MINT

In der frühkindlichen Bildung in sächsischen Kindertageseinrichtungen wird dem Bereich MINT deutlich Priorität eingeräumt. Der Sächsische Bildungsplan als Leitfaden für pädagogische Fachkräfte in Krippen, Kindergärten und Horten sowie für Kindertagespflege enthält zwei (von sechs) Bildungsbereiche, die hier zugeordnet werden können:

• den Bereich der naturwissenschaftlichen Bildung unter dem Leitbegriff »Entdecken« sowie
• den Bereich der mathematischen Bildung unter dem Leitbegriff »Ordnen«.

Die 2009/10 durchgeführte Evaluation des Sächsischen Bildungsplans nahm den Bereich der mathematischen Bildung exemplarisch für die Untersuchung der Schulvorbereitung in den Blick. Im Ergebnis wird es weitere Schlussfolgerungen auch für die Fachdidaktik / Methodik der mathematisch-naturwissenschaftlichen Bildung in Kindertageseinrichtungen geben.

Das Landesmodellprojekt »Haus der Kleinen Forscher« in Kindertageseinrichtungen ist im Koalitionsvertrag zur Regierungsbildung verankert. Seit 2011 wird das aus Mitteln der Bundesregierung und der Stiftung »Haus der kleinen Forscher« finanzierte Projekt, das flächendeckend die sächsischen Kitas bei der naturwissenschaftlichen Bildung unterstützen soll, auch durch das SMK gefördert.

Stand der Netzwerkarbeit

Das SMK und ebenso das Projekt »Haus der kleinen Forscher« kooperiert mit der pädagogischen Initiative der Uni Bremen und des Eins-Bildungsverlages »NaturWissen schaffen«. Aus Mitteln des SMK wurden fachdidaktische und methodische Materialien für die sächsischen Kitas gekauft und verteilt.

Über die Richtlinie des SMK zur Förderung von Innovationsprozessen in Kindertageseinrichtungen und in der Kindertagespflege werden (weiterhin) Projekte mit überregionaler Bedeutung und Modellprojekte sowie Fachtagungen im Bereich der Kindertageseinrichtungen auch für den Bereich MINT gefördert. Darüber hinaus stehen den Kindertageseinrichtungen vielfältige Materialien auf dem Angebotsmarkt im Bereich der frühkindlichen Pädagogik zur Verfügung. Viele sächsische Kita haben sich in ihren Konzeptionen den Schwerpunkt naturnaher und auch naturwissenschaftlicher Bildung besonders gewidmet.

Im Rahmen der ganzheitlichen Bildung und Erziehung finden in den sächsischen Grundschulen Maßnahmen zur Stärkung der mathematisch- naturwissenschaftlich technischen Bildung vor allem in den Fächern Mathematik, Sachunterricht, Werken und Deutsch (hauptsächlich im Lernbereich Festigung und Vernetzung - Schreiben von Texten mithilfe des PC) ihren Niederschlag. Diese Fächer führen die Schülerinnen und Schüler altersangemessen an grundlegendes Wissen aus Geometrie, Arithmetik, Natur und Technik heran und begünstigen die Herausbildung vielfältiger Interessen.

Darüber hinaus werden Stunden aus dem Fach Deutsch differenziert zur informatischen Vorbildung genutzt. Zusätzlich werden mathematische, naturwissenschaftliche oder technische Themen im fächerverbindenden und fachübergreifenden Unterricht aufgegriffen. Jede Schülerin und jeder Schüler lernt pro Schuljahr mindesten 2 Wochen fächerverbindend. Besonders begabte Schülerinnen/Schüler wählen sich "Expertenthemen" aus.

