Lebewesen in der Schule klassifizieren: Didaktische Prinzipien
| Autor/inn/en: | |
| Publikation: | 1.1.2006 |
| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Angesichts der großen Vielfalt von Lebewesen war den Menschen das Klassifizieren schon immer ein Anliegen. Aristoteles war einer der ersten, der eine Klassifizierung vorgeschlagen hat. Ihm folgten noch viele andere, die Bekanntesten sind Linné, Buffon, Lamarck, Cuvier,... Charles Darwin hat im Zusammenhang mit seiner Theorie über den Ursprung der Arten vorgeschlagen, dass die Klassifizierungen die Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den Lebewesen und die Evolutionsgeschichte widerspiegeln sollten. Kurz nach dem letzten Weltkrieg hat Willi Hennig die von Darwin postulierte Idee systematisiert, die Lebewesen über ihre gemeinsamen Merkmale zu ordnen; Merkmale, die durch die gemeinsamen Vorfahren übertragen wurden: Das ist die phylogenetische Systematik.
Um ihre Modelle vorzubringen, haben diese berühmten Wissenschaftler jedes Mal die Kenntnisse und Methoden ihrer Zeit verwendet. Dies erklärt die oft radikale Evolution der vorgeschlagenen Systeme. Das ging nicht immer ohne schmerzhafte Veränderungen an den alten Konzepten bzw. ohne Schwierigkeiten oder gar Widerständen beim Lehren der neuen Begriffe vor sich.
Wie werden die Lebewesen klassifiziert?
Es ist sehr bezeichnend und interessant festzustellen, dass Kinder oder Erwachsene, die gebeten werden, ein und dieselbe Auswahl von Lebewesen zu klassifizieren, alle unterschiedliche Kriterien verwenden: ökologische, physiologische, anatomische... sie stützen sich dabei auf ihre Kenntnisse und eigenen Vorstellungen von den Lebewesen.
Kinder (und manchmal sogar die Erwachsenen!) benutzen außerdem im Allgemeinen mehrere dieser Kriterien gleichzeitig, ohne zu merken, dass kein Zusammenhang zwischen ihnen besteht. Es ist deshalb unerlässlich, erst einmal die von den Schüler/inne/n vorgeschlagenen unterschiedlichen Methoden und Kriterien für die Klassifizierung zu untersuchen. Alle haben eine eigene Logik, wir werden aber insbesondere zeigen müssen, dass man nicht zwei Systeme gleichzeitig benutzen kann. Danach wird es notwendig sein zu sagen, dass eine wissenschaftliche Klassifizierung der Lebewesen sich auf die Merkmale stützt, die die Lebewesen haben; die Merkmale also, die sie von ihren Eltern geerbt haben, die diese wiederum von ihren näheren oder entfernten Vorfahren geerbt haben.
Die Klassifizierung der Lebewesen soll ab der Grundschule ausschließlich mit einfachen und gut sichtbaren Merkmalen erfolgen, ohne Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben, aber auch ohne Abstriche bzw. Ungenauigkeiten was die Methode und die Kenntnisse angeht. Es kann schwer sein und lang dauern, den Begriff der Evolution zu erfassen. Der Sinn dieser Klassifizierung ist es, diesen Begriff keimen zu lassen, ein Begriff, der im Laufe der gesamten Schulzeit (Sekundarstufe und ggf. Hochschule) entwickelt werden wird.
Nach der ersten Unterrichtsstunde, in der man sich über die Grundprinzipien der Methode einig wird, kann man mit Übungen an einer Auswahl von Lebewesen beginnen.
Es muss ein erstes didaktisches Prinzip berücksichtigt werden: die Wiederholung, die besonders für den Lernprozess der Kinder in den Klassen 1 bis 3 wichtig ist.
Es ist also interessant, über eine große Auswahl von Übungen zu verfügen, die umso schneller gelöst werden können, je mehr die Schüler/innen ein gewisses Know-how erworben haben.
Die Übungen können langsam schwieriger werden, da aber die Klassifizierung nur nach den beobachtbaren morphologischen Merkmalen und deren Anzahl erfolgt, gibt es auf diesem Niveau keine großen Unterschiede. Ein/e Schüler/in der 1. bis 3. Klasse, der/die das gut begriffen und mehrere Übungen gemacht hat, sollte die für die 4. bis 6. Klasse vorgesehenen Übungen durchführen können.
