Der Fachkongress für Lehrkräfte aller Schularten in Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen

Im Herbst 2017 erwarten Sie wieder Tage voller Impulse für Ihren MINT-Unterricht, interaktive Workshops und interessante Ausstellungen.

Weitere Informationen zum Programm folgen zeitnah.

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»2. Mitteldeutscher MINT-Lehrerkongress Dokumentation zum

1. Mitteldeutschen MINT Lehrerkongress

11. - 12. September 2015

Kompetenzen in den MINT-Fächern entwickeln

3 Bundesländer – 1 Kongress

VORWORTAllgemeine Trends im MINT-Unterricht und Herausforderungen

Liebe Lehrerinnen und Lehrer,

sehr geehrte Damen und Herren,

Mathematik, Informatik, die Naturwissenschaften und Technik sind von grundlegender Bedeutung für die Entwicklung eines jeden Landes und seiner Wirtschaft. Um diese auszubauen und zu stärken, bedarf es erstklassig ausgebildeter Naturwissenschaftler, Ingenieure, Techniker und Fachkräfte. Die Fachleute mit fundierten Kenntnissen aus den MINT-Bereichen erleichtern uns das Leben. Sie bringen die Erkenntnisse ihrer Forschung in die Entwicklung nützlicher Dinge des Alltags ein - wie zum Beispiel in Smartphones, Fahrzeuge oder vernetzte Kaffeeautomaten. Der Grund-stein für eine erfolgreiche Forschung und MINT-Begeisterung wird in den Schulen gelegt. In den Mitteldeutschen Bundesländern nehmen die MINT-Fächer an den weiterführenden Schulen folgerichtig etwa dreißig Prozent des Gesamtstundenumfangs ein. Die Lehrerinnen und Lehrer sind es, die bei den Kindern und Jugendlichen Begeisterung und Verständnis für mathemati-sche, naturwissenschaftliche, informatorische und technische Zusammenhänge wecken und fördern. Deshalb ist es auch von hoher Bedeutung sich fortzubilden, sein Wissen aufzufrischen und im Austausch mit den Kolleginnen und Kollegen neue Impulse für die eigene Arbeit zu gewinnen. Nutzen Sie deshalb Fortbildungsangebote wie den 1. Mitteldeutschen MINT-Lehrer- kongress. Gewinnen Sie regelmäßig neue Erkenntnisse und führen Sie interessante Gespräche. Ich wünsche Ihnen dabei gutes Gelingen!

Brunhild Kurth

Sächsische Staatsministerin für Kultus

Die Herausforderungen für kommende Generationen sind groß. Der Klimawandel, knapper werdende Ressourcen und der Anstieg der Weltbevölkerung werden unsere Welt nachhaltig verändern. Doch Zukunftsängste und Pessimismus sind keine adäquaten Antworten auf diese Herausforderung. Schließlich bieten all die Veränderungen und Herausforderungen auch große Chancen für junge Menschen und ihre Ideen. Vermutlich gab es nie zuvor so viele naturwis-senschaftliche Themenfelder, auf denen sich kreative Köpfe austoben können. Denken Sie nur an die Energiewende. In hundert Jahren werden unsere Enkel vermutlich den Kopf schütteln, dass wir einmal an die Atomkraft oder Autos mit Diesel-Motoren geglaubt haben. Sonne, Wind und die Meere werden uns mit sauberer Energie versorgen. Den Grundstein für eine bessere Nutzung der Ressourcen und damit einen wichtigen Beitrag zur Bewältigung des Klimawan-dels legen junge Techniker und Wissenschaftler schon heute. Auch die Bedeutung und der Austausch von Wissen werden in den nächsten Jahrzehnten weiter zunehmen.

