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Baukasten:Lernen durch Experimente

Lernen durch Experimente

Lernen-durch-experimente.jpg


An der TU Berlin wird fast alles Wissen in Form von Vorlesungen und Übungen vermittelt. Im Internet kursieren viele Videos, die naturwissenschaftliche Zusammenhänge in Form von Experimenten verdeutlichen. Im Rahmen dieses Bausteins sollen verschiedene Lernformen einander gegenübergestellt werden.

Titel
Lernen mit Experimenten
Thema
Die Methode des Lernens durch Experimente anwenden und ausprobieren. Ziel ist nicht eine faktenbasierte Wissensvermittlung sondern vielmehr das Wecken von Begeisterung und das Begreifen von Zusammenhängen.
Typ
Baustein
Schlagwörter
Experimente, Lernmethoden, Didaktik
Lernziele
Welche Form des Lernens ist für mich sinnvoll? Es soll ein Bewusstsein geschafft werden, dass es für die Vermittlung von Inhalten viele Möglichkeiten gibt und das es sich lohnt darüber nachzudenken, wie diese Inhalte am besten zu vermitteln sind.
Kompetenzen
disziplinübergreifende Erkenntnisgewinnung; Umgang mit unvollständigen und überkomplexen Informationen; Kooperation; Partizipation; Motivation; Unterstützung
Lernformen
Eigenaktivität wird gefördert und gefordert, Kommunikation und Gruppenzusammenarbeit nach dem Motto: "Zusammen sind wir schlauer"
Methoden
Es wird experimentiert sowohl selbstständig als auch unter Anleitung. Im Anschlusss diskutieren wir gemeinsam die verschiedenen Lernmethoden.
Gruppengröße
12-20
Dauer
60 Minuten
Material und Räume
siehe unten.
Qualität
Der Baustein wurde erfolgreich durchgeführt. Er kann ohne weiteres wiederholt werden.
Semester
WiSe17/18


Vorbereitung

Vorbereitung für die Moderation

Die Moderation sollte sich im Vorfeld mit den Experimenten und deren Verständnis auseinandersetzen. Zusätzlich sollten ein paar Probedurchgänge erfolgen.

Vorbereitung für die Teilnehmenden

Es ist keine Vorbereitung für die Teilnehmenden notwendig.

Materialien und Räume

  • Ausdrucke für die Stationen und deren Arbeitsanweisungen
  • Kreppklebeband um die Arbeitsanweisung auf den Tischen zu fixieren
  • 5 Ausdrucke von: J. Eichler (2007): Physik: Grundlagen des Ingenieurstudiums- kurz und prägnant (S. 48-53) : Kapitel 3.2.2. Druck in Flüssigkeiten (ist über den Springer link verfügbar)
  • 1 Computer oder Tablet auf dem folgendes Video abgespielt werden kann:
  • CO2 Rakete: Material:
    • 1 Pipette
    • 1/2 TL Zitronensäure pro Durchführung (Im Drogeriemarkt erhältlich)
    • 1/2 TL Natron pro Durchführung (Im Drogeriemarkt erhältlich)
    • Etwas Wasser
    • 1 Filmdose mit Deckel
    • Folie oder Zeitungspapier zum Drunterlegen
    • Große Schüssel mit Wasser
    • Küchenhandtuch
    • Lappen
  • Kartesischer Taucher:
    • Packpapier oder Plakate um die Theorie festzuhalten
    • Ein dicker Stift
    • ca. 3 leere PET Flaschen
    • ebenso viele leere Fläschchen für Backaroma (z.B. Bittermandel)

Ablaufplan.