Das zweite didaktische Prinzip ist die Transversalität von Fach und Zeit. Während der Grundschulzeit sollte die "Klassifikation von Tieren" eine regelmäßig ausgeübte Tätigkeit sein – idealerweise ein bis zwei Mal im Jahr, ohne dass dafür ein bestimmtes Schuljahr vorgesehen wird. Es handelt sich dabei nicht immer um die Haupttätigkeit im Rahmen des naturwissenschaftlichen Unterrichts, außer wenn die Schüler/innen zum ersten Mal klassifizieren und die Methode gerade erlernen; es kann auch eine interdisziplinäre Tätigkeit sein, die man im Rahmen anderer Arbeitszusammenhänge ausüben kann (Literatur, Erdkunde, Mathematik...).
In der Schule kann man flexibel fortschreiten und nach und nach die exklusiven Merkmale kennen lernen, die die Hauptgruppen kennzeichnen: Säugetiere, Vögel, zweischalige Mollusken, Insekten...
Eine ausreichende Anzahl von Übungen erlaubt es, die Methode und ergänzende Kenntnisse zu erwerben und so nach und nach eine erste Darstellung von den Lebewesen zu konstruieren. Dieses Lernziel wird durch den Lernort "Schule" und vor allem durch das Benutzen des Experimentierhefts erleichtert, das die Schüler/innen während ihrer gesamten Grundschulzeit begleitet: Alle Klassifizierungsaktivitäten kommen in denselben Teil des Experimentierhefts.
Die erste Unterrichtsstunde
Bevor die/der Lehrende mit der ersten Übung anfängt, muss sie/er die Schüler/innen, unabhängig vom Niveau der Klasse, an die Grundprinzipien der Klassifizierung heranführen, und zwar nach einer strukturierten, auf das Erkunden basierten Methode. Diese wichtige Unterrichtsstunde, die reich an Entdeckungen ist, kann je nach Kontext und Forschungsdynamik in zwei Teile aufgeteilt werden.
Natürlich muss die/der Lehrende ihre/seine eigenen wissenschaftlichen Kenntnisse über die neuen Klassifikationen auffrischen und dazu unbedingt den Grundlagentext "Die Phylogenese in der Grundschule" gelesen haben.
Erstens
Die erste Unterrichtsstunde beginnt damit, dass die Schüler/innen Tiere vorschlagen, die der/die Lehrende an die Tafel schreibt, wobei er/sie von den Kindern Vielfalt verlangt, da diese oft nur an die Säugetiere denken. Danach sollen die Kinder versuchen, allzu verschwommene Oberbegriffe zu präzisieren, wie z.B. "Fliege" anstatt "Insekt".
Sobald 12 bis 15 Tiernamen an der Tafel stehen, wird vorgeschlagen, etwas Ordnung hineinzubringen: "Welche kann man zusammentun und warum?" Jede Gruppe mit 3 oder 4 Schüler/inne/n bildet Tiergruppen und schreibt die Klassifikationskriterien auf (A3-Bögen, die an die Tafel gehängt werden können).
Die Vielfalt und Relevanz der zum Klassifizieren verwendeten Kriterien werden von der gesamten Klasse diskutiert. Es ist wichtig aufzuzeigen, dass die Gruppen, je nach vorgeschlagenem System, sich nicht aus denselben Tieren zusammensetzen. Wenn mehrere Systeme gleichzeitig verwendet werden, führt dies zu Inkohärenzen und macht eine Klassifizierung unmöglich, es sei denn, man ordnet ein und dasselbe Tier gleichzeitig mehreren Gruppen zu. Man wird bei Gelegenheit auch zeigen, dass das Ordnen (vom Kleinsten zum Größten, vom Zahmsten zum Gefährlichsten ...) bzw. das Sortieren (die Vögel/die anderen) keine Klassifizierung sind.
"Welches System soll man nehmen und warum?" wird zur entscheidenden Frage in der Klasse.
