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Wieso, weshalb, warum?

Grundschullehrer fürchten die eigene Blamage im naturwissenschaftlichen Unterricht. Schüler langweilen sich angesichts faktenlastiger Physik- und Chemiestunden. Eine Katastrophe, fanden Forscher und Pädagogen in Frankreich – und bildeten mit La main à la paˆte ein unterstützendes Netzwerk zur Rehabilitierung ihrer Domäne. Ihr Ansatz: Wissenschaften zum Anfassen.




Guillaume Lecointre ist eine Autorität auf dem Gebiet der Evolutionsbiologie. Der französische Professor forscht am renommierten Pariser Naturkundemuseum Muséum National d’Histoire Naturelle. Er ist Mitglied etlicher Forschungsgesellschaften, hat mehr als 60 Publikationen veröffentlicht und vier Fachbücher geschrieben. Lecointre hält Fachvorträge und betreut Doktoranden. Und er gibt Grundschullehrern Tipps für ihren naturwissenschaftlichen Unterricht. Wenn sie ihn fragen.

Alle paar Wochen findet Lecointre in seinem E-Mail-Eingang Post von Grundschulpädagogen auf der Suche nach fachlicher Erleuchtung. Neulich wollte eine Lehrerin von ihm wissen, welche Wissenschaftler die Namen der verschiedenen Arten des Menschen festgelegt haben. Und warum sie für den modernen Menschen ausgerechnet den Terminus Homo sapiens wählten. Eine andere Grundschulpädagogin fragte: „Was wird es nach dem Menschen geben?“ Lecointre half mit einer wissenschaftlich haltbaren Antwort. „Viele herkömmliche Lehrbücher behandeln derartige Aspekte nicht“, sagt der Evolutionsbiologe, „deshalb müssen Lehrer auch andere Quellen anzapfen können.“

Lecointre ist einer von 200 Ansprechpartnern, die ehrenamtlich an dem Projekt La main à la pâte – zu Deutsch etwa „selbst Hand anlegen“ – mitarbeiten. Das Netzwerk aus Biologen, Chemikern, Physikern, Ingenieuren und Pädagogen will Lehrer mit Rat und praktischer Hilfe unterstützen, wenn die besseren naturwissenschaftlichen Unterricht machen wollen. Mit aktuellem Fachwissen und mit Handwerkszeug, das die Grundschulpädagogen nicht im Studium gelernt haben.

Auf der Web-Seite des Projektes dreht sich deshalb alles darum, Lehrern beim Schließen ihrer fachlichen Wissenslücken zu helfen oder ihnen pädagogische Ratschläge zu geben. Per E-Mail gestellte Fragen beantwortet das Experten-Netzwerk innerhalb von 48 Stunden. Suchen die Grundschul-Lehrkräfte Ideen für ihren Unterricht, können sie sich kostenlos Module mit genauen Anweisungen für den Aufbau von Schulstunden herunterladen. In Online-Diskussionsforen finden sie Lehrer und Naturwissenschaftler zum Fachsimpeln. Und wenn ihnen die virtuelle Beratung nicht reicht, kommen die Experten von La main à la pâte auf Wunsch auch in die Klassenzimmer, um die Lehrer beim Unterricht zu unterstützen. 13 regionale Zentren der Organisation koordinieren den Besuch von Wissenschaftlern in den Schulen, bieten Fortbildungsseminare für Lehrer an und stellen ihnen Materialien für Experimente zur Verfügung.

Dabei verfolgt La main à la pâte ein besonderes pädagogisches Konzept: Im Vordergrund steht das Experimentieren der Kinder. Sie sollen selbst Hypothesen und Ideen entwickeln, ihre Annahmen überprüfen und anwenden. Daneben geht es um das Verknüpfen von naturwissenschaftlichem Lernen und Sprache. Jedes naturkundliche Thema wird über einen längeren Zeitraum behandelt, und im Laufe des Prozesses sollen die Kinder ihr Wissen durch Argumentieren und Hinterfragen vertiefen und festigen.

