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Schweizer MINT-Studie

Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik

Naturwissenschaftliches Denken ab der Primarschule fördern

Um den naturwissenschaftlichen Unterricht auf der Grundlage der Lehr- und Lernforschung zu optimieren, führt das Institut für Lehr- und Lernforschung der ETH Zürich unter der Leitung von Prof. Dr. Elsbeth Stern gemeinsam mit Dr. Ralph Schumacher vom MINT-Lernzentrum der ETH Zürich seit 2011 eine langfristig angelegte Längsschnittstudie mit ausgewählten Schulen in der Schweiz durch. In dieser Studie werden Ergebnisse der Lehr- und Lernforschung umgesetzt, um den Unterricht besonders anregend und lernwirksam zu gestalten. Es wird untersucht, wie sich dieser optimierte Unterricht im Vergleich zu herkömmlichem Unterricht auf verschiedene Aspekte des Lernens und der geistigen Entwicklung der Schülerinnen und Schüler im Einzelnen auswirkt (schulische Leistungen, naturwissenschaftliches Wissen, Übertragung des Gelernten auf neue Situationen, Motivations- und Interessensentwicklung). Die Studie ist langfristig angelegt, so dass den Schülerinnen und Schülern während ihres gesamten schulischen Curriculums von der Primarschule bis zum Schulabschluss immer wieder optimierte naturwissenschaftliche Unterrichtsangebote gemacht werden.

In der ersten Phase dieser Studie (Klassenstufen eins bis vier) werden die von Prof. Dr. Kornelia Möller und ihren Kollegen von der Universität Münster entwickelten KiNT-Kisten zu den Themen «Luft und Luftdruck», «Schall», «Schwimmen und Sinken» sowie «Brücken – und was sie stabil macht» in der Primarschule eingesetzt. Die KiNT-Kisten sind in ihrer Lernwirksamkeit bewährt und mehrfach wissenschaftlich geprüft. Sie umfassen sehr ansprechend gestaltete Experimentiermaterialien für die Schülerinnen und Schüler sowie sehr gut ausgearbeitete Ordner mit Anleitungen, Hilfestellungen und inhaltlichen Informationen für die Lehrpersonen. In den darauf folgenden Phasen der Längsschnittstudie (Klassenstufen fünf bis zwölf) werden Unterrichtsmaterialien eingesetzt, die vom MINT-Lernzentrum der ETH Zürich entwickelt wurden. Sie schliessen an die Themen der vorangegangenen Unterrichtsmaterialien an und führen sie auf einem höheren Anspruchsniveau fort. Diese weiterführenden Unterrichtsmaterialien sind ebenfalls aufgrund der eingesetzten kognitiv aktivierenden Lernformen besonders lernwirksam.

An dieser Längsschnittstudie nehmen gegenwärtig fast 200 Lehrpersonen sowie über 4000 Schülerinnen und Schüler teil. Auf einer Veranstaltung für die teilnehmenden Lehrpersonen am 15. Mai 2013 an der ETH Zürich wurden bereits erste Zwischenergebnisse bekannt gemacht. Es zeigte sich, dass der Einsatz der KiNT-Unterrichtsmaterialien im Vergleich zum herkömmlichen Unterricht sehr deutliche Lerneffekte hat. Die Schülerinnen und Schüler haben in den vier Themenbereichen «Luft und Luftdruck», «Schall – Was ist das?», «Schwimmen und Sinken» sowie «Brücken – und was sie stabil macht» viele Kenntnisse erworben, die sie im herkömmlichen Unterricht nicht erhalten hätten. Es wird erwartet, dass sie mit diesem Wissen besser auf den naturwissenschaftlichen Unterricht in höheren Klassenstufen vorbereitet sind als Kinder, die am herkömmlichen Unterricht teilgenommen haben.

Ein weiteres interessantes Ergebnis besteht darin, dass Mädchen und Jungen in vergleichbarem Umfang dazugelernt haben. Unterschiede zwischen den Geschlechtern, denen zum Beispiel verschiedene Interessen zugrunde liegen können, wurden durch den Unterricht mit den KiNT-Materialien nicht verstärkt. Zudem zeigte sich, dass Kinder in allen Altersgruppen in vergleichbarem Umfang neues Wissen aufgebaut haben. Beispielsweise haben Zweitklässler vom Unterricht zum Thema «Schwimmen und Sinken» in ähnlicher Weise profitiert wie Viertklässler. Dies bestätigt die Vermutung, dass es sinnvoll ist, bereits frühzeitig mit naturwissenschaftlichem Unterricht zu beginnen.

Weitere Informationen zur Längsschnittstudie finden Sie auf unseren Webseiten.

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