Problembeschreibung:

Die MINT-Bildung ist in letzten Jahren immer schwächer geworden

  • Zu viele Themen in den Lehrplänen, bzw. zu wenig Zeit diese Themen vertieft und mit Hilfe von Experimenten zu behandeln.

  • Das Wahlverhalten der Schülerinnen und Schüler geht in den letzten Jahren weg vom MINT.

  • MINT-Fächer sind in der Wahrnehmung schwerer als andere Fächer.

  • Die Schülerinnen und Schüler wissen oft nicht, was man mit der MINT-Bildung machen kann, bzw. was sie für Möglichkeiten bietet.

  • Der Kontakt mit Berufsfeldern aus dem MINT-Bereich ist der Schule auf wenige Ereignisse begrenzt, wenn nicht sogar komplett nicht gegeben.

Wer ist von dieser Problemstellung betroffen?

Betroffen sind alle Personen und Institutionen, die im MINT-Bereich aktiv sind. Da hier jedoch viele Fachkräfte fehlen, ist die Entwicklung nicht gut.

Lösungsbeschreibung:

Der MINT-Garten soll eine Skizze dafür sein, wie man die typischen MINT-Fächer in einer Gartenanlage vereinen kann. Die Anlage steht dann im Unterricht zur Nutzung bereit, wobei man zu unterschiedlichen Themenbereichen und Anforderungsgebiete Arbeit kann. Die Anlage dieser Skizze gliedert sich in 2 Bereiche:

  • Pädagogischer Bereich

  • Naturwissenschaftlicher Bereich

Die drei Bereiche werden im Folgenden näher erläutert. Ein entsprechender Einsatz im Unterricht müsste mit den jeweiligen Fächern und deren Lehrplänen abgestimmt werden.

Die Folgende Abbildung zeigt eine mögliche Anlage des Gartens mit ein paar möglichen Modulen:

Pädagogischer Bereich

Der pädagogische Bereich ist auf der Abbildung in der Mitte zu sehen. Hier gibt es neben 4 Tischen, die jeweils eine Stromversorgung besitzen, auch für jede Sitzgruppe eine einfache Tafel. Die Tische sollten eine glatte Oberfläche besitzen, oder es sollten entsprechende Unterlagen zum Arbeiten im Materialschuppen bereit liegen. Der Unterricht erfolgt in dieser Anordnung eher in der Gruppe, bzw. Im Plenum. Darüber hinaus gibt es im Naturwissenschaftlichen Bereich, der sich in den grünen Feldern befindet, noch Einzelarbeitsplätze in Form einer Stuhl-Tisch-Kombination. 

In pädagogischen Bereich ist „normaler Unterricht“ bei gutem Wetter möglich. Er eignet sich in vielerlei Hinsicht auch für Fächer außerhalb des MINT-Bereichs. Alternativ kann man den Bereich auch transparent überdachen.

Naturwissenschaftlicher Bereich

Der Naturwissenschaftliche Bereich ist mit der Farbe Braun gekennzeichnet. In der modellierten Ausführung des MINT-Gartens sind Komposter, Hochbeet und normales Beet aufgebaut, die mit unterschiedlichen Schwerpunkten technisch ausgestattet sind. Hochbeet unten rechts: 

Dieses Hochbeet ist mit einer automatische Pflanzanlage ausgestattet. Sie sät und bewässert aufgrund von Sensordaten das Hochbeet. Diese Anlage kann selbst gebaut oder aber auch eingekauft werden (https://farm.bot). Das Modul kann nach der Installation auch zur Analyse genutzt werden, da es während des Betriebs Daten sammelt. Diese können dann in den MINT-Fächern ausgewertet werden. 

Komposter unten links:

Dieser Bereich wird dazu verwendet Strom durch Wärme zu erzeugen. Der Komposter wird mit Gartenabfällen und Biomüll befüllt. Im Komposter befinden sich elektronische Bauelemente, die aus der Abwärme des Komposters Strom erzeugen. Ein entsprechender Speicher sollte ebenfalls zur Verfügung stehen. Was mit dem Strom nach der Speicherung passiert kann im Einzelnen noch entschieden werden. Denkbar wäre eine Bio-Handy-Ladestation per Induktionsplatte.

