Naturwissenschaftliche Phänomene sind ein fester Bestandteil des kindlichen Alltags. Ob es das faszinierende Gewitter ist, das sich am Horizont ankündigt, oder die einfache Beobachtung, dass sich eine Holzbank in der Sonne wärmer anfühlt als eine Steinbank – überall begegnen Kinder (und Erwachsene) der belebten und unbelebten Natur. Diese alltäglichen Situationen bergen ein immenses Potenzial, die kindliche Neugier zu wecken und zum Entdecken und Erkunden anzuregen. Doch nicht jedes Kind nimmt diese oft subtilen oder versteckten Phänomene automatisch wahr oder stellt Fragen dazu. Um aus einem bloßen „naturwissenschaftlichen Ereignis“ eine echte Lerngelegenheit zu machen, sind oft gezielte Impulse und Unterstützung notwendig. Hierbei spielen Erwachsene und andere Kinder eine entscheidende Rolle. Dieser Beitrag beleuchtet die Ziele und Herausforderungen der frühen naturwissenschaftlichen Bildung und zeigt auf, wie pädagogische Fachkräfte [transformatorische bildungsprozesse](https://shocknaue.com/transformatorische-bildungsprozesse/) effektiv unterstützen können.
Ziele naturwissenschaftlicher Bildung im Elementarbereich
Die frühkindliche naturwissenschaftliche Bildung verfolgt das übergeordnete Ziel, Kindern erste Erfahrungen mit der belebten und unbelebten Natur zu ermöglichen. Dabei geht es nicht nur um die Vermittlung von Inhalten, sondern auch um die Anregung von Neugierde, Motivation und den Erwerb grundlegender Kompetenzen. Diese Kompetenzen umfassen inhaltsbezogenes Wissen sowie die Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen der Naturwissenschaften, wie Beobachten, Messen, Vermuten, Überprüfen, Schlussfolgern und das Revidieren von Annahmen.
Ein fundiertes Verständnis dieser Prozesse ist essenziell für die Teilhabe an unserer von Naturwissenschaften stark geprägten Gesellschaft. Es ermöglicht eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit relevanten Themen und eine fundierte Meinungsbildung. Die Bedeutung eines solchen Verständnisses, beispielsweise hinsichtlich der Revidierbarkeit oder Unsicherheit naturwissenschaftlichen Wissens, wurde insbesondere während der Corona-Pandemie überdeutlich.
Naturwissenschaftliche Grundbildung wird als mehrdimensionales Konstrukt beschrieben (OECD 2016; Steffensky 2017), das in den Bildungs- und Orientierungsplänen des Elementarbereichs als eigenständiger Bildungsbereich verankert ist. Eine zentrale Herausforderung besteht jedoch darin, auf konkreter Ebene zu entscheiden, welche Inhalte und Vorgehensweisen sich für jüngere Kinder eignen und wie tiefgehend sie behandelt werden können. Viele Phänomene, wie die Anziehung und Abstoßung von Magneten, faszinieren Kinder, auch wenn sie diese nicht vollständig durchdringen können. Hierbei ist es oft hilfreicher, das Phänomen durch praktische Erfahrungen gründlich zu erleben, anstatt abstrakte Begriffe wie den „Polbegriff“ einzuführen, der für Kleinkinder wenig anschaulich ist und zu Verwechslungen führen kann. Es geht weniger um die generelle Eignung eines Phänomens, sondern vielmehr darum, welche Erfahrungen, Begriffe und Konzepte für die jeweilige Altersgruppe wichtig sind und welche Aspekte besser in späteren Lerngelegenheiten in der Schule platziert werden.
Naturerfahrungen vs. naturwissenschaftliche Grundbildung
Naturerfahrungen sind aus vielfältigen Gründen von immenser Bedeutung für die kindliche Entwicklung. Sie fördern motorische Kompetenzen, Kreativität und Fantasie, da Kinder in der Natur oft weniger vorgefertigtes Spielzeug finden und eigene Spiele entwickeln müssen. Die Natur ist eine aktivierende Lernumgebung mit hohem Aufforderungscharakter. Ohne Zweifel sind solche Erfahrungen ein wichtiger Bestandteil naturwissenschaftlicher Grundbildung, doch sie sind nicht vollständig damit gleichzusetzen. Nicht jede Naturerfahrung bietet automatisch eine Gelegenheit zur expliziten Beschäftigung mit Naturwissenschaften.
