Thomas Stern (IFF*), 1999

Der Universitätslehrgang "PFL**-Naturwissenschaften" (eine Kurzbeschreibung folgt am Ende dieses Artikels) verknüpft Lehren, Lernen und Forschung miteinander. Sowohl Mitglieder des Leitungsteams (alle Uni-Mitarbeiter) als auch die Lehrgangsteilnehmer (Lehrerinnen und Lehrer verschiedener Schultypen, die Biologie, Chemie und/oder Physik unterrichten) sind in fachdidaktischen Forschungsprojekten engagiert, in denen es darum geht, über die eigenen Praxis zu reflektieren, um diese weiterzuentwickeln. Dabei wird am vorhandenen Wissen aller Beteiligten und deren spezifischen Stärken angesetzt. Jeder soll von jedem lernen können und diese Erfahrung einer "Lerngemeinschaft" auch in der eigenen Unterrichtspraxis wirksam werden lassen.

Grundprinzip ist die Kooperation, insbesondere zwischen den Lehrerinnen und Lehrern verschiedener Disziplinen. Es fragt sich, ob sich daraus eine gegenseitige Stützung gemeinsamer Anliegen ergibt (z.B. Erwerb experimenteller Fertigkeiten, ökologisches Bewusstsein, Verständnis für die gesellschaftliche Bedeutung der Naturwissenschaften) und ob Interdisziplinarität eine greifbare Perspektive für den naturwissenschaftlichen Unterricht sein kann.

Eine zweite Frage betrifft das Hauptkriterium für ein erfolgreiches Weiterbildungsprogramm: Wie kann eine nachhaltige Wirksamkeit des Erlernten sichergestellt werden, insbesondere eine methodische Sicherheit beim Verwirklichen von Innovationen im eigenen Umfeld?

Das "PFL-NaWi"-Programm versucht konstruktive Antworten auf diese beiden Fragen zu finden. Im folgenden werden einige Module vorgestellt, die so oder eventuell in abgewandelter Form auch in anderen Fortbildungskontexten angewendet werden können.

Zu Beginn des Lehrgangs wird jeder Teilnehmer und jede Teilnehmerin aufgefordert, auf einem kleinen Plakat den eigenen "wissenschaftlichen Lebenslauf" darzustellen, entweder in Worten oder grafisch, womöglich illustriert mit einem charakteristischen Foto. Ausgangspunkt für das gegenseitige Kennenlernen in den regionalen Arbeitsgruppen ist die eigene biografische Geschichte, der persönliche Zugang zu den Naturwissenschaften verbunden mit den individuellen Interessen. Auch das berufliche Selbstverständnis und die Hauptanliegen bei der Gestaltung des naturwissenschaftlichen Unterrichts werden in den gemischten Lehrergruppen reflektiert.

Anhand einer dokumentierten Unterrichtseinheit (Konzeptpapier, Schüleraufzeichnungen, schriftliche Kommentare, Fotos, ...) stellt eine Lehrerin ihre Arbeitsweise vor und wird dazu von den anderen Gruppenmitgliedern befragt. Das "Analysegespräch" (s. Altrichter/Posch) ist eine strukturierte Gesprächsform, bei der ein Moderator auf vier strikt einzuhaltenden Regeln zu achten hat: "Keine Kritik!", "Keine Vorschläge!", "Keine eigenen Stories!" und "Nur Fragen!". Das soll der Gruppe das Verständnis für die vorgestellten Anliegen und Vorgangsweisen erleichtern und der befragten Person den Verzicht auf defensive und selbstrechtfertigende Argumente. Dabei zeigt sich, dass gerade Rückfragen von Vertretern anderer Fächer nützlich dabei sein können, eigene Positionen klarer zu begründen und zu vertiefen, gelegentlich aber auch zu revidieren. Sofern im kollegialen Gespräch für Anteilnahme und grundsätzliche Anerkennung gesorgt wird, kann das Bewusstsein erheblich geschärft werden für das, was man tun möchte, was einen motiviert und was man tatsächlich erreicht.

Eine Biologielehrerin stellte beispielsweise einen Lehrausgang in den Zoo vor, bei dem das Verhalten von Tiergruppen genau zu beobachten und zu deuten war. Obwohl der Tiergartenbesuch ein voller Erfolg war, machten die kollegialen Rückfragen im Analysegespräch ("Warum bereitest du die Klasse gemeinsam vor, wenn die Aufgabenstellungen unterschiedlich sind?") die Lehrerin nachdenklich und bewogen sie zu Änderungen bei den nächsten Lehrausgängen. Sie verkürzte in der Folge die gemeinsame Vorbereitung, ließ die Schülerinnen selbst recherchieren und gab ihnen mehr Zeit, ihre Ergebnisse vor der Klasse zu präsentieren.

