Mach mit, mach MINT!

Das Akronym MINT dient der zusammenfassenden Bezeichnung der Bereiche Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik, die sich in der Schule noch einzelnen Fächern zuordnen lassen. Im Berufsleben hingegen eröffnet sich in Deutschland mit aktuell 468 MINT-Berufen ein deutlich weitgefächerteres Feld, in welchem 2018 rund 7,9 Millionen Menschen, also 29% aller Arbeitnehmer, sozialversicherungspflichtig beschäftigt waren (vgl. Bundesagentur für Arbeit. Statistik. MINT-Berufe, 2019). Beachtet man jedoch, dass 2018 bereits jede dritte MINT-Fachkraft über 54 Jahre alt war (Bundesagentur für Arbeit. Statistik. MINT-Berufe, 2019), ist unter Berücksichtigung des technologischen Fortschritts und der dynamisch fortschreitenden Digitalisierung in fast allen Lebens- und Arbeitsbereichen anzunehmen, dass sich der aktuelle Fachkräftemangel - besonders im IT-Bereich - in Zukunft noch verschärfen wird. Bereits jetzt fehlen nach dem neuen MINT-Herbstreport 326.100 Spezialisten. „Das ist der zweithöchste jemals gemessene Wert, nur 2018 waren es [laut Institut der Deutschen Wirtschaft (IW)] minimal mehr“ (Handelsblatt am 23.11.22). Die ausreichende Verfügbarkeit qualifizierter und hochqualifizierter Arbeitnehmer ist jedoch entscheidend für die Sicherung des wirtschaftlichen Wachstums und des Wohlstands in Deutschland (vgl. Sachverständigenrat zur Begutachtung der gesamtwirtschaftlichen Entwicklung 2007).

Das Problem des Fachkräftemangels im MINT-Sektor

Das Problem des Fachkräftemangels im MINT-Sektor ist allerdings weder neu noch regional begrenzt. Historisch betrachtet ist das Interesse an naturwissenschaftlichen Fächern - sowohl im schulischen als auch im universitären Bereich - seit den 1960er Jahren rückläufig. Dieses Phänomen zeigt sich dabei nicht nur in Deutschland, sondern auch in anderen Industrienationen wie beispielsweise den USA, Großbritannien, Australien sowie den skandinavischen Ländern. Manfred Mohr (2021) zeigt in diesem Zusammenhang auf, dass eine Erhöhung der Erwerbstätigkeit von Frauen in MINT-Berufen besonders erfolgsversprechend erscheint, um die bestehenden Defizite zu lösen: Während in den OECD-Staaten der Frauenanteil im Jahr 2014 in den Ingenieurswissenschaften 20% und in der Informatik 18% betrug, lag er im Jahr 2019 in Deutschland in MINT-Berufen bei lediglich 15,1%. Doch obgleich die Anzahl der weiblichen Studierenden wächst, sind Frauen in naturwissenschaftlichen und technischen Studiengängen noch immer unterrepräsentiert. So lag der Frauenanteil im Fachbereich Informatik im Wintersemester 2018/19 beispielsweise bei nur 15% (Statistisches Bundesamt, 2020). Eine noch deutlichere Segregation zeigt sich im Hinblick auf Ausbildungsberufe. Hier liegt der Frauenanteil im Bereich Informatik (Ausbildung zur/m Fachinformatiker/in) bei lediglich 7,6% (Deutscher Industrie- und Handelskammertag, 2019). So verwundert es dann auch nicht, dass sich unter den zehn am häufigsten gewählten Ausbildungsberufen junger Frauen keine MINT-Berufe finden (Bundesinstitut für Berufsbildung, 2019), dafür jedoch Berufe mit deutlich geringeren Verdienstmöglichkeiten (Beicht, 2016) sowie auch geringeren Beschäftigungssicherheiten (DGB Bundesvorstand, 2015). Hier kommt der Schule als zentraler staatlicher Institution, die versucht, Chancengleichheit herzustellen und sozialen Aufstieg zu ermöglichen, eine besondere Rolle zu (Blömeke et al., 2007). Um diesem Anspruch gerecht zu werden, muss das System Schule sich jedoch zwangsläufig mit der Frage auseinandersetzen, inwieweit sie eine gendersensible Berufsorientierung im MINT-Bereich leisten kann (Kampshoff und Wiepcke, 2016). Eine Antwort auf dieses Problem gibt es bislang nicht. Bestehende Vorschläge konzentrieren sich auf außerschulische Projekte wie den Girls' Day, das Haus der kleinen Forscher, Roberta, oder Schüler*innenlabore. Was bisher fehlt, ist jedoch die Verknüpfung dieser außerschulischen Lernangebote mit innerschulischen Maßnahmen wie sie unter anderem bereits von Nickolaus et al. (2012) gefordert wird. Denn „bei den außerschulischen Maßnahmen lassen sich (so) bislang kaum oder nur kurzfristige Effekte beobachten“ (Brandt et al., 2008; Nickolaus et al., 2012; Ziegler et al., 2010). 

