Interdisziplinarität in schulischer und hochschulischer Lehre. Eine vergleichende Betrachtung

459 Pages·2013·25.22 MB·German

by  Blank, Jennier

JUSTUS-LIEBIG-UNIVERSITÄT GIESSEN

Interdisziplinarität in schulischer und hochschulischer
Lehre
Eine vergleichende Betrachtung zwischen Natur- und
Geisteswissenschaften

Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades an den
naturwissenschaftlichen Fachbereichen der Justus-Liebig-
Universität Gießen

vorgelegt von

Jennifer Blank
aus Ehringshausen

Angefertigt am Institut für Anorganische und Analytische Chemie, am Institut für Organische
Chemie sowie in Zusammenarbeit mit dem Institut für Evangelische Theologie der Justuts-Liebig-
Universität Gießen

Gießen 2013

Die vorliegende Arbeit wurde am Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Justus-
Liebig-Universität Gießen unter der Anleitung von Prof. Dr. S. Schindler sowie unter der Anleitung
von Prof. Dr. R. Göttlich vom Institut für Organische Chemie der Justus-Liebig-Universität Gießen
erstellt. Die Durchführung wurde ebenfalls von Apl. Prof. Dr. W. Achtner vom Institut für
Evangelische Theologie betreut.

1. Gutachter: Prof. Dr. S. Schindler
Institut für Anorganische und Analytische Chemie
Justus-Liebig-Universität Gießen

Prof. Dr. R. Göttlich
Institut für Organische Chemie
Justus-Liebig-Universität Gießen

2. Gutachter: Apl. Prof. Dr. W. Achtner
Institut für Evangelische Theologie
Justus-Liebig-Universität Gießen

INHALTSVERZEICHNIS

KAPITEL 1 – Einleitung 1

1.1 Disziplinen und Interdisziplinarität…………………………………………………. 2
1.2 Interdisziplinarität in der Lehre………………………………………………………. 6
1.3 Fragestellung und Methode……………………………………………………………. 12

KAPITEL 2 - Der Zusammenhang zwischen Naturwissenschaft und
Ethik im historischen Verlauf 17

2.1 Antike.……………………………………………………………………………………………. 18
2.1.1 Der atomistische Materialismus nach Demokrit 18
2.1.2 Die platonische Naturphilosophie 24
2.1.3 Die Wissenschaftstheorie des Aristoteles 31
2.1.4 Die stoische Physik 42

2.2 Wissenschaftliche Revolution…………………………………………………………. 51
2.2.1 Die Naturwissenschaft Galileo Galileis 51
2.2.2 Der Zweck der Naturwissenschaft nach Bacon 62
2.2.3 Das Wissenschaftssystem nach Descartes 73
2.2.4 Newton als Wissenschaftler und Magier 84

2.3 Neuzeit…………………………………………………………………………………………… 96
2.3.1 Immanuel Kant 96
2.3.2 Die moderne Naturwissenschaft 118
2.3.3 Neuere Ansätze und der Begriff der Interdisziplinarität 130

KAPITEL 3 - Empirische Erhebungen: Metaebene bzw. Anayseebene
empirischer Didaktik 145

3.1 Empirische Erhebung unter SchülerInnen………………………………………. 146
3.1.1 Forschungsfrage, Fragebogenkonzeption und Erhebungsmethode 146
3.1.2 Ergebnisse 147
3.1.2.1 Lieblingsfach 147
3.1.2.2 Zuordnung von Themen zu Fächern 152
3.1.2.3 Erstellung der Einstellungsvariablen 158
3.1.2.4 Einstellungsvariablen in Hinsicht auf die Gruppen der SuS 160
3.1.2.5 Einstellungsvariablen in Bezug auf unterschiedliche Schulformen 162
3.1.2.6 Einstellungsvariablen in Hinsicht auf unterschiedliche Jahrgänge 164
3.1.2.7 Einstellungsvariablen in Hinsicht auf das Lieblingsfach 168

3.2 Empirische Erhebung unter LehrerInnen………………………………………… 169
3.2.1 Forschungsfrage, Fragebogenkonzeption und Erhebungsmethode 169
3.2.2 Ergebnisse 171
3.2.2.1 Häufigkeiten 171
3.2.2.2 Realisierter fächerübergreifender Unterricht 177

