Vortrag mit einigen Hintergrundinformationen und Anregungen zur Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht.

1. Binnendifferenzierung im
naturwissenschaftlichen
Unterricht
Michael Weigend
K-Team EN
20. 3. 2013 Foto: cc-by RDECOM
http://www.flickr.com/photos/rdecom/8518139625/sizes/l/in/photostream/

2. Überblick
1 Hetereogenität
2 Formen der Differenzierung
3 Beispiele für Differenzierungskonzepte
4 Vorschlag für eine Vorgehensweise
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 2

3. 1 Wofür interessieren sich
unsere Schüler?
Wie Computer funktionieren Berühmte Naturwissenschaftler(innen)
und ihr Leben
Wie sich Schwerelosigkeit im All anfühlt Atome und Moleküle
Reinigungsmittel, Seifen
und wie sie wirken
Was wir über Krebs wissen und wie man ihn
behandeln kann
Internationale ROSE Study (Relevance of Science Education), Frühjahr 2004,
in Deutschland 262 Schüler(innen) der 10. Klasse
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 3

4. Interessant
Jungen Mädchen
1. Wie eine Atombombe funktioniert 2,31 1. Warum wir beim Schlafen träumen und was die
2. Wie sich Schwerelosigkeit im All anfühlt 2,26 Träume bedeuten können 2.59
3. Wie Computer funktionieren 2,22 2. Was wir über Krebs wissen und wie man ihn
4. Die neuesten Erfindungen und Entdeckungen in behandeln kann 2,53
Naturwissenschaft und Technik 2,21 3. Was wir über HIV/Aids wissen und wie die
5. Phänomene, die Wissenschaftler noch immer nicht Verbreitung kontrolliert werden kann 2,48
erklären können 2,14 4. Wie man erste Hilfe leistet und grundlegende
6. Biologische und chemische Waffen und ihre medizinische Ausrüstung nutzt 2,42
Auswirkungen auf den menschlichen Körper 2,12 5. Wie man trainieren muss, damit der Körper fit und
7. Explosive Chemikalien 2,08 gesund bleibt 2,38
8. Erfindungen und Entdeckungen, die die Welt 6. Wie sich Schwerelosigkeit im All anfühlt 2,35
verändert haben 2,01 7. Leben und Tod und die menschliche Seele 2,29
9. Schwarze Löcher, Supernovae und andere 8. Über den menschlichen Körper und seine
spektakuläre Phänomene im Weltall 1,99 Funktionen 2,28
10. Auswirkungen von starken Elektroschocks und 9. Epidemien und Krankheiten, die viele Leben
von Blitzen auf den menschlichen Körper 1,98 fordern 2,24
10. Phänomene, die Wissenschaftler noch immer nicht
erklären können 2,24
Quelle: Holstermann, N. & Bögeholz 2007
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 4

5. Uninteressant
Jungen Mädchen
99. Pflanzen in meiner Umgebung 0,92 99. Wie Pflanzen wachsen und sich vermehren 0,84
100. Warum Naturwissenschaftler(innen) manchmal 100. Vorzüge und mögliche Risiken einer modernen
nicht der gleichen Meinung sind 0,91 Landwirtschaft 0,83
101. Astrologie und Horoskope, und ob Planeten- 101. Warum Naturwissenschaftler(innen) manchmal
konstellationen menschliches Leben beeinflussen nicht der gleichen Meinung sind 0,81
können 0,87 102. Wie man Elektrogeräte und mechanische Geräte
102. Essstörungen wie Magersucht und Bulimie 0,84 einsetzt und repariert 0,77
103. Reinigungsmittel, Seifen und wie sie wirken 0,80 103. Atome und Moleküle 0,74
104. Wie Pflanzen wachsen und sich vermehren 0,75 104. Biologischer und ökologischer Anbau ohne
105. Eigenschaften von Lotionen und Cremes, die die Pestizideinsatz und Kunstdünger 0,69
Haut jung erhalten 0,74 105. Berühmte Naturwissenschaftler(innen) und ihr
106. Plastische und kosmetische Chirurgie 0,72 Leben 0,67
107. Berühmte Naturwissenschaftler(innen) und ihr 106. Wie Benzin- und Dieselmotoren arbeiten
Leben 0,59 107. Wie Rohöl zu Materialien wie z.B. Plastik und
108. Symmetrien und Muster bei Blättern und Blumen Textilien verarbeitet wird 0,54
0,42 108. Symmetrien und Muster bei Blättern und Blumen
0,51
Quelle: Holstermann, N. & Bögeholz 2007
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 5