Das Fach Werken wird, im Gegensatz zu anderen Bundesländern, als eigenständiges Fach unterrichtet. Es leistet im Rahmen der technisch-ökonomischen Bildung einen speziellen Beitrag zur ganzheitlichen Entwicklung des Kindes. Die Schülerinnen und Schüler entwickeln ein elementares Verständnis für technische Sachverhalte, entfalten ihre manuell-technischen Fähigkeiten und Fertigkeiten und entwickeln die Fähigkeiten, technische Probleme zu lösen. Folgende allgemeinen Ziele verfolgt das Fach Werken:

• Erwerb von Wissen über technische Zusammenhänge und technologische Vorgänge sowie über Werkstoffeigenschaften
• Entwicklung von Fähigkeiten zum Untersuchen ausgewählter technischer Objekte
• Entwicklung feinmotorischer und grundlegender manuell-technischer Fähigkeiten und Fertigkeiten

Zur intensiveren Förderung des elementaren Verständnisses für technische Sachverhalte hat das SMK die Erarbeitung einer Handreichung und eines Curriculums zur regionalen Fortbildung in Auftrag gegeben.

Das Fach Sachunterricht ist ein Kernfach der Grundschule. Die Grundlage für die Lehrplaninhalte bildet der Perspektivrahmen der Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichtes. Der Lehrplan für den Sachunterricht gliedert sich in Lernbereiche, die naturwissenschaftliche, gesellschaftswissenschaftliche und raumbezogene Bereiche in den Fächern der weiterführenden Schulen angemessen berücksichtigen.

Der Lernprozess im Sachunterricht geht vom Vorwissen und von spontanen Vermutungen der Schülerinnen und Schüler aus. Er führt allmählich zu ausbaufähigem Wissen und zu Vorstellungen, die an wissenschaftlichen Erkenntnissen orientiert sind. In allen Klassenstufen nimmt das Vorbereiten, Durchführen und Auswerten von Experimenten einen wesentlichen Bestandteil des Faches ein. Im Sachunterricht werden die den Lerninhalten zugeordneten Inhalte miteinander vernetzt, um übergreifende Zusammenhänge zu erfassen und damit begründete Sach- und Werturteile bilden zu können.

Im Fach Mathematik liegen die Schwerpunkte auf dem entdeckenden Lernen und in der Verbindung von arithmetischen und geometrischen Sachverhalten. Seit dem Schuljahr 2009/10 wurden die Kompetenztests flächendeckend in sächsischen Schulen eingeführt. Die Testaufgaben für das Fach Mathematik schreiben alle Schülerinnen und Schüler der Klassenstufe 3. In einer Datenbank werden fachspezifische Lernaufgaben bereitgestellt. Die Lernaufgaben stellen ein Angebot dar, aus dem die Lehrerin/der Lehrer auswählen kann. Die Aufgaben können entsprechend der konkreten Unterrichtssituation modifiziert werden. Ausgehend von der Analyse des Lernstandes der einzelnen Schülerin/des einzelnen Schülers unterstützen Lernaufgaben einen differenzierenden und individualisierenden Unterricht.
Zur Unterstützung der informatischen Vorbildung stehen den Schulen "Eckwerte zur informatischen Bildung" zur Verfügung.

Förderschulen orientieren sich hinsichtlich der mathematisch-naturwissenschaftlichen Bildung an den für die Grundschule sowie Oberschule getroffenen Aussagen. In den Förderschultypen Schule zur Lernförderung und Schule für geistig Behinderte wird lernzieldifferent, das heißt nach eigenen Lehrplänen unterrichtet.

In den mathematisch-naturwissenschaftlichen Fächern Mathematik, Physik, Biologie und Chemie eignen sich die Schülerinnen und Schüler grundlegende mathematisch-naturwissenschaftliche Kenntnisse, Verfahren und Methoden an. Schwerpunkte sind:

• Erkennen wechselseitiger Beziehungen zwischen Mensch, Natur, Umwelt und Technik
• Nutzen von ausgewählten mathematischen und naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen
• Gewinnen fachspezifischer Einsichten und deren Verknüpfung bei der Erarbeitung übergreifender Themen zum Verständnis von Alltagserscheinungen der Lebenswelt.