David Jasmin nennt das Konzept „forschendes Lernen“. Der Leiter von La main à la pâte arbeitet mit einem kleinen Team hauptberuflicher Mitarbeiter in Montrouge, rund 20 Minuten außerhalb des Stadtzentrums von Paris. Dort hat ihnen die Eliteuniversität École Normale Supérieure Räume zur Verfügung gestellt. In den Büros stehen abgedeckte Mikroskope und ausgemusterte Holzgloben. Die Schreibtische und Bücherregale von Jasmin und den zwei Kollegen, mit denen sich der 39-Jährige sein Zimmer teilt, scheinen älter als der Projektleiter.

Luxus ist Mangelware. Idealismus nicht. „Lehrer und Schüler sollen lernen, die Naturwissenschaften zu lieben“, sagt Jasmin, selbst promovierter Physiker. In vielen Klassenzimmern mangele es nach wie vor an der Didaktik. „Der Unterricht läuft häufig noch genauso ab wie vor 50 Jahren.“ Lehrer bauten vorschnell auf Abstraktion und setzten Schülern fertige Formeln und Lehrsätze vor, ohne dass sich dabei ein Bild oder eine praktische Anwendungsidee im Schülerhirn bilde. Pädagogik als eine Art geistigen Bodenturnens zur allgemeinen Ertüchtigung. „Wer nicht auf frontal vermitteltes Faktenwissen setzt, streicht den naturwissenschaftlichen Unterricht häufig sogar komplett“, weiß Projektleiter Jasmin. 1995, als die Idee zu La main à la pâte entstand, wurden in nur weniger als fünf Prozent aller französischen Grundschulklassen naturwissenschaftliche Fächer unterrichtet. Eine katastrophale Situation, findet David Jasmin. Theoretisch müssten die Naturwissenschaften an allen Grundschulen unterrichtet werden, praktisch prüfe jedoch niemand, was in den Klassenzimmern tatsächlich passiert. Vor allem die Angst vor dem eigenen Versagen vermiese vielen Lehrern die Lust an Fächern wie Physik, Chemie oder Biologie. „Die meisten haben schlechte Erfahrungen in der eigenen Schulzeit gesammelt und unterrichten trotzdem – wenn überhaupt – in der gleichen Art, die ihnen als Schüler den Spaß am Thema geraubt hat.“ Ein Teufelskreis, der lange nicht durchbrochen wurde, vor allem, weil der gesellschaftliche Druck fehlt, glaubt Jasmin: „Eltern verlangen, dass ihre Kinder schreiben, lesen und rechnen können. Alles andere erscheint ihnen nicht essenziell.“ Eine Niete in Physik oder Chemie zu sein ist niemandem peinlich.

Auf breiter Ebene gegen naturwissenschaftliche Ignoranz

Das ist in Deutschland nicht anders. Und auch hier zu Lande halten sich beispielsweise rund 80 Prozent der Lehrkräfte an Grundschulen nicht für kompetent, Technikthemen oder Physik zu unterrichten, hat Kornelia Möller, Professorin für Didaktik des Sachunterrichts an der Universität Münster, in Umfragen herausgefunden. Wer für Physik oder Technik schwärmt, unterrichtet lieber am Gymnasium. An die Grundschule gehen überwiegend Frauen, die sich allenfalls für Biologie interessieren.

Ähnlich wie La main à la pâte in Frankreich will die deutsche Professorin mit Weiterbildungsangeboten für Pädagogen das Interesse an den Naturwissenschaften ankurbeln. Die Didaktische Werkstatt, die sie seit Mitte der neunziger Jahre regelmäßig anbietet, ist ausgebucht, ständig werden Kisten mit Unterrichtsmaterial in Münster ausgeliehen. Doch während das Angebot des Lehrstuhls in Deutschland noch eine von wenigen Ausnahmen ist, bekämpft Frankreich die naturwissenschaftliche Ignoranz in den Grundschulen mit La main à la pâte auf nationaler Ebene.

