Symposium 2020
Am Montag, dem 06. Januar 2020 fand ein Symposium zur Rolle der Mathematik in den INT-Fächern statt, das vom Kompetenzzentrum „MINT-Lehrer lernen ein Leben lang“ (MINT L4) der RWTH Aachen organisiert wurde. Zielgruppe waren sowohl Lehrkräfte und Lehramtsanwärter_innen, als auch Studierende und Hochschulangehörige. Neben einer Plenumsveranstaltung und fachspezifischen Workshops gab es Gelegenheit zu Austausch und Information.
Hauptvortrag: Die Rolle der Mathematik in der Modellierung
Mathematik ist für unsere moderne Welt äußerst relevant, während Mathematikunterricht oft als nutzlos oder irrelevant angesehen wird. An Universitäten wurde die mathematische Mo dellierung als Fach ein geführt, an Schulen zu einem Schwerpunkt des Unter richt s gemacht, in der Hoffnung auf mehr Motivation der Schülerinnen und Schüler, und auf eine Erhöhung ihrer praxisrelevanten mathematischen Kompetenzen. An der Schule wird mathematische Modellierung häufig in Form eingekleideter Aufgaben umgesetzt, an der Universität in der Form von case studies, also einer Reihe scheinbar nicht zusammenhängender Anwendungsbeispiele. Funktioniert das? Warum überlässt man die Modellierung nicht den Anwendungsdisziplinen? Anders gefragt: Warum braucht man für die Modellierung Mathematikerinnen und Mathematiker, und warum sollte Modellierung in der Mathematik unterrichtet werden? Aus der Sicht eines sehr anwendungsnah arbeitenden und didaktisch affinen Mathematikers versucht der Vortrag, Antworten auf diese Fragen zu geben.
Diskussionstische zum fachlichen und themenbezogenen Austausch
Im Anschluss an den Hauptvortrag wurden themenspezifische Diskussionstische angeboten. Diese ermöglichten einen fachbezogenen Austausch zwischen Lehrkräften, Studierenden und Fachdidaktiker_innen.
Themenschwerpunkte waren:
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Studien(eingangs)beratung auf Basis einer Kompetenzdiagnostik für Studierende und Lehrende?
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Struktur und Funktion in der Chemie – Piezoelektrische Kristalle mithilfe der Mathematik erklären
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Fächerübergreifender Unterricht zwischen Informatik und Mathematik
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Experimente mit mathematischer Auswertung für die Sekundarstufen I und II (Biologie)
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Teach the truth - Mathematik angesichts einer berechtigten Forderung
Angebotene Workshops
A) David Buschhüter (Universität Potsdam): Mathematikbezogene Studienanforderungen für MINT-Studiengänge - übergreifend
Ausreichende mathematische Kenntnisse und Fähigkeiten zu besitzen, ist eine besonders relevante Studienanforderung für MINT-Studiengänge. Studierende scheitern oft an den entsprechenden Hürden, was zum Teil zu Studienabbruch führt. Aufgrund dessen wird häufig eine Verbesserung der Kommunikation zwischen Universität und Schule sowie eine Abstimmung mathematischer Inhalte gefordert. Es scheint sinnvoll die oben genannten Anforderungen gut zu kommunizieren und u. a. auch mit Lehrer*innen zu diskutieren. Es besteht dabei weiterhin Konsens darüber, dass Schule weit mehr Aufgaben als lediglich die Studienvorbereitung erfüllen muss. Im Rahmen dieses Workshops werden die zentralen mathematikbezogenen Studienanforderungen von MINT-Studiengängen sowie damit verbundene Forschungsergebnisse vorgestellt. Im Anschluss sollen die Anforderungen diskutiert und im Hinblick auf die aktuelle Bildungsrealität aus den Perspektiven der Teilnehmenden bewertet werden.
B) Johanna Heitzer (RWTH Aachen): Geister scheiden? Fächer verbinden! – Zur fruchtbaren Wechselbeziehung von Mathematik- und INT-Unterricht - übergreifend
Räuber-Beute-Beziehungen in der Biologie, Reaktionskinetik in der Chemie, Energiebilanzen in der Physik, Komplexitätsfragen in der Informatik und mechanische Kurven in der Technik: „Mathematik ist die Grundlage für alle Naturwissenschaften und Technologien“, betont das BMBF 2018. Andererseits lieben manche Schüler*innen ihre Naturwissenschaft gerade, so lange keine Formel auftaucht, und die Mathematik wird als phänomenarm wahrgenommen.
Anhand konkreter Vorschläge für einen fächerübergreifenden Mathematikunterricht und unter besonderer Berücksichtigung des Zusammenspiels der Methoden im Erkenntnisprozess möchte ich mit Ihnen das wechselseitig fruchtbare M-INT-Verhältnis beleuchten. Denn die Rückkehr zu G9 birgt hierfür neue Chancen und heute mehr denn je benötigte Fähigkeiten „kommen in Mint-Studiengängen oder dem Bereich der Philosophie deutlich häufiger vor“ – so sagt es Rezo 2019.
C) Maike Sube (RWTH Aachen): Der Evolution mit Mathematik auf der Spur - Biologie
Wie haben sich Lebewesen auf unserem Planeten entwickelt? Wer ist mit wem verwandt? Diese und viele weitere Fragen sind seit Jahrzehnten Thema der gesellschaftlichen und wissenschaftlichen Diskussion. Gerade in den letzten Jahren wurde hierzu vermehrt Forschung mit DNA-Daten und mathematischen Methoden betrieben. Mit unserem Unterrichtsmaterial werfen Schüler/innen der Sek. I oder II interaktiv und computergestützt mathematische Blicke auf die Evolution. Mit echten DNA-Sequenzen und mit Modellierung erarbeiten sie Methoden, mit denen Hypothesen zur Verwandtschaft erstellt werden können.
Im Workshop wird das Unterrichtsmaterial vorgestellt.
D) Ines Komor (Universität Duisburg-Essen): Lösungsbeispiele zum mathematischen Modellieren in der Chemie
Mathematische Modelle sind für das Verständnis chemischer Zusammenhänge und das Lösen chemischer Probleme von großer Relevanz. Wesentlich für das Erstellen von mathematischen Modellen ist das Erfassen des zugrundeliegenden chemischen Problems, das Mathematisieren der entsprechenden Zusammenhänge und das mathematische Arbeiten innerhalb des mathematischen Modells. Diese Schritte müssen gegebenenfalls mehrfach durchlaufen werden, bis eine Lösung für das Problem gefunden werden kann. Sie können folglich zu einem Kreislaufmodell für den Modellierungsprozess zusammengefasst werden und so eine allgemeine Struktur für das Lösen von Aufgaben vorgeben. Im Rahmen des Workshops soll anhand von Lösungsbeispielen gezeigt werden, wie Lernende sich neben dem Metawissen zum Modellierungsprozess auch chemische Inhalte erarbeiten können.