Manfred Mohr: Geschlechtergerechte MINT-Berufsorientierung. Eine empirische Studie zur Wirksamkeit von didaktischen Lehr-Lern-Material. Karlsruhe 2021: Springer-Verlag, S.2
Beicht, U. (2016): Tarifliche Ausbildungsvergütungen 2015: Weiterhin günstige Entwicklung für Auszubildende in West- und Ostdeutschland. Bonn, Bundesinstitut für Berufsbildung, S. 6
Blömeke, Sigrid; Herzig, Bardo; Tulodziecki, Gerhard (2007). Gestaltung von Schule. Eine Einführung in Schultheorie und Schulentwicklung. Bad Heilbrunn, Klinkhardt-Verlag, S. 59-60
Kampshoff, Marita; Wiepcke, Claudia (2016): Zur Wirksamkeit geschlechtergerechter Interventionen in der MINT-Berufsorientierung. In: Arndt, H. (Hrsg.): Das Theorie-Praxis-Verhältnis in der ökonomischen Bildung, Schwalbach 2016, S. 125
Nickolaus, Reinhold; Mokhonko, Svitlana; Windaus, Anne (2012): Ergebnisse der wissenschaftlichen Begleitung des Förderprogramms „Schülerinnen forschen – Einblicke in Naturwissenschaft und Technik“. Abschlussbericht. Stuttgart: Universität Stuttgart, S. 139
Brandt, Alexander; Möller, Jens; Kohse-Höinghaus, Katharina (2008): Was bewirken außerschulische Experimentallabors? Zeitschrift für pädagogische Psychologie 22(1); S. 5ff

 

Die Aufgabe, die aus diesen Ausführungen für die Schule Hohe Geest erwächst, besteht somit in der engen Verzahnung von extracurricularen Angeboten wie dem Schülerforschungszentrum Hohenwestedt sowie den in diesem Rahmen angeboten Workshops und Forschungsreisen einerseits und dem konkreten Fachunterricht im Gymnasium und in der Gemeinschule andererseits.

Das Ziel der Schule Hohe Geest besteht also in einem schuleigenen MINT-Konzept, dass unter Berücksichtigung der Besonderheiten beider Schulformen nicht nur allen Schüler*innen über den Fachunterricht bzw. die MINT-Forschertage in der Unterstufe, den Wahlpflichtunterricht in der Mittelstufe und den Profil- bzw. Seminarunterricht in der Oberstufe entsprechende MINT-Erfahrungen ermöglicht, sondern hier auch bereits gendersensibel konkrete Berufsfelder aufzeigt und außerschulische Kontakte ermöglicht. Eine Vertiefung erfahren diese Maßnahmen dann in Form einer fachlichen Spezialisierung sowie einer Spitzenförderung im außerschulischen Bereich durch das Freie Forschen im Schülerforschungszentrum (SFZ) bzw. diverse Angebote in Form von Workshops etc. 

