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MINT Unterricht | digital

Die theoretische und technologische Grundlage für unser digitales Leben liefern die MINT Fächer. Daher ist es wohl beinahe natürlich, digitale Methoden und Werkzeuge im MINT Unterricht zu verwenden. Selbstverständlich dürfen diese nicht zum Selbstzweck eingesetzt werden, sondern die Lehrkräfte unterstützen und einen Mehrwert für die Lernenden liefern.

Dieser Themenschwerpunkt "MINT Unterricht digital anreichern" kann keinen systematischen und vollständigen Überblick geben, sondern soll ausgewählte Methoden und Ideen vorstellen. Dazu werden jeweils fachspezifisch gelungene Umsetzungen bspw. als teachShare-Kurs, interessante externe Angebote und Umsetzungstricks in mebis präsentiert.

Hinweis

Weitere Beiträge des Schwerpunkts finden Sie über folgende Überblicksseite:

Grundlegende Möglichkeiten im MINT Unterricht

In den MINT-Fächern gibt es ein Vielzahl an digitalen Methoden und Tools. Diese reichen von klassischen Drill-an-Practise Programmen über digitalisierte Lernpfade mit Binnendifferenzierung bis zu VR-Umgebungen. In der Metaanalyse „The potential of digital tools to enhance mathematics and science learning in secondary schools: A context-specific meta-analysis“ von Hillmayr, Ziernwald, Reinhold, Hofer und Reiss werden positive Effekte sowohl auf den Lernerfolg als auch auf die Einstellung zum Fach nachgewiesen. Insbesondere die hohe Wirksamkeit des Einsatzes dynamischer mathematischer Visualisierungen und (intelligenter) Tutorsystemen wird deutlich.

Das Erstellen von attraktiven Materialien benötigt auch die entsprechenden Inhalte, Bilder und Animationen. Dabei können in die mebis Lernplattform die aufbereiteten Inhalte der Max-Planck Gesellschaft für Schülerinnen und Schüler verwendet werden, welche einen altersgerechten Einblick in aktuelle Forschungsergebnisse liefert. Eine weitere umfangreiche Materialquelle ist das CC-lizensierte Siemens Medienportal. Ein schnelles und einfaches Einbinden ist auch für alle mebis Mediathekinhalte möglich. So bietet die mebis Mediathek etwa die kompletten Reihen Musste Wissen oder der CC-Lizensierten Terra-X Erklärvideos.

Die mebis-Lernplattform untersützt die Lehrkräfte aber auch weiter beim Erstellen von digitalen Lernaufgaben. So können beliebige interaktive H5P-Aktivitäten erstellt und eingebunden werden. Damit ist es Möglichkeit den Lernfortschritt der Schülerinnen und Schüler zu begleiten und individuelle Lernszenarien zu entwerfen. Für eine saubere fachliche Darstellung bietet die mebis Lernplattform bei Aktivitäten den mathematischen Formelsatz an, welcher auch eine Erweiterung für chemische Formeln besitzt.

Technische Universitaet Muenchen (TUM), School of Education: Qualitaetsoffensive Teach @ TUM , Bereich Toolbox Lehrerbildung, Lehren und Lernen im digitalen Zeitalter; Projektleitung Prof. Doris Lewalter und Dr. Silke Schiffhauer;  Hier werden Unterrichtssituationen nachgespielt, die später in der Lehrerbildung an der TUM Verwendung finden sollen und auf Lernplattformen veroeffentlicht werden. Die „Lehrein" wurde dabei von einer Dozentin gespielt, die von der TU damit beauftragt wurde; und wer kann besser verschiedene Schueler spielen, als Schueler selbst? Die Oberstufentheatergruppe  mit SchuelerInnen des Gymnasiums Kirchseeon wirkten bei den gescripteten Videaotutorials mit. Fotografiert am 09.12.2017;   Foto: Astrid Eckert / TU Muenchen; Verwendung frei fuer die Berichterstattung ueber die TU Muenchen unter Nennung des Copyrights
© Astrid Eckert / TU Muenchen

Hinweis

Die 2020 durchgeführte Metaanalyse „The potential of digital tools to enhance mathematics and science learning in secondary schools: A context-specific meta-analysis“, welche Angebote tatsächlich zur Förderung von Lernprozessen geeignet sind, und welche Rahmenbedingungen dafür nötig sind.

  Mathematik

Die Kompetenzorientierung im Mathematikunterricht fördert neben den rein algebraischen Fähigkeiten auch ein vertieftes Verständnis der Zusammenhänge. Das Einbinden dynamischer GeoGebra Applets und die vielfältigen Möglichkeiten, die damit innerhalb der mebis Lernplattform umsetzbar sind, erweitern die didaktischen Optionen der Lehrkraft. Die hohe Wirksamkeit und Motivation dynamischer mathematischer Visualisierungen ist auch durch Studien nachgewiesen.

