Was haben Albert Einsteins Äquivalenzprinzip und das nachhaltige Konzept Cradle to Cradle gemeinsam? Unser Gastautor George Hohbach, der auch Ideenstifter unseres Projekts „der positive Fußabdruck“ ist, nähert sich der Fragestellung an. Dabei kommt er zu interessanten physikalischen Erkenntnissen – von Gravitation, über Symmetrie und Quantenmechanik bis zu Cradle to Cradle.Continue reading
MINT-Klassenfahrten nach Mecklenburg-Vorpommern machen Spaß. Ob spannendes Forschen oder intensives Naturerleben, ob Action im Team oder Sightseeing in Städten – im abwechslungsreichen Norden Deutschlands finden Schulklassen alles, was das Erlebnis Klassenfahrt für Schülerinnen und Schüler, aber auch für die Lehrkräfte zu einer wunderbaren und nachhaltig positiven Erfahrung macht.Continue reading
Viele im Beruf stehende Lehrer fühlen sich durch unmotivierte und undisziplinierte Schüler sowie Auseinandersetzungen mit Eltern belastet. Schüler respektieren nicht mehr „wie früher“ die Lehrerrolle. Konzentration und Motivation der Schüler werden als eher gering erlebt, Verhaltensauffälligkeiten sind häufig. Continue reading
Mikroskopieren ist eine bedeutende MINT-Kompetenz, die man sukzessiv und zielgerichtet in einem modernen anspruchsvollen Biologieunterricht bei Schülerinnen und Schüler zur Entwicklung bringen sollte.
Bilder bereichern unser Leben, illustrieren Sachinformationen und veranschaulichen Erklärungen. So ist es mehr als naheliegend, mikroskopische Aufnahmen direkt im Unterricht durch digitale Präsentation zu verwenden bzw. sie sogar als Ersatz für eigenes praktisches Tun zu nehmen. Aber: Fehlt dem neuronalen Lernprozess in dieser bunten, schnell eingeblendeten Bilderwelt nicht Zeit und Assoziationsgelegenheit, die präsentierte mikroskopische Aufnahme sinnvoll im Wissensgedächtnis der Lernenden zu verankern?
In der neuronalen Verarbeitung müsste das Bild im Buch von Vorteil sein. Ein modernes Biologiebuch ist reich an Zeichnungen zur Erklärung biologischer Phänomene und deren komplexer Vorgänge. Ergänzt werden Zeichnungen durch eine Vielfalt an Fotos, darunter ein Mix an mikroskopischen Aufnahmen, die mit Hilfe eines Licht-, Fluoreszenz- oder Elektronenmikroskops erstellt worden sind. Aber: Bieten einzelne mikroskopische Bilder mit Kurzlegende im stets individuellen Lernprozess hinreichend Anschlussfähigkeit an den Wissensspeicher?
Der Übergang von der Makro- in die Mikrosphäre will didaktisch und methodisch gekonnt sein und stellt für jede Lehrkraft immer aufs Neue eine Herausforderung dar. Im Anfangsunterricht des Mikroskopierens geht es darum, den dreidimensionalen Raum der allgegenwärtigen Makrosphäre auch in der Mikrosphäre erleb- und verstehbar zu machen, denn das zweidimensionale Bild im Mikroskop ist zunächst eine Fläche. Erst der Einsatz des Feintriebs am Mikroskop erzeugt im dünnen Schnitt eines Präparats ein räumliches Bild in der Mikrosphäre (siehe Modellversuch „Feintrieb am Mikroskop“).
Den Lernendem kann so verdeutlicht werden, dass das Linsensystem des Mikroskops, wie der Overheadprojektor, lediglich eine Ebene innerhalb des räumlichen Präparates scharf einstellen kann. Eine Zelle im echten Präparat kann man in ihrer Räumlichkeit durch kontinuierliches Drehen des Feintriebs sichtbar machen.
Zeichnung eines pflanzlichen Modellkörpers mit Hervorhebung von drei Betrachtungsebenen
Bei manchen großen Präparaten bietet sich ein schrittweises Vorgehen an, zunächst ein Betrachten mit einer guten Lupe oder Stereolupe. Dies gestattet Orientierung in einem vielfältig strukturierten, meist angefärbtem Gewebe. Dann erst sollte das Präparat mit dem Mikroskop betrachtet werden.
