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title: Problemorientierter Unterricht
tags: [Lernwelten im Werkunterricht]

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tags: Lernwelten im Werkunterricht
title: Problemorientierter Unterricht
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# Seminar: Lernwelten im Werkunterricht
## Sitzung: Problemorientierter Unterricht
> *Dr. Stefan Blumenthal*

<div style="clear: both"></div>

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## Ziele für heute:

- [ ] Aneignung von Wissen über Hintergründe und Bedeutung problemorientierter Lernsettings
- [ ] Anwendung von Wissen über problemorientierte Lernsettings

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:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Zur Erschließung der Inhalte der heutigen Sitzung können Sie sich Notizen nach der Methode der [:link: "Cornell Notes"](https://lsc.cornell.edu/how-to-study/taking-notes/cornell-note-taking-system/) machen.
Die Vorlage können Sie [:link: hier](https://www.lehrlinie.de/Werken_Werkstoffe/CornellNotes.docx) herunterladen.

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## Das Problem als Ausgangspunkt

Während der Begriff "Problem" im Alltagsverständnis häufig eher als etwas Unangenehmes besetzt ist, meint er im Kontext des Lernens schlicht eine Aufgabe, die durch Lernende gelöst werden soll.

Das Problem als Ausgangspunkt des Lernprozesses bezieht sich auf die Idee, dass Lernende durch die Konfrontation mit praktischen Problemen und Herausforderungen motiviert werden können, ihr Wissen und ihre Fähigkeiten zu erweitern.

Problemlösen bezieht sich dabei auf Aufgaben, bei denen der Problemcharakter im Vordergrund steht und die Inhalte von untergeordnetem Interesse sind. Im Gegensatz zu Routineaufgaben sind Problemaufgaben dadurch gekennzeichnet, dass bei ihnen kein konkreter Lösungsweg bekannt ist.

Der Problemcharakter einer Aufgabe ist dabei im Wesentlichen durch die verfügbaren Fähigkeiten und Kenntnisse der Lernenden bestimmt. Dieses subjektive Moment ist verantwortlich dafür, dass eine Aufgabe für sich genommen nicht als Problem- oder als Routineaufgabe klassifiziert werden kann.

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## Problemorientiertes bzw. problemlösendes Lernen

> [name=Mayo, Donelly, Nash & Schwartz, 1993] [color=red]
„Problemorientiertes Lernen (POL) ist eine Strategie zur Bereitstellung von relevanten, kontextbezogenen und lebensechten Situationen sowie von Ressourcen, Begleitungen und Anleitungen für die Lernenden, bei der sie Wissenszusammenhänge und Problemlösungsfähigkeiten entwickeln.“

> [name=Aebli, 2011] [color=green]
„Problemlösendes Lernen ist eine Grundform des Lernens. Ein Schüler mit einem Problem ist ein Schüler, der eine Antwort sucht.“

> [name=Klafki, 2007] [color=blue]
"Die Lernenden setzen sich aktiv an exemplarischen Problemstellungen mit wesentlichen Strukturen, Gesetzmäßigkeiten und übergreifenden Zusammenhängen im Prozess des Problemlösens meist induktiv auseinander. Die Erarbeitung der GEsetzmäßigkeiten des besonderen Problems geht von einem kategorialen Verständnis aus, welches sich dann auch durch den horizontalen und vertikalen Transfer zu einem allgemeinem Verständnis entwickeln kann."

:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Analysieren Sie die zuvor aufgeführten Definitionen:
- Was sind die Kernaussagen? Versuchen Sie, diese mit eigenen Worten zu formulieren.
- Worin unterscheiden sich die Definitionen?
- Welche Definition finden Sie am gelungensten? Warum? 

