich-technischen Welterschließung können von den Kindern selbst gestellte Fragestellungen sein, die sich aus ihren eigenen konkret-sinnlichen Erfahrungen ergeben. Diese können für die Kinder sinnvoll und bedeutsam sein, auch wenn sich dieser Sinn oder die Bedeutsamkeit Erwachsenen oft nicht erschließt. (Bsp: Brennen Magnete?
Zieht ein Magnet Feuer an? Warum ist Schnee weiß?). Wesentlich dabei ist, dass sich diese
Fragestellungen aus den Weltdeutungen der Kinder ergeben und damit wiederum einen Rückschluss gerade darauf ermöglichen.
•

Aus solchen Fragestellungen können sich selbst gestellte „Forschungsaufgaben“ ergeben. Diese werden
einzeln bzw. in Gruppen bearbeitet.
• Die so gefundenen Ergebnisse können von Jungen und Mädchen zunehmend dem kritischen Diskurs
unterzogen werden, wenn sie dafür einen Rahmen vorfinden, der das eigene Denken und Fragen herausfordert und unterstützt. Dabei geht es um Plausibilität und nicht um Richtigkeit in Bezug auf gegenwärtige naturwissenschaftliche Deutungsmuster.
Daraus lässt sich die Forderung ableiten, dass auch die Erwachsenen, die die Kinder in diesem Prozess begleiten, selbst eine forschende Haltung einnehmen. Mit Neugier und Interesse begegnen sie der Welt um
sich herum und als Verantwortliche für Lernprozesse gerade auch der Art und Weise, wie die Kinder versuchen, die Welt zu verstehen:• Die Erwachsenen müssen bereit dazu sein, sich mit den Kindern und Jugendlichen auf einen suchenden
Weg zu begeben. Dazu gehören Mut und eine veränderte Rolle der Erwachsenen: Sie gehen zusammen mit den Kindern und Jugendlichen eine Lerngemeinschaft ein. Der gemeinsam beschrittene Lernweg ist dabei – weder in Bezug auf die Ergebnisse noch in Bezug auf die einzuschlagenden Wege –durch die Erwachsenen zu planen und zu steuern oder gar vorweg zu nehmen. Er muss sich vielmehr
aus der suchenden Lösungsbewegung ergeben.
• Aufgabe der Erwachsenen dabei ist, diesen Weg interessiert, teilnehmend, dialogbereit, wertschätzend
und auf Augenhöhe zu begleiten. Dies wiederum verlangt, dass auch die Erwachsenen Lernende in und
mit der Situation sind und in der Regel gerade nicht – wie im üblichen Kontext schulischen Lernens – dieErgebnisse bereits von vorne herein wissen und bestimmte Ergebnisse erwarten. Ihnen muss es gelingen, dieses Wissen und die damit verknüpften Erwartungen zurückzustellen. Ihre Aufgabe ist es vielmehr, die Deutungen der Kinder versuchen zu verstehen und damit im Sinne Sokrates’ Hebammenkunst
zu agieren. Dies ist die unmittelbare Konsequenz daraus, dass sie sich auf den Prozess dieser „suchenden Forschungsbewegung“ mit den Mädchen und Jungen verschiedener Altersstufen einlassen.
• Die Erwachsenen verfügen in diesem Zusammenhang also gerade nicht über einen (naturwissenschaftlich-technischen) Wissensvorsprung. Ihre Rolle in diesem Lernprozess ist vielmehr eine andere, Wegbegleitende: Sie haben das Wissen und die Kenntnisse, wie diese suchenden Prozesse des Forschens,
Entdeckens und Entwickelns gesteuert und vorangebracht werden können und unterstützen die Lernenden in dieser Bewegung.
• Eine – zumindest in Schule und Unterricht – weit verbreitete „Didaktik des schnellsten Weges“ ist damit
in diesem Zusammenhang nicht angezeigt. Umwege und Irrwege sind – für die angezielten Prozesse
wissenschaftlichen Forschungsgeistes – unabdingbar und geradezu notwendig. Diese bilden auch die
Voraussetzung dazu, dass für die forschenden Jungen und Mädchen die Erfahrung von Selbstwirksamkeit ermöglicht wird.
Damit lässt sich die Haltung, die den Freiburger Forschungsräumen zugrunde gelegt ist, näher bestimmen:• Die Welterklärung der Kinder – wie falsch diese in Bezug auf naturwissenschaftlich-technische Bildung
auch sein mag – muss wertgeschätzt werden. Sie bildet den Ausgangspunkt für die Arbeit in den Freiburger Forschungsräumen. Die Beschreibung der wahrgenommenen Phänomene in eigenen Worten
und der Austausch darüber mit anderen Kindern und/ oder Erwachsenen fördert die sprachliche Ausdrucksfähigkeit. Dabei wird die Fähigkeit zum Perspektivwechsel geübt, da die beteiligten Jungen undMädchen ihre unterschiedlichen Wahrnehmungen teilen und austauschen können.
• Der Umgang mit der Natur erfolgt interessiert und achtsam. Grundlage der Arbeit sind die Ansätze der
Bildung für nachhaltige Entwicklung.