Angeregt durch den französischen Nobelpreisträger für Physik, Georges Charpak, hatte vor allem die französische Akademie der Wissenschaften Mitte der neunziger Jahre die Idee einer nationalen Initiative unterstützt. Andere wissenschaftliche Organisationen und Ausbildungsstätten schlossen sich bald an, auch sie stellten Gelder und Fachwissen bereit. 1996 startete das Projekt Lamain à la pâte, zwei Jahre später folgte eine Projekt-Web-Seite als Plattform zum virtuellen Austausch. 2001 eröffneten die ersten regionalen Pilotzentren, um Lehrer vor Ort zu unterstützen. Inzwischen hat auch das Erziehungsministerium die Initiative der Wissenschaftler aufgegriffen und übernimmt einen Teil der Finanzierung.

Das Projekt gilt als großer Erfolg. Bis zu 250.000 Nutzer besuchen die naturwissenschaftliche Web-Seite im Monat. 30 Prozent von ihnen steuern sie an, um per E-Mail Fachfragen zu stellen oder im Antwort-Archiv zu stöbern. Rund die Hälfte aller Web-Seiten-Besucher fahndet nach Unterrichtsmodulen für die eigenen Schulstunden. Die gibt es thematisch und alphabetisch geordnet für etliche Fachbereiche – von Akustik und Astronomie über Humanbiologie bis zu Technologie. Infos und Hilfsmittel zum Thema „Sonne und Gesundheit“ lassen sich in dem elektronischen Werkzeugkasten genauso finden wie Tipps, die helfen, das Funktionieren eines Thermometers zu erklären.

Während die ersten Unterrichtsmodule noch von den Initiatoren von La main à la pâte entwickelt wurden, stammen heute etwa 80 Prozent der rund 250 Angebote von Lehrern. „Die Qualität hat darunter nicht gelitten“, sagt Projektleiter David Jasmin. Veröffentlicht werden die Beiträge erst, nachdem ein kompetenter Naturwissenschaftler und ein Pädagoge sie geprüft haben: Hat das Konzept wissenschaftliche Fehler? Ist es in der Klasse praktikabel? Wird es dem Anspruch gerecht, den Unterricht als Erkundungsprozess zu gestalten? Lässt sich der Lernprozess Schritt für Schritt über mehrere Wochen aufbauen? „Die Angebote müssen mit unserem pädagogischen Konzept vereinbar sein“, sagt David Jasmin.

Eiswürfel und Wasserdampf zum Anfassen in der Vorschule

Dass sich Lehrer und Kinder mit Wissenschaften zum Anfassen tatsächlich für den naturwissenschaftlichen Unterricht begeistern lassen, zeigen Erfahrungen in den Klassenzimmern. Selbst Pädagogen der französischen Vorschule École maternelle, in der schon Drei- bis Fünfjährige nach nationalen Lehrplänen unterrichtet werden, arbeiten inzwischen mit Konzepten von La main à la pâte.

Zum Beispiel Veronique Pichard. Es ist Mittwochmorgen, und die Lehrerin einer Vorschule in Montreuil verteilt auf einem Tisch Plastikbecher, in denen jeweils zwei mit Erdbeersirup rot gefärbte Eiswürfel liegen. Um Pichard herum drängen sich neugierig rund 30 vierjährige Mädchen und Jungen. An die Eiswürfel können sich die Jungforscher noch erinnern.

In der vergangenen Woche haben sie Wasser in kleine Formen gefüllt, in verschieden kalte Fächer des Kühlschranks gestellt und herausgefunden, dass das Wasser nur dort, wo die Temperaturen unter null Grad lagen, zu Eiswürfeln gefroren war.