:::

Das problemorientierte bzw. problemlösende Lernen (manchmal auch entdeckendes Lernen) ist eine Lernmethode, bei der Schüler:innen lernen, indem sie sich mit realen oder fiktiven Problemen auseinandersetzen. Im problemorientierten Lernen steht nicht der Inhalt im Vordergrund, sondern das Problem, das es zu lösen gilt. Schüler:innen arbeiten in Gruppen und werden von Lehrenden angeleitet und unterstützt. Im Gegensatz zum traditionellen Lernen, das häufig auf das Auswendiglernen und Wiedergeben von Fakten und Konzepten ausgerichtet ist, konzentriert sich das problemorientierte Lernen auf die Anwendung des Gelernten in authentischen Kontexten und fördert dabei kritisches Denken, Problemlösungsfähigkeiten, Zusammenarbeit und Selbstständigkeit. problemorientierte Lernen ermutigt Schüler:innen, Fragen zu stellen, Informationen zu sammeln, Lösungen zu erarbeiten und Ergebnisse zu präsentieren. Im traditionellen Lernen liegt die Verantwortung für das Lernen hauptsächlich beim Lehrenden, der den Inhalt vermittelt und die Schüler:innen bewertet. Im problemorientierten Lernen sind die Schüler:innen aktive Teilnehmende und nehmen eine größere Verantwortung für ihr eigenes Lernen. Durch den Fokus auf Probleme und die Anwendung des Gelernten in der Praxis soll das problemorientierte Lernen Schüler:innen auf die Herausforderungen in der realen Welt vorbereiten.

Das didaktische Prinzip der Problemorientierung hat mehrere Vorteile. Zum einen ermöglicht es den Schüler:innen, ihr Wissen auf eine praxisnahe Weise anzuwenden. Sie werden dazu angeregt, die Theorie und Praxis miteinander zu verbinden und Lösungen für reale Probleme zu finden. Dies fördert die Anwendbarkeit und Übertragbarkeit des Gelernten in verschiedenen Kontexten.

Zum anderen fördert die Problemorientierung die Selbstständigkeit und Eigenverantwortung der Schüler:innen. Sie werden dazu ermutigt, eigenständig Probleme zu lösen und ihre Lösungen zu präsentieren. Dadurch wird ihre Motivation und ihr Selbstvertrauen gestärkt, was sich positiv auf ihr weiteres Lernen und ihre Karriere auswirken kann.

Darüber hinaus fördert die Problemorientierung auch die Zusammenarbeit und den Austausch zwischen den Schüler:innen. Sie werden dazu ermutigt, in Gruppen zu arbeiten und sich gegenseitig zu unterstützen. Dadurch können sie voneinander lernen und ihre Fähigkeiten im Bereich der Zusammenarbeit und des Teamworks verbessern.

Einige verwandte Ansätze zum problemorientierten Lernen sind:

|Begriff|Beschreibung|
|---|---|
|Projektbasiertes Lernen|Eine Lernmethode, bei der Studierende anhand von Projekten, die realen oder fiktiven Herausforderungen nachempfunden sind, lernen und ihre Fähigkeiten verbessern.|
|Fallstudien|Eine Methode, bei der Studierende mit realen oder fiktiven Fällen konfrontiert werden und ihre Fähigkeiten im Bereich der Problemlösung und Entscheidungsfindung verbessern können.|
|Situiertes Lernen|Eine Lernmethode, bei der Studierende in einer realen oder simulierten Umgebung lernen und ihre Fähigkeiten durch die Anwendung von Wissen und Fähigkeiten auf eine bestimmte Situation verbessern.|
|Handlungsorientiertes Lernen|Eine Lernmethode, bei der Studierende durch die praktische Anwendung von Wissen und Fähigkeiten lernen und ihre Fähigkeiten verbessern.|

:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Bearbeiten Sie die folgende Learningapp:

<iframe src="https://learningapps.org/watch?v=pz6fdswtk23" style="border:0px;width:100%;height:500px" allowfullscreen="true" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

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## Kennzeichen des Problemorientiertes Lernens

Gemäß Zumbach (2012) lassen sich in den verschiedenen Ansätzen des problemorientierten Lernens folgende Merkmale als gemeinsame Schnittmenge finden:

**1. Authentische Problemstellungen**
Ausgehend von einem in seiner Komplexität angemessenen „Problemszenario“ erwerben die Lernenden Wissen und erweitern ihre Problemlösestrategien.

**2. Lernen in Kleingruppen**
Die Lernenden organisieren sich im Kontext des problemorientierten Lernens häufig in (Klein-)Gruppen gelernt, jedoch sind individuelle Lernphasen nicht ausgeschlossen.

