Hochschulprofil

MINT in einer Kultur der Nachhaltigkeit

Die Herausforderungen, Fragen und Problemstellungen unserer Zeit werden immer komplexer. Die Entwicklung von Antworten darauf erfordert meist ein interdisziplinäres Vorgehen. Auch ist das Thema der Nachhaltigkeit von großer Zukunftsbedeutung. Dem sich damit verändernden Bildungswissen für morgen wird mit unserem Hochschulprofil „MINT in einer Kultur der Nachhaltigkeit“ Rechnung getragen. Durch Kooperationen  von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern  aus Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik werden verschiedene Lehr-Lernformate für unterschiedliche Zielgruppen entwickelt und formativ evaluiert. Hierfür haben wir an unserer Hochschule drei Forschungsschwerpunkte gesetzt, die das Gerüst des Profils bilden:

  • Schwerpunkt 1: Entwicklung und Evaluation neuer Lehr-Lern-Settings im Verbund mit dem KIT;
  • Schwerpunkt 2: Entwicklung und Evaluation neuer Lehr-Lern-Settings im Bereich Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE);
  • Schwerpunkt 3: Entwicklung und Evaluation neuer digitaler Lehr-Lern-Settings.
Ausgehend von einer Stärkung der Kultur der Nachhaltigkeit im MINT-Bereich soll eine Kultur der Nachhaltigkeit für die gesamte Pädagogische Hochschule Karlsruhe geschaffen werden. Letztendlich sollen Studierende erproben können, wie transdisziplinäres Handeln und Gestalten sowie Innovation in gesellschaftlicher Verantwortung realisiert werden kann.
Prof. Dr. Petra Lindemann-Matthies
Profilverantwortliche
Auf einen Blick
11Drittmittelprojekte
5beteiligte Institute
7Lehr-Lern-Labore

Schwerpunkt 1: Entwicklung und Evaluation neuer Lehr-Lern-Settings in Verbund mit dem KIT

Im Verbundprojekt MINT²KA werden gemeinsam mit dem KIT curricular verankerte Lehre-Forschung-Praxis-Verbindungen in Form von kooperierenden Lehr-Lern-Laboren (LLL) als starke Orte der Bildung von Lehrerinnen und Lehrern etabliert. Neue Konzepte zu Lehr-Lern-Settings werden entwickelt und beforscht.

MINT²KA ist ein Kooperationsprojekt zwischen der Pädagogischen Hochschule Karlsruhe und dem KIT. Das Projekt zeichnet sich durch eine enge Theorie-Praxis-Vernetzung aus. Studierende haben in den Lehr-Lern-Laboren die Möglichkeit, verschiedene Aspekte der Professionskompetenz zu erwerben.
Prof. Dr. Christiane Benz
Projektleiterin für die Pädagogische Hochschule Karlsruhe

Projekt „makeScience!“ 

Am Institut für Chemie wird das Lehr-Lern-Labor „makeScience!“ im Rahmen des Verbundprojekt MINT²KA um Angebote für die gymnasiale Oberstufe erweitert. Der bisherige Schwerpunkt lag auf Kursen für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I mit den Themenschwerpunkten "Umwelt" und "Nachhaltigkeit".

Projekt "PhysiK²A"

Das Projekt PhysiK²A bietet engagierten Lehrerinnen und Lehrern die Möglichkeit, mit ihrer Schulklasse Physikunterricht  für die Primar- und Sekundarstufe I individuell und experimentorientiert durchzuführen. Das Angebot richtet sich auch an fachfremd unterrichtende Lehrkräfte, die neue Ideen oder Umsetzungsmöglichkeiten für ihren naturwissenschaftlichen Unterricht erleben möchten. Inhalte, Themen oder auch projektorientierte Unterrichtssituationen werden gezielt auf die Situation der Lehrperson und deren Schulklasse abgestimmt. Eine bildungsplankonforme, und somit „reibungsfreie“ Integrierung in den Unterrichtsalltag kann dadurch ermöglicht werden.

