Alles Leben ist Problemlösen

Problemlösendes Lernen in der Schule

Probleme gehören zum täglichen Leben, aber wie lässt sich mit ihnen der Unterricht gestalten? Was ist bei der Auswahl von fachlichen Problemen zu beachten, in welchen typischen Phasen lässt sich ein Problem von den Schülerinnen und Schülern bearbeiten? Welche Kompetenzen erwerben sie dabei? – Eine Einführung in die Möglichkeiten und Grenzen eines problemlösenden Unterrichts.

Morgens im Kindergarten: Der vierjährige Max sitzt vor einem Stapel Holzklötze und probiert immer wieder, einen Turm zu bauen, der so hoch ist wie er selbst. Aber immer wieder misslingt es, die Konstruktionen brechen zusammen, bevor sie die notwendige Höhe erreicht haben. Aber er lässt nicht locker, immer wieder stellt er die Steine auf und erprobt neue Ideen, damit der neue Turm noch ein wenig höher wird als der vorherige. Über eine halbe Stunde geht das so, und schließlich hat er es geschafft: Der Turm überragt ihn um einige Zentimeter. Stolz klatscht Max in die Hände, strahlt und ruft seine Freunde und die Erzieher herbei, damit sie sein Werk bewundern.

In einer 6. Klasse am Gymnasium: Niklas, Mara und Johann stecken die Köpfe zusammen und denken nach. Die Klassenlehrerin hat einen Wettbewerb ausgerufen: Die Schülerinnen und Schüler sollen in Gruppen eine möglichst leichte, aber belastbare Brücke bauen, die zwei 50 cm weit auseinandergestellte Tische mit einer mindestens zehn Zentimeter breiten Fahrbahn überspannt und dabei möglichst viel Last tragen kann. Das Baumaterial: Papier und Klebstoff. Die drei denken nach: Welche Brücken kennen sie? Wie sind diese Brücken konstruiert? Wie kann man sie aus Papier nachbauen? Sie fangen an zu probieren, falten das Papier, damit es stabiler wird, schneiden Streben aus und kleben sie zusammen, um der Konstruktion mehr Halt zu verleihen. Über eine Stunde geht dies so, und am Ende haben sie es geschafft: Ihre Brücke überspannt nicht nur die Kluft zwischen zwei Tischen, sondern trägt sogar die Kaffeetasse der Lehrerin. Sie jubeln, und dann bestaunen sie die Konstruktionen ihrer Mitschüler, die auf ganz andere Ideen gekommen sind …

Diese Beispiele zeigen: Probleme stiften zum Lernen an, ja, vielleicht gehören Probleme sogar zu den erfolgreichsten Anstiftern, wenn es um den Ausbau der eigenen Fähigkeiten und Fertigkeiten geht. So sagt der Philosoph Karl Popper: »Alles Leben ist Problemlösen« (Popper 1994), und der Bildungsforscher Jürgen Baumert definiert: »Problemlösen ist zielorientiertes Denken und Handeln in Situationen, für deren Bewältigung keine Routinen verfügbar sind. Der Pro­blemlöser hat ein mehr oder weniger gut definiertes Ziel, weiß aber nicht unmittelbar, wie es zu erreichen ist. Die Inkongruenz von Zielen und verfügbaren Mitteln ist konstitutiv für ein Problem. Das Verstehen der Problemsituation und deren schrittweise Veränderung, gestützt auf planendes und schlussfolgerndes Denken, sind konstitutiv für den Prozess des Pro­blemlösens.« (Baumert u. a. 2003, S.3).

Anders gesagt: Wer vor einem Problem steht, dessen Lösung für ihn bedeutsam ist, wird Mühe und Aufwand darin investieren, es zu lösen, und wenn es gelingt, hat er nicht nur ein Erfolgserlebnis, sondern auch eine ganze Menge dazu gelernt, nicht nur über die Sache selbst, sondern beispielsweise auch darüber, mit welchen Methoden sich diese Art von Problemen lösen lässt. Und er hat erfahren, dass es sich lohnen kann, bei der Sache zu bleiben und nicht locker zu lassen.