17•

Die Arbeit mit der Natur ist gekennzeichnet durch einen ganzheitlichen Blick, wie dies der Naturbetrachtung von Kindern entspricht. Die Mehrperspektivität des Ansatzes wird damit deutlich.
• Die Arbeit muss von gegenseitigem Vertrauen geprägt sein. Die erwachsenen Personen bringen den
Kindern das Vertrauen in deren Lernwege entgegen und begleiten diese Lernwege sorgsam und wertschätzend, so, dass die Kinder ihrerseits den erwachsenen Personen Vertrauen entgegenbringen können.
• Die erwachsenen Personen leben diese Haltung selbstverständlich und dienen somit als Vorbild für die
Lernenden.
Abbildung 20 stellt das Konzept der Freiburger Forschungsräume
grafisch dar. Die Basis und Voraussetzung für gelingende Lernprozesse bilden die konkret-sinnlichen Erfahrungen. Wo diesenicht vorhanden sind, müssen sie geschaffen werden, damit sinnvolles naturwissenschaftlich-technisches Lernen überhaupt möglich wird. Darauf aufbauend zwei Säulen:
Säule 1 ist die forschende Suchbewegung, in die sich Kinder undErwachsene zusammen in den gemeinsamen Prozess begeben.
Aufgabe des Erwachsenen dabei ist, diesen Prozess zu begleiten
und ihn zu ermöglichen. Dazu gehört: den Rahmen für diese Prozesse zu gestalten oder zu wählen (Orte aufsuchen, Materialienanbieten usw.), Impulse geben und aufgreifen, in Frage stellen,
Anregungen zur Fortsetzung des Prozesses geben usw. und vor
Abb. 20: Freiburger Forschungsräume
allem: Zeit lassen und Zeit geben, denn dieser Weg der suchenden Forschungsbewegung schließt Umwege, Irrwege, Sackgassen und Stolperstellen mit ein.
Säule 2: Damit die individuellen Erfahrungen und Erkenntnisse in das Bewusstsein gehoben werden, besteht ein entscheidender Schritt in diesem Prozess darin, den Jungen und Mädchen den Austausch ihrer Erfahrungen zu ermöglichen, ja diesen Austausch herauszufordern. Dies kann in Form der gesprochenen
Sprache, aber auch in anderen Ausdrucksformen (Spiel, Bewegung, bildhafte Darstellung, Konstruktionusw.) erfolgen.“
Aus Säule 1 entwickeln sich zunehmend die zentralen naturwissenschaftlichen methodischen Kompetenzen
und aus Säule 2 zunehmend durch entsprechende Ergänzung der Erziehenden und Lehrenden eine Grundlage einer Natur- und Sachkunde und Naturwissenschaft.
Dass es durch diese Art der Qualifikation tatsächlich zu Veränderungen der Haltung der Teilnehmenden
kommt, hat die 2013 durchgeführte Evaluation ergeben. In Abbildung 21 sind einige Ergebnisse dargestellt.

