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Gabriele Fenkart/Anja Lembens/Edith Erlacher-Zeitlinger (Hrsg.)

Sprache, Mathematik und Naturwissenschaften

ide-extra

Eine deutschdidaktische Publikationsreihe

Herausgegeben von

Annemarie Saxalber-Tetter/Werner Wintersteiner

Band 16

Gabriele Fenkart/Anja Lembens/Edith Erlacher-Zeitlinger (Hrsg.)

Sprache,
Mathematik
und
Naturwissenschaften


Inhalt

Editorial

1. Von der Alltagssprache zur Fachsprache Sprachebenen im Unterricht aus der Sicht von Deutsch, Mathematik, Physik, Biologie und Chemie

FRITZ SCHWEIGER: (Fast) alles ist Zahl. Eine kleine Kulturgeschichte der Mathematik und ihrer Sprache

PETER GALLIN URS RUF: Von der Schüler- zur Fachsprache

CLAUS BOLTE REINHARD PASTILLE: Naturwissenschaften zur Sprache bringen. Strategien und Umsetzung eines sprachaktivierenden naturwissenschaftlichen Unterrichts

KARSTEN RINCKE: Von der Alltagssprache zur Fachsprache. Bruch oder schrittweiser Übergang?

MICHAEL A. ANTON: »Wie heißt das auf Chemisch?« Sprachebenen der Kommunikation im und nach dem Chemieunterricht

2. Zweit- und Fremdsprache im Fachunterricht Spracherwerb im mehrsprachigen Klassenzimmer

ELISABETH LANGER: Spracherwerb im Naturwissenschaftsunterricht in Klassen mit Migrationshintergrund

CHRISTA RITTERSBACHER: Wie Sprachenvergleich zum (naturwissenschaftlichen) Verstehen beitragen kann: Zweierlei verstehen – die Sache und die Sprache im bifokalen Unterricht

MARIA-RITA HELTEN-PACHER: Sprachförderung in allen Fächern. Überlegungen zur LehrerInnenaus- und -fortbildung.

3. Fächerübergreifend Lesen, Schreiben und Reflektieren Gemeinsam Unterrichten in Deutsch, Mathematik und den Naturwissenschaften

ANGELA SCHUSTER: Aktionsforschung und schreibende Reflexion als Mittel zur Veränderung der Denkweisen von Lehrerinnen und Lehrern naturwissenschaftlicher Fächer

ASTRID BECKMANN: Fächerübergreifend unterrichten in Mathematik und Deutsch. Arbeiten mit Gemeinsamkeiten und Differenzen

BEATE KRÖPFL, MADELEINE STRAUSS : »Die wilden Vier im geheimnisvollen Zahlenhaus«. Mathematik – Deutsch: Ein fächerverbindendes Projekt in einer fünften Schulstufe

WERNER GAGGL: »Forschung und Sprache«. Ein Projekt im Rahmen des naturwissenschaftlichen und sprachlichen Unterrichts

4. Verstehen durch Lesen, Schreiben und Erzählen Fächerverbindende Strategien und Techniken

GABRIELE FENKART: Sachtexte und Sachbücher im Unterricht aller Fächer. Geschlecht und Textsorte in der Leseerziehung

JOSEF LEISEN: Leseverstehen und Leseförderung in den Naturwissenschaften

MANFRED BERGUNDE: Von Subjekt zu Subjekt. Unterrichtspraktische Anregungen für die fachspezifische Sprachförderung im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht

MARTINA NIESWANDT: Verstehen durch Schreiben im naturwissenschaftlichen Unterricht

FRITZ KUBLI: Narrative Aspekte in der Vermittlung der Naturwissenschaften

Autorinnen und Autoren

Ediotorial

Wilhelm von Humboldt stellte fest: »Die Sprache ist das bildende Organ des Gedankens« (zit. nach Dörner 2006). Diese grundlegende Bedeutung der Sprache für das Denken und Verstehen in den Domänen der Mathematik und den Naturwissenschaften unterstreichen die Beiträge in diesem Band auf vielfältige Weise.

Wir verknüpfen mit Worten Bilder und Modelle in unserer Vorstellung, konstruieren Zusammenhänge und teilen uns gegenseitig unsere Wahrnehmung von Welt mit. Heurismen, also das Finden von Wegen, um ein Problem zu lösen, sind nach Dörner (2006) Frage-Antwort-Spiele mit einem selbst. In psychologischen Tests stellte man beispielsweise fest, dass bei Versuchspersonen, denen man das laute und das innere Sprechen beim Denken verbietet, eine erhebliche Verschlechterung des Denkprozesses zu verzeichnen ist (vgl. Dörner 2006). Wenn eine differenzierte Sprachbeherrschung also für ein differenziertes Denkvermögen spricht, so sollte es für alle Lehrenden ein Anliegen sein, der Sprache auch im mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterricht die gebührende Aufmerksamkeit zu widmen.

Die Idee zum vorliegenden Buch entstand während des Universitätslehrgangs »Fachbezogenes Bildungsmanagement« 2006–2008, einer Kooperation der Österreichischen Kompetenzzentren (AECCs) für Deutschdidaktik und Mathematikdidaktik an der Alpen-Adria-Universität Klagenfurt, für Didaktik der Biologie, der Chemie und der Physik an der Universität Wien, dem Institut für Unterrichts- und Schulentwicklung (IUS) und der Pädagogischen Hochschule Kärnten. Die Zusammenarbeit der drei großen Bereiche Deutsch, Mathematik und Naturwissenschaften (Biologie, Physik und Chemie) als Fachdidaktiken und Unterrichtsfächer resultiert aber auch aus der erweiterten Grundkonzeption des IMST-Fonds1, einer Maßnahme zur Unterstützung von innovativen Unterrichtsprojekten.

Die gemeinsame Schnittstelle ist dabei die Sprache, denn die Thematisierung von Sprache als Medium in allen Unterrichtsfächern zeigt sich als Brennpunkt sowohl im Schulalltag und der LehrerInnenaus- und -fortbildung wie auch in den Fachdidaktiken. Seit Verstehensleistungen in Mathematik, den naturwissenschaftlichen Fächern und in Deutsch Gegenstand internationaler und nationaler Testungen (PISA, TIMMS etc.) sind, rücken sprachliche Kompetenzen, im Besonderen Leselernprozesse, in den Blickwinkel der Aufmerksamkeit. Hier eröffnet sich ein großer Forschungsbereich für die Fachdidaktiken und ein bedeutsames Aufgabengebiet für die Unterrichtspraxis. Beide Zugänge, sowohl die Unterrichtspraxis als auch die fachdidaktische Forschung, kommen in diesem Band zu Wort.

Die einzelnen Beiträge öffnen die Wahrnehmung für die Vielschichtigkeit der Herausforderungen aus jeweils anderen Blickwinkeln. Da jeder Fachunterricht auf der Alltagssprache aufbaut, ist die Entwicklung allgemeiner sprachlicher Kompetenzen die Voraussetzung für die Entwicklung von fachsprachlichen Kompetenzen und damit für einen erfolgreichen Unterricht in allen Fächern. Die große Anzahl an Beiträgen aus den Bereichen der Mathematik und den Naturwissenschaften zeigt eine zunehmende Bewusstseinsbildung für die Tatsache, dass auch ihr Unterricht in diesem Sinne Sprachunterricht ist.

Das vorliegende Buch beleuchtet vier verschiedene Aspekte dieser Thematik.

Die altersgemäße Entwicklung einer Fachsprachlichkeit ist eine große didaktische Herausforderung, in der es darum geht, Kinder und Jugendliche bewusst von ihrer Alltagssprache zur Fach- und Formensprache heranzuführen. Das Ziel ist die Entwicklung eines inneren Sprachregisters, das Übersetzungstransfers von einer Sprachebene in die andere ermöglicht. Mit diesem Bereich beschäftigt sich das erste Kapitel des Bandes.

Da mehrsprachige bzw. multikulturelle Klassenzimmer zunehmend die Arbeitsrealität bestimmen, sehen sich LehrerInnen vor neuen Herausforderungen, denen nicht durch Förderkurse und Deutsch-als-Zweitsprache-Unterricht alleine begegnet werden kann. Sie sind Aufgabe von schulischer Bildung und damit Aufgabe aller Fächer. Einige Beiträge beschäftigen sich daher mit den Themen Lese- und Sprachkompetenz bei SchülerInnen mit Migrationshintergrund.

Das Thema Sprache als Schnittstelle des fächerübergreifenden Unterrichts zwischen den Fächern Deutsch, Mathematik und den Naturwissenschaften behandelt das dritte Kapitel. Der Bogen spannt sich von konkreten Unterrichtsprojekten, von Sprache und Literatur als verbindendem Element bis zum reflektierenden Schreiben als Methode der Aktionsforschung.

Mit den grundlegenden Kulturtechniken Lesen, Schreiben, Sprechen (Erzählen) für das Verstehen und das Lernen setzt sich das vierte Kapitel auseinander. Wenn sich alle Unterrichtsfächer für Strategien des Lesens, Schreibens und des eigenverantwortlichen Lernens zuständig fühlen, führt dies zu einer deutlichen Stärkung dieser grundlegenden Kompetenzen. Diese Erkenntnis ist nicht neu, hat aber doch noch nicht konsequent ihren Niederschlag im schulischen Alltag gefunden.

Der Band versteht sich als ein Plädoyer für Blicke über den Zaun, für zunehmende Zusammenarbeit und Vernetzung zum Wohle einer gelingenden Bildung, mit dem Ziel, den Lernenden Zugänge zum Verstehen von Welt zu erschließen.

Wir hoffen, Sie finden aufschlussreiche Anregungen und neue Argumente für die Förderung von Sprachkompetenzen in Ihrem Unterricht, in Ihren Fortbildungsund Lehrveranstaltungen, und wünschen anregende Lektüre.

Gabriele Fenkart, Anja Lembens, Edith Erlacher-Zeitlinger

Anmerkung

1 IMST: Innovations in Mathematics, Science and Technology von 1999–2008. Ab 2008: Innovationen Machen Schulen Top. Infos siehe unter: http://imst.uni-klu.ac.at/fonds.

Literatur

DÖRNER, DIETRICH (2006): Sprache und Denken. In: Funke, J. (Hrsg.): Denken und Problemlösen Göttingen: Hogrefe (= Enzyklopädie der Psychologie, Themenbereich C: Theorie und Forschung, Serie II: Kognition, Bd. 8).

1
Von der Alltagssprache zur Fachsprache
Sprachebenen im Unterricht aus der Sicht von Deutsch, Mathematik, Physik, Biologie und Chemie
Fritz Schweiger
(Fast) alles ist Zahl
Eine kleine Kulturgeschichte der Mathematik und ihrer Sprache
1. Einleitung

An den Anfang wollen wir das berühmte Zitat aus dem Saggiatore Galileo Galileis setzen:

La filosofia è scritta in questo grandissimo libro che continuamente ci sta aperto innanzi a gli occhi (io dico l’universo), ma non si può intendere se prima non s’impara a intender la lingua, e conoscer i caratteri, ne’ quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e i caratteri son triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche […]. (Galilei 1623, S. 631)

Die Philosophie ist in dem großartigen Buche niedergeschrieben, das immer offen vor unseren Augen liegt (ich meine das Universum). Aber man kann es erst lesen, wenn man die Sprache erlernt und sich die Zeichen vertraut macht, in denen es geschrieben ist. Es ist in mathematischer Sprache geschrieben, und die Buchstaben sind Dreiecke, Kreise und andere geometrische Figuren […].

Dieser Gedanke wird auch von Werner Heisenberg aufgegriffen:

Im Grunde war ich mit meiner Freude an der mathematischen Beschreibung der Natur […] auf den einen Grundzug des abendländischen Denkens überhaupt gestoßen, nämlich eben auf die […] Verbindung der prinzipiellen Fragestellung mit dem praktischen Handeln. Die Mathematik ist sozusagen die Sprache, in der die Frage gestellt und beantwortet werden kann, aber die Frage selbst zielt auf einen Vorgang in der praktischen materiellen Welt; die Geometrie zum Beispiel diente der Vermessung von Ackerland. (Heisenberg 1955, S. 40)

Eine Einführung in die Probleme Sprache und Mathematik bietet Maier/Schweiger (1999). Einen kurz gefassten Überblick über gewisse Aspekte findet man in Schweiger (2005). In diesem Essay soll dargestellt werden, wie wesentliche Entwicklungslinien des mathematischen Registers (dies ist das Subsystem einer natürlichen Sprache, das durch ein spezielles Vokabular und durch mathematische Zeichen angereichert, der sprachlichen Kodierung mathematischer Tätigkeiten und Ideen dient) durch die Zahl geprägt sind.

2. Strategien mathematischer Tätigkeit

Zählen und Messen stehen wohl am Ursprung der Mathematik und sind zutiefst mit sprachlichen Ausdrücken verbunden. Wir folgen zunächst der klassischen Sprachlehre, wenn wir uns den Umständen des Ortes, der Zeit, der Weise und des Grundes zuwenden.

Lokale Bestimmungen stehen auf die Fragen: Wo? Wohin? Woher? Wie weit (hoch, tief, lang, breit)? Qualitative Antworten überwiegen zunächst.

»Wo warst Du gestern Abend?« – »Mit meiner Freundin in der Disco in Krähwinkel.« – »Wo ist denn das?« – »In der Nähe.« – »Was heißt das, zu Fuß oder mit dem Auto?« – »Ja, etwa 20 km südlich vom Stadtzentrum, aber wegen des dichten Verkehrs haben wir über eine halbe Stunde gebraucht.« Plötzlich sind die (mathematischen) Begriffe der Orientierung und des Messens da. Das Messen ist Zählen mittels eines konventionellen Maßstabes.

Hatte man früher von einem Tagesmarsch gesprochen und Tücher mit Ellen gemessen, so hat sich allmählich herausgebildet, dass ein konventioneller Maßstab präziser und verlässlicher ist, wenn man das Zählen voraussetzt. Alte Längen, Flächen- und Raummaße können eine Fundgrube für sprachgeschichtliche Überlegungen sein. Die Verwendung vielerlei Maße führte letztlich dazu, dass man in Paris das Urmeter aufbewahrte, um auf der ganzen Erde einen verlässlichen Maßstab einzuführen: das Meter.

Bündelung und Teilung gestatteten eine Vermehrung der Begriffe: Kilometer und Millimeter, die allmählich von der mathematisch durchsichtigen Schreibweise 103 m und 10-3 m abgelöst werden.

Die lokalen Bestimmungen »nah« und »fern« verlangen früher oder später nach Präzisierung; die Richtungsangaben »südlich«, »westlich«, »östlich« und »nördlich« sind für Navigation zu ungenau, man muss Winkel und Winkelmessung einführen. Ein rechter Winkel, das ist eine Vierteldrehung (da gebrauchen wir eine wichtige Strategie: das Teilen), aber, wenn es genauer werden soll, so besteht ein rechter Winkel aus 90 kleinen Schritten, die Drehung um 1° genannt werden.

Auch der folgende Dialog ist aufschlussreich: »Wie alt sind Sie?« – »Nicht mehr der Jüngste.« – »Als Arzt muss ich das schon genauer wissen.« – »Ja, 63 Jahre, geboren am 29. Februar 1946.« – »Das kann nicht stimmen, denn 1946 war kein Schaltjahr.« – »Entschuldigung, ich wollte 23. Februar sagen.«

Die Zählung von Schaltjahren nach einem Algorithmus modulo 4 kommt noch hinzu! Auch hier überwiegen zunächst qualitative Aussagen, aber unsere Kultur verlangt mehr. Die Zählung der Jahre und die Erfindung von Kalendern sind uraltes Kulturgut. Das eigentümliche Mischsystem unserer Kalenderangaben (Zählung der Tage, Benennung der Monate nach einer konventionellen Zwölferreihe, Zählung der Jahre) ist bemerkenswert, wobei zusehends auf Angaben wie 290246 (siehe E-Card) umgestiegen wird. Dafür sind physikalische Tatsachen verantwortlich, nämlich die (näherungsweise bestehende) Inkommensurabilität von Tageslänge und Jahreslänge bzw. Mondumlauf (wenn man andere Kalenderformen hinzunimmt). Die mathematisch bemerkenswerte Tatsache, dass man auf das Jahr 1 vor Christi Geburt gleich das Jahr 1 nach Christi Geburt folgen ließ (und das Jahr 0 übersprungen hatte!), führte zumindest um die letzte Jahrtausendwende zu einigen heiteren Disputen, wann denn das dritte Jahrtausend beginne.

Bündeln und Teilen sind auch hier am Werk, wenn auch nicht immer systematisch. Der Tag ist von Natur aus vorgegeben. Die Woche hat 7 Tage, aber der Monat kann verschieden viele Tage beinhalten. Der Tag wird konventionell in 24 Stunden eingeteilt, die Stunde in 60 Minuten, die Minute in 60 Sekunden. Bis hierher reicht das Erbe Babylons, dann verwendet man Zehntel- und Hundertstelsekunden.

Maß- und Wertangaben können durch konventionelle Maßstäbe verfeinert werden. »Max verdient mehr als Moritz« – »Ja, geht es nicht genauer?« – »Max hat im Monat rund 800,– € mehr auf seinem Gehaltszettel« – »Nun, wenn das Brutto bedeutet, brauche ich noch mehr Informationen um zu wissen, wie viel das Netto ist.«

Modale Bestimmungen sind gegen Mathematisierung zunächst sperrig. Sie ist schön wie eine Fee, er ist charmant wie ein echter Gentleman. Da haben Zahlen nichts verloren, außer im Umweg über begleitende Zählungen: Sie verdient als Model über 100.000,– € im Jahr, er hat schon mehr als ein Dutzend Heiratsanträge erhalten. Ob damit (und mit dem derzeit überbordenden Gebrauch von Kennzahlen) Wesentliches erfasst wird, mag dahin gestellt bleiben.

Eine Art modaler Bestimmung hat sich lange der Quantifizierung widersetzt. »Morgen wird es wahrscheinlich regnen, aber übermorgen scheint sicher wieder die Sonne.« – »Ich habe 2 kg Kirschen gekauft, aber die ersten beiden sind wurmig. Sind wohl alle Kirschen verdorben?« Wahrscheinlichkeit in Zahlen auszudrücken ist nur sinnvoll, wenn Ereignisse oft stattfinden oder zumindest stattfinden könnten! Darum gehen die ersten mathematischen Überlegungen auf das Würfel- und Kartenspiel zurück, bevor die industrielle Revolution und die Naturwissenschaften der Wahrscheinlichkeitstheorie und der Statistik eine neue Rolle zugeschrieben haben. »Ich bin mir 100 % sicher« kann daher nur metaphorisch verstanden werden, wie die Aussage »Dies ist ein tiefer Gedanke«, da es für Gedankentiefe keine Maßeinheit gibt. Auch die Ansicht, dass unser Leben im Kosmos ein Zufall sei, verwendet (vorläufig) den Begriff Zufall bloß im Sinne »Ursache unbekannt«.

Man sieht, die Sprache ist reich an Wörtern und Begriffen, die auf Präzisierung drängen und Mathematik ist eine Möglichkeit dazu. Grundlegend dafür sind der Begriff der Zahl und die damit verbundene Tätigkeit des Zählens. Zur Weiterentwicklung der Sprache sind dazu Zahlwörter entstanden. In diesem Aufsatz sei nur auf Grundzahlwörter eingegangen, obgleich gerade in den abgeleiteten Zahlwörtern viel implizite Mathematik enthalten ist. Die Anfänge der Zahlwortreihe werden mit dem Erwerb der Sprache gelernt. Diese Zahlwörter sind opak, d.h. man muss sie einfach lernen: eins, zwei, drei, vier … Im Fremdsprachenunterricht passiert Ähnliches: un, deux, trois, quatre … Dann sind verschiedene Schichten erkennbar: elf und zwölf entstanden aus »eins-darüber« und »zwei-darüber« (nämlich über zehn), aber von dreizehn bis neunzehn wird (im Deutschen!) einfach addiert. Die Zahlen zwanzig bis neunzig lassen ein wenig System erkennen (obgleich *zweizig und *dreizig besser ins System passen würden!). Die Umstellung dieser Zahlen mit eingefügtem »und« hat schon viele irritiert: einundzwanzig, neununddreißig usw. Dann werden kühn Brückenpfeiler geschlagen: hundert, tausend, (eine) Million. Es kann reizvoll sein, wenn im Fremdsprachenunterricht auf die Unterschiede der Wortbildung eingegangen wird. Der Erwerb der Zahlreihe kann als abgeschlossen angesehen werden, wenn die darunter liegende Grammatik verstanden wird, d.h. ein Kind versteht den Sinn etwa von »einhundertdreiundsechzig«, obwohl es diese Zahl vorher nie gehört oder verwendet hat.

Das Messen ist auf dem Zählen aufgebaut. Im ersten Schritt wird abgezählt, wie oft eine gegebene Maßeinheit nötig ist. Das Messen hat, wie schon erwähnt, zur Präzisierung zweier wichtiger Schritte Anlass gegeben, das Bündeln und das Teilen. Auch hier ist die Alltagssprache reich an Ausdrücken: eine Herde Kühe, ein Büschel Bananen, ein Stapel Bücher. Für den Handel und andere Zwecke ist eine Präzisierung notwendig, durch die Anzahl der Objekte (es wurden 67 Kühe verkauft, eine Kiste Bier enthält 20 Flaschen), oder durch die Anzahl der Maßeinheiten (ein Büschel Bananen wiegt etwa 40 kg). Neben die Währungseinheit 1 Euro tritt die kleinere Einheit 1 Cent, neben die Stunde die Minute. Die Idee der Verwendung kleinerer Einheiten war es, das Rechnen mit Brüchen und rationalen Zahlen aufzuschieben. Wer 25 Cents sagen kann, braucht den Begriff ¼Euro nicht! Allerdings hat sich gezeigt, dass man durch Einführung kleinerer oder größerer Einheiten (die Astronomen haben noch Lichtjahr und Parsec als Entfernungsmaßstäbe eingeführt) an Grenzen stößt. Die Exponentialschreibweise 10z, ist derzeit das Mittel der Wahl! Die Verwendung von Zahlen erschließt und verfeinert unser Weltbild, man darf aber nicht in den Fehler verfallen, alles und jedes messbar machen zu wollen, die Schönheit eines Sonnenuntergangs, das Glück leuchtender Augen, die Bedeutsamkeit von Ereignissen, vor allem nicht den Wert des Menschen.

3. Zahl trifft Funktion

»Heute«, »morgen«, »gestern« – das sind einfache Einteilungen des Zeitverlaufs. »Seit meinem Unfall sind nun schon drei Monate vergangen und in zwei Wochen darf ich wieder arbeiten.« Die Verfolgung von Zeitabläufen steht auch am Anfang des Funktionsbegriffs. Man versuchte den jeweiligen Ort als Funktion der Zeit zu beschreiben, etwa durch x = x(t). Man begann mit Differenzen zu rechnen. Ein Weg zur Differentialrechnung Δx = x(t+Δt)–x(t) wurde sichtbar.

Ebenso auf dem Begriff der Zahl aufbauend ist das Modellieren mit Funktionen. »Wenn wir schneller fahren, sind wir früher dort.« Richtig, aber die Gleichung s=vt führt zu aussagekräftigeren Umformungen, etwa t = s/v. Wenn wir daher um ein Drittel schneller fahren, d. h. v durch v˚ = v + v/3 = (4/3)v ersetzen, wird die neue Fahrzeit t˚=3s/4v = (3/4)t um ein Viertel verkürzt.

Ein wichtiger Schritt ist schon verwendet worden. Mit der Entwicklung der Schrift, die es gestattet, Gesprochenes und Gedachtes festzuhalten, zu bewahren und zu kommunizieren, ist die Entwicklung der mathematischen Symbolsprache verbunden (siehe dazu Tropfke 1980, Schweiger 2008). Zunächst waren es Zahlzeichen, historisch zunächst wohl aus Kerben entwickelt I, I I, I I I, aber bald treten opake Zahlzeichen hinzu. Die Gestalt der Ziffer 7 verrät nichts mehr über ihren Begriffsinhalt. Die Entwicklung des Positionssystems ermöglicht, die mentalen Operationen der Arithmetik (Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Dividieren) durch die Verschriftlichung auf »große« Zahlen auszudehnen. Die elektronischen Rechenhilfen reduzieren dies allerdings auf die Eingabe von Daten und Operationszeichen und das Lesen der Angabe.

