MINT: Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik

MINT-Fächer: aktuelles Unterrichtsmaterial

  • Jugendliche forschen gemeinsam in MINT-Fächern

    Jugend forscht

    Für die Förderung begabter und interessierter Schülerinnen und Schüler bieten die Wettbewerbe Jugend forscht und Schüler experimentieren vielfältige Möglichkeiten.

  • Bildung für nachhaltige Entwicklung: eine grüne Weltkarte

    Bildung für nachhaltige Entwicklung

    Unterrichtsmaterial zu Themenbereichen wie Beispiel Klimawandel, Energie- und Wasserverbrauch finden Sie hier.

  • Unterrichtsmaterial "Lernen mit Robotern" von Roberta

    Robotik

    Unterrichtseinheiten zu den Themen kommunizierende Systeme, Sensoren, Kurven, Polygone und Fraktale sowie Orientierung, Lokalisierung und Navigation finden Sie hier.

  • Videokurs Mathematik Grundrechenarten bei Lehrer-Online

    Mathematik

    In kurzen Erklär-Videos werden komplexe mathematische Zusammenhänge visualisiert und verständlich aufbereitet.

Beschreibung

Hier finden Sie eine Übersicht über Unterrichtseinheiten, -anregungen und Schulprojekte für die MINT-Fächer: Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften (Physik, Astronomie, Chemie, Biologie, Geographie sowie Sachkunde in der Grundschule) und Technik (Elektrotechnik, Informationstechnik, Metalltechnik) bei Lehrer-Online.

Auch alle aktuellen Bildungsnachrichten für den MINT-Bereich finden Sie hier. So können Sie sich mit nur einem Klick einen Überblick für Ihren MINT-Unterricht verschaffen. Eine Kategorisierung unterteilt nach Schulformen und Fächern finden Sie in unseren Fachportalen auf der Seite "Unterricht".