18

Abb. 21: Auszug: Evaluation der Fortbildung FreiburgerForschungsRäume

19

20.

Abschließende Gedanken

Im Laufe der Schulzeit wurde mir irgendwie vermittelt Physik sei über-Die Freiburger Forschungsräume können als
haupt nicht mein Fach. Ich fühlte mich immer als hoffnungsloser Fallund langweilte mich im Unterricht.
ein Baustein bei dem Versuch betrachtet werDiese Epoche war anders, besser, strukturierter und für jedes Niden, die naturkundliche, technische und naveau interessant. Der mathematische Bereich hat mir bis jetzt die
turwissenschaftliche Bildung in einem großen
größten Schwierigkeiten bereitet, wobei ich es in dieser Epoche zum
Bogen von der frühen Kindheit bis ins Erersten Mal geschafft hab eine physikalische Formel anzuwenden(Snelliussches Brechungsgesetz). Im nächsten Schuljahr werde ichwachsenenalter hinein zu denken. Bildungsweder Unterricht noch Prüfungen im Fach Physik haben, was dazu beiprozesse sind nicht linear, an einer Stoffsystetrug, dass ich anfangs keine Lust darauf hatte. Mein Grundwissen in dermatik orientiert. Es wurde aufgezeigt, wie solche
Physik ist sehr beschränkt was auch an dem Mangel von Interesse der
Bildungsprozesse konzipiert und durchgeführt
letzten Jahre liegt. Trotzdem war ich sehr zuversichtlich als ich von dem
werden können. Zentrales Element dabei ist,neuen Lehrer hörte — Neuer Lehrer neues Glück. Ich versuchte dranzu bleiben und merkte schon bald, dass Physik selbst für mich intervom Lernenden auszugehen, seine jeweiligen
essant sein kann und auch mathematisch nicht so abstrakt ist wie ich
Bedürfnisse und Möglichkeiten zu berücksichtiimmer dachte. Meine Neugierde war geweckt. Die Versuche zeigten
gen. Zentrales Element dabei sind weiterhin die
mir, dass Physik in unserem Alltag fast allgegenwärtig ist. Leider verdrei Unterrichtsstufen: persönliches Verbinden,
passte ich einige Selbsttests und Unterrichtseinheiten aufgrund vonArztterminen. Im Großen und Ganzen habe ich viel gelernt und mich zum
sachliches Beschreiben und naturwissenschaftersten Mal in meinem Leben für Physik begeistern können.
liches Beschreiben und die drei Stufen der Verinnerlichung: Oberflächenstruktur und TiefenKasten 6: Aus dem „persönliches Resümee“ eines Schülers
struktur des Wissens und persönliches Verstehens. Diese können in dem sechsstufigen n-Prozess als impulsierendes Unterrichtsprinzip zusammengefasst
werden. Dass diese Stufung des Unterrichts auch bei älteren Lernenden entscheidende Wirkung haben kann,konnte ich beim Unterrichten einer 12. Klasse erleben. Konsequent versuchte ich bei jedem neuen Phänomenbereich die drei Unterrichtsstufen zu berücksichtigen. Das Zitat im Kasten 6 kann verdeutlichen, was dadurch möglich wurde.
Wenn die naturkundliche, technische und naturwissenschaftliche Bildung als großer Bogen gesehen wird, istauch spürbar, wie viel Zeit eigentlich von der frühen Kindheit bis ins Erwachsenenalter zur Verfügung steht, wenn
jedem Lehrenden bewusst ist, an welcher speziellen Stelle des persönlichen Bildungswegs der Lernende sich gerade befindet. Wie viel Zeit könnte man „sparen“, wenn das Üben des Formalen erst dann einsetzt, wenn der Lernende reif dafür ist, d. h. wenn seine kognitiven Strukturen hierfür Fenster geöffnet haben. Die so gewonnene Zeit
