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Biologie unterrichten: planen, durchführen, reflektieren

Holger Weitzel / Steffen Schaal (Hrsg.)

Biologie unterrichten:
planen, durchführen,
reflektieren

Die Autor*innen

Petra Baisch, Dr., Dipl.-Pädagogin, lehrt und forscht als Akademische
Oberrätin an der PH Ludwigsburg.

Anke Meisert, Prof. Dr., lehrt und forscht an der Uni Hildesheim.

Sonja Schaal, Dr., lehrt und forscht als Akademische Rätin an der PH Ludwigsburg.

Steffen Schaal, Prof. Dr., lehrt und forscht an der PH Ludwigsburg.

Ulrike Spörhase, Prof. Dr., lehrt und forscht an der PH Freiburg.

Holger Weitzel, Prof. Dr., lehrt und forscht an der PH Weingarten.

Inhalt

Vorwort

1 Biologieunterricht planen

1.1 Was guten Biologieunterricht auszeichnet

2 Eine Unterrichtseinheit planen

2.1 Ebenen der Unterrichtsplanung

2.2 Eine Unterrichtseinheit Schritt für Schritt planen

3 Eine Unterrichtsstunde planen

3.1 Eine Unterrichtsstunde in vier Schritten planen

3.2 Mit Verlaufsskizzen den Überblick behalten

4 Unterrichtsmethoden wählen

4.1 Geeignete Unterrichtseinstiege wählen

4.2 Das methodische Handeln reflektieren

4.3 Unterrichtsgespräche planen

4.4 Erkenntnisse gewinnen

4.5 Mit Modellen arbeiten

4.6 Die Arbeit mit Medien planen

4.7 Aufgaben entwickeln und einsetzen

5 Biologieunterricht reflektieren

5.1 Lernen begleiten und bewerten

5.2 Die Lehrleistung reflektieren und bewerten

Literatur

Vorwort

Die Planung und Durchführung von Unterricht gehört zum Kerngeschäft jeder Lehrkraft. Der Aufbau der dafür notwendigen Kompetenzen ist eine herausfordernde Aufgabe, die viel Zeit und Engagement beansprucht und die mit der Beendigung eines Qualifizierungsschritts (Master, Staatsexamen) lange nicht abgeschlossen ist.

Wir möchten Ihnen mit diesem Buch eine Arbeitshilfe bereitstellen, die Sie auf dem Weg zur Entwicklung professioneller Planungs- und Handlungskompetenz unterstützt, und konzentrieren uns dazu auf die tägliche Unterrichtsplanung. Damit das Buch dieser Zielsetzung gerecht werden kann, haben wir die Auswahl der Themen und deren Darstellung auf jene Aspekte zugeschnitten, die nach unserer Ansicht grundsätzlich dafür benötigt werden. Dazu zählen die fachdidaktisch reflektierte Auswahl und Anordnung von Unterrichtsinhalten, die Formulierung von Unterrichtszielen für Unterrichtseinheiten und -stunden (Kapitel 2 und 3) sowie Möglichkeiten der methodisch angemessenen Gestaltung von Biologieunterricht (Kapitel 4). Dazu gehören aber auch die Fähigkeiten zur Diagnose des Lernstands der Schülerinnen und Schüler, zur kriteriengeleiteten, fachdidaktisch vertieften Beobachtung von Biologieunterricht und zur Reflexion der eigenen Planung sowie des eigenen Handelns (Kapitel 5). Ohne Vorstellungen von „gutem“ Biologieunterricht, die auf einer Haltung zu Biologieunterricht beruhen und die entwicklungspsychologisch, lerntheoretisch und fachdidaktisch begründet sein sollten, ist eine fundierte Reflexion nicht möglich. Daher geben wir Anstöße hierzu in Kapitel 1.

Wir sind uns bewusst, dass wir mit unserer Arbeit nicht das ganze Spektrum des Biologieunterrichts abdecken. Auch haben wir nur einen kleinen Teil der empirischen Befunde angeführt, die wir zu den einzelnen Themen hätten benennen können. Für beides existieren aber eine Reihe sehr guter Quellen zur fachdidaktischen Vertiefung, die wir Ihnen ergänzend zu unserem Planungsband empfehlen.

Holger Weitzel

Steffen Schaal

In diesem Buch werden – auch im Sinne der Lesbarkeit – unterschiedliche Formen des Genderns verwendet. Unabhängig davon sind immer alle Personen aller (auch nicht-binären) Geschlechter gleichermaßen gemeint.

1 Biologieunterricht planen

Holger Weitzel

Thema dieses Buches ist die Planung, Durchführung und Reflexion von Biologieunterricht. Dazu werden in diesem ersten Kapitel in aller Kürze ausgewählte Kriterien für fachbezogene Unterrichtsqualität beschrieben, die in den folgenden Kapiteln wieder aufgegriffen und für die Praxis nutzbar gemacht werden sollen.

