Ökologische Untersuchungen an Heuschrecken im Bereich der Waldökostation Remstecken

Kurt Valerius

Insgesamt kann der Lehrer als einzige Informationsquelle dem Unterricht der gymnasialen Oberstufe nicht entsprechen. Literaturarbeit und Computereinsatz sind Beispiele für alternative Wege zum Wissenserwerb. Dabei soll in dieser Unterrichtsreihe der Umgang mit zeitgemäßen Medien und Hilfsmitteln einfließen.

Zusammenfassung:

Der Biologiekurs 11c (1996/97) vom Gymnasium auf dem Asterstein führte im September ´96 ein Projekt zur Heuschreckenbestandserfassung und Flächenbewertung im Bereich der Waldökostation Remstecken durch. Dabei untersuchten die Schülerinnen und Schüler zwei Wiesenabschnitte (“Blumenwiese” nordöstlich der Station und “Liegewiese” an Spielplatz und Ponyweiden angrenzend). Sie verglichen und werteten diese anhand der erhobenen Funddaten, welche sie zu diesem Zweck weitestgehend mit Hilfe einer Tabellenkalkulation aufarbeiteten. Die Bestimmung der Heuschrecken (Insecta: Saltatoria) erfolgte mittels eines eigens für die “Wiesenarten” des Remsteckens konzipierten, gut praktikablen und bewährten Bestimmungsschlüssels (zum Downladen und entpacken mit pkunzip.exe!) Die Bestandserhebung basiert auf der Fang-Wiederfang-Methode, welche eine gute Abschätzung der Individuenzahlen zuläßt. Kriterien zur Flächenbewertung waren: Individuenzahlen/-dichten , Artenzahlen/-dichten, Individuendominanz, Artenidentitäten (Jaccard-Index) sowie Dominantenidentitäten (Renkonensche Zahl). Darüber hinaus beschrieben die Schülerinnen und Schüler die Lebensräume sowie die Heuschreckenpopulationen, wobei sie häufige Arten mittels Videovermessung und anschließenden Größenklassenverteilungen näher charakterisierten. Am Ende stehen als Projektprodukte schriftliche Schülerarbeiten, welche im Sinne einer wissenschaftlichen Arbeit, die Untersuchungen präsentieren. Damit sollte das Projekt auch auf die Durchführung einer Facharbeit im Rahmen der Klassenstufe 12 oder einer “Jugend-forscht Arbeit” vorbereiten. Der Zeitbedarf für das vorgestellte Projekt liegt bei ca. 10 Unterrichtsstunden und zwei Exkursionen zur Waldökostation Remstecken (Koblenz), die zumindest als halbtägige Unterrichtsgänge angesetzt werden sollten.

Die Unterrichtsreihe ist ein Beispiel dafür, wie sich mit den allgemeinen Zielen des Projektunterrichts (s. Frey, 1990 und Bastian & Gudjons, 1991) heuschreckenökologische Betrachtungen in der Oberstufe realisieren lassen, wobei für die Durchführung die günstigen Voraussetzungen an der Waldökostation Remstecken sehr förderlich waren.

Zielsetzung: Das gewählte Vorgehen entspricht der einer forschend-naturwissenschaftlichen Arbeitsweise. Am Anfang steht das Problem einer geplanten Flächennutzung (fiktiv: z.B. landwirtschaftliche Nutzung - Umwandlung in Weideland, Bebauung), so daß Naturschutz- gegenüber Nutzungsinteressen abzuwägen und alternative Flächenvorschläge zu prüfen sind. Hypothesen über die Wertigkeit der Landschaftsbestandteile (“Blumenwiese”/ “Liegewiese”) müssen überprüft werden. Dazu erhoben die Schülerinnen und Schüler Rohdaten, welche nach einer Auswertung eine fundierte Flächenbewertung zulassen. Mit dem Einsatz der schuleigenen Rechner und Tabellenkalkulationsprogramm sollten Lernziele der Informationstechnischen Grundbildung (ITG) in dem Biologieunterricht berücksichtigt werden. Einen großen Stellenwert nahm im Projektverlauf auch die Vorstellung der Untersuchung im Rahmen einer schriftlich verfaßten wissenschaftlichen Arbeit ein. Das Hinarbeiten auf diese Präsentation stellte eine besonders wichtige wissenschaftspropädeutische Aufgabe dar; dies im Hinblick auf selbsttätig naturwissenschaftliches Arbeiten. Somit hat die Unterrichtsreihe das Ziel, Methodentraining auch für eine kommende Facharbeit in der gymnasialen Oberstufe oder eine “Jugend- forscht” Arbeit zu sein. Interdisziplinäre Ansätze aus Mathematik, Informatik, Gesellschaftswissenschaften und Germanistik ließen sich so mit in die Unterrichtsreihe einbinden.

