MINT-Unterricht: Ideen für eine anschauliche Unterrichtsgestaltung
Spannende MINT-Projekte und Wettbewerbe zur MINT-Förderung
Kinder und Jugendliche wachsen heute in einer Welt auf, die von rasantem technologischem Fortschritt und zunehmender Digitalisierung geprägt ist. Um sie auf diese Herausforderungen vorzubereiten, ist neben der Medienerziehung auch eine frühzeitige Förderung der MINT-Kompetenzen sehr wichtig. Durch eine altersgerechte MINT-Förderung lernen Kinder kritisches und analytisches Denken, bauen ihre Problemlösungsfähigkeiten aus und erlangen natürlich auch ein Grundverständnis für viele naturwissenschaftliche und technische Prozesse. In diesem Artikel gehen wir darauf ein, wie eine anschauliche und praxisnahe Gestaltung des MINT-Unterrichts gelingen kann. Wir geben Beispiele für mögliche MINT-Projekte, die im Unterricht oder als längere Projektarbeit umgesetzt werden können, und stellen weitere Ideen zur praktischen MINT-Förderung vor.
MINT-Unterricht: Ideen für eine anschauliche Unterrichtsgestaltung
Eine der grössten Herausforderungen bei der Gestaltung des MINT-Unterrichts besteht darin, abstrakte Theorien und komplexe Konzepte greifbar und verständlich zu vermitteln. Eine möglichst anschauliche Unterrichtsgestaltung ist daher essenziell, um diese grundlegende Hürde zu überwinden. So können MINT-Themen lebendiger und praxisnaher gestaltet werden, was die Neugier der Schülerinnen und Schüler weckt und ihr Interesse steigert. Wir zeigen einige Anregungen für den MINT-Unterricht, die sich bewährt haben:
Experimentieren im Unterricht: Experimente sind eine der effektivsten Methoden, um theoretisches Wissen praktisch anzuwenden. Im Physik- und Chemieunterricht sind einfache bis komplexere Experimente daher schon immer eine beliebte Methode, um die Lernerfahrung interaktiver zu gestalten. Durch die aktive Teilnahme am Prozess (z. B. bei der Beobachtung einer chemischen Reaktion oder dem Aufbau eines einfachen Stromkreises) bleibt das Gelernte besser im Gedächtnis und die Schülerinnen und Schüler können ein tieferes Verständnis für die aktuell behandelte Thematik entwickeln.
Visualisierung von abstrakten Konzepten: Grafiken, 3D-Modelle oder Computersimulationen sind weitere wichtige Werkzeuge, um abstrakte Konzepte zu veranschaulichen. Bewegliche 3D-Modelle ermöglichen es, bestimmte Strukturen (z. B. Pflanzen- oder Tierzellen) visuell und taktil erfassbar zu machen und dadurch das Verständnis zu erhöhen. Simulationen können wiederum Sachverhalte greifbarer machen, die z. B. im Rahmen von Experimenten nicht gezeigt werden können (z. B. die Wirkung von grossen physikalischen Kräften oder astrophysikalische Phänomene).
Fächerübergreifender Unterricht: Im MINT-Bereich lässt sich fächerübergreifender Unterricht hervorragend nutzen, um die Verknüpfungen zwischen den Disziplinen herauszustellen und den Lernstoff anschaulicher und praxisnaher zu gestalten. Diese Verknüpfungen helfen Schülerinnen und Schülern, Zusammenhänge zwischen verschiedenen naturwissenschaftlichen Fächern zu erkennen und fördern ein ganzheitliches Verständnis.
Lernen mit digitalen Medien: Verschiedene digitale Lernangebote können dabei helfen, den MINT-Unterricht spannender und interaktiver zu gestalten. Neben Lehrvideos und Computersimulationen, die der Veranschaulichung dienen, gibt es auch Möglichkeiten, Lernspiele oder Ratespiele zum Wissenserwerb und zur Stärkung von bereits erworbenen Kenntnissen zu nutzen. Das Videospiel-Genre der „Serious Games“ widmet sich im Spielverlauf komplexeren und oft ernsten Themen und bietet dennoch eine spielerische Herangehensweise, die Theorie erlebbar macht.