Der Mensch ist ein »homo ludens«. Daher stehen spielerische Aufgaben schon in den ältesten erhaltenen Büchern, etwa Aufgaben wie »Ein Bauer hat Hühner und Hasen. Miteinander sind es 35 Tiere, und sie haben zusammen 100 Beine. Wie viele Hühner und Hasen hat er?« Natürlich kann man diese Aufgabe durch Probieren lösen, aber die Symbolschrift macht es zu einem Routinefall. Sei x die Anzahl der Hühner und y die Anzahl der Hasen, so hat man zwei Gleichungen

x + y = 35

2x + 4y = 100

mit den unbekannten Variablen x und y.

Natürlich muss man mit sprachlichen Interferenzen umgehen können, wie die berühmte Testaufgabe »In einem College sind 5 mal mehr Studenten als Professoren. Drücke dies in einer Gleichung aus!« zeigt, wo sehr oft die Gleichung 5s = p hingeschrieben wird (s bezeichne die Anzahl der Studenten, p die der Professoren). Dies ist eine Mathematisierung, die nur die Schlüsselwörter »5 mal«, »Studenten« und »Professoren« in dieser Reihenfolge aufschreibt!

Die mathematische Symbolsprache dient dazu, Information zu verdichten und kann zu syntaktischem Arbeiten verwendet werden. »Das Quadrat der Summe zweier Zahlen ist gleich der Summe der Quadrate dieser Zahlen vermehrt um das Zweifache des Produkts dieser Zahlen.« Wenn dem Lernenden klar wird, dass (a + b)2 = a2 + b2 + 2ab eine gute Abkürzung ist, ist ein wichtiges Ziel erreicht! Mit der Gleichung (a+b)2 = a2 + b2 + 2ab kann man auch Entdeckungen machen. Man ersetze b durch –b und kommt auf a2 + b2 – 2ab = (a – b)2 ≥ 0.

Daher ist a2 + b2 ≥ 2ab.

Setzt man a2 = A, b2 = B, so erhält man mühelos die Ungleichung

Man versuche aus der obigen verbalen Formulierung dieses Ergebnis herzuleiten! Natürlich muss man vorsichtig sein. Die Gleichungskette –1 = i2 = = = 1 enthält irgendwo einen oder mehrere Fehler! Der Verdacht bestätigt sich. Die Regel = ist anwendbar, wenn erstens das Wurzelsymbol eine Funktion bezeichnet und zweitens die richtige Funktion gewählt wird! Wählt man etwa für x ≥ 0 die Funktion f(x) = ≥ 0, so ist die obige Regel richtig. Wählt man hingegen x ≥ 0 für die Funktion g(x) = – ≥ 0, so ist die obige Regel falsch! Auch die Wahl fl(z) = eπiϕ für z = e2πiϕ hilft nicht weiter, da dann = –1 festgelegt ist!

Die Moral aus dieser Geschichte: Es gibt keine Festlegung von als Funktion, so dass obige Gleichungskette richtig ist. Man sieht, dass man aus Fehlschlüssen auch einen Nutzen ziehen kann.

Das mengentheoretische Paradox von Russell ist in Zeichen geradezu lächerlich einfach auszudrücken. Sei M := {S : S ∉ S}. Gilt M ∈ M, so folgt aus der Definition von M sofort M ∉ M; ist hingegen M ∉ M, so folgt M ∈ M. Das sprachliche Ungetüm »Die Menge aller Mengen, die sich nicht selbst als Element enthalten« bezeichnet eben keine Menge! Dazu ein Hinweis: Einen guten Überblick über die Verlässlichkeit mathematischen Arbeitens findet man in Harrison (2008).

Ein Ursprung der mathematischen Symbolsprache ist in der Verwendung von Abkürzungen zu finden. Das Wurzelzeichen √ ist aus Lateinisch radix »Wurzel« entstanden, das Integralsymbol ∫ stammt aus einem stilisierten großen S (für Lateinisch summa »Summe«). Variablen stehen sprachlich für Pronomina. »Denk dir eine Zahl. Multipliziere sie mit 2, addiere dazu ihr Quadrat und sage, was du erhältst!« »35« »Dann ist die Zahl 5!« Für die Zahl schreibe x. Dann erhält man 2x + x2 = 35. Das Symbol x ist ein Pronomen, ein Fürwort für die gesuchte Zahl. Ein wesentlicher Schritt ist die Ausdehnung dieser Symbolsprache auf gedachte (erfundene oder entdeckte, jedenfalls vorstellbare) Objekte. Die Abkürzung sollte aber nicht zur unschönen Sprechweise »x ist ein Element der Menge der rationalen Zahlen« Anlass geben, sondern die einfache Sprechweise »x ist eine rationale Zahl« beibehalten werden. Übersetzungsübungen und Bewusstmachen der Regeln der Fachsprache sollten in keinem Unterricht fehlen. Ist etwa ax + by + c = 0 die (allgemeine) Gleichung einer Geraden, so sollte man die Gleichung y = x gelegentlich in die Form 1 · x + (–1) · y + 0 = 0 übersetzen. Andererseits, das vielleicht bei einer Rechnung auftretende Ergebnis a= 0, b = 2, c = 4 sollte über die Zwischenform 0x + 2y + 4 zur Gleichung y = –2 vereinfacht werden.

Ein- und Ausgaben bei computeralgebraischem Einsatz können hier helfen. Ebenso können Taschenrechner und Computer die zwei Systeme der Funktionsbezeichnung »EINGABE und dann die FUNKTION« oder »FUNKTION und dann die EINGABE« bewusst machen: Man schreibt x2, und spricht »x-Quadrat«, aber schreibt und sagt »Wurzel aus x«.

Wissen über die Kulturgeschichte ist vor allem Reflexionswissen. Ein möglicher Einsatz im Unterricht erfordert viel didaktisches Geschick und muss wohl dosiert sein. Kinder lernen auch nicht schreiben, indem man den historischen Weg von den Hieroglyphen über die Schriften des Alten Orients bis heute nachvollzieht! Die Verwendung kleinerer Einheiten (durch Teilen) führt allerdings nicht nur zum Bereich der rationalen Zahlen (mit der Zwischenstufe der Brüche!), sondern zugleich zu deren Begrenztheit. Mit keiner noch so kleinen Längeneinheit kann man die Längen von Seite und Diagonale eines Quadrats zugleich messen. Wir sagen dafür » ist irrational« (lat. ratio »Verhältnis«). Die Entdeckung dieses Sachverhalts soll eine Erschütterung der griechischen Wissenschaft nach sich gezogen haben, aber es gelingt nicht so recht, dies in den Unterricht zu übertragen. Immerhin hat die Menschheit gut zwei Jahrtausende mit irrationalen Zahlen gelebt und irgendwie gerechnet. Der Kalkül überwand die Bedenken, und erst im 19. Jahrhundert hat man hier entscheidend weitergearbeitet; die Erforschung der Grundlagen der Mathematik bekam einen neuen Aufwind. Kinder sitzen vor dem Fernseher ohne etwas über die Entdeckung des Elektrons als Elementarteilchen zu wissen. Sie fahren auch im Flugzeug in den Urlaub, bewundern vielleicht die technologische Umgebung, aber empfinden nicht das Staunen über das aerodynamische Prinzip des Auftriebs.

4. Zeichen, Wörter und Sätze

Daher ist es legitim, Mathematik als Handeln zu vermitteln, mit einer Dosis Reflexionswissen im Hintergrund. Auch das Vokabular kann technisch sein. Es ist gut, wenn Wörter wie »Addieren, Multiplizieren, Funktion, komplexe Zahl …« signalisieren, dass man Mathematik treibt. »Hinzuzählen, Vervielfachen« sind Wörter mit begrenzter Reichweite (und die Differenz zur Alltagssprache soll bei der Zahlbereichserweiterung von nicht verschwiegen werden). Wenn Subtrahieren »Wegnehmen« bedeutet, so ist die Aufgabe 2x2 – x2 = 2 richtig gelöst, denn x2 wurde ja weggenommen. Störend ist dabei die Konvention der 1-Deletion, nämlich x2 statt 1· x2 zu schreiben (ähnlich wie wir »zehn« statt »*ein-zehn« sagen, bei »hundert« ist aber auch schon »einhundert« zulässig und das Wort »Million« kommt ohne Zusatz »eine Million« nicht aus).

Eine Schwierigkeit liegt auch darin, dass im Alltag Wörter kontrastiv verwendet werden: Eine Ellipse ist durch ihr typisches Aussehen kein Kreis, aber in der Mathematik ist ein Kreis ein Spezialfall einer Ellipse, ebenso ist ein Quadrat prototypisch kein Rechteck. Über den Randfall »leere Menge« könnte man lange diskutieren, denn eine Menge sollte doch eben eine Menge von Dingen oder Ähnlichem sein! Die freie Verwendung von Wörtern wie »Gruppe«, »Ring«, »Körper« usw. ist sicher kein Problem. Die Verwendung von »Topologischer Raum«, »Metrischer Raum« oder »Vektorraum« zeigt die metaphorische Dimension des Wortes »Raum« auf, denn in der Mathematik gibt es keine Definition von Raum. Historisch erklärbar ist die Verwendung von Wörtern für Elemente mancher Strukturen (z.B. »Vektor« für »Element eines Vektorraums«), was aber auch zu Interferenzen führen kann, weil im Physikunterricht mit dem Begriff »Vektor« andere Vorstellungen angesprochen werden als mit den Axiomen eines Vektorraums. Die Beschränkung weiter Teile der Schulmathematik auf Zahlen im weitesten Sinn ist insofern nicht zufällig, als die Strukturen »kategorisch« sind, d.h. sie sind durch die dahinter liegenden Axiome im Wesentlichen eindeutig bestimmt, während es viele Gruppen, Ringe oder auch Körper gibt.

Eine gewisse Schwierigkeit liegt in der Verwendung von Adjektiven. Ein schwarzer Hund ist im Alltagsverständnis jedenfalls ein Hund, ein abgebranntes Haus allerdings eigentlich kein Haus mehr. Eine komplexe Zahl ist nur dann sinnvoll, wenn man schon weiß, was eine Zahl ist. Dies erinnert eher an den Begriff Fledermaus, die ja auch keine Maus (im zoologischen Sinn) ist. StudentInnen haben oft Schwierigkeiten zu verstehen, warum man beweisen muss, dass eine »offene Kugel« (die Menge aller Punkte x in einem metrischen Raum, die die Bedingung |x – m|<r erfüllen) eine »offene Menge« im Sinne der Topologie ist.

Doppeldeutigkeiten, mit denen man ganz gut leben kann, liegen bei geometrischen Begriffen und zugeordneten Maßzahlen vor. Ein Radius eines Kreises ist eine gerichtete Strecke (eine Menge von Punkten mit festgelegtem Anfangspunkt), aber die Aussage, dass der Radius des Kreises gleich 5 ist, ist dennoch korrekt interpretierbar. Der Hintergrund ist hier, dass geometrische Verfahren und Messverfahren eng zusammenhängen. Die Gleichheit der Länge zweier Strecken ist durch Kongruenz feststellbar, aber eben auch durch Längenmessung. Bei der Flächenmessung von Rechtecken ist das bereits anders!

Die Verdichtung der Information, die das Verständnis mathematischer Texte erschwert, ist mit dem Lückentest leicht nachvollziehbar. Der Satz »G_st_rn war i__ i_ Ki_o« ist spielend zu »Gestern war ich im Kino« ergänzbar. Die Aussage »1kg Äpfel kostet € 1,12. Wie viel bezahlte Frau Bauer für 1,75 kg?« ist aus »_kg Äpf_l kostet € 1,12. Wie viel bezahlte Fr_u Bau_r für 1,75 __?« mit größerer Mühe rekonstruierbar. Die Nichtbeachtung des minimalen Unterschieds (Beisetzung eines hochgestellten Striches) zwischen der Funktion f und ihrer Ableitung f’ kann verhängnisvoll sein.

Hat der Lernende sich mit dem mathematischen Vokabular und den Anfängen der Symbolsprache angefreundet, so wartet die nächste Hürde auf ihn, die mathematische Syntax. Hier ist oft die Reihenfolge entscheidend! Der Satz »Es gibt eine Frau für jeden Mann« wird im Alltag meist zu dem (in Grenzen richtigen) Satz »Für jeden Mann gibt es eine Frau« uminterpretiert. Hingegen wird bei einer Algebraprüfung die Aussage »In einer Gruppe gibt es ein inverses Element zu jedem Element« schon als Fehler angesehen, denn korrekt sollte es doch heißen »In einer Gruppe gibt es zu jedem Element ein inverses Element.« Besonders auffällig ist diese Diskrepanz bei der berühmten Formulierung »Zu jedem ε > 0 gibt es ein δ > 0 …«, obwohl der Kundige schon die konventionelle Signalwirkung am Buchstaben ε erkennt. Im Alltag ist es die Verschiedenheit der Begriffe und eine leichte Phrasierung, die hier helfen: »Für jede Krankheit gibt es eine passende Behandlung« ist vielleicht noch ein Wunschtraum, aber der Satz »Es gibt eine Behandlung, die bei jeder Krankheit hilft« kaum glaubwürdig. In der Mathematik sind ε und δ beides eben nur Zahlen.

Dazu kommen noch die (zum Teil vermeidbaren) Nominalisierungen (»Aus der Orthogonalität zweier Vektoren folgt ihre lineare Unabhängigkeit«) und die Schachtelsätze: »Eine Funktion f heißt im Punkt xo differenzierbar, wenn es eine Zahl k gibt, so dass es zu jeder Zahl ε > 0 eine Zahl δ > 0 gibt, so dass aus der Bedingung |x – xo| ≤ δ folgt |f(x) – f(xo) – k(x – xo)| ≤ ε|x – xo|« . Ist die Zahl k eindeutig bestimmt, so setzt man f’(xo):=k.

In einer noch stärker formalisierten Sprache könnte der Bedingungssatz etwa so geschrieben werden: ∃k.∀ε.ε > 0 ⇒ ∃δ.δ > 0∧∀x. |x – xo| < δ ⇒ |f(x) + f(xo) – k(x – xo)| ≤ ε|x – xo|.

Es sei darauf hingewiesen, dass kausale Bestimmungen, vor allem die Fragen Warum? und Wieso? ebenfalls zu Mathematik führen. Das Modell kausaler Abläufe (»Wenn die Sonne scheint, wird es wärmer«) spiegelt sich im mathematischen Beweis wider. Gewiss sind hier die Gründe nicht physikalischer Natur oder empirisch abgesichert, aber logischer Natur und dann für den Mathematiker eine Freude, für andere eher abschreckend. »Wenn eine Zahl n2 gerade ist, so ist auch ihr Quadrat n2 gerade.« Der Alltag gibt aber immer wieder Anlass zur Vermischung von Implikation und Äquivalenz. »Wenn morgen die Sonne scheint, gehen wir ins Schwimmbad.« Es ist anzunehmen, dass der Badeausflug entfällt, wenn die Sonne nicht scheint.

Die Bedeutung der Sprache in der Mathematik wird auch bei einer Analyse des Modellierens deutlich. Folgt man etwa dem Lösungsplan nach Blum 2006, so werden vier Schritte unterschieden: Aufgabe verstehen – Modell erstellen – Mathematik benützen – Ergebnis entdecken. Eine Aufgabe verstehen bedeutet, die in einer Sprache kodierte Information zu entschlüsseln. Die Erstellung eines Modells verlangt die Übersetzung in das mathematische Register, mit welchem dann gearbeitet wird, also Mathematik benutzt wird. Das Ergebnis erklären, erfordert sodann die Rückübersetzung in eine mit nur wenigen fachsprachlichen Elementen angereicherte Sprache.

5. Epilog

In den Bildungsstandards für den Abschluss der Sekundarstufe I Deutschlands werden fünf Leitideen unterschieden: Zahl – Messen – Raum und Form – Funktionaler Zusammenhang – Daten und Zufall. Man erkennt aber, dass in fast all diesen Leitideen die Zahl enthalten ist. Die Leitidee Zahl meint offenbar vor allem geläufige Schulung der Arithmetik. Das Messen ist ohne Zahl gar nicht möglich! Funktionale Zusammenhänge sind auf diesem Niveau vor allem Zusammenhänge zwischen Zahlenreihen. Qualitative Aussagen, wie »die Funktion steigt oder fällt«, werden durch Ungleichungen präzisiert. Daten und Zufall – das ist geradezu die Betrachtung großer Mengen von Zahlen! Raum und Form können durch ihre visuelle Komponente, ästhetische Aspekte und Erfahrungen durch Begreifen und Bewegen eine von der Zahl unabhängige mathematische Einsicht beanspruchen. Wenn man diese Einsichten aber genauer beschreiben will, tritt dann doch die Zahl auf den Plan – Beschreibung der Lage durch Koordinaten, Gleichungen für Kurven und Flächen, Darstellung von Symmetrien und Kongruenzabbildungen durch Matrizen (hier werden Modelle andersartiger Strukturen sichtbar, nämlich Gruppen!).

Mathematisches Denken ist die Basis unserer technologisch orientierten Kultur. Es wurde versucht darzustellen, wie aus den Anfängen des Zahlbegriffs durch Hinzunahme verschiedener Strategien und Entwicklung einer geeigneten Sprache die Mathematik entstanden ist. Verstehen der Sprache der Mathematik ist somit ein Beitrag zur Bildung. Die Wichtigkeit dieser Sprachform einzuschätzen, heißt auch ihre Grenzen zu erkennen. In einer Zeitschrift las ich den Satz »Die Erde dreht sich zärtlich« (Dorothee Sölle). »Die Erde dreht sich«. Das ist Physik und vieles ist daraus in Mathematik beschreibbar. Das Adverb »zärtlich« entzieht sich der Rationalität. Es kann spirituelle Erfahrung ausdrücken oder schlichter die Hoffnung vieler Menschen auf eine gute Zukunft, zu der auch die Mathematik etwas beitragen könnte.

Literatur

BLUM, WERNER (2006): Modellierungsaufgaben im Mathematikunterricht – Herausforderungen für Schüler und Lehrer. In: Büchter, Andreas et al.: Realitätsnaher Mathematikunterricht – Vom Fach aus und für die Praxis. Festschrift für Hans-Wolfgang Henn zum 60. Geburtstag. Hildesheim: Franzbecker, S. 8–23.

GALILEI, GALILEO (1623): Il saggiatore. In: Opere di Galileo Galilei a cura di Franz Brunetti. Volume Primo. Torino: Unione Tipografico – Editrice Torinese 1964.

HARRISON, JOHN (2008): Formal Proof – Theory and Practice. In: Notices of the AMS 55, S. 1395–1406.

HEISENBERG, WERNER (1955): Das Naturbild der heutigen Physik. Hamburg: Rowohlt.

MAIER, HERMANN; SCHWEIGER, FRITZ (1999): Mathematik und Sprache. Zum Verstehen und Verwenden von Fachsprache im Unterricht. In: Reichel, Hans-Christian (Hrsg.): Mathematik für Schule und Praxis. Bd. 4. Wien: ÖBV & HPT.

SCHWEIGER, FRITZ (2008): The grammar of mathematical symbolism. In: Barbin, Evelyne; Stehlíková, Nad’a; Tzanakis, Constantinos (Ed.): History and Epistemology in Mathematics Education. Proceedings of the 5th European Summer University. Plzen: Vydavatelsky servis, S. 423–430.

DERS. (2005): Sprache und Mathematik. In: Maaß, Jürgen; Langer, Ulrich; Larcher, Gerhard (Hrsg.): Kepler Symposium. Philosophie und Geschichte der Mathematik. Linz: Universitätsverlag Rudolf Trauner, S. 38–50.

TROPFKE, JOHANNES (1980): Geschichte der Elementarmathematik. Bd. 1: Arithmetik und Algebra. 4. Auflage vollständig neu bearbeitet von Kurt Vogel, Karin Reich, Helmuth Gericke. Berlin-New York: Walter de Gruyter.

Peter Gallin, Urs Ruf
Von der Schüler- zur Fachsprache*

Authentische Begegnungen zwischen Lernenden und Unterrichtsstoffen kommen zustande, wenn die Annäherung an den Inhalt jeweils so erfolgt, dass sie der Verfassung der Lernenden entspricht. Zwischen der singulären Position des Lernenden und der regulären Welt des Fachs liegt immer ein Spannungsfeld, aus dem alle Lernprozesse ihre Dynamik beziehen.1

Wer ein Fachgebiet durchschaut und beherrscht, kann sich in den unterschiedlichen Sprachebenen sicher bewegen. Er vermag reguläre Formalisierungen jederzeit bis ins Fundament der singulären Sprech- und Sehweisen zurückzuführen und ist umgekehrt in der Lage, Probleme aus seiner unmittelbaren Umgebung wahrzunehmen und ihre fachlichen Aspekte über alle Abstraktionsstufen bis hin zur fachlichen Präzision zu verdichten. Diese sprachliche und fachliche Beweglichkeit darf man allenfalls als hochgesteckte Zielvorstellung eines Fachstudiums fordern, nicht aber als unreflektierte Grundvoraussetzung für den Fachunterricht in der Schule. Der Lehrende muss also über diese Beweglichkeit verfügen, der Lernende muss sie nach und nach erwerben.

Konkret bedeutet das: Die Schülerinnen und Schüler reden in ihrer Sprache und auf dem für sie erreichbaren Abstraktionsniveau über Fachliches; der Lehrkraft obliegt die Aufgabe der Übersetzung und Interpretation. Diese einfache und naheliegende Forderung an den Unterricht wird in der heutigen Realität des Schulalltags mit regelmässiger Hartnäckigkeit missachtet: Normalerweise setzt die Lehrperson die Sprachebene fest, in der sie den Stoff darbieten und verhandeln will, und die Schülerinnen und Schüler sind stillschweigend dazu verpflichtet, die Aufgabe der Interpretation und der Übersetzung in ihre eigene Sprache zu übernehmen.

1. Sprache des Verstehens und Sprache des Verstandenen

In der persönlichen und singulären Auseinandersetzung mit dem Stoff erfährt man die eigenen Möglichkeiten und Grenzen, im erzählenden Austausch mit anderen gestaltet man seine Erkenntnisse und erweitert seinen Horizont. So arbeitet man gemeinsam an einer Sprache, die zwar mehr und mehr in die Welt des Regulären hineinwächst, trotzdem aber auch etwas ganz Persönliches bleibt. Martin Wagenschein nennt sie die Sprache des Verstehens und unterscheidet sie scharf von der Sprache des Verstandenen (Wagenschein 1980). Die Sprache des Verstandenen ist ökonomisch und effizient. Aber ein Unterricht, der sich darauf beschränkt, sie zu vermitteln und einzuüben, überlässt Bildung dem Zufall und produziert reihenweise Schädigungen. Der Unterricht muss Schülerinnen und Schüler anleiten, wie sie fachliche Fragestellungen mit ihrem Ich-Zentrum in Verbindung bringen und wie sie mit Hilfe persönlich durchdrungener Begriffe zum Verstehen vordringen können. Hans-Georg Gadamer hat dies so formuliert: »Das erste, womit das Verstehen beginnt, ist, dass etwas uns anspricht: Das ist die oberste aller hermeneutischen Bedingungen.« (Gadamer 1959) Und Martin Wagenschein ergänzt: »Das wirkliche Verstehen bringt uns das Gespräch. Ausgehend und angeregt von etwas Rätselhaftem, auf der Suche nach dem Grund.« (Wagenschein 1986, S. 74) Der Unterricht muss also auch Gelegenheiten für den Austausch der Lernenden untereinander schaffen, damit die singulären Positionen im Gespräch geklärt und zu regulären Einsichten erweitert werden können. Verstehen ereignet sich im Gespräch. Selber mit dem Stoff reden und seine Erlebnisse mit anderen austauschen, das sind die beiden Quellen des Verstehens.

Überall, wo Menschen sich aufmachen, um mit einer Sache Kontakt aufzunehmen und sie in der Vorschau zu erforschen und zu begreifen, ist die Sprache des Verstehens am Werk. Und überall, wo Menschen zurückschauen, um das Erforschte zu sichten, zu ordnen, zu integrieren und für die Zukunft verfügbar zu machen, bewegen sie sich erklärend und definierend in der Sprache des Verstandenen. Das ist in der Wissenschaft nicht anders als in der Schule. Auch die Forscher bedienen sich singulärer, vorläufiger Sprechweisen, wenn sie in der »Vorschau-Perspektive« in unbekannte Gebiete vorstoßen. Erst wenn alles klar und gesichert ist, entstehen in der »Rückschau« erklärende Publikationen, die sich der regulären Fachsprache bedienen.