Wenn Kinder beispielsweise draußen spielen und „Suppe“ aus Gras und Matsch kochen, liegt ihr Fokus in der Regel auf sozialen Interaktionen und dem Rollenspiel, nicht auf der Beobachtung, dass sich Gras nicht in Wasser löst. Sie lernen hier vielleicht eher, sich als Gruppe zu organisieren. Ebenso können Kinder den Wind im Gesicht spüren, ohne das Phänomen „bewegte Luft“ bewusst damit zu assoziieren. Die Annahme, dass reine Naturerfahrungen ausreichen, um naturwissenschaftliche Bildungsprozesse anzuregen, ist zu vereinfacht. [humboldt bildungstheorie](https://shocknaue.com/humboldt-bildungstheorie/) legt ebenfalls Wert auf die aktive Auseinandersetzung.
Gerade Kinder mit Bildungsrisiken, die zu Hause oft weniger naturwissenschaftliche Lernaktivitäten erleben (Junge et al. 2021), benötigen gezielte Unterstützung, damit eine Naturerfahrung oder Alltagssituation zu einer echten naturwissenschaftlichen Lerngelegenheit wird. Das Stellen von Fragen, genaues Hinsehen, Ausprobieren und der Austausch über Beobachtungen und Ideen müssen manchmal erst angeregt werden. Dies ist kein Plädoyer dafür, Naturerfahrungen immer unter einem naturwissenschaftlichen Fokus zu betrachten – ihre Bedeutung für andere Entwicklungsbereiche ist unbestreitbar. Wenn es jedoch darum geht, spezifische naturwissenschaftliche Bildungs- und Entwicklungsprozesse anzustoßen, lohnt es sich, genau zu prüfen, wie viel “Naturwissenschaft” tatsächlich in den Naturerfahrungen steckt.
Die Herausforderung unverstandener Inhalte
Ein weiteres Problemfeld ergibt sich bei der Benennung konkreter Inhalte in Bildungsplänen und didaktischen Materialien. Oft werden Fachbegriffe und -konzepte verwendet, die aus fachdidaktischer Sicht für Kita-Kinder zu komplex sind, da ihnen das notwendige Vorwissen fehlt. Die Gefahr, dass Begriffe unverstanden bleiben, ist groß, was die Motivation hemmt und weiteres Lernen erschwert (Naturwissenschaften sollen nicht als etwas Unverständliches wahrgenommen werden).
Nehmen wir das Beispiel „Dichte“, das im bayerischen Bildungsplan als Stoffeigenschaft genannt wird. Die Dichte wird üblicherweise in weiterführenden Schulen behandelt und ist als proportionale Größe (Masse pro Volumen) für kleine Kinder schwer zu fassen. Es gibt zugänglichere Materialeigenschaften wie Härte, Zerbrechlichkeit, Biegsamkeit oder Oberflächenbeschaffenheit (weich, rau, glatt). Während Kinder erste Vorstellungen zur Dichte entwickeln können, indem sie beispielsweise beobachten, dass gleich große Würfel aus Metall und Styropor unterschiedlich schwer sind, bleibt der abstrakte Begriff „Dichte“ im Alltag kaum gebräuchlich. [bundesamt bildung](https://shocknaue.com/bundesamt-bildung/) betont die Wichtigkeit altersgerechter Konzepte.