Jede Schülerin und jeder Schüler hat unabhängig von Art, Grad und Umfang seiner Beeinträchtigung Anspruch auf eine alle Entwicklungsbereiche umfassende Erziehung und auf Unterricht mit lebenspraktischem Bezug. Um dieses Lernkonzept umzusetzen, wurde bei der Lehrplanentwicklung die Bildungs- und Erziehungsarbeit in zehn Lernbereiche des grundlegenden Unterrichts und sieben Lernbereiche des fachorientierten Unterrichts untergliedert. Naturwissenschaftlicher Unterricht wird u. a. in den Lernbereichen Mathematik, Natur und Umwelt sowie Technik nach folgenden Prinzipien umgesetzt:

• Entwicklungsnähe
• Ganzheitlichkeit
• Kommunikations- und Handlungsorientierung

Die Lehrpläne der Oberschule bilden für eine zeitgemäße Unterrichtsgestaltung in den MINT-Fächern eine gute Arbeitsgrundlage. Ihnen liegt das Verständnis zu Grunde, durch stärker schüler- und handlungsorientiertes Lernen die Schülerinnen und Schüler als selbstständig, kooperativ und eigenverantwortlich Lernende intensiver als bisher in die schulische Arbeit einzubeziehen. Daher werden Schüler- und Handlungsorientierung als verbindliche didaktische Prinzipien der Unterrichtsgestaltung gefordert. Lerninhalte sind themen- und alltagsorientiert aufzubereiten, um Praxisnähe, Anwendungsfähigkeit und Gegenwartsbezug zu gewährleisten. Die Umsetzung dieser Lehrplanvorgaben ist Schwerpunkt der Arbeit der Fachberaterinnen und -berater.

Zur Unterstützung des naturwissenschaftlichen Unterrichts steht die Handreichung »Fachpraktisches Arbeiten im naturwissenschaftlichen Unterricht« zur Verfügung.

In den Regionen arbeiten Fachberaterinnen und -berater in überschulischen Fachzirkeln, führen Fortbildungsveranstaltungen durch und geben Anregungen zu schülerorientiertem Lernen. Sie stellen eine Vielzahl unterrichtsfachbezogener und außerunterrichtlicher Materialien zur Verfügung und unterstützen in diesen Fächern eingesetzte Lehrkräfte bei methodisch-didaktischen Fragen.

Kooperationen im Bereich MINT insbesondere bezogen auf den Unterricht in der Oberschule bestehen zu folgenden Einrichtungen:

• Zooschulen Dresden und Leipzig
• Schülerrechenzentrum Dresden
• Schulbiologiezentrum Leipzig
• Schulbiologiezentrum Chemnitz
• Inspirata Leipzig
• Schulsternwarten
• GaraGe Leipzig
• Erlebnisland Mathematik Dresden
• Miniwelt und Minikosmos Lichtenstein

Es gibt folgende Projekte und Angebote von Vereinen zur außerschulischen Technikbildung:

• Technisch-Ökologisches Projektzentrum e. V.: Europäisches Jugendkompetenzzentrum für erneuerbare Energien
• Station für Technik, Naturwissenschaften, Kunst e.V.: Arbeitsgemeinschaften Computertechnik, Kfz-Technik, Holzmodellbau, Flugmodellbau, Schiffsmodellbau, Technik, Elektronik, Robotik
• Naturwissenschaftlich-Technisches Jugendzentrum e. V.: Arbeitsgemeinschaften Mechatronik, Modellbau, Kleine Elektroniker, Fahrrad-Selbsthilfewerkstatt
• Förderzentrum für Jugend und Umwelt gGmbH: Jugendwerkstätten solaris und Kosmonautenzentrum „Sigmund Jähn“
• ROBOTERA-Zentrum Leipzig
• Technologieförderverein e. V.: SIGNO-Erfinderklub für Schüler und Schülerprojekte in der regionalen Wirtschaft
• Erfinderklub e.V.: SIGNO - Erfinderklubs für Schüler
• Sächsische Modellbahner-Vereinigung e. V.: Modelleisenbahn-Clubs und Modellbahn-Wettbewerbe
• Kinder- und Jugenddorf ERNA e. V.: Ferien- und Projektangebote in der Station Junger Techniker
• TECHNIKUM im Kinder- und Jugendhaus INSEL des LJBW e. V.
• schulische, regionale und landesweite Berufsmessen