Guter Biologieunterricht ist dadurch gekennzeichnet, dass Schülerinnen und Schüler biologiebezogene Kompetenzen erlernen. Inwieweit dieses Ziel erreicht wird, hängt wesentlich ab von der Unterrichtsgestaltung, von der Wahrnehmung des Unterrichts durch die Lernenden und von der Qualität der Lehrkraft. Allgemein- und fachdidaktische Forschung konnte in den letzten Jahren drei Basisdimensionen identifizieren, die die Qualität des Unterrichts beschreiben: Klassenführung, konstruktive Unterstützung und kognitive Aktivierung (Kunter/Trautwein 2013).

Klassenführung umfasst beispielsweise die effiziente Nutzung der begrenzten Unterrichtszeit, respektvollen Umgang miteinander oder den effektiven Umgang mit Unterrichtsstörungen usw.

Konstruktive Unterstützung ist dann gegeben, wenn im Unterricht ein positives Klassenklima gegeben ist, die Lehrkraft Einfühlungsvermögen für ihre Schülerinnen und Schüler zeigt oder konstruktiv mit Fehlern umgeht. Während die Basisdimensionen Klassenführung und konstruktive Unterstützung eher unabhängig vom konkreten Fach sind und damit für jedweden Unterricht gelten (Dorfner et al. 2017), ist kognitive Aktivierung eher fachspezifisch zu betrachten.

Kognitive Aktivierung umfasst alle Merkmale des Unterrichts, die die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass sich Schülerinnen und Schüler vertieft mit einem Unterrichtsgegenstand auseinandersetzen (s. Tab. 1). Merkmale kognitiver Aktivierung betreffen die Wahl von Aufgaben (Kap. 4.7) ebenso wie die Einbettung der Aufgaben etwa in das Unterrichtsgespräch (Kap. 4.3), da anspruchsvolle Aufgaben erst dann ihre volle Wirksamkeit entfalten können, wenn diese anschließend intensiv und unter Berücksichtigung bestimmter Merkmale (Tab. 1) in den Unterricht einbezogen werden (Neuhaus/Steffensky 2018).

Merkmale kognitiv aktivierender Aufgaben

Merkmale kognitiver Aktivierung im Unterrichtsprozess

Werden Aufgaben oder Aktivitäten gestellt, die zum Denken anregen?

Werden die Vorstellungen (nicht nur das Vorwissen, s. Kap. 3) in die Unterrichtsgestaltung einbezogen?

Besitzen die Aufgaben ein angemessenes Anforderungsniveau (s. Kap. 4.7) und erfordern nicht nur die Reproduktion von Wissen?

Fordert die Lehrkraft z. B. im Unterrichtsgespräch Begründungen ein?

Passen die Aufgaben oder Aktivitäten zum Thema?

Regt die Lehrkraft die Lernenden an, über Daten nachzudenken, zu diskutieren und diese zu interpretieren?

Nehmen die Aufgaben oder Aktivitäten Bezug zu den Basiskonzepten der Biologie?

Regt die Lehrkraft dazu an, Zusammenhänge herzustellen oder Unterrichtsergebnisse zu verallgemeinern?

Regt die Lehrkraft dazu an, das in der Unterrichtsstunde erlernte Wissen auf weitergehende Fragestellungen anzuwenden?

Tab. 1: Liste von Merkmalen kognitiver Aktivierung, verkürzt und adaptiert aus Steffensky/Neuhaus (2018)

1.1 Was guten Biologieunterricht auszeichnet

Guter Biologieunterricht baut Kompetenzen auf

Guter Biologieunterricht zeichnet sich dadurch aus, dass die Schüler*innen zunehmend im Laufe ihrer Schulzeit – das bedeutet konkret über Schuljahre hinweg – lernen, biologisches Wissen zu nutzen, um Lösungen für alltagsnahe naturwissenschaftliche Aufgabenstellungen zu entwickeln, ihr Wissen und ihre Lösungen anderen mitzuteilen sowie diese zu reflektieren. Entscheidender Ertrag des Biologieunterrichts ist folglich die Fähigkeit der Lernenden zum handelnden Umgang mit Fachwissen in variablen Situationen, in denen dieses Fachwissen produktiv eingesetzt werden kann. Wissen und Handeln sind nach einer solchen Vorstellung eng miteinander verzahnt. Um dieser Verzahnung Ausdruck zu verleihen, wird für diese handlungsbezogene Bedeutung von Wissen der Terminus Kompetenz verwendet. Kompetenzen beinhalten daher einerseits bereichsspezifische Kenntnisse (z. B. Aufbau des optischen Apparates), andererseits aber auch Fähigkeiten (z. B. Lösung einer biologischen Fragestellung durch Entwicklung eines Experimentalansatzes), fachübergreifende Fertigkeiten (z. B. Informationsentnahme aus Texten) und Strategien (z. B. 5-Schritt-Lesemethode).

Im deutschsprachigen Bereich hat sich als Standarddefinition des Ausdrucks Kompetenz Weinerts Definition etabliert, die für eine schulische Nutzbarkeit jedoch heruntergebrochen werden muss. „[Kompetenzen sind] die bei Individuen verfügbaren oder durch sie erlernbaren kognitiven Fähigkeiten und Fertigkeiten, um bestimmte Probleme zu lösen, sowie die damit verbundenen motivationalen, volitionalen (also absichts- und willensbezogenen, Anm. d. Autors) und sozialen Bereitschaften und Fähigkeiten, um die Problemlösungen in variablen Situationen erfolgreich und verantwortungsvoll nutzen zu können“ (Weinert 2001, 27 f.).