Vorbereitung im Raum

  • Es müssen vier Arbeitsstationen aufgebaut werden (jeweils 2 Tische zusammenschieben)
  • In der Mitte des Raumes muss ein Stuhlkreis aufgebaut werden
  • An der Tafel stehen Aspekte, auf die wir die verschiedenen Lernmethoden untersuchen wollen:
    • Durchführbarkeit
    • Aufwand
    • Anwendbarkeit
    • Der Güte mit der das Wissen den Empfänger erreicht
    • Die "Haltbarkeit" des vermittelten Wissens.
  • Vorbereitung der Arbeitsstationen:
    • Auf den vier Stations-Tischen wird die Arbeitsanweisung und Stationsnummer mittig auf den Tisch geklebt.
  • Station 1: Theorie (Druck in Flüssigkeiten):
    • Der Text aus dem Grundlagenbuch von J. Eichler (2007): Physik: Grundlagen des Ingenieurstudiums- kurz und prägnant (S. 48-53) über Druck in Flüssigkeiten wird fünfmal ausgedruckt (Erhältlich über den Springer Link.) und auf dem Tisch ausgelegt.
  • Station 2: Experiment (CO2-Rakete)
    • Material für das Experiment wird auf dem Tisch aufgebaut:
    • Material pro Durchführung: • 1 Pipette • Zitronensäure • Natron • Etwas Wasser • 1 Filmdose mit Deckel • Folie oder Zeitungspapier zum Drunterlegen • Große Schüssel mit Wasser • Küchenhandtücher • Lappen
  • Station 3: Video (Prinzip des Archimedes)
    • Tablet oder Laptop wird auf dem Tisch aufgebaut.
    • Evtl. Lautsprecher aufbauen
      • Achtet darauf, dass die automatische Bildschirmsperre ausgestellt ist, oder die Entsperrung kein Passwort einfordert
  • Station 4: Experiment (Kartesischer Taucher) + Theorie (Kartesischer Taucher)
    • 3 Pet-Flaschen mit Wasser gefüllt und jeweils ein leeres Backaroma-Fläschchen
    • Packpapier oder Plakat
    • Ein dicker Stift
    • Wenn du diese Station betreust, mache dich mit der Theorie vertraut und halte die wichtigste Fakten auf einer Karteikarte fest.

00. Minute - Begrüßung und Ankündigungen.

Die Moderation begrüßt die Teilnehmenden, stellt sich, und den Ablauf des Seminartermins vor:

Es gibt viele Möglichkeiten Lerninhalte zu vermitteln. Im Rahmen der Universität wird oft kritisiert, dass die Vermittlung von Inhalten zu frontal geschehe, dabei gibt es viele Ansätze die eine Alternative sein können.

Im Baustein wollen wir besonders auf Experimente zur Vermittlung von Wissen eingehen. Aus unserer persönlichen Entwicklung wissen wir, dass sich die Dinge, die wir am eigenen Leib erfahren haben, am stärksten in unser Gedächtnis einprägen. (Beispiel: Papa kann sooft er will sagen: "Die Herdplatte ist heiß.". Solange wir uns nicht einmal verbrannt haben, haben wir es nicht verstanden.)

Es gibt auch wissenschaftliche Untersuchungen zu der Frage, inwiefern Lernen durch Experimente sinnvoller ist. Allerdings kommen diese zu dem Ergebnis, dass es wahrscheinlich sinnvoll und nachhaltig ist mit Hilfe von Experimenten zu lernen, es jedoch weiterer Forschung bedarf. Deshalb führen wir heute einen Selbstversuch durch und schauen wie wir persönlich am besten Lernen.

Dieser Baustein besteht aus drei Phasen:

  • Einleitung (in der wir uns gerade befinden)
  • Durchführung der Lernstationen
  • Diskussion

Im zweiten Teil verteilen sich die Teilnehmenden auf die vier "Lernstationen", die sich durch verschiedene Lernmethoden unterscheiden:

  • "Video" - ein Lerninhalt wird durch einen Videofilm vermittelt
  • "Theorie" - ein Lerninhalt wird durch das selbstständige Durcharbeiten eines Arbeitsblattes vermittelt
  • "Experiment" - es wird selbstständig ein Experiment durchgeführt
  • "Experiment + Theorieteil" - es wird unter Anleitung ein Experiment durchgeführt, parallel wird die notwendige Theorie vermittelt

Durch zeitliche Rotation der Teilnehmenden über die vier Lernstationen bekommt jede Person die Chance die vier unterschiedlichen Methoden zu erfahren.

In der abschließenden Diskussion sollen die Vor- und Nachteile bzgl folgender Punkte erörtert werden:

  • Durchführbarkeit
  • Aufwand
  • Anwendbarkeit
  • Der Güte mit der das Wissen den Empfänger erreicht
  • Die "Haltbarkeit" des vermittelten Wissens.

