Die Zukunft des MINT-Lernens: digitale Lernumgebungen für den MINT-Unterricht
Das Baumhaus-Projekt
In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Funktionen entdecken die Lernenden in hands-on-Experimenten mit Alltagsmaterial lineare, quadratische und variierende funktionale Zusammenhänge.
Messunsicherheiten interaktiv entdecken
In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler Grundlagen zum Thema "Messunsicherheiten" mithilfe von fünf Erklärvideos und Übungsaufgaben kennen.
Mit dem KI-Labor maschinelles Lernen entdecken
Das Material bietet eine Experimentier-Grundlage zum Thema maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz (KI), die browserbasiert arbeitet. Sie kann ergänzt werden durch Lehrmaterial eines offenen Online-Kurses (MOOC).
Mathematische Modellierung von Gebäude-Evakuierungen
Ziel dieser Unterrichtseinheit ist es, einen Einblick in die mathematische Modellierung zu erlangen. Dies geschieht in einer Lernumgebung mit digitalen Hilfsmitteln.
Lernumgebungen zu Evakuierungsprozessen
In dieser Unterrichtseinheit sammeln die Lernenden mithilfe eines Online-Kurses erste Erfahrungen mit mathematischen Modellierungen anhand von Evakuierungssimulationen.
Beschreibung
Unterrichtsmaterial zum digitalen Lernen im MINT-Unterricht der Sekundarstufen
Wie können digitale Medien im MINT-Unterricht pädagogisch und didaktisch sinnvoll eingesetzt werden, um positive Effekte auf die Lernprozesse von Schülerinnen und Schülern zu haben?
Die hier gebündelten Unterrichtseinheiten für die Fächer Informatik, Mathematik und Physik zeigen beispielhaft auf, wie digitale Medien den MINT-Unterricht der Sekundarstufen bereichern können. Die Lernenden beschäftigen sich anhand von digitalen Lernumgebungen mit Themen wie der mathematischen Modellierung, Künstlicher Intelligenz, funktionalen Zusammenhängen oder Messunsicherheiten. Alle Unterrichtseinheiten verfügen über einen Stundenverlaufsplan, einen Link zur jeweiligen Lernumgebung und Kompetenz-Zuordnungen. Neben Fach-, Medien- und Sozialkompetenzen werden dabei auch zu erwerbende 21th-Century-Skills aufgeführt. Weiterhin weist jede Unterrichtseinheit im didaktisch-methodischen Kommentar digitale Kompetenzen aus, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen.
Die Beiträge sind im Rahmen des von der Deutschen Telekom Stiftung geförderten Projekts "Die Zukunft des MINT-Lernens" entstanden. Das Dossier wird kontinuierlich um weitere Unterrichtseinheiten ergänzt.
Über das Projekt "Die Zukunft des MINT-Lernens"
Im Projekt "Die Zukunft des MINT-Lernens" entwickeln fünf Universitäten (Humboldt-Universität zu Berlin, die Technische Universität Kaiserslautern, die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, die Universität Koblenz-Landau und die Universität Würzburg) seit Herbst 2018 in einem Entwicklungsverbund gemeinsam Konzepte für einen guten MINT-Unterricht in der digitalen Welt. Diese werden in die Aus- und Fortbildung von MINT-Lehrkräften integriert sowie von Expertinnen und Experten aus Deutschland, Estland, den Niederlanden und Österreich unterstützt.
Unterrichtseinheiten aus dem Projekt "Die Zukunft des MINT-Lernens"
Mathematik
- Corona modellieren? – Epidemiologie im fächerübergreifenden Unterricht
In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich die Lernenden mit der Herausforderung, zukünftige Entwicklungen des Infektionsgeschehens zu modellieren. Alle Inhalte werden dabei in Form eines…
- Mathematisch modellieren mit Sportwetten
In dieser Unterrichtseinheit berechnen die Lernenden mit digitalen Hilfsmitteln die Wahrscheinlichkeit für den Achtelfinaleinzug von Deutschland bei der Fußballweltmeisterschaft 2022 mithilfe…
- Lernumgebungen zu Evakuierungsprozessen
In dieser Unterrichtseinheit sammeln die Lernenden mithilfe eines Online-Kurses erste Erfahrungen mit mathematischen Modellierungen anhand von Evakuierungssimulationen. Im Rahmen der digitalen…
- Mathematische Modellierung von Gebäude-Evakuierungen
Ziel dieser Unterrichtseinheit ist es, einen Einblick in die mathematische Modellierung zu erlangen. Dies geschieht in einer Lernumgebung mit digitalen Hilfsmitteln. Zentraler Inhalt ist die…
- Das Baumhaus-Projekt – tragfähiger Einstieg in funktionale Zusammenhänge
In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Funktionen entdecken die Schülerinnen und Schüler in kleinen hands-on-Experimenten mit Alltagsmaterial lineare, quadratische und variierende funktionale…
Chemie
- Bunte Vielfalt – Extraktion und Quantifizierung von Photopigmenten aus Mikro-/Makroalgen
Ziel ist es, den Lernenden einen erweiterten Horizont der Struktur-Funktions-Beziehung von photosynthetisch aktiven Strukturen in phototrophen Mikro- und Makroalgen und deren Wechselwirkungen…
- Azorfarbstoffe in Limonaden – Konzentrationsbestimmung im digitalen Low-Cost-Format
In dieser Unterrichtseinheit geht es um die quantitativen Konzentrationsbestimmung des gesundheitlich bedenklichen Azofarbstoffs Azorubin (E 122) in Getränken. Die Lernenden führen mit ihrem…
- MINT-Town – spielbasierte Förderung von kritischem Denken in der Chemie
Die Lernenden erlangen – beziehungsweise erweitern – Fähigkeiten im Bereich des kritischen Denkens mithilfe der spielbasierten Lernumgebung MINT-Town. In den drei browserbasierten Szenarien…
Physik
- Versuch von Oersted – experimentelle Vertiefung
Die Unterrichtseinheit dient als Experimentierstunde, bei dem die Schülerinnen und Schüler ihr vorhandenes Wissen über einen stromdurchflossenen Leiter und die Lorentzkraft in Verbindung…
- Energie.Transfer – Moodle-Kurse zum phänomenorientierten Physik-Unterricht
In diesen auf Project-Based Learning basierenden Moodle-Kursen untersuchen und erklären Schülerinnen und Schüler interessante und relevante naturwissenschaftliche Phänomene. Bei jeder dieser…
- Arduino Lichtschranke: vom Design über die Programmierung zur Messung
Messen bedeutet für Schülerinnen und Schüler häufig nur noch einen Wert von einem Display abzulesen. Wie dieser Wert entsteht, bleibt in der Blackbox verborgen. Diese Unterrichtseinheit ist so…
- Spannungslabor – Unterstützung des Argumentierens mit didaktischen Modellen zur E-Lehre durch Augmented Reality
Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit erlernen die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit der Augmented-Reality (AR)-Applikation "PUMA : Spannungslabor" und nutzen diese für die Arbeit in…
- Messunsicherheiten interaktiv entdecken
In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler Grundlagen zum Thema "Messunsicherheiten" mithilfe von fünf Erklärvideos und Übungsaufgaben kennen.