Ein wichtiges Stichwort ist die „Industrie 4.0“ - Selbst komplexe Fertigungsprozesse laufen in Zukunft vollautomatisch, wir werden sie nur noch steuern müssen. In der Entwicklung des nötigen Know-hows dafür liegt eine wichtige Perspektive des Industriestandorts Deutsch-lands. Ob nun Klimawandel, Nachhaltigkeit oder Digitalisierung, bei all diesen Themen sind Universitäten und Schulen als naturwissenschaftliche Bildungsstätten gleichermaßen gefragt. Sie müssen dafür sorgen, dass es genügend Nachwuchs für die Ingenieur- und Naturwissen-schaft gibt. Gleiches gilt natürlich für den Nachwuchs bei Lehrerinnen und Lehrern mit MINT-Fächern. Auch sie müssen für die kommenden Herausforderungen fachlich gut gerüstet sein, um Begeisterung und Interesse bei den Schülern zu wecken. Dafür ist eine noch stärkere Ver-bindung von Wissen und Fähigkeiten mit konkreten Anwendungen und Problemlösungen zu Fragen wie Digitalisierung oder Klimawandel nötig.

Moderner MINT-Unterricht muss den Schülerinnen und Schülern einen Blick über den Teller-rand und in die Praxis ermöglichen, sei es nun durch außerschulische Lernorte, Schülerlabore oder die zahlreichen Wettbewerbe im MINT-Bereich. Die Öffnung des Unterrichts für Impulse von außen bieten neue Möglichkeiten naturwissenschaftliches Interesse zu wecken, Talente gezielt zu fördern und damit den Herausforderungen der Zukunft zu begegnen. Sachsen, Sach-sen-Anhalt und Thüringen sind auf diesem Gebiet Vorreiter in Deutschland. Hier wird MINT-Bildung und Förderung seit Jahren großgeschrieben. Die guten Ergebnisse bei Schülerwettbe-werben wie Jugend forscht und in Bildungserhebungen zeugen von der erfolgreichen Arbeit der Lehrerinnen und Lehrer in den mitteldeutschen Bundesländern. Auf den guten Ergebnis-sen ausruhen, können und dürfen sich die Pädagogen allerdings nicht. Sie müssen mit der Zeit gehen, sich fortbilden, Wissen auffrischen, neue Impulse sammeln und sich mit Kolleginnen und Kollegen über Schul- und Landesgrenzen hinaus austauschen. Veranstaltungen wie der 1. Mitteldeutsche MINT-Lehrerkongress bieten genau dafür eine ideale Plattform.

Die MINT-Fächer in Mitteldeutschland Die Schönheit der Mathematik

Die MINT-Fächer spielen in Mitteldeutschland eine besondere Rolle

Akad. MINT-Absolventenanteil an allen Hochschulabsolventen:

Sachsen

2

Sachsen-Anhalt

1Thüringen

3Akad. MINT-Absolventinnen-Anteil an MINT-Studierenden:

D

OECD

SachsenSachsen-Anhalt Thüringen

22 % 27 % 22 % 25 % 25 %

Kompetenz in Mathematik (Gymnasien):

SachsenBayern

Sachsen-AnhaltThüringen

1 2 3 4Quelle: INSM; * im Vergleich zu allen Absolventen, http://www.insm-bildungsmonitor.de/2014

Mathematik-Lehrer lieben ihr Fach. Schließlich wissen sie um seine Schönheit und seinen Reiz abseits der nüchtern-zählenden Wissenschaft und dem nützlichen Werkzeug für Milchmäd-chen-Rechnungen und andere Wissenschaften. Leider bleibt diese „Anmut“ vielen Schülerin-nen und Schülern, ja vielleicht sogar weiten Teilen der Bevölkerung eher verborgen. Schuld daran sind auch die straffen Lehrpläne, die nur wenig Platz für Spielereien und Kuriositäten lassen, geschweige denn zum entdeckenden Eintauchen in die faszinierende Welt der Zahlen anregen.

Auf dem 1. Mitteldeutschen MINT-Lehrerkongress gab es als erfrischenden Kontrast dazu gleich mehrere Vorträge, die eine Betrachtung der Mathematik abseits der „ausgetrete-nen“ Pfade anregten. So erklärte Heinrich Hemme, Physik-Professor von der Fachhochschule Aachen, warum die Ma-thematik von Pippi Langstrumpf doch gar nicht so falsch war und Freitag, der 13., tatsächlich ein Unglückstag ist. Mit seinen mathematischen Rätseln brachte er die anwesenden Lehrerinnen und Lehrer gleichermaßen zum Grübeln und Schmunzeln.