In den Bildungsstandards für den mittleren Schulabschluss (KMK 2004) sind die für den Biologieunterricht leitenden Kompetenzen formuliert und in die darauf aufbauenden Bildungs- und Lehrpläne eingeflossen. Der Einteilung der Bildungspläne folgend werden vier Kompetenzbereiche (Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung) unterschieden. In diesen vier Bereichen werden sukzessiv, systematisch und kumulativ Fähigkeiten aufgebaut (Klieme 2004, 12). Kompetenzen haben deshalb wenig gemein mit fachsystematisch angeordneten (und oft überfrachteten) Inhaltslisten, die Lerninhalte meist additiv und ohne Bezug zueinander darstellen. 2020 wurden von der KMK Bildungsstandards für die Allgemeine Hochschulreife vorgelegt (KMK 2020), in denen der Kompetenzbereich Fachwissen durch Sachkompetenz ersetzt wurde und die ab dem Schuljahr 2022/23 dann sukzessive eingeführt werden. Sie lösen die einheitlichen Prüfungsanforderungen für das Abitur ab.

Auch wenn die Erforschung fachspezifischer Qualitätsmerkmale von Unterricht in den nächsten Jahren noch einige bedeutsame Erkenntnisse zur Qualität von Biologieunterricht zutage fördern wird, so erlauben wir uns auf den nächsten Seiten doch, jene Merkmale zu präsentieren, über die Einigkeit besteht und deren Beachtung Ihnen in jedem Falle helfen können, guten Biologieunterricht zu planen und durchzuführen.

Guter Biologieunterricht braucht konzeptuelles Fachwissen

Die Qualität des Biologieunterrichts hängt wesentlich davon ab, was die Lehrkraft über das Fach weiß. Nur auf dieser Grundlage kann Unterricht überhaupt sinnstiftend geplant und durchgeführt werden. Dabei kommt es nicht auf die schiere Menge fachlicher Details an, die eine Person wiedergeben kann (dann wären Fachbiologen per se die besseren Lehrkräfte), sondern auf die Verfügbarkeit konzeptuellen Wissens. Konzeptuelles Wissen meint Wissen, das Detailkenntnisse in ein übergeordnetes funktionelles Netz einbindet, sodass dieses Wissen zur Lösung von Fragen anwendungsbezogen eingesetzt werden kann.

  • Struktur und Funktion

Biologische Strukturen bedingen ihre Funktion. Dieser Zusammenhang wird durch das Basiskonzept Struktur und Funktion beschrieben und ist für alle biologischen Organisationsebenen bedeutsam. Biologische Prinzipien wie Kompartimentierung, Oberflächenvergrößerung oder Gegenspielerprinzip lassen sich dem Basiskonzept zuordnen.

  • Stoff- und Energieumwandlung

Lebewesen sind offene, sich selbst organisierende Systeme, die über Stoffaufnahme, -umwandlung und -ausscheidung im ständigen Austausch mit der Umwelt stehen. Biologische Prinzipien wie Fließgleichgewicht, Stoffkreislauf, Energieentwertung, energetische Kopplung können diesem Basiskonzept zugeordnet werden.

  • Information und Kommunikation

Lebewesen nehmen Informationen auf, wandeln sie in eine für sie verständliche Sprache (z. B. neuronale Erregungen) um, verarbeiten und speichern Informationen und reagieren auf sie. Information und Kommunikation findet auf allen biologischen Organisationsebenen, also auch zwischen Organismen statt.

  • Steuerung und Regelung

Lebewesen halten Zustandsgrößen in engen Grenzen konstant, indem diese funktionsbezogen angepasst werden. Prinzipien dieses Basiskonzepts sind bspw. positive und negative Rückkopplung, Homöostase.

  • Individuelle und evolutive Entwicklung

Lebewesen verändern sich über unterschiedliche Zeiträume und im Zusammenhang mit Einflüssen aus der Umwelt. Zu unterscheiden ist die individuelle Entwicklung von der evolutiven Entwicklung. Genetische Variation und Selektion sind wichtige Ursache für den Artwandel. Biologische Prinzipien dieses Basiskonzepts sind bspw. Zelldifferenzierung, Reproduktion und Selektion.

Tab. 2: Basiskonzepte für den Biologieunterricht aus den Bildungsstandards für die Allgemeine Hochschulreife (KMK 2020, S. 18 f., adaptiert)

Die von der KMK formulierten Basiskonzepte stellen Konzentrate fachlichen Wissens dar, die für die Lehrkraft das Netz aufspannen, in das die verfügbaren oder zu erlernenden Fachkenntnisse produktiv eingebettet werden können. Die in den Bildungsstandards für die Allgemeine Hochschulreife benannten Basiskonzepte (Tab. 2) sind die derzeit aktuellste Variante der Ausformulierung von Basiskonzepten und erscheinen hinreichend differenziert, um sowohl für die Sekundarstufe I und II verwendet zu werden.