Biologie
- TRAIN 4 Science – Spiele-App zur Reflexion über Klimawandel und -schutz
In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler die Spiele-App "TRAIN 4 Science" sowie wissenschaftliche Fragestellungen zum Klimaschutz und Klimawandel kennen. Sie setzen…
- Kultivierungsversuche mit Hefe – Wie gelingt der beste Pizzateig?
Die entwickelte Unterrichtsreihe nutzt den eukaryotischen Organismus S. cerevisiae (Bäckerhefe), aufgrund seiner einfachen Kultivierungsbedingungen, zum Wissensaufbau zu biologischen…
- Simulation: Ostsee der Zukunft
Mithilfe von Simulationen versuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Aussagen über zukünftige Ereignisse in komplexen Systemen zu machen. In dieser Lernumgebung können an einem…
- Optimierung von Lüftungsstrategien mithilfe von Messungen der \(CO_{2} \)-Konzentration
In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler ein Messverfahren zur Bestimmung der \(CO_{2} \)-Konzentration im Klassenzimmer kennen, führen dies mithilfe der senseBox durch…
- Kostbares Nass – Lernstationen zum SDG 6
Diese Unterrichtseinheit eröffnet den Schülerinnen und Schülern einen neuen Blickwinkel auf das Thema Wasser und zeigt ihnen auf, wie wichtig sauberes Wasser für unseren Alltag ist.
Sachunterricht
- Computational Thinking: Programmieren in der Grundschule mit dem Calliope mini
Dieser Artikel stellt Computational Thinking als Kernkompetenz des 21. Jahrhunderts vor und gibt Grundschullehrkräften einen praktischen Leitfaden zur Förderung von Computational Thinking in…
- Der Calliope mini als smarter Coach im Sportunterricht
In dieser Unterrichtseinheit werden die Schülerinnen und Schüler beim Programmieren der Experimentierplatine Calliope mini angeleitet und können dabei ihr Tempo selbst bestimmen. Die…
- Die Käfer sind los – Lernumgebung zur Förderung des algorithmischen Denkens und des räumlichen Vorstellungsvermögens
In dieser Unterrichtseinheit machen Schülerinnen und Schüler erste Erfahrungen mit dem Programmieren (Coding) eines einfachen digitalen Werkzeugs – dem Bluebot – und sie schulen ihr räumliches…
Informatik
- Künstliche Intelligenz selbst programmieren: Autonomes Fahren mit dem Calliope Mini
In dieser Unterrichtseinheit lernen Schülerinnen und Schüler der 6. bis 13. Klasse eine "Künstliche Intelligenz" selbst zu programmieren. Die Lernenden bringen ein simuliertes Auto auf dem…
- Wie funktionieren Navigationsprogramme? – ein Exkurs in die Netzwerkoptimierung und "Kürzeste-Wege-Probleme"
Über das Anschauungsproblem vom Finden der schnellsten Route lernen die Schülerinnen und Schüler die Grundlagen der Netzwerkoptimierung und das algorithmische Lösen von…
- Das Perzeptron – eine interaktive Geschichte
Diese Lernumgebung bietet eine interaktive Einführung in das Perzeptron und einfache neuronale Feed-Forward-Netzwerke. Sie erzählt eine Geschichte über einen Anwendungsfall für Klassifikation,…
- Mit dem KI-Labor maschinelles Lernen entdecken und verstehen
Das Material bietet eine Experimentier-Grundlage zum Thema maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz (KI), die browserbasiert arbeitet. Sie kann ergänzt werden durch Lehrmaterial eines…
Externer Link
- telekom-stiftung.de
Hier gelangen Sie zur Webseite des von der Deutsche Telekom Stiftung geförderten Programms "Die Zukunft des MINT-Lernens".
Deutsche Telekom Stiftung
Die Deutsche Telekom Stiftung gehört zu den großen Bildungsstiftungen in Deutschland. Sie unterstützt seit vielen Jahren Projekte, die sich mit Themen aus dem mathematisch-informatisch-naturwissenschaftlichen und technischen Umfeld beschäftigen. Alle Texte und Materialien in diesem Themendossier sind in Zusammenarbeit mit der Deutsche Telekom Stiftung entstanden und werden von dieser herausgegeben.
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