2. Singuläre Standortbestimmung, divergierender Austausch, reguläre Einsichten

Gängige Fragestellungen erzeugen keine Unruhe; Probleme dagegen werfen uns buchstäblich aus der Bahn. Charakteristisch für authentische Begegnungen mit Problemen ist die Verunsicherung und der Zwang zur Neuorientierung. Diese Aufgabe des Herausforderns, des Stimulierens oder sogar des Provozierens übernehmen sach- und schülergerechte Kernideen im Unterricht, welche – zu expliziten Aufträgen umgeformt – die Lernenden in einer ersten Phase längere Zeit beschäftigen. Die singuläre Standortbestimmung ist die notwendige Antwort der Lernenden auf die provozierenden Kernideen und sie erfolgt ganz in der Sprache des Verstehens. Damit die Heterogenität innerhalb einer Schulklasse die verschiedenen Antworten nicht schon im Keime erstickt, muss jede Schülerin und jeder Schüler das Protokoll der Auseinandersetzung mit der Kernidee in schriftlicher Form abgeben. Fachliche und sprachliche Normen treten dabei in den Hintergrund. Im Unterricht muss man dieser Phase der Erarbeitung viel Raum und Zeit zumessen. Auf dem Weg zur professionellen Handhabung der regulären Produktions- und Rezeptionsmuster kommt in einer zweiten Phase dem divergierenden Austausch eine Schlüsselrolle zu. Die verschiedenen Arbeitsformen, die den Austausch mit der Lehrperson einerseits unter den Lernenden andererseits ermöglichen, müssen mit Geduld und Beharrlichkeit erprobt und erlernt werden. Alles, was den Lernschritten in den ersten beiden Phasen dient, gehört in den Bereich des internen Sprachgebrauchs, hat Werkstattcharakter und findet seinen Niederschlag im Reisetagebuch oder Lernjournal; hier gelten die Regeln der Sprache des Verstehens. Alle schriftlichen und mündlichen Formen der regulären Einsichten hingegen, die den Charakter von Auftritten vor dem Publikum haben – also Prüfungen, Referate, szenische Darstellungen, Texte für Leser, Theorien usw. – nennen wir Produkte; sie orientieren sich an der Sprache des Verstandenen.

3. Lernen auf eigenen Wegen

Das zentrale Anliegen des Konzepts »Lernen auf eigenen Wegen« besteht darin, die Lernenden zum Aufbau regulärer Kenntnisse und Fertigkeiten anzuleiten, ohne sie dadurch von ihrer singulären Basis zu entfremden. Am Anfang eines Lernprozesses stehen Kernideen, die das ganze Stoffgebiet in vagen Umrissen einfangen und als attraktives Gegenüber die Lernenden zum sachbezogenen Handeln herausfordern. Der generelle Auftrag lautet: »Dokumentiere deinen Lernweg!« Das ferne Ziel des Lernwegs ist der Überblick über das Sachgebiet in der Rückschau und die Beherrschung der zugehörigen, selbstständig aufgebauten Algorithmen und Kenntnisse. Als Orientierungshilfen für Lehrpersonen dienen folgende Fragen, aus denen Aufträge für die Lernenden geformt werden können:

Wie wirkt dieser Stoff auf mich? (Vorschau)

Wie verhalte ich mich beim Problemlösen? (Weg)

Kann ich mit meinem Wissen und Können vor anderen bestehen? (Produkt)

Was habe ich erreicht? (Rückschau)

4. Kernidee und Reisetagebuch

Die schriftliche Arbeit an Aufträgen im Reisetagebuch erlaubt es, die Lernenden mit großen und zusammenhängenden Stoffgebieten in der Form von Kernideen zu konfrontieren und ihnen genügend Raum für authentische Begegnungen und für singuläre Standortbestimmungen anzubieten. Je nach Standort, den ein Lernender der Sache gegenüber einnimmt, und je nach Intensität seiner Interaktionen wird er beim Lernen mehr oder weniger lange Wege beschreiten. Jeder kann sich allerdings nur auf die ihm gemäße Weise entwickeln, wenn ihm der Unterricht spezifische Arbeitsinstrumente und adäquate Beurteilungskriterien anbietet. Leistungen im Reisetagebuch entstehen unter anderen Bedingungen und müssen anders beurteilt werden als Leistungen, die sich an ein Publikum richten und sich an regulären Anforderungen orientieren. Der Weg von der Kernidee zur Theorie ist individuell verschieden. Hilfreich sind dabei knappe, aber spezifische Rückmeldungen der Lehrperson oder der Mitschülerinnen und Mitschüler sowie die Aufforderungen, neben den sachbezogenen Einsichten auch über die eigene Lernstrategie zu reden bzw. zu schreiben. Dabei hebt der Lernende sein vielfach nur intuitiv vorhandenes Handlungswissen auf die Ebene des begrifflichen Bewusstseins. Häufig ist die singuläre Sprachkompetenz den Ansprüchen eines komplexen Sachverhalts noch nicht ganz gewachsen. Dieses Ungleichgewicht nicht als Mangel zu sehen und es für das Lernen fruchtbar zu machen, ist eine wichtige Aufgabe der Lehrperson. Sie hat die anspruchsvolle Pflicht und verantwortungsvolle Aufgabe, bei allen Lernenden die Entwicklung von der Sprache des Verstehens in die Sprache des Verstandenen zu begleiten.

5. Rollentausch

Wenn die Lehrperson den Lernenden und ihren singulären Sprech- und Denkweisen den Vortritt lässt, muss sie zwar alles nutzen, was sie an fachlichem Wissen und Können zu mobilisieren vermag, breitet dieses Wissen aber nicht flächendeckend aus, sondern holt nur gerade das heraus, was in der aktuellen Gesprächssequenz hilfreich und erhellend wirkt. Nicht das Produzieren ist ihr Hauptbeitrag im Unterricht, sondern das viel schwierigere Rezipieren. Die Lehrperson ist es, die sich auskennt im Fach, darum obliegt ihr die Aufgabe, sich als bewegliche Zuhörerin in die singulären Systeme der Lernenden einzudenken und wohldosierte Hilfen auf dem Weg zum Regulären anzubieten. Damit vertauschen Lehrer und Schüler die Rollen: die Schüler reden, die Lehrperson hört zu; sie passt genau auf, stellt Rückfragen und will verstehen.

Das nachfolgende kurze Beispiel aus dem gymnasialen Mathematikunterricht des siebenten Schuljahrs soll zeigen, wie im Rahmen des geometrischen Themas »Achsenspiegelung« einerseits der Ich-Bezug geschaffen werden kann und andererseits die Kernidee der Asymmetrie unserer Gesichter zu provozieren vermag. Stefanie bearbeitet in ihrem Reisetagebuch den folgenden Auftrag: »Halte einen Spiegel auf ein Foto deines Gesichtes und überprüfe, ob es achsensymmetrisch ist oder nicht. Erfinde dann eine Methode, wie du mit dem Fotokopierer aus deinem Foto zwei Gesichter herstellen kannst, von denen eines aus zwei linken und eines aus zwei rechten Hälften besteht.« Da die überraschende, vorbildliche und durch drei Häklein qualifizierte Bearbeitung von Stefanie auch allen Mitschülerinnen und Mitschülern der Klasse kopiert abgegeben worden ist, findet – organisiert durch den Lehrer – bereits ein erster Austausch unter den Lernenden statt. Außerdem ist dank Stefanies Arbeit für den Lehrer auch sofort klar, was in der Klasse noch besprochen werden muss und wie die Arbeit am Thema ihre Fortsetzung findet. Die ersten Hinweise erkennt man bereits in der Rückmeldung des Lehrers. Das Beispiel zeigt, wie durch konsequenten Einbezug von singulären Schülertexten ein sachbezogener Dialog2 mit den Lernenden und unter den Lernenden in Gang gesetzt werden kann, so dass die regulären Kenntnisse der durch den Lehrplan vorgegebenen Stoffe nicht als schädigende Fremdkörper, sondern gleichsam als körpereigene Substanz in den Lernenden wachsen.


Anmerkungen

* Dies ist eine leicht überarbeitete Fassung eines Artikels, der in der Zeitschrift Forum Schule heute (Nr. 1, Februar 2003, S. 7–9) in Südtirol erschienen ist.

1 Die zentralen Begriffe dieses Artikels sind in Gallin/Ruf 1990 nachzulesen.

2 Mehr zum sogenannten »Dialogischen Lernen« in Ruf/Gallin 2005 und in Gallin 2008.

Literatur

GADAMER, HANS-GEORG (1959): Vom Zirkel des Verstehens. In: Günther Neske (Hrsg.): Martin Heidegger: Festschrift zum 70. Geburtstag. Pfullingen: Neske, S. 24–35.

GALLIN, PETER (2008): Den Unterricht dialogisch gestalten » neun Arbeitsweisen und einige Tipps. In: Ruf, Urs; Keller, Stefan; Winter, Felix (Hrsg.): Besser lernen im Dialog. Seelze-Velber: Kallmeyer, S.96–108.

GALLIN, PETER; RUF, URS (1990): Sprache und Mathematik in der Schule. Auf eigenen Wegen zur Fachkompetenz. Zürich: Verlag Lehrerinnen und Lehrer Schweiz (LCH) sowie: Seelze-Velber: Kallmeyer (1998).

RUF, URS; GALLIN, PETER (2005): Dialogisches Lernen in Sprache und Mathematik. Austausch unter Ungleichen. Bd. 1: Grundzüge einer interaktiven und fächerübergreifenden Didaktik. Bd. 2: Spuren legen – Spuren lesen. Unterricht mit Kernideen und Reisetagebüchern. Seelze-Velber: Kallmeyer, 3. überarb. Aufl.

WAGENSCHEIN, MARTIN (1980): Physikalismus und Sprache. Gegen die Nichtachtung des Unmessbaren und Unmittelbaren. In: Schaefer, Gert; Loch, Werner (Hrsg.): Kommunikative Grundlagen des naturwissenschaftlichen Unterrichts. Weinheim: Beltz, S. 11–37.

DERS. (1986): Die Sprache zwischen Natur und Naturwissenschaft. Marburg: Jonas, S. 74.

Claus Bolte, Reinhard Pastille
Naturwissenschaften zur Sprache bringen
Strategien und Umsetzung eines sprachaktivierenden naturwissenschaftlichen Unterrichts

Orientiert an den Kompetenzmodellen und Basiskonzepten der Rahmenpläne wird in einem 2007 gestarteten Forschungs- und Unterrichtsprojekt der Erfolg sogenannter »sprachaktivierender Maßnahmen im naturwissenschaftlichen Unterricht der Jahrgangsstufe 7/8« untersucht. Die bislang gesammelten Erfahrungen zeigen, dass systematische Sprachförderung im naturwissenschaftlichen Unterricht erfolgreich ist, wenn sie auf die fachspezifischen, in den Standards beschriebenen kommunikativen Kompetenzen abzielt. Von den Autoren entwickelte »Werkstücke zur Unterrichtsgestaltung« ermöglichen es dabei, zu vermittelnde Unterrichtsinhalte am Parameter der Sprachaktivierung zu messen, um sie für SchülerInnen gewinnbringend aufzubereiten.

1. Einleitung

Nicht erst seit der Entdeckung des »Schülers mit Migrationshintergrund« durch Kultusbehörden und die aktuelle Forschung ist systematische Sprachförderung auch im naturwissenschaftlichen Unterricht das fachdidaktische Gebot der Stunde. Stärker als in den geisteswissenschaftlichen Fächern fehlt es in den Naturwissenschaften aber an praxiserprobten und fachdidaktisch fundierten Modellen der Sprachförderung. Vorherrschend ist mancherorts noch immer die Annahme, dass sich ein zielführender Umgang mit den naturwissenschaftlichen Fachsprachen – Fleiß und Talent auf SchülerInnenseite vorausgesetzt – gleichsam von selbst oder doch mit nur punktuellen Hilfen durch die Lehrperson vermitteln ließe. Zugleich ist die Welle der Euphorie, die die »Sprachförderung« als notwendige Ergänzung des Fachunterrichts einmal begleitet hat, einer reflektierten, teils auch offen resignativen Einschätzung gewichen. Zu oft erschöpft sich in der Praxis die Arbeit »an der Sprache« in klassischer Spracharbeit: Es werden tatsächliche oder vermeintliche allgemeinsprachliche Defizite bearbeitet, wo darüber hinaus die Handhabung einer Fachsprache trainiert werden müsste. Wenn überhaupt, gelingt Sprachförderung bislang vor allem außerhalb des eigentlichen Unterrichtsgeschehens in Modellprojekten, Nachmittagskursen und außerschulischen Angeboten. Im Fachunterricht selbst bleibt die Vermittlung von Sprachkompetenzen weithin Stückwerk; sie erfolgt beiläufig und unter fachdidaktischen und sprachwissenschaftlichen Gesichtspunkten durchaus unsystematisch.

Wie alle FachlehrerInnen wissen, verstummen im naturwissenschaftlichen Unterricht deshalb auch SchülerInnen, die in anderen Fächern noch anerkennenswerte Leistungen erbringen. Lernende mit ohnehin eingeschränkter Sprachkompetenz erleben in den naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächern ein frühes und oftmals endgültiges »Scheitern«. Ihre Sprachlosigkeit entmutigt sie auch außerhalb des schulischen Umfelds und trägt gerade unter Jugendlichen mit Migrationshintergrund zur Perpetuierung sozialer Außenseiterpositionen bei. Dabei sind es erfahrungsgemäß gerade die naturwissenschaftlichen Fächer, denen die Mehrzahl der SchülerInnen, darunter auch leistungsschwächere, anfangs ein besonderes Interesse entgegenbringt. Unter dem Eindruck erster Misserfolge und rasch steigender fachlicher Anforderungen aber löst sich dieses bald auf. Für die Lehrperson ist dabei auffällig, dass die für Misserfolge zumeist ursächlichen mangelnden Sprachkompetenzen nur zu einem geringeren Teil auf allgemeinsprachliche Defizite zurückgehen. Jedenfalls ist der rapide Motivationsverlust aus Sicht der Verfasser vielmehr Ausweis eines nie wirklich eingeübten und deshalb stets fehleranfällig bleibenden Umgangs mit den Fachsprachen des naturwissenschaftlichen Unterrichts, welche SchülerInnen traditionell als aufgesetzt und nicht relevant erleben.

Gravierende, zugleich aber auch behebbar erscheinende »Sprachprobleme« werden dabei bereits im Vorfeld der eigentlichen Leistungserbringung erkennbar: Fragen und Anweisungen werden missverstanden, Beobachtungen unterschlagen, Schwerpunkte verkannt, Ergebnisse nicht bewertet. Der Umgang mit Fachbegriffen gleicht einem mit mäßigem Interesse betriebenen Lotteriespiel. Ambitioniertere SchülerInnen suchen ihr Heil im wahllosen »Auswendiglernen« oder beschränken sich auf das gewissenhafte Führen von Unterlagen unverstandenen Inhalts. Fast allen fehlt die Zeit, »genau« hinzusehen und gewissenhaft nachzudenken, um das für die jeweilige Aufgabenstellung zu bewertende Phänomen überhaupt erst zu »bemerken«. Vor diesem Hintergrund müssen Bemühungen um Sprachentwicklung im naturwissenschaftlichen Unterricht verstärkt die speziell in diesen Fächern geforderten Kompetenzen in den Blick nehmen. Die schulrelevanten naturwissenschaftlichen Inhalte sind hierfür auf die mit ihrer Vermittlung verbundenen Sprachprobleme hin zu untersuchen. Dafür und zur Überwindung der zu spezifizierenden Probleme sind nicht nur spezielle Instrumente zu entwickeln (siehe Abschnitt 2) sondern auch fachdidaktische Maßnahmen zu erschließen (siehe Abschnitt 4), die dabei helfen, identifizierte Defizite zu verringern (siehe Abschnitt 3).

2. Analyse alltags- und naturwissenschaftsbezogener Sprachkompetenzen

In der Abteilung Didaktik der Chemie der Freien Universität Berlin hat eine Arbeitsgruppe begonnen, Forschungsdefizite durch erste systematische Untersuchungen zu verringern.

Die Aktivitäten wurden zunächst auf vier Bereiche konzentriert; nämlich auf die Entwicklung und Erprobung

1. eines Modells zur Entwicklung »sprachaktivierender Lernumgebungen für den naturwissenschaftlichen Unterricht« (siehe Abschnitt 4),

2. innovativer Unterrichtsanregungen (wir nennen sie »Werkstücke«), die darauf zielen, sprachliche und naturwissenschaftliche Kompetenzen von SchülerInnen zu fördern (siehe Abschnitt 4.3),

3. eines Instruments zur Analyse naturwissenschafts- und alltagswelt-bezogener Lesekompetenzen (siehe Abschnitt 2.1) und

4. eines Leitfadens zur Analyse von Kompetenzen, naturwissenschaftliche Sachverhalte angemessen verschriftlichen zu können (siehe Abschnitt 2.2).

Gegenwärtig konzentrieren wir uns in unseren Forschungsaktivitäten auf die Untersuchung von alltags- und naturwissenschaftsbezogenen Sprachkompetenzen von SchülerInnen der Jahrgangsstufen 7 und 8. Dabei fokussieren wir auf die gängige Unterrichts- und Bildungssprache. Wir richten unsere Aufmerksamkeit dabei vor allem auf die Frage, in wie weit SchülerInnen in der Lage sind bzw. Schwierigkeiten haben, aus alltagsbezogenen Textquellen, die naturwissenschaftliche Sachverhalte beinhalten, sachdienliche Informationen zu entnehmen, und in wie fern sie diese Informationen angemessen und sachgerecht wiedergeben können. Beides sind zentrale Aufgaben eines auf Scientific Literacy abzielenden naturwissenschaftlichen Unterrichts (Gräber/Bolte 1997, Bolte 2003a und 2003b).

2.1 Konsequenzen für die Entwicklung des Befragungsinstruments zur Analyse der naturwissenschaftlichen und alltagsbezogenen Lesekompetenz

Für die Entwicklung des Befragungsinstruments zur Analyse1 haben wir zwei unterschiedliche – man kann auch sagen: zwei sich ergänzende – Repräsentationsformen ausgewählt, die einerseits als Informationsgrundlage und andererseits als Grundlage für die unterschiedlichen Aufgaben unserer Tests fungieren; und zwar:

Quellen und Aufgaben, die ausschließlich auf verbalen, schriftlich formulierten Repräsentationen basieren; wir bezeichnen diese Quellen als Sachtexte und die Aufgaben als Textaufgaben des Typs A.*.

Informationsquellen und Aufgaben, die auf sprachlichen, numerischen und/oder graphischen Repräsentationsformen beruhen (z.B. Graphen, Schaubilder, Diagramme, Tabellen und/oder Kombinationen aus diesen Darstellungsformen); wir nennen diese Quellen und Aufgaben dieses Typs multiple Quellen bzw. Aufgaben des Typs B.*.

Für beide Repräsentationsformen haben wir Aufgabensätze entwickelt, die unterschiedliche Lösungsschwierigkeiten aufweisen (sollen). Wir unterscheiden diesbezüglich in:

Aufgaben, die durch die korrekte Auswahl eines Distraktors korrekt bearbeitet werden können (wir bezeichnen diese Aufgaben als monokausale Aufgaben oder Aufgaben des Typs *.1) und

Tab. 1: Matrix der Aufgabenstruktur


Repräsentationsform / Komplexitätsgrad verbale Informations- quelle und Aufgaben des Typs A.* multiple Informations- quelle und Aufgaben des Typs B.* Anzahl der Aufgaben
monokausale Aufgaben oder Aufgaben des Typs *.1 A.1 (2 Aufgaben) B.1 (2 Aufgaben) 4 Aufgaben
komplexe Aufgaben oder Aufgaben des Typs *.2 A.2 (2 Aufgaben) B.2 (2 Aufgaben) 4 Aufgaben
Anzahl der Aufgaben 4 Aufgaben 4 Aufgaben insgesamt 8 Aufgaben

Aufgaben, die erst durch die sachgemäße Kombination mehrerer Informationen richtig gelöst werden können (wir nennen diese Aufgaben komplexe Aufgaben oder Aufgaben des Typs *.2).

Sowohl die beiden verschiedenen Repräsentationsformen als auch die zwei unterschiedlichen Komplexitätsniveaus wurden kombiniert, um zu differenzierenden Erkenntnissen zu gelangen; wir bezeichnen die daraus resultierenden Aufgaben-Kombination als Aufgabentyp. Da jeweils zwei Aufgaben pro Aufgabentyp entwickelt wurden, liegen jeweils Sätze von Aufgaben unterschiedlicher Aufgabentypen vor (Tab. 1).

Die Kombination aus Informationsquellen und Aufgaben bezeichnen wir als ein Aufgabenset. Insgesamt haben wir neun Aufgabensets konstruiert, die jeweils unterschiedliche Themen aufgreifen: Bleigießen, Salz, Glas, Ernährung, Erde, Luft, Diamant, Legierung und Wasser. Da nicht alle ProbandInnen alle Aufgaben bearbeiten können, haben wir die neun Aufgabensets auf insgesamt vier Aufgabenhefte verteilt. Ein Aufgabenset (das Aufgabenset Bleigießen) fungierte dabei als Anker-Aufgabenset; d.h. dieses Set wurde in allen Aufgabenheften berücksichtigt und um jeweils zwei weitere Aufgabensets ergänzt. Wir gehen davon aus, dass wir durch die getroffenen Konstruktionsvorgaben Aufgaben entwickeln konnten, die unterschiedliche Schwierigkeitsgrade besitzen. Dadurch wird es möglich, unterschiedliche Niveaus des naturwissenschaftlich-alltagsbezogenen Leseverständnisses nachzuzeichnen. Zum einen erwarten wir, dass verbale Informationsquellen und Aufgaben leichter zu lösen sein werden als die abstrakte(re)n multiplen Quellen und Aufgaben (Typ A.*-Aufgaben werden im größerem Umfang korrekt beantwortet als Typ B.*-Aufgaben), zum anderen vermuten wir, dass monokausale Aufgaben mit höherer Erfolgsquote zu beantworten sein werden als komplexe Aufgaben (Typ *.1-Aufgaben häufiger korrekt gelöst werden als Typ *.2-Aufgaben). Den ProbandInnen werden sowohl offene als auch Multiple Choice-Aufgaben zur Bearbeitung vorgelegt. In Abschnitt 2.5.3 werden wir auf erste Ergebnisse zu sprechen kommen, die wir im Zuge der Pilotierung des Instruments ermittelt haben.

2.2 Konsequenzen für die Entwicklung des Leitfadens zur Analyse von Kompetenzen, naturwissenschaftliche Sachverhalte (angemessen) verschriftlichen zu können

Auch wenn wir in diesem Beitrag nicht im Detail auf die Entwicklung und Erprobung des Leitfadens zur Analyse von Kompetenzen, naturwissenschaftliche Sachverhalte angemessen verschriftlichen zu können, eingehen, möchten wir doch unsere grundlegenden Entwicklungsideen in aller Kürze vorstellen.2 Die Güte von alltags- und naturwissenschaftsbezogenen Schriftstücken (z.B. von Versuchsprotokollen oder Arbeitsberichten) ist u.E. mindestens an den folgenden fünf Kriterien abzuschätzen:

1. an der inhaltlichen bzw. fachlichen Korrektheit der im Text getroffenen Aussagen,

2. an der korrekten Verwendung von Fachtermini,

3. an der Strukturiertheit des Textes,

4. an der Genauigkeit der formulierten Aussagen und

5. an der Prägnanz des Schriftstücks.

Gegenwärtig sind wir damit beschäftigt, für diese Kriterien operationalisierbare Analysevorschriften zu entwickeln und Normierungsfaktoren festzulegen, die zu einer angemessenen Gewichtung der fünf Kriterien führen. Die ersten Erfahrungen, die wir mit diesem System gemacht haben, stimmen uns zuversichtlich, dass wir in absehbarer Zeit in der Lage sein werden, einen praktikablen Leitfaden zur Analyse naturwissenschaftsbezogener Schrift-Sprach-Kompetenzen zur Diskussion stellen zu können.