Projekt "MiniMa"

Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt „MiniMa – Kinder und Erwachsene entdecken Mathematik“ umfasst eine mathematische MachmitWerkstatt für Kinder von 4 bis 8 Jahren, ein dreiphasiges, wissenschaftlich begleitetes Fortbildungskonzept für pädagogische Fachkräfte und Grundschullehrkräfte sowie ein Lehr-Lern-Labor für Studierende der Kindheitspädagogik und des Grundschullehramts. Videografierte Spiel- und Erkundungsumgebungen aus der MachmitWerkstatt werden für die Erforschung und Reflexion von mathematischen Bildungs- und Lehr-Lern-Prozessen, zur Evaluation von Angeboten der frühen mathematischen Bildung und für die Hochschullehre genutzt. Das Projekt MiniMa bietet so eine außergewöhnliche Verknüpfung von Forschung, Lehre, Fortbildung und Praxis.

Schwerpunkt 2: Entwicklung und Evaluation neuer Lehr-Lern-Settings im Bereich Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE)

Ausgehend von einer Stärkung der Kultur der Nachhaltigkeit im MINT-Bereich werden disziplinenübergreifende Lehr-Lern-Labore (LLL) für die Hochschule entwickelt, in denen Studierende erproben können, wie transdisziplinäres Handeln und Gestalten sowie Innovation in gesellschaftlicher Verantwortung realisiert werden kann.

Die Verknüpfung von mathematisch-naturwissenschaftlichen und sozial-geisteswissenschaftlichen Denk- und Handlungsformen soll es Studierenden ermöglichen, vor dem Hintergrund ethischer Verantwortung herausfordernde Problemstellungen in ihrer Komplexität wahrzunehmen, zu analysieren und nach Lösungsmöglichkeiten im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung zu suchen. Einbezogen werden auch hier Schulklassen, Lehrkräfte und in einigen Fällen die interessierte Öffentlichkeit. Um die Qualität der Labore zu garantieren, wird der Prozess von der Entwicklung bis zum Einsatz wissenschaftlich begleitet.
Jun.-Prof. Dr. Tobias Ludwig
Profilverantwortlicher

Projekt "makeScience!"

Das Projekt „makeScience!“ stellt für die Schulen quasi einen außerschulischen Partner dar, der eine vertiefte experimentelle Auseinandersetzung mit schulisch relevanten Themen ermöglicht. Die Betreuungsaufgaben werden im Wesentlichen von Studierenden übernommen, die dahingehend geschult sind, dass sie eine naturwissenschaftlich-technische Grundbildung qualifiziert vermitteln können. Bevor sie im Projekt Betreuungsaufgaben übernehmen, werden die Studierenden zunächst in speziellen Vorbereitungsveranstaltungen auf ihre Aufgaben im Labor vorbereitet. Es entsteht ein Ort der Lehrerbildung, der die curricular verankerten Lehre-Forschung-Praxis-Verbindung erfüllt.

Projekt "Wasser als Lebensraum und Ressource: ein Beitrag zu BNE"

In diesem von der Deutschen Bundesstiftung für Umwelt geförderten internationalen Projekt wurde „Wasser“ als Lebensraum und Ressource handlungsorientiert und aus unterschiedlichen Perspektiven heraus beleuchtet und erfahrbar gemacht. Der Schwerpunkt des deutschen Projektteils (Laufzeit 2014 bis 2018) lag dabei auf der Entwicklung eines mobilen „Aquasets“ und seines Einsatzes in speziell konzipierten Lehr-/Lernmodulen für Studierende der Pädagogischen Hochschule Karlsruhe. Im MINT-Nachhaltigkeitslabor unserer Hochschule hat das Aquaset inzwischen einen festen Platz und eine nachhaltige Verankerung. Der Schwerpunkt des ungarischen Projektteils (Laufzeit 2016 bis 2018) lag auf der Errichtung und dem Betrieb eines mobilen „Aqualabors“.