3.3 Empirische Erhebung unter Studierenden des Lehramts………………… 183
3.3.1 Forschungsfrage, Fragebogenkonzeption und Erhebungsmethode 183
3.3.2 Ergebnisse 186
3.3.2.1 Die Einstellungskategorien 186
3.3.2.2 Vergleich zwischen den Einstellungskategorien und „Interdisziplinarität
im Studium“ 189
3.3.2.3 Vergleich der Kategorien mit der Fächerkombination und dem
studierten Lehramt 193
3.3.2.4 Betrachtung der Chemiestudierenden 197
3.3.2.5 Schlussfolgerungen 198

3.4 Empirische Erhebung unter Doktorandinnen und Doktoranden……… 200
3.4.1 Forschungsfrage, Fragebogenkonzeption, Erhebungsmethode 200
3.4.2 Ergebnisse 204
3.4.2.1 Teilnehmer und Teilnehmerinnen 204
3.4.2.2 Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Fächern/Fachbereichen 208
3.4.2.3 Forschungsziele 210
3.4.2.4 Sinn von Interdisziplinarität 212
3.4.2.5 Das Konzept von Interdisziplinarität 214
3.4.2.6 Lehre an der Universität 216
3.4.2.7 Sinn und Relevanz von Lehre 218
3.4.2.8 Interdisziplinarität in der Lehre 222

3.5 Vergleich und Zusammenhänge der empirischen Erhebungen……….. 225
KAPITEL 4 - Planungsebene empirischer Didaktik: Material für den
Unterricht 229

4.1 EnergEthik……………………………………………………………………………………… 230
4.1.1 Projektbeschreibung und Projektziele 230
4.1.1.1 Der fachwissenschaftliche Inhalt 232
4.1.1.2 Projektidee 234
4.1.1.3 Die Zielgruppe 235
4.1.1.4 Einbindung der Schülerinnen und Schüler 235
4.1.1.5 Das Schülerlabor, die Kinder-Uni und Kooperartionspartner 236
4.1.1.6 Ziele 237

4.1.2 Reflexion des Schülerlabors 238

4.1.3 Unterrichtsmaterial: Kernkraft 273
4.1.3.1 Kompetenzerwerb 273
4.1.3.2 Teil 1: Instabil: Warum Uran nicht bleibt wie es ist 275
4.1.3.3 Arbeitsmaterial zum Thema „Instabil – Warum Uran nicht bleibt wie es
ist“ 279
4.1.3.4 Teil 2: Wie ein Atomkraftwerk funktioniert 283
4.1.3.5 Arbeitsmaterial zum Thema „Wie ein Atomkraftwerk funktioniert“ 282
4.1.3.6 Teil 3: Radioaktiver Müll 294
4.1.3.7 Arbeitsmaterial zum Thema „Radioaktiver Müll“ 298
4.1.3.8 Literaturempfehlung zum Thema Kernkraft 300

4.1.4 Unterrichtsmaterial: Brennstoffzellentechnik 301
4.1.4.1 Kompetenzerwerb 301
4.1.4.2 Teil 1: Wasser als Abfallprodukt – eine wissenschaftliche Leistung 303
4.1.4.3 Arbeitsmaterial zum Thema „Wasser als Abfallprodukt – eine
wissenschaftliche Leistung“ 308
4.1.4.4 Teil 2: Wasserstoffgas und andere Energieträger 310
4.1.4.5 Arbeitsmaterial zum Thema „Wasserstoffgas und andere
Energieträger“ 318
4.1.4.6 Teil 3: Elektroautos und Hybride 319
4.1.4.7 Arbeitsmaterial zum Thema „Elektroautos und Hybride“ 323
4.1.4.8 Literaturempfehlungen zum Thema „Brennstoffzellentechnik“ 324

