MINT-Lernzentrum
Transfer von der Lehr- und Lernforschung in die schulische Praxis
Willkommen im MINT-Lernzentrum
Das Ziel des MINT-Lernzentrums der ETH Zürich besteht darin, das schulische Lernangebot
in den MINT-Bereichen nachhaltig zu optimieren. Das MINT-Lernzentrum ist Teil des ETHKompetenzzentrums für Lehren und Lernen, EducETH.
Im MINT-Lernzentrum entwickeln Lehr- und
Lernforscher/innen gemeinsam mit erfahrenen Gymnasiallehrpersonen Unterrichtseinheiten zu zentralen Themen der Schulfächer
Biologie, Chemie, Mathematik und Physik.
Diese Unterrichtseinheiten werden ausgehend von neuesten Erkenntnissen der empirischen Lehr- und Lernforschung gestaltet und sorgfältig im Unterricht erprobt.
Naturwissenschaftliche und mathematische
Themen werden mit Lernformen unterrichtet,
die sich in experimentellen Vergleichsstudien
als besonders lernwirksam erwiesen haben
und die Konstruktion von intelligentem Wissen
fördern. Diese Lernformen werden als kognitiv
aktivierend bezeichnet, weil sie die Lernenden
dazu anregen, aktiv an der Organisation ihres
Wissens zu arbeiten und ihr Begriffswissen
umzustrukturieren.
Lageplan ETH Zentrum, Gebäude IFW / RZ
Leitung
Dr. Ralph Schumacher
[email protected]
Die Unterrichtseinheiten des MINT-Lernzentrums werden im Rahmen der Ausbildung
von Gymnasiallehrpersonen an der ETH
Zürich sowie durch Fortbildungen für einzelne
Lehrpersonen oder Fachschaften angeboten.
Prof. Dr. Andreas Vaterlaus
[email protected]
Administration
Susanne Schawalder
[email protected]
Adresse
Die Leiter des MINT-Lernzentrums:
Dr. Ralph Schumacher und Prof. Dr. Andreas Vaterlaus
(v.l.n.r.)
ETH Zürich
MINT-Lernzentrum
RZ E 1.1
Clausiusstrasse 59
8092 Zürich
Der Abdruck der Grafik auf dem Titelblatt erfolgte mit freundlicher Genehmigung von Prof. Dr. Bernd Thaller, Institut für Mathematik
der Universität Graz.
EducETH
Kompetenzzentrum für Lehren und Lernen
Lehr- und Lernforschung
Bei der Entwicklung, Erprobung und
Evaluierung von Unterrichtsmaterialien arbeitet das MINT-Lernzentrum eng mit der
Professur für Lehr- und Lernforschung der
ETH Zürich zusammen.
Die zuständige Forschungsgruppe:
Dr. Sarah Hofer, Prof. Dr. Elsbeth Stern, Dr.
Lennart Schalk
(v.l.n.r.)
Fortbildungsangebote
Kursprogrammund Information
Das MINT-Lernzentrum bietet Fortbildungen für Lehrpersonen sowie für Fachschaften zu den
Schulfächern Biologie, Chemie, Mathematik und Physik an. In den Fortbildungen werden die
Lehrpersonen im Einsatz von Unterrichtseinheiten geschult, die am MINT-Lernzentrum über
mehrere Jahre von erfahrenen Lehrpersonen gemeinsam mit Lehr- und Lernforschern entwickelt
sowie im Unterricht getestet wurden. Insbesondere bereiten die Fortbildungen darauf vor, kognitiv
aktivierende Lernformen im Unterricht einzusetzen. Bei den Themen der Unterrichtseinheiten
handelt es sich um zentrale Themen des mathematisch-naturwissenschaftlichen Curriculums.
Das MINT-Lernzentrum bietet regelmässig Fortbildungen zu den folgenden Themen an:
• Umsetzung von Forschungsergebnissen: Es kommen Lernformen zum Einsatz, die sich in
empirischen Vergleichsstudien als besonders lernwirksam erwiesen haben.
• Erprobung einzelner Lernformen: Zu einzelnen Lernformen werden Vergleichsstudien durchgeführt, um zu belegen, dass sie lernwirksam umgesetzt wurden. Zum Beispiel konnte in einer
Studie mit 280 Schülerinnen und Schülern der Kantonsschule Baden gezeigt werden, dass
das mathematische Konzept der Steigung im Vergleich zu herkömmlichem Unterricht besser
verstanden wird, wenn die Lernenden schrittweise angeleitet werden, es selber zu konstruieren.
Alice hat die nebenstehende Abbildung einiger Geraden vor sich. Sie ruft Bob an, der die
Grafik nicht sieht, und möchte ihm erzählen, wie die Geraden aussehen und insbesondere,
wie steil sie sind. Können Sie Alice bei diesem Unterfangen helfen? Können Sie die Steilheit
der Geraden durch eine einzige Zahl ausdrücken, die Alice am Telefon nennen kann?
