Table Of ContentErziehung und Didaktik
j Jens Pukies
Das Verstehen
der Naturwissenschaften
westermann
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Jens Pukies
Das Verstehen
der Naturwissenschaften
westermann
© Georg Westermann Verlag
Druckerei und Kartographische Anstalt
Braunschweig 1979
1. Auflage 1979
Verlagslektorat: Dr. Harlich Kübler / Ilona Sourell M. A.
Herstellung: Bernd Kühling
Einbandgestaltung: Gerd Gücker
Gesamtherstellung: Westermann, Braunschweig 1979
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Pu kies, Jens:
Das Verstehen der Naturwissenschaften / Jens Pukies. - Braunschweig:
Westermann, 1979.
(Erziehung und Didaktik) (Westermann-Taschenbuch; 67)
ISBN 3-14-160067-8
ISBN 3-14-160067-8
Inhaltsverzeichnis
Einleitung.............................................................................. 6
1 Die philosophischen Ursprünge der Naturwissen
schaften
Über die Aufhebung des Warencharakters in der
Darbietung des naturwissenschaftlichen Lehrstoffs
am Beispiel der Genese des Trägheitsprinzips ........... 9
1.1 Erkenntnistheoretische Überlegungen ........................ 10
1.1.1 Die Wirklichkeit des Unterrichts:
Das didaktische Normalverfahren.................................. 10
1.1.2^ Der freie Fall
Oder: Von der Beobachtung zum Naturgesetz........... 14
1.1.3 Das Grundgesetz der Dynamik
Oder: Über die mechanischen Paradoxa...................... 19
1.1.4 Galileo Galilei - das Trägheitsprinzip
Oder: Und sie bewegt sich doch .................................... 24
1.2 Die Entwicklung der Mechanik
Zur Rekonstruktion der Entstehungsbedingungen des
Trägheitsprinzips................................................................. 51
1.2.1 Die Entstehungsbedingungen der Naturwissenschaf
ten und die Möglichkeiten des Unterrichts in der
Schule ................................................................................... 52
1.2.2 Naturphilosophie, Naturwissenschaft, Bürgertum und
Feudalgesellschaft
Oder: Geburt und Geburtshelfer der modernen
Naturwissenschaften.......................................................... 55
1.2.3 Die Mechanisierung des Weltbilds
Oder: Was dabei herauskommt, wenn Naturgesetze
auf die Gesellschaft übertragen werden ....................... 65
2 Die Entstehungsbedingungen der Thermodynamik
Philosophische und ökonomische Implikationen der
Naturwissenschaften.......................................................... 73
2.1 Naturwissenschaft, Philosophie und die Entwicklung
der Produktivkräfte............................................................. 74
2.2 Die Naturwissenschaftler in ihrer neuen Rolle
Das daraus resultierende Verständnis der Naturwis
senschaften und deren Vermittlung im Unterricht . . 86
2.3 Die Entwicklung der Thermodynamik
Zusammenfluß philosophischer und ökonomischer
Bedingungen.......................................................................... 93
2.3.1 Die bewegende Kraft der Dampfmaschine................. 95
2.3.2 Julius Robert Mayer als Naturphilosoph..................... 101
2.3.3 Mayers Wandlung zum Empiriker: Der Wert wissen
schaftlicher Normen ............................................................ 111
2.3.4 Carnot und Joule: Rettung des Empirismus?.............. 114
2.3.5 Industrielle Revolution und Entwicklung der Dampf
maschine:
Energie wird Ware .............................................................. 116
2.4 Die Naturalisierung des Menschen und die Humani
sierung der Natur in einer Naturallianz ....................... 123
3 Die Unterrichtspraxis
Die historisch-genetische Rekonstruktion der Be
griffsbildung als Leitprinzip des naturwissenschaftli
chen Unterrichts.................................................................. 131
3.1 Über die Schwierigkeit, Erfahrungen zu vermitteln .. 132
3.2 Der Unterricht der Naturwissenschaften am Ober-
stufen-Kolleg......................................................................... 137
3.3 Aufbau der Unterrichtseinheiten „Mechanik“ und
„Philosophische Grundlagen der Naturwissenschaf
ten“ ......................................................................................... 138
3.3.1 Mechanik I: Kinematik ..................................................... 140
3.3.2 Mechanik II: Dynamik....................................................... 147
3.3.3 Mechanik III: Arbeit und Energie.................................. 151
3.3.4 Philosophische Grundlagen der Naturwissenschaften 152
4 Literaturverzeichnis und Anmerkungen.................... 164
5
Herr K. betrachtete ein Gemälde, das einigen Gegenständen eine
sehr eigenwillige Form verlieh. Er sagte:,, Einigen Künstlern geht es,
wenn sie die Welt betrachten, wie vielen Philosophen. Bei der
Bemühung um die Form geht der Stoff verloren. Ich arbeitete einmal
bei einem Gärtner. Er händigte mir eine Gartenschere aus und hieß
mich einen Lorbeerbaum beschneiden. Der Baum stand in einem
Topf und wurde zu Festlichkeiten ausgeliehen. Dazu mußte er die
Form einer Kugel haben. Ich begann sofort mit dem Abschneiden
der wilden Triebe, aber wie sehr ich mich auch mühte, die Kugel
form zu erreichen, es wollte mir lange nicht gelingen. Einmal hatte
ich auf der einen, einmal auf der anderen Seite zuviel weggestutzt.