Mathematik-Didaktiker Ingmar Lehmann von der Humboldt Universität erklärt in seinem Vortrag, warum die Fehler der Mathematik manchmal lustig, intelligent, aber auch sehr gefährlich sein können - wenn sich zum Beispiel Juristen auf falsche, statistische Begründun-gen verlassen. Um weniger verhängnisvolle Fehler ging es im Vortrag von Günter Ziegler. Der Professor von der Freien Universität Berlin zeigte, wie unterschiedlich die Renaissance-Denker

Leonardo Da Vinci, Albrecht Dürer und Johannes Keppler mit der Geometrie von Polyedern und Ellipsen umgingen. Doch natürlich gab es nicht nur inhaltliche Anregungen, sondern auch methodisch-didaktische Impulse für einen lebendigen Mathematikunterricht. Schulbuchautorin und Dozentin Kerstin Strobel empfahl ihren Zuhörern, ihre Rolle als Entertainer zu überdenken und mehr zum Lern-Manager zu werden. Dieses neue Rollenverständnis zusammen mit individuelleren Lernplänen ermöglicht

aus ihrer Sicht den Schülerinnen und Schüler sich auch schwierige Themen selbstständig zu erarbeiten. Der Mehraufwand für die Pädagogen lohne sich, versprach Strobel. Die Schüle-rinnen und Schülern lernen mit großem Eifer und freuen sich auf den Mathematikunterricht. Wo wir wieder bei der Liebe zu dem Fach mit den Zahlen wären.

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Physik erleben Chemie ist überall

Physik ist nicht gerade das Lieblingsfach deutscher Schülerinnen und Schüler. Es gilt als staubig, formel-lastig und zu theoretisch. Dabei bietet die Disziplin von Einstein und Co. vielerlei Ansätze für einen spannenden und modernen Unterricht. Viele wichtige Fragen der Zukunft werden in diesem Forschungsbereich verhandelt, seien es nun neue Materialien für Fahrzeuge, die Frage nach der Zusammensetzung des Universums oder der Griff nach den Sternen.

Einige besonders unterrichtstaugliche Forschungsfragen der Physik wurden auf dem 1. Mitteldeutschen MINT- Lehrerkongress diskutiert. So lud Ulrich Köhler vom Deut-schen Zentrum für Luft- und Raumfahrt seine Zuhörer zu einer Reise in die unendlichen Weiten des Weltalls ein. Sehr anschaulich berichtete er von der erfolgreichen Roset-ta Mission. Die europäische Raumsonde und ihre Tochter Philae liefern derzeit neue wissen-schaftliche Erkenntnisse über die Entstehung von Kometen. Aus Sicht von Köhler birgt dieses Thema viele Anknüpfungspunkte für einen interdisziplinären Physikunterricht.

Gleich zwei Vorträge widmeten sich der Visualisierung von abstrakten, naturwissenschaftli-chen Phänomenen. Bernhard Sieve von der Leibniz Universität Hannover zeigte, wie Schüle-rinnen und Schüler mit Hilfe der Zeitraffer-Funktion einer normalen Digitalkamera ungeahnte Beobachtungen zu alltäglichen physikalischen Phänomenen wie Wassertropfen machen kön-nen. Mit der Visualisierung der Quantenphysik beschäftigt sich Stefan Heusler von der Westfä-lischen Wilhelms-Universität Münster. Er plädierte in seinem Vortag für eine stärkere Verwen-dung von eingängigen Bildern, um die komplexen, sehr theoretischen Konzepte aus Wellen und Teilen für die Schülerinnen und Schüler begreifbarer zu machen.