Andere alltagsnahe Fachbegriffe wie „fest“, „flüssig“, „schmelzen“, „Metall“, „Schnabel“ oder „Nest“ sind hingegen unmittelbar verständlich und ihre Bedeutung erschließt sich in vielen Kontexten. Manchmal sind Umschreibungen besser geeignet, zum Beispiel „wie Luft“ statt „gasförmig“. Der Inhaltsbereich „Eigenschaften von Stoffen“ ist zwar zentral, da Kenntnisse über Stoffe für viele naturwissenschaftliche Phänomene erklärungskräftig sind. Doch die Auswahl spezifischer Konzepte wie der Dichte kann sich als kontraproduktiv erweisen, da pädagogische Fachkräfte oft nur über begrenzte naturwissenschaftliche Vorkenntnisse verfügen (Barenthien et al. 2020) und die Rekonstruktion altersgerechter Erklärungen eine große Herausforderung darstellt.
Unterstützung naturwissenschaftlicher Bildungsprozesse
Entscheidend für naturwissenschaftsbezogene Entwicklungsprozesse ist neben den individuellen Voraussetzungen des Kindes die Qualität der Lernumgebungen. Eine hohe Qualität zeichnet sich durch globale Merkmale wie Gruppenführung und ein positives Klima sowie durch bereichs- und inhaltsspezifische Aspekte wie kognitiv anregende Interaktionen aus. Bei diesen Interaktionen werden Kinder durch herausfordernde Materialien, Impulse und Fragen dazu angeregt, über ihre Beobachtungen und Ideen nachzudenken, und gleichzeitig dabei unterstützt, die nächsten Lernschritte zu bewältigen (vgl. Vygotski 1978). Auch die [bildungstheorie humboldt](https://shocknaue.com/bildungstheorie-humboldt/) unterstreicht die Bedeutung einer förderlichen Lernumgebung.
Im naturwissenschaftlichen Lernen sind die physische Umwelt und materielle Angebote oft der Ausgangspunkt. Ein wesentlicher Aspekt liegt jedoch in der gemeinsamen, ko-konstruktiven Auseinandersetzung und der entsprechenden Begleitung von Lernwegen. Hierbei wird oft auf das Konzept des „Sustained Shared Thinking“ (Siraj-Blatchford et al. 2002) zurückgegriffen, das gemeinsame Aushandlungsprozesse in den Vordergrund stellt.
Zur Anbahnung anregender Interaktionen eignen sich offene Fragen nach Erfahrungen, Ideen, Denkweisen, Erklärungen und Begründungen, das Aufmerksam-Machen auf Widersprüche sowie das Anregen von Vergleichen. Um die Komplexität der Lernumgebung zu reduzieren und sie für möglichst viele Lernende zugänglich zu machen, sind strukturierende Maßnahmen hilfreich, wie das Hervorheben einzelner Aussagen im Gespräch oder die gezielte Fokussierung der Aufmerksamkeit.
Pädagogischen Fachkräften kommt dabei eine aktive Rolle zu. Sie beobachten Bildungsprozesse und bringen sich an geeigneten Stellen ein, ohne Kindern Erklärungen „überzustülpen“. Eine aktive Rolle bedeutet vielmehr, Kinder dabei zu unterstützen, eigene Erklärungen zu entwickeln. Ein zu starkes Zurücknehmen der Fachkraft kann dazu führen, dass das Potenzial von Lernumgebungen nicht ausgeschöpft wird, was insbesondere für Kinder aus anregungsärmeren Umfeldern problematisch ist. Angesichts des Zusammenhangs zwischen Kompetenzen und sozialer Herkunft, der auch in den Naturwissenschaften feststellbar ist (Hahn & Schöps 2019), ist die gezielte Unterstützung von Bildungsprozessen besonders für Kinder mit Bildungsrisiken von großer Bedeutung. [ästhetische bildung](https://shocknaue.com/asthetische-bildung/) kann ebenfalls zur ganzheitlichen Entwicklung beitragen.