6. Schulbuch
Fragen zu Beginn eines Kapitels
Tausch; von Wachtendonk: Chemie 2000+
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 6

7. Schwierigkeitsgrad und Motivation
“Das Neue ist nur innerhalb einer Mittelregion attraktiv. Ist es zu
vertraut wird es langweilig, ist es zu fremd, flößt es Angst oder
Unbehagen ein.”
Rolf Oerter: Motivation und Handlungssteuerung. In Rolf Oerter: Entwicklungspsychologie, Weinheim 1995, S. 769
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 7

8. Leistungsmotivation
“Tendenz als wesentlich bewertete Aufgabe mit Energie und
Ausdauer bis zum erfolgreichen Abschluss zu bearbeiten”
Nach David McClelland primäres Motiv für Handeln (neben dem
Bedürfnis nach Macht und Zugehörigkeit)
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 8

9. Learned Helplessnes
als Folge von Überforderung
Das Gefühl fehlender Kontrolle über die eigene Situation kann zu
Inaktivität führen.
Martin Seligman (1967)
Foto: cc-nc-nd 2007 Tasumi1968
http://www.flickr.com/photos/mr_mum1968/368877418/
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 9

10. Mit welchem Bild erklären Sie 15-jährigen
Schülern wie ein Katalysator funktioniert?
A B
Foto: cc-by-sa 2006 Roman Maurer
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Aufgeschnitten Foto: cc-by-sa 2011 Robin Müller
er_Metall_Katalysator_f%C3%BCr_ein_Auto.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brennender_Zuckerw
%C3%BCrfel.jpg#file
C D
cc-by-sa 2011 Brazosport College
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dd/Exothermic_
Reaction_with_Catalyst.png
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 10

11. Lernstile (Kolb)
Akkommodieren Divergieren
„feel and do“ „feel and watch“
Konvergieren Assimilieren
„think and do“ „think and watch“
Experiental Learning
Theory (ELT) David A. Kolb: Learning Style Inventory.
Boston (McBer and Company) 1985
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 11

12. Planvolles Experimentieren
Asseln findet man bevorzugt unter Steinen oder
unter loser Rinde abgestorbener Bäume und in der
Streuschicht unter Blättern. Peter vermutet, das
könne an der Feuchte liegen. Verwende die
Experimentierbox um herauszufinden, ob Peter
Recht hat.
1) Überlege dir einen Versuch. Verwende für den
cc-by-nc-sa 2007 Alvesgaspar Versuch nur die in der Box vorhandenen Dinge.
http://commons.wikimedia.org/wiki/
File:Woodlouse_2007-1.jpg
Beschreibe genau die Durchführung des Versuchs in
deinem Hefter, bevor du tatsächlich
experimentierst.
Sinus-Transfergruppe S. 46
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 12

13. Ausprobieren, Basteln
Raspberry Pi
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 13

14. Motive für Lernaktivitäten
• Interesse, an der Sache, Neugierde
• Soziale Bedürfnisse:
Etwas für andere tun,
etwas mit anderen tun
• Kreativität, etwas erschaffen
• Spaß an der Aktivität selbst
• Leistungsmotiv: besser werden
cc-by-nc-sa 2010 Z. Smith Reynolds Library 2http://www.flickr.com/photos/zsrlibrary/4406036991/
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 14

15. Vielfalt braucht Vielfalt
Foto: cc-by 2010 TheBigTouffe http://www.flickr.com/photos/23924262@N04/2889883615
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 15

16. 2 Formen der Differenzierung
Kategorien
• Inhalt
• Lernprodukt
• Lernaktivität
• Sozialform
• Schwierigkeitsgrad
• Lerntempo
• Medien
cc-by-nc-sa Soil Net Library
http://www.soil-net.com/album/People/slides/Kids_soil.jpg
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 16

