Flex-based Learning

Flex-based Learning ist eine Sammlung von Unterrichtstechniken zur Förderung von Schlüsselkompetenzen im naturwissenschaftlichen Unterricht, die an der Pädagogischen Hochschule Oberösterreich in Linz entwickelt wurde. Durch den Einsatz verschiedener Unterrichtsmethoden sollen divergente Denk- und Handlungsweisen gefördert werden (Einzelheiten dazu: siehe unten). Das pädagogische Konzept „Flex-based Learning“ wird seit etwa 2010 von Fachpädagogen entwickelt und hat bereits in Lehrplänen für naturwissenschaftliche Fächer in Oberösterreich Eingang gefunden. Flex-based Learning findet seine Einbettung im Bereich des sogenannten „forschend-entwickelnden Unterrichtsverfahrens“, wobei letzteres einen Theorierahmen für Flex-based Learning bildet.

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1 Grundlegendes

Die Kernaufgabe der Schule muss darin liegen, dass junge Menschen lernen, gegenwärtige Problemlagen zu erkennen und entsprechende Problemlösestrategien zu entwickeln. Deshalb wird es eine wesentliche Aufgabe im Bildungsprozess sein, Methoden zu entwickeln, die zu einer großen geistigen Flexibilität führen, die Lernende zur erfolgreichen Lösung einer unbekannten Problemsituation befähigen.

Gerade naturwissenschaftliche Fächer sind bestens geeignet, Problemlösestrategien aufzuzeigen und diese experimentell, handlungsorientiert umzusetzen.

2 Schlüsselkompetenzen im naturwissenschaftlichen Unterricht

2005 hat die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung OECD drei Schlüsselkompetenzen identifiziert, deren Vermittlung im naturwissenschaftlichen Unterricht besonderes Augenmerk geschenkt werden soll.

2.1 Anwendung von Wissen und Methoden

Diese Schlüsselkompetenz beschreibt die Fähigkeit, das erlernte Wissen in neuen Situationen anzuwenden. Angeeignete Methoden und Lösungsstrategien werden an die Herausforderungen angepasst und zielorientiert umgesetzt, um ein Problem zu lösen.

2.2 Autonome Handlungsfähigkeit

Autonome Handlungsfähigkeit beinhaltet die Entwicklung einer persönlichen Identität, die dem Leben Sinn verleiht, und die Fähigkeit, über die eigenen Werte und Handlungen zu reflektieren, das eigene Verhalten im sozialen Kontext zu verstehen und eigenständig Entscheidungen zu fällen. Autonomes Handeln erfordert eine Zukunftsorientierung und ein Bewusstsein für das eigene Umfeld, für gesellschaftliche Prozesse und die Rollen, die man spielt und spielen möchte. Es setzt ein gesundes Selbstverständnis und die Fähigkeit voraus, Erfordernisse und Wünsche in Willensakte umzusetzen – Entscheiden, Auswählen und Handeln.

2.3 Interagieren in heterogenen Gruppen

Diese Schlüsselkompetenzen sind besonders wichtig, wenn es darum geht, gemeinsam mit anderen zu lernen, zu leben und zu arbeiten. Begriffe wie „soziale Fähigkeiten“, „interkulturelle Kompetenz“ oder „Soft Skills“ werden für diese Schlüsselkompetenzen verwendet.

3 Elemente von flex-based Learning

3.1 Fachwissen

Fachwissen ist die Basis für kompetenzorientiertes Denken und Handeln. Nicht nur das Aneignen von Fachwissen, sondern auch das Sichern von fachspezifischen Inhalten ist hierbei relevant und bildet die Basis von flex-based Learning.

3.2 Divergentes Denken

„Divergentes Denken“ (im Englischen „Divergent Thinking“) unterscheidet sich vom konvergenten Denken hinsichtlich seiner Nicht-Linearität. Anstatt zu einer Aufgabe genau eine richtige Antwort bzw. Lösung zu liefern, ermöglicht das divergente Denken das Finden vieler unterschiedlicher Antworten bzw. Lösungen. Das divergente Denken besitzt viele Ähnlichkeiten zum Lateralen Denken.

