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Warum eigentlich Physik im Kindergarten?
(von Petra Evanschitzky)

Unser Verständnis kindlicher Entwicklungsprozesse hat in den letzten 20 Jahren grundlegende Veränderungen erfahren. Jean Piaget und seine Erkenntnisse waren lange Zeit wegweisend und erkenntnisleitend, was dazu führte, dass man Kinder vor allem im vorschulischen Alter geradezu unterschätzte, was ihre kognitiven Möglichkeiten anbelangt. Fragt man Kinder nach der Ursache von Phänomenen, z.B. warum die Sonne abends verschwindet, so bringen sie als Erklärungen häufig Analogien aus ihrer eigenen Welt („Die Sonne muss sich schlafen legen, so wie ich auch“). Diese animistischen Erklärungen, wie Piaget sie nannte, führte er darauf zurück, dass Kinder in dieser Altersstufe nur beschränkt kausal denken könnten.

Intuitive Theorien

Vorstellungen von physikalischen Gesetzmäßigkeiten sind aber bereits sehr früh vorhanden. Das wissen wir heute. Dazu liefert die Säuglingsforschung wertvolle Erkenntnisse. Um die Entwicklung des kindlichen Denkens in einem früheren Stadium zu erforschen, bedient man sich hier der Habituations-/ Dishabituationsmethode: Ab etwa dem zweiten Lebensmonat haben Säuglinge die Fähigkeit, unbekannte Dinge und Vorgänge länger zu beobachten, bzw. intensiver an ihrem Schnuller zu saugen, wenn etwas Beobachtbares für sie neu ist.

In diesen Studien geht man folgendermaßen vor: Man zeigt dem Säugling ein Ereignis, ein Muster oder einen Gegenstand mehrfach hintereinander und gewöhnt ihn so an den Reiz. Das Neue verliert seinen Reiz und wird langweilig, das Kind schaut nicht mehr so aufmerksam und lange hin wie am Anfang. Wird nun ein neuer, unbekannter Reiz gezeigt, weckt dies wieder die Aufmerksamkeit des Kindes, es schaut wieder aufmerksamer und länger hin bzw. beschäftigt sich mit dem Gegenstand (Dishabituation).

Mit dieser Forschungsmethode konnte nachgewiesen werden, dass bereits sechs Monate alte Säuglinge ein intuitives Verständnis komplexer Sachverhalte haben. So können sie Kausalzusammenhänge zwischen Ereignissen feststellen, es ist ihnen z. B. klar, dass Dinge sich nicht einfach in Luft auflösen.1 Ab dem siebten Lebensmonat bilden Säuglinge Kategorien, unterscheiden zwischen belebten und unbelebten Objekten.2 Und bereits mit einem Jahr bilden sie in der Kategorie der Tiere Unterkategorien wie Katze, Hund oder Henne.

Belege dafür, dass Kinder kausale Schlussfolgerungen im Wesentlichen nach den gleichen Prinzipien ziehen wie Erwachsene, findet man auch in einer Untersuchung von Baillargeon und Gelman (1980): Die Kinder sahen eine Kettenreaktion umfallender Dominosteinchen, an deren Ende ein kleiner Spielzeughase in sein Bettchen fiel. Dreijährige verstanden, dass der Stab, mit dem man das erste Steinchen anstößt, lang genug sein muss, um die Kettenreaktion in Gang zu setzen, und der Hase nicht ins Bett fällt, wenn ein Dominostein aus der Reihe genommen wird. Dass Farbe oder Material des Stabes dagegen keinen Einfluss auf die Kettenreaktion haben, begriffen sie ebenso.

Theorien, egal ob kindlich naiv oder wissenschaftlich fundiert, leiten unsere Erklärungswege und Interpretationen. Ihnen ordnen wir Themengebiete und Begriffe zu, die in einem jeweiligen inneren Zusammenhang stehen. Auf diese Weise lässt sich z.B. erklären, warum Kindergartenkinder die Welt der Pflanzen zunächst nicht dem Begriff „Lebewesen“ zuordnen. Sie fassen Lebewesen nach dem Prinzip der Verhaltensähnlichkeit zusammen: Menschen und Tiere passen in die Kategorie „Lebewesen“, Pflanzen aber nicht.3 Die Erklärung der Kinder passt zu ihrem inneren Modell der Begriffsbildung. Im Laufe der Zeit vollziehen sich dann ein Theoriewandel und die Entwicklung alternativer Denkweisen.4

Wir Erwachsenen neigen in solchen Situationen dazu, die Kinder zu korrigieren, ihnen die richtige Sichtweise und naturwissenschaftlich korrekte Deutung darzulegen. Studien zeigen aber, dass Kinder mit unseren Antworten nicht zufrieden sind, sie ablehnen und sich zunächst nicht von ihren eigenen mentalen Modellen abbringen lassen. Wir verhelfen den Kindern also eben gerade NICHT zu neuen, physikalisch stimmigen Erkenntnissen, wenn wir sie dazu drängen, unsere Wege nachzugehen und unsere Erklärungen einfach zu übernehmen.

