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Julia Mrazek

• In der Diskussion um eine Energiewende in Deutschland spielen erneuerbare Energieträger eine zentrale Rolle. Für eine gesellschaftliche Akzeptanz ist es daher besonders wichtig, bereits in der Grundschule Wissen und Bewusstsein dafür zu vermitteln. Im Bildungsplan für Grundschulen in Baden-Württemberg ist daher das Thema erneuerbare Energie unter der Leitperspektive Bildung für nachhaltigeIn der Diskussion um eine Energiewende in Deutschland spielen erneuerbare Energieträger eine zentrale Rolle. Für eine gesellschaftliche Akzeptanz ist es daher besonders wichtig, bereits in der Grundschule Wissen und Bewusstsein dafür zu vermitteln. Im Bildungsplan für Grundschulen in Baden-Württemberg ist daher das Thema erneuerbare Energie unter der Leitperspektive Bildung für nachhaltige Entwicklung verankert. Ziel der Studie ist es, die Vorstellungen von Kindern der zweiten und dritten Klasse zum Thema Wasserkraft zu erfassen und zu untersuchen, wie sich diese beim Lernen verändern. Die Conceptual-Change-Forschung bildet den theoretischen Rahmen der Untersuchung und zielt auf eine Untersuchung der Veränderung von Schülervorstellungen ab. In ihrem Vorgehen folgt die Studie dem Modell der Didaktischen Rekonstruktion nach Kattmann et al. (1997) mit den drei Teilbereichen Fachliche Klärung, Erfassung der Schülervorstellungen und Didaktische Strukturierung. Auf Basis der Qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring (2015) werden in der Fachlichen Klärung wissenschaftliche Theorien und Aussagen in Lehrbüchern und Unterrichtsmaterialien zur Wasserkraft untersucht. Als Methode zur Erfassung der Schülervorstellungen findet das Vermittlungsexperiment nach Steffe (1983) Anwendung. Dabei werden nicht nur Inhalte vermittelt, sondern auch die Vorstellungen von dreizehn Kinder der zweiten und dritten Jahrgangsstufe erfasst und ebenfalls mittels Qualitativer Inhaltsanalyse analysiert. Durch einen Vergleich der Ergebnisse von Fachlicher Klärung und Erfassung der Schülervorstellungen können in der Didaktischen Strukturierung Leitlinien entwickelt werden, die bei den Vorstellungen der Kinder ansetzen und in Richtung der fachwissenschaftlichen Vorstellungen leiten. Die fachwissenschaftlichen Vorstellungen lassen sich in vier Bereiche gliedern. Neben der Definition des Begriffs Wasserkraft erfolgt eine Einteilung von Wasserrädern in ober und unterschlächtige Räder. Zudem werden die naturwissenschaftlich-technischen Voraussetzungen zur Nutzung der Wasserkraft herausgearbeitet. Es bestehen Abhängigkeiten zwischen Fallhöhe und Volumenstrom. Die geographischen Voraussetzungen der Wasserkraftnutzung zeigen sich in der Beschreibung verschiedener Standorte für Wasserräder. Die Erfassung der Schülervorstellungen gliedert sich ebenfalls nach den vier Bereichen, die in der fachlichen Klärung identifiziert wurden. Die Denkpfade von sechs ausgewählten Schülern werden beispielhaft herausgearbeitet. So können die Momente identifiziert werden, in denen die Schüler mit ihren Vorstellungen an deren Grenzen stoßen. Durch diesen sogenannten kognitiven Konflikt kann ein Conceptual Change ausgelöst werden. Wurde anfangs beispielsweise die Vorstellungen geäußert, dass sich ein Wasserrad bei geringer Fallhöhe des Wasser schnell drehen kann, beschreiben die Kinder am Ende der Befragung, dass sich das Wasserrad schneller dreht, wenn die Fallhöhe größer ist. Auch in der Vorstellung, wo in der Natur sich ein Wasserrad drehen kann, sind Veränderungen zu beobachten. Im Rahmen der Didaktischen Strukturierung werden die Vorstellungen der Fachwissenschaft mit denen der Grundschulkinder verglichen. Dabei werden sowohl Gemeinsamkeiten, aber auch Eigenheiten, Begrenztheiten und Verschiedenheiten der Vorstellungen herausgearbeitet. Darauf aufbauend können sechs Leitlinien formuliert werden, wie Inhalte zum Thema Wasserkraft im Sachunterricht basierend auf den Vorstellungen der Schüler vermittelt werden können. Die Leitlinien befassen sich neben der Definition des Begriffs Wasserkraft unter anderem mit der Funktion von Wasserrädern und Wasserkraftwerken.…
• Renewable energy play a central role in the discussion how to end the use of fossil fuel in Germany. For social acceptance, it is important to convey knowledge and awareness at primary schools. In the curriculum of primary schools in the state of Baden-Württemberg, the subject of renewable energy is anchored in the guiding perspective of Education for Sustainable Development. The aim of theRenewable energy play a central role in the discussion how to end the use of fossil fuel in Germany. For social acceptance, it is important to convey knowledge and awareness at primary schools. In the curriculum of primary schools in the state of Baden-Württemberg, the subject of renewable energy is anchored in the guiding perspective of Education for Sustainable Development. The aim of the study is it to collect the preconceptions second and third grades have of hydropower and to analysed how these change in the learning process. The research approach called Conceptual Change forms the theoretical frame of the study and aims at analysing the change of pupils’ conceptions. The approach of the study follows the Model of Education Reconstruction by Kattmann et al. (1997) consisting of a technical clarification, examination of the students’ perspective and didactic structuring. Based on the qualitative content analysis by Mayring (2015) scientific theories and the content of various teaching materials on hydropower analysed in the theoretical analysis. As a method for the examination of the students’ perspective the teaching experiment by Steffe (1983) is used to teach them contents. At the same time the preconceptions of thirteen pupils from second and third grade are collected and are also analyzed by qualitative content analysis. The didactic structuring compares the results of technical clarification and examination of the students’ perspective and develops guidelines for lessons. These guidelines are based on the students’ conceptions and lead to scientific ideas. The scientific ideas can be divided into four parts. The first one is the definition of the term hydropower. A second one is the classification of water wheels in overshot and undershot wheels. In addition, the scientific-technical requirements for the use of hydropower are elaborated on. The function of water wheels is dependent pf drop height and volume flow. The description of the different locations for water wheels reflects the geographical perspective. The examination of the students’ perspective is also divided into the four parts that were identified in the technical clarification. The thought patterns of six selected students are analysed. In this way, it is possible to identify the moment in which the students’ conceptions reach their limits. This so called cognitive conflict can cause a conceptual change. At the beginning some pupils explained that the water wheel would work fast if the drop height of the water were low. In the end the students changed their conception and described that the water wheels turn faster if the drop height is higher. Changes can be also seen in their ideas where a water wheel can turn in nature. As part of the didactic structuring the scientists’ conceptions are compared to the pupils’ ideas. Commonalities, peculiarities, limitations and differences of these conceptions are worked out. Six guidelines that are based on the students’ preconceptions can be established on how to teach about hydopwer in sciences lessons at primary schools. They deal with the definition of hydropower as well as with the function of water wheels and hydroelectric power plants.…