Physik aus der Kreidezeit

Oliver Hochadel | aus HEUREKA 1/02 vom 13.03.2002

Die Lehrer sind schuld. Nein, die Lehrpläne! Oder doch die Fachdidaktik? Der naturwissenschaftliche Schulunterricht liegt im Argen. Bei der internationalen Vergleichsstudie TIMSS bildeten die österreichischen Oberstufenschüler das Schlusslicht. Wie man die Krise bewältigt, ist noch heftiger umstritten als die Frage, wer dafür verantwortlich ist.

"Heute bauen wir einen Lügendetektor!", lautet die Aufgabe auf dem Arbeitsblatt. Die Schüler holen sich Transistor, Schaltbretter, bunte Kabel und Stecker aus dem Kammerl, und los gehts. In Dreiergruppen eingeteilt, den Bauplan vor sich, legen sie Schaltungen und stellen die Spannung ein. Dann kommt der Moment der Wahrheit: "Hast du schon ein Kind?" "Ja", lügt die Vierzehnjährige, während sie ihre Finger auf die Schaltklammern presst. Das Lämpchen leuchtet - ertappt! Sind die Hände feucht genug, schließt sich der Stromkreis.

Die Viertklässler im Wiener Gymnasium auf der Schmelz haben sichtlich Spaß an dieser handfesten Elektronik. Die Pause zwischen den beiden Physikstunden wird nicht einmal ignoriert. Wie es sich mit Plus und Minus verhält, erklären sich die Mädchen und Burschen gegenseitig. Ihr Lehrer Helmuth Mayr springt nur ein, wenn Wackelkontakte zu beheben sind.

Experimentierfreudiger Unterricht ist nicht die Regel. Statt selbsttätigem Lernen dominiert an Österreichs Schulen noch immer das passive Rezipieren. In Umfragen zur Beliebtheit von Schulfächern rangieren der Physik- und der Chemieunterricht ganz hinten. So richtig gestört hat das lange Zeit niemanden.

Bis 1997/98 TIMSS, der dritte internationale Schulleistungsvergleich für Mathematik und Naturwissenschaften, veröffentlicht wurde. Im Bereich der Oberstufe der AHS landete Österreich unter 16 Nationen in Mathematik auf dem letzten Platz und in Physik auf dem vorletzten Platz. Vor allem im Bereich des kreativen Problemlösens schnitten die einheimischen Schüler miserabel ab. Und in keinem anderen Land klafften so große Lücken zwischen den Leistungen von Burschen und Mädchen. Die Medien lamentierten, die Wirtschaft sah schwarz für den Nachwuchs an Forschern und Ingenieuren, und das große Fragen begann.

Warum ist das so? Auf die Lehrbücher kann man es nicht mehr schieben. Die waren zwar früher einmal mit Fachwissen vollgestopft und hatten wenig bis nichts mit der Lebenswelt von Kindern und Jugendlichen zu tun. Aber die neue Schulbuchgeneration kommt bunt und anschaulich daher und lässt die Schüler den Bremsweg eines Sportwagens oder die Kraft von Karateschlägen berechnen.

Für die Fadesse der Physikstunden werden meist die Lehrer verantwortlich gemacht: Die Mehrheit besuche keine Fortbildungen und sei in der Routine des jahraus, jahrein gleichen Unterrichts erstarrt, wird von Didaktikern und Schulplanern kritisiert. Helmut Joven, Physiklehrer am Ingeborg-Bachmann-Gymnasium in Klagenfurt, weist darauf hin, dass die meisten Physiklehrer als zweites Fach Mathematik unterrichten: "Daher neigen sie auch im Physikunterricht eher zu Formalisierungen."

"Als Biologielehrer habe ich es leichter, einen ,lebendigen' Unterricht zu gestalten", sagt Franz Dorn vom Bundesgymnasium in Krems. Einen Regenwurm kann man über Schulbänke ringeln lassen oder gleich die ganze Klasse zum Wald- und Wiesenunterricht ausführen. Aber in der Oberstufe, wenn es um Genetik geht und die Anschaulichkeit sinkt, geht meist auch das Interesse der Schüler zurück.

Die Folgen sind nicht nur mäßige Leistungen in der Oberstufe, sondern auch ein starker Rückgang bei den Studierendenzahlen in den naturwissenschaftlichen und technischen Fächern.

Das Bildungsministerium verspürte endlich Handlungsbedarf: Auf TIMSS folgte IMST. Hinter dem englischen Namen "Innovations in Mathematics, Science and Technology Teaching" verbirgt sich ein Bündel von Programmen, die auf verschiedenen Ebenen ansetzen, den Unterricht zu verbessern. "Wir wollen auf bestehenden Strukturen aufbauen, uns aber durchaus auch an internationalen Erfahrungen orientieren", erläutert der Klagenfurter Schulforscher und IMST-Leiter Konrad Krainer.

Eine erste Analyse hat ergeben, dass es zwar viele beachtenswerte Einzelinitiativen an österreichischen Schulen gibt. Ihre Ideen und Erfahrungen bleiben jedoch für andere Schulen meist unsichtbar und damit nutzlos. Ein Schwerpunkt besteht daher im Aufbau eines Netzwerkes zwischen den Schulen, damit die Innovationen sich fortpflanzen können. Schulentwicklung heißt das.