könnte für sinnvoll erlebtes Tun, z. B. in alltagsrelevanten Projekten, eingesetzt werden. Diese Zeit lässt dannauch Raum für die Erforschung eigener Fragen. Donata Elschenbroich [10] hat das wunderbar formuliert: „Dabei
durchlässig zu bleiben für Fragen im Alltag, das kann man von den Kindern lernen. Dann baut sich Schritt für
Schritt Wissen auf, mehr als durch das gelegentlich veranstaltete Experiment. Das Fragen in Fluss halten, lebenslang, das Suchen ist ansteckender als das Wissen. Nicht verzweifeln angesichts der Fülle des eigenen Nichtwissens: Man muss nicht bei allem dabei gewesen sein, aber man muss wissen, wie es ist, wenn man dabei war(Martin Wagenschein), bei einem natur…Aber mit der Zeit schien sich das anfängliche Unverständnis zu legenwissenschaftlichen Disput, bei einem
und ich mich aus einem Berg herauszuwühlen und plötzlich einen Überselbst gestalteten Experiment. Und man
blick zu gewinnen, Zusammenhänge zu begreifen und alles völlig klar
sollte sich erinnern können, dass man gern
vor mir liegen zu haben. Mit diesem Überblick konnte ich anfangen zu
arbeiten…. Ich merkte schnell, dass es völlig unzureichend war nur einedabei war. Eine Frage an die Natur mit andeSeite im Internet aufzurufen. Mein Ergeiz war gepackt und ich wollte es
ren Menschen zusammen so entdeckt zu
wissen. Wie kamen Farben tatsächlich zustande? Was steckt hinter derhaben, wie sie zum ersten Mal vor der
Teilchentheorie…. Fragen über Fragen, die eine schien drei neue aufzuMenschheit stand, einer Sache so weit auf
werfen. Und ich hatte gedacht Physik wäre nicht so mein Gebiet. In dem
Moment, in dem ich ein Lexikon aufschlug, um eine Definition nachzuleden Grund gegangen zu sein, wie es ging.“sen, begann ich diese bereits wieder zu hinterfragen. Ich begann alltägliDass dies auch bei erwachsenen Lernenche Dinge anders wahrzunehmen. Schließlich fand ich mich mit einem
den möglich ist, zeigt ein weiteres Zitat
Stapel Bücher an meinem Schreibtisch und musste mir eingestehen,aus dem „persönlichen Resümee“ einer
dass ich nicht alle meine Fragen beantworten konnte. Ich verlor aberSchülerin der 12. Klasse. Vielleicht konnmals den Überblick… Ich habe das Gefühl, sehr viel aus der Epoche
mitgenommen zu haben.
ten diese Fragen entstehen, weil in den
vorhergehenden Jahren wegen LehrerKasten 7: Aus einem „persönliches Resümee“ einer Schülerinmangel in dieser Klasse fachfremd Physik
unterrichtet wurde und somit den Lernenden eine formale Verfrühung erspart blieb? Vielleicht behalten die
Heranwachsenden auch auf dem zuvor skizzierten Weg eines naturkundlichen, technischen und naturwissenschaftlichen Bildungsprozess ihre Neugier, ihre Forscherfreude, ihre Kreativität, ihre Phantasie und ihren
Tatendrang? Vielleicht fühlen sie sich durch weniger „verdunkelndes Wissen“ mehr mit sich und der Welt verbunden? Vielleicht können sie sich dann als Erwachsene produktiver am Gestalten einer zukunftsfähigen
Welt beteiligen - vielleicht auch als motivierte Ingenieure, denen es gelingt, neuartige Lösungen für unsere
drängenden Probleme zu finden, die eventuell auch Folgen unseres herkömmlichen naturwissenschaftlichen
Unterrichts sind?