Dies sind alltägliche Erfahrungen. Wie aber lassen sie sich zum Gestaltungsprinzip von schulischen Lernprozessen machen? Dazu einige Überlegungen:

Probleme als didaktische Herausforderung

Erstens: Schulisches Lernen findet in einem vorgegebenen Rahmen statt und ist auf die Vermittlung von bestimmten Fachinhalten gerichtet. Aus diesem Grund findet es häufig in der Form der Unterweisung statt: Der Experte unterrichtet die Lerner über die Kenntnisse eines bestimmten Fachgebietes und bringt ihnen die notwendigen Techniken und Methoden bei. Bereits die Verben verweisen auf ein Gefälle an Wissen und Kenntnissen; sie weisen auch auf unterschiedliche Grade an Aktivität bei Lehrer und Lerner hin. Die Unterweisung ist grundsätzlich gut geeignet, um in ein Fachgebiet einzuführen und den Lernern einen Überblick zu verschaffen. Demgegenüber zielt ein problemorientierter Zugang eher auf ein vertieftes Verständnis und auf den Transfer des Gelernten. Ein solcher Zugang erfordert eine Veränderung der didaktischen Situation: Es gilt für den Lehrer, die Lernerinnen und Lerner mit einem Problem zu konfrontieren, bei dessen – möglichst selbständiger – Bearbeitung und Lösung sie fachliches Wissen und fachliche Fertigkeiten benötigen und daher erwerben müssen.

Dabei stoßen die Lehrer – zweitens – auf eine besondere Schwierigkeit: Probleme haben eine objektive und eine subjektive Seite. Sie können für unterschiedliche Lerner von unterschiedlicher Bedeutung und daher auch von unterschiedlichem Interesse sein. Was für den einen eine Herausforderung, einen Lernanreiz darstellt, ist für den anderen uninteressant – entweder, weil er die Sache schon verstanden hat, oder aber, weil er ihr keine subjektive Bedeutung beimisst. Der Lehrer darf also bei der Auswahl und Konstruktion von Problemen nicht nur die Sache im Blick haben, er muss auch die Interessen und Vorerfahrungen der Lerner kennen und berücksichtigen. In der motivierenden und gleichzeitig herausfordernden Konstruktion von adäquaten Problemen besteht die größte Schwierigkeit für denjenigen, der einen problemorientierten Fachunterricht gestalten will. Die Probleme müssen so gestellt werden, dass sie für möglichst viele Lernerinnen und Lerner einen starken Impuls zum Lernen darstellen und zugleich die Entwicklung der gewünschten Fachkenntnisse und Fähigkeiten ermöglichen.

Drittens: Weil es aus den genannten Gründen um eine grundsätzlich andere Planung und Gestaltung von Lernprozessen geht, handelt es sich beim problemorientierten (oder problemlösenden) Lernen eher um eine pädagogische Strategie als um eine konkrete Methode. Probleme lassen sich in sehr unterschiedlicher Weise stellen, und ihre Bearbeitung hängt von vielen Faktoren ab, unter anderem vom Alter der Lernenden und vom Fach. Daher können pro­blemorientierte Unterrichtsvorhaben sehr unterschiedlich aussehen; viele Vorgehensweisen sind möglich, wie auch die Erfahrungsberichte in diesem Schwerpunkt zeigen. Immer jedoch zielt problemorientiertes Lernen auf eine Aktivierung der Lernenden, auf deren möglichst selbständige Arbeit und auf ihre tiefgehende, auf Verständnis zielende Auseinandersetzung mit dem Problem. Insofern kann problemlösendes Lernen auch der Kompetenzorientierung zugerechnet werden, die die Kultusminis­terkonferenz seit etwa zehn Jahren als Leitstrategie der Unterrichtsentwicklung ausgibt.