Projekt "Krypto im Advent"

Ein kostenlos zugänglicher Online-Adventskalender führt in die Welt der Kryptologie ein. Er wird in Kooperation mit der Karlsruher IT-Sicherheitsinitiative KA-IT-SI zur Verfügung gestellt. Die zentrale Zielgruppe sind Schülerinnen und Schüler der Klassen 3 bis 9, die an 24 Tagen 24 verschiedene Krypto-Rätsel lösen können. Dafür erstellen Studierende unserer Hochschule im Rahmen eines Bachelor-Forschungsseminars die Aufgaben sowie kurze Videos, in denen verschiedene Verschlüsselungsverfahren erläutert werden.

Projekt „DenkNach"

Das Projekt „DenkNach - Durchführung eines Bildungsprojektes für Schülerinnen und Schüler zur Vermittlung von biologischen Verfahrenstechniken und Stoffkreisläufen am Beispiel von Kollagen“ wird von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert. In diesem Projekt wird ein fächerübergreifendes Ausbildungs- beziehungsweise Unterrichts-Werkzeug  für den vernetzten Technikunterricht in Form einer Projektwoche an Schulen entwickelt, um Schülerinnen und Schülern das Thema "Nachhaltigkeit" haptisch näher zu bringen.

Projekt "Förderung der Argumentationsfähigkeit beim Experimentieren im Physikunterricht"

In dem von der Deutschen Telekom Stiftung geförderten Projekt „Förderung der Argumentationsfähigkeit beim Experimentieren im Physikunterricht“ werden digitale Lernumgebungen für die Schulpraxis entwickelt und evaluiert, bei denen das naturwissenschaftliche Experiment als Ausgangspunkt für eine diskursiv-kritische Auseinandersetzung mit naturwissenschaftlichen Informationen im Mittelpunkt steht. Zentrale Themenbereiche sind der Umgang mit Messdaten und ihren Unsicherheiten sowie das evidenzbasierte Argumentieren im Kontext naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung.

Projekt "Umsetzung der Leitperspektive BNE im Ökologischen Lerngarten"

Im vom Land Baden-Württemberg geförderten Forschungsprojekt „Umsetzung der Leitperspektive BNE im Ökologischen Lerngarten werden Lehr-Lern-Materialien zur Förderung der Gestaltungskompetenz durch Schulgartenarbeit entwickelt. Diese werden sowohl in der Ausbildung von Lehramtsstudierenden, die in ihrem professionellen Leben wichtige Multiplikatoren in der BNE darstellen, als auch in der Weiterbildung von Lehrkräften eingesetzt.

Schwerpunkt 3: Nachhaltige Integration von fachdidaktischen digitalen Lehr-Lern-Konzepten

Ein weiterer Schwerpunkt des Hochschulprofils ist die (Weiter-)Entwicklung und Evaluation innovativer digitaler Lehr-Lern-Konzepte, die eine Förderung der fachspezifischen Digitalisierungskompetenzen von zukünftigen Lehrkräften zur Folge haben sollen. Zudem werden in allen am Hochschulprofil beteiligten Fächern Ausbildungs- und Unterrichtswerkzeuge entwickelt, um Studierenden, und damit später auch Schülerinnen und Schülern, multiperspektivisch das Thema "Nachhaltigkeit" näher zu bringen.