Die drei Fachgruppen der Biologie-, Chemie- und Physiklehrerinnen und -lehrer werden vor die Aufgabe gestellt, sich darauf zu einigen, welche Fähigkeiten ihre Schülerinnen und Schüler in erster Linie erwerben sollen. Ist die vordringliche Aufgabe des Unterrichts, Wissen über Fakten, Fachbegriffen und Erklärungszusammenhänge zu vermitteln? Oder vor allem die Anwendung praktisch-methodischer Kenntnisse? Oder vielmehr Verantwortungs- und Handlungsfähigkeit?

Die im Plenum präsentierten Ranglisten der Fachgruppen unterscheiden sich meist erheblich voneinander. Als Top-Prioritäten wurden in einem Fall "Staunen, Neugier, Freude" (Biologie), "Selbstständiger Wissenserwerb" (Physik) und "Einsicht, dass Chemie überall ist" (Chemie) genannt. Eine mehr oder weniger heftige Auseinandersetzung mit den Kolleginnen und Kollegen der anderen naturwissenschaftlichen Fächer ist unausweichlich; unter günstigen Umständen führt sie zur weiteren Klärung der jeweiligen fachdidaktischen Prioritäten. Hilfreich ist dabei (auch in Hinblick auf den Lehrplan ‘99) die Frage, welche übergeordneten Lernziele relevant sind, und welche Beiträge dazu von den einzelnen Fächern zu erwarten sind.

Dabei spielen nicht nur inhaltliche Differenzierungen eine Rolle (Ist der Erdmagnetismus oder die globale Erwärmung eher physikalisches, ein biologisch-ökologisches oder ein fächerübergreifendes Thema?), sondern auch Fragen der Anwendung wissenschaftlicher Methoden (Wie überprüft man experimentell, ob ein Erklärungsmodell gilt oder nicht?).

5. Kollegialer Austausch von Unterrichtsideen

Wichtige Teile der PFL-Seminare werden von den Teilnehmerinnen und Teilnehmern selbst gestaltet. Dabei reflektieren sie gemeinsam ihre Unterrichtspraxis und geben bewährte Erfahrungen weiter:

• "Experiment des Tages": Am Beginn der Vormittage des ersten Seminars wird jeweils ein Demonstrationsversuch vorgeführt. Er soll im Aufbau möglichst einfach, im Ergebnis jedoch überraschend sein und zum Nachdenken anregen. Damit bauen die Teilnehmer und Teilnehmerinnen ihr Repertoire an Freihandversuchen aus und machen es einander zugänglich.

• "Ideenbasar": Jede Teilnehmerin und jeder Teilnehmer zeigt einen Lieblingsversuch oder ein herausforderndes Rätsel o. dgl. (sog. "naturwissenschaftliche Bonbons") im Rahmen einer Vernissage vor. Die Aufgaben sollen sich für selbstorganisierte forschend-entdeckende Schüleraktivitäten eignen, mit selbsterklärenden schriftlichen Beschreibungen, wobei nicht die Aktivität selbst, sondern der damit verbundene Erkenntnisgewinn im Mittelpunkt steht, der im Idealfall auf mehrere Fächer ausstrahlt. (Ein Beispiel für einen ausgestellten Versuch war "Fraktale auf der Christbaumkugel". In einer Holzkiste sind glänzende Kugeln in dichter zweidimensionaler Packung angeordnet. Davor stehende Gegenstände werden zwischen deren konvexen Spiegeloberflächen mehrmals hin- und herreflektiert und dabei immer wieder verkleinert, sodass sich faszinierende Fraktalstrukturen ergeben.)

• "Stationenbetrieb": Teilnehmerinnen und Teilnehmer führen ganze Unterrichtssequenzen aus mehreren einfachen Beobachtungen, Versuchen usw. vor, die man in beliebiger Abfolge durchführen kann. (Ein Beispiel dafür waren Versuche zum selbstständigen Studium von Brechung und Totalreflexion - für einer Phase "offenen Lernens" in einer Oberstufenklasse.)