Grundlage der mebis Tafel ist ein erweitertes GeoGebra. Damit eignet sich die mebis Tafel hervorragend für das schnelle Einbinden von dynamischen mathematischen Graphen. Das neue MindMap-Feature und erweiterte Tabellenfunktionen ergeben kreative Spielräume speziell im Mathematikunterricht. So können sehr einfach Diagramme aus Tabellen erstellt werden und mit einer MindMap ein Themengebiet strukturiert werden.

Im Mathematikunterricht sind auch immer wieder die erweiterten Möglichkeiten von interaktiven H5P-Aktivitäten gewinnbringend einsetzbar. Der universelle Mathematikformelsatz hilft der Lehrkraft neben typischen Bruchrechnungen auch komplexe Inhalte aus der Funktionenlehre zu testen, bzw. interaktiv einzuführen. Der teachShare Kurs Der verrückte Professor ist ein gelungenes Beispiel für die Möglichkeiten einer Lehrkraft Lerninhalte auch in der Mathematik zu gestalten.

Hinweis

Im teachShare Kurs der verrückte Professor wird das Üben der Bruchrechnung in einem Escape Game kreativ umgesetzt. Dies zeigt die vielfältigen Möglichkeiten der mebis Lernplattform.

Informatik

Die mebis Lernplattform ist natürlicherweise stark bei digitalen Formaten. So unterstützt die Aktivität Test die Lehrkraft beim Verteilen, Einsammeln und Bewerten von digitalen Aufgaben. Das gezielte Feedback für Schülerinnen und Schüler und das Klassenmanagement über die Lernplattform ist bei digitalen Formaten wie SourceCode, Tabellenkalkulationen usw. ein große Arbeitserleichterung für jede Lehrkraft. So kann bspw. der bewährte teachShare Kurs 10-Finger-Tastschreiben mit wenigen Klicks eingerichtet werden.

Das Netz bietet darüber hinaus viele bereichernde Ideen, welche schon im Grundschulalter beginnen. Projekte wie AlgoKids oder knifflige Aufgaben wie das interaktive Affenpuzzle sind schnell verlinkt und können das abstrakte Denken fördern.

Das Schulfach Informatik ist sicherlich eines der Aktuellsten, so dass attraktive Medien für neue Inhalte immer wieder benötigt werden. Neben bewährten und umfangreichen didaktischen Sammlungen wie bei AlgoKids, stellt das Siemens Medienportal auch Inhalte zu aktuellen Themen bereit. Big Data, KI und Algorithmen im Alltag sind so frei lizensiert im Unterricht einsetzbar und können didaktisch in der mebis Lernplattform durch die Lehrkraft aufbereitet werden.

Naturwissenschaften und Technik

Die naturwissenschaftlichen Fächer profitieren sehr stark von der Digitalisierung von Lernprodukten. Ein klassisches Beispiel sind die vielfältigen Möglichkeiten durch Simulationen. Diese ermöglichen es Schülerinnen und Schüler selbstständig komplexe Zusammenhänge aktiv zu erforschen und sich damit auseinanderzusetzen. Durch neue Technologien wie Augmented Reality und Virtual Reality werden Modellierung und Realexperiment digital überlagert und die Zusammenhänge anschaulich dargestellt.

Digitale Formate sind aber kein Gegensatz zum Lernen im realen Umfeld. Die Publikation Gewässer entdecken des ISB und das Schulklassenprogramm Digital und Analog des Deutschen Museums zeigen stellvertretend, wie beides harmonisch miteinander eingesetzt werden kann. Die örtliche Unabhängigkeit digitaler Kommunikation, ermöglicht es Fachleute in den Unterricht zu holen und gemeinsam mit diesen quasi Remote zu Experimentieren. Auch bei der klassischen biologischen Felderkundung lässt sich mit digitaler Unterstützung Gewässer kartographieren und Artenkenntnis im realen Umfeld lernen und vertiefen.

Der teachShare Kurs Versuchsprotokoll mit gestuften Hilfen zeigt didaktische Möglichkeiten, die Selbstständigkeit von Schülerinnen und Schülern schrittweise zu erhöhen. Die mebis Lernplattform kann diesen Prozess aktiv unterstützen durch den Einsatz von Erklärvideos, gezieltes Feedback und kollaboratives Arbeiten in Foren, Wikis und Glossaren.

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Gewässer Entdecken

Der Artikel stellt ausgewählte Aufgaben der ISB-Publikation «Gewässer entdecken» für die Jahrgangsstufe 6 des Gymnasiums vor.

Simulationen im MINT-Unterricht

Simulationen ermöglichen Lernende eigenständig Zusammenhänge zu erforschen und Autoren anspruchsvolle Kurse zu erstellen.

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