MINT-Projekt 2024

 
Mit HORST haben sich im Mai 2023 Connor und Xavius, die aktuell die 10. Klasse des Gymnasiums der Schule Hohe Geest besuchen, für das lüttIng.-Förderprogramm qualifiziert, welches durch das Ministerium für Allgemeine und Berufliche Bildung, Wissenschaft, Forschung und Kultur S-H, die NORDMETALL-Stiftung und die Prof. Dr. Werner-Petersen-Stiftung ermöglicht wird. Ihr Projekt konnte nicht nur die lüttING-Jury, sondern auch ihre Mitschüler/innen im WPU MINT überzeugen, sodass mittlerweile über 10 Schüler/innen unter der Leitung von Frau Behrends und Herrn Dietl daran arbeiten, im Schülerforschungszentrum der Schule Hohe Geest ein System zu entwickeln, das in der Lage ist, in heimischen Gewässern - vorwiegend in schleswig-holsteinischen Seen, aber auch im ufernahen Bereich der Ostsee - in unterschiedlichen Wassertiefen (bis maximal 50m) Umweltfaktoren zu messen und Wasserproben zu entnehmen, damit diese später genauer analysiert werden können. Da das System in der Schule für Unterrichtszwecke zum Einsatz kommen soll, muss es vom Ufer aus steuerbar sein, um auch ohne den Einsatz von Booten o.ä. in Bereiche höherer Wassertiefe vorzudringen und eine umfangreiche Gewässeranalyse durchzuführen, die so im Rahmen des Schulunterrichts ansonsten nicht realisierbar wäre. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, setzt sich der HydrOstikResistente Sensortragende Tauchroboter“, kurz HORST, aus zwei Komponenten zusammen; dem Schwimmer und dem sogenannten UFO. Der Schwimmer besteht aus zwei per Unterwassermotor angetriebenen Schwimmkörpern, welche eine darauf befestigte Platte über das Wasser bewegen. Auf dieser Platte befindet sich neben der Elektronik auch eine per Motor angetriebene Kabeltrommel, die den Schwimmer dann per Datenübertragungskabel und einem Halteseil mit dem "Underwater Floating Object", kurz UFO, verbindet. Das UFO ist der sich unter Wasser befindende zweite Teil des Projekts, der die Wasserprobenentnahme sowie die Messung von Umweltfaktoren übernimmt. Es besteht aus einem Gerüst aus PVC-Rohren, an dem sämtliche Sensoren wie z.B. Wärme- oder pH-Wert-Sensoren sowie die Kamera mit Licht oder auch der Wasserschöpfer befestigt sind. Die auf diese Weise ermittelten Daten werden dann anschließend über das Datenübertragungskabel zum Schwimmer hochgeleitet, von wo aus sie dann auf die projekteigene Website hochgeladen werden.
 

Die Idee zu diesem Projekt entstand im Anschluss an einen Vortrag zur Ozeanforschung, den Dr. rer. nat. Steinhoff vom GEOMAR-Institut im September 2022 im Rahmen des „rent a scientist“-Programms an unserer Schule hielt. Seitdem unterstützt das GEOMAR-Institut dieses Projekt als Kooperationspartner, indem es bereits eine Führung durch das TLZ ermöglichte und verschiedene Systeme (Floats, Gleiter, AUV, ROV etc.) vorstellte. Desweiteren begleitet Jan Fleer, Technischer Leiter des GEOMAR, das Projekt durch Rückmeldungen zu den technischen Plänen und Tipps bei auftretenden Schwierigkeiten. Dr. Steinhoff wird zudem bei der Auswertung der mit der Hilfe von HORST ermittelten Daten behilflich sein. 