Etwas alltäglicher als Kometen-Missionen und Grenzfälle der Atomphysik präsentierte sich der Ansatz von Lutz Kasper von der Pädagogischen Hochschule Schwäbisch Gmünd und Patrick

Vogt von der Pädagogischen Hochschule Freiburg. Die beiden Physikdidaktiker erklärten, wie sich Smartphones und Tablets als mobile Messgeräte für Experimente im Unterricht nutzen lassen. Die Vorteile seien die ständige Verfügbarkeit, die Fähigkeit zum Datentransfer und die gute Ausstattung mit Sensoren. Auch die Begeisterung der Schüler für den Einsatz von Tablets und Smartphone im Physikunterricht war bei den von ihnen durchgeführ-ten Schulversuchen besonders groß. Zum forschenden

Lernen regte auch der Vortrag von Hartmut Wedekind von der Alice Salamon Hochschule in Berlin an. Der Didaktiker plädierte für mehr Platz für Neugier und das forschendes Lernen durch die Schülerinnen und Schüler und zwar schon in der Grundschule. Dabei hob er beson-ders die Experimentiermöglichkeiten in Schülerlaboren hervor.

Chemie ist ein wichtiger Teil unseres Lebens. Selbst morgens um 6.30 Uhr, wenn der Wecker klingelt. Müde erheben wir uns von der Schaum-Matratze und schlürfen ins Bad. Unter der Dusche waschen wir uns mit Tensiden. Der wunderbare Geruch einer braun-belebenden Mi-schung aus Acetaldehyd, Furfurylthiol, Soloton und anderen Stoffen kommt aus der Küche. In seinem unterhaltsamen Experimentalvortrag erklärte Gerhard Heywang von der Bayer AG äußerst anschaulich, wie und wo Chemie uns Menschen im Alltag begegnet und zeigte, wie sich diese Alltagserfahrungen im Unterricht aufgreifen lassen. Ein Ansatz, der selbst gestan-dene Chemie-Lehrer offensichtlich begeisterte.

Im Workshop von Sabine Wicke wurde es dagegen regelrecht kriminell. Die Chemie-Didaktikerin der Universität Leipzig begab sich gemeinsam mit den anwesenden Lehrerinnen und Lehrern auf die Suche nach einem Mörder, der einen Restaurantgast bei einem Vier-Gänge-Menü vergiftet hatte. Die Ermittler-Teams machten sich auf die Spur der verwende-ten Zutaten und untersuchten die Rätsel des tödlichen Dinners. Die ungewöhnliche Unter-richtssequenz entwickelte Wicke während ihrer Zeit als Lehrerin als ein AG-Angebot und stieß damit auf große Begeisterung seitens der Schülerinnen und Schüler.

Mit Rezepturen aus den Geheimlaboren der CIA beschäftigte sich der Vortrag von Matthias Ducci, Professor an der Pädagogischen Hochschule in Karlsruhe. 2011 wurden 93 Jahre alte Ge-

heimdokumente des US-Nachrichtendienstes freigeben, darunter auch zahlreiche Anleitungen für Geheimtinten. Idealer Stoff für den Chemieunterricht findet der Didak-tiker und zeigte den anwesenden Lehrern, wie man aus normalen Haushaltsprodukten UV-Geheimtinte herstellt. Etwas weniger geheimnisvoll ging es im Elektrochemie-Vortrag von Professor Alfred Flint von der Universität Rostock zu. Ausgehend von der Strom leitenden Kartoffel versuchte er die grundlegenden Phänomene der Elektro-

chemie anschaulich zu machen. Die Schülerinnen und Schüler könnten sich so die Vorgänge beim Ladungstransport und die verschiedenen Stoffumsätze sehr einfach und eigenständig erarbeiten. Die Kartoffel ist übrigens nicht das einzige Obst und Gemüse, das sich dafür eig-net. Ein weiterer Beweis: Die Chemie ist einfach überall, auch in unserem Kühlschränken und Obstkörben.