Viertens schließlich geht es beim problemlösenden Lernen nicht nur um die fachlichen Inhalte, sondern in besonderer Weise immer auch um den Erwerb von Methoden des Pro­blemlösens und des Lernens. Das heißt, der Lerner erwirbt durch die selbständige Auseinandersetzung mit einer Problemstellung nicht nur fachliches, sondern ausdrücklich auch methodisches Wissen. Überdies lernt er sich selbst als »Problemlöser« immer besser kennen, denn durch die ernsthafte Zusammenarbeit in der Gruppe sowie bei der Überprüfung der Ergebnisse lernt er seine Stärken und Schwächen kennen. Um diese Form der Metakognition zu ermöglichen, sollte der Lehrer in problemorientierten Lernphasen immer auch ausdrücklich zur Reflexion der eigenen Arbeit auffordern.

Typische Arbeitsphasen

Auch wenn problemlösende Unterrichtsvorhaben sehr unterschiedlich gestaltet werden können und müssen, so lassen sich aus Lernersicht einige typische Phasen des Umgangs mit einem Problem benennen. Dabei ist zunächst bedeutsam, dass pro­blemlösendes Lernen in aller Regel in der Kleingruppe stattfindet. Dies hat nicht nur arbeitsökonomische Gründe, sondern fördert auch die Entwicklung von Strategien zur Problemlösung, weil die Schülerinnen und Schüler in der Gruppenarbeit immer auch andere Ideen und Ansätze kennenlernen und in ihre Arbeit einbeziehen können.

Erste Phase: Wahrnehmung und Analyse des Problems
In dieser Phase geht es darum, dass die Gruppe das Problem – das in aller Regel schriftlich vorliegt – in seiner Komplexität kennenlernt und seine Tragweite und Bedeutung erfasst. Möglicherweise müssen Begriffe geklärt werden. Wenn es sich um ein komplexes Problem handelt, kann diese Phase einige Zeit beanspruchen.

Zweite Phase: Hypothesenbildung
Diese Phase schließt unmittelbar an die erste Phase an, ist aber gesondert zu betrachten. Jetzt geht es darum, Ideen und Hypothesen für die Lösung des Problems zu entwickeln. Im Mittelpunkt stehen folgende Fragen:

• Auf welche Weise könnte das Problem gelöst werden?
• Welche Informationen haben wir bereits, welche benötigen wir noch?
• Wie beschaffen wir uns diese Informationen?

Offene Fragen und offensichtliche Wissenslücken werden festgehalten. Über die Beschäftigung mit diesen Fragen formulieren die Lernenden implizit ihre eigenen Lernziele.

Dritte Phase: Erweiterung von Wissen und Fertigkeiten
In der dritten Phase verschaffen sich die Lernenden die Informationen, von denen sie glauben, dass sie für die Lösung des Problems bedeutsam sind. In dieser Phase werden die Lernenden zumeist arbeitsteilig vorgehen; die Informationsbeschaffung kann aber auch in der Gruppe stattfinden. Die Art der erforderlichen Informationen hängt stark vom Charakter der Problemstellung ab. Aus diesem Grund sind in dieser Phase sehr verschiedene Vorgehensweisen möglich, die vom Literaturstudium über Experteninterviews bis zur Durchführung von wissenschaftlichen Experimenten reichen können. Ein wichtiger Nebeneffekt ist das Erlernen eines effektiven Umgangs mit Quellenmaterial, denn Quellen müssen später aufgeführt werden. Gleichzeitig müssen die Schülerinnen und Schüler lernen, das Erarbeitete zu strukturieren und wichtige Informationen von unwichtigen zu unterscheiden.

Vierte Phase: Ergebnisdiskussion in Bezug auf das Problem
In der vierten Phase geht es darum, die erarbeiteten Informationen zusammenzuführen und gemeinsam zu prüfen, was sie zur Lösung des Problems beitragen können. Dazu werden die in der zweiten Phase aufgestellten Hypothesen im Lichte der Informationen überprüft und gegebenenfalls modifiziert. Wenn sich die Hypothesen als vielversprechend erwiesen haben, wird abschließend ein gemeinsamer Lösungsvorschlag entwickelt und vorgetragen. Im anderen Fall müssen die Phasen zwei bis vier im Lichte des Misserfolgs erneut absolviert werden.