Als es endlich eine Kugel geworden war, war die Kugel sehr klein.“
Der Gärtner sagte enttäuscht: ,,Gut, das ist eine Kugel, aber wo ist
der Lorbeer?“
B. Brecht: Geschichten von Herrn Keuner
Einleitung
Dem üblichen naturwissenschaftlichen Unterricht liegt, den
meisten Lehrern meist mehr oder weniger unbewußt, eine positi
vistische Anschauung der Naturwissenschaften zugrunde. Die
Naturwissenschaften gelten als Erfahrungswissenschaft, natur
wissenschaftliche Resultate, Prinzipien und Gesetze als aus der
empirischen Beobachtung erwachsen. Die Gültigkeit naturwis
senschaftlicher Resultate gilt als unabhängig von ihrer Herkunft,
in sie gehen keine Wertungen ein. Die Folge davon ist: Naturwis
senschaftliche Aussagen gelten als objektiv gültig, da aus der
Beobachtung der Natur gewonnen; die Naturwissenschaften sind
von ihrer geschichtlichen Entwicklung abgeschnitten, naturwis
senschaftliche Phänomene erscheinen als unmittelbare Tatsa
chen; die Naturwissenschaften werden als Ansammlung partiku
larer Einzelphänomene dargeboten, als Dinge, deren Herkunft
nicht mehr erkennbar ist. Sie sind Waren, sie sind fetischisiert.
In dieser Fetischisierung der Naturwissenschaften und ihrer
damit verbundenen Einschätzung als einer empirischen Wissen
schaft liegt der Hauptgrund für die Verständnisschwierigkeiten
der Schüler mit den Naturwissenschaften. Diese Schwierigkeiten
liegen auf zwei Ebenen:
1. Sieht man die Naturwissenschaften als empirische Wissen
schaften an, so bleiben die grundlegenden Prinzipien, auf denen
die Naturwissenschaften basieren (z. B. die Erhaltungssätze, das
Trägheits- und Energieprinzip, die Atömtheorie) unverständlich.
Denn diese Abstraktionsbegriffe sind Produkte philosophischen
Spekulierens, Resultate produktiver Einbildungskraft, wissen
schaftlichen Denkens, denen keine unmittelbare empirische
Realität entspricht. Sie sind daher auch nicht aus der Beobach
tung, aus der Erfahrung, mit Hilfe experimenteller Methoden
herleitbar, begründbar. Tut man dies doch, leitet man im Unter
richt diese Begriffe aus Experimenten induktiv ab oder deduziert
man sie aus empirischen Sätzen, so ist das Unverständnis zwangs
läufig vorprogrammiert.
2. Bietet man die Naturwissenschaften im Unterricht als Waren
an, als Fakten, Prinzipien und Theorien, die nur im Rahmen
einer absolut gesetzten Fachsystematik verständlich sind, aber
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unabhängig von ihren Entstehungsbedingungen erscheinen, dann
ist es kaum möglich, den Anteil wissenschaftlichen Denkens und
Arbeitens in ihnen zu erkennen. Was Produkt von Arbeit ist,
erscheint als unmittelbare Tatsache; losgelöst von ihren Entste
hungsbedingungen sind die Prinzipien aber unverständlich.