2.3 Fragestellungen, die die Erprobung des Instruments zur Analyse naturwissenschaftlicher und alltagsbezogener Lesekompetenz betreffen

Die Fragen, die uns bei den zunächst deskriptiv-statistisch ausgerichteten Analysen der erhobenen Daten leiten, sind wie folgt zusammenzufassen:

In welchem Maße sind SchülerInnen der Jahrgangsstufen 7 und 8 in der Lage aus naturwissenschaftlich- und alltagsweltbezogenen Texten und anderen multiplen Repräsentationen wesentliche und sachdienliche Informationen so zu entnehmen, dass sie daran gekoppelte naturwissenschaftsbezogenen Aufgaben angemessen lösen können?

Bezüglich welcher Aufgabentypen (der dargebotenen lesekompetenz-bezogenen Anforderungen) und in welcher Weise unterscheiden sich ausgewählte Schüler-Populationen voneinander?

Folgende Schüler-Populationen werden in unserer Arbeit untersucht:

SchülerInnen der 7. und 8. Jahrgangsstufe,

Jungen und Mädchen,

SchülerInnen mit und ohne Migrationsbiographie und

SchülerInnen unterschiedlicher Schulformen (SchülerInnen von Haupt- und Gesamtschulen und Gymnasien).

Tab. 2: Aufteilung der Stichprobe aus der Pilotierung (Differenzen zu N = 858 ergeben sich aus fehlenden Angaben)


3. Ergebnisse aus der Pilotierung
3.1 Stichprobe der Pilotierung

Sechs Berliner Schulen haben sich an der Pilotierung beteiligt. Insgesamt nahmen 858 SchülerInnen an dieser Untersuchung teil. Die Verteilung der ProbandInnen entsprechend der oben genannten Kriterien der Stichprobenzusammensetzung geht aus Tabelle 2 hervor.

3.2 Datenerhebung

Im Zuge der Datenerhebung in den Schulen verschiedener Schulformen zeichnete sich ab, dass die SchülerInnen an Gymnasien weniger Zeit zum Bearbeiten der Testhefte benötigten (ca. 30 Minuten) als die SchülerInnen an Haupt- und Gesamtschulen (ca. 45 Minuten). Grundsätzliche oder systematische Schwierigkeiten beim Bearbeiten der Tests sind nicht aufgefallen.

3.3 Ergebnisse bezogen auf die Teil-Stichproben der Jahrgangstufen 7 und 8

Die Prüfung der Reliabilität und Konstruktvalidität schreibt dem Test-Instrumentarium zufriedenstellende Ergebnisse zu (Bolte/Pastille, im Druck). Zentrale deskriptiv-statistische Kennwerte sind in Abbildung 1 zusammengefasst. Tabelle 3 ergänzt diese Befunde und eröffnet einen Einblick in die Teil-Stichproben-Paar-Vergleiche, die zu statistisch signifikanten Unterscheidungen bezogen auf die geprüften Skalen und Sub-Skalen führen.

3.3.1 Befunde bezogen auf die gewählte Gesamtstichprobe

Dem ersten Boxplot in Abbildung 1 (Boxplot links; die Gesamt-Stichprobe [N = 858] betreffend) ist zu entnehmen, dass der Median (der Wert über und unter dem 50% der Gesamtstichproben-Daten liegen) bei einer Lösungswahrscheinlichkeit von 58Prozent liegt; d.h.: Die Hälfte aller SchülerInnen hat also ein besseres oder ein Ergebnis von genau 58 Prozent korrekt gelöster Aufgaben erreicht; die andere Hälfte ein schlechteres oder gleich gutes Resultat. Anhand der Box ist außerdem zu erkennen, dass 50 Prozent der SchülerInnen zwischen 38 Prozent und 74 Prozent der Aufgaben richtig gelöst hat. Die Ergebnisse der restlichen 50 Prozent der ProbandInnen verteilen sich nahezu über das gesamte Spektrum an Lösungshäufigkeiten; d.h. 25 Prozent der SchülerInnen sind dem Bereich von 3 Prozent bis 38 Prozent richtig gelöster Aufgaben zuzuordnen und 25 Prozent dem Bereich zwischen 74 Prozent und 100 Prozent richtiger Aufgabenlösungen.

Tab. 3: Mittlere Prozentwerte richtig gelöster Aufgaben, Mittlere Prozentwert-Differenzen [Δ]3 und Signifikanztests [T-Test; p < 5%]4 – differenziert nach Aufgaben-Typus und nach ausgewählter Teil-Stichprobe bzw. nach ausgewähltem Teil-Stichproben-Paar-Vergleich


Bezogen auf diese Stichprobe ist also festzustellen, dass die Aufgabenschwierigkeit so justiert wurde, dass die Hälfte aller ProbendInnen 58 Prozent und mehr der Aufgaben korrekt gelöst hat. Alles in allem weist der Test also – bezogenen auf die Stichprobe dieser Untersuchung – eine (sehr) zufriedenstellende Trennschärfe auf.

Abb. 1: Wesentliche Parameter der deskriptiv-statistischen Analysen alltags- und naturwissenschaftsbezogener Sprachkompetenz (hier: Verteilung der Prozentsätze korrekt gelöster Aufgaben zum alltags- und naturwissenschaftsbezogenem Leseverständnis im Überblick)


3.3.2 Befunde bezogen auf die Teil-Stichproben der Jahrgangstufen 7 und 8

Den beiden Boxplots in Abbildung 1, die die Ergebnisse der SchülerInnen der 7. (N= 569) und 8. Jahrgangsstufe (N = 265) wiedergeben, ist zu entnehmen, dass der Median des 7. Jahrgangsstufe bei 55 Prozent und der der 8. Jahrgangsstufe bei 61 Prozent richtig gelöster Aufgaben liegt. Die Verteilung aller Ergebnisse streut in der 7. Jahrgangsstufe zwischen 3 Prozent bis 100 Prozent richtiger Lösungen; in der 8. Jahrgangsstufe ist die gesamte Streuung vergleichsweise etwas geringer (zwischen 10 % und 100 %). Die Streuung innerhalb der 50 Prozent-Box (also um den Median) fällt im Betrag in der Teil-Stichprobe des 8. Jahrgangs etwas größer aus (zwischen 39 % und 79 %) als die in der Teil-Stichprobe des 7. Jahrgangs (37 % bis 71 %). Den Ergebnissen zu folge können die Aufgaben von ProbandInnen höherer Jahrgangsstufe (erwartungsgemäß) mit größerer Erfolgswahrscheinlichkeit gelöst werden; über alle Aufgaben gemittelt, ist dieser Befund statistisch signifikant (p ≤ .006). Die Aussage zur statistischen Signifikanz der Kompetenzdifferenzen trifft jedoch nicht auf alle sondern nur bezogen auf vier (von insgesamt acht geprüften) Teil-Kompetenzen zu; zu nennen sind die Bereiche A.* (p ≤ .016), B.* (p ≤ .029), *.2 (p ≤ .001) und A.2 (p ≤ .001). Dementsprechend sind die Differenzen zwischen der 7. und 8. Jahrgangskohorte bezüglich der vier restlichen Teil-Kompetenzen (*.1, A.1 und B.1 sowie B.2) statistisch nicht signifikant. Außerdem ist festzustellen, dass das Gros der Leistungsdifferenzen insgesamt als eher klein (nämlich kleiner als 5 %) zu bezeichnen ist; lediglich die Differenzen bei den Aufgaben des Typs *.2 und hierbei insbesondere bei denen des Typs A.2 sind im Durchschnitt größer als 5 Prozent.

Unter der Annahme, dass diese Ergebnisse auch in einem »echten Längsschnitt« so erzielt worden wären, würden die Ergebnisse darauf hindeuten, dass bezüglich dieser Teilkompetenzen nur kleinere – zumindest keine statistisch signifikanten – Lern- und Leistungszuwächse innerhalb eines Schuljahres zu verzeichnen gewesen wären. Inwieweit diese Interpretation tatsächlich zutrifft, wird von der Arbeitsgruppe gegenwärtig in einer Längsschnittuntersuchung geprüft.

3.3.3 Befunde bezogen auf die Teil-Stichproben der Jungen und Mädchen

Die beiden Boxplots in Abbildung 1, die die Ergebnisse differenziert nach Jungen und Mädchen darstellen, bringen zum Ausdruck, dass der Median der Mädchengruppe etwas höher ausfällt (Median: 58 %) als der Median der Jungen (Median: 55%). Die Streuungsmaße der Jungen und Mädchen sind im Betrag gleich (jedoch auf etwas unterschiedlichem Niveau). Die Whisker oder sogenannte »Barthaare« (das sind die Striche unter- und oberhalb des Rechtecks oder einer »Box«) der Mädchen- und Jungen-Gruppe verdeutlichen außerdem, dass einerseits innerhalb der Mädchen-Gruppe die schlechtesten Resultate nachzuweisen sind (Minimum: 3 %) und dass andererseits die besten Ergebnisse innerhalb der Jungen-Gruppe erreicht werden (Maximum 100 %).

Die Mädchen-Gruppe erzielt also über alle Probandinnen gemittelt tendenziell bessere Ergebnisse als die Jungen-Gruppe; die über alle Aufgaben gemittelten Differenzen sind jedoch statistisch nicht signifikant. In statistisch signifikanten Maße ist die Gruppe der Mädchen der Gruppe der Jungen in Bezug auf die Lösung von Aufgaben des Typs A.1 überlegen (p ≤ .001). Demgegenüber sind die Jungen in statistisch bedeutsamem Maße in der Lage, Aufgaben des Typs *.2 im Allgemeinen (p ≤ .011) und des Typs B.2 im Speziellen (p ≤ .020) erfolgreicher zu lösen als die Mädchen.

Die in den großen Assessment-Studien beschriebene sprachliche Überlegenheit der Mädchen gegenüber den Jungen ist, bezogen auf die hier geprüften alltags- und naturwissenschaftsbezogene Lesekompetenzen, nicht zu bestätigen. Ebenso wenig kann verifiziert werden, dass die Jungen gegenüber den Mädchen grundsätzlich und deutlich bessere Ergebnisse bzgl. ihrer naturwissenschaftlichen Performanz erzielen; für die Bereiche der hier analysierten alltags- und naturwissenschaftsbezogenen Lesekompetenzen ist dies zumindest nicht zutreffend.

3.3.4 Befunde bezogen auf die Teilstichprobe der ProbandInnen mit und ohne Migrationsbiographie

Mit einem Median von 67 Prozent richtig gelöster Aufgaben in der SchülerInnen-Teilstichprobe ohne Migrationsbiographie und einem Median von 45 Prozent korrekter Antworten in der Teilstichprobe der SchülerInnen mit Migrationsbiographie zeichnen sich deutliche Unterschiede in den alltags- und naturwissenschaftsbezogenen Lese-Kompetenzen dieser beiden Teil-Stichproben ab (siehe Abb. 1 und Tab. 3). Die Verteilung der ProbandInnen innerhalb der Box ist zwar absolut betrachtet ähnlich (die Differenzen liegen im Betrag zwischen 29 % und 31 %), vom qualitativen Standpunkt aus gesehen sind die Niveauunterschiede jedoch erheblich (mit Migrationsbiografie zwischen 33 Prozent und 62 Prozent; ohne Migrationsbiographie zwischen 48 % und 79 %). Betrachtet man jedoch die Minima, so relativieren sich die Leistungsunterschiede zwischen den beiden Teilstichproben ein wenig. Die am wenigsten befriedigenden Resultate rangieren in der Migration-Teilstichprobe zwischen 3 Prozent und 33 Prozent und die der Vergleichsgruppe zwischen 6 Prozent und 48 Prozent. Demgegenüber ist aber auch festzustellen, dass ein Viertel der ProbandInnen der Migration-Teilstichprobe »Spitzen-Werte« zwischen 62 Prozent und 97 Prozent korrekt gelöster Aufgaben erreicht; in der Gruppe ohne Migrationsbiographie liegen die Spitzen-Werte allerdings erkennbar höher; nämlich zwischen 79 Prozent und 100 Prozent.

Die große Streuung der Ergebnisse in der Teilstichprobe der SchülerInnen mit Migrationsbiographie macht deutlich, dass bezogen auf die getestete Leistungsperformanz SchülerInnen mit Migrationsbiographie Testresultate erzielen, die denen von SchülerInnen ohne Migrationsbiographie durchaus entsprechen. Vor Stigmatisierungen und vorschnellen Generalisierungen sei an dieser Stelle daher ausdrücklich gewarnt. Gleichwohl lassen sich die Niveauunterschiede in den Ergebnissen der SchülerInnen mit und ohne Migrationsbiographie auch in dieser Untersuchung nicht wegdiskutieren; alle geprüften Teil-Kompetenzen zeigen statistisch (hoch) signifikante Differenzen (.000 ≤ p ≤ .001) zu ungunsten der SchülerInnen mit Migrationsbiographie. Mehr als die Hälfte dieser Schülerschaft zeigt Leistungen unterhalb einer normativ gesetzten 50 Prozent-Leistungsgrenze.

Diese Befunde unterstreichen noch einmal und sehr eindringlich die Notwendigkeit, dass diesen SchülerInnen besondere Aufmerksamkeit und Hilfe beim Lernen naturwissenschaftlicher Sachverhalte zu Teil werden muss. Bedenkt man dabei, dass in der Teil-Stichprobe der SchülerInnen ohne Migrationshintergrund SchülerInnen von Gymnasien überrepräsentiert sind, dann scheinen auch besondere Unterstützungsmaßnahmen für SchülerInnen ohne Migrationsbiographie dringend angezeigt.

3.3.5 Befunde bezogen auf die ProbandInnen der unterschiedlichen Schulformen

Die drei letzten Boxplots in Abbildung 1 geben differenziert Auskunft über die Verteilung der Ergebnisse bezogen auf die ProbandInnen aus unterschiedlichen Schulformen.

Der Median der Hauptschul-Stichprobe liegt bei 39 Prozent korrekt beantworteter Aufgaben. Die Streuung der Ergebnisse ist innerhalb der Box (zwischen 28 % und 48 %) im Vergleich zu den Ergebnissen anderer Teil-Stichproben gering. Zwei Ausreißer in der Gruppe der HauptschülerInnen erreichen (erfreulich) gute Testergebnisse.5 Kein/e HauptschulprobandIn hat alle Aufgaben richtig lösen können. Festzustellen ist aber auch, dass zumindest die Hälfte der untersuchten HauptschülerInnen Testwerte zwischen 9 Prozent und 45 Prozent richtig gelöster Aufgaben erreicht. Auch wenn die schwächsten ProbandInnen nicht aus der Gruppe der HauptschülerInnen entstammen, sind dies Ergebnisse, die den drängenden didaktischen und pädagogischen Handlungsbedarf im Unterricht an Hauptschulen untermauern.

Der Median der ProbandInnen aus Gesamtschulen liegt bei 45 Prozent richtiger Lösungen. Die Streuung innerhalb der Box reicht von 33 Prozent bis 60 Prozent und außerhalb der Box von 3 Prozent bis 90 Prozent; sie ist in beiden Fällen (vergleichsweise) groß. In der Gesamtschulen-Teil-Stichprobe befinden sich die ProbandInnen, die die schwächsten Testresultate erreicht haben. Außerdem ist festzustellen, dass in der Gesamtschulen-Teil-Stichprobe keine ProbandIn alle Aufgaben richtig gelöst hat. Die insgesamt wenig befriedigenden Testergebnisse bekräftigen die Mahnung, im Unterricht von Gesamtschulen verstärkt sprachaktivierende und sprachfördernde Maßnahmen einzusetzen.

Mit 76 Prozent korrekter Lösungen ist der Gymnasial-Teil-Stichprobe der (vergleichsweise) höchste Median zuzuweisen. Sowohl innerhalb der Box (zwischen 64 % und 83 %) als auch außerhalb ist die Streuung der Ergebnisse (verhältnismäßig) klein. Von einigen GymnasiastInnen werden sogar alle Aufgaben richtig beantwortet. Auffällig sind die sieben Ausreißer unterhalb des unteren Leistungsbereichs (Punkte unterhalb des unteren Whisker). Die Punkte kennzeichnen die schlechtesten Resultate innerhalb dieser Teilstichprobe; diese Werte liegen zwischen 23 Prozent und 33 Prozent korrekt gelöster Aufgaben.

Alle Paarvergleiche zwischen den getesteten GymnasiastInnen und den SchülerInnen von Haupt- und Gesamtschulen fallen statistisch signifikant aus; und zwar zu Gunsten der GymnasiastInnen. Von den geprüften Leistungsdifferenzen zwischen Haupt- und Gesamtschul-SchülerInnen sind lediglich die bezüglich der Sub-Skalen *.1 (p ≤ .017) und A.1 (p ≤ .020) statistisch signifikant. In beiden Fällen erreichen die SchülerInnen von Gesamtschulen bessere Resultate als die der Hauptschulen.

Die Ergebnisse der Schulform spezifischen Analysen lassen den Schluss zu, dass mittels des Testinstruments und Analyseverfahrens SchülerInnen unterschiedlicher Schulformen bezogenen auf deren alltags- und naturwissenschaftsbezogene Lesekompetenzen zu unterscheiden sind. Für die Analyse alltags- und naturwissenschaftsbezogener Lesekompetenzen von SchülerInnen der Jahrgangsstufen 7 und 8 an Haupt- und Gesamtschulen scheinen die Testsets ebenfalls gut geeignet; hingegen sind die Aufgaben für GymnasiastInnen der gleichen Jahrgangsstufen anscheinend (zu) leicht zu lösen.

Bezogen auf die hier geprüften alltags- und naturwissenschaftsbezogenen Lesekompetenzen scheinen die GymnasiastInnen, die an der Pilotierung teilgenommen haben, im Vergleich zu den SchülerInnen der anderen Schulformen in einer anderen Liga zu spielen; in allen Tests auf Leistungsdifferenzen schneiden die ProbandInnen aus Gymnasien in statistisch signifikanter Weise besser ab als die der beiden Vergleichsstichproben; die Unterschiede in den Leistungsniveaus sind verhältnismäßig groß. Auf Grund des recht hohen Leistungsniveaus der GymnasiastInnen legen die Befunde aus unserer Pilotierung den Schluss nahe, die Gymnasial-Teil-Stichprobe lediglich als Referenz-Gruppe zu nutzen. Da es dem Gros dieser SchülerInnen-Klientel wenig Schwierigkeiten zu bereiten scheint, sachdienliche Informationen aus Text- und multiplen Informationsquellen zu entnehmen, scheinen besondere didaktische Hilfestellungen in dieser Schülerschaft nicht so dringend geboten, wie dies in den anderen Teil-Stichproben angezeigt ist.

Der Vergleich der Testergebnisse der SchülerInnen von Haupt- und Gesamtschulen bietet hingegen differenzierende Befunde. So zeigen sich hinsichtlich der Aufgaben des Typs *.1 im Allgemeinen und des Typs A.1 im Besonderen statistisch signifikante Differenzen zu ungunsten der HauptschülerInnen. HauptschülerInnen sind aber nicht in allen Belangen den SchülerInnen von Gesamtschulen im statistisch signifikanten Maße unterlegen. Da die Testergebnisse in beiden Teil-Stichproben unterdurchschnittlich ausfallen und beiden Schüler-Gruppen unbefriedigende Performanz bescheinigen, sollte in Haupt- und Gesamtschulen verstärkt auf die Förderung von alltags- und naturwissenschaftsbezogener Sprachkompetenz geachtet werden.

Anregungen, wie alltags- und naturwissenschaftsbezogene Sprachkompetenzen in der Praxis des naturwissenschaftlichen Unterrichts gefördert werden können, werden wir in den folgenden Abschnitten unterbreiten und zur Diskussion stellen.

4. »Sprachaktivierung« im Fachunterricht

Empfehlungen, wie den aufgedeckten Schwierigkeiten in der Praxis begegnet werden kann, fassen wir unter dem Begriff »Sprachaktivierung« zusammen (Pastille/Bolte 2008): Gemeint sind damit den Fachunterricht strukturierende Verfahren, mit deren Hilfe Lehrende und Lernende durch eigenes Tätigwerden naturwissenschaftliche Inhalte und Zusammenhänge in eine intersubjektiv vermittelbare, also gegenüber Dritten nachvollziehbare Ausdrucksform übertragen können, welche ihrerseits ein intelligentes Anschlusslernen ermöglicht. Der Begriff »Sprachaktivierung« erscheint dabei weit genug, um die Adressierung auch »allgemeinsprachlicher« Defizite aufzunehmen, soweit diese den Lernerfolg in den naturwissenschaftlichen Fächern gefährden (z. B. durch Missverstehen der häufig synonym verstandenen Arbeitsanweisungen »nenne«, »beschreibe«, »diskutiere«), andererseits aber ausreichend eng, um die speziell auf die Kompetenzen im naturwissenschaftlichen Unterricht abzielende Spracharbeit sowohl von allgemeineren (»Deutsch für Nicht-Muttersprachler«) als auch spezielleren Formen der Sprachförderung (»Einführung in die Fachsprache Chemie«) abzuheben. Es geht mithin um eine nach Gesichtspunkten der fachsprachlichen Kompetenzentwicklung geordnete Neuausrichtung des naturwissenschaftlichen Unterrichts.

Die im Rahmen des hier vorzustellenden Projekts entwickelten und in ihrer Wirksamkeit erprobten Instrumente werden als sogenannte »Werkstücke« zur Implementierung im Unterrichtsalltag aufbereitet, wo sie auch außerhalb exzeptioneller Konstellationen wie fächerverbindender Themenwochen bestehen können. Das mit dem Begriff der »Aktivierung« verbundene Anliegen ist dabei ein doppeltes: Zum einen zeigen die zwischenzeitlich gesammelten Erfahrungen, dass ein Teil der angestrebten Sprachkompetenzen durch gezielte Verfahren in der Tat nur re-»aktiviert« zu werden brauchen; zum anderen beugt nur das »Aktivwerden« der Lernenden im Rahmen der Spracharbeit dem erneuten Verlust erlangter Kompetenzen vor. So muss insbesondere vermieden werden, dass der naturwissenschaftliche Unterricht fortan in einen Fach- und einen aufgesetzten Sprachübungsteil zerfällt, die Spracharbeit mithin von den SchülerInnen als Verlängerung eines innerlich bereits abgelehnten Fachunterrichts verstanden wird. Auch hierfür liefert das Projekt Anregungen.

Abb. 2: Theoretische Grundlagen für die Planung sprachaktivierenden naturwissenschaftlichen Unterrichts


4.1 Theoretische Grundlagen: »Modellierung« naturwissenschaftlicher Inhalte

Die Autoren beschäftigen sich bereits seit Längerem mit fachdidaktischen und unterrichtspraktischen Ansätzen, die aufzeigen, dass fächerverbindende Unterrichtsphasen SchülerInnen den Zugang zum naturwissenschaftlichen Lernen wesentlich erleichtern, indem sie naturwissenschaftliche Phänomene in ihrer Komplexität erfahrbar machen (Pastille 1987, 1995; Bolte u.a. 2005; Streller/Bolte 2008; Kirschenmann/Bolte 2007). Frühzeitig wurde dabei versucht, eine systematische Sprachförderung in den Unterricht zu integrieren (Pastille 1992, 1993; Pastille/Dickheuer 1997; Seyfarth/Bolte 2007; Riebling/Bolte 2008). Diese aus der Praxis gewonnen Erkenntnisse erfuhren ihre Bündelung und Fortentwicklung 2007 im Forschungs- und Unterrichtskonzept »Strategien und Umsetzung eines sprachaktivierenden naturwissenschaftlichen Unterrichts« (Pastille/Bolte 2008), das in der Erprobungsphase zunächst an der Berliner Carl-von-Ossietzky-Oberschule (Gesamtschule mit gymnasialer Oberstufe) in fünf Klassen mit etwa 130 Schülern in Angriff genommen wurde.

Abb. 3: Leitideen und thematische Schwerpunkte für die 7. und 8. Schulstufe


Orientiert an den Kompetenzmodellen und Basiskonzepten der Rahmenpläne wurden und werden im Zuge des verfolgten Ansatzes »alltags- und naturwissenschaftsbezogene Lesekompetenzen« und das damit verbundene fachbezogene Textverständnis gefördert als auch verbale und schriftliche Argumentationsfähigkeiten der SchülerInnen ausgeformt. Abbildung 2 verdeutlicht die dabei verfolgte Strategie.

