Problemlösen
Teamwork und Eigenintitiative – Grundvoraussetzungen zum Lösen von Problemen
Das Problemlösen ist eine der wesentlichen Grundform des Lernens – nicht nur in den MINT-Fächern! Das problemorientierte Lernen geht davon aus, dass die Schülerinnen und Schüler zu einer Problemstellung eine zu erlernende Struktur, eine Einsicht, einen Begriff, ein Verfahren in seinen groben Zügen schon sehen und verstehen, aber die notwendigen Handlungen zum Erreichen des Ziels im einzelnen noch offen sind. Problemlösen heißt, die Idee, das Verfahren Schritt für Schritt zu entwickeln.
Somit ist das „Problemorientierte Lernen“ ein aktiv-konstruktiver, selbstgesteuerter, situativer und sozialer Prozess.
Das Problemlösen, mithin die Kenntnis und Nutzung von Problemlösestrategien sollte zur Lösung anstehender oder zukünftiger Probleme direkt oder indirekt nutzbar sein. Deshalb sollten die Problemstellungen die Schülerinnen und Schüler emotional einbinden, also einen Bezug zu authentischen Ereignissen haben, für die Lernenden relevant sein, eine gewisse Aktualität haben und neugierig und auch betroffen machen. Die Lernenden müssen den potentiellen Nutzen des erworbenen Wissens für reale Herausforderungen kennen und verstehen. Problemorientiertes Lernen sollte dazu beitragen, dass das Wissen situativ abrufbar ist – es soll kein „träges“ Wissen angehäuft werden, das isoliert zwar vorhanden ist, aber nicht in anderen Zusammenhängen zur Verfügung steht.
Dieses Verständnis des problemorientierten Lernens zielt auf eine Förderung einer Problemlösekompetenz. Ebenso definiert bei PISA als „Fähigkeit einer Person, kognitive Prozesse zu nutzen, um sich mit solchen realen, fächerübergreifenden Problemstellungen auseinanderzusetzen und sie zu lösen, bei denen der Lösungsweg nicht unmittelbar erkennbar ist und die zur Lösung nutzbaren Wissensbereiche nicht einem einzelnen Fachgebiet der Mathematik, der Naturwissenschaften oder des Lesens entstammen“ (OECD 2003, Leutner, Klieme, Meyer & Wirth 2004).
Das Wissen um Probleme, also Problemdefinitionen, mögliche Problemlösestrategien, binnendifferenzierende Möglichkeiten finden (fast) keinen Raum in der universitäten und schulischen Ausbildung der Lehrkräfte in den naturwissenschaftlichen Fächern. Damit bleibt es meist der Eigenititiative der Lehrkräfte überlassen, sich zu Problemen, zu Eggraces und Kopfballversuchen sachkundig zu machen, Problemlösungsstrategien zu üben und binnendifferenzierende Maßnahmen vorzusehen.
Wann spricht man von einem Problem?
Ein Problem wird durch drei Aspekte charakterisiert:
– die Ausgangssituation,
– das Ziel und
– die Hindernisse, die zum Erreichen des Ziels überwunden werden müssen.
Das Bestreben, einen gegebenen Zustand in einen anderen, gewünschten Zustand zu überführen, wobei es gilt dazwischenleigende Hindernisse und Barrieren zu überwinden, wird als Problemlösen bezeichnet. In der Regel werden Probleme in drei Gruppen eingeteilt:
Analytische Probleme
Neben den Anfangs- und Zielzuständen sind auch die Operatoren zur Überwindung des Hindernisses bekannt. Die spezifische Kombination oder Abfolge des Operatoreneinsatzes ist unklar.
Synthetische Probleme
Anfangs- und Zielzustand sind bekannt. Die Operatoren zur Überwindung des Hindernisses sind unbekannt.
Dialektische Probleme
Anfangs- und/oder Zielzustand sind unbekannt. Die Operatoren können bekannt, aber auch unbekannt sein.
Für die MINT-Fächer haben wir unter dem Label JK2H eine Lernwerkstatt „Binnendifferenziertes Lösen von Problemen“ entwickelt. Neben Exkursen zur Kategorisierung von Problemen, zu Problemlösestrategien gibt es einen Abschnitt zu binnendifferenzierenden Möglichkeiten anhand einer Vielzahl von experimentellen Beispielen.