Divergentes Denken beinhaltet kognitive Prozesse, die über das Wechseln von Perspektiven zum Finden mehrerer Antworten auf offene Fragen oder Probleme führt. Mithilfe von divergentem Denken können bei Problemstellungen verschiedenste potenzielle Lösungen abgeleitet werden, was statistisch gesehen eine hohe Wahrscheinlichkeit für eine erfolgreiche Problemlösung nahelegt. Daher stellt divergentes Denken in diesem Zusammenhang eine besonders wichtigen Indikator für kreatives Problemlösepotential dar. In der Literatur werden häufig drei Aspekte divergenten Denkens erwähnt: Fluidität, Flexibilität und Originalität. Fluidität ist die Anzahl der Antworten auf ein bestimmtes Problem. Flexibilität ist die Anzahl der Kategorien, aus denen die Ideen stammen; und Originalität ist die Einzigartigkeit einer genannten Lösung. Viele Testverfahren für divergentes Denken untersuchen vor allem Fluidität und Flexibilität. Der international am meisten verwendete Test zur psychodiagnostischen Untersuchung von divergentem Denken ist der „Torrance Test“, der in die Gruppe der Kreativitätstests gehört. Er beinhaltet figurale Aufgaben, wie die Konstruktion von Bildern als auch verbale Aufgaben, bei denen nach Konsequenzen, Verwendungen, etc. gefragt wird. International kommt auch der „Divergent Thinking-Test“ von Runco zum Einsatz. Hier findet man Aufgaben, in denen viele Verwendungen von bestimmten Gegenständen gefragt sind (im Englischen „Many Uses“) sowie Aufgaben, in denen unterschiedlichste Lösungen von Alltagsproblemen zu generieren sind (Die Rede ist von sogenannten „Realistic Problems“.). So valide diese Tests auch sein mögen, so weisen sie nichtsdestotrotz aus Sicht von Haim, Aschauer und Weber gleichwohl auch Defizite auf. So erfolgt die Auswertung aller Antworten mit einem allgemeinen Kategoriensystem, was die Auswertung für die jeweiligen Items oft erheblich erschwert. Für viele Items fehlt oft ein Kategoriensystem, was eine Bewertung hinsichtlich Flexibilität unmöglich macht. Des Weiteren findet man in den oben genannten Tests selten Items mit einer klaren Domänenspezifität hinsichtlich naturwissenschaftlicher Probleme. Für die Erhebung divergenten Denkens bei naturwissenschaftlichen Problemstellungen entwickelten daher Haim, Aschauer und Weber ein eigenes Diagnoseinstrument, den ADTS-Test (Assesment of Divergent Thinking in Science).

3.3 Flexibles Handeln

Experimente und Versuche ermöglichen das Erlernen der praktischen Grundtechniken, die für das Bearbeiten von experimentellen Aufgabenstellungen erforderlich sind. Sie bereiten die Schülerinnen und Schüler auf die flex-Experimente vor, bei denen das eigenständige Handeln im Mittelpunkt stehen.

flex-Experimente trainieren das flexible Handeln und zielen auf das Finden vieler und unterschiedlicher Lösungen für praktische Problemstellungen ab. Sie fördern nicht nur Handlungskompetenzen wie Planen, Durchführen und Präsentieren von Lösungswegen, sondern unterstützen auch die Entwicklung einer positiv besetzten Fehlerkultur. Ziel ist die Entwicklung einer kreativen, überfachlichen Problemlösungskompetenz.

3.3.1 Nano Live Act

Um naturwissenschaftliche Phänomene begreifen zu können, ist der Perspektivenwechsel zwischen Makro- und Mikrokosmos unabdingbar. Mithilfe dieser Abstraktionsfähigkeit sind Schülerinnen und Schüler in der Lage, Wesentliches von Unwesentlichem zu unterscheiden und Beobachtungen und Ergebnisse auf eine gedankliche abstrakte Teilchenebene zu übertragen. Sind Schülerinnen und Schüler fähig zu abstrahieren, fällt ihnen die Hypothesenbildung und die Interpretation der Ergebnisse eines Experiments leichter.

3.3.2 flex-Experimente

flex ist ein Akronym und steht für flexibel-lösungsorientiert experimentieren. Sie bauen auf Versuchen bzw. Experimenten auf, deren Ziel das Erlernen praktischer Fähigkeiten ist. In den flex-Experimenten sollen das zuvor vermittelte theoretische Fachwissen und die, in den Versuchen erworbenen Fertigkeiten, zur Lösung eines Problems angewendet werden. Das Besondere an den flex-Experimenten ist, dass mithilfe der vorhandenen Materialien nicht nur eine, sondern immer möglichst viele Lösungsideen entwickelt werden können und auch sollen.