MINT-Gruppenarbeiten: Experimente und Projektarbeiten können auch kollaborativ gestaltet werden, wodurch Schülerinnen und Schüler auch ihre sozialen Kompetenzen schulen. Kollaboratives Lernen fördert den Austausch und die Zusammenarbeit der Schülerinnen und Schüler bei der Lösung von MINT-Aufgaben. In Gruppenarbeiten teilen sie ihr Wissen, diskutieren Lösungsansätze und entwickeln gemeinsam kreative Lösungen. Dieser Ansatz fördert nicht nur die fachliche Kompetenz, sondern auch wichtige soziale Fähigkeiten wie Teamarbeit und Kommunikation. Die Zusammenarbeit und der Austausch untereinander können ausserdem die Motivation erhöhen, da sich alle Gruppenmitglieder aktiv in die Arbeit einbringen und Verantwortung übernehmen müssen.
Technische Ausstattung: Hightech-Ausstattung ist für einen dynamischen und aktivierenden MINT-Unterricht nicht unbedingt nötig, aber eine gewisse Grundausstattung sollte dennoch vorhanden sein. Um eine moderne MINT-Förderung zu ermöglichen, sollten die Fachräume zeitgemäss eingerichtet sein, sichere Geräte und möglichst aktuelle Materialien zur Verfügung stellen. Sind in der Schule andere digitale Werkzeuge wie Tablets, Laptops oder interaktive Whiteboards verfügbar, können diese natürlich wunderbar für eine interaktive Unterrichtsgestaltung genutzt werden.
Um das Interesse von Kindern und Jugendlichen für MINT-Themen zu steigern, ist es besonders hilfreich, einen Anwendungskontext zu finden, der sich an die Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler anknüpfen lässt – zum Beispiel könnte der Dreisatz im Kontext von Rabattaktionen geübt werden. Der Vorteil solcher Alltagsbezüge liegt darin, dass die Lernenden die Theorie in realen Situationen angewendet sehen und so ein besseres Verständnis entwickeln.
MINT-Projekte: Schülerinnen und Schüler zum Mitmachen anregen
Wenn Schülerinnen und Schüler das Unterrichtsgeschehen zu einem gewissen Grad mitgestalten können, werden sie dadurch dazu angeregt, sich intensiver und kritischer mit den Lerninhalten auseinanderzusetzen. Durch interaktive MINT-Projekte können daher die Motivation und das Engagement gefördert werden. Folgende Möglichkeiten sind dabei denkbar:
Experimente zum Mitmachen
Für eine aktivierende und anschauliche Unterrichtsgestaltung können Lehrerinnen und Lehrer einfache MINT-Projekte planen. Viele Experimente lassen sich leicht in ein oder zwei Unterrichtsstunden umsetzen und können verschiedene biologische, physikalische oder chemische Prozesse anschaulich darstellen. Beliebte Experimente sind zum Beispiel:
Mit einer Zitronenbatterie kann die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie erforscht werden.
An einem Backpulver-Vulkan wird eine chemische Reaktion gezeigt, bei der durch die Mischung von Natron und Essigsäure CO2 freigesetzt wird.
Eine selbstgebastelte Sonnenuhr zeigt antike Methoden der Zeitmessung sowie die Erdrotation.
Werden Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Dichte in ein Glas gefüllt, bilden sie voneinander abgegrenzte Schichten.
Ein einfacher Wasserfilter kann aus Steinen, Holzkohle und Sand gebaut werden, wodurch die Bedeutung von Bodenschichten und Grundwasser erklärt werden kann.
Insbesondere Schülerinnen und Schüler in höheren Klassenstufen können natürlich auch komplexere Versuche und Experimente unter Anleitung der Lehrkraft durchführen.
