Hintergrundinformationen

 

Wir freuen uns über Kooperationspartner.

Insbesondere regionale MINT-EC-Schulen und Schulen im Netzwerk MINT-SCHULE NRW sind sehr herzlich eingeladen, Kontakt zu beiden Netzwerken aufzunehmen, um sich aktiv an der Arbeit zu beteiligen oder um unmittelbar von ihr zu profitieren.

Übergeordnete Ansprechpartner sind:

 

Bedeutung der digitalen Messwerterfassung

Ein zentrales Ergebnis unserer Arbeit ist die Feststellung, dass im Einsatz digitaler Messwerterfassung ein zentraler Schlüssel zur Einbindung von aktuellen Fragen in den Regelunterricht liegt. Dass es nicht nur motivierender ist z.B. die Zu- und Abnahme der CO2- und O2-Konzentration in einem Klassenraum mit einfachen Sensoren selber zu messen, sondern dass erst in diesem Tun Fragen wie: „Warum und wie oft müssen wir lüften? Können wir die Lüftungsregulierung selber programmieren? ....“ zeitgemäß adressiert und beantwortet werden können, verdeutlicht schlaglichtartig die Chancen, die der Einsatz digitaler Messwerterfassung im Regelunterricht bietet.

Gleichwohl ist der schulische Erfahrungsrahmen beim Einsatz digitaler Messwerterfassung im Rahmen des MINT-Unterrichts an vielen Schulen begrenzt und durch die Wahl der in der jeweiligen Schule bzw. in den verschiedenen Fachschaften einer Schule angewandten technischen Lösungen inhomogen. Auch bei uns stellte sich vor einigen Jahren daher die Frage, wie wir uns dieser Thematik am besten nähern können. Um von den Erfahrungen anderer Schulen systematisch zu profitieren und um eigene Ideen bei der Lösungssuche einzubringen, hat sich vor vier Jahren das Zukunftsschulnetzwerk NRW DIGITAL-Science gegründet, dessen Gründungsmitglied unsere Schule ist. Nachfolgend sind die wesentlichen Ergebnisse der Netzwerkarbeit zum Einsatz der digitalen Messwerterfassung im MINT-Unterricht kurz zusammengefasst.
Aufgrund Rahmenvorgabe der KMK zum Einsatz digitaler Werkzeuge erübrigt sich jede Diskussion, ob der Einsatz digitaler Werkzeuge in einem zeitgemäßen MINT-Unterricht überhaupt geboten ist. Gleichwohl ist natürlich die Frage zu beantworten, ob der Kontext den Einsatz an dieser Stelle des Unterrichts sinnvoll macht Auch ist die Frage zu beantworten, ob die vorgeschlagene technische Lösung an jeder Schule umsetzbar ist und ob sie im besten Fall eine wünschenswerte Arbeitserleichterung für die Fachkollegien darstellt.

Aufgrund der langjährigen Erfahrungen im Zukunftsschulnetzwerk NRW DIGITAL-Science haben die beteiligten Fachkollegen und Bereichskoordinatoren, die die Fächer Mathematik, Biologie, Chemie, Physik vertreten, an ihren Schulen immer wieder die Erfahrung gemacht, dass eine gemeinsame und ohne weitere administrativen Aufwand nutzbare Technik die Voraussetzung dafür ist, dass Digitalisierung an einer Schule gelingt. Sicherlich gibt es hier mehrere Lösungen und ist die digitale Welt im schnellen Wandel, aber dennoch können folgende Randbedingungen formuliert werden:

  1. Die Werkzeugplattform sollte in allen MINT-Fächern einsetzbar sein
  2. Sie sollte keiner Pflege durch das Lehrerkollegium bedürfen
  3. Die Sensoren sollten „plug and play“ von der Werkzeugplattform erkannt werden
  4. Die Bedienung der Werkzeugplattform sollte möglichst intuitiv sein
  5. Die Werkzeugplattform sollte an keine infrastrukturelle Randbedingung der Schulen gebunden sein, denn hier wäre man vom Schulträger zu sehr abhängig
  6. Die Werkzeugplattform sollte mit den gängigen Infrastrukturen (IOS, Android, Windows…)  kompatibel sein
  7. Die einzusetzenden Sensoren sollten erfahrungsgemäß robust, langjährig haltbar und aus heutiger Sicht zukunftssicher und an diverse Endgeräte anschließbar sein
  8. Alle Lernenden sollten über die Werkzeugplattform verfügen und sie in möglichst allen Fächern nutzen
  9. Die Werkzeugplattform muss prüfungssicher sein und somit den gesetzlichen Vorgaben für Abiturprüfungen entsprechen.

Unsere Antwort auf diese Frage war lange und ist auch aktuell noch immer der GTR (graphikfähiger Taschenrechner), denn alle Lernenden haben an unseren Schulen diese Geräte ab der Mittelstufe im persönlichen Besitz und die Geräte erfüllen alle genannten Anforderungen. Selbstverständlich sind uns die Schwächen und Grenzen dieser Werkzeugplattform voll bewusst. Auch ist uns klar, dass es aus der isolierten Perspektive der einzelnen Fächer andere und ggf. fachlich optimalere Lösungen gibt, aber keine Alternative erfüllt in NRW aktuell alle formulierten Randbedingungen. Insbesondere die Prüfungssicherheit stellt aktuell den größten Hemmschuh für denkbare Alternativen dar.