Kleinstlebewesen im Wassertropfen oder selbst hergestellte pflanzliche Frischpräparate sind ein Muss im Anfangsunterricht des Mikroskopierens. Der didaktisch bedeutsame Übergang von der Makro- zur Mikrosphäre ergibt sich von selbst. Auch lernt der Anfänger am Mikroskop mit Hilfe eigener Präparate am besten, wie dünn ein Schnitt sein muss, um Licht hindurchzulassen oder auch einzelne Strukturen zu entdecken. Doch die Herstellung von Frischpräparaten macht das Mikroskopieren zum zeitaufwändigen Unterrichtsvorhaben. Im ein- oder zweistündigen Biologieunterricht sind die zeitlichen Grenzen dann bald erreicht und das Mikroskopieren wird zum seltenen Ereignis. Und warum diese Methode im Biologieunterricht zeitaufwändig einführen, wenn sie in der Folgezeit wenig oder über Jahre hinweg gar nicht mehr praktiziert wird?
Will man das Mikroskopieren als fachspezifische Arbeitsmethode im Biologieunterricht verstanden wissen, ist das Verwenden von Dauerpräparaten eine Selbstverständlichkeit. Modern hergestellte Dauerpräparate sind hauchdünn und gleichen einander hochgradig, wenn sie aus einer Serie bestehen. Letztgenannte Eigenschaft gereicht dem Fertigpräparat geradezu zum Vorteil, weil die Lehrkraft sich darauf verlassen kann, dass alle Lerngruppen gleiche Lernobjekte derselben Qualität vor Augen haben.
Professionell hergestellte Mikropräparate sind sehr exakte Ergebnisse einer wissenschaftlichen Untersuchungsmethode, nämlich eines Gewebeschnittes. Gibt man den Lernenden die Farbcodierung bekannt, können sie selbst die Unterschiedlichkeit der Zellstrukturen erkennen, interpretieren und einordnen. Die Lehrkraft kann Arbeitsaufträge gezielt erteilen, um das Mikropräparat von den Lernenden nach und nach erforschen zu lassen. Es erscheint paradox, aber das „tote“ Mikropräparat bringt die Lebendigkeit des Lerngegenstandes wieder zurück.
Ein Beispiel: Im Kontext Verdauung wird der Aufbau der Darmschleimhaut thematisiert. Der Sachgegenstand wird mithilfe von Text und Zeichnungen, vielleicht auch mit einer Filmsequenz erarbeitet. Für Schülerinnen und Schüler ist es dann sehr spannend, das erworbene Wissen nun im Präparat selbst entdecken zu können (siehe Arbeitsblatt Mikrofoto).
Die Vielzahl der Zeichnungen im Biologie-Lehrbuch erhöht das Risiko von Fehlvorstellungen bei den Lernenden. Gut gemachte, klare Zeichnungen könnten durch ihre Häufigkeit als „reale Darstellung“ wahrgenommen werden. In dieser Fehlvorstellung sind Organe und Gewebe zellenlos. Aber jede Zeichnung ist ein Strukturmodell. Dies sollte hin und wieder ins Bewusstsein der Lernenden gerückt werden. Wenn Schülerinnen und Schüler sicher mit Modellen und realen mikroskopischen Darstellungen umgehen können, verbessert sich ihr Verstehen und ihre Merkfähigkeit, da das Wissensgedächtnis, das Vertrautheitsgedächtnis und das episodische Gedächtnis (Gerhard Roth, 2017) so angesprochen wird. Und solche Lernende haben in Biologie einfach mehr Durchblick!
In der Geschichte der Naturwissenschaften sind im 17. Jahrhundert durch die Entwicklung des Mikroskops einerseits als auch das akribische Forschen mit dem Mikroskop durch Wissenschaftler wie Marcello Malpighi und Anton van Leeuwenhoek bedeutende biologische Erkenntnisse gewonnen worden, wie beispielsweise die Entdeckung von Kapillaren, Blutzellen und Spermien und die Bestätigung der Theorie vom Blutkreislauf von William Harvey.
Die Bedeutung des Mikroskopierens ist bis heute ungebrochen. So ist das Arbeiten am Mikroskop eine Routinemethode in der Medizin, z. B. bei Operationen und in der Diagnostik. Ärzte und medizinische Assistenten nutzen sie gleichermaßen. Darüber hinaus wird das Mikroskop vielfältig in der Industrie eingesetzt. Viele Materialprüfungen und Oberflächenentwicklungen basieren auf dem Einsatz von Mikroskopen als hochtechnologisches Arbeitsmittel.
