Ärzte trinken Pipi." Große Heiterkeit in der Cafeteria des Berliner Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung. Ein Vater zitiert seinen dreijährigen Sohn, der wegen einer Blasenentzündung zum Arzt musste. Anschließend verkündete er zu Hause die neue Erkenntnis. "Ja, auch so lernen wir", freut sich die Kognitionspsychologin Elsbeth Stern. Wer bisher Gläser nur mit Trinken in Verbindung gebracht hat, schließt nach der Urinprobe auf sonderbare Gewohnheiten bei Ärzten.

Lernwege verlaufen häufig krumm. Aus eigenen Entdeckungen und über die Korrektur von Fehlschlüssen, aus Versuch und Irrtum, entsteht Wissen. "Das ist kein Eintrag im Lexikon, der kopiert und abgespeichert wird, sondern eine Verknüpfung im Gehirn." So lautet die Hauptthese von Elsbeth Stern, die sie seit Jahren immer weiter ausdifferenziert. Eine Forschungsgruppe, die sie am Max-Planck-Institut für Bildungsforschung leitet, ergründet, wie im Grundschulalter mathematisch-naturwissenschaftliches Wissen aufgebaut wird und gefördert werden kann. So viel steht für sie fest: "Kinder können viel mehr, als bisher angenommen wurde."

Die Geschichte mit dem Pipi zeigt allerdings nur eine Seite des Lernens. Um nur mit der Methode von Versuch und Irrtum das Schreiben, Lesen und die höhere Mathematik zu lernen, bräuchte selbst ein Genie Millionen von Leben. Also müssen die Erwachsenen für Kinder Lerngelegenheiten schaffen, ihnen Angebote machen und von ihnen auch etwas verlangen.

In der deutschen Bildungsdiskussion dagegen wird entweder das eine oder das andere gefordert – entweder klarere Regeln und rigide Anforderungen oder mehr Freiheit im Unterricht für selbstbestimmtes Lernen. "Deutschland schwankt zwischen Kasernenhof und Freizeitpark", bemerkt Stern. In einem "Lernlaboratorium", das ihr das Max-Planck-Institut eingerichtet hat, versucht sie herauszufinden, wie man den Kindern das vermittelt, was sie usable knowledge nennt: verwertbares Wissen.

Ihr eigenes Wissen erwarb sich Elsbeth Stern, die sich selbst als Lehr- und Lernforscherin bezeichnet, zum großen Teil bei dem kürzlich verstorbenen Nestor der deutschen Lernforschung, Franz E. Weinert. An dessen Max-Planck-Institut für psychologische Forschung in München arbeitete sie sieben Jahre lang, bis sie 1994 einen Lehrstuhl für pädagogische Psychologie an der Universität Leipzig übernahm und 1997 nach Berlin wechselte.

Auf dem Weg zu ihrem Lernlabor referiert Elsbeth Stern eine der Grundannahmen der Anthropologie: "Seit 40000 Jahren haben sich die Menschen biologisch nicht mehr verändert." Das heißt: Um Laufen, Sprechen und elementares Zählen zu lernen, reichen unsere biologischen Programme aus. Doch um all das zu erfassen, was unsere Kultur von der Erfindung der Null bis zur Quantentheorie hervorgebracht hat, brauchen wir kulturelle Lernprogramme, die unseren Kindern angepasst sind.

Um das zu erforschen, hantieren im Lernlabor Kinder im Grundschulalter an einer Balkenwaage. Experimentell erfahren sie hier, dass Teile aus Holz, Metall und anderen Stoffen gleichen Volumens die Waage unterschiedlich ausschlagen lassen. Sie kommt nur ins Gleichgewicht, wenn die Gewichte nach dem Umpacken verschoben werden. Bleibt das Volumen der gewogenen Stoffe konstant und ändert sich jedes Mal das Gewicht, bekommen bereits Grundschüler einen Begriff von einem Experiment und eine Ahnung von den Koordinaten der x- und y-Achsen. Den Zusammenhang zwischen Ausschlag und Gewicht herzustellen, sei es mit einem Gummiband über Nägel oder mit einem Stift auf Papier, ist dann kein so großer Schritt mehr. Und schon haben die Kleinen spielerisch eine lineare Funktion aufgezeichnet.

Deutsche Lehrpläne sehen lineare Funktionen erst für die achte Klasse vor. Dabei wird das System von x- und y-Achse so abstrakt präsentiert, dass bei Schülern häufig wenig hängen bleibt. Warum? "Weil nicht an Vorwissen angeknüpft wird, weil man immerzu bei null und zudem ganz abstrakt neu anfängt", antwortet die Lernforscherin. Vorwissen muss Schritt für Schritt aufgebaut werden. Die Balkenwaage ist ein Beispiel, wie die Intelligenz der Kinder stimuliert werden kann. Ähnliche Übungen hat Stern für physikalische Grunderfahrungen mit Dichte, Kraft und Masse entwickelt.