**3. Betreuung durch Lernbegleiter**
Die Lehrperson unterstützt die Lernenden je nach Phase des Kompetenzerwerbs und persönlichen Bedarf bzw. Komplexität des Problems. Dies gilt insbesondere für Lernende mit nur geringem Vorwissen. Diese benötigen ein erhöhtes Maß an Unterstützung und Struktur, da sonst aufgrund der hohen kognitiven Anforderungen beim selbstständigen Problemlösens zu wenige Ressourcen für den eigentlichen Kompetenzerwerb
verbleiben.

:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Überlegen Sie für sich, ...
- welche Rolle, die Lehrkraft in Phasen des problemorientierten Lernens zukommt.
- welche Rolle die Schüler:innen inne haben.
:::

:::warning
:::spoiler **Lösungsvorschlag**

|Rolle der Lehrkraft|Rolle der Schüler:innen|
|---|---|
|Rollenwechsel vom Lehrenden zum Lernbegleiter|selbstbestimmte Organisation in der Gruppe|
|Kontrolliertes Ausblenden der Unterstützung (Fading)|selbstbestimmte Kommunikation in der Gruppe|
|...|...|

:::

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## Problemorientierte Aufgabenstellungen

Problemorientierte Aufgabenstellungen sind Herausforderungen, die Lernende dazu anregen, über eine komplexe Situation nachzudenken und eine Lösung dafür zu entwickeln. Im Gegensatz zu traditionellen Aufgabenstellungen, die oft nur auf eine richtige Antwort abzielen, sind problemorientierte Aufgabenstellungen darauf ausgerichtet, die kritischen Denkfähigkeiten der Lernenden zu fördern, indem sie ihnen die Möglichkeit geben, alternative Lösungen zu erarbeiten und ihre Entscheidungen zu begründen.

Als Kennzeichen gelungener Problemaufgaben können folgende Attribute angesehen werden:

:::warning
:::spoiler authentisch
Das Problem sollte eine authentische Herausforderung darstellen, die den Schüler:innen dabei hilft, realistische Situationen zu verstehen und Lösungen zu entwickeln.
:::

:::warning
:::spoiler alltagsrelevant
Das Problem sollte relevant sein, um die Schüler:innen dazu zu bringen, es ernsthaft zu bearbeiten und sich engagiert einzubringen.
:::

:::warning
:::spoiler aktuell
Das Problem sollte aktuell sein, um das Interesse und die Motivation der Schüler:innen zu wecken, damit diese sich intensiv damit auseinandersetzen.
:::

:::warning
:::spoiler interdisziplinär
Der problemorientierte Zugang bietet sich gerade für die Auflösung von vielschichtigen, fächerübergreifenden und interdisziplinären Fragestellungen an (multiple Kontexte). Auf diesem Weg nehmen die Fähigkeiten zum Transfer (Konstruktion und Dekonstruktion) und damit zur praxisrelevanten Handlungs-Kompetenz zu.
:::

:::warning
:::spoiler kompetenzorientiert
Das Problem sollte erkennbar auf die fachspezifischen Kompetenzziele abgestimmt sein.
:::

:::warning
:::spoiler widersprüchlich, unvollständig
Das Problem sollte einen angemessenen Schwierigkeitsgrad haben, der die Schüler:innen herausfordert, aber nicht überfordert.
:::

:::warning
:::spoiler mehrdeutig
Das Problem sollte mehrdeutig sein und unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten bieten, um die Kreativität und kritischen Denkfähigkeiten der Schüler:innen zu fördern.
:::

:::warning
:::spoiler bezogen auf den Unterricht
Das Problem sollte einen klaren Bezug zum Unterricht haben, damit die Schüler:innen das Gelernte auf das Problem anwenden können.
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:::warning
:::spoiler verfügbare Ressourcen
Es sollten ausreichend Ressourcen zur Verfügung stehen, um das Problem zu bearbeiten, wie zum Beispiel Bücher, Datenbanken oder Fachleute.
:::

Durch die sorgfältige Auswahl von Problemen, die diesen Kriterien entsprechen, können Lehrer:innen sicherstellen, dass das Problemorientierte Lernen erfolgreich umgesetzt wird und die Studierenden von dieser Lernmethode profitieren.