Fünfte Phase: Reflexion
Wenn die vorherigen vier Phasen erfolgreich absolviert wurden, wird das problemorientierte Unterrichtsvorhaben mit einer Reflexion der gewählten Problemlösestrategie abgeschlossen. Im Mittelpunkt stehen jetzt metakognitive Fragen, z. B.

• Konnten wir zu Beginn das Problem angemessen erfassen? Wenn nein: Was hat uns daran gehindert?
• Haben wir die richtige Strategie zur Lösung des Problems entwickelt? Wenn nein: Welche Fehler haben wir gemacht, und was können wir beim nächsten Mal besser machen?
• Was haben wir über die Sache und methodisch gelernt? Wo haben wir noch Lücken?
• Hat unsere Zusammenarbeit geklappt? Wie können wir sie noch weiter verbessern?

Der Lehrerrolle

Wie oben bereits angedeutet, unterscheidet sich die Aufgabe des Lehrers in einem problemorientierten Unterrichtsvorhaben erheblich von seiner Rolle im eher »unterweisenden« Unterricht. Zunächst einmal muss er eine Problemstellung finden, die den oben genannten Anforderungen (fachlicher Anspruch und individuelle Passung) möglichst gerecht wird. Dies erfordert ausgezeichnete fachliche Kenntnisse ebenso wie detailliertes Wissen über die Vorkenntnisse, aber auch die Interessen der einzelnen Schülerinnen und Schüler. Bei vielen Vorhaben besteht auch die Möglichkeit, sie in die Auswahl oder zumindest in die Ausarbeitung der Problemstellung einzubeziehen.

Hat die Arbeit der Schülerinnen und Schüler am Problem begonnen, übernimmt der Lehrer die Rolle eines Beraters und Moderators, der insbesondere darauf achtet, dass die einzelnen Arbeitsphasen nacheinander durchlaufen und nicht etwa übersprungen werden. In dieser Phase sind die Lehrkräfte nicht dazu da, die Probleme und Fragestellungen der Studierenden zu lösen. Allerdings sollten sie dank ihres Fachwissens in der Lage sein, Fehlentwicklungen und Sackgassen in der Lösung von Fragestellungen zu erkennen und darauf – möglichst in Form einer Frage – hinzuweisen. Am Ende des Arbeitsprozesses nehmen sie die Lösungsvorschläge der Gruppen entgegen und sorgen dafür, dass diese Vorschläge gemeinsam betrachtet und in ihrer Angemessenheit bewertet werden. Wie bereits erwähnt sorgen sie dafür, dass die wichtige Reflexion des Arbeitsprozesses nicht übergangen wird, sondern sorgfältig durchgeführt wird.

Dabei ist zu beachten, dass der viel beachteten Studie von Hattie (2009) zufolge das problem based learning lediglich eine unterdurchschnittliche Effektstärke von 0,15 und damit nur einen geringen Einfluss auf den Lern­erfolg der Schülerinnen und Schüler hat (a. a. O. S. 210 ff.). Hattie differenziert diesen Befund, indem er darauf hinweist, dass das problemorientierte Lernen wenig erfolgreich ist, wenn es darum geht, den Schülerinnen und Schülern ein breites Wissen in einem bestimmten Gebiet zu vermitteln, jedoch für das vertiefende Lernen auf der Grundlage eines bereits vorhandenen Grundlagenwissens sehr gut taugt (a. a. O., S. 211). Köller weist ergänzend in seiner Zusammenfassung der Hattie-Studie auf die besondere Verantwortung des Lehrers für ein Gelingen von problemorientiertem Lernen hin: Es wird vor allem dann erfolgreich sein, wenn es durch einen kognitiv aktivierenden, die Schülerinnen und Schüler herausfordernden und eng begleitenden Unterrichtsstil des jeweiligen Lehrers beziehungsweise der Lehrerin unterstützt wird. »Allein der Einsatz dieser Lernform muss keineswegs kognitiv aktivierend sein und führt dann auch nicht automatisch zu höheren Lernerfolgen.« (Köller 2012, S. 75)