Zweitens
Die/der Lehrende schlägt vor, mit einer kleineren Auswahl von Tieren zu arbeiten, um leichter herauszufinden, welches Klassifizierungssystem das richtige ist. Jede Gruppe bekommt eine Tafel, auf der 4 Haustiere dargestellt sind: Goldfisch, Florida-Schildkröte, Kaninchen und Katze. Die Schüler/innen gruppieren wieder und die unterschiedlichen Lösungen werden von der Klasse geprüft.
- Wenn man danach klassifiziert, was sie machen, sind Florida-Schildkröte und Katze, die beide Fleisch fressen, in derselben Gruppe; Kaninchen und Goldfisch, die beide Brot fressen, bilden die zweite Gruppe.
- Wenn man danach klassifiziert, wo sie leben, sind Florida-Schildkröte und Goldfisch, die im Wasser leben, in derselben Gruppe.
- Wenn man danach klassifiziert, was sie nicht haben, sind Katze, Kaninchen und Goldfisch, die keinen Panzer haben, in derselben Gruppe.
- Wenn man danach klassifiziert, was sie haben, sind Katze und Kaninchen, die ein Fell und Ohren haben, in derselben Gruppe; eine weitere Gruppe bilden Katze, Kaninchen und Florida-Schildkröte, die vier Pfoten haben.
Die Klasse überprüft die Vorschläge und diskutiert über die Vor- und Nachteile der Klassifizierungskriterien: Nach dem Kriterium der Ernährung oder des Lebensraums zu gruppieren, ist zu ungenau (der Goldfisch ist ein Allesfresser und die Schildkröte kann das Wasser verlassen).
Nachdem die/der Lehrende die begründeten Meinungsäußerungen der Schüler/innen angehört hat, beendet sie/er die Debatte: Die Wissenschaftler/innen ordnen die Tiere, bzw. alle Lebewesen, nach dem, was sie haben, nach dem was man "Merkmale" nennt.
| MAN KLASSIFIZIERT DIE LEBEWESEN: | MAN KLASSIFIZIERT DIE LEBEWESEN NICHT: |
|---|---|
| - nach dem, was sie haben (Fell, Wirbel, zwei Schalen [Muscheln]) |
- nach dem, was sie nicht haben - nach dem, was sie machen (schwimmen, fliegen, Pflanzen fressen) - nach dem Lebensraum, in dem sie leben. |
Schwierigkeiten, die mit den Fachkenntnissen und der Rolle der/des Lehrenden einhergehen:
Einige Schüler/innen könnten darauf hinweisen, dass der Fisch und die Schildkröte Schuppen oder Flossen haben, nach denen man sie in eine Gruppe einordnen könnte. Diese Merkmale sind nicht homolog, d.h. in ihrer Struktur und Herkunft bei beiden Tieren nicht identisch, und dürfen folglich nicht als Merkmale berücksichtigt werden; diese Merkmale wurden nicht durch gemeinsame Vorfahren weitergegeben.
Es ist leicht zu beweisen, dass die Flossen der Schildkröte nicht mit den Flossen des Fischs übereinstimmen, die Schildkröte hat 4 Extremitäten, wie die Katze und das Kaninchen. Diese 4 Extremitäten haben dieselbe Skelettstruktur. Es handelt sich um dasselbe, auch wenn man es bei dem einen als Pfoten und beim anderen als Flossen bezeichnet (oder Arme und Beine, wenn es sich um einen Menschen handeln würde). Bei den Schuppen ist es komplexer (sie sind bei der Schildkröte untereinander verbunden und beim Goldfisch frei): Es handelt sich in beiden Fällen nicht um das gleiche Gewebe, es ist Epidermis bei den Schuppen der Schildkröte und Corium bei den Schuppen des Goldfisches.
Die/der Lehrende muss für jede Auswahl von Lebewesen sowie den darin vorkommenden Merkmalen Grundkenntnisse besitzen, weshalb es notwendig ist, mit bestimmten Tieren und "sicheren" Merkmalen zu arbeiten (siehe die wissenschaftlichen Kommentare zu den Übungen).
Drittens
Die Klasse stellt an der Tafel die gebildeten Gruppen dar und die Schüler/innen notieren diese Gruppen sowie die sie bestimmenden Merkmale in ihre Experimentierhefte.