17. 2.1 Differenzierung nach dem Inhalt
Kompetenzorientierung ermöglicht inhaltliche Vielfalt
Prozessorientierte Kompetenzen
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung
...beobachten und beschreiben chemische Phänomene und Vorgänge und
unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung.
Kompetenzbereich Kommunikation
...argumentieren fachlich korrekt und folgerichtig
Kompetenzbereich Bewertung
...beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen Informationen kritisch auch
hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten.
Quelle: Schulministerium NRW
http://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/lehrplaene/kernlehrplaene-sek-i/gymnasium-
g8/chemie-g8/kernlehrplan-chemie/kompetenzerwartungen-im-fach-chemie/
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 17

18. Testaufgaben, die inhaltliche
Differenzierung berücksichtigen
Basiskonzept chemische Reaktion
Säuren als Stoffe einordnen, deren wässrige Lösungen Wasserstoff-Ionen enthalten.
Aufgabe A Aufgabe B
Wenn man in neutrales Wasser Erkläre an einem Beispiel, was passiert,
Chlorwasserstoffgas einleitet, entsteht wenn man eine Säure mit Wasser
eine saure Lösung. Stelle eine mischt. Stelle eine Reaktionsgleichung
Reaktionsgleichung mit Formeln auf mit Formeln auf und erkläre.
und erkläre die Beobachtung.
Quelle: Schulministerium NRW
http://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/lehrplaene/kernlehrplaene-sek-i/gymnasium-
g8/chemie-g8/kernlehrplan-chemie/kompetenzerwartungen-im-fach-chemie/
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 18

19. 2.2 Differenzierung nach
Lernprodukten
Ausstellung
Akrostichon
Bildergeschichte
Collage
Experiment
Foto-Roman
Gedicht
Odd Man Out
Quiz
Science Fiction Story
Frank Müller 2012
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 19

20. Odd Man Out
Benzin Paraffin Wasser Butan
Was passt nicht?
Denke dir drei weitere Rätsel dieser Art zum
Thema Erdöl aus.
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 20

21. Akrostichon
O
B
S
T
„Ergänze die Zeilen zu einem Text über Obst“
Frank Müller 2012
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 21

22. Akrostichon
Obst werden alle essbaren Früchte, zum
Beispiel Äpfel und Birnen genannt.
Selbst Nüsse zählen zum Obst.
Trockenobst sind getrocknete Früchte.
Frank Müller 2012
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 22

23. Medienbezogene Aufgaben
Entwickelt ein Quiz zum Thema „Chemietechnik“ in Form
einer Impress- oder Powerpoint-Präsentation. Zu jeder Frage
gibt es ein Bild und vier plausible Antwortmöglichkeiten, von
denen nur eine stimmt.
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 23

24. 1 Wo wurde
dieses Foto
aufgenommen?
Bundesarchiv, Bild 183-1989-0412-009 / CC-BY-SA
A In einer Raffinerie B In einem Zementwerk
C In einem Stahlwerk D In einer Anlage zur
Produktion von Kunststoff
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 24

25. Rüdersdorf, Zementwerk
Bei ca. 1400 Grad Celsius werden in den
Zementwerken Rüdersdorf in diesen
Drehrohrbrennöfen aus Kalkstein, Sand,
Rostschlacke und bestimmten
Beimengungen Zementklinker gebrannt.
Bundesarchiv, Bild 183-1989-0412-009 / CC-BY-SA
A In einer Raffinierie B In einem Zementwerk
C In einem Stahlwerk D In einer Anlage zur
Produktion von Kunststoff
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 25

26. 2.3 Differenzierung nach Lernaktivität
basteln
zeichnen
schreiben
pantomimisch darstellen
berechnen
beobachten
…
Mit verbundenen Augen eine Schnur zu einem Dreieck auslegen.
Dagenham Park School, England 2012
Foto: cc-nc-by-sa 2012
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 26

27. 2.4 Differenzierung nach Sozialform
Unterschiedliche Aufgaben zum gleichen Thema (gleicher Text)
für
• Einzelarbeit
• Partnerarbeit (z.B. Partnerinterview)
• Gruppenarbeit (z.B. Textbearbeitung mit verteilten Rollen)
Vorschlag der Sinus-Transfer-Gruppe
SINUS = „Steigerung der Effizienz des Mathematisch –naturwissenschaftlichen Unterrichts“
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 27

28. 2.5 Differenzierung nach
Schwierigkeitsgrad
Gleiches Material (Texte, Bilder, Experimente) aber
unterschiedliche konkrete Aufgaben.
Erstellen Sie mit den Begriffen ein Pfeildiagramm.
Tragen Sie die Begriffe in das Diagramm ein.
Sinus-Transfer-Gruppe
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 28