Die Erfahrungsberichte

Die Beschreibungen von typischen Merkmalen und Phasen eines pro­blemorientierten Fachunterrichts zeigen, dass diese Lernform eigentlich eine besondere Ausprägung des derzeit überall geforderten individualisierten Lernens darstellt. Die Besonderheit liegt in der komplexen fachlichen Problemstellung als Ausgangspunkt von individuellen fachlichen und überfachlichen Lernprozessen, die wiederum dem Konzept des Projektunterrichts nahekommt. Welche Rolle kann ein problemorientierter Unterricht im Schulalltag spielen? Dieser Frage gehen die Erfahrungsberichte in diesem Schwerpunkt aus unterschiedlichen Perspektiven nach.

Grundsätzlich ist es möglich, ganze Ausbildungsgänge auf der Grundlage dieses Konzepts zu gestalten. Dieser Weg ist besonders in den Gesundheits- und Pflegeberufen gewählt worden, in denen das pro­blemorientierte Lernen eine herausgehobene Rolle spielt (vgl. z. B. Koch 2007). Einige Hochschulen wie z. B. die Universität Maastricht oder die Ruhr-Universität in Bochum haben ganze medizinische Studiengänge nach dem Prinzip der Problemorientierung konzipiert. Der Beitrag von Weber in diesem Heft stammt aus diesem Berufsfeld und demons­triert, dass hier inzwischen ein hohes Maß an Standardisierung und Professionalisierung vorhanden ist, was die Entwicklung von anspruchsvollen fachlichen Problemen und den Ablauf der Lernprozesse anbelangt. Und Frei/Tauber zeigen in ihrem Beitrag, dass dies nicht nur für die Gesundheitsberufe gilt, sondern pro­blemlos auf den Ausbildungsberuf des Kfz-Mechatronikers übertragen werden kann.

Die Erfahrungsberichte aus den allgemeinbildenden Schulen zeigen, dass und wie ein problemlösender Unterricht in verschiedenen Domänen möglich ist. Während dies für die Mathematik nicht so überraschend ist (vgl. den Erfahrungsbericht von Lenz/Steinbuck), ist dies für die Biologie (vgl. den Erfahrungsbericht von Bossert) und erst recht für das Fach Sport ein möglicherweise überraschender Gedanke (vgl. den Erfahrungsbericht von Lange). Und Gallenbacher zeigt in seinem Text, dass das an vielen Schulen eher randständige Fach Informatik eine wichtige überfachliche Bedeutung bekommen kann, wenn man sich im Computer löst und die allgemeine Kompetenz des Problemlösens in den Mittelpunkt stellt.
Denn schließlich geht es in jedem problemlösenden Unterricht genau darum: die Schülerinnen und Schüler zu befähigen, selbständig Probleme zu erkennen und zu lösen.

Literatur

• Baumert, J. u.a.: Erfassung fächerübergreifender Problemlösekompetenzen in PISA. URL: http://edoc.mpg.de/479756. Zugriff am 10. April 2012
• Hattie, J. (2009): Visible Learning. A synthesis of over 800 meta-analyses relating to achievement. New York
• Köller, O. (2012): What works best in school? Hatties Befunde zu Effekten von Schul- und Unterrichtsvariablen auf Schulleistungen. In: Psychologie in Erziehung und Unterricht H. 59/2012, S. 72 – 78
• Koch, A. (2007): Problemorientiertes Lernen in der Pflegeausbildung. München
  Popper, K. (1994): Alles Leben ist Problemlösen. Über Erkenntnis, Geschichte und Politik. München

Dr. Jochen Schnack, Jg. 1965, ist Leiter der Abteilung Fortbildung im Hamburger Landesinstitut für Lehrerbildung und Schulentwicklung und Mitglied der Redaktion von PÄDAGOGIK.
Adresse: Dohrnweg 5, 22767 Hamburg
E-Mail: jochen.schnack(at)gmx.info

---

Aus: Pädagogik 7-8/2012