Körperwissen

Der entscheidende Punkt in der Bewertung des frühen kindlichen Vorstellungen ist der, dass die Kinder vor allem über Körperwissen hinsichtlich der Phänomene verfügen und sich ihr Wissen in ihrem Handeln zeigt: In einem Versuch zur Gewichtsschätzung bekamen Vierjährige einen Gegenstand in die eine Hand, mit der anderen Hand sollten sie so fest auf einen Hebel drücken, bis sich das Gewicht ausgeglichen anfühlte. Sie übten dabei intuitiv die richtige Kraft aus, ohne dass sie die Skala der Waage sehen konnten. Bei einer Studie von Krist und Kollegen ging es um die Flugbahn von Tennisbällen: Sechsjährige, Zehnjährige und Erwachsene sollten einen Tennisball aus unterschiedlichen Höhen werfen, um ein Ziel am Boden zu treffen. Sie mussten dabei den Arm über ein horizontales Brett gleiten lassen und entscheiden, wann sie den Ball loslassen müssen, um das Ziel zu treffen. Ob das Ziel erreicht wurde, hing also von der Geschwindigkeit der Armbewegung und der Höhe der Abwurframpe, also des Brettes ab. Je niedriger das Brett, desto schneller musste die Armbewegung sein. Hier zeigt sich, dass die Kinder bei ihren Handlungen genauso treffsicher waren wie die Erwachsenen. Sollten die Kinder allerdings ohne ein Ausprobieren theoretisch abschätzen, wann der Ball losgelassen werden musste, um sein Ziel zu erreichen, und ob der Ball bei einem niedrigen Wurfbrett schneller oder langsamer sein muss, so hatten sie damit mehr Mühe als die Erwachsenen.5

Das intuitive Wissen zeigt sich bei Kindern also vor allem in Form von Handlungswissen.

Und was weiß die Neurowissenschaft?

„Das Gehirn lernt immer, es kann gar nicht anders und tut nichts lieber“ (Prof. Dr. Dr. Manfred Spitzer)

Auch die Neurowissenschaften unterstreichen, dass das Lernen über Handeln, Erfahren und Wahrnehmen gestaltet wird. Über alle Sinneskanäle erreichen das Gehirn viele Reize, aus denen es allmählich Strukturen entwickelt. So entstehen Spuren, die sich zu neuronalen Netzen entwickeln.

Reizdarbietung allein ist es aber nicht, die Lernen fördert. Es bedarf einer emotionalen Beteiligung, damit sich die Aufmerksamkeit auf bestimmte Gebiete richtet. Wann ist ein Kind emotional beteiligt? Wenn es Spaß an der Sache empfindet, wenn es merkt, „das geht mich etwas an, das hat mit mir zu tun, damit kann ich etwas anfangen, da darf ich selbst etwas ausprobieren, da traut man mir etwas zu“. Neugierde ist dabei eine wichtige Triebfeder. Je tiefer sich neu Gelerntes im Gehirn verankern darf, desto besser bleibt es erhalten. Für diese Verarbeitungstiefe sorgen die vielfältigen Erfahrungen, das Tun, Spüren und Wahrnehmen mit allen Sinnen.

Während dieses Verarbeitungsprozesses verknüpft das Gehirn die neuen Impulse immer mit bereits vorhandenem Wissen. Das Neue, mit dem sich das Kind auseinandersetzen soll, muss anschlussfähig sein an das, was es bisher erfahren und kennen gelernt hat. So bekommen die neuen Herausforderungen ihren Sinn.

Und was in diesem Zusammenhang klar wird, ist die Individualität dieser Lernvorgänge: Jedes Kind hat seine eigenen Erfahrungen, lebt in seiner persönlichen Umwelt, mit der es sich auseinandersetzt und wählt eigene Wege für seine weiteren Schritte. Dieser Unterschiedlichkeit muss Rechnung getragen werden.

Fazit

Naturwissenschaftliche Themen in der frühen Kindheit zu implementieren heißt NICHT, abfragbares Wissen kindgerecht aufzubereiten und die Kinder damit zu „füllen“. Die Themenfelder können vielmehr als eine Plattform angesehen werden, auf der sich die Kinder darin üben können, ihrem forschenden, neugierigen Handeln eine Struktur zu geben, die es ihnen erleichtert, Antworten auf ihre eigenen Fragen zu bekommen. Dieses strukturierte Vorgehen kann im weitesten Sinne naturwissenschaftliches Handeln genannt werden.

