Können innovative Unterrichtsansätze in den MINT-Fächern die Motivation und Leistung fördern?

Während Grundschulkinder häufig noch reges Interesse an MINT-Fächern zeigen, nimmt diese Begeisterung im Laufe der Schulzeit oft ab. Dieser Trend ist durch die empirische Bildungsforschung aktuell gut belegt. Welche Möglichkeiten gibt es für Lehrkräfte, diesem negativen Trend entgegenzuwirken? Bildungsforscherinnen und -forscher vermuten besonders hinter innovativen Wegen der Unterrichtsgestaltung – wie Forschendem Lernen, außerschulischem Lernen oder Lernen mit digitalen Medien – ein großes Potenzial, um Schülerinnen und Schüler für die MINT-Fächer stärker zu begeistern.

In einer Metaanalyse aus dem Jahr 2016 untersuchte Elwin Savelsbergh deshalb gemeinsam mit seinen Mitautorinnen und -autoren empirisch, ob innovative Ansätze die Einstellung und das Interesse von Schülerinnen und Schülern gegenüber naturwissenschaftlich-mathematischen Inhalten tatsächlich besser fördern als regulärer Unterricht. Weil mehr Interesse aber nicht automatisch bedeutet, dass Schülerinnen und Schüler auch mehr
lernen oder bessere Leistungen bringen, untersuchten die Autorinnen und Autoren auch, wie sich die Leistungen von Heranwachsenden durch innovative Ansätze entwickeln. Die für die Metaanalyse ausgewählten Studien beschäftigten sich dabei mit fünf verschiedenen Arten innovativer
Unterrichtsansätze:
– Kontextbasierte Ansätze: Unterrichtsansätze, die MINT-Inhalte bewusst in spezifischen Anwendungskontexten darstellen und an die Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler anknüpfen
– Forschendes Lernen: Unterricht, bei dem Schülerinnen und Schüler von naturwissenschaftlichen Fragestellungen ausgehend Daten sammeln, auswerten und interpretieren
– Lernen mit digitalen Medien: Lehrkräfte gestalten Unterricht mithilfe von Computern und digitalen Medien, zum Beispiel setzen sie Simulationen, Quiz, Lernspiele oder Lehrvideos ein.
– Kollaboratives Lernen: Schülerinnen und Schüler arbeiten in flexiblen Gruppen an gemeinsamen Aufgaben. Dazu gehören auch Peer-Feedback-Aktivitäten und Diskussionen.
– Extracurriculare Aktivitäten: unterrichtsbezogene Aktivitäten, die meist
außerhalb des Klassenzimmers stattfinden, wie Museumsbesuche, Exkursionen oder Expertenvorträge

Bessere Leistungen und mehr Interesse – aber nicht in jedem Alter

Die Analysen zeigen, dass innovative Unterrichtsansätze signifikant positivere Ergebnisse erzielen als Unterricht, der nicht mit diesen Methoden gestaltet wurde. Dies betrifft sowohl die positivere Einstellung
gegenüber MINT-Inhalten als auch ein höheres generelles Interesse an MINT-Themen sowie bessere Lernleistungen. Für die Ergebnisse der Analysen spielt es keine Rolle, welcher der genannten Ansätze dabei eingesetzt wurde, wie lange Schülerinnen und Schüler mit innovativen Ansätzen unterrichtet wurden, in welchem MINT-Fach die Untersuchung stattfand oder ob Lehrkräfte spezifisch auf die Gestaltung des Unterrichts vorbereitet wurden.

Ein Einflussfaktor zeigte sich allerdings: Für die Jahrgangsstufe der Schülerinnen und Schüler ergab sich ein signifikant negativer Zusammenhang mit der Förderung einer positiven Einstellung. Das deutet darauf hin, dass es in höheren Jahrgangsstufen schwieriger wird, positive Einstellungen durch innovatives Unterrichten zu fördern.

Studienbeispiel: innovativer MINT-Unterricht digital

Wie MINT-Unterricht mithilfe digitaler Medien innovativ und effektiv gestaltet werden und dabei sowohl Leistungen als auch Interesse fördern kann, zeigt eine experimentelle Studie von Rosen (2009) mit 418 israelischen Fünft- und Siebtklässlern, die Teil der Metaanalyse ist: Schülerinnen und Schüler der Experimentalgruppe nutzten während des naturwissenschaftlichen Unterrichts zwei bis drei Monate lang regelmäßig mindestens einmal pro Woche die Online-Plattform BrainPOP (www.brainpop.com). Diese Plattform bietet Zugang zu einer Fülle von kurzen Videoclips, die unterschiedliche Unterrichtsinhalte anschaulich mithilfe von Zeichentrickanimationen erklären.

Die Studie konzentriert sich auf die beiden Inhaltsbereiche „Erde und Weltall“ sowie „Materialien und deren Eigenschaften“, die im Curriculum der jeweiligen Jahrgangsstufe verankert sind und zu denen jeweils ca. 20 Videoclips bereitstehen. Während in den Parallelklassen – der sogenannten Kontrollgruppe ohne Zugang zur Plattform – das Interesse im Laufe der Zeit abnahm, berichteten die Teilnehmenden der Experimentalgruppe ein deutlich höheres Interesse an Themen im Bereich der Naturwissenschaft und Technik. Auch ihre Fähigkeiten, das gewonnene Wissen in neuen Situationen einzusetzen, konnten sie deutlich steigern. Die Kontrollgruppe erzielte hier hingegen nur einen sehr geringen Zuwachs.

Fazit für die Unterrichtspraxis

Diese Metaanalyse unterstreicht bisherige Befunde zum Potenzial innovativer Unterrichtsansätze in den MINT-Fächern. Standen bisher ausschließlich positive Effekte hinsichtlich der Leistungsentwicklung im Vordergrund, so lässt sich auf Basis dieser Befunde feststellen, dass innovatives Unterrichten auch die Einstellung und das Interesse von Lernenden gegenüber MINT-Inhalten positiv beeinflusst. Dies bedeutet auch, dass die mancherorts geäußerte Befürchtung so nicht bestätigt werden kann, dass Schülerinnen und Schüler zwar mehr Begeisterung und Interesse zum Beispiel für außerschulischen Unterricht hätten, dabei aber nicht so effektiv lernten wie durch regulären Unterricht. Im Gegenteil: Sie profitieren auch in ihrer Leistungsentwicklung von innovativen Ansätzen. Insgesamt scheint es nicht so entscheidend zu sein, welchen Ansatz man wählt oder in welchem Schulfach man ihn einsetzt. Vielmehr ist es wichtig, dass Lehrkräfte überhaupt innovativ unterrichten und dabei auf die Qualität der Inhalte und der Umsetzung achten. Es lohnt sich, bereits bei jungen Schülerinnen und Schülern anzusetzen und das große Interesse, das diese zu Beginn ihrer Schullaufbahn mehrheitlich mitbringen, weiter zu fördern, um später nicht mühsam Defizite ausgleichen zu müssen.

Dr. Maximilian Knogler, Annika Schneeweiss

Weitere Informationen:

Das Clearing House Unterricht (TU München) wird im Rahmen der Qualitätsoffensive Lehrerbildung vom Ministerium für Bildung und Forschung gefördert. Das Modellprojekt bereitet die aktuell beste wissenschaftliche Evidenz zu Themen des MINT-Unterrichts für die Lehrerbildung auf.
www.clearinghouse-unterricht.de
Kurzreview Innovativer MINT-Unterricht
www.t1p.de/innovativer-mint-unterricht