Komposter oben rechts:

Dieser Bereich wird dazu verwendet Kompostwürmer, Asseln und andere Kleinstlebewesen für den Biologieunterricht zu halten. Dazu gehört auch die Anlage eines Todholzbereichs, der frei besiedelt werden kann. Hinzu kommt, dass der gesamte Bereich mit Sensoren überwacht wird. Dazu eignet sich sehr gut die https://sensebox.de. Mit dieser lassen sich sehr viele verschiedene Umweltdaten sammeln und für den Unterricht nutzbar machen.

Weitere Bereiche:

Im grünen Bereich befinden sich verschiedene Pflanzenarten, die für den Unterricht in Biologie relevant sind. Darüber hinaus sind die grünen Bereiche in Standortzonen eingeteilt, wo verschiedene Faktoren unterschiedlich gewichtet sind (Feucht, Trocken, Hell, ...). Außerdem sind auch Blütenpflanzen vorhanden, die zum einen im Unterricht bestimmt werden können und zum anderen den Insekten als Futterpflanzen dienen. Insektenhotels und Nistkästen mit Sichtfenstern sind ebenfalls in diesem Bereich vorzufinden. 

Des Weiteren sind in dem Bereich auch Bäume gepflanzt, die im Biologieunterricht relevant sind (Kirsche, Apfel).

Von welchen Annahmen geht der Lösungsansatz aus?

Die Idee des MINT-Gartens geht davon aus, dass ein entsprechend großer Bereich auf dem Schulgelände existiert. Darüber hinaus sollte für die Umsetzung der geplanten Module Geld in ausreichender Menge zur Verfügung stehen. Ebenso müsste eine Expertenpool aus der lokalen Wirtschaft und Industrie vorhanden sein, um Projekte der Schülerinnen und Schüler zu betreuen.

Wer profitiert von dieser Lösung? Wer nutzt diese Lösung?

Der MINT-Garten soll vielfältig im Schulalltag eine Anwendung finden. Beispiele werden im hier hochgeladenen Dokument vorgestellt.

Welchen Einfluss hat die Lösung auf die aktuelle Situation?

Der MINT-Garten könnte, die Art des Unterrichtens in den MINT-Fächern verändern, da der Fokus mehr auf das Beobachten und Entdecken gelegt wird. Somit werden die Schülerinnen und Schüler schon früh an diese Art der Wissensaneignung gewöhnt und können ihre eigenen Ideen umsetzen. Der Fokus der Lehrpersonen wandelt sich in gewissem Maße vom Wissensvermittler zum Begleiter. Die Schülerinnen und Schüler übernehmen die Verantwortung für ihr Lernen. Die natürliche Anlage des MINT-Gartens lädt zum Fragen stellen, Entdecken und Forschen ein. Außerdem wird ein neuer Lernraum geschaffen, der im großen Kontrast zu den Klassen- und Fachräumen steht.

Was ist der langfristige Wert der Lösung?

Schülerinnen und Schüler die bspw. In der Klasse 5 eine Fragestellung bearbeitet haben können diese später wieder aufgreifen und vertiefter bearbeiten. Es können Jahresprojekte im MINT-Garten durchgeführt werden. Das Entwicklungspotential ist enorm, da man langfristig immer mehr Module in den Garten integrieren kann, oder auch bestehende Module auswechseln kann (bspw. Hochbeet abbauen und Modul für Kraftübertragung aufbauen). Somit bleibt der MINT-Garten immer im Fluss und passt sich den aktuellen Gegebenheiten an. Die Zusammenarbeit mit den lokalen Firmen wird sich mit Hilfe der Kooperationen und Hilfen wesentlich verbessern.

Wie bewerten wir die Umsetzbarkeit und Skalierbarkeit der Lösung?

In Anbetracht von bereits bestehenden Schulgärten und der Möglichkeit den MINT-Garten modular aufzubauen und zu erweitern bewerten wir die Umsetzbarkeit und Skalierbarkeit als sehr gut. Schon für die KITA kann man Module planen, die in den höheren Schulformen mit angepasster Komplexität ebenfalls eingesetzt werden können (bspw. Kräutergarten oder Vogelhaus).