Der Prozess, den die Kinder idealerweise zu durchlaufen lernen, hat im Wesentlichen fünf Etappen:

  1. Eine Frage, ein Problem, stellt sich in der Umgebung des Kindes bzw. ein Phänomen wird beobachtet.
  2. Vermutungen und Erklärungsversuche werden aufgestellt.
  3. Diese werden experimentell überprüft.
  4. Das Beobachtete wird mit den zuvor angestellten Vermutungen verbunden.
  5. Über die Lösung und den Weg dorthin wird reflektiert und der Prozess wird dokumentiert.
Kinder sind sehr kreativ darin, Ideen für Lösungen zu entwickeln und probieren gerne verschiedene Wege aus. Irrwege werden korrigiert, andere Lösungen ausprobiert, so lange, bis die Kinder selbst mit dem Ergebnis oder der Antwort zufrieden sind.

In den ersten drei Etappen geht das Kind intuitiv vor. Es probiert Wege aus und ist damit zufrieden, wenn es sein Ziel erreicht hat. Es verfügt über eigene, wenn auch naive mentale Modelle, die sich im Laufe der Zeit verändern.

Was jetzt hinzukommen muss, ist ein Angebot seitens der Erwachsenen, über den eingeschlagenen Weg nachzudenken, sich den Prozess bewusst zu machen, die verschiedenen Lösungsansätze zu vergleichen, um eine Erkenntnis darüber zu gewinnen, warum der eine Weg zum Ziel geführt hat, die anderen aber nicht. Impulse der Erzieherin helfen den Kindern dabei, relevante Aspekte genauer in Augenschein zu nehmen, sie konfrontiert die Kinder mit Ergebnissen, die diese nicht ursprünglich erwarteten und regt sie dazu an, neue Erklärungsansätze zu suchen.

Das heißt, das Sprechen über die Beobachtungen, das Kommentieren und Diskutieren der Wege und des Ergebnisses nimmt einen hohen Stellenwert ein. Dabei soll auf die eigensprachlichen Formulierungen der Kinder Wert gelegt werden.6

Auf diesem Weg setzen Kinder sich mit dem, was sie wahrnehmen, auseinander, knüpfen an bisherige Erfahrungen an und entwickeln ihr Denken: Sie lernen auf spielerische, experimentelle und damit kindgemäße Weise.

Studien des Transferzentrums für Neurowissenschaften und Lernen (ZNL) haben gezeigt: Eine stärkere Etablierung der mathematisch-naturwissenschaftlichen Themen im Kindergarten geht nicht auf Kosten anderer Bildungsfelder wie z.B. der Musik oder dem kreativen Gestalten. Zudem lassen sich naturwissenschaftliche Phänomene wunderbar mit anderen Themenfeldern kombinieren: Wie entstehen Töne? Warum spüre ich etwas in meinem Bauch, wenn jemand ganz fest auf die Trommel schlägt? Wie hoch kann mein Turm aus Knetmasse werden, bevor er umkippt? Und welche Faszination hat es, den Wasserfarben zuzusehen, wie sie ineinander laufen und allmählich neue Farben entstehen!

Wenn man vom Handeln des Kindes ausgeht, hat dies unweigerlich Konsequenzen für die Rolle der Fachkraft. Das Kind als Akteur seiner Bildungsprozesse anzuerkennen bedeutet, sich vom Nürnberger Trichter endgültig zu verabschieden.

„Hilf mir, es allein zu tun“, war das Postulat Maria Montessoris, das auch heute seine Gültigkeit hat. Die Erzieherin lässt sich auf die Fragen der Kinder ein, nimmt selbst eine neugierige Haltung ein. Sie lässt den Kindern die Zeit und den Raum für deren Entwicklung. Sie ist nicht mehr die Allwissende, die den Kindern fertige Antworten liefert.

Wenn es darum gehen soll, naturwissenschaftliches Vorgehen und Arbeiten zu kultivieren und den Kindern zu ermöglichen, sich diese Handlungskompetenzen anzueignen, ist es notwendig, dass die Fachkraft sich als Moderatorin versteht, die die Lernprozesse der Kinder begleitet und ihnen bei der Strukturierung behilflich ist.

Denn diese Verantwortung bleibt bei den Erwachsenen: Sie entscheiden über die Art der Gestaltung der Umwelt, sie reagieren unterstützend und ermutigend oder begrenzend und demotivierend auf das Verhalten und Handeln der Kinder.