In vielen Schulen werden zurzeit neue Mikroskope angeschafft, weil diese den elektrischen Sicherheitsprüfungen nicht mehr standhalten bzw. technologisch veraltet sind. Sowohl der Zugang und als auch der Einsatz der Mikroskope muss schnell und mit geringen organisatorischen Hindernissen verbunden sein. Als Möglichkeiten bieten sich: Bio-Fachraum mit Schwerpunkt Mikroskopie, fahrbarer Schrank oder Tisch mit Mikroskopen, zentrales Lager mit Mikroskopen im Flur vor den Fachräumen etc. Einer Erneuerung sollte auch das in der Biosammlung vorhandene Material an Dauerpräparaten unterliegen. Es sollte kritisch überprüft werden, ob sich das Material curricular und qualitativ für einen modernen schulischen Mikroskopierunterricht eignet oder Neuanschaffungen anstehen.
Angelika Frank
„Komm, mach MINT.“ – der Nationale Pakt für Frauen in MINT-Berufen führt die Kompetenz von Politik, Wirtschaft, Wissenschaft, Sozialpartnern und Medien zusammen, um das Bild der MINT-Berufe in der Gesellschaft zu verändern. Er wurde 2008 auf Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung mit dem Ziel gestartet, junge Frauen für naturwissenschaftliche und technische Studiengänge zu begeistern sowie Hochschulabsolventinnen für Berufskarrieren in Wirtschaft und Wissenschaft zu gewinnen.
Ulrike Struwe, promovierte Diplom-Soziologin, ist Leiterin der Geschäftsstelle des Nationalen Pakts für Frauen in MINT-Berufen „Komm, mach MINT.“ und Geschäftsführerin des Kompetenzzentrums Technik-Diversity-Chancengleichheit e.V.
Dr. Ulrike Struwe im Gespräch
Wir sehen über die Jahre einen zunehmenden Anteil von Frauen in MINT-Studiengängen und Berufen. So ist der Anteil der Frauen an den Studienanfängerinnen im ersten Fachsemester in Informatik und Elektrotechnik über die Jahre deutlich gestiegen. Dies sind gute Ansätze. Allerdings gibt es noch viel zu tun. Für Mädchen gilt es vor allem, ihr Fähigkeitsselbstkonzept zu stärken, denn nach wie vor schätzen sie ihre eigenen Fähigkeiten in naturwissenschaftlich-technischen-Fächern auch bei gleichen Leistungen geringer ein als die Jungen.
Nach wie vor entscheiden sich deutlich weniger Frauen für ein MINT-Studium oder einen MINT-Beruf, obwohl sie die Fähigkeiten dafür haben. Zwar ist der Anteil von Frauen in einigen naturwissenschaftlichen Studienfächern (Biologie, Chemie, Mathematik) teilweise sehr hoch. In Physik, in Informatik und vor allem in den technischen Fächern sind Frauen jedoch deutlich unterrepräsentiert. Diese Bereiche gilt es bei der Studienwahlentscheidung junger Frauen deutlich stärker ins Bewusstsein zu bringen. Hierzu ist das Image der Berufe zu verbessern. Da das Berufswahlmotiv junger Frauen auch wesentlich vom Faktor geprägt ist, zu helfen, oder gesellschaftlich Nutzen zu bringen, muss es gelingen zu zeigen, dass MINT-Berufe Instrumente zur Verbesserung gesellschaftlicher Fragen wie Klimaschutz, Mobilität, etc. entwickeln.
Die Schule ist ein zentraler Ort zur Vermittlung von naturwissenschaftlich-technischen Interessen. Neben ihrer Funktion als Wissensvermittlerin ist sie aber auch ein Interaktionsraum. Die Interaktionen zwischen Lehrkräften und Schülerinnen und Schülern wirken sich auf die Ausbildung von Interessen und die Entwicklung von Selbstbewusstsein aus. Aktuelle Studienergebnisse zeigen, dass Mädchen trotz gleicher Leistungen in den naturwissenschaftlich-technischen Fächern ein geringeres Selbstvertrauen in ihre Leistungen haben. Dieses Selbstvertrauen ist aber wesentlich, um sich weiter in einem Fach zu engagieren und es später als berufliche Option wahrzunehmen. Hinzu kommt die Einschätzung der Umwelt – und hier spielen neben Eltern, Medien und Peergroup auch die Lehrkräfte eine wesentliche Rolle. Studien belegen, dass z. B. Lehrkräfte – unabhängig von ihrem Geschlecht – Jungen in naturwissenschaftlichen Fächern für begabter als Mädchen halten. Am Ende der Schulzeit treten junge Frauen so mit deutlich geringerem Selbstvertrauen in die Phase der Berufsorientierung ein als junge Männer. Es dürfte ihnen schwerfallen, sich auf Berufe mit einem MINT-Schwerpunkt einzulassen, von dem sie glauben, dafür weniger geeignet zu sein.