Außerdem erhält der Schüler ein falsches Verständnis vom
Forschungsprozeß in den Naturwissenschaften, von den
Erkenntnismöglichkeiten der Wissenschaft, von der Dialektik
externer und interner Prozesse, die die Wissenschaft konstitu
ieren und sie erst begreifbar machen. Schüler werden durch solch
einen Unterricht in eine passive Konsumentenhaltung gezwun
gen und zur Unmündigkeit, zur Unselbständigkeit, zur Kritikun
fähigkeit, zur Reflexionslosigkeit erzogen. Sie verstehen nicht die
Stellung der Naturwissenschaft in der Gesellschaft, deren verän
dernde Kraft und den Einfluß der Gesellschaft auf die Naturwis
senschaft.
Eine Möglichkeit, das Verstehen der Naturwissenschaft im
Unterricht zu erzielen, ist die Aufhebung des Warencharakters in
der Darbietung des naturwissenschaftlichen Lehrstoffs, ist die
rationale Rekonstruktion der Genese der die Naturwissenschaft
konstituierenden Theorien und Begriffe. Die philosophischen
und ökonomischen Implikationen der Wissenschaft müssen da,
wo sie konstitutiv für die Entwicklung der Wissenschaft waren,
auch konstitutiv für den Unterricht der Naturwissenschaften
sein. Dann leistet auch der Unterricht der Naturwissenschaften
einen Beitrag zur Erziehung der Schüler zur Mündigkeit und
Autonomie.
Im ersten Abschnitt des Buches werden nach einer kurzen
Analyse des Istzustandes und den sich daraus ergebenden Folgen
Ziele für einen Unterricht der Naturwissenschaften, der auf das
Verstehen der Wissenschaft hinzielt, aufgestellt. Die Folgen des
derzeitigen Unterrichts der Naturwissenschaften legitimieren das
Nachdenken über einen alternativen Unterricht.
Die Möglichkeiten solch eines alternativen Unterrichts der Natur
wissenschaften werden dann anhand konkreter Beispiele theore
tisch reflektierter Schulpraxis behandelt. Am Beispiel der Mecha
nik, der Genese des Trägheitsprinzips, werden die philosophi
schen Implikationen der Naturwissenschaften dargelegt und
gezeigt, wie die Mechanik sich nicht allein wissenschaftsintern
entwickelt hat, sondern wie sich die Prinzipien der Mechanik im
gesellschaftlichen Denken des Übergangs von der Feudal- zur
bürgerlichen Gesellschaft gebildet haben. Am Beispiel der
Genese der Thermodynamik wird dann gezeigt, wie sich nach der
industriellen Revolution zu den philosophischen die ökonomi
schen Implikationen gesellten, welche Konsequenzen dies für die
Naturwissenschaften, für die Rolle der Naturwissenschaftler und
deren Bewußtsein hatte. Zum Schluß werden die Bedingungen
einer alternativen Naturwissenschaft diskutiert, die nicht das
Verhältnis des Menschen zur Natur gleichsam im Herr- und
Knechtverhältnis sieht.
Bei der Darstellung des Stoffs wird weniger historisch oder
wissenschaftstheoretisch vorgegangen, sondern Ausgangspunkt
der Darbietung ist immer die Unterrichtssituation: Ausgehend
von den Verständnisschwierigkeiten der Schüler werden diese
analysiert und anhand einer Alternative gezeigt, wie diese
Verständnisschwierigkeiten durch die Entwicklung des Gegen
standsbereichs der Wissenschaft aus seinen Entstehungsbedin
gungen und -Zusammenhängen überwunden werden können. So
verstanden ist naturwissenschaftlicher Unterricht wissenschafts
propädeutischer Unterricht, Unterricht, dessen Ziel Verstehen
und die Herstellung eines richtigen Bewußtseins von den Natur
wissenschaften ist.
Wie dies konkret im Unterricht geschehen kann, wird im
letzten Abschnitt anhand eines Erfahrungsberichts geschildert.
Berichtet wird von den Kursen ,,Mechanik“ und ,.Philosophische
Grundlagen der Naturwissenschaften“, die ich am Oberstufen-
Kolleg Bielefeld geplant, entwickelt und unterrichtet habe. Diese
Unterrichtseinheiten entsprechen dem Niveau nach dem Unter
richt der Sekundarstufe II; die Beschreibung der Unterrichtsein
heiten ist so konkret, daß eine eigene Unterrichtseinheit zu den
genannten Themen erarbeitet werden kann. Die in diesem Buch
entwickelten didaktischen Überlegungen gelten aber keineswegs
nur für die Sekundarstufe II; sie sind ebenso gültig für die
Sekundarstufe I.
