Einführungsvortrag 9.15 Forum Konzepte für einen sprachfördernden Unterricht im MINT-Bereich Prof. Dr. Heiko Krabbe Ruhr-Universität Bochum

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1 Abstracts Fachtagung MINT-Unterricht Samstag den Uhr Alexander-von-Humboldt-Gymnasium Bornheim Adenauerallee 50 Einführungsvortrag 9.15 Forum Konzepte für einen sprachfördernden Unterricht im MINT-Bereich Prof. Dr. Heiko Krabbe Ruhr-Universität Bochum Workshop Biologie 1 Raum 106 Biologieunterricht nach dem Daltonplan einfache Strategien zum selbstständigen Kompetenzerwerb Dr. Mathias Ebel, OStR, Gymnasium Alsdorf Die Daltonplanpädagogik setzt den Lernenden in den Mittelpunkt. Das bedeutet, Lernen nach Plan, in eigener Verantwortung und mit bestimmten Freiheiten- z. B. sich den Lehrer selbst zu wählen oder lieber eine Stunde später zur Schule zu kommen- Dalton macht s möglich! Der Lehrer begleitet dabei den Lernprozess, ohne diesen zu bestimmen. In der Praxis findet das selbstständige Lernen in eigenen Stunden statt, die fest im Stundenplan verankert sind. Die Zeit dafür kommt aus den Fächern: Jedes Fach gibt ein Drittel der klassischen Unterrichtszeit ab. Daraus ergeben sich gerade für den naturwissenschaftlichen Unterricht einige Herausforderungen und viele Möglichkeiten. Im Workshop werden verschiedene Beispiele aus der Praxis zur Diskussion gestellt. Workshop Biologie 2 Raum 10x Fachraum Laptop erforderlich Reichtum durch Mangel das Ökosystem Regenwald: ein Unterrichtsvorhaben für die Sekundarstufe II mit einem Praxisteil am außerschulischen Lernort Kölner Zoo Dr. Matthias Asher, Ralf-Dietmar Klaus, Kölner Zooschule & Kompetenzteam Köln Das Unterrichtsvorhaben zum Ökosystem Regenwald umfasst insgesamt drei Module, die aus einer Vorbereitungseinheit in der Schule, einer Exkursion zum außerschulischen Lernort Kölner Zoo und einer

2 Nachbereitung in der Schule bestehen. Die im Zentrum des Praxisteils stehende Originale Begegnung mit Regenwaldbewohnern im Zoo wird durch den Einsatz von Videosequenzen sowie digitale Erarbeitungs- und Auswertungsprogramme ergänzt, die zum tieferen Verständnis beitragen. Der Gesamtaufbau intendiert einen umfassenden Kompetenzaufbau in allen Bereichen des Kernlehrplans. Die entwickelten Materialien haben neben der Obligatorik besonders die Erprobung naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen im Sinne einer scientific literacy im Blick. Das exakte Beobachten, Beschreiben, Protokollieren, Vergleichen, Bewerten und Diskutieren wird eingeübt, wobei auch die Rolle des Menschen thematisiert wird. Da sich im Rahmen der MNU-Tagung der Praxisteil im Zoo nur schwer realisieren lässt, liegt der Schwerpunkt des Workshops auf den digitalen Selbstlernprogrammen zum Ökosystem Regenwald, ergänzt durch Videosequenzen, die anstelle der Originalen Begegnung im Rahmen des Workshops eingesetzt werden. Zur Teilnahme am Workshop ist es erforderlich, einen eigenen Laptop (mit Betriebssystem Windows) mitzubringen, um die Materialien selber erproben zu können. Workshop Chemie 1 Raum 110 Birgit Plorin, Steinbart-Gymnasium, Duisburg, Dr. Holger Ecken, Erasmus-von-Rotterdam Gymnasium, Viersen Die neuen Kernlehrpläne für die Sekundarstufe II in Chemie geben drei Unterrichtsvorhaben in diesem Bereich vor: Farbstoffe im Alltag, Bunte Kleidung und Nitratbestimmung im Trinkwasser. Auf die dazu gehörenden Themen und Kontexte bezieht sich der Workshop. An einfachen, motivierenden Versuchen mit Alltagsbezug wird die Thematik so vorgestellt, dass die einzelnen Module gut miteinander kombiniert und durch bereits vorhandene Unterrichtsreihen ergänzt werden können. Darüber hinaus werden alternative Ansätze sowie Übungs- und Vertiefungsmöglichkeiten vorgestellt. Die Arbeit mit dem Photometer ist im Workshop integriert. Dabei wird