MINT²KA: Neue Ideen für einen innovativen und forschungsnahen Unterricht in den MINT-Fächern

Seit 2016 leisten Pädagogische Hochschule Karlsruhe und Karlsruher Institut für Technologie mit ihrem Forschungsprojekt MINT²KA einen wichtigen Beitrag zur Stärkung der Lehrkräfteausbildung. Beispielhaft für die hochschul- und fächerübergreifende Kooperation stehen die kürzlich abgeschlossenen Promotionen von Dr. des. Tina Schulze und Dr. des. Kai Pieper. Im Rahmen des MINT²KA-Promotionskollegs haben die beiden überzeugende, leicht umsetzbare und lernwirksame Experimente für den Physikunterricht entwickelt.

Physik des Sehens: Experiment im Lehr-Lern-Labor von Dr. des. Tina Schulze zum Aufbau des menschlichen Auges. Foto: Julian Merkert

Physik des Sehens: Experiment im Lehr-Lern-Labor von Dr. des. Tina Schulze zum Aufbau des menschlichen Auges. Foto: Julian Merkert

Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT) können uns helfen, die Welt besser zu verstehen und Lösungen für Schlüsselprobleme der Menschheit zu finden. Aber auch damit verbundene Risiken sollten wir erkennen und bewerten können. Deshalb ist eine qualifizierte Grundbildung im MINT-Bereich für Kinder und Jugendliche unverzichtbar und erfordert fachlich sowie fachdidaktisch gut ausgebildete Lehrkräfte.

Einen wichtigen Beitrag zur Stärkung der MINT-Lehrkräftebildung leistet das hochschulübergreifende Projekt MINT²KA, das auf Innovation und Vernetzung setzt. Im Rahmen dieser vom Land Baden-Württemberg geförderten Kooperation bauen Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Pädagogische Hochschule Karlsruhe (PHKA) seit 2016 Lehr-Lern-Labore zur gemeinsamen Nutzung durch Lehramtsstudierende sowie Schüler und Schülerinnen aus und entwickeln diese weiter. Herzstück des Projekts ist sein Promotionskolleg. Hier erforschen Doktorandinnen und Doktoranden von KIT und PHKA interdisziplinär und hochschulübergreifend, wie sich die Lern- und Lehrqualität langfristig verbessern lässt.

„Beispielhaft für unsere gute und gewinnbringende Kooperation stehen die beiden kürzlich mit 1,0 erfolgreich abgeschlossen Promotionen von Dr. des. Tina Schulze und Dr. des. Kai Pieper“, berichtet Prof. Dr. Christiane Benz, MINT²KA-Projektleiterin an der Pädagogischen Hochschule Karlsruhe. „Beide haben am KIT ein MINT-Lehramtsstudium abgeschlossen und jetzt an der PHKA promoviert. Außerdem kommen erstmals Betreuer und Gutachter beider Promotionen von beiden Hochschulen. Das ist ein Novum“, so die Professorin für Mathematik und ihre Didaktik.

Vernetzendes Lernen im Lehr-Lern-Labor Physik

Ziel der Arbeit von Dr. des. Tina Schulze ist es, die praxisrelevanten Kompetenzen angehender Physik-Lehrkräfte zu stärken. „Wir müssen nicht nur Fachwissen und fachdidaktisches Wissen der zukünftigen Lehrerinnen und Lehrer vernetzen, sondern ihnen auch zeigen, wie sie es sinnvoll im Unterricht einsetzen können“, erläutert die Dreißigjährige. Und weil dies besonders gut in Lehr-Lern-Laboren gelingt – hier begleiten Lehramtsstudierende Schülerinnen und Schüler beim Experimentieren –, hat Dr. des. Schulze neue Labor-Module zum Thema „Physik des Sehens“ sowie ein neues Vermittlungskonzept erarbeitet, das bereits am KIT im Einsatz ist. Die Lernwirksamkeit ihrer Neuentwicklungen hat sie mit zwei Schulklassen überprüft.

Dr. des. Tina Schulzes „hervorragende Darstellung zu den fachlichen Hintergründen des Sehens“ empfiehlt der Zweitgutachter der Arbeit, Prof. Dr. Günter Quast vom Institut für Experimentelle Teilchenphysik des KIT, sowohl Studierenden als auch aktiven Lehrkräften als grundlegende Lektüre zur Vorbereitung entsprechender Unterrichtseinheiten. Zurzeit ist Dr. des. Tina Schulze – ebenso wie Dr. des. Kai Pieper – im Referendariat. „Aber das bedeutet nicht, dass wir der Wissen­schaft für immer den Rücken gekehrt haben“, sagt die Alumna. Den interdisziplinären und hoch­schul­übergreifenden Austausch im MINT²KA-Promotionskolleg fand sie „sehr gewinnbringend“.

Wege zum Verständnis des Kohärenzbegriffs

Dr. des. Kai Pieper, der mit seiner Dissertation zu einem tieferen Verständnis für Licht bei Schülern und Studierenden beitragen will, sagt: „Der Austausch im Kolleg war stets konstruktiver Natur und hat den Blick für die beteiligten Fächer geöffnet.“ Thema seiner Arbeit war der Kohärenzbegriff in der Physik, der von zentraler Bedeutung ist, wenn es um optische Interferenzen geht. Im Rahmen seiner Staatsexamensarbeit war ihm aufgefallen, dass sowohl Schülerinnen und Schüler als auch Lehramtsstudierende der Physik oft „nur eine schwache Vorstellung von Kohärenz haben.“ Außer­dem gab es bislang weder übersichtliche noch kostengünstige Experimente für die Schule. Also hat Dr. des. Kai Pieper sie im Rahmen seiner Promotion entwickelt. Um sie durchzuführen, werden ausschließlich Komponenten benötigt, die Schülerinnen und Schüler der gymnasialen Oberstufe ohnehin aus dem Unterricht kennen.

„Kohärenz spielt in vielen technischen und medizintechnischen Anwendungen eine Rolle“, erläutert Dr. des. Pieper und nennt als Beispiel die optische Kohärenztomographie, die unter anderem bei Netzhautuntersuchungen eingesetzt wird. Hierzu hat er ein sehr übersichtliches Anwendungsexperiment entwickelt, bei dem Erstgutachter Prof. Dr. Roman Dengler (i.R.) von der Pädagogischen Hochschule Karlsruhe unter anderem die „hohe Qualität der Apparatur“, hervorhebt. Und Zweitgutachter Prof. Dr. Carsten Rockstuhl vom Institut für Theoretische Festkörperphysik des KIT unterstreicht: „Die neuen, modernen Versuche lassen traditionell schwierig zu vermittelnde Themen in einem neuen Licht erscheinen.“

 

 

Über MINT²KA

Das Projekt „Lehr-Lern-Labore in den MINT-Fächern als Innovations- und Vernetzungsfeld in der Lehrerbildung am KIT und an der PH Karlsruhe“ (MINT²KA) wird seit 2016 durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg gefördert. Für den Aufbau und die Weiterentwicklung von Lehr-Lern-Laboren in den Bereichen Mathematik, Chemie, Physik und Biomechanik erhalten KIT und PHKA insgesamt bis zu zwei Millionen Euro. Die Förderdauer beträgt zunächst fünf Jahre. Weitere Informationen sind zu finden auf www.mint2ka.de.

Pressemitteilung als pdf

  regina.schneider@vw.ph-karlsruhe.de