Aktuelles Unterrichtsmaterial für MINT-Fächer

Unterrichtseinheiten Mathematik

Unterrichtseinheiten Informatik

Unterrichtseinheiten Naturwissenschaften

Unterrichtseinheiten Technik

Aktuelle Bildungsnachrichten aus dem MINT-Bereich

MINT News

Aktuelle Fachartikel aus den MINT-Fächern

MINT-Fachartikel

  • Dyskalkulie: Definition, Symptome und Fördermöglichkeiten

    Die Fähigkeit, mathematische Grundkenntnisse zu verstehen, zu erlernen und anzuwenden, können Kinder mit Dyskalkulie nicht entwickeln. Ohne Therapie geben Betroffene das "zählende Rechnen", ob versteckt oder an den Fingern, meist nie komplett auf. Logisches Denken ist diesen Kindern durchaus möglich - der abstrakte Umgang mit Zahlen nicht. Obwohl rund 3 bis 7% aller Grundschülerinnen und Grundschüler von einer Dyskalkulie betroffen sind und spezieller Hilfe bedürfen, findet die Rechenstörung nicht in gleichem Maße Beachtung wie die Lese-Rechtschreibstörung. Definition von Dyskalkulie Die Rechenstörung ist, ebenso wie die Legasthenie, eine von der WHO anerkannte schulische Entwicklungsstörung. Nach ICD-10 (F81.2) ist diese Störung als Beeinträchtigung definiert, die nicht durch Intelligenzminderung oder unangemessene Beschulung zu erklären ist, und die grundlegenden Rechenfertigkeiten (Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division) betrifft. Entsprechend den Kriterien des ICD-10 liegt eine Rechenstörung nur dann vor, wenn sie früh beginnt und nicht vorübergehend ist beziehungsweise durch andere psychosoziale Faktoren zu erklären ist. Entwicklung der numerischen und rechnerischen Fertigkeiten Neurowissenschaftlich ist die Entwicklung zahlenverarbeitender Hirnfunktionen ein neuroplastischer Reifungsprozess, der im Verlauf von Kindheit und Jugend zu einem komplexen, spezialisierten neuronalen Netzwerk führt. Die Entwicklung zahlenverarbeitender Hirnfunktionen verläuft grob umschrieben in vier Stufen. (1) Die Mengenerfassung wird als genetisch disponierte basisnumerische Grundkompetenz eines Menschen angenommen. Schon Kleinstkinder sind in der Lage, konkrete Mengengrößen zu unterscheiden, das heißt kleinere Mengen exakt zu erfassen und größere Mengen ungefähr einzuschätzen. (2) Mit der Sprachentwicklung beginnt die Fähigkeit, Anzahlen durch Zahlworte/ Zahlwortreihen zu benennen. (3) Das Kennenlernen der arabischen Zahlenschreibweise und des Stellenwertsystems (visuell-arabisches Zahlensystem) ermöglicht eine ökonomische schriftliche Symbolisierung von Zahlen sowie das rechnerische Operieren mit diesen Zahlen. (4) Im fortlaufenden Verstehen und Automatisieren entwickelt sich schließlich das kognitive Werkzeug einer abstrakten Zahlenraumvorstellung (mentaler Zahlenstrahl). Sie befähigt zum Schätzen, Überschlagen und Vergleichen von Mengen und Zahlen. Bildgebende Verfahren in der Hirnforschung zeigen auf, dass sich mit wachsender Übung und Anwendung ein neuronales Netzwerk in verschiedenen Hirnregionen bildet, das entsprechend den Erfordernissen gestellter Aufgaben aktiviert wird. Für die Verarbeitung von Rechen- und Zahlenverarbeitungsaufgaben sind unterschiedliche Hirnareale zuständig. Zahlenverarbeitung bei Dyskalkulie Bei Kindern mit Dyskalkulie liegen verminderte oder veränderte Aktivitäten vor, wenn sie rechnen. Forscher vermuten, dass sich das für die Zahlenverarbeitung notwendige neuronale Netzwerk weniger gut ausgebildet hat. Bei der Bearbeitung einfacher Rechenaufgaben zeigt sich bei Kindern mit einer Rechenstörung eine deutlich reduzierte Aktivität in den Hirnregionen, die zum neuronalen Netzwerk der Mengen- und Zahlenverarbeitung gehören. Normalerweise erfolgt beim Lesen einer Ziffer eine automatische Aktivierung der entsprechenden Hirnregion, um ein Verständnis für die Menge herzustellen. Bei Kindern mit einer Dyskalkulie fehlt diese Aktivierung in sehr vielen Fällen. Auswirkungen und Symptome von Dyskalkulie Kindern mit Dyskalkulie fehlen, aufgrund des mangelhaft ausgebildeten neuronalen Netzwerks, mathematische Basiskompetenzen, die jedoch die Voraussetzung für den Erwerb der Grundrechenarten sind. Sie sind kaum in der Lage, (abstrakte) Zahlen mit (konkreten) Mengen in Verbindung zu bringen. Sie rechnen nicht, sondern sie zählen. Das Vergleichen von Mengen (mehr/weniger) und Zahlen (größer/kleiner), das Benennen und Aufschreiben von Zahlen, die Fähigkeit, richtig zu zählen sowie die Entwicklung eines mentalen Zahlenstrahls gelingt rechenschwachen Kindern schlecht oder gar nicht. Durch diese Defizite im grundlegenden Mengen- und Zahlenverständnis werden die zugrundeliegenden mathematischen Prinzipien nicht verstanden. Es fehlt eine Vorstellung der Rechenschritte, die für die Bewältigung einer Aufgabe nötig sind. Diese werden mechanisch (ohne nachzudenken) durchgeführt und nicht hinterfragt. Folgt eine neue Aufgabe, werden dieselben Rechenschritte in derselben Reihenfolge durchgeführt. Rechenschwache Kinder erkennen nicht, wenn eine neue Aufgabe eine abgeänderte Vorgehensweise erfordert. Ebenso nehmen sie widersprüchliche Ergebnisse nicht wahr oder nehmen sie hin. Oft fallen die Probleme erst in der 3. oder 4. Klasse auf, da es den Kindern gelingt, mit unpassenden Rechen- und Zählstrategien (sogenannten "subjektiven Algorithmen") richtige Ergebnisse zu erzielen, bis sie sich in ihre mathematischen Vorstellungswelten so sehr verstrickt haben, dass sie damit scheitern. Beim Zählen werden Finger oder andere Hilfsmittel offen oder versteckt benutzt. Mit zunehmendem Alter wird das Zählen in den Kopf verlegt, was sehr anspruchsvoll für das Konzentrationsvermögen ist. Der Übergang zu zweistelligen Zahlen (Zahlenraum bis 100) gelingt kaum noch. Folgen Für all diese Strategien brauchen die Kinder viel Zeit, verlieren schnell die Lust und werden bei Klassenarbeiten nicht fertig. Trotz intensiven Übens werden keine wesentlichen Fortschritte gemacht und Geübtes schnell wieder vergessen. Durch ständige Misserfolge entwickeln viele Kinder, analog zu Kindern mit einer Legasthenie, ein negatives Selbstbild. Auffälligkeiten wie Rückzug, Aggressivität, unangemessenes Agieren, Depression, Clownerie, Arbeitsverweigerung und vieles mehr, führen im ungünstigsten Fall zur Totalverweigerung und allgemeinem Schulversagen. Lösungen in der Förderung Durch einen standardisierten Rechentest (zum Beispiel Bamberger Dyskalkulie Diagnostik BADYS), der die Diskrepanz der Rechenleistung zur Altersnorm deutlich macht, muss zunächst festgestellt werden, in welchem Ausmaß Probleme vorhanden sind. Rein quantitativ auswertbare Tests eignen sich in der Beurteilung einer Dyskalkulie nicht. Da Vielfalt und Ausprägungsgrad einer Dyskalkulie so individuell wie das Kind ist, wird vor Therapiebeginn ein förderdiagnostisches Interview geführt, um die Therapie passgenau zu planen. Die Therapie im FIDD Förderinstitut erfolgt in kleinen Schritten und ist durch mehrkanaliges Lernen gekennzeichnet: Aufbau und Verinnerlichung von Zahl und Mengenbegriff 1. konkretes Handeln mit Gegenständen in Verbindung mit Zahlen 2. bildliche Darstellung in Kombination mit Zahlen 3. Rechenoperationen ohne Material, nur mit Zahlen 4. Vertiefung und Anwendung von Rechenoperationen Automatisierung und Flexibilisierung des Gelernten Nur über fehlerfreie Wiederholungen ist ein kortikaler Umbau des Gehirns möglich, sodass Automatismen entstehen, die nicht willentlich kontrolliert werden müssen und trotzdem fehlerfrei ablaufen. Automatisches oder automatisiertes Verhalten zeichnet sich dadurch aus, dass es keinerlei Aufmerksamkeitssteuerung und keiner willentlichen Anstrengung unterworfen ist. Es kann auch unter Müdigkeit fehlerfrei abgerufen werden.  Weiterführende Literatur Dehaene, Stanislas (2012): Der Zahlensinn oder Warum wir rechnen können, Springer Verlag.