Konzeptionell wird im Rahmen des Projekts von der naturphilosophischen Weltsicht des Aristoteles ausgegangen (siehe Abb. 3), wonach alles Bestehende »Element« bzw. »aus Elementen zusammengesetzt« sei, und die Vielfalt der Erscheinungen aus der Umwandlung der diesen Elementen beigegebenen Eigenschaftspaaren folge.

Die von allen Rahmenplänen geforderten Inhalte der Fächer Chemie, Biologie und Physik werden dabei den vier Grundprinzipien (bzw. Elementen) »Erde«, »Wasser«, »Luft« und »Feuer« zugeordnet, von denen wiederum die Prinzipien »Vielfalt«, »Energie«, »Kräfte« und »Reaktionen« abgeleitet werden (siehe Abb. 3).

»Diversitäten entfalten«: Zunächst soll das Erkennen der Vielfalt durch die SchülerInnen angeregt werden (Stichworte: Artenvielfalt, Energieformen, unterschiedliche Systeme, Elemente, Stoffteilchen, Reaktionen und Kräfte).

»Ordnungsstrukturen entwickeln«: Den SchülerInnen soll es sodann um die Systematisierung der Vielfalt gehen (Stichworte, die in diesem Zusammenhang zu nennen wären, sind: Periodensystem der Elemente, Aggregatzustände, physikalische Gesetze, biologische Klassifizierungen). Derartige Ordnungsstrukturen erlauben überprüfbare Prognosen und bilden damit erst den Einstieg in das naturwissenschaftliche Arbeiten.

Die fachliche Modellierung des integrierten naturwissenschaftlichen Unterrichts spiegelt sich in den thematischen Zuordnungen der Halbjahre wider (siehe Tab. 4, S. 41, Pkt. 7.1 bis 8.2). Tabelle 4 umreißt einen möglichen Fachplan für die Jahrgangsstufe 7/8, der in der vorliegenden Form bereits erprobt wurde.

Abb. 4: Modell sprachlicher Aktivierung im naturwissenschaftlichen Unterricht


4.2 Methode: Vom »Bild« zum Text

Bezugspunkt aller sprachaktivierenden Maßnahmen des vorliegenden Unterrichtsund Forschungsansatzes ist das von den Verfassern entwickelte sog. »Aktivierungsrechteck« (siehe Abb. 4). Es ist Hilfe bei der Entwicklung von sprachaktivierender Unterrichtsszenarien und zugleich Evaluationsleitfaden für das vorliegende Projekt. Wie das Modell aufzeigt, durchlaufen ungeachtet der Fülle von Sprachaktivierungsmöglichkeiten (vgl. hierzu Leisen in diesem Heft) alle sprachbezogenen Lernprozesse vier »Stationen« die – mehrfach vereinfacht – wie folgt beschrieben werden können: Naturwissenschaftliche Zusammenhänge begegnen den SchülerInnen im Unterricht in der Regel zunächst in Gestalt von Phänomenen, Modellen, Experimenten, kurz: in Form von »Bildern« (Ecke 1 des Aktivierungsrechtecks in Abb. 4).

Für die Zwecke dieser Darstellung wird vorliegend das Phänomen eines »Wassertropfens« aus dem Werkstück »Kräfte in uns und um uns« von Hoffmann, Glomme, Bolte und Pastille (2008) angesprochen. In dem genannten Werkstück (oder Beispiel) wird das Problem der Oberflächenspannung bei der Bildung von Wassertropfen behandelt. Im Erfolgsfall übersetzen die SchülerInnen die »Rätsel« in eine eigene, Dritten noch nicht voll zugängliche, Sprache (Ecke 2). Die damit verbundene Darstellungsform wird als »diskontinuierlicher Text« bezeichnet. Diskontinuierliche Texte können zum Beispiel Tabellen, Mindmaps, Wortlisten, Skizzen etc. sein. Mit der Überführung ihrer zunächst nur skizzenhaften Überlegungen in einen aus sich heraus verständlichen, zusammenhängenden Text (Ecke 3) werden Lernzuwächse überhaupt erst erkennbar und der Unterricht zu einem sinnstiftenden Geschehen.

Tab. 4: Entwurf des Fachplans für die Jahrgangsstufen 7 und 8


7.1 Ordnung und Vielfalt 7.2 Energie und Kräfte 8.1 Materie – und Aufbau und Struktur 8.2 Wasser und Umwelt
1. Zellen.Eine Zelle – viele unterschiedliche Lebewesen.Ein Lebewesen – viele unterschiedliche Zellen. 1. Flammen und Reaktionen. Immer da – aber umwandelbar. Aktivierung und Richtung – Ordnungsprinzipien. 1. Struktur und Bewegung. Kleine Teilchen – nicht sichtbar, aber darstellbar.Statisch oder dynamisch? 1. Wasser – ein Molekül-Verband.In Arbeit.
2. Elemente. Stoffe, Teilchen, Gegenstände?Unterschiedliche Elemente ergeben geordnete Einheiten. 2. Kräfte. Nicht sichtbar – aber wirksam.Kräfte – eine Grundlage des Lebens. 2. Bewegung und Energie. Bewegung in Feuer, Luft und Wasser.Bewegungen – ein Lebensprinzip. 2. Wasser – ein Lebens-Mittel.In Arbeit.
3. Lebewesen. Ordnung in Lebewesen.Die Vielfalt der Lebewesen und ihre Ordnung. 3. Eingefangene Energien.Das Blatt – der Energieumwandler.Der Wald – die Energiefabrik. 3. Bewegungen sehen und fühlen. Der Sehvorgang – optisch und biologisch.Die Atmung – biologisch und chemisch. 3. Konfliktstoff: Wasser.In Arbeit.
4. Lebensräume. Ordnung in Lebensräumen. Die Vielfalt der Lebensräume – Möglichkeiten ihrer Ordnung. 4. Energie und Ladung. Wärme – eine lebenswichtige Energie. Elektrizität – Grundlage des modernen Lebens. 5. Struktur – Energie – Leben. Tiere und ihre Umgebung. Leben und Energie.

Mit »kontinuierlichen Texten« sind nun intersubjektiv vermittelbare Beschreibungen, Geschichten und/oder Interpretationen gemeint. Im Idealfall konstruieren die SchülerInnen hieraus zuletzt die Darstellungsform »komplexe und/oder abstrakte Grafik/Diagramm« (Ecke 4). Hierbei handelt es sich um eine inhaltlich verdichtete, wissenschaftlich kommunizierbare, abstraktere Form der Darstellung »Bild«. Vorliegend bietet sich dabei etwa die – komplexere – Darstellungsform eines Wassertropfens auf der Grundlage von Kohäsionskräften an.

Das bewusste (durch spezielle Hilfen des Fachlehrers aktiv begleitete Durchlaufen) dieser Stationen erleichtert die sukzessive Erhöhung des Abstraktionsniveaus im Unterricht und damit zugleich die allmähliche Verbesserung von Sprachkompetenzen der beteiligten SchülerInnen.

4.3 Werkstücke zur Unterrichtsgestaltung

Die von den Autoren in Zusammenarbeit mit weiteren Projektpartnern (siehe Danksagungen am Ende dieses Berichts) entwickelten »Werkstücke zur Unterrichtsgestaltung« suchen nun den vorstehend beschriebenen Prozess der Aneignung unbekannter bzw. zunächst unverstandener Inhalte an mehreren Stellen positiv zu beeinflussen. Als Szenarien eines sprachaktivierenden Unterrichts geben sie den LehrerInnen jeweils eine Eingangspräsentation (z.B. Überblick über Lerninhalte und Sprachprobleme), einen gedruckten Informationsteil (z.B. »Schritt für Schritt-Anleitung«) sowie jeweils einsatzfähige Arbeitsbögen (z. B. konkrete Arbeitspläne und Hilfsmittel) für die teilnehmenden SchülerInnen an die Hand.

So wird zunächst der Übergang vom Bild zum diskontinuierlichen Text durch die Identifizierung geeigneter Experimente (Schülerversuche) bzw. die kontextgebundene Integration von realen Gegenständen, Schaubildern und Abbildungen in den Unterricht erleichtert. Hierdurch soll insbesondere bereits bestehendes Vorwissen mobilisiert, der fachliche Austausch unter den Lernenden angeleitet und ihr Sprachbewusstsein unterstützt werden. Beim Übergang vom Bild zum diskontinuierlichen Text helfen sodann auf den jeweiligen Unterrichtsinhalt abgestimmte Lernaufgaben (z.B. Anfertigen von Stichwortverzeichnissen, Mindmaps, Tabellen, Ja/Nein-Zuordnungen, Zusammenfügen von Merksätzen anhand von Schlagwörtern). Im Zuge dessen entstehen erste alltags- und naturwissenschaftsbezogene Textbausteine.

Den Übergang vom kontinuierlichen Text zu einer komplexeren Bildebene ebnen schließlich umfangreichere Aufgaben (wie das Zusammenfassen und die Bewertung von Teilergebnissen, die Analyse von Gemeinsamkeiten und Unterschieden beobachteter Phänomene, Definitionsversuche einzelner Begriffe sowie die Vorbereitung einfacher Präsentation oder sonstiger sozialer Interaktionen (z.B. Interview, Rollenspiel, Kurzvortrag).

Zuletzt werden Anregungen zum eigenständigen Anschlusslernen gegeben, mit denen die mittlerweile erreichten Lernerfolge verfestigt und zugleich hinterfragt werden sollen. Die SchülerInnen werden daher bei keinem ihrer Lernschritte allein gelassen, freilich auch nirgends »aus der Pflicht« entlassen. Alle entwickelten »Werkstücke« sind zwischenzeitlich in konkreten Unterrichtssituationen erprobt und in Lehrerfortbildungsveranstaltungen optimiert worden. Im Folgenden wird auf den Einstieg in das Werkstück »Energie und Arbeit« kurz eingegangen.

Dieses »Werkstück« (Pastille/Bolte/Mantschew 2009) verknüpft die Phänomene und Begriffe »Feuer«, »Energie«, »Bewegung« und »Arbeit« dergestalt, dass sich auch für SchülerInnen mit einer nur geringen Sprachkompetenz erste Möglichkeiten der Fachkommunikation eröffnen. Dabei wird zunächst das »Bemerken« naturwissenschaftlicher Phänomene trainiert. Das »Bemerkte« wird anschließend (wenn nötig unter Anleitung) näher »beobachtet« und die für die jeweilige Feststellung im Einzelfall erhebliche Beobachtung am Ende strukturierend zusammengefasst.

Das Durchlaufen der Kette »Bemerken-Beobachten-Beschreiben« stellt hohe Anforderungen an die kommunikativen Kompetenzen und die Textarbeit der SchülerInnen (Strukturierungs- und Formulierungskompetenz). Das Einstiegsexperiment »Der fliegende Teebeutel« verknüpft – für die Lernenden besonders attraktiv – Begriffe wie Flammen, Energie, Luft und Bewegung. Anschließend wird zum Beispiel am Phänomen »Weihnachtspyramide« und/oder anhand des Modells »Wassergenerator« die Frage gestellt, ob die beobachteten Phänomene zum Vorteil des Menschen »genutzt« werden können. Dieser Problembereich wird im weiteren Verlauf anhand eines gesonderten Arbeitsbogens, der eine Abbildung, ein einfaches Diagramm und einen einfachen Text enthält, diskutiert.

Danach wird anhand der im Gespräch erarbeiteten Inhalte (i.d.R. in Gruppen) ein Leitfaden entworfen, mit dessen Hilfe es den Schüler(inne)n leichter fällt, »Fachleute« über Zusammenhänge zwischen »Energieumwandlung und Luftverschmutzung« zu befragen. Wenn auch zunächst auf – fachwissenschaftlich und fachdidaktisch – sehr einfachem Niveau, beschäftigen sich die SchülerInnen argumentativ beispielweise mit dem Begriff der »Arbeit« aus historischer, industrieller und umweltbezogener Perspektive. Dies eröffnet eine Fülle von Gesprächsmöglichkeiten. Durch die Vorbereitung von Interviews in den einzelnen Lerngruppen und deren Präsentation vor den Kleingruppen des Kurses bzw. vor dem Klassen-Plenum wird abschließend die im Fachunterricht besonders wichtige – aber selten thematisierte oder gar »trainierte« – Ebene des »Bewertens« eingeübt. Gemeint ist damit die fachlich begründete Einordnung naturwissenschaftlicher Phänomene in übergeordnete Erklärungszusammenhänge.

Spätestens auf dieser Ebene gelingen den SchülerInnen – ermutigt durch die Gruppenarbeit – wohl durchdachte und durchaus flüssige Wortbeiträge, die die Jugendlichen dann – trotz der im Übrigen verbleibenden Sprachprobleme – auch weitgehend strukturiert in das Unterrichtsgeschehen einzubringen vermögen. Die Einstiegssequenz in dieses Werkstück verdeutlicht die Choreographie der von den Autoren bevorzugte Vorgehensweise und veranschaulicht, wie fach- aber auch alltagsbezogenes Lernen im Modell des Aktivierungsrechtecks eingebunden werden.

Der Übergang von der Darstellungsform »Bild« zur Darstellungsform »diskontinuierlicher Text« soll bei den SchülerInnen Vorwissen mobilisieren, die Kommunikation untereinander anregen und das Sprachbewusstsein unterstützen. Dieser Prozess stellt weitgehend noch einen kontextgebunden mündlichen Austausch dar. Der Übergang zum »kontinuierlichen Text« beinhaltet einen veränderten Kontextbezug. Hier werden über den mündlichen Austausch hinaus, spezifische Merkmale der Fachsprache (Wortschatz, Satzbau, Textebene) im Rahmen einfacher Fachtexte und Präsentationen geübt. Die Entwicklung neuer »Bilder«, fachkompetent artikuliert, zeigt deutlich, ob die Lernenden erfolgreich zum erweiterten Erwerb von Lese- und Lernstrategien gekommen sind (vgl. auch Abschnitt 3 oben und Abschnitt 5 unten).

5. Das Fortbildungsmodul »Spracharbeit – die andere Seite des Fachunterrichts«

Das Konzept der meist ganztägigen Lehrerfortbildung beruht auf den Erfahrungen, die wir an den Kooperationsschulen im Rahmen der Implementation des Konzeptes gemacht haben. Zentraler Arbeitsschwerpunkt ist dabei die Auseinandersetzung mit einzelnen Werkstücken, die sowohl inhaltlich, experimentell, aber besonders unter dem Aspekt der Sprachaktivierung von StudentInnen vorgestellt werden. Die Mitarbeit der StudentInnen ist obligatorisch und ein Teil ihrer fachdidaktischen Ausbildung. So entwickelt sich dieses LehrerInnen-Fortbildungs-Modul auch gleichzeitig zu einem Modul innerhalb des Studiengangs Chemielehramt. Den Ansatz dieses Fortbildungskonzepts umreißen die folgenden Leitgedanken: Sprachaktivierender Unterricht in den Naturwissenschaften führt zum Erwerb von Textkompetenz, Textkompetenz führt zur Verbesserung der Anschlusskommunikation, verbesserte Anschlusskommunikation führt zu Möglichkeiten des intelligenten Weiterlernens, ergebnisorientierte und zielgerichtete Lernstrategien, besonders im naturwissenschaftlichen Bereich, führen zu verbesserten Möglichkeiten der aktiven Teilnahme am gesellschaftlichen Leben.

Anhand des oben beschriebenen Aktivierungsrechtecks werden die TeilnehmerInnen in das Konzept eingeführt. Die Übergänge innerhalb des Rechtecks unter Betonung der Sprachaktivierungselemente werden an dem kleinen Werkstück »Vom Großen zum Kleinen – wie arbeiten die Wissenschaften?« (Pastille/Bolte/Lintzmeyer/Mantschew 2008) verdeutlicht und ausführlich diskutiert. Die StudentInnen stellen nun detailliert mit Hilfe der entsprechenden Experimente und anhand ihrer Erfahrungen bei der schulischen Realisierung ein größeres Werkstück dar. In Gruppen werten die LehrerInnen diese konkreten Unterrichtsunterlagen nach unterschiedlichen Gesichtspunkten (z.B. fachliche Richtigkeit, didaktisch-methodischer Aufbau, Schülerorientierung, Alltagsbezug, Sprachförderung) aus. Diese kleinen Gutachten werden einzeln vorgestellt, diskutiert und von den Studierenden »verteidigt«. Gemeinsam wird dann besprochen, wie dieses Werkstück umsetzbar ist und an welchen Stellen die Sprachaktivierung – ohne Abstriche an den fachlichen Inhalten – verbessert werden kann. Diese Phasen sind für LehrerInnen und Studierende höchst effektiv und führen stets zu wertvollen Gedanken und Impulsen, die auf das ganze Konzept zurückwirken.

6. Danksagung

Ohne die tatkräftige Unterstützung vieler KollegInnen wäre dieses Projekt nicht realisierbar. Neben den SchülerInnen sowie deren LehrerInnen, die an der empirischen Erprobung der Analyseinstrumente teilgenommen haben, danken die Autoren vor allem: B. Hecke, N. Kilic, H. Lintzmeyer, K.A. Mantschew, Th. Mühlenhoff, L. Riebling, G. Stephan, J. Strauch und den Lehramtsstudierenden der Module »fachbezogenenes Unterrichten« der Freien Universität Berlin; allen voran F. Adamik, S. Glomme, M. Hoffmann und I. Nsir. Unterstützung erfährt das hier vorgestellte Projekt im Rahmen der Initiative »Projektorientierte Sprachförderangebote an Gymnasien in Berlin« (PROSA), das vom Institut für berufliche Bildung und Weiterbildung e.V. (ibbw) durchgeführt und aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds (ESF) und des Landes Berlin gefördert wird. Des Weiteren werden unsere Arbeiten von der Mercatorstiftung und dem Berliner Schulsenat wohlwollend unterstützt.

Anmerkungen

1 Wir danken Frau Linda Riebling für die tatkräftige Unterstützung und maßgebliche Mitarbeit in der Phase der Entwicklung der Aufgabensets.

2 Wir danken Johannes Strauch für seine kreativen Ideen und maßgeblichen Vorarbeiten im Zuge der Entwicklung des Leitfadens.

3 Eine Mittlere Prozentwert-Differenz [Δ] wird berechnet, indem der jeweils Mittlere Prozentwert der Vergleichsstichprobe vom Mittleren Prozentwert der zuerst genannten Vergleichstichprobe abgezogen wird.

4 Beim T-Test handelt es sich um ein statistisches Verfahren, mit dessen Hilfe Merkmalsunterschiede (hier Unterschiede der Mittelwertewerte) von zwei unterschiedlichen (»unabhängigen«) Stichproben auf statistische Signifikanz (statistische Bedeutsamkeit) geprüft werden. Der Zahlenwert [p] gibt darüber Auskunft, mit welcher Wahrscheinlichkeit die Merkmale (Mittelwerte) in den beiden zu vergleichenden (Teil-)Stichproben unterschiedlich ausfallen. Ist p < 5 % (p < .050), so kann von statistisch signifikanten Differenzen gesprochen werden. Ob statistisch signifikante Merkmalsunterschiede auch pädagogisch oder didaktisch bedeutsam sind, ist damit nicht entschieden.

5 Ein sogenannter »Ausreißer« (ein Junge) aus der Hauptschul-Teil-Stichprobe hat (sogar) 90 Prozent der Aufgaben korrekt gelöst.

Literatur

BOLTE, CLAUS (2003a): Chemiebezogene Bildung zwischen Wunsch und Wirklichkeit – Ausgewählte Ergebnisse aus dem zweiten Untersuchungsabschnitt der curricularen Delphi-Studie Chemie. In: ZfDN, Jg. 9, S. 27–42. Kiel: IPN Kiel.

DERS. (2003b): Konturen wünschenswerter chemiebezogener Bildung im Meinungsbild einer ausgewählten Öffentlichkeit – Methode und Konzeption der curricularen Delphi-Studie Chemie sowie Ergebnisse aus dem ersten Untersuchungsabschnitt. In: ZfDN, Jg. 9, S. 7–26. Kiel: IPN Kiel.

BOLTE, CLAUS; GRÄBER, WOLFGANG, NEUMANN, ANJA; TIEMANN, STEFAN (2005): Naturkosmetik aus der Ostsee. Das ParlS-Kiel-Projekt. In: Naturwissenschaften im Unterricht – Chemie, Jg. 16, H. 87, S. 18–23.

BOLTE, CLAUS; PASTILLE, REINHARD (2009): Analyse alltags- und naturwissenschaftsbezogener Lesekompetenzen von Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 7 und 8. Unveröffentlichtes Manuskript.

DIES. (2010, im Druck): Spracharbeit – Diagnose und Evaluation kommunikativer Kompetenzen. In: Höttecke, Dietmar: (Hrsg.): Entwicklung naturwissenschaftlichen Denkens zwischen Phänomen und Systematik. Zur Didaktik der Physik und Chemie. Probleme und Perspektiven. Münster: Lit-Verlag.

GRÄBER, WOLFGANG; BOLTE, CLAUS (Eds.; 1997): Scientific Literacy – An International Symposion. Kiel: IPN Kiel.

HOFFMANN, MARIO; GLOMME, SVEN-PHILLIP; BOLTE, CLAUS; PASTILLE, REINHARD (2008): Werkstück »Kräfte in uns und um uns«. Unveröffentlichtes Manuskript.

KIRSCHENMANN, BIRGIT; BOLTE CLAUS (2007): Chemie (in) der Extra-Klasse zum Thema Bioenergie – Konzeption eines Bildungsangebotes für Schüler/-innen der Sekundarstufe II. In: Praxis der Naturwissenschaften/Chemie in der Schule, Jg. 56, H. 5, S. 25–30.

PASTILLE, REINHARD (1987): Fachübergreifender Unterricht zum Thema Umwelt am Beispiel »Berliner Luft«. In: chimica didactica 13, S. 225 ff.

DERS. (1995): Ökologische Herausforderungen. Verknüpfung von naturwissenschaftlichem Unterricht und politischer Bildung«. In: Geschichte, Erziehung, Politik 6, S. 401 ff.

DERS. (1992): Systematische Sprachförderung im Unterricht. Beispiel Fette. In: Chemie in der Schule, 12, S. 451 ff.

DERS. (1993): Systematische Sprachförderung im Unterricht. Situation und Forderungen. In: Chemie in der Schule 1, S. 18 ff.

PASTILLE, REINHARD; DICKHEUER, KARIN (1997): Das 4-B-Projekt: Bemerken, Bobachten, Beschreiben, Bewerten. In: Deutsche Lehrerzeitung 9/10, S. 19.

PASTILLE, REINHARD; BOLTE, CLAUS (2008): Anregungen für einen sprach-aktivierenden Unterricht im Fach Naturwissenschaften der Jahrgangsstufen 7 und 8. In: Höttecke, Dietmar (Hrsg.): Kompetenzen, Kompetenzmodelle, Kompetenzentwicklung. Zur Didaktik der Physik und Chemie. Probleme und Perspektiven. Münster: Lit-Verlag, S. 173–175.

PASTILLE, REINHARD; BOLTE, CLAUS; LINTZMEYER, HARRY; MANTSCHEW, KARMEN ALEXANDER (2008): Werkstück »Vom Großen zum Kleinen – wie arbeiten die Wissenschaften?

RIEBLING, LINDA; BOLTE, CLAUS (2008): Sprachliche Heterogenität im Chemieunterricht. In: Höttecke, Dietmar (Hrsg.): Kompetenzen, Kompetenzmodelle, Kompetenzentwicklung. Zur Didaktik der Physik und Chemie. Probleme und Perspektiven. Münster: Lit-Verlag, S. 176–178.

SEYFARTH, MARION; BOLTE, CLAUS (2007): Untersuchungen zur Sprache im Chemieunterricht. In: Höttecke, Dietmar (Hrsg.): Naturwissenschaftlicher Unterricht im internationalen Vergleich. Zur Didaktik der Physik und Chemie. Probleme und Perspektiven. Münster: Lit-Verlag, S. 313–315.

STRELLER, SABINE; BOLTE, CLAUS (2008): Tornados im globalen Klimageschehen. In: Praxis der Naturwissenschaften/Chemie in der Schule, Jg. 57, H. 2, S. 11–16.