Aus meiner Sicht verdeutlichen Studienergebnisse sehr schön folgenden Aspekt. Ich beziehe mich hier auf eine Studie zum Fach Physik, einem Fach, das von ca. der Hälfte der Jungen und Mädchen als „Jungenfach“ bezeichnet wird. Mädchen zeigen sich an diesem Fach unter anderem weniger interessiert, weil es der eigenen Geschlechtsidentität entgegensteht. Eine Entscheidung gegen Physik stärkt somit ihre eigene Identität, eine Entscheidung für Physik schwächt sie. Dieser Situation sind Jungen nicht ausgesetzt. Die Chancen von Mädchen und Jungen in Bezug auf naturwissenschaftlich-technische Fächer haben somit etwas mit ihrem Geschlecht zu tun. Hier gilt es anzusetzen und deutlich darauf hinzuwirken, dass die Wahl von MINT-Fächern für Mädchen wie Jungen interessant, spannend und vor allem selbstverständlich sein sollte.
Von hoher Bedeutung für die Ausbildung von MINT-Interessen sind aber auch die Einstellungen und Erwartungen der Lehrkräfte gegenüber MINT und Mädchen in MINT, denn sie können verhaltenswirksam werden. Unterschiedliche Studien zeigen, dass Lehrkräfte Schulfächer in typische Mädchen- und typische Jungenfächer einteilen. Mathematik und Physik wird als geeignet für Jungen, Sprachen sowie – in geringerem Maße – Biologie als geeignet für Mädchen angesehen. Diese Einteilung führt dazu, dass sich die geringen Erwartungen an die Leistungsfähigkeit der Mädchen in Bezug auf MINT negativ auf ihr Selbstkonzept auswirkt.
Vor allem zunächst einmal einen stärkeren Fokus auf naturwissenschaftlich-technischen Unterricht zu legen. Und genau hier muss dann verstärkt die nachhaltige Einbindung von Mädchen und jungen Frauen gelingen. Um dies zu erreichen, sind aus meiner Sicht Genderschulungen erforderlich. Die Vermittlung von Genderkompetenz für angehende MINT-Lehrkräfte wird bis dato leider nur vereinzelt in die Lehramtsausbildung einbezogen. Eine Integration von Lehrveranstaltungen zum Thema Genderkompetenz in die Lehramtsausbildung müsste darauf abzielen, Studierende für Mechanismen und Auswirkungen geschlechterstereotyper Zuschreibungen zu sensibilisieren, theoretische und didaktisch-methodische Ansätze für eine gendersensible Gestaltung des MINT-Unterrichts zu vermitteln und zur Professionalisierung von Lehrkräften beizutragen. Es sollten Fähigkeiten geschult werden, die das eigene berufliche Handeln, Interagieren und Kommunizieren in Bezug auf unbeabsichtigte geschlechtlich-stereotypisierende Effekte hinterfragen, verändern und damit die Lehrenden befähigen, sich selbst als Lehrkraft zu reflektieren. Sehr zu empfehlen ist die Handreichung „Gendersensible Berufsorientierung – Informationen und Anregungen“, in der praktische Unterrichtseinheiten vorgestellt werden und auch darauf eingegangen wird, wie Lehrkräfte sich Genderkompetenz aneignen können. Um Lehrkräfte zudem dabei zu unterstützen, die Berufsorientierung in der Schule gendersensibel zu gestalten, hat „Komm, mach MINT.“ vier Broschüren zu allen vier MINT-Bereichen herausgebracht, in denen Studentinnen, Auszubildende und bereits berufstätige Frauen von ihrem spannenden Arbeitsalltag berichten. Zusätzlich werden Handreichungen für Lehrkräfte entwickelt, in denen Unterrichtseinheiten zur Berufsorientierung von Mädchen und Jungen für MINT aufbereitet sind. Eine Handreichung für Informatik steht unter www.komm-mach-mint.de als pdf zur Verfügung. Eine weitere für Technik ist in Vorbereitung. Für Mathematik und Naturwissenschaften werden weitere entwickelt.