Die/der Lehrende fordert die Schüler/innen auf, eine Darstellungsweise herauszufinden, bei der jedes Tier nur ein Mal auftaucht.
Die Schüler/innen der 4. bis 6. Klasse werden häufig direkt zu einer verschachtelten Darstellung der Gruppen übergehen können, während es für die 1. bis 3. Klasse wahrscheinlich notwendig sein wird, die beiden Schritte gut zu unterscheiden.
Die/der Lehrende benennt die gebildeten Gruppen.
- Die Tiere mit einem Fell sind Säugetiere,
- diejenigen mit 4 Pfoten Vierfüßler oder Vierbeiner (Tetrapoden).
Zwar besteht das Lernziel nicht darin, einen besonderen Wortschatz zu bilden, sondern wissenschaftlich zu arbeiten, dennoch sollten die genauen Bezeichnungen der Gruppen vermittelt werden. Es ist nicht so wichtig, dass sich die Schüler/innen die komplexen Wörter merken. Manche Kinder haben jedoch erstaunliche Fähigkeiten auf diesem Gebiet und kennen z.B. die wissenschaftlichen Namen zahlreicher Arten von Dinosauriern.
Viertens
Diese vierte Phase ist dazu vorgesehen, den Begriff des gemeinsamen Vorfahren zu erläutern und die Evolutionsgeschichte einer Auswahl von Lebewesen anhand ihres Verwandtschaftsverhältnisses zu rekonstruieren. Dieser Teil ist den Schüler/inne/n der 4. bis 6. Klasse vorbehalten, man kann jedoch bei den Schüler/inne/n der 1. bis 3. Klasse einige Gesichtspunkte der Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den Lebewesen anreißen.
Wie ist es zu erklären, dass die Katze und das Kaninchen ein gemeinsames
Merkmal haben: das Fell?
Die/der Lehrende lässt die Schüler/innen über die Merkmale
nachdenken, die sie selbst haben.
Wie ist es zu erklären, dass die Haut von Nadège schwarz ist und
die von Alexandre weiß?
Es sind ihre Eltern, die diese Merkmale haben und sie an ihre Kinder
weitergegeben haben. Die Eltern haben sie wiederum von ihren Eltern bekommen,
die sie wiederum selbst von noch weiter entfernten Vorfahren erhalten
haben.
Kann man daraus schließen, dass die Katze und das Kaninchen, die dasselbe Merkmal "Fell" haben, dieselben Eltern haben? Selbstverständlich nicht im Sinne von Vater und Mutter, aber sie haben einen gemeinsamen Vorfahren A1, der ein Fell (Merkmal C1) hatte. Katze und Kaninchen sind keine "Geschwister", aber sie sind "Cousins", sie sind verwandt.
Wenn man noch weiter in der Zeit zurückgehen könnte, würde man einen gemeinsamen Vorfahren A2 finden, den die Katze und das Kaninchen mit der Schildkröte gemeinsam haben und der 4 Extremitäten hatte (Merkmal C2).
Es sei erwähnt, dass eine Gruppe aus allen Nachkommen desselben gemeinsamen Vorfahren besteht. Alle noch lebenden und ausgestorbenen Arten von Säugetieren haben also denselben Vorfahren A1, mit dem Merkmal C1 "Fell". Alle noch lebenden und ausgestorbenen Arten von Tetrapoden stammen von einem gemeinsamen Vorfahren A2 ab.
Man kann noch weiter in der Zeit zurückgehen und einen gemeinsamen Vorfahren der 4 ausgewählten Tiere finden. Dieser Vorfahre A3 hatte das Merkmal C3 (Innenskelett aus Knochen).
Das Innenskelett, das aus Knochen besteht, ist ein exklusives Merkmal der Knochenfische (Osteichthyes). Diesen wissenschaftlichen Terminus müssen sich die Schüler/innen nicht merken. Das Lernziel für die 4. bis 6. Klasse besteht darin, die Klassifizierungsmethode sowie die Grundgedanken des Evolutionsbegriffes zu verstehen: Übertragung und Vermischung der Merkmale durch geschlechtliche Fortpflanzung, Veränderung der Arten, Verwandtschaft...