• Evaluation ganzer Unterrichtseinheiten: Auch die einzelnen Unterrichtseinheiten wie zum
Beispiel die Einheit „Grundkonzepte der Mechanik“ werden evaluiert und mit herkömmlichem Unterricht verglichen. Die Studie zeigt, dass die MINT-Gruppe der Vergleichsgruppe
in Konzeptverständnis und Rechenfähigkeiten deutlich überlegen ist. Auch zeigen gerade die
intelligenten Schülerinnen weitaus bessere Leistungen als im herkömmlichen Unterricht.
Chemie
• Das Orbitalmodell und die moderne Quantentheorie im gymnasialen Chemieunterricht
• Das Periodensystem der Elemente auf der Basis des Coulombgesetzes und des Orbitalmodells
• Zwischenmolekulare Kräfte
• Mobile Energiequellen: Batterien, Akkus und Brennstoffzellen in der Redox-Chemie
Mathematik
• Zahlen, Gleichungen, Linearität, lineare Gleichungssysteme
• Funktionen
• Exponential- und Logarithmusfunktionen
• Trigonometrie
• Wahrscheinlichkeitsrechnung (Stochastik)
• Folgen, Reihen und Grenzwerte
• Differentialrechnung
Die vom MINT-Lernzentrum entwickelten
Unterrichtsmaterialien werden in mehrfacher Weise durch empirische Untersuchungen
gestützt:
• Testentwicklung: Zu jeder Unterrichtseinheit werden Vor- und Nachtests entwickelt, um die
Vorkenntnisse und Lernfortschritte in den jeweiligen Inhaltsgebieten erfassen zu können. Diese
Tests werden in umfangreichen Schulversuchen wiederholt erprobt und optimiert.
Biologie
• Bioindikatoren zur Erfolgskontrolle einer Flussrevitalisierung
• Landschaftsgenetik: Wo baue ich die Grünbrücke?
Mitarbeiter des MINT-Lernzentrums: Armin Barth, Michael Brunisholz, Brigitte Hänger, Juraj Lipscher, Ralph Schumacher
(v.l.n.r) Es fehlen auf dem Bild: Roger Deuber, Herbert Rubin, Patrick Faller
Umfang und zentrale Elemente der Unterrichtseinheiten
Die Unterrichtseinheiten umfassen stets mehrere Lektionen, wobei die Anzahl der Lektionen
variieren kann. Es gibt Einheiten mit 8 bis 12 Lektionen und Einheiten, die Materialien für ein
ganzes Semester enthalten. Zusätzlich zu den Kernlektionen enthalten alle Unterrichtseinheiten optionale Lektionen zur Vertiefung des Lernstoffs. Die Unterrichtseinheiten sind modular
aufgebaut und können mit anderen Unterrichtseinheiten des MINT-Lernzentrums (zu anderen
Themen sowie zum gleichen Thema auf unterschiedlichen Klassenstufen) kombiniert werden.
Zu jeder Unterrichtseinheit gehören Vor- und Nachtests, Übersichten über gängige Schülervorstellungen, Vorschläge für die Lektionsgestaltung, Arbeitsblätter, Aufgaben (mit Lösungen)
sowie Vorschläge für Vertiefungsaufträge. Ausserdem gibt es zu vielen Einheiten aufwändig gestaltete Power Point-Präsentationen.
Die Fortbildungen finden jeweils am Freitagnachmittag von 14 bis 17 Uhr sowie am Samstag von
9 bis 16 Uhr am MINT-Lernzentrum an der ETH Zürich statt. Die Teilnehmer-/-innen erhalten
einen Ordner mit umfangreichen Unterrichtsmaterialien.
Physik
• Schallausbreitung
• Grundkonzepte der Mechanik: Trägheit und Wechselwirkung als Schlüssel zum Verständnis
von Kräften
• Energie in der Mechanik: Wie Energie- und Impulserhaltung den Ablauf natürlicher und technischer Vorgänge bestimmen
• Thermodynamik anhand der Geothermie
• Vom Doppelspalt zum Quantencomputer
Allgemeine Informationen und Kontakt
Auf unseren Webseiten finden Sie viele Beispiele für die Umsetzung kognitiv aktivierender
Lernformen: www.educ.ethz.ch/mint
Das Fortbildungsangebot wird fortlaufend um neue Themen ergänzt. Die aktuellen Termine
finden Sie hier: http://www.educ.ethz.ch/mint/fort
Angebote für Fachschafts-Fortbildungen finden Sie auf unserer Website:
http://www.educ.ethz.ch/mint/fort/Fachschaft