29. 2.6 Differenzierung nach Lerntempo
Freiarbeit mit Wochenplan (Montessori)
Hausaufgaben
Referate (Assignments)
Vorbereitete Umgebung in einer
Montessori-Schule
Foto: cc-by-nd 2007 Abrinta Montessori School
http://www.flickr.com/photos/alphachimpstudio/367189828/
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 29

30. 2.7 Differenzierung nach Medien
Texte
Bilder
Filme
Interaktive Animationen
Schau dir das Leonardo-
Küchenexperiment an und
erkläre wie die Teebeutelrakete
http://www.wdr5.de/sendungen/leonardo/kuechenexperimente.html funktioniert.
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 30

31. 3 Beispiele für
Differenzierungskonzepte
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 31

32. Idee 1: Lernaufgaben in zwei
Anforderungsstufen (E und G)
Kurt-Schwitters-Schule, Berlin
G E E
G
Die Schüler werden
Anforderungsniveaus
zugeordnet
Foto: US-Navy
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 32

33. Idee 2: Zwei Arten von
Binnendifferenzierung
Weingartenschule Lauenburg/Elbe
1) Herkömmliche Differenzierung (Lehrer differenziert)
• zusätzliche Arbeitsblätter mit mehr oder weniger Aufgaben
• zusätzliche Arbeitsblätter mit schwierigeren oder leichteren Aufgabenstellungen
• Anschauungsmaterial
• vertiefendes oder weiterführendes Zusatzmaterial
2) Natürliche Differenzierung (die Kinder differenzieren selbst )
• ganzheitliche, komplexe Themenangebote
• offene Aufgabenstellungen
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 33

34. Idee 3: Einheitlicher Aufbau
von Unterrichtsreihen
IGS Obernkirchen
Start
Reflexionsphase Klassenphase
- flexible Lernzielkontrolle - Zielklärung
- Aufgreifen der Ergebnisse - Grundlagenvermittlung
- Vertiefung -Klären der Vorgehensweise
25% 25%
Lernphase
selbstständige Arbeitsphase in
verschiedenen Kooperationsformen
mit differenziertem Unterrichtsmaterial
und individualisiertem Lernplan
www.igs-obernkirchen.de/files/
50% konzept_binnendifferen.pdf
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 34

35. Entscheidungen
Wie viel Prozent Differenzierung?
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Unterrichtszeit
Hausaufgaben
Bewertung insgesamt
Bewertung schriftliche Tests
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 35

36. 4 Vorschlag zur Strukturierung
Beispielhafte Unterrichtsreihen in den einzelnen Fächern
Fach:
Thema: der Reihe:
Jahrgangssstufe:
Anzahl der Unterrichtsstunden:
Ablauf
Formen der Differenzierung:
Hausaufgaben: …
Unterricht: …
Beispiel für eine Testaufgabe, die Differenzierung berücksichtigt
Anteil der Differenzierung in Prozent
a) Unterrichtszeit: …%
b) Hausaufgaben: …%
c) Leistungsmessung insgesamt: …%
d) Schriftliche Leistungsmessung: …%
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 36

37. Literatur
Holstermann, N. & Bögeholz, S.: Interesse von Jungen und Mädchen an naturwissenschaftlichen Themen am
Ende der Sekundarstufe I. In Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften; Jg. 13, 2007.
David A. Kolb: Learning Style Inventory. Boston (McBer and Company) 1985.
Alice Kolb, David A. Kolb: The Kolb Learning Style Inventory—Version 3.1 2005
http://www.whitewater-rescue.com/support/pagepics/lsitechmanual.pdf
Frank Müller: Differenzierung in heterogenen Gruppen. Praxisband für die Sekundarstufe I. Schwalbach (Debus
Pädagogik Verlag) 2012.
Rolf Oerter: Motivation und Handlungssteuerung. In Rolf Oerter: Entwicklungspsychologie, Weinheim 1995.
SINUS –Transfer Berlin: Handreichung zur Binnendifferenzierung.
http://www.bioundso.de/Binnendifferenzierung.pdf
cc-by-nc-sa 2013 Michael Weigend: Binnendifferenzierung im naturwissenschaftlichen Unterricht 37