Lehrplanbezug und Interdependenz

Bei der Konzeption der Unterrichtsreihe für die Klassenstufe 11 orientierte ich mich am Lehrplanentwurf Biologie (Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Weiterbildung, 1996). Gleichzeitig soll den Vorgaben des gültigen Übergangslehrplanes (Ministerium für Bildung und Kultur, 1994) entsprochen werden. Die hier kurz vorgestellten ökologischen Untersuchungen an Heuschrecken bilden den Einstieg in den Biologieunterricht des Schuljahres. Der Leitgedanke “Systeme des Lebendigen” wird in dieser ersten Phase auf das übergeordnete System der Biozönose bezogen. Die Unterrichtsphase findet ihre Entsprechung in den Lehrplänen mit folgenden Inhalten und Zielen:

Von dieser hier betrachten komplexen Systemstufe des Lebens soll der Unterricht dann über zytologische, chemische und biochemische Lerneinheiten führen, so daß bei der von mir vorgesehenen Konzeption für das Halbjahr 11/1 die Betrachtung vom “Großen” zum “Kleinen” schreitet und immer wieder Rückbesinnungen zuläßt, welche die Systemebenen des Lebendigen (s.o. Leitgedanke) miteinander verknüpfen.

Schematische Übersicht über die Unterrichtsphasen

Erläuterungen zum Schema:

  1. Die Abfolge der Einheiten, welche in der Planung sowohl methodisch-didaktische Aspekte und terminliche Bedingungen berücksichtigt, kommt durch die verbindenden Pfeile zum Ausdruck.
  2. Die Einheiten selbst, welche als Projektbausteine zu sehen sind, lassen sich für eine Neukonzeption - unter anderen Voraussetzungen - in gewissem Maße umstrukturieren.
  3. Die Zahlen oben rechts in den Bausteinsymbolen geben den für die Unterrichtsreiche benötigten Zeitbedarf in Schulstunden an. Die Zeitangabe zur Einheit “ Planung und Erstellen der Hausarbeit” bezieht sich nur auf den schulischen Anteil.
  4. Die in der pädagogischen Hausarbeit (s.a.u.) eingehender beschreibenen Projektphasen sind im Schema fett umrandet wiedergegeben.

Kurzerläuterungen zu den Projektphasen (in Anlehnung an Frey, 1994):

Projektinitiative

Diese Phase ist ein Teil der “Projektsensibilisierung”. Die Schülerinnen und Schüler werden vor einen Konflikt mit stark emotionaler Komponente und Alltagsbezug gestellt: Eine Wiese soll in einen Parkplatz (Fachausdruck: Schwarzdecke) umgewandelt werden; zwei Wiesen stehen zur Auswahl (eine für den Remstecken derzeit fiktive, sonst allerdings alltägliche und realistische Situation). “Sie sollen nach Bearbeitungswegen suchen, ....” (Frey, 1994). Vorschläge zur Entscheidungsfindung werden gesammelt. Der Lehrer vermittelt Informationen und Hilfestellungen.

Die Projektskizze konkretisiert erste Vorstellungen. Zielvorgabe ist die Darstellung der vorgeschlagenen Untersuchung in einer “wissenschaftlichen Arbeit.” Die grobe Skizze zum Projektverlauf entsteht auf der Basis der Vorstellungen der Lerngruppe, wobei Prinzipien einer naturwissenschaftlichen Vorgehensweise festgehalten werden. Als Einschub, der schon Methodentraining für die kommenden Arbeiten ist, machten die Schülerinnen und Schüler bereits in dem frühen Stadium Bestimmungsübungen an Heuschrecken. Diese wirkten motivationssteigernd und schafften eine entspanntere Atmosphäre mit Gelegenheit zur Reflexion.