20

Literatur:[0][1]

Dank an die Kinder und die Mitarbeiterinnen des Hauses für Kinder am Hirzberg, Freiburg
Gottfried Merzyn: „Naturwissenschaften, Mathematik, Technik – immer unbeliebter?; Schneider Verlag
Hohengehren, Baltmannsweiler, 2008
[2]
Spiegel Online Wirtschaft 2.9.2010[3]
Sabine Latorre: Naturwissenschaftliche Bildung: der kumulative Aufbau von Kompetenzen auf dem Weg zu einem institutionsübergreifenden Curriculum; Kölner Universitätsverlag 2011[4]
Arbeitgeberverband Gesamtmetall (Herausgeber): Physik in Kindergarten und Grundschule, Institut der deutschen Wirtschaft Köln Medien, 2012
[5]
Gisela Lück: Handbuch der naturwissenschaftlichen Bildung – Theorie und Praxis für die Arbeit in Kindertageseinrichtungen, Herder 2009[6]
zu finden unter: http://www.unimuenster.de/imperia/md/content/fachbereich_physik/didaktik_physik/publikationen/196_die_kerzenpumpe.pdf[7]
Wassilios E. Fthenakis (Hrsg.): Natur-Wissen schaffen, Band 1, Bldungsverlag EINS, Troisdorf, 2008[8]
http://www.uni-kassel.de/fb1/KVilmar/ws_2003_2004/martin_wagenschein.pdf[9]Dieter Plappert: Naturwissenschaftliche Bildung vom Kindergarten bis zur Hochschulreife; Praxis der Naturwissenschaft 5/60. Jg. 2011. download www.plappert-freiburg.de[10]
Donata Elschenbroich: „Weltwunder - Kinder als Naturforscher“, 2007 Wilhelm Goldmann Verlag[11]
Worbs, Michael: Du, Papa, warum sind Streichhölzer magnetisch? Praxis der Naturwissenschaften 4/58.
Jg. 2009[12]
Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung:
http://www.kindergesundheit-info.de/fuer-eltern/kindlicheentwicklung/entwicklung/magischephase[13]
http://www.sinn-stiftung.eu/downloads/was-kleine-kinder-wirklich-brauchen_huether.pdf[14]
Hans-Peter Dürr: Warum es ums Ganze geht, Oekom Verlag München, 2009[15]
Martin Wagenschein: Physikunterricht und Sprache. Die Pädagogische Dimension der Physik. 1995
Hahner Verlag, Aachen[16]
C. Krick, Sonja Kreis, Frank Paulus, Wolfgang Reith: Zur Biologie der Mathematik; MNU 66/2 (1.3.2013)[17]
Dieter Plappert: Der Luftballon wird heiß und kalt – was heißt eigentlich Erklären bzw. Verstehen im naturwissenschaftlichen Unterricht? Praxis der Naturwissenschaft 8/61. Jg. 2012. download www.plappert- freiburg.de[18]
Konzept „Freiburger Forschungsräume“ http://www.freiburg.de/pb/,Lde/371117.html[19]
Gerd E. Schäfer et al.: Natur als Werkstatt; Verlag das Netz Berlin 2009
[20]
LEIF – Freiburg; Ergebnisse zu Einstein II[21]
Sally P. Springer/Georg Deutsch: Linkes und rechtes Gehirn; Spektrumverlag Heidelberg, 1984
[22]
N. Jüdt: „Es gibt keine Bildung, sie sei denn ästhetisch“ (KIT-Forschungsgruppe)
http://digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/1000034156[23]
aus der „Analogieserie“ bei www.conatex.de[24]
Dieter Plappert: „Alles klar! Der Sauerstoff verschwindet, das Wasser steigt!“ Irrwege und Wege der na turwissenschaftlichen Bildung vom Kindergarten- bis ins Erwachsenenalter; Praxis der Naturwissenschaft 4/61.
Jg. 2012 download www.plappert-freiburg.de[25]
Dieter Plappert: „Der Energiebegriff – die Verzahnung der Naturwissenschaft durch eine gemeinsame
Fachsprache“; Praxis der Naturwissenschaft 6/55. Jg. 2006 download www.plappert-freiburg.de[26]
Unterrichtsentwurf Jan Weisner, Droste-Hülshoff-Gymnasium Freiburg, Februar 2012
[27]
John Hettie; Schneider Verlag Hohengehren, Baltmannsweiler2013
[28]
aus
ein
Brief
an
Rousseau
1782
http://www.legr.ch/legr/de/schulblatt/20112012/mainColumnParagraphs/06/document/BS_2_APR12.pdf

21