Schüler modellieren den Treibhauseffekt: Unterrichtskonzept und Ergebnisse einer Erprobung in der Sek II

Abstract

Dieser Beitrag stellt ein Unterrichtskonzept für die Oberstufe vor, das im Rahmen des EU-Projekts Co-Lab (Collaborative Laboratories for Europe) am IPN entwickelt worden ist und berichtet über ausgewählte Ergebnisse einer Piloterprobung. Die Unterrichtseinheit behandelt physikalische Grundzüge des Treibhauseffekts, die die Schülerinnen und Schüler durch selbstständige grafische Modellierung („Stock and Flow“; System Dynamics) am PC entdecken bzw. konstruieren sollen. Dabei forschen die Lernenden kollaborativ in kleinen Gruppen à 3-4. Neben einigen obligatorischen Teilen bietet das Konzept optionale Module an, so dass die Einheit einen Umfang zwischen 10 und 30 Stunden haben kann. Die Einheit ist in sieben Oberstufen-Kursen der Fächer Physik und Biologie erprobt worden. In einer Pilotuntersuchung wurden vor und nach dem Co-Lab-Unterricht Schülerfragebögen eingesetzt, um u.a. Lernzuwächse beim Modellieren zu ermitteln. Je nach Item liegen von 22 bis 65 Schülerinnen und Schülern Vor- und Nachtestdaten vor. Es zeigt sich, dass nach Modellierung des Treibhauseffekts im Co-Lab-Unterricht deutlich mehr Schülerinnen und Schüler als vorher in der Lage waren, im Test bei einer Thermostat-regulierten Raumheizung eine Prozesswiederholung sowie die Strukturen des Energiedurchflusses und der regulierenden Rückkopplung zu entdecken und zu modellieren.