Längerfristige Projektarbeit, MINT-Aktionen und AGs
Im Rahmen von schulisch organisierten Projektwochen oder als längere Haus- bzw. Projektarbeit können Schülerinnen und Schüler sich natürlich auch umfangreicheren Aufgaben mit MINT-Fokus widmen. Denkbar wären zum Beispiel Projekte, die sich mit dem Umwelt- und Naturschutz beschäftigen und deren Resultate leicht beobachtbar sind. Sichtbare Ergebnisse können motivieren, sich in diesen Bereichen weiter zu engagieren:
Müllsammelprojekt ins Leben rufen
Wetterprotokoll führen und auswerten
Boden- oder Wasserproben analysieren
Der Ansatz des „forschenden Lernens“ ermutigt Schülerinnen und Schüler, selbstständig Hypothesen zu konkreten naturwissenschaftlichen Fragestellungen aufzustellen, Experimente durchzuführen, Daten zu sammeln und auszuwerten. Forschendes Lernen stärkt selbstständiges Arbeiten, kritisches Denken und die Fähigkeit, komplexe Probleme zu lösen. Die Schülerinnen und Schüler erwerben nicht nur neues Wissen, sondern erleben auch hautnah, wie wissenschaftliche Forschung funktioniert.
Die Begeisterung von Schülerinnen und Schülern für MINT-Themen kann natürlich auch über schulisch organisierte und geförderte Kurse gesteigert werden. Hierbei haben Interessierte ausserhalb des regulären Unterrichts die Möglichkeit, schulische Ressourcen zu nutzen, um längerfristige MINT-Projekte zu bearbeiten. Das Angebot ist natürlich von den schulischen Voraussetzungen und den verfügbaren Betreuerinnen und Betreuern abhängig. Denkbar sind MINT-Projekte wie:
Bei Schulgarten-Kursen steht der Aufbau bzw. die Pflege eines Schulgartens im Vordergrund – von der Aussaat bis zur Ernte. Die Leitung bzw. Betreuung des Kurses sollte im Idealfall eine Biologie-Lehrkraft übernehmen. Verknüpfungen sind hier auch zu Kursen möglich, die sich Umweltschutz und Nachhaltigkeit widmen.
Im Rahmen von spezialisierten Informatik-Kursen können zum Beispiel Programmier-Kurse angeboten werden. Das Ziel kann es zum Beispiel sein, Programmiersprachen grundlegend kennenzulernen und einfache Computerspiele oder nützliche Apps zu programmieren.
Bei Robotics-Kursen werden funktionierende Roboter konstruiert und programmiert. Schülerinnen und Schüler können in diesem Arbeitsbereich zusätzlich durch die Teilnahme an Wettbewerben motiviert werden.
In Medien-Kursen können Schülerinnen und Schüler ihre Medienkompetenz schulen und zum Beispiel ihr Wissen über Internetrecherche, Sicherheitseinstellungen an Smartphones und PCs sowie den Umgang mit Social Media erweitern. Ihre Kenntnisse können sie anschliessend auch an jüngere Klassenstufen weitergeben.
Technik-Kurse können Schülerinnen und Schüler zum Beispiel mit der Funktionsweise und Bedienung der Haustechnik ihrer Schule vertraut machen. Bei schulischen Veranstaltungen (z. B. Versammlungen oder Schulfeste) können sie dann helfen, die Licht- und Soundtechnik zu bedienen und erhalten somit eine praktische, aber auch verantwortungsvolle Aufgabe.
Vor allem Schülerinnen und Schüler in der Sekundarstufe können durch Diskussionsrunden dazu angeregt werden, sich intensiv mit aktuellen und oft kritischen Problemstellungen aus dem MINT-Sektor auseinanderzusetzen. Themen wie Klimawandel, Gentechnik oder künstliche Intelligenz bieten Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, sich intensiv mit kontroversen Fragen zu beschäftigen. Mit entsprechender Vorbereitungszeit können sie Argumente recherchieren, vortragen und verteidigen – oder auf einen Konsens mit anderen Schülerinnen und Schülern hinarbeiten. Diese Methode fördert nicht nur das Verständnis für die Komplexität verschiedener MINT-Themen, sondern auch die Kommunikationsfähigkeiten und die Fähigkeit, logisch zu argumentieren.