Der Ablauf eines flex-Experiments ist in vier Phasen gegliedert:

• Brainstorming:

In der Brainstorming-Phase sollen die Schülerinnen und Schüler zunächst individuell in einer vorgegebenen Zeit auf möglichst viele Ideen für Lösungswege der Problemstellung kommen.

• Austausch und Entscheidung:

Nach dem Brainstorming tauschen die Schülerinnen und Schüler innerhalb der Gruppe ihre Ideen aus und entscheiden, welche der Lösungswege umgesetzt werden.

• Experimentelle Umsetzung:

Die Schülerinnen und Schüler setzen in dieser Phase die Lösungswege, auf die sie sich vorher geeinigt haben, um.

• Präsentation und Reflexion:

Zuletzt präsentieren die Gruppen ihre Vorgehensweisen. Diskutiert werden nicht nur gelungene Ergebnisse, sondern auch aufgetretene Schwierigkeiten. Dieses Ansprechen von gescheiterten Lösungen kann zu einer positiv besetzten Fehlerkultur beitragen.

3.3.3 flex-Box

Für die Unterrichtsfächer Chemie und Physik hat das Team des Fachdidaktikzentrums der Naturwissenschaften an der Pädagogischen Hochschule Oberösterreich die sogenannte flex-Box entwickelt. Hierbei handelt es sich um eine Materialsammlung, die für die Umsetzung der flex-Experimente im Unterricht konzipiert wurde und für die Bearbeitung der flex-Experimente unterschiedliche Lösungswege zulässt.

Die flex-Boxen sind beim Conatex-Lehrmittelhandel verfügbar.

4 Lehrerfortbildungen zu „Flex-based Learning“

Zu „Flex-based Learning“ werden von der Pädagogische Hochschule Oberösterreich in Linz unter anderem Lehrerfortbildungen abgehalten, die sich vornehmlich an Lehrkräfte der Sekundarstufe 1 und Sekundarstufe 2 in naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächern richten. Diese Lehrerfortbildungen sind auch Teil Erasmus+-Förderprogramms der Europäischen Union.

5 Schulbücher, in denen „Flex-based Learning“ angewendet wird

• Wolfgang Aschauer, Christian Kloimböck, Kurt Haim: Deine Umwelt mit Expedition Physik., Teil 2, Praxisteil. E. Dorner / Westermann, Wien (in Vorbereitung?).
• Wolfgang Aschauer, Christian Kloimböck, Kurt Haim: Deine Umwelt mit Expedition Physik., Teil 3, Praxisteil. E. Dorner / Westermann, Wien (in Vorbereitung?).
• Wolfgang Aschauer, Christian Kloimböck, Kurt Haim: Deine Umwelt mit Expedition Chemie., Teil 4, Praxisteil. E. Dorner / Westermann, Wien (in Vorbereitung?).

6 Literatur

Forschend-entwickelndes Unterrichtsverfahren als Theorierahmen:

• Heinz Schmidkunz, Helmut Lindemann: Das forschend-entwickelnde Unterrichtsverfahren: Problemlösen im naturwissenschaftlichen Unterricht. (Didaktik, Naturwissenschaften; Bd. 2) 6., unveränd. Aufl., Westarp Wissenschaften, Hohenwarsleben 2003, ISBN 3-89432-042-7.

Das Konzept Flex-based Learning:

• Kurt Haim, Wolfgang Aschauer, Christoph Weber: Diagnose divergenter Denkstrategien bei naturwiss. Problemstellungen. In: Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. / Sebastian Habig (Hrsg.). Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien, 2019. [9.–12. September 2019] (= Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik; Bd. 40) Universität Duisburg-Essen, Essen 2020, DOI: 10.25656/01:20445, S. 381–384. (PDF)
• Susanne Oyrer, Wolfgang Aschauer, Kurt Haim: Effektive Lehrerfortbildung zur Vermittlung von flex-based learning. In: Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. / Sebastian Habig (Hrsg.). Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien, 2019. [9.–12. September 2019] (= Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik; Bd. 40) Universität Duisburg-Essen, Essen 2020, DOI: 10.25656/01:20445, S. 605–608. (PDF)

7 Weblinks

• Flex-Based Learning im naturwissenschaftlichen Unterricht. forschungslandkarte.at-Internetportal
• Flex-based learning – Naturwissenschaftliche Kreativität im Fokus des Chemie- und Physikunterrichts. (Podcast-Interview von Radio FRO mit Kurt Haim).

9 Vergleich zu Wikipedia

• Flex-based Learning bei Wikipedia (Wikipedia-Version)

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• Löschdiskussion bei Wikipedia, Erster Autor: Philipp Lechner