Die Bedeutung von Vorstellungen im Lernprozess
Im naturwissenschaftlichen Kontext spielen die individuellen Vorstellungen der Kinder eine besondere Rolle. Kinder (wie auch Erwachsene) entwickeln zu beobachtbaren Phänomenen wie Lebewesen, Schatten oder Verbrennung eigene Erklärungen, die nicht immer den wissenschaftlichen Konzepten entsprechen. Diese Vorstellungen sind oft tief verankert, da sie sich in vielen Alltagssituationen als verständlich und erklärungskräftig erwiesen haben (Vosniadou 2008). Beispielsweise nehmen Kinder oft an, dass alles Leichte oder Flache schwimmt, dass ein Magnet einen „Klebstoff“ besitzt oder dass Salz oder Zucker beim Lösungsvorgang im Wasser vollständig „verschwinden“. Diese Annahmen sind aus kindlicher Perspektive plausibel, da viele leichte Dinge schwimmen, Klebstoff bekannt ist und unsichtbare Anziehungskräfte schwer vorstellbar sind.
Die Conceptual-Change-Theorien beschreiben naturwissenschaftliches Lernen daher nicht nur als Erwerb neuen Wissens, sondern auch als Veränderung, Erweiterung, Differenzierung oder Umstrukturierung vorhandener Vorstellungen hin zu wissenschaftlich begründeteren Konzepten (Schneider et al. 2012). Diese Veränderungen sind in der Regel langwierige Prozesse, die sich über verschiedene Bildungsetappen erstrecken. Das frühe naturwissenschaftliche Lernen zielt nicht darauf ab, alltagsnahe Vorstellungen sofort durch wissenschaftliche zu ersetzen. Vielmehr geht es darum, diese Vorstellungen bewusst zu machen und in ausgewählten Bereichen ihre Erklärungsmächtigkeit zu hinterfragen.
Beispielsweise können Kinder ausprobieren, was passiert, wenn man eine leichte Nadel aus Metall unter Wasser drückt, um zu erkennen, dass die Annahme „alles, was leicht ist, schwimmt“ nicht immer gilt. Äußern Kinder die Vermutung, dass etwas Klebriges am Magneten ist, können sie überlegen, wie man dies überprüfen könnte (z.B. durch Abwaschen oder Einpacken in Folie). Um der Vorstellung entgegenzuwirken, dass Zucker oder Salz „verschwinden“, kann beobachtet werden, was passiert, wenn die Lösung stehen gelassen oder erwärmt wird. Solche Gelegenheiten sind von enormer Bedeutung, um tief verankerte Vorstellungen bewusst zu machen und deren eingeschränkte Erklärungsmächtigkeit zu entdecken. Gleichzeitig wirken sie motivierend, da sie die Neugier wecken und Kindern die Möglichkeit geben, ihre Erklärungen weiterzuentwickeln.
Dabei reicht es fast nie aus, ein einzelnes Gegenbeispiel zu sehen, um eine Vorstellung zu verwerfen. Wichtig ist es, Phänomene in unterschiedlichen Situationen immer wiederzuentdecken. Das scheinbare „Verschwinden“ von Salz in Wasser kann in einem Versuch, aber auch beim Kochen, beim Baden in Salzwasser oder an Salzkristallen an Schuhen im Winter beobachtet werden. Für Kinder ist es nicht leicht, den Zusammenhang zwischen diesen oberflächlich unähnlichen Situationen zu erkennen. Daher ist das Anregen von Vergleichen durch Fragen wie „Hast du das schon mal gesehen? Was ist ähnlich, was ist anders?“ entscheidend, um Bildungsprozesse zu unterstützen und das Phänomen in weiteren Kontexten zu entdecken.
Schließlich sind auch Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen eine zentrale Komponente naturwissenschaftlicher Bildung. Es reicht nicht aus, sie bloß zu verwenden; es bedarf expliziter Lerngelegenheiten, in denen Kinder beispielsweise herausfinden, mit welchen Sinnen man alles beobachten kann. Die Denk-, Arbeits- und Handlungsweisen werden selbst zum Lerngegenstand, stets verknüpft mit konkreten Inhalten. Es geht also nicht nur darum, was wir vermuten oder herausgefunden haben, sondern auch darum, wie wir etwas herausfinden können und welche anderen Überprüfungsmöglichkeiten es gibt. Wie bei den Inhalten ist auch hier ein einzelnes Beispiel nicht ausreichend; Kinder entdecken diese Vorgehensweisen in leicht variierenden Situationen immer wieder und bauen so sukzessive ein tieferes Verständnis auf.