Die Verwendung von Wörtern, deren Etymologie oft schwer verständlich ist, ist nicht sinnvoll. In der Grundschule wird sich der Wortschatz im Zusammenhang mit der Klassifizierung demnach auf die bekanntesten Gruppen beschränken: Säugetiere, Vögel, Fleischfresser, Huftiere, Wiederkäuer ..., und auf die exklusiven Merkmale, die sie definieren: Fell, Federn, Fangzähne, Hufe, Hörner...
Die Übungen
Der Ablauf jeder Übung, bei dem jeweils eine Lebensumgebung behandelt wird (Arktis, Savanne, Wald...) folgt sowohl für die 1. bis 3. Klasse als auch für die 4. bis 6. Klasse einer gleichen Methodologie: Es wird eine Auswahl von Arten und eine Liste mit Merkmalen vorgestellt. Diese Liste mit Merkmalen, die den Schüler/inne/n beim Klassifizieren helfen soll, wird nicht gleich am Anfang verteilt. Zunächst sollen die Schüler/innen die gemeinsamen Merkmale der Lebewesen selbst herausfinden. Um sich vor Fallen zu hüten, sollte die/der Lehrende im Vorhinein die wissenschaftlichen Kommentare zur den ausgewählten Lebewesen und ihren Merkmalen gelesen haben.
Die Arbeit der Schüler/innen fängt immer mit einer aufmerksamen Beobachtung der Tafel mit den ausgewählten Tieren und einer Beschreibung ihrer sichtbaren und manchmal nicht gut sichtbaren oder gar unsichtbaren Merkmale an. Für die nicht sichtbaren Merkmale muss die Anatomietafel herangezogen werden, die der/die Lehrende dann hervorholt, wenn sie zur Fortführung der Erkundungen benötigt wird. Die/der Lehrende liefert den notwendigen Wortschatz: Fell, Federn, Fangzähne, horizontale Schwanzflosse.
Die Arbeit wird fortgesetzt, indem eine Tabelle mit den gemeinsamen Merkmalen
erstellt wird; damit kann eine erste Zusammenfassung gemacht werden. Die
Schüler/innen tragen die zusammengestellten Tiergruppen in ihr
Experimentierheft ein. Eine Gegenüberstellung der verschiedenen
Ergebnisse (der Schülergruppen) an der Tafel (es werden Etiketten und ein
leicht wieder ablösbarer Haftkleber benutzt) erlaubt es, sich zu
einigen.
Man stellt fest, dass Gruppen, die durch ein exklusives Merkmal
bestimmt sind, in größeren Gruppen enthalten sind.
Die Arbeit der 1. bis 3. Klasse endet mit dem Klassifizieren
der Lebewesen in verschachtelten Gruppen. Die zusammengestellten Gruppen
werden mit Hilfe der/des Lehrenden benannt:
Fell > Säugetiere, Federn > Vögel,
Fangzähne > Fleischfresser, horizontale
Schwanzflosse > Wale (Cetacea)...
Dieser Wortschatz wird nach und nach gemeinsam erarbeitet. Er wird in das
Experimentierheft geschrieben und für andere Übungen wieder verwendet.
Für die 4. bis 6. Klasse wird die Arbeit mit der Erstellung des Stammbaums fortgesetzt, mit dem die Phylogenese der ausgewählten Arten und ihre Geschichte im Rahmen der Evolution der Lebewesen nachvollzogen werden kann.
Wenn eine ausreichende Anzahl von Übungen durchgeführt worden ist, kann man damit beginnen, einen Stammbaum zu erstellen, der die aufgetretenen Hauptgruppen verbindet. Auf diese Weise erhält man eine vereinfachte Darstellung des phylogenetischen Stammbaums, die man mit der Darstellung in der wissenschaftlichen und pädagogischen Referenzdokumentation vergleichen kann.
Wer mehr über das Thema wissen möchte, kann zum Beispiel in dem Buch "Biologie, von William K. Purves, David Sadava, Gordon H. Orians, Spektrum Akademischer Verlag, 7. Auflage, 2006" im Kapitel "Die Rekonstruktion der Phylogenie und ihre Anwendungsmöglichkeiten" weiterlesen [A.d.Ü].