das Photometer nicht isoliert behandelt, sondern die leichte Handhabung ermöglicht den wiederholten Einsatz mit unterschiedlichen Intentionen im Verlauf der Qualifikationsphase. Workshop Chemie 2 Raum 109 Alles Plastik? - Kleidung aus Kunststoffen Manuela Raida (ZfsL Engelskirchen), Martin Sina (Abtei-Gymnasium Brauweiler, MNU-Vorstand Nordrhein) Workshop Physik 2 nur 13,.15 Raum 102 Sprachförderung mit Kompetenzaufgaben im Physikunterricht Prof. Dr. Heiko Krabbe Ruhr-Universität Bochum Anhand von komplexeren Lernaufgaben werden Möglichkeiten der sprachlichen Unterstützung (Scaffolds) vorgestellt. Nach einer Charakterisierung von Kompetenzaufgaben erhalten die Teilnehmer einen Einblick in die Ziele MINT-bezogener Sprachförderung und dafür geeignete Übungsformen, um schließlich selbst entsprechende Aufgaben zu gestalten

3 Workshop Physik 1 Raum 101 Wie kann ich effektiver Physik unterrichten? Dr. Simon Zander Kaarst Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass eine an Lernprozessen orientierte Unterrichtsstruktur den Fachwissenserwerb der Lernenden unterstützt. Im Rahmen einer Lehrerfortbildung wurden Lehrkräfte über ein Jahr im Physikunterricht entsprechend fortgebildet (Krabbe, Zander & Fischer, 2015). Insbesondere schwache SuS konnten dabei von der verbesserten Strukturierung profitierten (Zander, 2016). Im Vergleich zu parallel durchgeführtem herkömmlichem Physikunterricht betrug der Vorteil im Fachwissen bis zu einem Schuljahr. Im Workshop werden zentrale Aspekte an Lernprozessen orientierten Unterrichts erarbeitet, wie er von Oser (2001) vorgeschlagen wird. Anschließend werden von uns vorgestellte Unterrichtsbeispiele gemeinsam analysiert und eigener Unterricht geplant. Schließlich wird diskutiert, wie im Alltag eine Umsetzung der vorgestellten Modelle gelingen kann. Grundlage für die Gestaltung des Workshops ist das Material, das unter veröffentlicht ist. Workshop Informatik Raum wird noch bekannt gegeben Programmiereinstieg mit Arduinos Nadine Bergner Lehr- und Forschungsgebiet Informatik RWTH Aachen Aller Anfang ist schwer so auch der Einstieg in die textuelle Programmierung. Gerade zu Beginn fällt es Schülerinnen und Schülern oft schwer, die Konzepte der textuellen Programmierung zu verstehen. Bleiben frühe Erfolgserlebnisse aus, so wird es immer schwerer die Motivation aufrecht zu erhalten. Hier kommt der Arduino ins Spiel! Arduino, das ist eine preiswerte Mikrocontrollerplattform, die speziell für Unterrichtszwecke entwickelt wurde. Durch einfach zu erlernende Grundbefehle können schnell und unkompliziert LEDs zum Leuchten und Motoren zur Bewegung gebracht werden. Schnelle Erfolgserlebnisse garantiert! Durch ein Feedback in der echten Welt können Schülerinnen und Schüler ihre Ergebnisse unmittelbarer erleben als in der üblichen Programmierung. Mit dem Workshop Informatik enlightened hat das Team des InfoSphere ein Konzept erstellt mit dem Schülerinnen und Schüler anhand von Experimenten rund um das Thema Licht schnell und einfach die Grundlagen textueller Programmierung erlernen könnten. Informationen dazu gibt es bei: Workshop fachübergreifend Raum 112 Schülerversuche zum Thema Energie Günter Janzen Vertretungsstunden sinnvoll gestalten, sowohl für den Vertretungslehrer als auch für die Schüler fällt nicht immer leicht. Dabei ergibt sich hier die Möglichkeit Schülerversuche, ein muss im NW-Unterricht, auszuprobieren. Das Material findet sich nicht nur im Energiekoffer sondern in jeder Sammlung und lässt sich leicht in jedem Klassenraum einsetzen. Testen sie es selbst und nehmen sie sich die Anleitungen mit. Das Material wurde im Jahr der Energie von dem Verein MNU fachübergreifend aus Biologie, Chemie und Physik zusammengestellt zu den Themen: Energiearten, Energiefortpflanzung und Energieumwandlung.