Fazit: Eine komplexe, aber lohnende Aufgabe
Es ist unbestritten, dass die Naturwissenschaften eine zentrale Rolle für Kinder bei der Erkundung ihrer Umwelt spielen und auch für sie als zukünftige Erwachsene, die an einer stark durch Naturwissenschaften und Technik geprägten Gesellschaft teilhaben. Entscheidend sind dabei vielfältige Erfahrungen und eine gemeinsame, vertiefte Auseinandersetzung mit Phänomenen – sei es in Alltagssituationen oder in gezielt vorbereiteten Bildungsangeboten.
Ansätze, bei denen in der Kita jede Woche ein neuer Versuch zu einem anderen Inhalt durchgeführt wird, sind oft wenig geeignet, um nachhaltige Lernprozesse anzustoßen. Aber auch das bloße „in der Natur sein“ allein reicht nicht unbedingt aus, um naturwissenschaftliche Bildungsprozesse für alle Kinder zu initiieren. Diese vielschichtige Aufgabe erfordert von pädagogischen Fachkräften in der Kita Vorbereitung, Fachwissen und kontinuierliche Unterstützung. Indem wir das Potenzial der kindlichen Neugier erkennen und gezielt fördern, legen wir den Grundstein für ein lebenslanges Verständnis und eine kritische Auseinandersetzung mit der Welt um uns herum. Es ist eine komplexe, aber äußerst lohnende Investition in die Zukunft unserer Kinder.
Literatur
- Barenthien, J., Oppermann, E., Anders, Y., Steffensky, M. (2020): Preschool teachers’ learning opportunities in their initial teacher education and in-service professional development – do they have an influence on preschool teachers’ science-specific professional knowledge and motivation? International Journal of Science Education, 27(5), 744-763. https://doi.org/10.1080/09500693.2020.1727586.
- Bayerisches Staatsministerium für Arbeit und Sozialordnung (Hrsg.) (2012): Frühe Kindheit. Der Bayerische Bildungs- und Erziehungsplan für Kinder in Tageseinrichtungen bis zur Einschulung (5. Aufl.).
- Hahn, I., Schöps, K. (2019): Bildungsunterschiede von Anfang an? Frühe Bildung, 8(1), 3-12. https://doi.org/10.1026/2191-9186/a000405.
- Junge, K., Schmerse, D., Lankes, E.?M., Carstensen, C. H., Steffensky, M. (2021): How the home learning environment contributes to children’s early science knowledge – Associations with parental characteristics and science-related activities. Early Childhood Research Quarterly, 56, 294-305. https://doi.org/10.1016/j.ecresq.2021.04.004.
- Ministerium für Arbeit und Soziales des Landes Sachsen-Anhalt (Hrsg.) (2014): Bildungsprogramm für Kindertageseinrichtungen in Sachsen-Anhalt: Bildung: elementar – Bildung von Anfang an; Fortschreibung 2013 (1. Aufl.).
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- Pianta, R. C., Hamre, B. K. (2009): Conceptualization, Measurement, and Improvement of Classroom Processes: Standardized Observation Can Leverage Capacity. Educational Researcher, 38(2), 109-119. https://doi.org/10.3102/0013189X09332374.
- Schneider, M., Vamvakoussi, X., van Dooren, W. (2012): Conceptual change. In: N. M. Seel (Hrsg.), Encyclopedia of the Sciences (S. 735-738).
- Siraj-Blatchford, I., Sylva, K., Muttock, S., Gilden, R., Danny, B. (2002): Researching Effective Pedagogy in the Early Years. Oxford: University of Oxford, Department of Educational Studies.
- Steffensky, M. (2017): Naturwissenschaftliche Bildung in Kindertageseinrichtungen: Eine Expertise der Weiterbildungsinitiative Frühpädagogische Fachkräfte (WiFF). WiFF Expertise: Band 48. Deutsches Jugendinstitut e.V.
- Vosniadou, S. (Hrsg.) (2008): International handbook of research on conceptual change.
- Vygotski, L. S. (1978): Mind and society.