Karsten Rincke
Von der Alltagssprache zur Fachsprache
Bruch oder schrittweiser Übergang?
1. Die Sprache im physikalischen Fachunterricht: Ein Problem mit vielen Gesichtern

Der physikalische Fachunterricht stellt die Schülerinnen und Schüler vor mannigfache Herausforderungen, die sie bewältigen müssen, um die gesetzten Ziele zu erreichen. Ein Blick in die Bildungsstandards vermittelt einen kleinen Eindruck davon, wie diese Ziele gelagert sind. Es ist nur ein kleiner Eindruck, weil die Bildungsstandards sich auf das beziehen, was der Unterricht als Endprodukt hervorbringen soll. Die Prozesse jedoch, die auf dieses Produkt führen sollen, stehen nicht im Blickpunkt der Standards, sie bilden aber den Hauptteil des Unterrichts. Es liegt in der Natur der Sache, dass Bildungsstandards keine Selbstverständlichkeiten verlangen. Sie verlangen etwas, um dessen Erreichen Lehrkräfte wie Schülerinnen und Schüler in aller Regel ringen müssen. So kommt es, dass man jede der in den Standards formulierten Normen als einen indirekten Hinweis darauf interpretieren kann, was Schülerinnen und Schüler in aller Regel nicht »von sich aus schon können«, worauf sie also im Unterricht besondere Mühe verwenden müssen, wo sie besondere Hürden zu überwinden haben: Die Tatsache, dass sie Modellvorstellungen angemessen anwenden können sollen, deutet also darauf hin, dass Modellvorstellungen offenbar Schwierigkeiten machen. Dasselbe gilt, wenn sie Phänomene beschreiben sollen, fachliche Konzepte wiedergeben und anwenden oder Bezüge zwischen Inhalten des Fachs und sich selbst oder unserer Gesellschaft herstellen sollen. Ein enormer Anteil dieser Auseinandersetzung mit großen und kleinen Hürden verläuft auf dem Wege der sprachlichen Kommunikation, schriftlicher wie mündlicher. Dabei stellen sich Probleme auf unterschiedlichen Ebenen ein. In einer etwas holistischen Perspektive kann man sagen, dass der Fachunterricht nicht nur neue Inhalte vermitteln möchte, er bedient sich dabei zu allem Überfluss auch noch einer neuen Sprache. Das mag ein wenig radikal formuliert sein, und wir werden uns auch gleich wieder ein gutes Stück von dieser radikalen Sichtweise distanzieren. Doch für einen Moment mag man sich einmal die Konsequenz vor Augen führen, vielleicht am einfachsten, indem man sie probeweise auf das Fremdsprachenlernen überträgt: Stellen Sie sich vor, dass Sie sich mittels Büchern über ein neues Inhaltsgebiet informieren möchten, das Ihnen weitgehend unbekannt ist. Stellen Sie sich nun vor, dass Sie leider nur Bücher finden, in denen dieses Inhaltsgebiet in einer fremden Sprache, nehmen wir Finnisch als Beispiel, beschrieben ist. Nun würden Sie sicher nach einem Wörterbuch suchen, in denen die Vokabeln Ihrer Herkunftssprache den finnischen Wörtern gegenüberstehen. Die Frage, mit der dieser Beitrag betitelt ist, lässt sich in diesem kleinen Vergleich nun so formulieren: Wie wird das Wörterbuch aussehen, das Sie finden: Wird es wirklich die Vokabeln der beiden Sprachen einander gegenüberstellen, oder wird es womöglich ein Diktionär sein, also ein Buch, das Ihnen die finnischen Vokabeln auf Finnisch erklärt? Und schließlich: Wird es Ihnen etwas nützen? Eines können wir uns jetzt schon beantworten: Es wird keine leichte Kost sein.

Es ist keine neue Idee, in Zusammenhang mit der Frage nach der Bedeutung der Sprache im naturwissenschaftlichen Fachunterricht eine Beziehung zum (Fremd-) Sprachenlernen herzustellen: So wie mit dem Erlernen einer Fremdsprache in der Schule oft das Einpauken von Vokabeln verbunden wird, so wird mit den modernen Naturwissenschaften ihr fremdartiges Vokabular verbunden. Doch ebenso wie das erfolgreiche Memorieren fremdsprachlicher Vokabeln noch kein flüssiges, der kommunikativen Situation angemessenes Sprechen ermöglicht, so eröffnen auch Fachbegriffe kaum eine Kenntnis von naturwissenschaftlichen Zusammenhängen, wenn sie auf eine Rolle als Etiketten für Objekte der Umgebung oder der Anschauung reduziert werden. Dennoch ist der Hinweis wichtig und berechtigt, dass die in Schulen gebräuchlichen Fachbücher sehr viele Fachbegriffe enthalten, von denen ein Großteil nur ein einziges Mal vorkommt und damit für eine naturwissenschaftliche Grundbildung entbehrlich erscheint (Merzyn 1994).

1.1 Das Fachvokabular

Es sollte bewusst planenden Lehrkräften wenig Mühe bereiten, entbehrliche Fachbegriffe im Unterricht durch Umschreibungen zu ersetzen. Entbehrlich sind in der Regel selten gebrauchte Begriffe, die nicht mit einer physikalischen Größe assoziiert sind. Dazu gehört eine große Zahl von Namen für technische Materialien und Gegenstände, also Begriffe, die tatsächlich »nur« die Rolle von Etiketten haben. Ich denke an Begriffe wie »Perleins«. Wer nicht schon einmal Optik in der Mittelstufe unterrichtet hat, wird im ersten Moment gar nicht wissen, wie er oder sie »Perleins« aussprechen soll. Bei der »Perleins« handelt es sich um eine handtellergroße Metallplatte, die an mehreren Stellen durchbohrt ist. Die Löcher sind so angeordnet, dass sie das Muster einer Eins andeuten. In jedem Loch steckt eine Glasperle. Man benutzt dieses seltsame Objekt für einfache Experimente, bei denen man die optische Abbildung von leuchtenden Gegenständen mit Hilfe einer Glaslinse untersucht. Die Eins, die aus Glasperlen besteht, ist ein solcher leuchtender Gegenstand, wenn man sie von einer Seite mit einer Lampe bestrahlt – die Perlen funkeln dann und senden ihr Licht auf die Linse, die ein leuchtendes Abbild erzeugt. Es bedarf wenig Fantasie, viele solcher Etiketten wie Perleins durch kurze Umschreibungen zu ersetzen und damit das Lernen zu entlasten. Wessen es etwas mehr bedarf, ist Emanzipation, und zwar Emanzipation gegenüber der vermeintlichen Autorität dieser entbehrlichen Fachwörter. Man muss sich gegenüber »Unterdruck«, »Überdruck«, »Schweredruck«, Von der Alltagssprache zur Fachsprache »Luftdruck«, »Umgebungsdruck«, »Staudruck«, »statischem Druck« und »dynamischem Druck« emanzipieren und auf das zurück kommen, worum es geht. Es geht offenbar um »Druck«, der in verschiedenen Situationen mit je unterschiedlichen Ursachen und Wirkungen verbunden ist. Das sagt man aber lieber in ganzen Sätzen als in einem Kompositum, hinter dem die Schülerin nichts, der Kenner aber das ganzes Szenario eines Experimentalaufbaus sieht. Bennett (2003, S. 147f.) weist darauf hin, dass viele Forschungsergebnisse zeigen, dass Lernschwierigkeiten in den Naturwissenschaften weniger mit den Besonderheiten ihres Fachvokabulars zu hätten als man erwarten sollte – wenn man also den Unterricht und das Lernen der Schülerinnen und Schüler von vielen Fachbegriffen entlastet hat, ist offenbar nur ein erster Schritt getan.

1.2 Die Fach-Sätze

Woraus resultieren die eigentlichen Schwierigkeiten mit der Sprache im naturwissenschaftlichen Fachunterricht, wenn das Fachvokabular nicht als wesentliche Quelle ausgemacht werden kann? Leisen (1999) fasst die Besonderheiten der Fachsprache in übersichtlicher Weise zusammen. Neben dem besonderen Vokabular an sich sind es typische Konstruktionen und Gestaltungsmerkmale des Satzbaus und des Sprachstils, die die Fachsprache auszeichnen. So treten zum Beispiel Funktionsverbgefüge (»Arbeit verrichten«) oder komplexe Attribute (»der auf der Fahrbahn reibungsfrei gleitende Wagen«) auf, die in der Alltagssprache selten anzutreffen sind, hinzu kommt ein für die Fachsprache typischer unpersönlicher passivischer Stil, der eine Distanz zu der vom persönlichen Erleben der Jugendlichen geprägten Alltagssprache aufbaut. Leisens Buch stellt eine Fülle von Möglichkeiten vor, wie diese Besonderheiten unterrichtsmethodisch aufgegriffen und zu vielfältigen Lerngelegenheiten ausgebaut werden können. Essenziell erscheint dabei die Einsicht, dass die Problematik der Fachsprache nur zu einem geringen Anteil vom Einzel(fach)wort ausgeht. Sie geht eher davon aus, wie dieses Wort im Zusammenspiel mit anderen Wörtern, Präpositionen, direkten oder indirekten Objekten agiert. Betrachten wir dazu zwei Beispiele, die beide auf derselben Seite eines gängigen Physiklehrbuchs für die Altersstufe der etwa 14-Jährigen zu finden sind. Es geht dabei um den Begriff der elektrischen Spannung, ein Begriff, der im wahrsten Wortsinn mit Lernschwierigkeiten geradezu aufgeladen ist: Auf der Seite ist zu lesen »Die von Volta gebaute Monozelle hatte die Spannung 1 V.« An anderer Stelle: »Zwischen den Buchsen der Steckdose besteht eine Spannung.« Versetzen wir uns in die Lage einer Schülerin, die die Eigenschaften des neuen Konzepts, das hinter dem Wort »Spannung« steht, erfassen möchte. Sie erfährt, dass eine Spannung zwischen zwei Dingen bestehen kann und dass man sie haben kann. Im ersten Fall bezeichnet die Spannung eine Relation zwischen zwei Objekten, im zweiten Fall lediglich zu einem einzigen Objekt. Die beiden Beispielsätze aus dem Lehrbuch vermitteln implizit Informationen über die elektrische Spannung, die man also schlecht in Einklang bringen kann. Wenn dann weitere Sätze hinzukommen, in denen »Spannung geleitet wird, groß ist, gefährlich ist, anliegt, steigt« oder »abfällt«, sind Lernschwierigkeiten zu erwarten. Das Fachwort »Spannung« wird in so diversen Wortkombinationen verwandt, dass Wesentliches und Unwesentliches ebenso wenig trennbar sind wie exakte und vergröbernde Darstellung. Nur wer schon weiß und verstanden hat, kann bemerken, dass die Formulierungen auf unterschiedlichen sprachlichen Ebenen angesiedelt sind und das intendierte fachliche Konzept unterschiedlich exakt benennen.

Die fachliche Definition der physikalischen Größe »Spannung«, so wie man sie in einem Hochschullehrbuch finden kann, benennt zwei Bezugspotenziale, die an unterschiedlichen Orten gemessen werden, und deren Differenz die Spannung ist. Vor diesem Hintergrund liegt die Formulierung, die die Präposition »zwischen« verwendet, dem fachlich intendierten Konzept am nächsten, weil sie zwei Orte benennt, zwischen denen die Spannung besteht.

1.3 Die Sprachebenen im Fachunterricht

Leisen beschreibt in seinem Buch die schon erwähnten sprachlichen Ebenen, die im Unterricht betreten werden: Zwischen den Ebenen der Alltags- und der Fachsprache bildet die Unterrichtssprache eine Brücke. Sie ist mit Versatzstücken der Fachsprache versehen, ohne dabei den der Fachsprache eigenen Anspruch an Allgemeingültigkeit zu erheben. Auch Fischer (1998) beschreibt diese »innere Mehrsprachigkeit« des Unterrichts, mit der die unterschiedlichen sprachlichen Ebenen gemeint sind. Eine solche Mehrsprachigkeit ist unvermeidlich, und ihre Bewältigung (nicht die Beseitigung!) muss ein Ziel des Fachunterrichts sein. Problematisch bleibt es allerdings, wenn den Schülerinnen und Schülern die Zugehörigkeit einer Formulierung zu einer sprachlichen Ebene nicht transparent gemacht wird: Woran sollten sie erkennen, dass die Formulierung »zwischen den Buchsen besteht eine Spannung« sehr viel klarer auf das fachlich Wesentliche verweist als etwa »eine Spannung fällt ab«?

Der implizite Wechsel der Sprachebenen setzt zusätzliche Hürden, wenn die benutzten Fachwörter auch in der Alltagssprache gebräuchlich sind und ein breites Bedeutungsfeld haben. Für Novizen werden Alltags- und Fachsprache untrennbar, und es verwundert nicht, dass Alltagsvorstellungen den Fachunterricht mitbestimmen, die dem fachlichen Konzept zuwiderlaufen. Das Fachwort Kraft bildet dafür ein Beispiel, es ist in der Alltagssprache verankert und steht zugleich im Zentrum der Physik: Die fundamentalen Wechselwirkungen, auf denen die Physik aufgebaut ist, kommen ohne den Kraftbegriff nicht aus.

2. Kraft haben oder Kraft auf etwas ausüben?

Das Wort Kraft kommt im Alltag in mannigfaltigen Bedeutungen und Verbindungen vor. Darunter sind Bezeichnungen für Gegenstände (Kraftwerk) oder Wortverbindungen, die auf Eigenschaften verweisen, die ein Gegenstand besitzt: Die Waschkraft von Waschmitteln oder etwa die Sehkraft des Auges. Das Kraftwerk liefert Energie – offenbar wird Kraft mit Energie assoziiert, und diese wiederum mit weiteren Bedeutungen, von denen die eines Universaltreibstoffes noch als eine der passendsten angesehen werden kann. Bei der Waschkraft geht es um das Vermögen einer Substanz, Schmutz zu lösen, und bei der Sehkraft um das Vermögen des Auges, Gegenstände scharf auf der Netzhaut abzubilden. Diese wenigen Beispiele illustrieren, dass im Alltag Kraft im Sinne von Potenz, etwas zu leisten, zu verursachen, voranzubringen, verwendet wird. Die physikalische Fachsprache sieht einen anderen Gebrauch vor, der mit einem Konzept verbunden ist, das bei näherem Hinsehen sehr fremdartig erscheint. Stellen wir uns einen Gummiball vor, der auf den Boden fällt und wieder nach oben springt. Eine fachsprachliche Beschreibung könnte lauten: »Der Boden übt eine Kraft auf den Ball nach oben aus.« Die fachsprachliche Formulierung zeigt gegenüber der alltäglichen zwei wesentliche Besonderheiten: Zunächst klärt der Begriff Kraft in Verbindung mit »ausüben auf« eine Beziehung zwischen zwei Objekten, dem Boden und dem Ball. Diese Beziehung ist in der gegebenen Formulierung (noch) nicht symmetrisch.1 Die Wendung »Kraft ausüben auf« bezeichnet also eine zweistellige Relation und nicht die Eigenschaft oder das Vermögen eines einzigen Objekts. Weiterhin ist die Fähigkeit, Kraft ausüben zu können, wider Erwarten nicht an ein Objekt gebunden, dem man dies im alltäglichen Verständnis zutraute: »Der Boden kann keine Kraft ausüben, der liegt doch nur so da« ist ein oft gehörter Einwand aus Schülermund. Diese Schwierigkeiten, das alltägliche Verständnis vom fachlichen abzugrenzen, ja das fachliche überhaupt als ein gültiges zu akzeptieren, sind in vielen deutschen und internationalen Studien zu Schülervorstellungen und Lernschwierigkeiten untersucht worden (vgl. z.B. Jung/Wiesner/Engelhardt 1981, Jung 1986, Hestenes/Wells/Swackhammer 1992, Wiesner 1994a, Gerdes/Schecker 1999, Wodzinski 2004). Das Interesse an Schülervorstellungen und Lernschwierigkeiten trat dabei gepaart auf mit einer vom Konstruktivismus geprägten Lerntheorie, wonach Lernende beim Aufbau von Wissen eine aktiv konstruierende Rolle einnehmen und ihre Wissenskonstruktion auf ihr Vorwissen gründen (vgl. z. B. Gerstenmaier/Mandl 1995). Dieses Vorwissen ist wesentlich durch Alltagserfahrungen gespeist. Die Lernenden bringen also Erfahrungen und Vorwissen über Zusammenhänge in den Unterricht ein, die sich für sie über Jahre im Alltag bewährt haben und von der Lehrkraft ernst genommen werden müssen. Leider laufen die intendierten fachlichen Konzepte denen, die der Alltag nahelegt, sehr oft entgegen. Die Newtonschen Mechanik, in deren Zentrum der Kraftbegriff steht, bildet hierfür eines der prominentesten Beispiele. Newton gelang eine Formulierung von Grundgesetzen, indem er von aller Erfahrung absah – er formulierte sie wie für eine idealisierte, reibungsfreie Welt: »Ein Körper verharrt im Zustand seiner Bewegung, wenn kein anderer Körper eine Kraft auf ihn ausübt« lautet das sogenannte Erste Newtonsche Axiom. Der Alltag, in dem alle Bewegungsvorgänge mit Reibung einher gehen, wo also stets ein anderer, einwirkender Körper vorhanden ist, bietet kein Beispiel, wo man das beobachten könnte, was Newton formuliert hat. Der Alltag erscheint wie ein mächtiger Einwand gegen die Newtonsche Einsicht! Man könnte einen Ausweg darin sehen, Newtons Axiom ins Positive zu wenden: »Wenn ein Körper den Zustand seiner Bewegung ändert, dann gibt es stets mindestens einen weiteren Körper, der eine Kraft auf ihn ausübt.« Der Anspruch, sich von eigenen Alltagsvorstellungen zu distanzieren, wird dadurch aber kaum gelindert.

Schülerinnen und Schüler assoziieren mit dem Körper, der eine Kraft ausübt, Aktivität und Vitalität. Dieses Aktivitätsschema (Wiesner 1994b) behindert eine Rollenzuweisung, wie sie oben das Formulierungsbeispiel mit dem Ball abverlangt, auf den der Boden (!) eine Kraft ausübe, denn der Boden ist nicht aktiv, nicht vital. Die skizzierten Schwierigkeiten, die Schülerinnen und Schüler zu meistern haben, wenn sie ein angemessenes fachliches Konzept aufbauen sollen, verlangen nach einem gut elaborierten Unterrichtskonzept.

Ein weiterer Ansatzpunkt, um das Lernen zu unterstützen, kann darin liegen, sich bei der Auswahl von Unterrichtskonzepten und Lernumgebungen nicht nur auf die zu erlernenden Konzepte zu konzentrieren, sondern ergänzend auch darauf, wie diese sprachlich abgebildet werden. Die wenigen Beispiele am Beginn dieses Abschnittes zeigten, dass ein alltägliches Verständnis von Kraft nicht nur konzeptuell vom fachlichen abweicht, sondern auch in der Art, wie es an die sprachliche Oberfläche tritt: Die zweistellige Relation, die für das fachlich korrekte Konzept bedeutsam ist, wird sprachlich durch das transitive Verb ausüben mit der Präposition auf angezeigt. Wer diese Wörter in seinen Satz aufnimmt, so soll man erwarten, wird in Richtung des fachlich Korrekten gedrängt. Anders als etwa die Formulierung »Kraft haben«, die auf die Kraft wie auf den Besitz einer Körpereigenschaft verweist. Hier wird keine Relation zwischen zwei Objekten beschrieben, und das dahinter liegende Konzept ist zumindest im strengeren Sinne fachlich nicht angemessen. Dass unsere Lehrbücher dennoch immer wieder unbekümmert von der »Gewichtskraft eines Körpers« sprechen, zeigt, wie der Fachtext unmerklich auf die Ebene der Alltagssprache und damit des Alltagsverständnisses zurückkehrt, das er doch eigentlich kontrastieren wollte. Es ist nicht die Gewichtskraft des Körpers gemeint, sondern die Kraft, die die Erde und der Körper gegenseitig auf einander ausüben. Das klingt zugegebenermaßen kompliziert. Es ist kompliziert. Unsere Sätze sollten das nicht verschleiern.

3. Sprachebenen bewusst machen im Metadiskurs

Am Beispiel des Fachbegriffes Kraft wurde gezeigt, dass Fach- und Alltagssprache sich keineswegs darin unterscheiden, dass die eine ein grundsätzlich anderes Vokabular verwandte als die andere. Viele Begriffe sind in beiden Sprachebenen beheimatet. Anders ist es mit den sprachlichen Wendungen, in denen ein Begriff auftaucht. Die Verwendung des Kraftbegriffes in Verbindung mit ausüben auf macht den Begriff zum Fachbegriff, es ist nicht das Einzelwort, sondern seine Verbindung mit anderen, die der Alltagssprache weitgehend fremd ist. Kraft wird also erst durch eine besondere sprachliche Umgebung zum Fachwort. Das bedeutet, dass der Unterricht, in dem die Schülerinnen und Schüler das mit dem Kraftbegriff verbundene Konzept kennen lernen sollen, die sprachlichen Umgebungen thematisieren muss, in denen das Wort auftauchen kann. Das erinnert sehr an den Fremdsprachenunterricht, wenn Kollokationen gelernt werden sollen.

Die Fremdsprachendidaktiker Bleyhl und Timm schreiben: »Das Wort allein ist […] nichts, es braucht Umgebung. […] Einzelwörter gehören weder an die Tafel noch ins Schülerheft.« (Bleyhl/Timm 1998, S. 263f.) Der Didaktiker Ur zur gleichen Problematik: »So this [die Kollokation, Anm. d. Autors] is another piece of information about a new item which it may be worth teaching. When introducing words like decision and conclusion, for example, we may note that you take or make the one, but usually come to the other; […].« (Ur 1996, S. 61) Im Fremdsprachenunterricht bedeutet die richtige Verwendung einer Kollokation einen zielsprachenkonformen Ausdruck, im Physikunterricht übernimmt die Fachsprache in diesem Sinne die Rolle der Zielsprache.

Nun mag man einwenden, dass ein Schüler, der eine bestimmte fachsprachliche Wendung in seine Sätze einschließt, nicht notwendig auch angemessen fachlich beschreiben oder argumentieren muss. Seine Äußerung könnte, obwohl sie von der Kraftausübung auf einen Körper spricht, inhaltlich unpassend sein. Dieser Einwand ist berechtigt. Man darf also keine überhöhten Erwartungen an den Nutzen für das fachliche Lernen haben, wenn im Unterricht unterschiedliche Formulierungen verglichen und sprachlichen Ebenen zugeordnet werden. Doch was genau darf man erwarten, und wie gehen Schülerinnen und Schüler auf einen Unterricht ein, der einen besonderen Wert auf die Pflege der Fachsprache legt?

3.1 Der Umgang mit Fachsprache als Element des Fachunterrichts

Im Folgenden werden die Ergebnisse einer umfänglichen Studie zusammengefasst, die sich mit den eben genannten Fragen befasste. Die Studie gründete auf einen Unterricht, der in sprachlicher Hinsicht durch folgende Merkmale ausgezeichnet war:

Das Fachwort Kraft wird nicht im Sinne einer lexikalischen Definition eingeführt, sondern im Kontext von Sätzen, von Beschreibungen von Bewegungsabläufen. Die Beschreibungen zeigen, welche Bedeutungen das Fachwort durch seine Verbindung mit anderen Wörtern erhält. Diese Einführung folgt dem wittgensteinschen Gedanken des Sprachspiels: Sprachspiele sind in Wittgensteins Werk »Verhaltensabläufe, in denen Sprechen und anderes Handeln miteinander ›verwoben‹ sind« (Savigny 1998, S. 9). Die Rolle eines Ausdrucks im Sprachspiel legt fest, wie der Ausdruck gebraucht werden kann, und damit ist auch die Bedeutung dieses Ausdrucks umrissen. Wörter haben demnach keine Bedeutung, sie erhalten sie im Gebrauch.

Alltags- und Fachsprache werden im Unterricht wiederholt kontrastiert. Alltagssprachliche Formulierungen und die dahinter liegenden Alltagsvorstellungen werden von fachsprachlichen und den mit ihnen verbundenen fachlichen Konzepten abgegrenzt. Eine unbewusste Vermischung der Ebenen von Alltags- und Fachsprache wird im Unterricht konsequent vermieden, sowohl was die verwendeten Lehrtexte angeht, als auch das sprachliche Vorbild der Lehrkraft betreffend.