Damit die Teilnehmenden die Punkte im Kopf behalten, stehen sie zur Erinnerung an der Tafel. Während der Stationsarbeit sollen die Teilnehmenden sich immer wieder über die Punkte Gedanken machen.

Nachfolgend werden die Teilnehmenden in die vier Gruppen aufgeteilt und begeben sich an die Lernstationen.

05. Minute - Gruppenphase.

Es werden 4 Gruppen abgezählt mit möglichst nicht mehr als 5 Studis. Die 4 Arbeitsgruppen teilen sich auf die 4 Stationen auf. Nach 10 Minuten wird rotiert, solange bis jede Gruppe jede Station durchgeführt hat.

  • Station 1: Theorie (Druck in Flüssigkeiten)
  • Station 2: Experiment (CO2-Rakete)
  • Station 3: Video (Prinzip des Archimedes)
  • Station 4: Experiment (Kartesischer Taucher) + Theorie (Kartesischer Taucher)
  • Station 1: Theorie (Druck in Flüssigkeiten)
    • Kann von den Teilnehmenden selbstständig bearbeitet werden.
    • Die Teilnehmenden folgen den Arbeitsanweisungen der Station selbstständig. Sie lesen den Text und tauschen sich darüber aus.
  • Station 2: Experiment (CO2-Rakete)
    • Hier kann es sinnvoll sein, dass ein Baustein durchführendes Gruppenmitglied die Station betreut und sich im Vorfeld mit dem Experiment vertraut macht.
    • Das leitende Gruppenmitglied hält sich im Hintergrund und greift nur ein, wenn die Gruppe nicht weiterkommt. Die Aufgabe der Stationsleitung ist es die Gruppe zu motivieren, die Rakete immer höher fliegen zu lassen und das optimale Mischverhältnis zu bestimmen.
    • Es kann sinnvoll sein, die Teilnehmenden nacheinander jeweils zu zweit eine Rakete starten zu lassen.
    • Wenn die Gruppen routieren, sollte die Stationsleitung die Filmdöschen in der Wasserschüssel säubern und abtrocknen.
  • Station 3: Video (Prinzip des Archimedes)
    • Diese Station kann von den Teilnehmenden auch selbstständig bearbeitet werden.
    • Die Teilnehmende folgen den Anweisungen der Arbeitsstation und sehen sich das Video an. Im Anschluss diskutieren sie über ihre Erkenntnisse
  • Station 4: Experiment (Kartesischer Taucher) + Theorie (Kartesischer Taucher)
    • Hier sollte ein Gruppenmitglied die Station betreuen und sich im Vorfeld mit dem Experiment und der Theorie vertraut macht.
    • An dieser Station wird zunächst der kartesische Taucher von den Teilnehmenden ausprobiert. Im Anschluss wird die dahinterstehende Theorie erarbeitet durch die Führung der Gruppenleitung. Formeln können auf dem Plakat oder Packpapier festgehalten werden.

45. Minute - Diskussion

Die Gruppe findet sich zurück in den Stuhlkreis. Die Inhalte der Experimente werden kurz aus Sicht der Teilnehmenden zusammengefasst.

Nun sollen Vor- und Nachteile der verschiedenen Lernmethoden bzgl. der Stichpunkte, die an der Tafel stehen erörtert werden.

Falls die Diskussion nicht so recht ins Rollen kommt, können von den Durchführenden noch weitere Fragen eingebracht werden.

  • Wo habt ihr am meisten gelernt?
  • Wo konntet ihr die meisten Zusammenhänge zu bereits gelerntem finden?
  • Wie unterscheidet sich das Lernen durch Experimente von anderen Methoden?
  • Was für andere Lernmethoden gibt es?
  • Welche Art von Wissen könnte durch das "Lernen durch Experimente" besonders gut/schlecht vermittelt werden?

Außerdem könnt ihr als Gruppe als Diskussions-Anregung eure Eindrücke bei der Bausteindurchführung mit einbringen.

58. Minute - Abschluss

Die Diskussion sollte nun langsam zu einem Ende gebracht werden. Es wird feedback für den Baustein und die Durchführenden eingeholt.


Hinweise und Anmerkungen.

Von den Verfasser_innen.

Gekürzte Variante.

Literaturhinweise und Quellen.