Bei der Erarbeitung der Lehrpläne in den Naturwissenschaften wurde besonderer Wert auf den Erwerb von

• intelligentem und anwendungsbereitem Wissen
• Kompetenzen sowie auf die
• Werteorientierung

gelegt.

Ein wesentliches Prinzip war die Vernetzung der drei Naturwissenschaften. Das zeigt sich in fachübergreifenden Elementen in den Fachlehrplänen sowie in der Einrichtung des Profilunterrichts am Gymnasium. Die Lehrpläne sind so gestaltet, dass sie klare Standards definieren und den Lehrerinnen und Lehrern angemessene Freiräume bieten.
Die Rolle, die in Sachsen den Naturwissenschaften zukommt, zeigt sich auch im Vergleich der Stundentafeln der Gymnasien ausgewählter Bundesländer:

»Ein Beispiel der Stärkung der Naturwissenschaften ist die neue gymnasiale Oberstufe in Sachsen.
Der Anteil der Wochenstunden in den MINT-Fächern beträgt durchschnittlich  30,2%. Sachsen hat eine verpflichtende Belegung von zwei der drei Naturwissenschaften Physik, Chemie und Biologie in der gymnasialen Oberstufe festgeschrieben.

Vertreter der Hochschulen, der Industrie und der Wissenschaft äußerten sich zustimmend zu dem sächsischen Vorgehen. So ist nach Auffassung von Experten des Instituts für Pädagogik der Naturwissenschaften in Kiel die Breite der naturwissenschaftlichen Ausbildung der Tiefe der Ausbildung in einer einzelnen Naturwissenschaft vorzuziehen […].«

Im Bereich der berufsqualifizierenden Bildungsgänge (Berufsschule und Fachschule) besteht großer Fachkräftebedarf im MINT-Bereich, die Industrie- und Handelskammern (IHK) und die Handwerkskammern engagieren sich für die Berufs- und Studienorientierung.

Bei den Beruflichen Gymnasien und den Fachoberschulen gibt es ein breites Fachrichtungsangebot im MINT-Bereich der studienqualifizierenden Bildungsgänge:

• Berufliches Gymnasium: (Agrarwissenschaft, Ernährungswissenschaft, Biotechnologie, Informations- und Kommunikationstechnologie, Technikwissenschaft)
• Fachoberschule: (Agrarwirtschaft, Technik)

Etwa 40 % der Schülerinnen und Schüler am Beruflichen Gymnasium und etwa 20 % der Schülerinnen und Schüler an Fachoberschulen entscheiden sich für MINT-Fachrichtungen.

Ziel der Sicherung des Fachkräftebedarfs ist auch die Stärkung der dualen Berufsausbildung in MINT-Berufen. Einen Beitrag dazu leisten die Duale Berufsausbildung mit Abitur (DUBAS) und die erweiterte Berufsorientierung an der Fachoberschule (FOS+).

Ab 1. August 2018 wird am Beruflichen Gymnasium ein doppelqualifizierender Bildungsgang zum Regelangebot, der zusätzlich zum Erwerb der allgemeinen Hochschulreife in vier Jahren zum berufsqualifizierenden Abschluss in einem anerkannten Ausbildungsberuf führt (DUBAS). Bisher besteht diese Möglichkeit in den Berufsbereichen Informationstechnik, Metalltechnik und Wirtschaft und Verwaltung. Ab dem Schuljahr 2018/19 wird das Angebot um den Beruf des Mechatroniker/der Mechatronikerin erweitert.