Die Schülerinnen und Schüler sprechen nicht nur über die Physik der Bewegungen, sie sprechen auch über ihr Sprechen. Dieser Metadiskurs wird seit langem für den Naturwissenschaftsunterricht empfohlen, der die Pflege der Fachsprache als ein Anliegen des Fachunterrichts anerkennt:

Abb. 1: Ein Beispiel für eine Aufgabe, die die Schülerinnen und Schüler in einen Metadiskurs involviert. Die Schülerinnen und Schüler haben zuvor das Video eines Stabhochsprungs gesehen, haben den Bewegungsablauf alltagssprachlich, dann fachsprachlich beschrieben. Nun erhalten sie die fiktiven Schüleräußerungen in den Sprechblasen, dazu die Aufträge:

a) Teilt die Aussagen ein: Welche verwenden das Wort Kraft eurer Meinung nach fachsprachlich richtig, welche nicht? Gebt jeweils eine kurze Begründung.

b) Die Sprecher/innen, die das Wort Kraft fachsprachlich nicht richtig verwendet haben, stellen sich unter Kraft etwas anderes vor, als wir gelernt haben. Versucht zu beschreiben, was sie sich vorstellen.

c) Die Sätze, die das Wort Kraft fachsprachlich richtig verwenden, passen unterschiedlich gut zu den gezeigten Situationen. Welcher passt am besten, und warum?


Teachers should model scientific language by explaining to students how they themselves are combining terms together in sentences. They should stop to point out special idioms and phrases. […] In present practice teachers tend to leave much of the semantics and grammar of scientific language completely implicit. Students are expected to figure all this out for themselves. That is too much to expect of students who have to deal with topics and thematic content that are so distant from common experience. (Lemke 1990, S. 170).

Abbildung 1 zeigt das Beispiel einer Aufgabe, die die Schülerinnen und Schüler in einem Diskurs über die Sprache und den mit ihr assoziierten Vorstellungen anregt.

Die drei Teilaufgaben zielen auf eine Beschäftigung mit der sprachlichen Oberfläche und mit dem assoziierten Inhalt: Zunächst kann allein auf der Basis von Oberflächenmerkmalen entschieden werden, welche der gegebenen Äußerungen fachsprachlich sind und welche nicht. Als fachsprachlich gelten diejenigen, in denen der Ausdruck »Kraft ausüben auf« vorkommt. Es sind die Äußerungen von Martina und Jens (Aufgabenteil a). In den folgenden beiden Teilaufgaben geht es vertiefend um die Vorstellungen, die mit den Äußerungen verbunden werden können. Die Sprecher/innen Thorsten und Andrea bieten Formulierungen an, wie sie auch von Schülerinnen und Schülern kommen können. Sie sind alltagssprachlich und verwenden das Wort Kraft in einem Sinne von Energie, körperlicher Anstrengung oder Schwung. Solche Konzeptualisierungen von Kraft sind im Alltagsverständnis verbreitet. Die Schülerinnen und Schüler haben hier also Gelegenheit, eigene Vorstellungen einzubringen und sich ihres Gegensatzes zum fachlichen Konzept bewusst zu werden. Die fachsprachlich formal korrekten Äußerungen unterscheiden sich in ihrer Qualität: Martinas Äußerung ist der gezeigten Situation nicht angemessen, da das »Rennen« nicht ursächlich mit der Kraftausübung einher geht. Andererseits ordnet die Äußerung der Person, dem Springer, eine aktive Rolle zu und erscheint dadurch attraktiv – im Gegensatz zur Äußerung von Jens. Diese ist formal und inhaltlich korrekt, jedoch weist sie dem Stab die Rolle zu, eine Kraft auf den Springer auszuüben. Es ist der exakte Widerspruch zum schon erklärten Aktivitätsschema, der diese Äußerung trotz ihrer fachlichen Korrektheit in der Perspektive der Schülerinnen und Schüler als fraglich erscheinen lassen wird. Die beiden fachsprachlichen Äußerungen zeigen also eine Ambivalenz, die Aufgabenteil c) komplex und vielschichtig macht.

Die hier skizzierte Anlage der Unterrichtssequenz wurde vor Beginn der Studie mit 55 Schülerinnen und Schülern über einen Zeitraum von gut zwei Monaten erprobt (zwei achte Klassen an Gymnasien, je 20 Unterrichtsstunden). Gut 20 Stunden wurden videografiert, um anhand der anschließend angefertigten Transkripte die Auswertungsinstrumente zu entwickeln. Diese Erprobung mündete in ein Unterrichtskonzept und einen Satz von lernprozess- und -produktbezogenen Erhebungsinstrumenten, die für die Hauptstudie verwandt wurden. Die Hauptstudie erfolgte ebenfalls in zwei Klassen mit gut 50 Jugendlichen, wobei eine Klasse zu einem Gymnasium, die andere zu einer additiven Gesamtschule gehörte. Auch hier wurden alle Stunden videografiert, in denen fachsprachliche Fragen in Zusammenhang mit dem Kraftbegriff thematisiert wurden (19 Stunden insgesamt). Sämtliche Instrumente, Unterrichtsmaterialien und Auszüge aus Transkripten finden sich in Rincke (2007), der vollständige Text ist auch online verfügbar.

3.2 Empirische Daten

Die Transkripte der Unterrichtsvideos ergeben einen umfänglichen Materialkorpus, der einer systematischen Auswertung zugänglich gemacht werden muss. Für die detaillierte Darstellung der einzelnen Schritte muss hier auf Rincke (2007) verwiesen werden. Für das Anliegen dieses Beitrags mag die folgende überblickartige Zusammenfassung des Vorgehens ausreichen:

Der Materialkorpus, der sich aus Transkripten und schriftlichen Zeugnissen der Arbeit (Lerntagbücher, Arbeitsblätter, Tests) zusammensetzte, wurde in vier Teile geteilt, die von vier Paaren von Kodierern bearbeitet wurden. Die Interkoderreliabilitäten der Paare betrugen etwa 0,75 und waren damit zufriedenstellend.

Das verwendete Kodierschema unterscheidet zwei Kontexte und bietet dafür jeweils eigene Kategorien an:

– Kontext A: Die Schülerinnen und Schüler sind explizit aufgefordert, fachsprachliche Sätze zu produzieren: Die Kategorien unterscheiden, inwieweit die Art, in der der Kraftbegriff verwendet wird, eine Wechselwirkung zwischen verschiedenen Objekten ausdrückt bzw. inwieweit sie mit den aus der Literatur bekannten Alltagsvorstellungen übereinstimmt.

– Kontext B: Die Schülerinnen und Schüler befinden sich in einem Metadiskurs über die Sprache: Die Kategorien unterschieden zwei Begründungsmuster, nach denen die Zugehörigkeit einer gegebenen Formulierung zur Ebene der Alltags- oder der Fachsprache entschieden wird: Die Zugehörigkeit kann auf der Oberflächenstruktur eines gegebenen Satzes erfolgen, also etwa danach, ob ein Schlüsselwort wie »ausüben« vorhanden ist und dann wahrgenommen und für die Begründung herangezogen wird (formgebundene Argumentation). Die Entscheidung, ob ein gegebener Satz der Alltags- oder Fachsprache angehört, kann aber auch auf der Basis des vermittelten Inhalts erfolgen, also danach, ob der gegebene Satz im Verständnis eines Schülers eine Wechselwirkung ausdrückt oder nicht (anschauungsgebundene Argumentation).

Die Kategorisierung des Materials zeigt den Sprachgebrauch der Schülerinnen und Schüler und die Art, in der sie im Metadiskurs agieren. Um zu einer möglichst kondensierten Form eines Überblicks zu gelangen, wurde die Gesamtheit der Jugendlichen nachträglich in Gruppen eingeteilt, und zwar abhängig von den Ergebnissen der Kategorisierungen. Diese Gruppeneinteilung wurde für jede Unterrichtsstunde vorgenommen, wobei für die betreffenden Unterrichtsstunden stets entweder Kontext A oder Kontext B bestimmend war. Da sich nicht alle Schülerinnen und Schüler in gleicher Weise am Diskurs beteiligt hatten, wurde diese Analyse auf einen Teil der Klassen beschränkt. Es wurden die Personen einbezogen, die – bezogen auf die Gesamtzahl der von den Jugendlichen gesprochenen Wörter – mindestens so viel gesprochen hatten, wie es sich bei einer hypothetisch gleichmäßigen Beteiligung aller Jugendlicher ergeben würde: So befanden sich in einer der beiden Klassen beispielsweise 20 Personen. Hier würde eine gleichmäßige Beteiligung einem Anteil von 1/20 = 5 Prozent aller Wörter pro Person entsprechen. In dieser Klasse wurden daher alle Schülerinnen und Schüler in die detaillierte Analyse einbezogen, die mindestens 5 Prozent der insgesamt in dieser Klasse gesprochenen Wörter beigetragen hatten. Auf diesem Weg ergibt sich für das vorliegende Datenmaterial eine Gruppe von insgesamt 20 Personen für die Detailanalyse, die gemeinsam gut 80 Prozent aller im Verlauf der Unterrichtseinheit gesprochenen Wörter beigetragen hatten. Die Detailanalyse erfolgt für sechs Unterrichtsstunden im Kontext A, für drei im Kontext B. Diese Angaben bilden den Ausgangspunkt für die Darstellung der Ergebnisse, die in den Tabellen 1 und 2 wiedergegeben sind.

4. Zwischen Alltags- und Fachsprache: Interlanguage

Das Bild, das sich in Tabelle 1 zeigt, überrascht: Die Schülerinnen und Schüler werden mehrere Wochen lang mit einem erprobten Unterrichtskonzept in die Mechanik und das Kraftkonzept eingeführt. Die Schwierigkeiten in Zusammenhang mit der Fachsprache, ihre Unterschiede zur Alltagssprache im Hinblick auf Form und Bedeutung werden viele Male thematisiert. Dennoch zeigt sich bei keinem einzigen Jugendlichen das, was man vielleicht erwarten würde – ein Sprachgebrauch, der sich in die vom Unterricht intendierte Richtung entwickelte und stabilisierte. Die Überraschung wiegt umso stärker, wenn man sich bewusst macht, dass die Daten für Tabelle 1 nicht etwa aus beliebigen Unterrichtsphasen stammen. Es sind nicht die Einstiegsphasen der Stunden, in denen man sich behutsam einem Gegenstand nähert, die für die Kategorisierungen herangezogen wurden. Es sind ausschließlich solche Phasen, in denen ein Gegenstand bereits umfänglich beschrieben wurde und nun der Auftrag durch die Lehrkraft formuliert wird, das Gesagte und vermeintlich Verstandene mit fachsprachlichen Formulierungen zu wiederholen. An der Vielsprachigkeit der Schülerbeiträge scheint dies zunächst nichts zu ändern. Bei genauerem Hinsehen fällt auf, dass es in Stunde 4 überdurchschnittlich gut gelingt, den Kraftbegriff fachsprachlich angemessen zu nutzen – ganz im Gegenteil etwa zur Stunde 6. Wenn man die Themen dieser beiden Stunden untereinander vergleicht, legt sich eine Vermutung nahe: In Stunde 4 wird der Bewegungsablauf bei einem Stabhochsprung behandelt. Die Schülerinnen und Schüler sehen die Zeitlupenaufnahme eines solchen Sprungs, schließlich wird eine bestimmte Phase des Absprungs näher betrachtet. In Stunde 6 ist das methodische Vorgehen gleich, jedoch bilden hier ein Crashtest und das Risiko einer Halswirbelsäulenverletzung bei einem Frontalzusammenstoß im Straßenverkehr den Kontext für die Auseinandersetzung. Die Unterrichtsvideos vermitteln sehr deutlich den Eindruck, dass die Jugendlichen sich durch den Kontext Halswirbelsäulenverletzung sehr viel stärker persönlich involviert sehen. Sie wollen in erster Linie etwas mitteilen, nicht »richtig« sprechen. Entsprechend gerät das Thema Fachsprache aus dem Blick, auch wenn die Lehrkraft viele Male daran erinnert und deutliche Hilfen anbietet. Wäre die Studie mit Stunde 4 beendet gewesen, so wäre man nur allzu geneigt gewesen, das erfolgreiche Erlernen der Fachsprache und des damit verbundenen Konzepts zu bejubeln. In Stunde 6 erlebt die Lehrkraft dann aber das, was Fremdsprachenlehrkräfte nur all zu gut kennen: Sprachliche Fehler, die als beseitigt galten, treten mit Selbstverständlichkeit wieder auf. Selinker (1972) argumentiert, dass genau dieses Phänomen das Kennzeichen eines Sprachlernprozesses sei. Er vermutet, dass die korrigiert geglaubten Fehler dann zurück kehren, wenn der Lerner seine Konzentration vor allem auf den Inhalt des Gesagten richte. Für das sich ergebende Gesamtbild einer Lernersprache, die von der Herkunfts- wie von der Zielsprache beeinflusst ist, führt er den Terminus der Interlanguage ein (Selinker 1969), in anderen, ähnlichen Konzeptionen auch als Interimsprache bezeichnet.

Tab. 1: Überblick über den schriftlichen und mündlichen Sprachgebrauch der 20 Schülerinnen und Schüler, wenn sie aufgefordert sind, den Kraftbegriff fachsprachlich zu nutzen (Kontext A). Obwohl der Sprachgebrauch explizit thematisiert wird und die Lehrkraft als sprachliches Vorbild dient, zeigt sich ein sehr heterogenes Bild.


Auf das vorliegende Beispiel übertragen tritt die Alltagssprache in die Rolle der Herkunftssprache, die Fachsprache in die der Zielsprache. Das Bild, das Tabelle 1 vermittelt, deutet die im Unterricht beobachteten Interlanguages der einzelnen Schülerinnen und Schüler an.

5. Richtig sprechen oder bedeutungshaltig kommunizieren: ein Dilemma

Für die Schülerinnen und Schüler stellt sich die Situation in Stunde 6 in gewisser Weise so dar, wie wir sie beim Gebrauch einer nur eingeschränkt beherrschten Fremdsprache kennen: Entweder konzentrieren wir uns auf die sprachliche Richtigkeit, dann wird unser kommunikatives Interesse zurückstehen müssen. Oder wir lassen Fragen der Korrektheit zu einem guten Teil unbeachtet, folgen dafür aber einem bestimmten Mitteilungsbedürfnis. Dieser Zwiespalt ist gut bekannt und auch für den Fremdsprachenunterricht bestimmend (Edmondson 2002, S. 62). Dabei stellen sich Spracherwerb und Kommunikation nicht als gleichberechtigte Alternativen dar, sondern die Lerner geben dem Inhalt Vorrang vor der formalen Richtigkeit (Van Patten 1996). Tabelle 1 zeigt, dass der Physikunterricht einer ähnlichen Spannung unterliegt.

Man könnte einwenden, dass dieses Spannungsverhältnis im Unterricht, der hier untersucht wurde, in besonderer Weise erzeugt wurde, indem die Sprache und damit Aspekte des Sprachlernens bewusst zum Gegenstand gemacht wurden. Man könnte also annehmen, dass ein solches Spannungsverhältnis in einem anderen, geeigneteren Arrangement vermeidbar sein sollte. Ein solches Arrangement haben zum Beispiel Brown/Ryoo (2008) für den Biologieunterricht untersucht. Sie zielten in der Anlage des Unterrichts darauf ab, zuerst Inhalte (möglichst in der Alltagssprache) zu klären, und erst anschließend Bestandteile der Fachsprache zu thematisieren. Ihre Ergebnisse sind vielversprechend. Im Fall der hier diskutierten Einführung in den Kraftbegriff zeigt sich allerdings eine Besonderheit, die in der Untersuchung Browns und Ryoos nicht aufgetreten zu sein scheint: Den Schülerinnen und Schülern gelingt es praktisch nie, in ihrer Alltagssprache die Wechselwirkung zwischen mehreren Körpern in angemessener Weise abzubilden. Etwas apodiktisch ausgedrückt bedeutet das, dass sie immer dann, wenn sie in die Ebene der Alltagssprache wechseln, gleichzeitig auch in die alltäglichen Denkmuster verfallen, die mit dieser Sprache für sie verbunden sind, und die im Widerspruch zum fachlichen Konzept stehen. Eine Desaggregation von fachlichem Denken und fachlichem Sprechen kann im Falle des Kraftbegriffs in aller Regel nicht beobachtet werden. Gelingt das fachliche Sprechen von Zeit zu Zeit, dann, so stellt man fest, gehen die Äußerungen oft am inhaltlichen Schwerpunkt der Auseinandersetzung vorbei. Offenbar konzentrieren sich diese Sprecher oder Sprecherinnen auf die sprachliche Richtigkeit ihrer Äußerung und widmen dem Inhalt der Auseinandersetzung weniger Aufmerksamkeit. Da aber weder die alltagssprachlichen Beschreibungen mit ihren an der Alltagserfahrung orientierten Denkmustern noch fachsprachliche Beschreibungen, die am Kern der Auseinandersetzung vorbei gehen, einen Diskurs wirksam voran bringen, ist es für die Schülerinnen und Schüler nicht leicht, sich als erfolgreich zu erleben. Die Ergebnisse, die bisher diskutiert wurden, legen eine Antwort auf die im Titel dieses Beitrags gestellte Frage nahe: Für die Schülerinnen und Schüler stellt sich der Übergang von der Alltags- in die Fachsprache vermutlich eher als Bruch dar denn als schrittweiser Übergang, zumindest den Kraftbegriff betreffend. Sie lassen nicht erst – schrittweise – das alltägliche Denkmuster und später die Alltagssprache hinter sich, wie es der oben zitierten Untersuchung Browns und Ryoos entspräche. Sie nähern sich auch nicht kontinuierlich an das an, was der Unterricht intendiert. Ihre Sprache ist eher einem Taumeln zwischen zwei Welten vergleichbar, für das der Unterricht vermutlich lange Zeit und viel Raum geben muss, bis sich diese Welten auch im Denken der Schülerinnen und Schüler scheiden und sie einer bewussten Wahl der Sprache und des gedanklichen Konzepts fähig werden.

Tab. 2: Überblick über den Sprachgebrauch der 20 Schülerinnen und Schüler, wenn sie über die Sprache sprechen oder schreiben. Auch wenn leider wegen fehlender Schüler einige Daten fehlen, zeigt sich, dass eine ausschließliche Orientierung an rein sprachlichen Oberflächenmerkmalen ebenso selten ist wie eine solche, die die äußere Gestalt der Sätze vollkommen vernachlässigt. In den Überlegungen der Schülerinnen und Schüler kommen typischerweise Elemente aus beiden Bereichen zum Zuge.


6. Der Metadiskurs als Steigbügel

Wenn sich wie im Falle des Kraftbegriffs der Übergang von der Alltags- in die Fachsprache eher wie ein Bruch vollzieht, ist nach Möglichkeiten gefragt, wie Schülerinnen und Schüler darin unterstützt werden können, die damit verbundene Hürde zu nehmen. In Tabelle 2 ist gezeigt, wie die Schülerinnen und Schüler angesichts von Aufgaben agieren, die zum Metadiskurs anregen, siehe das Aufgabenbeispiel in Abbildung 1.

Die Tabelle zeigt, dass auch hier kein einheitliches Verhalten vorliegt. Auffällig ist aber, dass die Mehrheit der Schülerinnen und Schüler in ihren Überlegungen sowohl inhaltsbezogene wie formbezogene Argumente kombinieren. Während in dem Fall, in dem die Schülerinnen und Schüler den Kraftbegriff selbst verwenden sollen, Aspekte der sprachlichen Oberfläche als nachrangig betrachtet werden, gelingt im Rahmen des Metadiskurses ein gewisser Ausgleich: Die Schülerinnen und Schüler beachten Merkmale, die an der sprachlichen Oberfläche liegen, und ebenso den Inhalt des Gesagten. Das ist bedeutsam, weil sprachliche Oberflächenmerkmale wie das Auftreten des Verbs ausüben mit der Präposition auf sehr deutlich auf den relationalen Aspekt des Kraftbegriffs und damit das intendierte fachliche Konzept verweist. Wenn Schülerinnen und Schüler sich im Rahmen des Metadiskurses mit gegebenen fachsprachlichen Beschreibungen auseinandersetzen und sowohl Elemente der sprachlichen Form wie des Inhalts wahrnehmen, darf daher davon ausgegangen werden, dass dies die erfolgreiche Auseinandersetzung mit dem fachlichen Konzepts begünstigt. Aufgaben, die die Auseinandersetzung mit der Sprache anregen, bieten sich daher als eine Steighilfe an, um die mit dem Wechsel in die fachsprachliche Ebene verbundenen Hürden zu überwinden.

»Muss ich jetzt auch noch Sprache unterrichten?« titelt Leisen (2005) und drückt aus, was angesichts der Lernschwierigkeiten, mit denen der Fachunterricht belastet ist, naheliegend ist. Soll noch mehr unterrichtet werden? Ich denke, dass es nicht um die Kategorien des Mehr oder Weniger geht. Ein Unterricht, der die Problematik der (Fach)sprache anerkennt, bietet nicht mehr, sondern besondere Lerngelegenheiten. Die Frage, was eine Äußerung zu einer alltags- oder fachsprachlichen macht, bleibt nie auf der sprachlichen Oberfläche stehen. Der oben erklärte Vorrang des Inhalts vor der Form, der sich in Manchem als hinderlich erweist, zeigt sich hier als Vorteil: Die Schülerinnen und Schüler heben stets sofort auf das ab, was ein Satz ihrer Meinung nach ausdrückt oder was ihm fehlt. Damit ist der Metadiskurs, der an Fragen der Sprache orientiert beginnt, schon im nächsten Moment auch ein fachlicher Diskurs, der explizit macht, was all zu oft implizit bleibt.

Anmerkung

1 Dass die Beziehung in Wahrheit doch grundsätzlich symmetrisch ist, dass also auch der Ball eine Kraft auf den Boden ausübt, ist nicht einfach einzusehen. Newton hat es erkannt und in seinem Satz niedergeschrieben, der heute oft als das dritte Newtonsche Axiom bezeichnet wird. Newtons Arbeit markiert einen Meilenstein in der Entwicklung der modernen Physik.

Literatur

BENNETT, JUDITH (2003): Teaching and learning science. London-New York: Continuum.

BLEYHL, WERNER; Timm, Johannes-P. (1998): Wortschatz und Grammatik. In: Timm, Johannes-P. (Hrsg.): Englisch lernen und lehren. Berlin: Cornelsen, S. 259–271.

BROWN, BRYAN; RYOO, KIHYUN (2008): Teaching science as a language: A »content-first« approach to science teaching. In: Journal of Research in Science Teaching 45 (5), S. 529–553.

EDMONDSON, WILLIS (2002): Wissen, Können, Lernen – kognitive Verarbeitung und Grammatikentwicklung. In: Börner, Wolfgang; Vogel, Klaus (Hrsg.): Grammatik und Fremdsprachenerwerb. Tübingen: Gunter Narr, S. 51–70.

FISCHER, HANS ERNST (1998): Scientific Literacy und Physiklernen. In: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften 2, S. 41–52.

GERDES, JÖRN; SCHECKER, HORST (1999): Der Force Concept Inventory. In: Der mathematisch-naturwissenschaftliche Unterricht 52 (5), S. 283–288.

GERSTENMAIER, JOCHEN; MANDL, HEINZ (1995): Wissenserwerb unter konstruktivistischer Perspektive. In: Zeitschrift für Pädagogik 41 (6), S. 867–888.

HESTENES, DAVID; WELLS, MALCOLM; SWACKHAMER, GREGG (1992): Force concept inventory. In: The Physics Teacher 30, S. 141–158.

JUNG, WALTER (1986): Alltagsvorstellungen und das Lernen von Physik und Chemie. In: Naturwissenschaft im Unterricht – Physik/Chemie 34 (13), S. 2–6.

JUNG, WALTER; Wiesner, Hartmut; Engelhardt, Peter (1981): Vorstellungen von Schülern über Begriffe der Newtonschen Mechanik. In: Dies.: Vorstellungen von Schülern über Begriffe der Newtonschen Mechanik. Bad Salzdetfurth: Franzbecker, Kap. 1.1, 1.3, 6.

LEISEN, JOSEF (1999): Methoden-Handbuch. Bonn: Varus.