:::success
**Einige Beispiele für problemorientierte Aufgabenstellungen könnten sein:**

Ein Unternehmen möchte die Produktionskosten senken. Entwickeln Sie ein Konzept zur Effizienzsteigerung der Produktion, ohne die Qualität zu beeinträchtigen.

Ein Forschungsinstitut arbeitet an der Entwicklung eines Impfstoffs gegen eine bestimmte Krankheit. Erstellen Sie eine kritische Bewertung der Methoden und Ergebnisse der bisherigen Forschung.

Eine Stadt plant den Bau einer neuen Brücke. Diskutieren Sie Vor- und Nachteile verschiedener Entwürfe und empfehlen Sie eine Lösung.

Ein Landwirt möchte seinen Betrieb nachhaltiger gestalten. Erarbeiten Sie eine Strategie zur Reduzierung des Einsatzes von Düngemitteln und Pestiziden.

Ein Museum plant eine Sonderausstellung zu einem bestimmten Thema. Erstellen Sie ein Konzept für die Ausstellung und legen Sie die wichtigsten Schwerpunkte fest.

:::

Diese Aufgabenstellungen erfordern eine umfassende Recherche, kritisches Denken, Zusammenarbeit und die Fähigkeit, komplexe Informationen zu strukturieren und zu präsentieren. Durch die Auseinandersetzung mit realen oder fiktiven Herausforderungen werden Studierende dazu motiviert, ihr Wissen anzuwenden, zu vertiefen und ihre Fähigkeiten zu verbessern.

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## Ein Ansatz zur Lösung eines komplexen Problems

Weber (2007) beschreibt die Methode des Siebensprungs. Hierbei werden die folgenden sieben "Sprünge", in Form von strukturierten Tätigkeiten unterschieden:
    

|Sprung|Tätigkeiten|
|---|---|
|#1: Begriffe klären|Auftrag und Vorinformationen sorgfältig lesen, unklare Begriffe klären|
|#2: Problem bestimmen|Kernthemen und Teilprobleme auflisten und ordnen|
|#3: Problem analysieren|Einbringen von Vorwissen, Assoziationen, Bildung von Hypothesen|
|#4: Erklärungen ordnen|Diskutieren und Strukturieren der Hypothesen|
|#5: Lernziele formulieren|Wissenslücken erfassen, Lernfragen formulieren, Rechercheaufträge verteilen|
|#6: Informationen beschaffen|Aufbereitung und Dokumentation neuer Informationen|
|#7: Informationen austauschen|Ergebnisse präsentieren, Lösungsvorschläge diskutieren|

Folgende Fragen können Lernende in beim Problemlösen unterstützen (vgl. Leisen, 2007):
- Worum geht es in der Aufgabe? (eigene Problembeschreibung)
- Wie lässt sich das Problem in meiner eigenen Sprache formulieren? (andere Formulierungen)
- Wie kann ich mit Hilfe bekannter Begriffe das Problem verständlicher oder sogar einfacher formulieren?
- Wie lässt sich das Problem veranschaulichen oder anders darstellen? (heuristische Hilfsmittel)
- Habe ich ähnliche Probleme bereits gelöst? Wie? (Analogieprinzip)
- In welche Teilprobleme lässt sich das Problem zerlegen? (Zerlegungsprinzip)
- Auf welche bereits gelösten Probleme kann ich Teile des Problems zurückführen? (Rückführungsprinzip)
- Lässt sich die Problemstellung spezifizieren? (Reduktionsprinzip)
- Um welchen Aufgabentyp handelt es sich?
- Was lässt sich aus den gegebenen Angaben folgern? (Vorwärtsarbeiten)
- Was wird benötigt, um das Gesuchte ableiten zu können? (Rückwärtsarbeiten)
- Wie sieht mein weiteres Vorgehen aus?

Am Ende sollte immer eine Phase der Reflexion und Evaluation des Problemlösungsprozesses stehen, in welchem die Ergebnisse geprüft und protokolliert werden. Leitende Fragen für diese Reflexionsphase sind nach Leisen (2007):
1. Was habe ich Neues gelernt?
2. Welche Wissenslücken habe ich erkannt?
3. Welche Lösungsstrategien haben mir weitergeholfen?
4. Welche neuen Vorgehensweisen konnte man an dem gelösten Problem erkennen?
5. Welcher Lösungsweg eignete sich am Besten für das Problem?

:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Wählen Sie eines der oben beispielhaft benannten Probleme und gehen Sie die Schritte und Fragen einmal für sich durch.
- Wie zielführend empfinden Sie die Schritte und Fragen?
- Welche Fragen haben Sie sich noch gestellt?
- Was wäre ein alternativer Zugang zur Bearbeitung des Problems?

:::

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## Bewertung der Lernprozesse

Lernportfolios oder Lerntagebücher ermöglichen eine formative Evaluation der Lernprozesse und können als individuelle Prüfungsleistung eingesetzt werden.

:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Überlegen Sie für sich, welche Aspekte in einem Lernportfolio durch die Lernenden notiert werden sollten.
:::

:::warning
:::spoiler **Lösungsvorschlag**

- Problemaufgabe
- Abgeleitete Lernziele und ihre Bearbeiter/innen
- Aufgestellte Hypothesen
- Lösungswege und Begründungen
- Sonstige zur Problemlösung wichtige Randbedingungen
- Wichtige Ergebnisse
- Diskussion der Ergebnisse
- Zusammenfassung und Ausblick
- Bewertung der Problemaufgabe
- Verwendete Quellen

:::

Für die Bewertung eines Lernportfolios lassen sich folgende Kriterien nennen:
- Originalität und Komplexität der vorgeschlagenen Problemlösungen
- Aussagekraft, fachliche Korrektheit sowie Gestaltung der individuellen Beiträge zum Gruppenbericht
- Umfang, Tiefe und Qualität der Literatursuche
- Auswertung und Synthese der Rechercheergebnisse im Hinblick auf die Problemstellung
- Formale Gestaltung des Portfolios: Sprache, Grammatik, Rechtschreibung, Layout


:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Welche weiteren Kriterien würden Sie noch als bedeutsam erachten?
:::

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## Abschluss

:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Beantworten Sie die folgenden Fragen für sich:
1. Was ist das problemorientierte Lernen und wie unterscheidet es sich vom traditionellen Lernen?
2. Welche Schritte sind bei der Umsetzung des problemorientierten Lernens zu beachten?
3. Wie können Lehrer:innen Probleme auswählen, die für das problemorientierte Lernen geeignet sind?
4. Wie können Gruppenarbeiten im Rahmen des problemorientierten Lernens strukturiert werden?
5. Wie können die Ergebnisse im Rahmen des problemorientierten Lernens bewertet werden?
9. Wie kann das problemorientierte Lernen dazu beitragen, die Problemlösungsfähigkeit der Schüler:innen zu verbessern?
10. Was sind die Grenzen des problemorientierten Lernens?

:::

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## Selbsteinschätzung

Inwieweit haben Sie die Ziele für diese Einheit erreicht?

|Ziele|:smiley:|:confused:|:disappointed:|
|---|:---:|:---:|:---:|
|Aneignung von Wissen über Hintergründe und Bedeutung problemorientierter Lernsettings|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|
|Anwendung von Wissen über problemorientierte Lernsettings|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|

:::info
:mega: Sollte Ihnen ein Ziel zu kurz gekommen sein oder wenn Sie jegliches Feedback oder Kritik haben, nutzen Sie bitte die Kommentarfunktion und geben Sie mir Hinweise zum Überarbeiten.
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## Literatur
- Leisen, J. (2007). Problemorientierter Unterricht und Aufgabenkultur. http://www.josefleisen.de/downloads/aufgabenkultur/05%20Problemorientierter%20Unterricht%20und%20Aufgabenkultur%202.pdf
- Moust, J.H.C., Bouhuijs, P.A.J. & Schmidt, H.G. (1999). Problemorientiertes Lernen. Wiesbaden.
- Schwarz-Govaers, R. (2013). Problembasiertes Lernen. In R. Ertl-Schmuck & U. Greb (Hrsg.), Pflegedidaktische Handlungsfelder (S. 214-240). Weinheim. 