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Biologie – von und in der Natur lernen Informatik – Technik

Die Natur ist ein exzellenter Baumeister. Die menschlichen Knochen sind zum Beispiel extrem leicht, innen hohl und trotzdem stabil. Auch die Blumen auf der Wiese behaupten sich gegen fast jeden starken Wind. Von der Biologie zu lernen, ist also gar nicht die schlechteste Idee. Denn wenn sich etwas in der Natur durchgesetzt hat, ist der Proof of Concept quasi

schon erbracht. Bionik heißt die noch junge, interdisziplinäre Wissenschaft, die sich genau deshalb bei neuen Erfindungen von der Natur inspirieren lässt. Ein Ansatz, der auch für den Biologieunterricht ungeahntes Potential birgt, wie Professor Volker Woest und seine Mitarbeiter von der Friedrich-Schiller-Universität Jena zeigten. In ihrem Lernzirkel „Bionik - Lernen von der Natur“ konnten die anwesenden Lehrerinnen und Lehrer selbst den Lotuseffekt ausprobieren, mehr über die

Dämmung der Eisbären erfahren und Haften ohne Klebstoff auf Gecko-Art erleben. Auch Themen wie Spinnenseide, die Bauweise der Pflanzen und Faltungen in der Natur eignen sich für Versuche im Biologieunterricht.

Auf neue Medien setzt dagegen das Konzept von Professor Jorge Groß von der Otto-Friedrich-Universität in Bamburg. Der Biologie-Didaktiker nutzt für die Bestimmung von Pflanzen und Tieren im Unterricht Smartphone-Apps. So will er die Schülerinnen und Schüler stärker für den Prozess der Artbestimmung begeistern. Aus seiner Sicht sind Artenkenntnisse eine wich-tige Grundlage dafür, den Wert von Biodiversität schätzen zu lernen. Einen ähnlichen Ansatz gleich vor Ort ausprobieren, konnten die Teilnehmer des Seminars von Katrin Schneider und Katrin Giese von der Koordinationsstelle Invasive Neophyten. Mit dem eigenen Smartphone machten sich die Teilnehmer auf die Suche nach invasiven Pflanzenarten auf dem Leipziger Messegelände. Die Fundstücke wurden danach auf einer digitalen Karte verzeichnet. Dieser Ansatz passte auch zum Konzept von Jirka Müller von der Universität Potsdam. Der Doktorand empfahl, das Smartphone stärker als Mittel zum forschenden Lernen zu nutzen. Im Unterricht werden dabei vor allem die außerschulischen Experimente vor- und nachbereitet. Das Smart-phone als Alltagsgerät könne aus seiner Sicht als Messge-rät dienen und den „Graben“ zwischen Schule und Zuhause überwinden. Eine Idee, die natürlich nicht nur im Biologie-unterricht anwendbar ist, sondern auch in allen anderen Naturwissenschaften. Gleiches gilt auch für Schülerlabore als Ergänzung zum naturwissenschaftlich-technischen Un-terricht. Babett Tauber vom Gläsernen Labor im Deutschen Hygiene-Museum Dresden berichtete über die interessan-ten Möglichkeiten für Schülerinnen und Schüler selbstständig zu Themen wie Zellbiologie oder Molekularbiologie zu forschen. Dabei hob sie die große Begeisterung hervor, mit der die jungen Forscher neue Dinge entdecken und ihr Wissen aus dem Unterricht selbstständig vertiefen.

Nicht nur die klassischen naturwissenschaftlichen Fächer wie Mathe, Physik, Chemie oder Biologie wurden auf dem 1. Mitteldeutschen MINT-Lehrerkongress thematisiert. Auch Informatik und Technik, immerhin I und T in der Abkürzung MINT, spielten in den Workshops eine wichtige Rolle. Hermann Weininger von Christiani Technisches Institut für Aus- und Weiterbildung zeigte, wie Schülerinnen und Schüler anhand von einfachen Robotern eigene Erfahrungen im Umgang mit Mikrocontrollern machen können. Das Thema hat einen starken Alltagsbezug. Schließlich stecken diese Controller in technischen Geräten wie dem Smartphone oder der Wasch-maschine. Volker Torgau von der Sekundarschule „August Hermann Francke“ in Halle widmete sich in seinem Work-shop der Elektromobilität als ein Querschnittsthema für alle MINT-Fächer. Praxisnah können sich die Schülerinnen und Schüler die Funktionsweisen eines Elektromotors und mehrstufiger Getriebe erarbeiten oder die Entladungskurven von Batterien und Kondensatoren untersuchen.