Auf dieser Basis können Kernideen für den Unterricht identifiziert werden (siehe Abb. 1), die als Grundlage zur inhaltlichen Strukturierung von Biologieunterricht fungieren können. Das Basiskonzept „Information und Kommunikation“ macht es beispielsweise nötig, über die Grundlagen der Verarbeitung von Sinnesreizen nachzudenken. Dieser Denkprozess führt zu dem Ergebnis, dass Reize nur dann zu einem mentalen Erlebnis führen können, wenn sie zuvor in die Sprache des Nervensystems – neuronale Erregungen – übersetzt worden sind. Diese Feststellung ist beispielsweise Voraussetzung dafür, die verbreitete Schülervorstellung der Reizweiterleitung als solche zu erkennen und geeignete Lernangebote zu planen. Die Signaltransduktion (Basiskonzept Information und Kommunikation) wird in der Regel von Hilfsstrukturen begleitet und unterstützt (Auge, Ohr, Nase, …), die Transduktion findet an spezialisierten Zellen statt, die entweder selbst Nervenzellen sind oder Nervenzellen erregen. Welches mentale Erlebnis entsteht, ist davon abhängig, wo die Erregungen im Gehirn eintreffen und an welche verfügbaren Erfahrungen sie angebunden werden können.

Abb. 1: „Informationsverarbeitung“ aus dem Basiskonzept „Information und Kommunikation“ konzeptuell aufgearbeitet (vgl. Kap. 2)

Guter Biologieunterricht knüpft an Vorstellungen an

Lernende bringen zu vielen Themen des Biologieunterrichts eigene Vorstellungen mit, die sich zum Teil erheblich von den im Unterricht zu erlernenden Vorstellungen unterscheiden (siehe Kap. 3). So stellen sich Lernende beispielsweise vor, dass Sehen funktioniert, indem das Auge etwas „anguckt“ (vgl. Gropengießer 2002). Da diese Alltags-, Schüler- oder vorunterrichtlichen Vorstellungen tief verwurzelt sind, können sie nicht einfach beseitigt werden, indem die Lehrkraft den Lernenden die „richtige“, also fachliche Vorstellung präsentiert. Im Biologieunterricht muss vielmehr gelernt werden, in welchen Kontexten Alltags- oder fachliche Vorstellungen produktiv verwendet werden können. Für Lehrkräfte bedeutet dies, sich bei der Planung von Unterricht bewusst zu sein, dass sie auf vorunterrichtliche Vorstellungen stoßen können, die ihnen zunächst unbekannt sind. Sie können dem beispielsweise begegnen, indem sie im Unterricht die Vorstellungen der Lernenden gezielt erheben (vgl. Riemeier et al. 2014) und diese dann als Aufgaben in den Unterricht einbringen (vgl. Kap. 4.7). Auch existieren etwa mit dem Learning-Cycle (Weitzel 2010) Unterrichtskonzepte zur Gestaltung von Lernwegen, die von vorunterrichtlichen zu fachlichen Vorstellungen leiten können.

Der Einbezug der Lernvorstellungen hat zudem Einfluss auf die Wahl der Kontexte, auf die sich der Biologieunterricht bezieht. Für eine kontextspezifische Anwendung von Vorstellungen ist es nämlich sinnvoll, im Biologieunterricht auf Kontexte zurückzugreifen, die dem Erfahrungsraum der Lernenden entspringen (vgl. Kap. 4.7).

Guter Biologieunterricht geht produktiv mit Fehlern um

„Aus Fehlern wird man klug.“ Dieses Sprichwort gilt überall, nur anscheinend nicht im Unterricht. Dort werden Fehler häufig recht schnell – nonverbal, verbal oder durch Noten – abgestraft. Ein Qualitätskriterium für guten Biologieunterricht ist es, Fehler nicht sofort zu sanktionieren, sondern sie als Lernchancen zu begreifen (Basisdimension Konstruktive Unterstützung). Das ist möglich, indem im Unterricht Phasen geschaffen werden, die explizit als bewertungsfrei deklariert werden.

Als Faustregel kann gelten, im Unterricht so viele bewertungsfreie Lernsituationen zu schaffen wie möglich. Verbunden mit einem durch gegenseitigen Respekt gekennzeichneten Umgangston trägt dieses Kriterium wesentlich zu einem lernförderlichen Unterrichtsklima bei.

Guter Biologieunterricht fordert zum Denken heraus

Ein am Aufbau von Kompetenzen orientierter Biologieunterricht ist durch die Festlegung auf einen Kompetenzschwerpunkt gekennzeichnet, der im Rahmen einer Unterrichtsstunde gefördert werden soll (vgl. Kap. 2, Kap. 3). Der Biologieunterricht wird dabei so geplant, dass in dessen Verlauf Möglichkeiten für die Lernenden geboten werden, handelnd mit ihrem Wissen umzugehen und zu Lernprodukten zu kommen, die es der Lehrkraft und den Lernenden ermöglichen, die Lernleistung zu reflektieren (vgl. Kap. 5). So werden in der in Kap. 3 entworfenen Unterrichtsstunde von den Lernenden Versuchsansätze geplant, mit deren Hilfe die Eignung unterschiedlicher Linsen zur Korrektur von Sehfehlern erprobt werden kann. Der dort angesprochene fachliche Inhalt könnte auch in wesentlich kürzerer Zeit behandelt werden. Die Zielstellung, die die Entwicklung von Versuchsansätzen und die Übertragung des am Modell entwickelten Wissens auf das Original erfordert, braucht jedoch Zeit. Im Unterschied zu einem Lehrervortrag hat dieses Vorgehen im „Schneckentempo“ den Vorteil einer hohen kognitiven Aktivierung der Lernenden – oder vereinfacht: Um die Aufgabe zu lösen, müssen die Lernenden denken.