Folgende Beispiele zeigen die beschriebene Art der Modularisierung:

Vogelhaus (KITA=> Bauen, GS => Beobachtung des Verhaltes, WFS =>Vogelhaus digital überwachen)

Vorgehen und Fortschritt:

Wie ist der Lösungsansatz entstanden?

Der Ansatz basiert auf einer Idee von Henning Ainödhofer, die bereits an einer Schule mit mehreren Personen diskutiert wurde. Entstanden ist die Idee aufgrund der bereits beschrieben Probleme.

Was waren die wichtigsten Meilensteine während der Hackathon Woche?

  • Diskussion der bestehenden Lösung

  • Weiterentwicklung der bestehenden Lösung (Möglichkeiten, Fachanbindung, usw.)

    • Sammeln/Diskutieren der Module
  • Ausblick auf zukünftige Arbeit (Webseite, Community, Experten)

Status am Anfang des Hackathons, so dass die Jury den Fortschritt während der Woche angemessen beurteilen kann.

Die Idee bestand bereits vor Hackathon. Das Modell wurde aber wesentlich erweitert und der modulare Aufbau als zielführend erachtet. Vor allem die Präsentation des MINT-Gartens war Arbeitsgegenstand des Hackathon. Darüber hinaus wurde diskutiert, welche weiteren Möglichkeiten der Garten bietet (andere Fächer, weitere Anwendungen).

Prototyp:

Wenn vorhanden: Wo finden wir Euren ersten Prototypen (Link)?

N/A

Wenn vorhanden: Wo finden wir den Code zu Eurer ersten Lösung (Link)?

N/A

Alternativ: Wie könnte die kleinste nutzbare Version Eurer Lösung aussehen?

Die kleinste nutzbare Version des MINT-Garten wäre die Installation eines einzigen Moduls in einer Gartenanlage auf dem Schulgelände. Der Fokus läge hier dann auf dem Naturwissenschaftlichen Bereich.

Nächste Schritte:

Wie kann man die Annahmen testen ?

Die Annahmen können nur getestet werden, wenn man den MINT-Garten pilotartig ausprobiert. Viele didaktische Studien aus den MINT-Fächern deuten aber darauf hin, dass ein praktischer, naturnaher bzw. lebensweltnaher MINT-Unterricht zu besseren Ergebnissen bei den SuS führt (vgl. Kattmann, Biologie unterrichten mit Alltagsvorstellungen: Didaktische Rekonstruktion in Unterrichtseinheiten, 2017).

Was ist der nächste Schritt in Richtung Umsetzung?

Man müsste ein Netzwerk aufbauen, dass die Umsetzung der Lösung unterstützt. Hier sollten dann Module erstellt werden, die auch im Unterricht nutzbar sind. Diese Module werden dann auf einer Internetseite bereitgestellt. Es müssten Schulen und Einrichtungen, die die Idee umsetzen wollen, unterstützt werden.

Was wird für den nächsten Schritt benötigt (Ressourcen, Know-How, Budget)?

Da der MINT-Garten alle (MINT)-Fächer ansprechen soll und Module für einen Vielfältigen Einsatz geplant sind, bräuchte es wohl aus vielen verschiedenen Bereichen Know-How. Vor allem beim Thema IoT und allen anderen technischen Fragen bräuchte es weitere Hilfen. Beim Budget muss man mehrere Ebenen unterscheiden. Für den Aufbau der Community und einer entsprechenden Internetpräsenz bräuchte es ebenso Personen und Gelder, wie etwa bei Umsetzung in den Institutionen. Ohne eine entsprechende Koordination ist eine Umsetzung, bspw. für einzelne Lehrkräfte nur schwer zu bewerkstelligen.

Seid ihr als Projektteam selbst an der Umsetzung interessiert? Wenn ja, wer hat welche Rolle in Eurem Team?

Henning Ainödhofer würde die Idee gerne an seiner Schule umsetzen. Eine Rollenverteilung im Hackathon ist aber noch nicht vorhanden.


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