Im Hinblick auf die komplexen Anforderungen, die die Digitalisierung an Schulen stellt, rechtfertigen mögliche fachspezifische Alternativen aus unserer Sicht in keiner Weise, auf die Chance zu verzichten, mit einer gemeinsamen Werkzeugplattform zu einem fächerverbindenden Schulkonzept für den Einsatz digitaler Werkzeuge zu kommen. Insellösungen erschweren und verhindern diesen Prozess. Auch wenn wir mittlerweile an unseren Schulen den Wechsel hin zu leistungsfähigeren Systemen vollziehen, ist der GTR aus unserer Sicht noch immer gut geeignet und dient auch uns noch als alltägliches Arbeitsgerät für den Regelunterricht.

Auch an dieser Stelle ist der MINT-Projektkurs wieder unser Vorreiter, denn hier erproben wir regelmäßig leistungsfähigere Systeme, um sie dann auch für den Regelunterricht nutzen zu können. Aktuell ist dies als Hardwareplattform das Surface Pro, Office 365 und die Wandlersysteme LabQuest 2 (Vernier), das SpectroVis (Vernier) für die Fotometrie, das Mobile CASSY 2 (Leybold) für Anwendungen in der Physik sowie der Teacher´s-Helper (AK-Kappenberg) für die Gaschromatographie in der Chemie und Biochemie sowie Ardoinos bzw. Raspery-Pi´s in der Informatik. Als Sensoren verwenden wir in den Naturwissenschaften seit vielen Jahren sehr erfolgreich die Sensorphalanx der Firma Vernier, deren Vorteile gegenüber den CASSY-Sensoren darin bestehen, dass sie ohne Probleme auch über USB an fast alle Hardwareplattformen angeschlossen werden können.

All diese Geräte sind vorzüglich und im Verhältnis zum GTR sehr viel leistungsfähiger. Auch haben sie jeweils ihre spezifischen Vor- und Nachteile sowie auch Grenzen, aber sie  sind für die hochperformanten Notwendigkeiten des MINT-Projektkurses besser geeignet. Stand heute bleibt aber für den Regelunterricht noch immer die Frage, ob ein GTR nicht als fächerverbindende und einfache Plattform die am Ende einfachste und beste Variante für die Einführung digitaler Messwerterfassung ist? Unserer Meinung nach ist das so, denn die Vernier-Sensoren lassen sich auch mit den leistungsfähigeren Plattformen nutzen und die SchülerInnen haben die Geräte dabei und können sie häuslich nutzen.

Von daher sind wir sehr dankbar für die signifikante Förderung der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung, die uns in den o.a. Bereichen ermöglichte, unsere Bestände so zu erweitern, dass nicht nur die Lehrkraft von vorn, sondern auch die Schüler selbst im Kurs die Technik vielfältig einsetzen können.

Arbeitsstruktur in NRW

Innerhalb von NRW arbeiten MINT-Kolleginnen und Kollegen der beteiligten Schulen zusammen, entwickeln Unterrichtsreihen, tauschen sich über ihre Erfahrungen aus und entwickeln zusammen mit externen Partnern Formate, Angebote und Projekte.

Mit der Forscherwerkstatt im Allwetterzoo konnte zu Beginn des Schuljahres 2016/17 der erste NRW-Laborstandort für die Fächer Biologie und Chemie mit Messwerttechnik ausgestattet und eingeweiht werden. Forscherwerkstatt und Annette-Gymnasium, das innerhalb von Münster den lokalen fachlichen Schulstandort bildet, arbeiteten beim Aufbau und Erhalt des Laborstandortes bis Hand in Hand. Leider musste die Forscherwerkstatt im Winter 2019 vorübergehend ihren Betrieb einstellen. Aktuell beraten wir die Leitung des Allwetterzoos bei ihrem Vorhaben, die Forscherwerkstatt mit einem neuen konzeptionellen Rahmen neu aufzubauen.

Maßgeblich unterstützt durch die Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung haben wir parallel zu unserem Engagement für den Zoo ein schulisches Schwerpunktprojekt zum Thema: Wie kann man die Umstellung des ÖPNV auf nachhaltige Antriebssysteme für die Schulentwicklung nutzen?
aufgelegt.  Den Bericht über dieses Projekt finden Sie hier:

##### Abschlussbericht #####

Seit 2018 verfügt das Netzwerk über zwei weitere Laborstandorte:

Physik/Technik: Schülerlabor des Theodor-Heuss-Gymnasiums
Informatik/Technik/Biologie: Hackerspace und Baumbachprojekt des Franz-Stock-Gymnasiums.

 

Informationen
 
Arbeitsmaterialien
 
Hintergrundinformationen
 

 
Preistraeger-Der-Deutsche-Schulpreis-Robert-Bosch-Stiftung
Zukunftsschulen NRW - Gütesiegel Individuelle Förderung MINT-EC-Schule zur Förderung von Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik - MINT-EC ist das nationale Excellence-Netzwerk von Schulen mit Sekundarstufe II und ausgeprägtem Profil in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT).
Europaschule zur Förderung interkultureller und innovativer Lernprozesse CertiLingua - Exzellenzlabel für mehrsprachige, europäche und internationale Kompetenzen
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