Vorbilder sind enorm wichtig für den beruflichen Entscheidungsprozess. Sie können ganz konkret Auskunft über berufliche Inhalte geben und über Karrieremöglichkeiten informieren. Wichtig ist hier, dass die Vorbilder nah an der Zielgruppe sind, d. h. für Schülerinnen sind Vorbilder ideal, die sich in einer Ausbildung befinden oder ein Studium begonnen haben, für Auszubildende und Studentinnen sind jeweils wieder Vorbilder auf der nächsten Ebene wichtig, also die Berufseinsteigerinnen usw. Es muss noch eine möglichst große Nähe zum eigenen Lebensabschnitt gegeben sein. Studien, aber auch eigene Gespräche mit jungen Frauen am Anfang ihrer beruflichen Karriere weisen immer wieder auf die hohe Bedeutung von Informationen aus der Praxis und auf Augenhöhe hin.
„Komm, mach MINT.“ wird sein Netzwerk weiter ausbauen und die Bedarfe der Partner bei der Gewinnung von Frauen für MINT-Studiengänge und –Berufe stärker mit in den Fokus nehmen. Zudem werden wir die Zusammenarbeit mit den Zielgruppen der jungen Frauen an den Schnittstellen Schule-Studium und Studium-Beruf weiter intensivieren, um hier mehr junge Frauen für MINT zu gewinnen und ihnen Karriere- und Gestaltungsmöglichkeiten in MINT aufzuzeigen.
Das Besondere an „Komm, mach MINT.“ ist, dass es die unterschiedlichen Zielgruppen vernetzt. Es bündelt die Vielfalt an Projekten, die es zum Thema Frauen und MINT gibt, und macht sie sichtbar. Zum einen baut „Komm, mach MINT.“ ein Netzwerk aus Vertreterinnen und Vertretern aus Wirtschaft, Wissenschaft, Medien, Verbänden, Kammern und Sozialpartnern auf und trägt damit das Thema Frauen und MINT durch die Einbeziehung der unterschiedlichsten Organisationen in die Breite. Mehr als 250 Partner sind mittlerweile im Netzwerk verbunden. „Komm, mach MINT.“ vernetzt aber auch die Zielgruppe der jungen Frauen mit den Paktpartnern und macht damit die unterschiedlichen Organisationen auf das Potenzial der jungen MINT-Frauen aufmerksam.
Das Paktnetzwerk umfasst eine ganze Reihe von mehr als 1.000 Projekten. Auf einer Landkarte sind mehr als 1.000 Projekte bundesweit erfasst, in denen Mädchen (und Jungen) für MINT begeistert werden sollen. „Komm, mach MINT.“ hat mehr als 50 Projekte des Monats ausgezeichnet, die sich durch eine besondere Ansprache für Frauen auszeichnen. Es gibt also eine ganze Reihe erfolgreicher und qualitativ hochwertiger Projekte. Wenn ich jedoch ein Besonderes ansprechen darf, dann handelt es sich um das Niedersachsen-Technikum. Mit ihm haben junge Frauen nach dem (Fach-)Abitur die Gelegenheit, ein halbes Jahr lang ein konkretes Projekt in einem Unternehmen umzusetzen und in dieser Zeit, einen Tag pro Woche den Hochschulalltag kennenzulernen. Mehr als 80 Prozent der jungen Frauen entscheiden sich anschließend für eine technische Ausbildung oder ein technisches Studium.
Das Interview führte Jörg Schmidt.
Das Projekt „Der positive Fußabdruck“, initiiert von der Lehrerin Ingrid Richl, bringt das Konzept „Cradle to Cradle“ an die Schulen. Was hinter dem Konzept steckt, wie Schüler*innen auf das Material reagieren und warum Deutschland im internationalen Vergleich hinterherhinkt erfahren Sie im Interview.Continue reading
Mit dem Präsentationswettbewerb Jugend präsentiert anschauliches Präsentieren naturwissenschaftlicher Themen fördern: Gebannt blickt das Publikum auf die große Bühne des Kino International in Berlin, als Pauline vorsichtig das Blatt Papier zwischen den kopfüber aufeinander stehenden Gläsern zieht. Continue reading
Klassische Matheaufgaben sind selten in der Lage, gleichzeitig wenig motivierte wie begabte Schülerinnen und Schüler für die Mathematik zu interessieren. Das Aufgabenkonzept des Schülerwettbewerbs „Mathe im Advent“ begeistert hingegen Kinder und Jugendliche aller Leistungsniveaus.Continue reading
Den Rostprozess nicht nur verstehen, sondern auch hautnah erleben – und das im Klassenzimmer? Zwei Korrosionskammern aus Alltagsmaterialien machen dies möglich! Überall begegnen wir dem Reaktionsprodukt aus Sauerstoff, Wasser und Eisen: dem Rost. Continue reading
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