Dabei zeigt sich, dass es bei gängigen Aufgabenstellungen in den einzelnen Fächern aufschlussreiche Unterschiede gibt zwischen

Es hängt vom Bewusstseinsstand der Diskutantinnen und Diskutanten ab, ob diese Differenzen als unvereinbar und ihre Reflexion als überflüssig gesehen werden oder als gegenseitige Anregung, Bereicherung und Ergänzung.

Fixer Bestandteil der "PFL-NaWi"-Seminare ist ein "Fachwissenschaftlicher Tag". Zu einem fächerübergreifenden Thema - etwa "Radioaktivität", "Wasser" oder "Kommunikation" - gibt es biologische, chemische und physikalische Übungen, die man in Art eines Stationenbetriebs absolvieren kann. Im Anschluss daran findet ein Workshop statt, in dem gemischte Gruppen Konzepte für fächerübergreifenden Unterricht entwerfen und im Plenum vorstellen. Die vorgegebene Struktur für diese Unterrichtskonzepte sieht Überlegungen zu sechs Bereichen vor:

1. Themenfindung (Ausgangspunkt; Bedeutung);
2. Lernziele (fachbezogene und fächerübergreifende Ziele; kognitive Niveaus);
3. Unterrichtsplanung (Zeitrahmen, Ressourcen, Kooperation zwischen den Fächern);
4. Unterrichtsangebote (Zieldiskussion, Anregungen, Bezug zum Vorwissen, Beurteilung);
5. Lernaktivitäten (Was sollen die Schüler/innen tun?);
6. Evaluation (Kriterien/Indikatoren/Instumente zur Überprüfung der Unterrichtsqualität).

Eine der interdisziplinären Gruppen entwickelte beispielsweise ein detailliertes Konzept für eine Unterrichtseinheit zum Thema "Osmose". Ausgangspunkt war ein Versuch mit einer ausgehöhlten, mit Zucker gefüllten Rettichknolle. In dieser Höhle hat sich nach einigen Stunden ein Großteil des Safts gesammelt, während der übrige Rettich verschrumpelt ist. Die Diskussion dieses Phänomens ist dann die Grundlage für die Erklärung der Verteilung von Wasser in den oberen Regionen der Pflanzen.

Es zeigt sich, dass bei der Unterrichtsplanung erhebliche Schwierigkeiten auftreten können, wenn die Vertreterinnen und Vertreter der einzelnen Fächern unterschiedliche

- Denkkategorien verwenden;

- Prioritäten setzen;

- Unterrichtsmethoden benützen.

Nicht zuletzt hängt es von den Erfahrungen und Fähigkeiten zur Teamkooperation ab, ob es gelingt, ein gemeinsames Konzept zu entwickeln (und später zu realisieren). Oft ist dieses dann zur Freude der Beteiligten interessant, vielschichtig und facettenreich.

7. "Peer review" in (teilweise selbstorganisierten) Regionalgruppentreffen

Außer den drei einwöchigen Seminaren gibt es fünf eineinhalbtägige PFL-Regionalgruppentreffen. Bei diesen stehen neben Methodentraining, Schreibworkshops und fachdidaktischen Diskussionen meist kollegiale Unterrichtsbesuche auf dem Programm. Jede dieser Unterrichtsbeobachtungen wird durch eine Analyse der Klassensituation und Offenlegung der Ziele dieser Stunde vorbereitet. Die Gruppenmitglieder werden ersucht, die Kollegin bei der Beantwortung ihrer Forschungsfrage zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden meist auch Schülerinterviews geführt. Die Hospitationen erfolgen freiwillig; gegenseitiges Vertrauen ist dabei unbedingte Voraussetzung. Besonders bei der Verwirklichung innovativer Ideen können kritisch-freundliche Rückmeldungen von Peers (bzw. indirekt von Schülerinnenund Schülern) hilfreiche Korrektive sein, insbesondere wenn sie außerfachliche Perspektiven einbringen und spezifische Prioritäten nicht teilen, scheinbar naive Fragen stellen und so "blinde Flecken" ins Licht rücken.

Ein Beispiel dafür ist das umfassende Gruppenfeedback zur Laborstunde einer neunköpfigen Wahlpflichtgruppe. Der Chemielehrer ist der Frage nachgegangen: "Was bringen Experimente im Chemieunterricht?" Er war dazu übergegangen, die Schüler in Gruppen experimentieren und Informationen dazu aus Buch und CD-Roms holen zu lassen. Seine Erwartung war, dass sich durch selbständiges Arbeiten ihr Verständnis für Chemie wesentlich verbessern würde. Die Beobachtungen und v.a. die Schülerinterviews bestätigten dies zu seiner anfänglichen Enttäuschung nicht. Die sehr differenzierten Rückmeldungen führten ihn aber in der Folge dazu, seinen innovativen Unterricht weiterzuentwickeln und bei den experimentellen Aufgabenstellungen die Rekapitulation von Grundkonzepten stärker zu betonen.