Guter Biologieunterricht enthält ausreichend Übungsphasen

Lernen braucht Raum, Zeit und Übung. Übungsphasen kommen im Biologieunterricht häufig zu kurz, weil es für Lehrkräfte nicht selten schwierig ist, an Aufgaben zu kommen, die auf ihren Unterricht und ihre Klasse zugeschnitten sind. Zudem fühlen sich viele Lehrkräfte unter Zeitdruck und befürchten, „mit dem Stoff nicht durchzukommen“ und die Lernenden nicht hinreichend auf Prüfungen vorzubereiten. Als schnelle Lösung für das erste dieser Probleme bietet es sich an, Aufgaben aus aktuellen Schulbüchern oder aus Klassenarbeiten heranzuziehen und diese (etwa der Anleitung in Kap. 4.7 folgend) in Anwendungsaufgaben umzugestalten. Wenn Lehrkräfte dafür die Zeit nicht aufbringen können, bietet sich der Blick auf das Angebot verschiedener Verlage an, die mittlerweile auch Aufgaben mit gestuften Lernhilfen im Angebot führen.

Als Lösung für das subjektive Gefühl des Zeitmangels möchten wir Sie darauf hinweisen, dass zentrale Abschlussprüfungen in der Regel nur zum Ende der Mittel- und der Oberstufe vorgesehen sind. Es bleibt in der Zeit dazwischen jeder Lehrkraft überlassen, welche inhaltlichen Schwerpunkte sie setzt und wie viel Zeit sie für diese Schwerpunkte aufwendet.

Guter Biologieunterricht ist methodisch variabel

In Ausbildungssituationen wird von Referendaren oft eine sogenannte „problemorientierte“ Unterrichtsstunde erwartet (vgl. Kap. 3 und Meisert 2012). Diese Fokussierung ist aufgrund der Bedeutung forschend-entwickelnden Unterrichts für die Naturwissenschaften nachvollziehbar. Guter Biologieunterricht zeichnet sich aber durch methodische Variation aus, die durch das Setzen von Schwerpunkten auf ausgewählte Kompetenzen begründet ist. Biologieunterricht eröffnet nicht zuletzt aufgrund der großen Vielfalt seiner Themen, die bis in die Bioethik, Gesundheitserziehung oder Umweltbildung hineinreichen, erhebliche Chancen zur variablen Planung und Durchführung. Andererseits hat methodische Vielfalt allein keine Auswirkung auf die kognitiven Ergebnisse des Unterrichts (Klieme 2020). Die Methodenwahl begründet sich stets vor dem Hintergrund der zu erreichenden Unterrichtsziele.

Guter Biologieunterricht verwendet Fachbegriffe überlegt und sparsam

Das Erlernen von Fachwörtern gilt als selbstverständliches Element des Fachunterrichts. Dem stimmen wir zu, möchten jedoch darauf hinweisen, dass nicht die pure Existenz eines Fachwortes seine Einführung im Unterricht rechtfertigt. Zum einen können Fachwörter Lernhindernisse darstellen, die das Erlernen fachlicher Konzepte erschweren können. Beispielsweise erklären Lernende evolutive Prozesse häufig mit dem Fachwort „Anpassung“. Lehrkräfte gehen oft implizit davon aus, dass das Verständnis, das Lernende mit diesem Wort verbinden, mit dem fachlichen Verständnis übereinstimmt, und fahren im Unterricht fort. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass Lernende unter evolutiver Anpassung einen absichtsvollen und zielgerichteten Prozess verstehen („passen sich an, um zu überleben“), während das fachliche Konzept von einem Selektionsprozess auf der Grundlage der genetischen Variation von Lebewesen ausgeht.

Zum anderen kann die vorschnelle Einführung von Fachwörtern die Anbindung der aufgebauten Kompetenzen an die Alltagserfahrung der Lernenden behindern und im Unterricht demotivieren. Als Faustregel kann daher gelten, Fachwörter sehr bewusst und auf Grundlage einer didaktischen Konstruktion (vgl. Kap. 3) auszuwählen und sie erst am Ende des jeweiligen Unterrichtsprozesses einzuführen.

Im folgenden Kapitel werden auf den beschriebenen Grundannahmen Planungsüberlegungen zu einem gemeinsamen Thema – dem Sehen – ausgeführt.