Die stehen jetzt vor ihnen. „Und wie machen wir aus dem Eis wieder Wasser?“ Veronique Pichard schaut fragend in die Runde. Kevin zappelt ungeduldig hin und her. „Mit dem Frühling geht das Eis“, ruft er. „Ja, das ist wie mit Schnee und der Sonne“, meint Jennifer. Die Vierjährigen diskutieren eifrig, jeder hat seine eigene Erklärung. Veronique Pichard hört geduldig zu. Erst als die intuitiven Vorstellungen der Kinder an ihre Grenzen stoßen und sie sich geeinigt haben, dass Eis durch Wärme wieder zu Wasser wird, zeigt die Lehrerin ihnen einen neuen Weg auf. Vorsichtig füllt sie heißes Wasser in eine leere Schüssel. Neugierig strecken ein paar der Kleinen ihre Handfläche über den dampfenden Behälter. Für die weniger Mutigen hält Veronique Pichard einen Spiegel über die Schüssel und lässt die Kinder anschließend mit der Hand über das beschlagene Glas streichen. „Das ist ja ganz nass“, sagt ein Junge, und seiner Nachbarin dämmert: „Wenn das Wasser verraucht, ist es ja gar nicht richtig weg.“ „Der Rauch heißt Dampf“, korrigiert Veronique Pichard.

Eine halbe Stunde experimentiert sie mit ihren Schülern, am Ende schüttet sie das heiße Wasser zu den angeschmolzenen Eiswürfeln in die Becher und zaubert – von den Kleinen mit großen Augen beobachtet – einen Erdbeersaft. Jeder darf sich einen Becher nehmen, dann schart Veronique Pichard die Gruppe auf einem bunten Teppich im Kreis um sich, wiederholt, was sie eben gemacht haben, und versucht, das Gelernte auf größere Zusammenhänge zu übertragen. Nicht immer sofort erfolgreich. Auf ihre Frage, woher denn die Wolken kommen, fällt Jennifer zuerst ein: „Aus dem Wasserhahn.“ Erst einige Minuten und viele kuriose Antworten später kommt es von irgendwoher durch den Jungforscherlärm: „Aus dem Meer.“ Sie haben verstanden. Aus eigenen Entdeckungen und über die Korrektur von Fehlschlüssen, aus Versuch und Irrtum resultiert ein Aha-Erlebnis. Am Ende steht Wissen, gerade weil der Weg dahin kurvig war.

Das Erfahrungsbuch als Strukturhilfe für die Gedanken

Auch in der Grundschule ein paar Meter weiter wird in La-main-à-la-pâte-Manier zurzeit das Wasser erforscht. In der vergangenen Woche haben die elfjährigen Schüler einen Bindfaden mit Gewichten beschwert und dabei festgestellt, dass er einen rechten Winkel zum Wasserspiegel bildet; sie haben an den vier Ecken des Wasserbehälters die Differenz zwischen Wasseroberfläche und Tisch gemessen und herausgefunden, dass sie immer gleich war. Auch als sie das Wasser durch einen Trichter in einen durchsichtigen U-förmigen Schlauch schütteten, stand es anschließend in beiden Schlauchenden gleich hoch. „Die Wasseroberfläche ist also immer horizontal“, resümiert ein Schüler. „Das ist eine gute Idee“, lobt seine Lehrerin, „schreib das in dein Buch.“

Das Cahier d’experience, das Erfahrungsbuch, ist essenzieller Bestandteil des pädagogischen Konzeptes von La main à la pâte. Die Schüler halten darin regelmäßig ihre Erfahrungen im naturwissenschaftlichen Unterricht fest, und das vom Beginn der Vorschule bis zum Ende der Grundschule. Die Verbindung von Sprache und Naturwissenschaften hat System: Die Sprache ist das wichtigste Denkwerkzeug des Menschen. Sie beeinflusst, wie Kinder die Welt wahrnehmen, strukturieren und verstehen. Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass vor allem die richtigen sprachlichen Grundlagen helfen, komplexe mathematische und naturwissenschaftliche Aufgaben besser zu verstehen und zu lösen. Der korrekte Umgang mit Sprache und Zeichensystemen fördert die kognitive Entwicklung.

