„Mit dem Begriff „problemorientierter Sachunterricht“ wird ein Unterrichtskonzept beschrieben, in dem lebensweltbezogene Probleme den Ausgangspunkt für den Unterricht bilden“ (Beinbrech 2007, S. 406). Darüber hinaus sollen die gewählten Probleme im Unterricht in Teilprobleme zerlegt, untersucht und von den Schülerinnen und Schülern handlungsorientiert erschlossen, diskutiert und gelöst werden. Der problemorientierte Sachunterricht weißt dabei eine enge Verknüpfung zum entdeckenden und zum genetischen Lernen auf. Generell lassen sich im problemorientierten Sachunterricht die drei folgenden (Ziel-)Bereiche hervorheben (Einsiedler 1994, Soostmeyer 1978):

• Kognitive Ziele, bei denen es darum geht bei den Kindern die Fähigkeiten anzuregen und auszubilden Probleme selbstständig untersuchen und lösen zu können.
• Emotional-motivationale Ziele,
• Neben dem Lösen der Probleme geht es auch darum bei den Kindern die Entwicklung einer fragenden Haltung zu fördern.

Beinbrech (2015) schlägt zur Gestaltung eines problemorientierten Unterrichts vier Anhaltspunkte vor:

• Auswahl der Probleme: Der Auswahl der Probleme ist von entscheidender Bedeutung für den Erfolg eines problemorientierten Unterrichts. Die Probleme für die Kinder sollten authentisch und relevant sein und somit einen Lebensweltbezug aufweisen. Darüber hinaus sollten sie eine aktive und konstruktive Auseinandersetzung anregen und in verschiedenen Kontexten anwendbar sein. Einsiedler (1994) schlägt dazu Probleme vor, die entweder Lücken oder Widersprüche aufweisen. Bei „Lückenproblemen“ gilt es sich mit Lücken in Handlungsplänen oder Aussagen über die Wirklichkeit auseinanderzusetzen, wie sie z.B. beim Thema „Vom Korn zum Brot“ zu finden sind. „Widerspruchsprobleme“ lassen sich aus Handlungsabsichten oder Aussagen über die Wirklichkeit ableiten, in denen ein Widerspruch vorliegt, wie z.B. in der Aussage: „Wie kommt es, dass ein großes, schweres Schiff aus Eisen schwimmt, ein kleiner Nagel aus Eisen aber untergeht?“. Idealerweise werden die Probleme oder Fragen von den Kindern selbst aufgeworfen, formuliert und gemeinsam im Unterricht bearbeitet und gelöst. Dennoch sollten von der Lehrkraft geeignete Probleme oder Fragen vor- und aufbereitet werden, um für evtl. Formulierungsschwierigkeiten von Seiten der Lernenden gewappnet zu sein.
• Aufbau des Unterrichts: Zu Beginn des Unterrichts steht ein Problem oder eine Frage. Folgen sollte eine ausführliche Problemanalyse, um allen Schülerinnen und Schülern das bewusste Erkennen des Problems zu ermöglichen und darüber hinaus ein Bedürfnis zu wecken das Problem lösen zu wollen. Die Arbeitsphasen sollte den Kindern die Möglichkeit eröffnen sich mit dem Problem eigenständig auseinanderzusetzen und ihre eigenen Ideen und Lösungsansätze zu überprüfen.
• Strukturierungsmaßnahmen: Um eine Überforderung der Kinder bei der Problemlösung zu vermeiden, sollte eine Reduzierung der Komplexität der Probleme durch Strukturierungsmaßnahmen erfolgen.
  • Reduzierung der Komplexität des Ausgangsproblems durch sequenzierte Aufgliederung in Teilprobleme.
  • Strukturierte Gesprächsführung (siehe Punkt 4).
  • Hilfestellung bei der Überprüfung von Vermutungen und dem Finden von Lösungen, z.B. durch vorstrukturierte Versuche mit gezielter Variablenkontrolle.
• Gespräche über Probleme: Gespräche und Gesprächsimpulse stellen im problemorientierten Unterricht einen zentralen Aspekt dar. Im Sinne einer sokratischen Gesprächsführung nach Wagenschein, fällt dabei den Lehrenden eine zurückhaltende geduldige Rolle zu, die aus dem Hintergrund Unterstützung und Impulse liefert, gleichzeitig den Kindern aber Raum zur Entfaltung und zum Denken lässt. Strukturierende Gesprächsimpulse beziehen sich z.B. auf das…
  • Formulieren und Überprüfen von Vermutungen und Lösungsideen
  • Erkennen von Zusammenhängen und Regeln
  • Herstellen von Analogien 
  • Fokussieren auf wichtige Aspekte
  • Reflektieren der Problemlöseprozesse

Der problemorientierte Unterricht verändert auch die Perspektive auf die Beurteilung der Leistung der Schülerinnen und Schüler. Da der Weg des Problemlösens die zentrale Rolle in dieser Unterrichtskonzeption darstellt, sollte auch der Fokus der Beurteilung auf den Lernprozess und weniger auf das Ergebnis gelegt werden.