1. Forschendes Lernen im naturwissenschaftlichen Unterricht
Szenario:
Im Rahmen einer Metaanalyse wurden 37 Studien ausgewertet, die Forschendes Lernen im Klassenzimmer untersuchten. Besonders wirksam war der Unterricht, wenn Schülerinnen und Schüler:
eigene Fragestellungen entwickelten,
Experimente planten und durchführten,
die Ergebnisse ihrer Experimente interpretierten und erklärten,
ihre Befunde im Klassenverband präsentierten und diskutierten.
Beispiel:
Im Themengebiet „Astronomie“ (Klassen 6/7) übernahmen Schülerinnen und Schüler die Perspektive von Galileo und anderen historischen Figuren. Sie analysierten Texte mithilfe von Leitfragen, präsentierten ihre Ergebnisse und diskutierten diese im Plenum. Die Lehrkraft steuerte und begleitete die Aktivitäten gezielt, um die epistemische Tiefe zu sichern. Diese Unterrichtsform zeigte gegenüber lehrerzentrierter Instruktion deutlich höhere Lernerfolge 1.
2. Computational Thinking mit Calliope mini (Grundschule)
Szenario:
Das Bildungsangebot „Programmiere, damit dir ein Licht aufgeht“ für Klassen 3 und 4 setzt auf problemorientierte Aufgaben mit dem Mini-Computer Calliope mini. Der Unterricht ist nach dem Prinzip des angeleiteten forschenden Lernens gestaltet und fördert explizit epistemische, prozedurale und soziale Aktivitäten:
Schülerinnen und Schüler formulieren Vermutungen zu Programmierbefehlen und überprüfen diese experimentell.
Sie entwickeln und begründen eigene Lösungswege für Programmierprobleme (z. B. automatisches Fahrradrücklicht).
In Kleingruppen werden verschiedene Lösungsansätze diskutiert, optimiert und anschließend im Plenum präsentiert.
Fehler (Debugging) werden gemeinsam identifiziert, Ursachen vermutet und Lösungen begründet.
Beispielhafte Sequenzen:
Sequenz 4: Programmierung eines automatischen Fahrradrücklichts: Schülerinnen und Schüler abstrahieren die Problemstellung, wählen Bausteine aus, planen die Reihenfolge, programmieren und optimieren die Lösung. Die Ergebnisse werden verglichen und begründet.
Sequenz 6: Komplexere Aufgaben werden in Teilprobleme zerlegt, Lösungen für die Teilprobleme werden entwickelt, diskutiert und zu einer Gesamtstrategie zusammengefügt.
Diese Szenarien sind so angelegt, dass sie sowohl individuelles als auch kollaboratives Forschen, Erklären, Begründen und Diskutieren fördern – zentrale Aspekte epistemisch und sozial wirksamer Lernaktivitäten.
3. Educational Robotics (EU-Projekt RoboCoop)
Szenario:
Im Rahmen des EU-Projekts RoboCoop wurden 188 Coding- und Robotik-Workshops an Schulen durchgeführt. Die Lernsettings waren interdisziplinär und praxisorientiert gestaltet:
Schülerinnen und Schüler arbeiteten in Teams an realen Problemstellungen mit Robotern (z. B. Thymio, Lego Mindstorms).
Sie entwickelten gemeinsam Lösungsstrategien, programmierten Roboter und diskutierten die Ergebnisse.
Die Reflexion von Fehlern, das Begründen von Lösungswegen und die Präsentation der Ergebnisse standen im Mittelpunkt.
Ergebnisse:
Die Workshops zeigten, dass „Hands-on Activities in a Team“ und „Learning Together“ bevorzugte und besonders wirksame Methoden waren. Die Rolle der Lehrkraft als Lernbegleiterin, die gezielte Impulse gibt und Reflexionen anstößt, wurde als zentral für den Lernerfolg identifiziert (siehe 3.)
Fazit für die Unterrichtspraxis
Epistemisch orientierte Aktivitäten (Erklären, Begründen, Reflektieren) sind besonders lernwirksam, wenn sie durch gezielte Lehrerimpulse unterstützt werden.
Prozedurale und soziale Aktivitäten (gemeinsames Entwickeln von Fragestellungen, Datensammlung, Diskussion) fördern sowohl das Verständnis als auch die Motivation und Selbstwirksamkeit der Lernenden.
Konkret erforscht wurden diese Ansätze in naturwissenschaftlichen, technischen und informatischen Unterrichtsszenarien – von der Grundschule (z. B. Calliope mini) bis zur Sekundarstufe (z. B. Astronomie, Robotik-Projekte).
Empfehlung:
Lehrkräfte sollten Unterricht so gestalten, dass Schülerinnen und Schüler aktiv forschend tätig werden, eigene Erklärungen und Begründungen entwickeln und ihre Ergebnisse im sozialen Austausch reflektieren können. Die gezielte Steuerung und Unterstützung durch die Lehrkraft bleibt dabei ein entscheidender Erfolgsfaktor.