Deshalb sollen in Frankreich schon die Vorschulkinder lernen, sich präzise auszudrücken. Die ganz Kleinen diktieren ihre Eindrücke fürs Erfahrungsbuch, oder sie malen. Die größeren Kinder schreiben selbst. Alles ist erlaubt: eingeklebte Zettel, per Hand beschrieben oder am Computer getippt, Zeichnungen, Fotos, Fotokopien und Dokumente der Recherchen, vom Prospekt bis zum getrockneten Baumblatt. Eine bunte, individuelle Sammlung. Und ein Spiegel des eigenen Fortschritts über einen längeren Zeitraum, aufgeteilt in einen persönlichen Teil und in einen, der in der Gruppe entwickelt wurde.

Im persönlichen Teil schreibt das Kind über seine eigenen Erfahrungen. Vor Experimenten schildert es, was es erwartet, anschließend, was es verstanden hat. Das Kind hinterfragt, was es tun wird und was es getan hat, analysiert die Chronologie der Ereignisse. Das persönlich Geschriebene bringt Struktur in die Gedanken. Rechtschreibfehler? Kein Makel. Falsche Vorstellungen? Ganz sicher. Würden sie nicht artikuliert, könnten sie auch nicht korrigiert werden. Durchgestrichene und neu formulierte Gedanken? Erwünscht. Sie spiegeln den Lernprozess wider. So verarbeitet jedes Kind seine Erfahrungen, lernt, eigene Standpunkte zu entwickeln und darzulegen, und das möglichst objektiv und für andere verständlich. So entsteht Wissen – aus eigener Anschauung und in eigenen Worten, keiner muss vorgegebene, richtige Schlüsse ziehen, die er nicht versteht.

Was die Kinder in ihr Buch notiert haben, wird meist spielerisch korrigiert. Einige der elfjährigen Grundschul-Wasserforscher zum Beispiel lesen ihre Notizen vor, ein Mitschüler versucht, das Gehörte wie im Theater nachzuspielen. Ein Realitäts-Check. Dabei stellt sich etwa heraus, dass ein Schüler vergessen hat aufzuschreiben, dass das Wasser erst in den Schlauch gegossen werden muss, bevor es in den beiden Schlauchenden auf einer Höhe stehen kann. Seine Mitspielerin quittiert die fehlende Regieanweisung in ihrem Spiel mit Achselzucken. Und erinnert so auf lustige Art an die Wichtigkeit, sich präzise auszudrücken.

„Die Schüler haben plötzlich wieder Lust auf Naturwissenschaften“, sagt Marie-Pier Freche. Die Lehrerin arbeitet seit zwei Jahren mit Konzepten von La main à la pâte. Im vergangenen Jahr hat sie sich auf der Web-Seite Tipps zum Unterricht über Vulkane und über den Wind besorgt. Sie hat mit ihren Schülern Vulkane aus Pappmaché gebaut und mithilfe der richtigen Chemikalienmischung eine Eruption simuliert. An einem windigen Tag ließen Freche und ihre Schüler mit Segeln ausgestattete Strandreiter über den Schulhof flitzen. „Je mehr solcher Erfahrungen ich sammle, desto mehr Spaß macht auch mir der Unterricht“, sagt die Lehrerin.

Ein wenig Unsicherheit bleibt. „Zwischen meiner Begeisterung für das Konzept und seiner Umsetzung klafft manchmal noch eine Lücke.“ Deshalb hat die Lehrerin jetzt, nach 22 Jahren Diensterfahrung, auch das Angebot wahrgenommen, sich im Unterricht unterstützen zu lassen. Zweimal die Woche kommt Alice Couillard in ihre Klasse. Die 22-Jährige studiert Physik und Chemie im vierten Jahr und absolviert ein dreimonatiges Praktikum bei La main à la pâte. Vier Tage in der Woche fährt sie für das Projekt in verschiedene Pariser Vor- und Grundschulen, um Lehrern zur Seite zu stehen. Dabei, so betont die angehende Naturwissenschaftlerin, gehe es nicht darum, „den Pädagogen die Verantwortung für den Unterricht abzunehmen, sondern vielmehr, ihnen bei Experimenten oder kniffligen Fachfragen zu helfen“.