Um die Haltung einer Lernbegleiterin einnehmen zu können, braucht die Fachkraft Wissen darüber, wie Kinder lernen, was ihre Fragen sind und von welchen mentalen Modellen sie sich leiten lassen. Fachkräfte sind dazu eingeladen, die Welt mit den Augen der Kinder zu sehen! Was beschäftigt die Kinder? In welchem Kontext bewegen sie sich? Was brauchen sie? Welche von Erwachsenen initiierten Impulse können sie in ihre eigene Erlebniswelt umsetzen? Woran können Kinder anknüpfen?

Die Fachkraft selbst braucht eine Plattform zur Reflexion: Welche Prozesse löst mein Handeln aus? Wie kann ich das sensible Gleichgewicht zwischen gewähren lassen einerseits und Struktur vorgeben andererseits austarieren? Welche naturwissenschaftlichen und technischen Themen sind geeignet? Welche Erfahrungswerte haben die Kinder bereits, an die ich anknüpfen kann?Die eingangs gestellt Frage, warum Physik im Kindergarten „behandelt“ werden soll, ist somit hinfällig, weil Physik von Anfang an zur Erlebniswelt der Kinder gehört.

Die Frage muss eher lauten: Wie können die Themen in den Kindergarten implementiert werden, damit sie den kindlichen Lernprozessen entsprechen?

Die mathematisch-naturwissenschaftlichen Themen und damit auch die Physik im Kindergarten aufzubereiten, heißt zunächst, diese Themen im Alltag zu erkennen. Wenn Lisa und Max auf einem Baumstamm balancieren, setzen sie sich mit den Gesetzen der Schwerkraft auseinander. Milena übt sich an statischen Gesetzen, wenn sie einen hohen Turm aus Bauklötzen baut. Und Kerim spürt den Schallwellen nach, wenn er das berühmte Schnurtelefon benutzt.

Es gilt hier, für die Interessen der Kinder sensibel zu werden und herauszufinden, welche Themen gerade wichtig für sie sind. Damit bietet sich ein Anknüpfungspunkt für pädagogisch aufbereitete Themen in Form von Experimenten und modellhaften Versuchsanordnungen. Eine gute Einbettung der Angebote in den Alltag und die Lebenswirklichkeit der Kinder trägt dazu bei, dass die Experimente nicht nur Showeffekte beinhalten. Sinnvoll verknüpft mit der Erfahrungswelt der Kinder bieten sie einen Einstieg in die faszinierende Welt der Physik und machen Lust, sich mit den dahinter liegenden Fragen und Gesetzmäßigkeiten intensiver auseinanderzusetzen.

1 Baillargeon 1987
2 Pauen 1997
3 Carey 1985
4 Sodian 1998
5 Krist et al. 1993
6 Möller 2002

QUELLEN:

GOSWAMI, Usha ( 2001): So denken Kinder: Einführung in die Psychologie der kognitiven Entwicklung. Huber. Bern, Göttingen, Toronto, Seattle, 191-218 und 337-360

KRIST, Horst (1992): Entwicklung naiver Bewegungskonzepte: Je flacher, desto weiter? In: Zeitschrift für Entwicklungspsychologie und pädagogische Psychologie, 24, 171-183

KRIST, Horst, Fieberg, E. L., & Wilkening, F. (1993). Intuitive physics in action and judgement: The development of knowledge about projectile motion. Journal of Experimental Psychology, 19, 952-966

MÄHLER, C. (1999): Naive Theorien im kindlichen Denken. In: Zeitschrift für Entwicklungspsychologie und Pädagogische Psychologie, 31 (2), 53-66

MÖLLER, Kornelia/Jonen, Angela/Hardy, Ilonka/Stern, Elsbeth (2002): Die Förderung von naturwissenschaftlichem Verständnis bei Grundschulkindern durch Strukturierung der Lernumgebung. In: Zeitschrift für Pädagogik 45. Beiheft, November 2002, 176-191

PAUEN, S. (1997). Überlebt der Animismus? Kritische Evaluation einer Hypothese zum präkausalen Denken. Zeitschrift für Entwicklungspsychologie und Pädagogische Psychologie, 2, 96-117

PAUEN, Sabine (1999): Differenzieren Kinder im vorsprachlichen Alter zwischen Menschen und Säugetieren? In: Zeitschrift für Entwicklungspsychologie und Pädagogische Psychologie, 31 (2), 78-85

PAUEN, Sabine (2006): Was Babys denken. Eine Geschichte des ersten Lebensjahres. Verlag C.H. Beck. München

SODIAN, Beate in Oerter, Rolf/Montada, Leo (1998): Entwicklungspsychologie. 4. korrigierte Auflage. Psychologie Verlagsunion. Weinheim, 622-653

SPITZER, Manfred (2003): Lernen: Gehirnforschung und Schule des Lebens. Korrigierter Nachdruck. Spektrum Akademischer Verlag; Heidelberg Berlin

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