Die Reflexion über die Lehr- und Lernprozesse selbst sind ein weiterer IMST-Schwerpunkt. Videoanalysen des Unterrichts etwa sollen den Lehrern nicht nur die eigenen Schwächen, sondern auch alternative Unterrichtsstile vor Augen führen.

Die grundlegende Frage, was Schüler überhaupt wissen und können sollen (siehe auch S. 14-15), kann man nicht Fachexperten überlassen, die im stillen Kämmerlein Lehrpläne zusammenstellen. Schulen und Lehrer müssen von Anfang an mit einbezogen werden. Ganz zu schweigen von den Schülern selbst, die noch am ehesten zu wissen scheinen, was sie lernen sollen. Befragt von ihren Chemielehrern reichten ihre Interessen von Waschmittel bis zu Pestiziden.

"Den Schülern geht es um den Nutzwert des Gelernten", weiß auch der Biologielehrer Franz Dorn. Wenn es um die Wirbelsäule geht, möchten sie wissen, wie man Rückenschäden vermeidet. Mittlerweile ist es eine pädagogische Selbstverständlichkeit, dass die Unterrichtsgegenstände im Alltag der Schüler verankert sein sollten. Wie man mit Rotz und falschem Blut die Begeisterung der Kids weckt, zeigt die kalifornische Lehrerin Sylvia Branzei (siehe S. 12). Vor einem rein auf die Praxis ausgerichteten Unterricht warnt allerdings der Wiener Physikdidaktiker Helmut Kühnelt: "Ganz ohne Grundlagen geht es nicht."

Die Grundbildung sollte aber nicht streng gemäß den Fächergrenzen parzelliert werden. Nimmt man Genetik durch, drängen sich die damit verknüpften ethischen Fragestellungen von selbst auf. Interdisziplinarität sollte in Form eines fächerübergreifenden Unterrichts schon in der Schule beginnen.

Denn letztlich soll nebem dem Fachwissen vor allem der Blick für Zusammenhänge vermittelt werden. Oberstes Bildungsziel sind nicht Kenntnisse, sondern Kompetenzen. Im Bereich der Naturwissenschaften spricht man von scientific literacy, dem Orientierungs- und Entscheidungswissen. In einer zunehmend von Wissenschaft und Technik dominierten Welt stellen sich für jeden drängende Fragen: Wie informiert man sich verlässlich über Fortschritte in der Reproduktionsmedizin? Nach welchen Kriterien soll man Kontroversen um Atomkraftwerke oder die Gentechnik beurteilen? Wie kommt die Wissenschaft eigentlich zu ihren Forschungsergebnissen und wie dauerhaft sind diese? Der Lehrer spielt in diesem Konzept nicht mehr den Alleswisser, sondern den Lernmanager, der den Schülern hilft, ihre eigenen Fragen und damit auch ihre Fragekompetenz zu entwickeln.

Nur muss der Lehrer dies erst selbst lernen, und das Lehramtsstudium bietet hierfür keine guten Voraussetzungen. In Österreich gibt es lediglich ein Institut für die Didaktik der Naturwissenschaften (an der Uni Salzburg), und weder in Physik- noch in Chemiedidaktik einen einzigen Habilitierten, folglich auch kaum Doktoranden und wenig Forschung. Dass Österreich ein relativ kleines Land ist, rechtfertigt dieses Manko nicht, wie ein Blick in die Niederlande zeigt: Allein am Freudenthal-Institut in Utrecht lehren und forschen zwanzig voll angestellte Mathematik-Didaktiker. Dass die niederländischen Schüler in der TIMSS-Spitzengruppe landeten, lag sicher auch an den entsprechenden Investitionen. Die Fachbibliothek für Biologie der Uni Wien hingegen kann sich keine einzige fachdidaktische Zeitschrift leisten.

Die Probleme erschöpfen sich nicht im Fantasiemangel der Lehrer. Es fehlt auch an Strukturen zur systematischen Reflexion der Unterrichtspraxis, an der Vernetzung von Schulen und an einer Lehrerausbildung, die Didaktik und Praxis groß schreibt. Neben all dem spielt auch das mäßige Image der Naturwissenschaften in Schule und Gesellschaft eine Rolle. Es mangelt an positiver Selbstdarstellung: So hat eine Inhaltsanalyse der Homepages von Kärntner Schulen gezeigt, dass Naturwissenschaften und Mathematik stark unterrepräsentiert sind. Auch sind die Lehrer dieser Fächer untereinander weniger vernetzt als etwa ihre Kollegen für Deutsch oder Englisch. In den Lehrerzimmern müssen sie oft gegen das Klischee vom Kreidephysiker ankämpfen. Ganz anders als etwa in Ostasien gehört es hierzulande fast zum guten Ton, von Fallgesetz, Integrieren und Polymerase nichts zu verstehen.

Ob IMST daran etwas ändern wird und sich die etwa 2,9 Millionen Euro, die die Schwerpunktprogramme kosten werden, auszahlen, wird sich frühestens in einigen Jahren sagen lassen. Dass die Diskussion über besseren Unterricht verstummt, ist indes kaum zu befürchten. Im zweiten Teil des internationalen Schulvergleichs PISA wird 2003 die Mathematik im Zentrum stehen, 2006 sind, im dritten Teil, die Naturwissenschaften dran.

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