Teilnahme an MINT-Wettbewerben
Die Teilnahme an MINT-Wettbewerben bietet Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, ihre Talente unter Beweis zu stellen und ihre Fähigkeiten weiterzuentwickeln. Gleichzeitig wecken sie den Ehrgeiz und die Motivation, sich intensiver mit konkreten MINT-Themen zu befassen. Einige landesweite MINT-Wettbewerbe sind zum Beispiel:
Schweizer Jugend forscht: https://sjf.ch/nationaler-wettbewerb/
Biologie-Olympiade: https://biology.olympiad.ch/de/mitmachen
Chemie-Olympiade: https://chemistry.olympiad.ch/de/
Geografie-Olympiade: https://geography.olympiad.ch/en/participate
Informatik-Olympiade: https://soi.ch/
Mathematik-Olympiade: https://mathematical.olympiad.ch/de/
Physik-Olympiade: https://physics.olympiad.ch/de/
MINT-Unterricht praxisnah gestalten: Webseiten und Initiativen zur MINT-Förderung
Lehrkräfte, die ihren MINT-Unterricht anschaulicher und praxisnah gestalten wollen, können auf verschiedene Ressourcen zurückgreifen. Verschiedene MINT-Initiativen und -Förderprogramme bieten Unterrichtsmaterial zum kostenlosen Download an, geben Ideen für eigene MINT-Projekte, laden zu Veranstaltungen ein oder bieten Fortbildungen rund um das Thema MINT-Förderung. Gerade für ältere Schülerinnen und Schüler gibt es ausserdem hilfreiche Angebote zur Berufsorientierung.
Nachfolgend haben wir eine Übersicht über einige der grössten Initiativen und Förderprogramme im MINT-Bereich zusammengestellt:
Educamint
Datenbank für MINT-Angebote in der gesamten Schweiz
Unterrichtseinheiten und -materialien, Veranstaltungsangebote, Lehrpfade, Workshops u.v.m.
https://educamint.ch/de/
Kanton Luzern: MINT erleben
Plattform für Lehrkräfte mit Unterrichtsideen zur MINT-Förderung
Unterrichtsmaterial, Experimente-Sammlung
https://mint-erleben.lu.ch/
Siemens Medienportal für den MINT-Unterricht
Plattform der Firma Siemens zur Unterstützung von Lehrkräften in der MINT-Unterrichtsgestaltung
Unterrichtsmaterialien wie Arbeitsblätter, Tafelbilder, Lernspiele und Lernmethoden
https://medienportal.siemens-stiftung.org/
Fazit: Anschaulicher MINT-Unterricht steigert die Motivation und den Lernerfolg
Abwechslungsreicher und praxisnaher MINT-Unterricht kann das Interesse und den Enthusiasmus der Schülerinnen und Schüler für naturwissenschaftlich-technische Themen wecken und weiter fördern. Durch fächerübergreifende Ansätze, innovative Unterrichtskonzepte und praxisnahe MINT-Projekte sammeln Kinder und Jugendliche frühzeitig positive Erfahrungen in MINT-Fächern. Somit können auch bestimmte Vorurteile gegenüber sehr theoretischen Unterrichtsfächern abgebaut werden, die den Lernerfolg andernfalls bremsen können.
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Quellen und weiterführende Informationen
https://educamint.ch/de/
(aufgerufen am 17.09.2024)
https://mint-erleben.lu.ch/
(aufgerufen am 17.09.2024)
https://medienportal.siemens-stiftung.org/
(aufgerufen am 17.09.2024)
https://mint-zirkel.de/2020/04/innovative-unterrichtsansatze-fordern-motivation/
(aufgerufen am 17.09.2024)
https://www.clearinghouse.edu.tum.de/lehrstrategien-im-vergleich/wie-wirkt-sich-innovativer-mintunterricht-auf-einstellung-und-leistung-aus/
(aufgerufen am 17.09.2024)
https://www.edugames.ch/serious-games/
(aufgerufen am 17.09.2024)
Bildquellen in chronologischer Reihenfolge im Text
Titelbild: Rido – stock.adobe.com
1. Bild im Text: Xavier Lorenzo – stock.adobe.com
2. Bild im Text: Halfpoint – stock.adobe.com
3. Bild im Text: Artem Zakharov – stock.adobe.com