Checkliste – Merkmale guten Biologieunterrichts

Guter Biologieunterricht …

… fördert den Aufbau von Kompetenzen durch einen handelnden Umgang mit Fachwissen in variablen Situationen,

… vernetzt Detailwissen über Basiskonzepte und fördert kumulatives Lernen,

… knüpft an das Vorwissen der Lernenden an und legt Wert auf eine sinnstiftende Kommuni­kation,

… wählt Unterrichtskontexte wo immer möglich aus dem Erfahrungsraum der Lernenden,

… nutzt Fehler als Lernchancen,

… kommt im Schneckentempo voran, weil er zum Nachdenken herausfordert und auf Verständnis abzielt,

… enthält genügend Übungsphasen,

… verwendet Fachbegriffe überlegt und sparsam,

… ist methodisch variabel,

… nutzt fachgemäße Denk- und Arbeitsweisen vielfältig (vgl. Kap 4),

… legt Wert auf die Qualität von Aufgaben (Kap. 4.7) und

… gründet stets auf einer fachlich korrekten didaktischen und methodischen Konstruktion (vgl. Kap. 2 und 3).

2 Eine Unterrichtseinheit planen

Steffen Schaal

Die Planung einer Unterrichtseinheit wird von einer Reihe curricularer, struktureller und organisatorischer Faktoren ebenso beeinflusst wie von den Voraussetzungen der Lernenden und den Zielsetzungen der Lehrkraft. In diesem Kapitel werden zunächst die Ebenen der Planung von Unterrichtseinheiten beschrieben, bevor der Planungsprozess in einzelnen Schritten vorgestellt wird.

„Unterricht ist gelungen, wenn man danach mehr weiß als davor“, das dürfte eine weit verbreitete Meinung zu gutem und erfolgreichem Unterricht sein. Unterrichtsziele lassen sich bei einer solchen Sichtweise leicht definieren und der inhaltsbezogene Unterrichtserfolg einer Stunde oder einer ganzen Unterrichtseinheit ist einfach zu ermitteln.

Guter Biologieunterricht ist jedoch vielschichtiger und hat das Ziel, anwendbares Wissen aufzubauen, um es aktiv und in variablen Situationen anwenden zu können. Damit leistet der Biologieunterricht einen wichtigen Beitrag zu einer naturwissenschaftlichen Grundbildung (Scientific Literacy).

„Alles schön und gut, aber was bedeutet diese Vielschichtigkeit des Biologieunterrichts für meine Unterrichtsplanung? Kann ich in meinem Unterricht den Schüler*innen gerecht werden, gleichzeitig die Bildungsstandards berücksichtigen, Kompetenzen fördern und auch noch anschlussfähiges Wissen vermitteln? Und das bei einem Inhalt, den ich selbst erst einmal fachlich vertiefen muss …“. Es ist nicht leicht, all diese Anforderungen unter einen Hut zu bekommen, und der Wunsch nach „Unterrichtsrezepten“ ist durchaus nachvollziehbar. So führt die Prämisse, dass Schüler*innen beispielsweise in jeder Biologiestunde konkret handelnd mit Lerngegenständen umgehen sollen, nicht notwendigerweise zu guten Lernergebnissen. Nur weil Lernende einen praktischen Versuch durchführen, müssen sie dazu nicht kognitiv aktiv sein.

Die Inhalte und die Zielsetzungen des Biologieunterrichts sind so unterschiedlich wie die Schüler*innen samt ihren Lernvoraussetzungen, sodass simple Rezepte nicht zu gutem Biologieunterricht führen. Vielmehr ist ein didaktisch reflektierter Planungsprozess nötig, der mit der Jahresplanung beginnt und in der Planung einer Unterrichtsstunde mündet. Die Verantwortung der Lehrkraft liegt nun darin, den curricularen Vorgaben folgend den individuellen Planungs- und Gestaltungsspielraum zum Nutzen der Lernenden verantwortlich und fachdidaktisch begründet auszuschöpfen.

Die Planung von Biologieunterricht beginnt mit einer didaktisch begründeten Festlegung von erwarteten Ergebnissen eines biologiebezogenen Lehr-Lern-Prozesses. Dazu orientiert sich der Planungsprozess vor allem

  • an den Erkenntnissen der Biowissenschaften,
  • an Erkenntnissen zur Gestaltung von erfolgreichen Lehr-Lern-Prozessen aus der Biologiedidaktik,
  • an strukturell-organisatorischen Voraussetzungen und
  • an den Voraussetzungen der Lernenden, deren Heterogenität und an der Vielfalt der für sie geeigneten Lernwege.

Aus dieser Aufzählung wird deutlich, dass die Planung von Biologieunterricht stets vielschichtige Aushandlungs- und Abwägungsprozesse notwendig macht. Ein solcher Prozess kann insbesondere für Berufseinsteiger*innen und fachfremd unterrichtende Lehrkräfte durch eine strukturierte Vorgehensweise unterstützt werden. Dies beinhaltet zunächst die Kenntnis der unterrichtsbezogenen Strukturzusammenhänge und der relevanten Ebenen der Unterrichtsplanung, innerhalb deren eine Lehrkraft mehr oder weniger Entscheidungsspielraum hat. Vor diesem Hintergrund schließt sich eine schrittweise Auswahl relevanter Inhalte einer Unterrichtseinheit und deren planvolle Abfolge an.

Dabei wird von einer Lehrkraft ein hohes Maß an Flexibilität erwartet sowie die Fähigkeit und Bereitschaft zur Reflexion des eigenen unterrichtlichen Handelns.