Schülerforschungszentrum Hohenwestedt (SFZ)

 

Mit dem im Frühjahr 2023 gegründeten und im April 2023 im Netzwerk der Hetzstiftung eingetragenen Schülerforschungszentrum (Schülerforschungszentren.de) verfolgt die Schule Hohe Geest das Ziel, Hohenwestedt bzw. den Kreis Rendsburg-Eckernförde als Innovations- und Technologiestandort weiter voranzubringen, indem sie ihren Schüler*innen einen Ort bereitstellt, an dem sie ihre MINT-Fähigkeiten entdecken und entfalten können. Denn insbesondere in den Gebieten Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik fehlte es hier, im Zentrum von Schleswig-Holstein, bislang an einer Infrastruktur für eine außerschulische Förderung.

Ein Besuch des im Naturwissenschaftstrakt der Schule angesiedelten Schülerforschungszentrums Hohenwestedt ist an zwei Nachmittagen in der Woche von 13:00 bis derzeit 15:20 Uhr möglich.

Die räumliche Nähe der Schule Hohe Geest zum Kindergarten (20 m) und zur Grundschule am Park (200m) begünstigt darüberhinaus eine enge Zusammenarbeit dieser Institutionen. Im MINT-Bereich zeigt sich diese Kooperationsbereitschaft am deutlichsten in der Zusammenarbeit der Forschungswerkstatt der Grundschule und des Schülerforschungszentrums Hohenwestedt der Schule Hohe Geest. Aufgrund der aufeinander abgestimmten Öffnungszeiten ist es bereits den Schüler*innen der Grundschule möglich, dienstags probeweise das Angebot der Schule Hohe Geest wahrzunehmen.

Wettbewerbe

 

Die Teilnahme an Wettbewerben bildet einen festen Bestandteil der Arbeit im Schülerforschungszentrum. Neben der jährlichen Teilnahme am Solarcup hat sich insbesondere die Realisierung von Projekten im Rahmen von lüttING. Technik trifft Schule an der SHG etabliert.

Naturpark Aukrug

 

Der Schulstandort Hohenwestedt zeichnet sich durch die Nähe zum 380 km2 großen Naturpark Aukrug aus.

Aus der Zusammenarbeit mit Frau Harms, die für die Umweltbildung des Vereins „Naturpark Aukrug e.V.“ zuständig ist, sind bereits erste Projektideen im Zusammenhang mit dem jährlichen Insektenmonitoring in Tönnsheide, dem Rebhuhn-Monitoring zwischen Februar und März oder den Fledermaus-Winterzählungen erwachsen, die mittlerweile jährlich ihre Umsetzung finden und auch im Bereich des freien Forschens hinsichtlich eigener Überprüfungen und Kartierungen Anklang finden.

MINT-Kooperationen

 

Forschungseinrichtungen wie das GEOMAR sowie ansässige Firmen und Wissenschaftler wie beispielsweise Dr. Schriever von BIOLAB Forschungsinstitut unterstützen die MINT-Förderung der SHG.

So erfolgt/e im Gründungsjahr des Schülerforschungszentrums bereits die Realisierung von „HORST“. Dabei handelt es sich um ein System, das in der Lage ist, in heimischen Gewässern - vorwiegend in schleswig-holsteinischen Seen, aber auch im Oberfächengewässer der Ostsee - in unterschiedlichen Wassertiefen (bis maximal 50m) Umweltfaktoren zu messen und Wasserproben zu entnehmen, damit diese später genauer analysiert werden können. Das System besteht aus drei größeren Funktionseinheiten: Der Steuerung vom Ufer aus, dem Schwimmer, der sich an der Wasseroberfläche bewegen kann und die Übertragung von Daten ans Ufer sicherstellt, und dem „UFO“ (underwater floating object), das über eine Winde in gewünschte Wassertiefen abgesenkt werden kann und die gesamte Messtechnik, sowie einen Wasserschöpfer zur Entnahme von Wasserproben enthält. Die Daten, die sich zukünftig mit HORST erheben lassen, bilden die Grundlage für eine Teilnahme bei Jugend forscht. Aktive Unterstützung erhält dieses Projekt durch seinen Kooperationspartner, das GEOMAR Helmholtz Zentrum für Ozeanforschung in Kiel, namentlich von Herrn Fleer, dem Technischen Leiter des GEOMAR, und Dr. Steinhoff.