8. Begleitung von Innovationen durch Fallstudien

Wesentlichstes Merkmal des PFL-Lehrgangs sind die Studien, in denen die Lehrerinnen und Lehrer Aspekte ihrer Arbeit untersuchen und innovative Ansätze dokumentieren, und die das IFF in einer eigenen Publikationsreihe für forschende Lehrer/innen veröffentlicht. Im Mittelpunkt des Interesses steht das Lernen von SchülerInnen, so z.B. die

Frage: Wie gelangen SchülerInnen zu naturwissenschaftlichem Verständnis und zu einem konstruktiven Umgang mit naturwissenschaftlichen Kenntnissen? Schule wird dabei nicht nur als Ort der Vermittlung, sondern auch der Generierung und kritisch-prüfenden Einschätzung von Wissen gesehen. Methoden der Aktionsforschung helfen dabei, die Ergebnisse der eigenen Arbeit mit den angestrebten Zielen und dem geleisteten Aufwand in eine realistische Beziehung zu bringen, die eigenen Anstrengungen unter veränderten Perspektiven zu sehen und neue Partner/innen für gemeinsame Projekte zu gewinnen.

Ein Beispiel ist die Studie von Ilse Bartosch (PFL-NW 4, 1995), einer Wiener Physiklehrerin, die mit den mageren Ergebnissen ihres Unterrichts höchst unzufrieden war. Das fachliche Interesse v.a. der Mädchen ihrer Klasse war gering, Lernen war für sie gleichbedeutend mit sturem Auswendiglernen, und selbst ausführlichste Erklärungen führten zu keinem nennenswerten Verständnis. Eine selbstkritische Analyse ihres Unterrichts anhand mehrerer Interviews mit Schülerinnen führte in der Folge zu der Idee, den Lernenden mehr Spielraum und Wahlmöglichkeiten zu geben. Durch die Einführung offener Lernformen verbesserte sich nicht nur die Lernbereitschaft, sondern auch das naturwissenschaftliche Verständnis der Schülerinnen. Die methodische Strenge der Untersuchung ebnete so nicht nur den Weg zu unterrichtsmethodischen Innovationen, sondern auch zu niveauvolleren naturwissenschaftlichen Aufgabenstellungen, insbesondere Auseinandersetzungen mit aktuellen astrophysikalischen und hochenergiephysikalischen Forschungen. Ein wichtiges "Nebenprodukt" dieser intensiven Untersuchung war eine wesentlich entspanntere und herzlichere Beziehung zwischen der Lehrerin und den Schülerinnen, die sich durch ihre neue Rolle als Partnerinnen im Forschungsprozess aufgewertet fühlten. Drei Jahre nach dem Abschluss ihres Lehrgangs leitet diese Kollegin übrigens gemeinsam mit Doris Elster, einer anderen "PFL-NaWi"-Absolventin, am P.I.-Wien ein eigenes Weiterbildungsprojekt für Lehrer/innen.

Die Struktur der Studien folgt gängigen wissenschaftlichen Publikationsregeln: Einer kurzen Einführung in die persönlichen Motive und die schulischen Bedingungen der Untersuchung folgt eine Begründung für die Wahl der Methoden (Fragebogen? Interviews? Dokumentenanalyse? O.a.?) und eine Darstellung der Datenerhebung. Daran schließt sich die Interpretation und Diskussion in Hinblick auf die Forschungsfrage an. Inwiefern haben sich anfängliche Vermutungen bestätigt? Und inwiefern hat die Berücksichtigung anderer Sichtweisen zu einem neuen Bild der Situation geführt? Der entscheidende Punkt ist dann, welche Konsequenzen aus diesen Einsichten zu ziehen sind. Der Sinn der Aktionsforschung besteht schließlich darin, neue Handlungsmöglichkeiten zu erschließen, eigene Spielräume zu erweitern und Schritte für eine verbesserte Praxis vorzubereiten.