4 Workshop Mathematik M1 Raum 103 Sprachsensibler Mathematikunterricht Dilan Sahin Dortmund Im Rahmen des Projektes Sprachsensibles Unterrichten fördern werden für die 2. Phase der Lehrerausbildung (Vorbereitungsdienst) praxisnahe Module zur Fortbildung im Bereich des sprachsensiblen Unterrichtens entwickelt, mit denen Lehramtsanwärterinnen und -anwärter für den Umgang mit einer sprachlich heterogenen Schülerschaft qualifiziert werden sollen. Das Fachcluster Mathematik arbeitet an verschiedenen Modulen zum sprachbildenden Mathematikunterricht. Im Rahmen des Workshops erhalten Sie Einblicke in das Modul Darstellungsvernetzung zur integrierten Vorstellungs- und Sprachförderung. Die Vernetzung der verschiedenen Darstellungsebenen gilt als zentrales didaktisches Prinzip sowohl zum Ausbau mentaler Konstrukte von abstrakten Begriffen (Verstehensorientierung / Grundvorstellungen) als auch zur Sprachbildung. Am konkreten Beispiel der Wendestellen werden Vernetzungsaktivitäten vorgestellt, die Sie in Ihrem eigenen Unterricht einsetzen können. Workshop Mathematik M2 Raum 104 Arbeitsblätter zufällig erzeugen mit Excel Wolfgang Göbels Köln Als Basis für weiterführende Problemstellungen sind umfangreiche Trainingsaufgaben unerlässlich. Diese werden in der Regel als wenig motivierend empfunden. In diesem Workshop wird eine Auswahl elementarer Übungsaufgaben großenteils für die Klassen 5 und 6 vorgestellt, die mittels des in Excel integrierten Zufallsgenerators in beliebiger Anzahl erstellt werden können. Die entstehenden Arbeitsblätter sind überwiegend in verschiedene innovative Rätselformen mit Schülerselbstkontrolle eingekleidet, entlasten somit die Lehrkraft enorm und erzeugen gleichzeitig besondere Spannung bei den Schülerinnen und Schülern. Durch die spielerischen Aspekte werden Anreize geschaffen, die oft als trocken empfundenen grundlegenden Übungen interessant zu vermitteln. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer sollen die Excel-Arbeitsblätter kennenlernen und erproben. Bitte Notebook mitbringen, auf dem Excel vollständig mit den Add-Ins-Analysefunktionen, die im Lieferumfang enthalten sind, installiert ist. Die themenbezogenen Dateien werden zum Kopieren zur Verfügung gestellt. Besondere Vorkenntnisse zum Umgang mit Excel werden nicht vorausgesetzt. Workshop Mathematik M2 Raum 106 GTR-Einsatz (TI-Nspire CX) im Hinblick auf das erste GTR Abitur 2017 in NRW

5 Vortrag Mathematik Raum 39 Anschauliche und kalkülfreie Einstiege in die Differenzial- und Integralrechnung Hans-Jürgen Elschenbroich & Günter Seebach GeoGebra-Institut Köln/Bonn Der Analysis-Unterricht ist in der Schule oft dadurch geprägt, dass (zu) früh mit dem Kalkül gearbeitet wird, dann Kalkül vor Verständnis geht und oft nur noch unverstanden gerechnet wird. Im Vortrag wird gezeigt, wie man mit einem dynamischen Verständnis von funktionalem Denken und geeigneten dynamischen Lernumgebungen wie FUNKTIONENLUPE und INTEGRATOR das eigene Entdecken und den kalkülfreien Aufbau von Grundvorstellungen in den Vordergrund stellen kann. Die FUNKTIONENLUPE ist eine Adaption und umfangreiche Erweiterung des Funktionenmikroskops von Kirsch mit kalkülfreien graphischen Zugängen zu Steigung, Ableitung, Krümmung und Approximation. Der INTEGRATOR simuliert einen analogen Integraphen und ermöglicht einen kalkülfreien graphischen Zugang zu Integral, Integralfunktion, Hauptsatz und Volumenintegration. Beide Lernumgebungen bieten aufbauend auf altbewährten, aber fast vergessenen analogen Ideen eine dynamische Visualisierung mit Hilfe von Zugmodus, Schiebereglern und Ortslinien unter Ausnutzung der