Alice Couillard ist eine von rund 200 Studenten verschiedener französischer Eliteuniversitäten, die unbezahlt für La main à la pâte in die Schulen pilgern. Selbst erfahrene Naturwissenschaftler erklären sich mitunter bereit, den Pädagogen im Unterricht persönlich zur Seite zu stehen. 14 regionale Zentren von La main à la pâte koordinieren ihre Besuche.

Der Einfluss der regionalen Aktivitäten ist enorm. Wo La main à la pâte vor Ort präsent ist, unterrichten nach Angaben von Projektleiter David Jasmin bereits bis zu 100 Prozent der Lehrkräfte nach den Grundsätzen des Projektes. In anderen Bezirken seien es nur 15 bis 20 Prozent. Für Jasmin ist klar: „Wir brauchen unbedingt mehr regionale Ressourcenzentren. Hier muss die Politik übernehmen und sie flächendeckend gründen.“

Eine Forderung, mit der er derzeit offene Türen bei den französischen Bildungspolitikern einrennt. Das Erziehungsministerium hat Grundsätze von La main à la pâte schon 2002 in seinen nationalen Lehrplänen für den Naturkundeunterricht in der Vor- und Grundschule aufgegriffen. Zwei Jahre zuvor hatten die Politiker etlichen Schulen Gelder für die Einrichtung von Naturwissenschaftsräumen bewilligt. In den kommenden Jahren soll die Zahl der regionalen Zentren auf bis zu 1500 anwachsen. Lehrer sollen häufiger für Weiterbildung freigestellt werden. Und das Konzept von La main à la pâte, das bislang nur in den Unterricht der Vor- und Grundschulen Eingang fand, soll künftig auch in den Lehrplänen für die höheren Jahrgänge berücksichtigt werden.

Selbst der kommerzielle Markt hat die Arbeit der Naturwissenschaftler entdeckt. Das Label La main à la pâte, das die Akademie der Wissenschaften bereits 1998 schützen ließ, ist unter Lehrmittel-Verlagen zu einem angesehenen Qualitätssiegel geworden. Und verhilft den Wissenschaftlern zu einer stärkeren Verbreitung ihrer Idee des forschenden Lernens: Das Label erhalten nur jene Mittel, die auf einen Lernprozess ausgerichtet sind, der mit den pädagogischen Grundsätzen des Projektes vereinbar ist.

David Jasmin reicht das noch nicht. Er träumt vom Aufstieg der Naturwissenschaften in den Klassenzimmern der ganzen Welt. Bei den europäischen Nachbarn gibt es bislang zwar kaum Interesse, das Konzept nachzuahmen. „Die Europäer sind es gewöhnt, jeweils ihr eigenes Ding zu machen“, hat Jasmin gelernt. Im außereuropäischen Ausland kooperieren die Franzosen dagegen bereits mit Vertretern aus 25 Ländern.

Der chinesische Bildungsminister hat unlängst etliche der unter La main à la pâte entwickelten Unterrichtsmaterialien übersetzen lassen. Eine arabische Version der Web-Seite ist in Arbeit. Und in Südamerika haben einige Länder unter Führung Kolumbiens gemeinsam eine Web-Seite auf Spanisch entwickelt. Teilweise, sagt David Jasmin, seien die Südamerikaner sogar weiter als sein eigenes Team. Für die Franzosen kein Problem. Immerhin seien sie die Experten für forschendes Lernen, sagt Jasmin lächelnd. „Dazu gehört, dass auch wir das Wissen anderer anzapfen.“ Wer nicht fragt, bleibt dumm.