  • Deutsch-französische PrimarWebQuests im bilingualen Mathematik-Unterricht der Primarstufe

    Bilingualer Mathematik-Unterricht wird selten angeboten, noch seltener mit der Zielsprache 'Französisch' (vgl. Hessischer Landtag 2014, Anlage: 1). Da das Internet einen flexiblen Zugang zu Informationen über und aus einem anderen Land bietet, eignet es sich besonders gut zur Erfahrung des Fremden. Hieraus ergibt sich die Frage, inwiefern das Internet das sprachliche und sachfachliche Lernen im bilingualen Mathematik-Unterricht der Primarstufe unterstützen kann. Diese Untersuchung findet anhand von deutsch-französischen PrimarWebQuests statt, welche Möglichkeiten zum selbstständigen Lernen und zur Interaktion bieten. Zudem beinhaltet die Methode die Verwendung des Internets in einem geschützten und von der Lehrkraft vorgegebenen Rahmen. Die Lernenden können durch die Anleitung des PrimarWebQuests, Symmetrie in ihrer Umgebung entdecken und sich gleichzeitig mit der Zielsprache Französisch auseinandersetzen. PrimarWebQuests im (bilingualen) Mathematik-Unterricht Ein PrimarWebQuest ist ein vielfältiges Lernarrangement, in welchem Informationen aus dem Internet genutzt beziehungsweise weiterverwendet werden müssen (vgl. Trepkau 2016: 93). PrimarWebQuests bieten den Lernenden sowohl eine klare Struktur als auch ein eindeutiges Ziel und grenzen die Fülle der Informationen durch zuvor ausgewählte Internetseiten ein, wodurch eine gewinnbringende Internetrecherche erwartet werden kann (vgl. Schreiber 2007). Es besteht aus mehreren Teilen und folgt einem bestimmten Ablauf. Hierzu ist eine ausführliche Beschreibung im Fachartikel WebQuests für die Grundschule: Prima(r)WebQuest zu finden. Neben der Medienkompetenz trägt ein PrimarWebQuest zur Förderung allgemeiner mathematischer Kompetenzen bei. PrimarWebQuests eröffnen neue Möglichkeiten, da diese durch die authentische Fragestellung zur kommunikativen Auseinandersetzung anregen. Die offene Gestaltung ermöglicht eine motivierende individuelle Schwerpunktsetzung, die mehrere Kompetenzen anspricht und das Lernen von Mathematik als konstruktivistischen Prozess begreift. Bezüglich des spezifischen Einsatzes bilingualer PrimarWebQuests zeigt sich die Chance, durch partner- und gruppenbezogene Arbeitsformen das kooperierende Verhalten zu stärken und den Schülerinnen und Schülern die Arbeit mit Kindern anderer Herkunft zu eröffnen sowie anderen Kulturen offen zu begegnen (vgl. HKM 2011: 10). Hat eine Lerngruppe noch keine oder wenig Erfahrungen mit bilingualem Mathematik-Unterricht, unterstützt ein bilinguales PrimarWebQuest das Arbeiten mit beiden Sprachen. Den Lernenden muss es erlaubt sein, beide Sprachen zu verwenden. Dies kann durch den Aufbau des PrimarWebQuests unterstützt werden. So kann das gesamte PrimarWebQuest bilingual gestaltet werden, indem jegliche Informationen und Arbeitsanweisungen sowohl in der Schulsprache als auch in der Zielsprache nebeneinander gezeigt werden. Dieser Aufbau regt zu einem Code-Switching an, das die Arbeit mit dem PrimarWebQuest erleichtern und zu einer intensiveren Auseinandersetzung mit beiden Sprachen führen kann. Außerdem stehen deutsch- und französischsprachige Quellen zur Verfügung, deren Anordnung zur ausgewogenen Verwendung anregt. Erprobung einer Einheit mit PrimarWebQuests Die vorgestellte Unterrichtseinheit wurde mit einer Lerngruppe des vierten Schuljahrs durchgeführt. Sie fokussiert den bilingualen Mathematik-Unterricht mit der Zielsprache Französisch in der Primarstufe. Schülerinnen und Schüler eines bilingualen Zweigs, die ansonsten monolingualen deutschen Mathematik-Unterricht erteilt bekommen, sollen in eine neue Situation mit neuen Anforderungen versetzt werden. In elf Unterrichtsstunden erarbeiten die Lernenden projektorientiert in Kleingruppen die Achsen-, Dreh- und Punktsymmetrie. Für jede Symmetrie gab es jeweils eine Kleingruppe, die die Thematik hinterher mithilfe von Plakaten auf Französisch ("Gruppe F") und eine, die auf Deutsch ("Gruppe D") präsentieren sollte. Nach einer kurzen Einführung in die Methode arbeitete die Lerngruppe weitestgehend eigenständig.

