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MINT-Lernzentrum

MINT steht für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik. Am MINT-Lernzentrum der ETH Zürich werden neue Lerneiheiten in den Fächern Mathematik, Physik und Chemie entwickelt.

 

(1) Ergebnisse der Lehr- und Lernforschung umsetzen

Am MINT-Lernzentrum der ETH Zürich arbeiten Lehr- und Lernforscher mit Lehrpersonen zusammen und entwickeln neue Unterrichtseinheiten. Das Ziel besteht im Transfer von neuen Erkenntnissen der modernen Lehr- und Lernforschung in die schulische Praxis.
Bestandteil dieser Lerneinheiten sind Lernformen, die sich in empirischen Vergleichsstudien als besonders lernwirksam erwiesen haben und das Verstehen sowie die Konstruktion von intelligentem Wissen fördern sollen.

Von diesen Lernformen profitieren Schülerinnen und Schüler aller Leistungsstufen, so dass dadurch das Leistungsniveau insgesamt angehoben wird. Der Einsatz dieser Lernformen empfiehlt sich daher für naturwissenschaftliche Grundlagenfächer ebenso wie für aufbauende und vertiefende Unterrichtsangebote.

 

(2) Kognitiv aktivierende Lernformen einsetzen

Wichtige Aspekte dabei sind einerseits die Evaluation des Vorwissens und der Präkonzepte sowie die kognitive Aktivierung der Lernenden und andererseits eine schülergerechte, konzept- und verständnisorientierte Aufbereitung der Lerninhalte. Nur so kann die Anbindung an bestehendes Vorwissen gelingen, und es können Kompetenzerlebnisse entstehen, die für die Lernmotivation entscheidend sind.

Empirisch belegt ist, dass Schülerinnen und Schüler mit kognitiv aktivierenden Lernformen wie zum Beispiel Aufträgen zur Bildung von Selbsterklärungen mehr lernen als im herkömmlichen Unterricht. Angesichts knapper zeitlicher ressourcen sollten diese Lernformen im Unterricht genutzt werden. Für den Lernerfolg ist dabei entscheidend, dass die entsprechenden Aufträge optimal auf den Inhalt sowie auf das Anspruchsniveau der Lektionen abgestimmt sind. Dafür müssen Lehrpersonen durch geeignete Fortbildungen geschult werden.

 

(3) Aufbau von intelligentem Wissen fördern

Das Lernziel besteht in der Bildung intelligenten Wissens, das Inhalte zusammenhängend sowie anhand abstrakter, problemlösungsbezogener Kriterien repräsentiert, und das sich auf Neues anwenden lässt. Um dies zu erreichen, müssen Lerngelegenheiten so gestaltet sein, dass sie den Schülerinnen und Schülern zunächst die Grenzen ihres Alltagswissens aufzeigen. Denn Lernen setzt die Einsicht voraus, dass man bestimmte Phänomene mit den bisherigen Annahmen und Begriffen nicht erklären kann.
Anschliessend müssen inhaltlich abgestimmte Aufträge und Anleitungen bereitgestellt werden, um die Lernenden bei der Konstruktion neuen Wissens gezielt anzuleiten. Dazu gehören zum Beispiel Aufträge, mit denen die Schülerinnen und Schüler aufgefordert werden zu erklären, warum bestimmte Annahmen des Alltagswissens falsch sind und worin der Vorteil bestimmter naturwissenschaftlicher Konzepte besteht. Auch der Erwerb sprachlicher Kompetenzen spielt beim Aufbau begrifflichen Wissens eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund wird in den Unterrichtseinheiten des MINT-Lernzentrums darauf geachtet, dass die Schülerinnen und Schüler regelmässig dazu angeleitet werden, mündlich und schriftlich über das Gelernte zu reflektieren.
Es hat sich gezeigt, dass durch diesen Unterricht, in dessen Mittelpunkt das konzeptuelle Verständnis naturwissenschaftlicher Grundbegriffe und Gesetze steht, auch die mathematischen Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler deutlich verbessert wurden. Denn wer die Grundzusammenhänge und den Aufbau von Formeln gut verstanden hat, der zeigt auch beim Berechnen physikalischer und chemischer Grössen bessere Leistungen als jemand, dessen Unterricht vorwiegend darin besteht, das Berechnen chemischer oder physikalischer Grössen einzuüben.