MINT-Berufsorientierung

 

Sowohl der regelmäßige Einbezug von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in den regulären Fachunterricht im Rahmen von "rent a scientist" als auch das monatliche meet and greet im SFZ ermöglicht Schüler*innen eine erste Orientierung im Hinblick auf MINT-Berufe.

Das nächste meet and greet erfolgt am Donnerstag, den 27.06.2024 mit Herrn Pagel (Softwareentwickler).

Ausstattung der SHG

 

Um eigene MINT-Projekte realisieren zu können, stehen den Schüler*innen Räumlichkeiten mit einer entsprechenden Aussattung zur Verfügung.

Im Bereich Technik ermöglicht die Arbeit mit 3D-Druck, CNC-Fräse und Lasercutter die Realisierung von Prototypen nach den eignen Vorstellungen, im Bereich Robotik verfügt die SHG u.a. über mBots2. Dabei handelt es sich um einen modernen Bildungsroboter, der aufgrund seiner vielfältigen Sensoren und Spracherkennung sowie seiner exakten Fahrmanöver und Netzwerkfähigkeit keine Wünsche offenlässt. Ob Roboterballett oder Fußballspiel, die Fähigkeit der mBots zur Interaktion untereinander lässt der Fantasie der Schülerinnen und Schüler freien Raum. Die Programmierung ist dabei sowohl in Form einer intuitiven Blockcodierung für Einsteiger als auch in Form einer textbasierten Phython-Codierung für Fortgeschrittene möglich. Durch Verwendung von im DIY-Bereich üblicher Hardware lässt sich der mBot zudem mit selbstentworfenen Bauteilen beliebig erweitern. Um auch in der Biologie wissenschaftliche Forschung zu ermöglichen, steht den Schüler*innen hier u.a. das Axiolab 5 der Firma ZEISS für Phasenkontrast, Durchlicht-Polarisation und 3-Kanal-Fluoreszenz zur Verfügung.

AGs und monatliche Workshops

 

Neben dem freien Forschen bzw. der Arbeit an eigenen MINT-Projekten bietet das Schülerforschungszentrum diverse Workshops an, um unentschlossene Jungforscher*innen zu inspirieren.

Besonders beliebt ist beispielsweise der Schokoladen-Workshop. Die Teilnehmer*innen tauchen in die Geschichte der Schokolade ein, lernen den Kakaobaum Theobrama cacao kennen,  verfolgen den Weg von der Kakaoschote bis zur selbst hergestellten Schokolade, erforschen das Phänomen der „fleckigen Schokolade“, prüfen den Schokoladenkonsum der Hohenwestedter aus ökologischer Perspektive und stellen auch selbst Schokolade her. Auch das Löten für Anfänger oder der Bau von Solarautos und -booten findet großen Anklang (s. aktuelle Workshops).

Kurse wie das „Programmieren für Mädchen“, die von Oberstufenschüler*innen explizit für Schülerinnen angeboten werden, verfolgen das Ziel, mehr Mädchen für MINT zu begeistern.

"Upcycling", "Gärtnerei" oder "Plotterwelt"? Die Arbeitsgemeinsaften im Rahmen des offenen Ganztags erstrecken sich im Gegensatz zu den Workshops über ganze Schulhalbjahre oder sogar Schuljahre und bereichern ebenfalls das MINT-Angebot der SHG.

Forschungsreisen

 

Bedingt durch die Lage der Schule Hohe Geest sind Ausflüge an die Küsten Schleswig-Holsteins grundsätzlich etwas aufwendiger. Um diesem Problem zu begegnen, organisiert das Schülerforschungszentrum neben den Workshops jährliche Forschungsreisen, die in der letzten Woche vor den Sommerferien in interessensgeleiteten, altersheterogenen Gruppen stattfinden. Für eine Teilnahme ist eine Bewerbung notwendig, die jeweils bis zu den Herbstferien erfolgen muss.