  • Angebote zu entwicklungspolitischen Themen

    Die Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung hat sich globale Ziele für eine bessere Welt gesetzt. Die Kinderhefte des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) bereiten die entwicklungspolitischen Themen Hunger und Armut, fairer Handel sowie Meeresschutz kindgerecht auf.

  • MINT-Berufe im Fokus: Technik und Ingenieurwesen

    Berufsorientierung für junge Frauen: Die Technik-Broschüre von "Komm, mach MINT" gibt spannende Einblicke in den Berufsalltag von Ingenieurinnen und liefert Informationen zu Fachgebieten sowie Ausbildungs- und Studienmöglichkeiten.

  • Erstellung von Brickfilmen in der Begabungsförderung

    Was sind Brickfilme? Unter "Brickfilm" versteht man einen Trickfilm, der mithilfe von Lego-Figuren erstellt wird. Die Bewegungen der Figuren werden in einzelnen Szenen fotografiert, dann werden die Figuren Stück für Stück weiterbewegt und wieder fotografiert. Aus Einzelbildern, die schnell hintereinandergereiht werden (Stop-Motion-Technik), entsteht dabei eine fließende Bewegung. Einsatz in der schulischen und außerschulischen Begabungsförderung Das beschriebene Vorgehen basiert auf einem Kurs von drei Mal fünf Stunden in der Begabungsförderung von Kindern der zweiten bis vierten Klasse, lässt sich aber auch in höheren Klassenstufen anwenden. Schritte der Brickfilm-Erstellung Beispiel eines Brickfilms analysieren Zu Beginn bietet es sich an, gemeinsam mit den Kindern einen Brickfilm anzusehen und diesen zu analysieren. Dabei achten die Schülerinnen und Schüler darauf, wie sich Figuren und Fahrzeuge bewegen, wie der Hintergrund gestaltet ist und welche Wirkung Töne und Musik erzeugen. Im Kurs wurde als Beispiel ein Brickfilm-Musikclip zu einem Lied von Schandmaul verwendet. Man sollte die Kinder jedoch darauf hinweisen, dass solche Filme sehr aufwendig zu produzieren sind und viel Zeit und Übung erfordern. So wird die Erwartungshaltung an die eigenen Projekte nicht zu hoch gesetzt. Entwicklung eigener Ideen für einen Brickfilm Im nächsten Schritt entwickeln die Kinder in Zweier- oder Dreiergruppen die Idee für einen Film. Bei den Geschichten sollte darauf geachtet werden, dass sie sich auf dem Boden abspielen. Die bei den Kindern beliebten Flugszenen sind schwierig zu produzieren. Sie sind möglich, wenn die Kamera so eingestellt wird, dass die Halterung der fliegenden Objekte nicht zu sehen ist. Für die Anfangszeit bieten sich Filme von 15 bis 20 Sekunden Länge an, so haben die Kinder schnell erste Erfolgserlebnisse.

Dossier "Vertretungsstunden sind kein Hexenwerk"
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