Erstellen eines Projektplanes

“Hier wird der erste Arbeitsplan erstellt” (Frey, 1994). Lösungsstrategien wurden entworfen (Erfassungsmethode für Heuschrecken) und in einem Plan die Vorgehensweise festgehalten: Wer soll was tun?: Da das Methodentraining im Vordergrund steht, wurde eine arbeitsgleiche Gruppenarbeit (Vorexkursion) angestrebt. Welche Tätigkeiten (Erfassung, Bewertung, Erstellen der Präsentation) auszuführen sind, hielten die Schülerinnen und Schüler in einem Flußdiagramm fest. Das methodische Vorgehen (Wie - z.B. Fang-Wiederfang-Methode) mußte von den Schülerinnen und Schülern verbal beschrieben und weiter konkretisiert werden. Das Warum fordert eine Begründung der vorgeschlagenen und in die Planung aufgenommenen Maßnahmen, die immer die Vorschläge als Kausalfolgerung erkennen lassen. Ein grober Zeitplan (Wann: Termine für die Exkursionen, angestrebter Termin für die Produktfertigstellung) sowie das Wo (Waldökostation Remstecken) gab der Lehrer vor. Mit der Ausführung entstand die Notwendigkeit weiterer Planungsphasen, die der Lerngruppe erst im Verlauf ersichtlich wurden (Planung der Auswertung von Rohdaten).Die Planung der schriftlichen Darstellung (Produktplanung) erfolgte erst später im Verlauf der Reihe. Zwar wäre es wünschenswert, wenn die Schülerinnen und Schüler sich früh ein Bild vom “Produkt” machen; dies war jedoch wegen zeitlicher Bedingungen nicht zu erreichen. Darüber hinaus könnte eine zu weit reichende Vorplanung zu Motivationsschwierigkeiten führen. Im weiteren Sinn zählen Vorübungen (Unterrichtsphase EDV I oder die Vorexkursion) mit zum Planungsprozeß, da hier Techniken zur Erprobung kamen, welche in die eigentliche Ausführung als Reflexion eingingen.

Ausführung des Projektplanes

Sie beinhaltete die praktischen und stärker handlungsorientierten Arbeiten, welche zuvor in der Planung festgelegt wurden. Für die Unterrichtsreihe sind dies drei Abschnitte: die Freilanduntersuchung mit der Sicherung der Rohdaten, die rechnergestützte Auswertung (Berechnung der Individuendichten, Dominanzwerte u. Dominantenidentität, Artendichte u. Artenidentität sowie die graphische Darstellung des Datenmaterials) und das Schreiben der “wissenschaftlichen Arbeiten”. Für den letzten Punkt bestand dabei der wohl größte Freiraum, so daß sich im “Projektprodukt” individuelle Interessensschwerpunkte der Verfasser widerspiegeln.

Abschluß des Projektes

Hier markierte die “Kleine Facharbeit” als Produkt bewußt den Abschluß (vgl. Frey, 1994). Es selbst diente dem Lehrer als Bewertungsgrundlage für Schülerleistungen.

Fixpunkte und Metainteraktion waren fest einzuplanende Phasen der Besinnung und der Reflexion sowohl für organisatorische wie auch für mehr pädagogische/soziale Fragen. Diese Aufgaben mußten im Projekt auch in die unterrichtsfreie Zeit getragen werden. Dennoch sollte es immer möglich sein, flexibel Raum für solche korrigierenden Ansätze zu schaffen. So wurde beispielsweise nach der Vorexkursion über Strategieänderungen nachgedacht. Erste Erfahrungen mit der elektronischen Datenverarbeitung konnten dazu führen, die Planung auf der Basis von Rückmeldungen und erreichten Zielen nochmals abzuändern.

Abschließende Bemerkungen und besondere Bedeutung der Waldökostation Remstecken

Die Schülerinnen und Schüler zeigten, wie sehr sie bereit und fähig sind, sich auf den handlungsorientierten Unterricht in einer umfangreicheren Projektarbeit einzustellen und dabei respektable Leistungen zu erbringen. Eine Schlüsselposition nahmen die Freilandarbeiten an der Waldökostation Remstecken ein. In Schüleräußerungen kam deutlich zum Ausdruck, daß hier der wesentliche Grundstein zu einer öfters geäußerten Einstellungsänderung gelegt wurde und sich daraus eine hohe Bereitschaft zur aktiven Beschäftigung mit dem Unterrichtsthema ergeben hat. Dies spricht für den frühen Zeitpunkt der direkten Naturerfahrung in der Unterrichtsreihe. Im nachhinein bestätigte sich somit, Heuschrecken als “Aufhänger” zur Erarbeitung auszuwählen. Sie wurden für viele zu Sympathieträgern des Naturschutzgedankens, was besonders in ethisch motivierten Stellungnahmen zum Ausdruck kommt. Ein weiteres affektives Lernziel betrifft die Schülerhaltung zum Computer. Obwohl sich dazu keine direkten Aussagen der Schülerinnen und Schüler in den Hausarbeiten finden, zeigt die Tatsache, daß bis auf einen einzigen Schüler alle ihre schriftlichen Darstellungen freiwillig mit einem Textverarbeitungsprogramm erstellten, die hohe Akzeptanz. Dies erstaunt um so mehr, da nur eine Schülerin einen eigenen Computer besaß und auch mit dem Umgang von Anfang an vertraut war. Der relativ einfache Umgang mit einer Tabellenkalkulation war sicher für viele aus der Lerngruppe ein geeigneter Weg des Zuganges. Wichtig dafür ist, daß hier die Methode den Vorrang vor dem Ergebnis, das als Gemeinschaftsarbeit auch erreicht wurde, hat. Die besondere Bedeutung der Waldökostation für die Unterrichtsreiche liegt u.a. auch in der Vorhersehbarkeit der Verhältnisse. Das heißt, hier findet man für einer derartige Projektarbeit eine angemessene Artenvielfalt vor, die dennoch überschaubar bleibt und sich für die Zwecke der ökologischen Untersuchungen an Heuschrecken als äußerst geeignet erwies. Dazu kommt eine räumliche Ausstattung, welche alle über die reinen Fangaktivitäten hinausgehenden Arbeiten wesentlich erleichterte und in dem äußerst knapp bemessenen Zeitraum die Exkursionen erst ermöglichte. Mit dem Unterricht entstand ein gut handhabbarer Bestimmungsschlüssel speziell für den Remstecken, der auch für andere Schülerarbeiten in einem Heuschreckenprojekt verwendet werden kann. Weitere “Heuschreckenprojekte” sind denkbar und erwünscht. Sie können auch anderen Klassenstufen angepaßt werden (Vorschläge für Klasse 7 derzeit in Bearbeitung).