Exkurs: Reflexivität als professionelle Kompetenz von Lehrkräften

Neuweg (2005) sieht eine Lehrkraft dann als professionell an, wenn sie „weder aufgrund [ihres] Wissens noch aufgrund des schlichten Ausmaßes [ihrer] Erfahrung, sondern erst, wenn [sie] zudem einen analytischen Habitus ausgeprägt hat, also bereit ist, [ihre] Handlungspraxis regelmäßig zu analysieren, zu evaluieren und gegebenenfalls zu verändern“ (S. 220). Somit sind Planung, Durchführung und Reflexion von (Biologie-)Unterricht untrennbar miteinander verbunden.

Unter Reflexion ist hier zu verstehen „ein Prozess des strukturierten Analysierens, in dessen Rahmen zwischen den eigenen Kenntnissen, Fähigkeiten, Einstellungen/Überzeugungen und/oder Bereitschaften und dem eigenen, situationsspezifischen Denken und Verhalten (z. B. bei der Betrachtung einer Situation, der Bearbeitung einer Aufgabe oder als SchülerIn/Lehrkraft […] im Unterricht […]) eine Beziehung hergestellt wird, mit dem Ziel, die eigenen Kenntnisse, Einstellungen … und/oder das eigene Denken und Verhalten (weiter-)zuentwickeln.“ (von Aufschnaiter/Fraij/Kost 2019, S. 148).

So bringt jede Lehrkraft eine Reihe persönlicher Dispositionen (z. B. Wissen, Erwartungen und Überzeugungen) in die Gestaltung von Lehr-Lern-Prozessen ein, welche das unterrichtliche Handeln maßgeblich beeinflussen. Zusammen mit der Fähigkeit zur kriteriengeleiteten Beobachtung

unterrichtlicher Situationen, deren Deutung und Ursachenanalyse sowie dem Ableiten von Konsequenzen und/oder Handlungsalternativen für die künftige Gestaltung des Unterrichts entwickelt eine Lehrkraft die oben genannte Professionalität. Neben einer klaren Kriterienorientierung (z. B. Beitrag des Biologieunterrichts zur allgemeinen Bildung, Zielsetzung einer Unterrichtseinheit, Aufbau von Kompetenzfacetten) spielen dabei stets auch die Vergegenwärtigung eigener Voraussetzungen sowie der fortlaufende Diskurs eine wichtige Rolle, sowohl im Studium wie auch in der Berufspraxis. Ausführlich wird hierauf in Kapitel 5 eingegangen.

2.1 Ebenen der Unterrichtsplanung

Wenn von Unterrichtsplanung die Rede ist, so finden sich sowohl in der fachdidaktischen Literatur als auch in den Assoziationen Lehrender vornehmlich Überlegungen zur Planung einzelner Unterrichtsstunden. Die tatsächliche Planungsarbeit einer Lehrkraft umfasst – insbesondere bei einer Orientierung an Modellen zur Kompetenzorientierung – deutlich längere Zeiträume, wie beispielsweise Unterrichtseinheiten oder sogar ganze Schuljahre.

Dabei stellt sich die grundsätzliche Frage, welche Ziele der Biologieunterricht mit Blick auf die Adressat*innen verfolgt (siehe dazu auch Kapitel 1 und 5).

Ein übergreifendes Ziel des Biologieunterrichts sollte für alle Adres­sat*innen dasselbe sein: Grundlegende biowissenschaftliche Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten dienen dazu, im alltäglichen Leben reflektierte und begründete Handlungsentscheidungen treffen zu können (vgl. Arnold et al. 2019). Gerade vor dem Hintergrund der „epochaltypischen Schlüsselprobleme“ (Klafki 1996, S. 56), beispielsweise der Umgang mit den Herausforderungen des Klimawandels, der Digitalität und der Notwendigkeit, Informationen in den (sozialen) Medien angemessen bewerten zu können, müssen auch im Biologieunterricht stets der Bildungsauftrag und die damit verbundenen Relevanzüberlegungen von Bildungsinhalten im Blick behalten werden. Für einen Teil der Adressat*innen kommt noch dazu, dass sie auf ein (bio-)wissenschaftliches Studium vorbereitet werden.

Die Auseinandersetzung mit den Leistungen des Sinnessystems des Menschen beispielsweise findet sich in allen deutschen Bildungs- und Lehrplänen in unterschiedlicher Ausprägung. Neben der grundlegenden Funktion der Sinne auf verschiedenen Organisationsebenen (Molekül, Organell, Zelle, Gewebe, Organ, Organsystem, …) zielt das Verständnis der Verarbeitung von Sinnesreizen auf die im Basiskonzept „Information und Kommunikation“ enthaltenen vielfältigen Wege der Informationsverarbeitung lebender Systeme ab (siehe auch Kapitel 1, Tab. 2). Daraus konstituiert sich eine Kernidee, welche das Grundlegende, das Elementare einer Sache ist. In Kernideen steckt einerseits die Perspektive der Lernenden und unter anderem auch die Frage, welche Bedeutung ein Lerngegenstand in der Lebenswelt der Lernenden hat, was ihn interessant und relevant macht. Andererseits enthält eine Kernidee im Sinne Wagenscheins (Wagenschein 2010) die kleinste für sich selbst stehende Sinneinheit eines Lerngegenstands. In der Sinnesphysiologie ist beispielsweise eine Kernidee, dass spezifische Strukturen (z. B. Rezeptoren auf Ebene der Zellmembran und Sensoren auf Ebene der Sinneszellen) für die Übersetzung spezifischer Reize notwendig sind. Damit wird ein Reiz in eine für die weitere Informationsverarbeitung verständliche Sprache (z. B. Sensorpotenzial, Entladungsfrequenz) übersetzt. Eine solche Kern­idee muss auch auf andere Bereiche übertragbar sein: Sie sollte beispielsweise auch bei der Frage tragfähig sein, woher eine Pflanze eigentlich weiß, in welche Richtung sie dem Licht entgegenwächst …