 

(4) Umstrukturierung des Begriffswissens

Der Aufbau von naturwissenschaftlichem Begriffswissen braucht Zeit! Deshalb ist es wichtig, frühzeitig mit naturwissenschaftlichem Unterricht zu beginnen. Ideal ist ein naturwissenschaftliches Spiralcurriculum, bei dem die Schülerinnen und Schüler von der Primarschule bis zur Matur auf verschiedenen Anspruchsniveaus mit zentralen Inhalten konfrontiert werden und damit Gelegenheit erhalten, ihr Begriffswissen schrittweise umzubauen. Das MINT-Lernzentrum der ETH Zürich führt eine grossangelegte Längsschnittstudie durch, um zu untersuchen, wie sich ein solches Spiralcurriculum mit optimierten naturwissenschaftlichen Unterrichtsangeboten auf den Wissensaufbau, die Interessensentwicklung sowie auf sprachliche, mathematische und experimentelle Kompetenzen langfristig auswirkt.

 

(5) Fortbildungsangebote professionalisieren

Lehrpersonen müssen in der Unterrichtsvorbereitung professionell unterstützt werden. Denn es kann von einzelnen Lehrpersonen nicht geleistet werden, neben ihrem Unterricht zusätzlich noch Unterrichtsangebote zu entwickeln, die nach Gesichtspunkten der Lehr- und Lernforschung optimiert sind. Aus diesem Grund werden am MINT-Lernzentrum Unterrichtseinheiten zu zentralen Themen des naturwissenschaftlichen und mathematischen Unterrichts entwickelt, empirisch getestet und durch Fortbildungen verbreitet. Diese Unterrichtseinheiten gehen weit über das in Schulbüchern enthaltene Fachwissen hinaus, indem sie die folgenden Informationen bereitstellen.

  • Vorschläge für den Aufbau der Lektionen, mit genauer Darstellung der Lernziele, des erforderlichen Vorwissens sowie der Schülervorstellungen, die zu Verständnisschwierigkeiten führen können
  • Vor- und Nachtests für die Erhebung der Schülervorstellungen sowie zur Kontrolle der Lernfortschritte
  • Einstiege in die Lektionen mit kognitiv aktivierenden Phänomenen, die das Interesse der Schülerinnen und Schüler wecken, und die ihnen die Grenzen ihres Wissens aufzeigen
  • Genaue Beschreibungen aller Experimente mit Aufträgen für die Schülerinnen und Schüler zur Vor- und Nachbereitung
  • Aufträge und Arbeitsblätter für das selbständige Erarbeiten zentraler Lerninhalte
  • Inhaltlich auf die einzelnen Lektionen abgestimmte Vorschläge für Selbsterklärungs-Aufträge sowie für metakognitive Fragen – zur Vertiefung des Lernstoffs sowie zur selbständigen Kontrolle des eigenen Lernstandes
  • Arbeitsbögen mit Aufgabensammlungen, Anleitungen zum Experimentieren und Lesetexten
  • Aufträge zum forschenden Lernen – zur Vertiefung des Lernstoffs sowie zur Förderung wissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen
  • Zusätzlich wird eine Lernsoftware bereitgestellt, mit der die Schülerinnen und Schüler Aufträge zu den einzelnen Lektionen zu Hause bearbeiten können, und mit der die Lehrpersonen diese Aufträge zeitsparend korrigieren sowie den Schülerinnen und Schülern Rückmeldung geben können.

Die Lehrpersonen erhalten damit Unterrichtsmaterial, dessen Lernwirksamkeit erprobt ist und das ihnen zudem hilft, Zeit bei der Unterrichtsvorbereitung zu sparen.

 

Hier erfahren Sie mehr zu den Fortbildungsangeboten des MINT-Lernzentrums.

 

  • Artikel in "Bildung Schweiz": Link
  • Artikel im VSMP-Bulletin Nr. 120 vom September 2012 : Link
  • Artikel im Gymnasium Helveticum vom Dezember 2012: Link
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