Wesentliches Merkmal aller PFL-Aktivitäten sind kontinuierliche formative (Selbst-)

Evaluationen mit dem Ziel, die Qualität der Forschungs- und Entwicklungsprozesse zu verbessern. Die PFL-Studien enthalten zumindest ansatzweise Evaluationen: Bei der Reflexion der Lehrertätigkeit sollen mehrere Sichtweisen (v.a. durch Befragungen von Schüler/innen) einbezogen werden. Anregungen, wie man dabei vorgehen kann, liefert die Evaluation des PFL-Lehrgangs selbst, deren Zwischenergebnisse für alle Beteiligten zugänglich sind. Aus ihnen werden Rückschlüsse für den weiteren Verlauf gezogen. So erhalten die Teilnehmer/innen während der Seminare in den sogenannten "Morgenreflexionen" ausgiebig Gelegenheit für Kritik und Anregungen. Eine umfassende Evaluation jedes Seminars stützt sich auf die Auswertung offener Feedbackbögen (der Teilnehmer/innen und der Teammitglieder). Deren Ergebnisse dienen der laufenden Lehrgangsplanung ebenso wie gelegentliche externe Evaluationen auf der Grundlage von Teilnehmerinterviews (Duit, Labudde) und schriftliche Absolventenbefragungen (Rauch) oder den vorliegenden Teilnehmerstudien. In Hinblick auf die Weiterentwicklung des gesamten Lehrgangsprogramms und seine Einbettung in eine vierjährige Ausbildung mit akademischem MAS-Abschluss ("ProFiL - Professionalität im Lehrberuf") führte zuletzt Franz Rauch eine fokussierte Evaluation durch und untersuchte, welche Auswirkungen die Interdisziplinarität der PFL-Programme auf das wissenschaftliche Selbstverständnis und die Lehr- und Forschungspraxis der Teilnehmer/innen sowie des Leitungsteams hat. Dabei stellte sich heraus, dass fächerübergreifende naturwissenschaftliche Projekte zwar auf beträchtliche strukturelle Schwierigkeiten stoßen, im Lehr- und Forschungsbetrieb aber an Bedeutung gewinnen. Bei ihrer Verwirklichung bieten Kooperationen wie jene im Rahmen von PFL wesentliche Unterstützung.

"PFL-Naturwissenschaften" setzt bewusst an den vorhandenen Stärken der teilnehmenden Lehrerinnen und Lehrer an, versucht sie dabei zu unterstützen, ihr Wissen systematisch weiterzuentwickeln und anderen zugänglich zu machen. Dabei wird nicht nur die Verbesserung ihrer individuellen Professionalität angestrebt, sondern indirekt auch der Lehrerkooperation am Schulstandort und der Kommunikation unter den Lehrer/inne/n verschiedener naturwissenschaftlicher Fächer. Die bisherige Erfahrung zeigt, dass die interdisziplinäre Zusammenarbeit sowohl zur Klärung eigener fachspezifischer Prioritäten beiträgt als auch zur Verwirklichung fächerübergreifender Lernprojekte. Wichtig scheint dabei zu sein, dass im Rahmen des Weiterbildungsangebots für Strukturhilfen bei der Teamarbeit (s.o.) gesorgt wird.

Schwieriger zu beantworten ist die Frage, wie die nachhaltige Wirksamkeit des professionellen Wissenserwerbs gesichert werden kann. Aus den Rückmeldungen eines Großteils der "PFL-NaWi"-Absolventinnen und -absolventen geht zwar hervor, dass der Lehrgang zu Ermutigung, mehr Selbstbewusstsein und neuen Plänen geführt hat. Dafür sind aber sicherlich mehrere Faktoren ausschlaggebend. Einer davon ist aber sicherlich die ständige Reflexion der eigenen Aktivitäten im Kreis der Regionalgruppe. Die Schärfung des Blicks für eigene Stärken und Schwächen, die systematische Verwendung von Forschungsmethoden bei der Analyse der eigenen Situation, das methodische Vorgehen bei der Planung, Durchführung und Evaluation von Innovationen, der Austausch von dokumentierten Zwischenergebnissen mit "kritischen Freunden" führen zu einer wesentlichen Kompetenzerweiterung. Die Bedeutung der Verschriftlichung in Form einer Studie für die Qualitätsentwicklung kann dabei nach unserer Einschätzung kaum überbewertet werden. Sie garantiert durch die Anlehnung an wissenschaftliche Vorgangsweisen nicht nur eine Schärfung der Wahrnehmung, eine intensive Reflexion und eine nachvollziehbare Ergebnissicherung bei der Auseinandersetzung mit der eigenen Tätigkeit, sondern ist auch die Basis für eine professionelle Kommunikation.