Rechenpower von GeoGebra. Natürlich soll die Anschaulichkeit Kalkül und Theorie nicht ersetzen, aber beiden eine tragfähige Grundlage geben. Zu diesem Vortrag gibt es zur Vertiefung und praktischen Erprobung auch einen Workshop. Workshop zu dem Vortrag Raum 108 nur Uhr Anschauliche und kalkülfreie Einstiege in die Differenzial- und Integralrechnung Hans-Jürgen Elschenbroich & Günter Seebach GeoGebra-Institut Köln/Bonn Dieser Workshop ergänzt und vertieft den gleichnamigen Vortrag (kann aber auch unabhängig davon besucht werden). Hier können Sie mit den Lernumgebungen FUNKTIONENLUPE und INTEGRATOR zum einen selbst erleben, wie man beim Einstieg in die Differenzial- bzw. Integralrechnung das eigene Entdecken und den kalkülfreien Aufbau von Grundvorstellungen in den Vordergrund stellen und einen direkten Weg zu Ableitungsfunktion und Integralfunktion finden kann. Darüber hinaus lernen Sie auch kennen, wie Sie mit GeoGebra solche Lernumgebungen selber erstellen können. Bitte bringen Sie einen Laptop mit einer aktuellen GeoGebra-Version mit!

6 Vortrag Chemie 1 Raum Uhr Chemieunterricht sprachsensibel gestalten Cana Bayrak, M.Ed., Didaktik der Chemie I, TU-Dortmund Die Generierung und Überprüfung von Hypothesen mittels Experimenten ist zentrale Methode naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung und somit auch des naturwissenschaftlichen Fachunterrichts. Die schriftliche Dokumentation des Prozesses der Erkenntnisgewinnung erfolgt üblicherweise in Form von Versuchsprotokollen. Sie dokumentieren den Verlauf einer experimentellen Ereigniskette so, dass der Ablauf von anderen nachvollzogen und reproduziert werden kann. Es ist anzunehmen, dass das Schreiben von Versuchsprotokollen und insbesondere das Verfassen einer Auswertung einen stark reflexiven Schreibprozess darstellt, bei dem während des Schreibens und der damit verbundenen Überprüfung des Geschriebenen Wissensstrukturen neu aufgebaut werden. So kann die sprachsensible bzw. schreibsensible Gestaltung des Fachunterrichts sowohl zur sprachlichen Bildung als auch zur besseren Durchdringung fachlicher Inhalte beitragen. In dem Vortrag soll exemplarisch am Versuchsprotokoll gezeigt werden, wie die Erarbeitung, das Einüben und die Wiederholung des textsortenspezifischen Schreibens im Fachunterricht umgesetzt werden kann. Vortrag Physik 1 Raum Uhr Von Keplers Gesetzen zu Einsteins Gravitationswellen Dr. Michael Geffert Uni Bonn Die Messung der Bewegungen von Himmelskörpern spielt in der Astronomie eine wichtige Rolle. Bewegungen liefern mit Hilfe des Gravitationsgesetzes z.b. Aussagen über die Massen von Sternen und Sternsystemen. In diesem Vortrag soll die Geschwindigkeitsmessung von Sternen erläutert und ihre Bedeutung für die astronomische Forschung dargestellt werden. Dabei geht es auch um die Frage, welche der Messungen auch im Schulunterricht eine Rolle spielen könnten. Vortrag Physik 2 Raum Uhr Das Inhaltsfeld Quantenobjekte im Grundkurs SII Physik Udo Wlotzka StD Dortmund Der Kernlehrplan Physik SII (2013) schlägt das Inhaltsfeld 2 Quantenobjekte als erstes Inhaltsfeld im Rahmen der Grundkurssequenz vor. Dieser vorgeschlagene Weg führte in Implementations- und Fortbildungsveranstaltungen zu Irritationen und Kontroversen, wurde dann aber zunehmend als gangbar, ja sogar sinnvoll eingeschätzt. Im Vortrag werden zunächst didaktische und methodische Aspekte sowie Schwierigkeiten und Vorteile beleuchtet und eine Bandbreite an Planungs- und Handlungsoptionen dargestellt. Danach wird ein bereits erprobter Unterrichtsgang mit Beispielen eingesetzter Materialien vorgestellt und über Erfahrungen berichtet.