DERS. (2005): Muss ich jetzt auch noch Sprache unterrichten? In: Naturwissenschaft im Unterricht Physik 87, S. 4–9.

LEMKE, JAY (1990): Talking science. Westport-Connecticut-London: Ablex Publishing.

MERZYN, GOTTFRIED (1994): Physikschulbücher, Physiklehrer und Physikunterricht. Kiel: Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften.

RINCKE, KARSTEN (2007): Sprachentwicklung und Fachlernen im Mechanikunterricht. Sprache und Kommunikation bei der Einführung in den Kraftbegriff. Berlin: Logos (= Studien um Physik- und Chemielernen, Bd. 66). [Via Internet erhältlich mittels persistent identifier: urn:nbn:de:hebis:34-2007101519358 oder https://kobra.bibliothek.unikassel.de/handle/urn:nbn:de:hebis:34-2007101519358]

SELINKER, LARRY (1969): Language transfer. In: General Linguistics 9, S. 67–92.

DERS. (1972): Interlanguage. In: International Review of Applied Linguistics in Language Teaching (IRAL) 10 (3), S. 31–54.

UR, PENNY (1996): A course in language teaching. Cambridge: Cambridge University Press.

VAN PATTEN, BILL (1996): Input processing and grammar instruction in second language acquisition. New York: Ablex Publishing.

VON SAVIGNY, EIKE (1998): Sprachspiele und Lebensformen: Woher kommt die Bedeutung? In: Von Savigny, Eike (Hrsg.): Ludwig Wittgenstein: Philosophische Untersuchungen. Berlin: Akademie-Verlag, S. 7–39

WIESNER, HARTMUT (1994a): Ein neuer Optikkurs für die Sekundarstufe 1, der sich an Lernschwierigkeiten und Schülervorstellungen orientiert. In: Naturwissenschaft im Unterricht 5 (22), S. 7–15.

DERS. (1994b): Verbesserung des Lernerfolgs im Unterricht über Mechanik. In: Physik in der Schule 32, S. 122–127.

WODZINSKI, RITA (2004): Lernschwierigkeiten in der Mechanik. In: Müller, Rainer; Wodzinski, Rita; Hopf, Martin (Hrsg.): Schülervorstellungen in der Physik. Köln: Aulis, S. 107–113.

Michael A. Anton
»Wie heißt das auf Chemisch?«
Sprachebenen der Kommunikation im und nach dem Chemieunterricht
1. »Das Chemische«

»Chemisch« ist international verständlich … unter Fachleuten! Das hat unüberbietbare Vorteile. So müssen chemische Summenformeln nicht übersetzt werden, wenn sie das Labor verlassen und von ChemikerInnen von irgendwo auf der Welt gelesen werden sollen.

Gleiches gilt für Strukturformeln und in weiten Bereichen für die Nomenklatur der chemischen Reinstoffe. Die Namen von Elementarteilchen wie Elektron und Proton oder Neutron brauchen auch keine Dolmetscher, ebenso wie Beschreibungen für Eigenschaften (amphoter, azeotrop … oder Racemat …) und Prozesse (Protolyse, Sublimation …).

Und genauso wie man sich in der Alltagssprache wie selbstverständlich ausdrücken kann, sich dies auch in einer gelernten Fremdsprache wie Englisch oder Italienisch in einer entsprechenden Umgebung traut, gelingt es im Zuge einer naturwissenschaftlichen Diskussion beispielsweise auch, eine Stoffartumwandlung »auf Chemisch« zu formulieren. Aber ist »Chemisch« auch für den Nichtfachmann und die Nichtfachfrau verständlich? Weiß die Hausfrau und der Schüler, der Autoverkäufer und die Juristin, was sich hinter Ethanol oder hinter C2H5OH verbirgt?

Man sieht, es können Missverständnisse auftreten, die nicht sofort erkannt werden. Welche Bedingungen müssen denn erfüllt sein, um Sprache sinnvoll, verständlich und eindeutig einzusetzen?

2. Kommunikation in der Fachsprache und in der Alltagssprache

Sprache dient dem Denken. Sie befördert es und erprobt es in der Kommunikation. Sie hat meist dialogischen1 Charakter (Kasper/Mikelskis 2008), sie besitzt eine linguistische Dimension des »Was und Wie« und eine soziale Dimension des »Wer und Wem«. Eine dritte Dimension betrifft die Ursachen des Denk- bzw. Kommunikationsvorgangs, das »Warum«. Wenn wir die Wissenschaftssprache betrachten, dann bilden die Fachausdrücke die erste Dimension und die »Scientific Community« die zweite. Die dritte Dimension ist bereits mehrschichtig. Einmal geht es um die Verbreitung von Erkenntnissen zur Sicherstellung von Fortschritt und zur Nutzung von Innovationen, zum anderen geht es aber vielfach auch um Isolierung, um eine Abschottung gegenüber den Outsidern, um sich nicht in die Karten schauen zu lassen. Die Fachsprache kann diesbezüglich auch als »Abstandhalter« zwischen ExpertInnen und LaiInnen eingesetzt werden, etwa um die Asymmetrie zwischen den beiden zu erhalten und Autorität bzw. Respekt vor dem Wissen der Fachleute per se zu erzeugen: »Unsere Gesellschaft hat längst entschieden, daß ein wachsender Bereich des technischen Wissens nicht für jedermann zugänglich sein soll« (Robert B. Laughlin, Nobelpreis Physik 1998).

Abb. 1: Fachsprache und Alltagssprache (nach Oksaar 1994)


Kein Zweifel, dass gerade eine solche Einschränkung der Kommunikation einer demokratischen Grundordnung nicht entsprechen kann und deshalb gefährlich ist. »Die Wissenschaft ist kein Selbstzweck, keine intellektuelle Esoterik, kein Privileg des Wissenschaftlers, um seine Neugierde befriedigen zu können. Sie dient ebenso wie der Wissenschaftler selbst dem Menschen und seiner Orientierung.« (Schiedermair 1989) Die Wissenschaftsgüter müssen Verbreitung finden und vielseitiger Kritik ausgesetzt werden können. Das Verstehen der Fachsprachen, also von »Chemisch« oder »Physikalisch« etc. erlaubt eine demokratische Selektion dessen, was Wissenschaften ermitteln, bezüglich dessen, was die Gesellschaft benötigt und was sie weiterbringt.

3. Expertise als Verpflichtung

Je mehr die Allgemeinheit vom Expertisewissen abhängig ist und sie sich dessen bewusst wird, wie etwa bei der Nutzung von Elektronik, deren Funktionskontrolle nicht mehr durchschaubar ist und wenigen ExpertInnen überantwortet werden muss, desto größer wird der Argwohn und die Notwendigkeit von verstehbarer Informationen. Dieser Druck nimmt auch von der anderen Seite zu, denn die Arbeit von ExpertInnen bedarf heute mehr denn je der finanziellen Mittel der Allgemeinheit. Um diese verfügbar zu machen, müssen die Laien von der Sinnhaftigkeit zu entwickelnder Produkte überzeugt werden können und das gelingt wiederum nur über die Öffnung der Informationsquellen. Das bezieht sich nicht nur auf industrielle Güter, sondern ebenso auf medizinische und Ernährungsfragen. Und weil die AdressatInnen die Fachsprache nicht nur vernehmen, sondern deren Aussagen auch verstehen und bewerten können sollen, da darauf ihre Entscheidungen beruhen, ist Verständlichkeit ein Hauptkriterium für den gelingenden Kontakt zwischen Alltags- und Fachsprache.

Abb. 2: Vom Kausalkreis »Selbstverständlichkeit/Aversion« zum Kausalkreis Herausforderung Qualifikation« (Anton 2008, S. 52)


4. Schule und Bildungsstandards

Diese Verständlichkeit zu erzeugen und immer wieder von Neuem sicher zu stellen, ist Aufgabe der Schule, also der LehrerInnen. Sie müssen diese genuine Aufgabe ihrer Professionalität während ihrer universitären Ausbildung lernen, was wiederum einen der elementaren Aufträge der Fachdidaktiken darstellt. Neben dieser institutionalisierten Vorgehensweise einer modernen Aufklärung, gelingt es auch manchen Medien, Licht ins Wissensdunkel der Gesellschaft zu bringen, zwar unsortiert und mit vielfältigen Absichten, aber dennoch mit mancherlei erfreulichen Aha-Effekten. Diese Zufälligkeit ist jedoch auch verantwortlich für Skepsis und Ängste gegenüber Naturwissenschaften und Technik. In der Abbildung 2 wird dies durch die jeweils oberen Stichworte beschrieben. Die Schule hat hier die Aufgabe, die jeweils unteren Haltungen wahrscheinlicher zu machen.

Wie geht die Schule mit dieser Aufgabe der Vermittlung von Informationen, der Sachklärung, der Richtigstellung, der Aufdeckung von Zusammenhängen um? Wie schafft sie die Grundlagen eines Wissensgebietes, die sich zur Erweiterung, Vernetzung und flexiblen Nutzung bei Entscheidungsfindung besonders gut eignen?

Sie wählt aus, hierarchisiert, verknüpft und erprobt das aus Theorie und Praxis entstandene Domänenwissen. Hier lassen sich bereits deutliche Bezüge herstellen zu den beiden ersten Kompetenzbereichen der Bildungsstandards (BRD): Fachwissen und Erkenntnisgewinnung. Damit diese Kompetenzen fruchtbar angewendet werden können, bedarf es ihrer kriterienbezogenen Bewertung und Kommunikation, wodurch wiederum die beiden anderen Kompetenzbereiche eingefordert werden. Finden alle vier Kompetenzbereiche Berücksichtigung in der Unterrichtsführung, so kann von »kompetenzorientiertem Unterricht« (Ziener 2008, Tausch/Wambach-Laicher 2009) gesprochen werden, in dem Inhalts- und Handlungsdimensionen gleichermaßen verwirklicht werden und einen ganzheitlichen Erziehungs- und Bildungsprozess repräsentieren.


5. Kommunikation im Fach Chemie – Lernen am Modell!

Im hier thematisierten Zusammenhang soll die Sicherstellung der Kommunikation hervorgehoben werden, wonach die Lehrenden die Alltagssprache und die Fachsprache beherrschen und darüber hinaus die kindgemäßen Bilder und Wörter beachten müssen, in denen die Präkonzepte oder besser die Primärkonzepte mitgebracht werden. In den Naturwissenschaften ist dies besonders bedeutungsvoll, da hier die Erfahrungen mit der Geburt einsetzen und sich bis zum Beginn eines Unterrichtsfaches nachhaltig konsolidieren. Darüber hinaus ist es wichtig, dass Lehrkräfte komplexe Zusammenhänge vereinfachen und gleichzeitig von den wahren Schwierigkeiten nicht zu weit abweichen.

Das professionelle Arbeiten an den Inhalten einerseits und an den Primärkonzepten andererseits spiegelt sich im Prozess der Didaktischen Vereinfachung (Hering 1958), der Didaktischen Reduktion (Weber 1976, Grüner 1967), der Didaktischen Rekonstruktion (Kattmann 1997) bzw. der Didaktischen Transformation (Reiners 2000) wider. Ihre Ergebnisse manifestieren sich in der Unterrichtssprache, deren Gelingen bei der Abfolge von Lehr- und Lernakten wesentlichen Einfluss nimmt auf den Lehr- und Lernerfolg!

LehrerInnen müssen also die folgenden Fragen beantworten können, wenn sie sich im Rahmen von Planung und Analyse ihres Unterrichts (Anton 2008) mit der didaktischen und mathetischen2 Aufbereitung von Fachinhalten für die SchülerInnen auf den unterschiedlichen Jahrgangsstufen auseinandersetzen und auf das Ziel einer erleichterten Kommunikation zusteuern wollen:

Welche Primärkonzepte und welches adaptierfähiges Vorwissen bringen die SchülerInnen in den Unterricht mit?

Abb. 3: Kommunikationspsychologisches Modell einer Äußerung (Schulz von Thun 1981, S. 22, ergänzt)


Über welche Sprachqualität und über welches Frageverhalten verfügen die SchülerInnen?

Mit welchen Anthropomorphismen gehen die SchülerInnen um?

Welche Fachtermini müssen in der Inhaltsvermittlung verwendet und wie können sie begründet werden?

Welche ergänzenden Veranschaulichungen können im Unterricht eingesetzt werden?

Mit welchen Mitteln gelingt es, am Ende der Unterrichtseinheit aus allen Lehrund Lernschritten das Wichtige zu extrahieren?

Welche Übersichten können das Orientierungs- und Verfügungswissen flexibel gestalten und erhalten?

Wie können die neuen Wissensinhalte in die Alltagsbewältigung integriert und wie kann mit ihnen persönlichkeitsbildend kommuniziert werden, wobei auch grundsätzliche und fachunabhängige Qualitäten der Kommunikation (Schulz von Thun 1981) Gültigkeit haben?

6. Primärkonzepte und Vorwissen

Hinsichtlich der Lerninhalte aus dem Fachbereich Chemie, wie sie im Rahmen der Vorschule, der Grundschule und der weiterführenden Schulen (Haupt-, Realschule und Gymnasium) vorkommen, dürfen wir heute davon ausgehen, dass zu den augenscheinlichen Stoffumwandlungen des Alltags (Verbrennung, Rosten, Bleichen, Verderben von Lebensmitteln, Verfärben u.a.) einfache Erklärversuche zur Verfügung stehen. Weniger sicher dürfen konsolidierte Faktenkenntnis und Begriffsverwendungen angenommen werden (Steffensky et al. 2005). Das bedeutet, dass »das Chemische« erst zu entwickeln ist und der Unterricht sehr gewissenhaft auf die Suche nach »Adaptern« für die jeweils neuen Informationen gehen muss. Welche Hilfen angeboten werden können und zu welcher Zeit sie größtmögliche Effekte zeitigen können, lehrt uns auch die kognitive Entwicklungspsychologie (Kirst 1999, Marohn 2008).

7. Sprachqualität, Sprechfreude und Frageverhalten

Auch die Sprachqualität, der Wortschatz, die Freude am eigenen Ausdruck, an einer »erzählerischen Mündlichkeit«3, die Fähigkeiten zur sinnvollen Formulierung, auch mehrschichtiger Aussagen müssen gerade heute als sehr heterogen vorausgesetzt werden. Hinzu kommen die nicht sehr vielfältigen Anlässe zum Sprechen über chemische Sachverhalte insbesondere außerhalb des Unterrichts, etwa in der Familie und in der Peer-Gruppe. Daraus folgt, dass auch das Frageverhalten induziert werden muss, etwa über Staunen und persönliches Erleben, also über Primärerfahrungen etwa beim Experimentieren (Czieslik 1997) und beim Argumentieren. Aktuell leiten sich hieraus Forschungsfragen ab, deren Bearbeitung zu neuen und für die Unterrichtsentwicklung sehr wichtigen Erkenntnissen führt (Rieder 1968, Neber/Anton 2008a und 2008b, Niegemann 2001 und 2004, Hofstein et al. 2005). Durch die Öffnung des Unterrichts für SchülerInnenfragen und durch die damit automatisch einhergehende Aktivierung von Vorwissen treten Verunsicherungen auf. Sie müssen ihrerseits durch ein geeignetes Fragentraining neutralisiert und langfristig in eine selbstsichere Instrumentalisierung des Fragens zum Erkenntnisgewinn umgewandelt werden (Neber 1999). Und es ist sinnvoll, damit möglichst früh zu beginnen. »In dem Bedürfnis der Kinder, sich über ein Phänomen sprachlich ausdrücken zu können, liegt eines der großen Potenziale der Sprachförderung durch Naturwissenschaftsvermittlung und dies gilt nicht nur für Kindergarten und Grundschule, sondern auch für den Anfangsunterricht in weiterführenden Schulen.« (Lück 2008)

In Bezug auf die LehrerInnenausbildung kann festgestellt werden, dass sich die Qualität der Fragen von Studierenden des Lehramts (GS/HS/RS/GY) auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau befindet, was die LehrerInnenfrage nicht unmittelbar zum unterrichtlichen Vorbild für SchülerInnenfragen werden lässt.4

8. Anthropomorphismen

Die Frage, inwiefern es sinnvoll ist, die Anthropomorphismen der Kinder und nicht nur bei ihnen in die neue Sprache zu integrieren oder zu eliminieren, ist auch unter ExpertInnen nicht gelöst. Es erscheint jedoch weitgehend sinnvoll, die Verwendung solcher Begrifflichkeiten nicht zu verbieten oder gar zu sanktionieren. Finden sie doch auch auf Nobelpreisträger-Niveau noch Anwendung, wenn »die Natrium-Atome gerne das Valenz-Elektron abgeben wollen«! (Bemerkung aus einem Vortrag von Roald Hoffmann, Chemie-Nobelpreisträger 1981 im Deutschen Museum 1990).

Anthropomorphismus und Animismus erscheinen im naturwissenschaftlichen Unterricht häufig als Hemmnisse (Taber 1993 und 1997, Barker 1997). Sie »stören« als Misconceptions die sachliche Darstellung und trennen schultypische Situationen der Wissensformatierung von den alltagstypischen der Wissensanwendung, wodurch typische didaktische Konfliktzonen entstehen. Sie äußern sich häufig darin, dass zwischen Prüfungs- und Anwendungswissen unterschieden wird (Abb. 4). Sie generieren die klassische Problemlage der Nichtanwendung von schulischem Wissen, die besonders in den naturwissenschaftlichen Fächern schlimme Defizite verursacht und zementiert (Kubli 1987, Lehrke 1987). So verbleiben im ungünstigsten Fall schulische Informationen im Prüfungswissen und finden dann nicht den gewünschten Eingang in das fachrelevante Fachgespräch oder gar in die nachschulische Konversation.

Abb. 4: Übersicht zur Divergenz von prüfungsrelevantem und alltagstauglichem Wissen. Die Ovale markieren die jeweils ungünstige Situation der Unverbundenheit (eigene Darstellung).


Konstruktivistische Lerntheorien (Voß 2005) lassen jedoch neue Umgehensweisen mit diesem Problem zu. So muss davon ausgegangen werden, dass es weder sinnvoll noch möglich ist, »falsche«, kindgemäße Vorstellungen durch die wissenschaftliche Wahrheit zu ersetzen. Vielmehr ist es erstrebenswert, die Lernbedingungen so zu gestalten, dass die Vorkenntnisse, sozusagen als »Zwischensprache« (Kaper 1998) modifizierend ergänzt werden können (Girg 1994). Insofern ist Subjektivität Grundlage und Voraussetzung für Objektivität. Wenn wir also in unserem Unterricht Objektivität erzeugen wollen, müssen wir auch viel Subjektivität zulassen. Und das gelingt beispielsweise, wenn in einer Erklärung einer Kinderfrage »Warum ist Eis kalt? eine »vorwissenschaftliche Erklärung« angeboten wird, die noch nicht »wissenschaftliche Wahrheit« bedeutet, die sich aber in der Schule mit Fakten auffüllen und ergänzen lässt. So wurde in einer Tageszeitung5 die Antwort auf die oben gestellte Frage wie folgt formuliert:

Die Kugel Speiseeis kommt aus dem Kühlschrank oder aus dem Eisbehälter in der Eisdiele. Dort ruht es und die kleinsten unsichtbaren Teilchen des Wassers oder der Milch, aus denen Eis ja unter anderem (Zucker, Farbstoffe, Aromastoffe) besteht, bewegen sich nur sehr langsam, kein Wunder bei Minus 4 bis 6 Grad. Das ist auch die Temperatur der Luftteilchen aus der Umgebung des Eises im Eisfach. Wenn Du Dir nun Deine Kugel Maracuja-Eis in die Waffel legen lässt, »wachen die Teilchen auf«. Sie beginnen sich schneller zu bewegen, sodass die Eismasse bei 20 bis 25 Grad Außentemperatur an der Oberfläche zu schmelzen beginnt. Jetzt aber schnell zum Mund, vorbei an den Lippen und dann rasch auf die Zunge. Die hat aber jetzt eine Temperatur von 37 Grad. Das ist nämlich Deine Körpertemperatur – wenn Du kein Fieber hast! Jetzt berühren sich Eis und Zunge so, wie vorher Eis und Luft! Die viel schnelleren Teilchen des Speichels stoßen mit den langsamen »Eisteilchen« zusammen. Dadurch werden sie natürlich jetzt auch langsamer! Ganz im Gegenteil zu den angestoßenen Teilchen des Eises. Die legen an Tempo zu und werden sehr viel schneller. Du spürst dieses Langsamerwerden der »Speichelteilchen« als ganz tolle Abkühlung. Es findet also beim Zusammentreffen der beiden unterschiedlich temperierten Teilchensorten ein Temperaturausgleich statt. Die Zunge wird kalt und das Eis wird warm. Und das finden wir sehr angenehm, wenn es heiß ist! Wir haben allerdings nicht lange was davon. Denn im Mund findet wieder ein Temperaturausgleich statt zwischen der gekühlten Zunge und dem durch die Durchblutung wärmenden Gaumen. Nach wenigen Minuten ist alles wieder auf … eingestellt. Na, hast Du Dir die Temperatur gemerkt?

Anthropomorph getönte Vorkenntnisse entsprechen einer Organisationsform des Nicht-Wissens bzw. des Noch-Nicht-Wissen-Könnes, die verbunden ist mit der Herstellung affektiver Beziehungen zu ihnen (Gebhard 1990). Dabei handelt es sich um eine bedeutsame Form des Umgangs mit Welt, die einer rein fachlich-kognitiven Auseinandersetzung vorausgehen muss. Wir alle müssen uns darüber im Klaren sein, dass das Nicht-Wissen, die Summe der »weißen Flecken« in unserer kognitiven Landkarte, genauso organisiert werden muss wie das Wissen. Für das Interesse bzw. das Bedürfnis, dies zu tun, gelten unterschiedliche Bedingungen.

Im ersten Fall sind die Kriterien sach- und situationsimmanent, unreflektiert und von vitaler Zielsetzung. Im zweiten Fall bedarf es der Überzeugung durch Vermittlung von Bedeutungen (Prenzel 1994 und 1995). Im ersten Fall beherrscht die intrinsische Motivation, im zweiten die extrinsische das Gleichgewicht zwischen Interesse und Nicht-Interessiertheit. Finden diese Zusammenhänge im konkreten Unterricht keine oder zu geringe Beachtung, so kann Schulwissen nicht in Alltagswissen umgesetzt werden (Schulte-Kemper/Lindemann 1998).

Die wünschenswerte weil entwicklungsförderliche Relativierung von Anthropomorphismen gelingt aber nur durch die grundsätzliche Miteinbeziehung der Vorkenntnisse in die Behandlung von fachlichen Wissensinhalten. Das kann u.a. durch Analogiebildung zwischen Vorwissen und Lerninhalt unterstützt und systematisiert werden (Krämer/Reiners/Schumacher 2008).

Es ist ein entscheidendes didaktisches Anliegen, zwischen den Vorkenntnissen, dem kindlichen Weltbild und dem Fachwissen, dem zweckbestimmten Weltbild sinnstiftend zu vermitteln und hilfreiche Beziehungen herzustellen.

Hierzu ist es wiederum erforderlich, den Unterricht nicht ausschließlich für die SchülerInnen, sondern mehr als bisher mit ihnen zu organisieren (Tiemann 1998, Welzel 1998). Dies erfordert hinhörende, reflexive, konstruktive, bidirektionale Kommunikation sowohl über die Vorkenntnisse (etwa zur Thematik »Säuren und Basen«) als auch daran anschließend über die Grund- und Aufbaukenntnisse. Dies alles erhält Bedeutung durch das Ziel einer gemeinsamen Erkenntnisfindung.

Erst wenn es uns gelingt, die Vorkenntnisse der SchülerInnen einigermaßen zu erfassen, sie und ihre Quellen ernst zu nehmen, dürfen wir erwarten, dass sie (unsere SchülerInnen sowie StudentInnen) unsere Mitteilungen, Demonstrationen und Aufforderungen ernst nehmen, sich mit ihnen auseinandersetzen und ihre Vorkenntnisse durch ihr neues Fachwissen sinnvoll und flexibel umkonstruieren. Das alles geschieht mit der Erkenntnis, dass Nicht-Wissen und seine vornehmlich affektive Organisation (Ciompi 1993) mit kognitiv systematisiertem Wissen stets in einem dynamischen Spannungsverhältnis stehen.

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9783706561365
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