Um mündig an der digitalisierten Welt teilzunehmen, müssen wir wissen, wie sie funktioniert. Informatische Denkweisen tragen dazu bei, die Problemlösungskompetenz von Lernenden zu fördern.
Jun. Prof. Dr. Bernhard Standl
Projektverantwortlicher

Projekt "Lehr-Lern-Labor Informatik"

Im Projekt „Lehr-Lern-Labor Informatik“ zur Integration von Praxiserfahrung in das Lehramtsstudium Informatik und Förderung von Informatikkompetenzen bei Schülerinnen und Schülern (gefördert von der Vector-Stiftung; Laufzeit September 2019 bis August 2022; Leitung Jun. Prof. Dr. Bernhard Standl) wurde an unserer Hochschule in Zusammenarbeit mit dem KIT (Fakultät für Informatik) ein eingerichtet. Das Lehr-Lern Labor Informatik verfolgt zwei Ziele: Die Integration von Praxiserfahrung in das Lehramtsstudium Informatik und die Förderung von Informatikkompetenzen bei Schülerinnen und Schülern. Das Lehr-Lern Labor Informatik wird eine Struktur zu schaffen, die es Lehramtsstudierenden ermöglicht, informatische Konzepte in der Praxis im Rahmen von Lehrveranstaltung im Studium integrativ anzuwenden. Außerdem wird ein Workshop-Angebot für Schulklassen entwickelt. Durch die Integration innovativer Lehr- und Lernkonzepte werden im Labor insbesondere Kompetenzen wie das Lösen von Problemen, Modellierung, Automatisierung und Abstraktion vermittelt. Begleitet werden diese Maßnahmen durch qualitätssichernde Evaluationen.

Projekt InDiKo: „Nachhaltige Integration fachdidaktischer digitaler Lehr-Lern-Konzepte"

Das Hochschulprofil „MINT in einer Kultur der Nachhaltigkeit“ ist mit den Fächern Mathematik, Physik und Biologie am hochschulweiten Projekt InDiKo beteiligt. Dabei werden die digitalisierungsbezogenen technologisch-pädagogischen (TPACK)-Kompetenzen von zukünftigen Lehrkräften in drei Entwicklungsfeldern verfolgt. Zentrales Ziel ist die Weiterentwicklung und Evaluation innovativer digitaler Lehr-Lern-Konzepte, die eine Förderung der fachspezifischen Digitalisierungskompetenzen in sieben fachbezogenen Teilprojekten zum Ziel haben.

  • Das Teilprojekt Mathematik „Anwendung digitaler Grundkonzepte im Fachkontext“ fokussiert auf die Transformation der Lehrveranstaltungen mit dem Ziel, Studierenden ein Übersichtswissen über Chancen und Risiken des Einsatzes digitaler Medien im Mathematikunterricht zu vermitteln. Sie werden dazu qualifiziert, digitale Lehr-Lernmaterialien reflektiert zu erstellen.
  • Im Teilprojekt Physik „Einsatz digitaler Messwerterfassungssysteme in den physikalischen Praktika“ werden die Kompetenzen zukünftiger Physiklehrkräfte im Bereich der digitalen Messwerterfassung beim Experimentieren gefördert. Dazu werden die physikalischen Praktika in den Studiengängen mit Physikbezug derart überarbeitet, dass digitale Messwerterfassung standardmäßig eingesetzt wird.
  • Das Teilprojekt Biologie mit Titel „Einsatz digitaler Visualisierungen im Unterricht“ möchte Studierende beim Aufbau von Professionswissen zur Wirkung und zum Einsatz digitaler Visualisierungen im Biologieunterricht unterstützen. Hierzu entwickeln die Studierenden theoriegeleitet Lehr-Lern-Settings, erproben diese an Schulen und reflektieren den eigenen Lernprozess.

Lehr-Lern-Labore

Durch den Einbezug von Schulklassen und Lehrkräften wird eine enge Praxisvernetzung etabliert und im Zuge dessen ein professionsbezogener Kompetenzaufbau intensiviert. Gleichzeitig bekommen Schülerinnen und Schüler einen Einblick in aktuelle Bereiche der Forschung, vor allem mit Blick auf eine nachhaltige Entwicklung. Unsere Hochschule versteht dies als ihre sogenannte "Third Mission" neben den Kernaufgaben von Forschung und Lehre. 

Letzte Änderung: 04.03.2021
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