Vom 15. bis 18. Juli 2024 werden beispielsweise MINT-begeisterte Schüler*innen mit einem Traditionssegler von 1935 in See stechen, um in Begleitung eines erfahrenen Meeresbiologen die Flora und Fauna der Ostsee zu erforschen. (s. Forschungsreise).

Forscherfahrten

 
Regelmäßig stattfindende Forscherfahrten in interessensgeleiteten, altersheterogenenen Gruppen stellen stets eine Bereicherung dar.
 
Alle zwei Jahre führen sie beispielsweise zur IdeenExpo nach Hannover. Dabei handelt es sich um eine Mitmach- und Erlebnisveranstaltung, die das Ziel verfolgt, dem Mangel an Nachwuchskräften im MINT-Bereich entgegenzuwirken. In Kooperation mit Unternehmen sowie Universitäten, Hochschulen und Schulen vor Ort bietet Sie nicht nur zahlreiche Workshops an, sondern auch hunderte von Mitmach-Exponaten. 

Forschertage

 
Die Forschertage bieten die Möglichkeit, in Laboren wie denen des Lübecker Offenen Labors (LoLa) selbst gentechnische Versuche durchzuführen, indem beispielsweise Escherichia coli mit dem Gen für das grün fluoreszierende Protein (GFP) transformiert oder gentechnisch verändertes Soja in Mehl nachgewiesen wird.
 
Die Forschertage richten sich primär an Schüler*innen der Oberstufe und spielen insbesondere im Biologieprofil Q1 eine zentrale Rolle. Doch auch für Schüler*innen der Unter- und Mittelstufe finden sich Angebote. So hat die Schule Hohe Geest beispielweise ein Projekt zur Honigbiene ins Leben gerufen, dass nicht nur die Arbeit im Labor des Lübercker Offenen Labors und die Angebote der Imkerschule Bad Segeberg, sondern auch die Expertise eines Lübecker Imkers miteinbezieht. 

Hackdays

 

An drei Tagen im Jahr haben Schüler*innen des 9. und 10. Jahrgangs die Möglichkeit, im Rahmen der Hackdays von Make Your School – Eure Ideenwerkstatt ihr schulisches Umfeld mitzugestalten. Im Vordergrund steht hier das eigenständige Programmieren. 

Die lange Nacht der Mathematik

 

Bei der Nacht der Mathematik handelt es sich um einen bundesweiten Mathematikwettbewerb für Schüler*innen der Sekundarstufe I und II, der seit 1999 jährlich stattfindet. 

In der Nacht vom 22. zum 23. November 2024 ist es wieder soweit und es wird an der Schule Hohe Geest gemeinsam gerechnet und geknobelt. Um 18 Uhr starten die verschiedenen Matheteams in die erste von hoffentlich drei Runden.

MINT-Team der SHG

Ivonne Behrends
Leitung des Schülerforschungszentrums
und Koordinatorin des MINT-Netzwerks und der MINT-Aktivitäten der SHG,
zuständig für das schulinterne MINT-Konzept,
die Außendarstellung im MINT-Bereich
und den Fachbereich Biologie
ivonne.behrends @ schule-sh.de
 
Bastian Dietl
Leitung des Schülerforschungszentrums
und zuständig für die Fachbereiche Physik, Informatik und Technik
bastian.dietl @ schule-sh.de
 
Annegret Tetsch,
MINTcoach,
zuständig für die Fachbereiche Mathematik und Chemie
annegret.tetsch @ schule-sh.de
 
Alexander Kimm,
Koordinator der jährlichen Hackdays
alexander.kimm @ schule-sh.de
 
Connor Radtke,
MINT-Schülervertretung
con.rad-mint.schuelervertretung @ web.de
 
Jochen Lemster
MINT-Elternvertretung
nordic.nature @ gmx.de