Eine weitere Besonderheit bei der Planung von Biologieunterricht ist die jahreszeitliche Festlegung von Unterrichtsstunden und deren planvolle Aufeinanderfolge. So geben beispielsweise die Jahreszeiten bereits die zeitliche Abfolge von Unterrichtsthemen vor; als lebensweltliche Phänomene können der Blattfall, Überwinterungsformen von Tieren oder die Entwicklung der Amphibien eben nur in einem begrenzten Zeitfenster sinnvoll behandelt werden.

Für einen erfolgreichen Unterricht benötigt eine Lehrkraft daher klar strukturierte Vorstellungen darüber, welche Planungsschritte nacheinander und auch nebeneinander anfallen (Peterssen 2000).

Abb. 2: Ebenen der Unterrichtsplanung (in Anlehnung an Peterssen 2000)

Die Ebenen der Unterrichtsplanung unterscheiden sich sowohl in der Literatur als auch in den länderspezifischen Vorgaben. Die hier vorgestellte Einteilung ist eine pragmatische, die als kleinster gemeinsamer Nenner der unterschiedlichen Einteilungen zu verstehen ist.

a. Die erste Ebene der Unterrichtsplanung sind bildungspolitische Vorgaben. Diese legen die Organisation und die Aufgaben der am Bildungssystem beteiligten Institutionen fest und münden letztendlich in „Ansprüchen und Forderungen“ an die einzelnen Schularten (Peterssen 2000, 205).

Für die Lehrkraft ist relevant, welche allgemeinen Ansprüche und Begründungen für einen Fachbereich, ein Fach wie Biologie oder einen Fächerverbund wie Naturwissenschaften gelten.

Aber auch Empfehlungen von Fachkommissionen finden Eingang in diese Ebene der Unterrichtsplanung. So forderte beispielsweise die Akademie der Wissenschaften Leopoldina, dass die Evolutionsbiologie als übergreifendes Erklärungsprinzip der Lebenswissenschaften sozusagen als „roter Faden“ des Biologieunterrichts ab der Sekundarstufe I konsequent etabliert wird (Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina 2017)

b. In der zweiten Ebene der Unterrichtsplanung werden aus der ersten Ebene die schulartspezifischen Bildungs- und Lehrpläne sowie Fachcurricula abgeleitet. Darin wird eine jahrgangsbezogene Abfolge von fachlichen Inhalten, von fachspezifischen Erkenntnis- und Arbeitsweisen sowie von zu erreichenden Standards festgelegt.

Die Vielfalt der Lehrpläne (Lehrplan steht hier exemplarisch als Synonym für die heterogenen curricularen Vorgaben und Bezeichnungen der deutschsprachigen Schul- und Bildungssysteme) macht dabei in Deutschland eine bundeslandübergreifende Abstimmung schwer, zumal sogar Schularten der Sekundarstufe oft uneinheitlich sind (z. B. Mittel- oder Gesamtschule, Gemeinschaftsschule, Regelschule, regionale Schule etc.). Die Einführung der verbindlichen Bildungsstandards dient dazu, bildungsrelevante Maßnahmen und Zielsetzungen der Bundesländer ein Stück weit zu vereinheitlichen. Bildungsstandards legen fest, welche fachbezogenen Kompetenzen Lernenden am Ende eines Bildungsgangs zur Verfügung stehen sollten (KMK 2004, 2020).

Die Herausforderung für eine Lehrkraft ist es nun, bei der Ausgestaltung der Fachkultur auch die oben angesprochene Reflexivität bei den Lernenden anhand der in den Curricula festgeschriebenen Vorgaben zu fördern. Daraus ergeben sich Konsequenzen für die dritte Ebene der Unterrichtsplanung, denn der Aufbau von Reflexivität benötigt Zeit (siehe auch 1.2) und geht über das „Abhaken von Lehrinhalten“ weit hinaus.

c. Die dritte Ebene der Unterrichtsplanung betrifft die langfristige Strukturierung von größeren Lehrplanthemen in einem sogenannten Stoffverteilungsplan. Dabei werden relevante Inhaltsbereiche über ein Schuljahr in eine fachdidaktisch stringente Abfolge gebracht. Diese Aufgabe erfüllt die einzelne Lehrkraft, im Idealfall werden Stoffverteilungspläne in schulischen Fachgruppen gemeinsam diskutiert und abgestimmt.

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