Über fehlende Aktualität und Relevanz konnten sich auch die Themen der Informatik nicht beklagen. Professor Michael Fothe von der Friedrich Schiller Universität in Jena regte an, sich schon im Informatikunterricht der unteren Klassen mit einfachen Algorithmen zu beschäfti-gen. Algorithmen haben sich inzwischen zu einer Art Weltsprache entwickelt. Sie entscheiden über Suchergebnisse und Einkaufsvorschläge. Für den Informatik-Unterricht sind solche Algo-

rithmen natürlich viel zu komplex. Fothe empfahl deshalb die Nutzung von leichteren Vertretern, die beispielsweise Zeitdifferenzen überprüfen oder Muster in Texten ausfinden machen. Die Beschäftigung mit ihrer Program-mierung könnte aus seiner Sicht eine Brücke zwischen Schüleralltag und Informatikinhalten schlagen und für zusätzliche Motivation sorgen. Um die dunkle Seite der Algorithmen ging es auch in dem Vortrag von Alexander Hug von der Universität Koblenz-Landau. Er widmete sich der Frage, welche Rolle die Privatsphäre in der Digitalen Welt spielt und wie sich ein sensibler Umgang damit in der Schule vermitteln lässt. Für den Forscher ist das große Themenfeld Datenschutz ein wichtiger Teil eines zeitgemäßen Informatikun-terrichts - sowohl in Sekundarstufe I als auch in der Oberstufe. Anknüpfungs-punkte gibt es auch seiner Sicht genug, zum Beispiel die Datenauswertung von Sozialen Netzwerken wie Facebook und Co. Mit diesem Wissen könnten

die Schülerinnen und Schüler besser entscheiden, welche Daten sie preisgeben, welche Dinge sie lieber verschlüsseln.

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Impressionen

Impressum: Klett MINT GmbH

Mathematik | Informatik | Naturwissenschaften | Technik

Rotebühlstraße 77

70178 Stuttgart

Tel.: +49 (0)711 · 66 72 - 0

E-Mail: MINT@klett-mint.de

www.klett-mint.de

Fotos: Silvana Kogel

„Ich wollte auf dem 1. Mitteldeut-schen MINT-Lehrerkongress meine Kenntnisse auffrischen. Außerdem will unsere Schule sein MINT-Profil ausbauen. Der Kongress lieferte mir dafür wichtige Impulse.“

„Ich habe hier viel Neues erfah-ren und nehme wichtige Impul-se für meinen eigenen Unter-richt mit. Besonders interessant fand ich den Austausch mit den Fachkollegen aus den anderen Bundesländern.“

„Auch nach über 30 Dienstjahren sollte man für Runderneuerung offen bleiben. Mit den Inhalten von diesem Wochenende habe ich meinen Horizont wieder einmal erweitert. Genau das schützt vor Betriebsblindheit.“

„Besonders die Vorträge aus dem Bereich Mathematik haben mich begeistert. Hier gab es viele neue Impulse für den Einsatz von neu-en Medien wie Smartphones im Unterricht und spannende Ideen für neue Inhalte.“

„Der Austausch mit Kollegen aus anderen Schulformen und Bundes-ländern ist immer ein Gewinn. Dazu habe ich aus den Vorträgen viel ak-tuelles Wissen mitnehmen können.“

„Die Zahl der interessanten Vorträge war so groß, dass man zwangsläufig spannende Inhalte verpasst hat. Ich hoffe, beim nächsten Mitteldeutschen MINT-Lehrerkongress diese Vorträge nachholen zu können.“

„Die Vorträge waren eine gute Mischung aus fachlich-inhaltlicher Weiterbildung, methodisch-didaktischer Ideen und Impulsen für die Weiter-entwicklung eines MINT-Profils an der eigenen Schule.“

Der Fachkongress für Lehrkräfte aller Schularten in Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen

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2. Mitteldeutscher MINT-Lehrerkongress im Herbst 2017 in Sachsen-Anhalt

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