Die Rolle der Vorexkursion bewerte ich im nachhinein noch stärker als zum Zeitpunkt der Projektplanung. Sie schaffte die nötige Vertrautheit mit den Tieren wie auch mit den Erfassungsmethoden. Hier sollte noch keine verwertbare Datenerhebung angestrebt werden. Vielmehr könnten in diesem Rahmen verstärkt Bestimmungsübungen von Heuschrecken direkt vor Ort die nötige Sicherheit zur Hauptexkursion schaffen. Sollte ein schneller Einstieg erforderlich sein, oder ist der Lehrer sich der Leistungen einer neuen Schülergruppe nicht bewußt, ist der hier vorgestellte, auf den Remstecken abgestimmte Bestimmungsschlüssel einem “Originalbestimmungsschlüssel” aus der Literatur vorzuziehen. Aus Tierschutzgründen empfehle ich erste Übungen an Fotomaterial (zu Beziehen beim Verfasser) durchzuführen, da sich diese Technik bewährt hat. Insbesondere für die Präsentation und Darstellung der Ergebnisse ist eine Zusammenarbeit mit Kollegen u.a. des Faches Deutsch erstrebenswert, um in einem erweiterten zeitlichen Rahmen fächerübergreifende Lernziele wie z.B. das Berücksichtigen formaler Kriterien beim Erstellen wissenschaftlicher Arbeiten besser erreichen zu können.

Eine detaillierte Darstellung dieser Unterrichtsreihe mit umfangreichen praktischen Hinweisen zur Durchführung gibt die gleichnamige pädagogische Hausarbeit. Sie kann in der Seminarbibliothek des Staatlichen Studienseminars Koblenz für das Lehramt an Gymnasien eingesehen werden. Darüber hinaus empfehle ich als Anregung das Studium des Kapitels “Ökologische Untersuchungen” in Grein & Ihssen (1982).

Weiterführende und zitierte Literatur:

Balogh J. (1958): Lebensgemeinschaften der Landtiere - Ihrer Erforschung unter besonderer Berücksichtigung der zoozönologischen Arbeitsmethoden. 2. Aufl., Verlag der Ungarischen Akademie der Wissenschaften, Budapest. Bastian J. & Gudjons H. (Hrsg) (1991): Das Projektbuch. Theorie - Praxisbeispiele Erfahrungen. 3. Aufl. Bergmann und Helbig Verlag, Hamburg. Frey K. (1994): Die Projektmethode - eine kurze Einführung. In: Jüdes & Frey (1994). Jüdes U. & Frey K. (1994): Biologie in Projekten, 2. Aufl., Aulis Verlag Deubner, Köln.

Grein & Ihssen (1982): Bestimmungsschlüssel für die Heuschrecken der Bundesrepublik Deutschland und angrenzender Gebiete. Hrsg: Dt. Jugendbund für Naturbeobachtung, Hamburg.

Hansjörg Groenert
Fachleiter für Biologie am Staatl. Studienseminar für das Lehramt an Gymnasien Koblenz

Fragen und Kommentare bitte als E-mail an: hjgroenert@uni-koblenz.de

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Zuletzt geändert am 20.05.1997.