4.1.5 Unterrichtsmaterial: Erdöl 325
4.1.5.1 Kompetenzerwerb 325
4.1.5.2 Teil 1: Das schwarze Gold 327
4.1.5.3 Arbeitsmaterial zum Thema „Das schwarze Gold“ 337
4.1.5.4 Teil 2: Lebe wohl, Erdöl?! 340
4.1.5.5 Arbeitsmaterial zum Thema „Lebe wohl, Erdöl?!“ 347
4.1.5.6 Teil 3: Synthetisches Öl 350
4.1.5.7 Arbeitsmaterial zum Thema „Synthetisches Öl“ 355
4.1.5.8 Literaturempfehlung zum Thema „Erdöl“ 355

4.1.6 Unterrichtsmaterial: Energie und Gesellschaft 356
4.1.6.1 Kompetenzerwerb 356
4.1.6.2 Teil 1: Was hat Energie mit dem Treibhauseffekt zu tun? 359
4.1.6.3 Arbeitsmaterial zum Thema „Was hat Energie mit dem Treibhauseffekt
zu tun?“ 371
4.1.6.4 Teil 2: Die Kohleindustrie 374
4.1.6.5 Arbeitsmaterial zum Thema „Die Kohleindustrie“ 382
4.1.6.6 Teil 3: Wird Strom zum Luxusgut? 385
4.1.6.7 Arbeitsmaterial zum Thema „Wird Strom zum Luxusgut?“ 387
4.1.6.8 Literaturempfehlungen „Energie und Gesellschaft“ 389

4.1.7 Unterrichtsmaterial: Erfahrbare Energie 390
4.1.7.1 Kompetenzerwerb 391
4.1.7.2 Teil 1: Energie mit allen Sinnen 392
4.1.7.3 Arbeitsmaterial zum Thema „Energie mit allen Sinnen“ 395
4.1.7.4 Teil 2: Kann man Energie Essen? 397
4.1.7.5 Arbeitsmaterial zum Thema „Kann man Energie essen?“ 408
4.1.7.6 Teil 3: Ein Tag ohne Energie 412
4.1.7.7 Literaturempfehlung „Erfahrbare Energie“ 419

4.2 Inhalt und Konzeption Wissenschaftsethik……………………………………… 421

4.2.1 Baustein A: Warum geht uns Wissenschaft etwas an? Praxisbeispiel
Technik 425
4.2.1.1 Baustein A1: Technik in unserem Alltag 426
4.2.1.2 Baustein A2: Technik als Segen für die Gesellschaft 428
4.2.1.3 Baustein A3: Wissen und Wissenschaft 432
4.2.1.4 Baustein A4: Naturwissenschaft vs. Geisteswissenschaft 436

4.2.2 Baustein B: Wissenschaftliche Methoden - Praxisbeispiel Plagiate 439
4.2.2.1 Baustein B1: Daten und Theorien 440
4.2.2.2 Baustein B2: Empirie und Falsifikation. Die Funktion der Daten im
wissenschaftlichen Prozess 444
4.2.2.3 Baustein B3: Plagiieren 448

4.2.3 Baustein C: Verantwortung – Praxisbeispiel Natur 451
4.2.3.1 Baustein C1: Natur – Umwelt – Ethik: Natur schützen – aber warum? 452
4.2.3.2 Baustein C2: Der Begriff Verantwortung 545
4.2.3.3 Baustein C3: Das Verantwortungssubjekt in Alltag und Wissenschaft 458
4.2.3.4 Baustein C4: Das Verantwortungsobjekt am Beispiel der Natur 464
4.2.3.5 Baustein C5: Pflicht zur Verantwortung für zukünftige Generationen? 468
4.2.4 Baustein D: Probleme der Wissenschaftsethik - Praxisbeispiel
Gentechnik 471
4.2.4.1 Baustein D1: Ethik als Spaßbremse für die Wissenschaft? 472
4.2.4.2 Baustein D2: Die Freiheit der Forschung 474
4.2.4.3 Baustein D3: Probleme der Bioethik am Beispiel der Gentechnik 476
4.2.4.4 Baustein D4: Folgenabschätzung des technischen Fortschritts 480

4.2.5 Baustein E :Ergänzungen: Wissenschaftsethik konkret 483
4.2.5.1 Baustein E1: Technik 484
4.2.5.2 Baustein E2: Plagiate 488
4.2.5.3 Baustein E3: Umweltethik: Die Stellung von Tier und Mensch 490
4.2.5.4 Baustein E4: Gentechnik 496

4.2.6 Literaturempfehlungen Wissenschaftsethik 500

KAPITEL 5 - Zusammenfassung und Fazit 503

KAPITEL 6 - Literatur 512

Danksagung
521
Curriculum Vitae
522
Eidesstattliche Erklärung
525
ABBILDUNGSVERZEICHNIS

Abb. 1: Ebenen der Pädagogik. SuS=Schülerinnen und Schüler 11
Abb. 2: Ebenen der didaktischen Forschung 12
Abb. 3: Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Ebenen in Bezug auf die empirischen
Untersuchungen 14
Abb. 4: Unterscheidung von Atomen in Gestalt, Anordnung und Lage am Beispiel der
Aminosäuren 19
Abb. 5: Lennard-Jones-Potential im Vergleich mit Demokrits postulierter Atomwechselwirkung 21
Abb. 6: cis- und trans-Platin als Beispiel für Isomere mit unterschiedlichen Eigenschaften 23
Abb. 7: Molekülstruktur von [Cu ( -OH) ( -OH) (CH CN) (phen) ](BF ) 26
4 3 2 2 2 3 2 4 4 2
Abb. 8: Vier der Platonischen Körper 27
Abb. 9: Reaktion zwischen den Elementarkörpern 28
Abb. 10: Schematische Darstellung des Trocknungsprozesses 29
Abb. 11: Platons Entwicklungsgeschichte der Menschen 29
Abb. 12: Der Übergang der Elemente nach Aristoteles 32
Abb. 13: Der Unterschied zwischen Veränderung und Entstehen oder Vergehen 33
Abb. 14: Die vier verschiedenen Veränderungen nach Aristoteles 35
Abb. 15: Die vier Ursachen 36
Abb. 16: Hämocyanin mit seinem katalytischen Kupferzentrum 37
Abb. 17: Die epistemische Stufenleiter 38
Abb. 18: Klassifizierung der Wissenschaften nach Aristoteles 38
Abb. 19: Aufteilung der Tugenden 40
Abb. 20: Einteilung der Philosophie in der Stoa 43
Abb. 21: Seinsbereiche bei Aristoteles (links) und in der Stoa (rechts) 44
Abb. 22: Entstehung von unterschiedlichen Dingen 44
Abb. 23: Weltzyklus 45
Abb. 24: Moderne Interpretation von stoischen Reaktionen 46
Abb. 25: Die vier Kategorien der Stoiker 47
Abb. 26: Die Affekte und ihre oppositionellen edlen Affekte 49
Abb. 27: Forderungen der praktischen Tugend 50
Abb. 28: Gegenüberstellung der aristotelischen und galileischen Lehre 52
Abb. 29: Aufteilung des Dialogo 52
Abb. 30: Ausschnitte aus Galileis Unterlage die Mondbeobachtungen betreffend 53
Abb. 31: Aufteilung des Discorsi 54
Abb. 32: Graphische Veranschaulichung des Widerspruchsbeweis gegen Aristoteles 56
Abb. 33: Arbeitsschritte wissenschaftlichen Arbeitens 56
Abb. 34: Vergleich eines idealen und realen Systems 57
Abb. 35: Zwei verschiedene vitae 61
Abb. 36: Bacon zwischen Renaissance und Neuzeit 63
Abb. 37: Einteilung der Wissenschaft nach Bacon 64
Abb. 38: Rolle von Empirie und Theorie 66
Abb. 39: Die induktive Methode nach Bacon 66
Abb. 40: Verschiedene Arten von Wissenschaftlern 70
Abb. 41: Die drei Elemente nach Descartes 75
Abb. 42: Aufbau der Mediationen und daraus folgender methodischer Vorgang 77
Abb. 43: Der kartesische Dualismus 78
Abb. 44: Von der Seele zum Verhalten 79
Abb. 45: Provisorische und endgültige Moral 81
Abb. 46: Zwei verschiedene Naturen bei Aristoteles und Newton 85
Abb. 47: Zusammenhang zwischen Newton und Descartes 86
Abb. 48: Newtons Forschungsmethode 86
Abb. 49: Zwei Wege zu einer wahren Aussage 87