Die Fachoberschule ermöglicht seit dem Schuljahr 2017/2018 eine erweiterte Berufsorientierung mit 800 Zeitstunden Fachpraxis in Klassenstufe 11. Dies erlaubt eine Lenkung der beruflichen Orientierung in Richtung einer verkürzten dualen Ausbildung und damit die Entwicklung der Fachoberschule zum Instrument der Nachwuchsgewinnung in Industrie und Handwerk (FOS+).

Ein wesentliches Element der Förderung mathematisch- und naturwissenschaftlich begabter Schülerinnen und Schüler sind die Gymnasien mit vertiefter mathematisch-naturwissenschaftlicher Ausbildung in Sachsen. Diese sind auch Mitglied des MINT-EC-Netzwerkes aus 295 Schulen in 16 Bundesländern und einer Auslandsschule in der Türkei sowie einer in Österreich. Im MINT-EC als nationalem Excellence-Netzwerk von Schulen mit Sekundarstufe II und ausgeprägtem Profil in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT) sind die folgenden sächsischen Gymnasien:

• Johannes-Kepler-Gymnasium Chemnitz
• Julius-Motteler-Gymnasium Crimmitschau
• Martin-Andersen-Nexö-Gymnasium Dresden
• Wilhelm-Ostwald-Gymnasium Leipzig
• Werner-Heisenberg-Gymnasium Riesa
• Geschwister-Scholl-Gymnasium Löbau
• Geschwister-Scholl-Gymnasium , Freiberg (ohne vertiefte Ausbildung)
• Marie-Curie-Gymnasium, Dresden (ohne vertiefte Ausbildung)
• Sächsisches Landesgymnasium Sankt Afra zu Meißen.

Wettbewerbe

Eine tragende Säule der Begabtenförderung stellen Schülerinnen- und Schülerwettbewerbe dar. Sie sind fest im Schulalltag verwurzelt. Sächsische Schülerinnen und Schüler beteiligen sich an einer Vielzahl von mathematisch-naturwissenschaftlichen und technischen Wettbewerben auf Landes- und Bundesebene sowie auf internationaler Ebene.

Landeswettbewerbe

• Sächsischer Geopreis
• Sächsische Geographie-Olympiade
• Sächsische Physikolympiade
• Sächsischer Informatikwettbewerb

Mehrländerwettbewerbe

• Adam-Ries-Wettbewerb
• Chemiewettbewerb »Chemie - die stimmt!«
• Chemiewettbewerb »Chemkids«

Bundeswettbewerbe

• Jugend forscht/Schüler experimentieren
• Siemens Schülerwettbewerb in Mathematik, Naturwissenschaften und Technik
• Geographiewettbewerb »National Geographic Wissen«
• BundesUmweltWettbewerb
• Bundeswettbewerb Informatik
• Bundeswettbewerb Mathematik
• Mathematik-Olympiaden
• Bundesweiter Wettbewerb Physik -Sekundarstufe I

Internationale Wettbewerbe

• Internationale JuniorScienceOlympiade
• Internationale Physik-Olympiade
• Internationale Mathematik-Olympiade
• Internationale Chemie-Olympiade
• Internationale Biologie-Olympiade
• Geographiewettbewerb »JANUS - Geographie bilingual«
• Europäischer Wettbewerb »Känguru der Mathematik«
• Internationale Elektrotechnik-Olympiade der Schulen der Euroregion Neisse

Die Organisation liegt bei den Mitgliedern des Landeskomitees zur Förderung mathematisch und naturwissenschaftlich begabter und interessierter Schülerinnen und Schüler.

Das SMK unterstützt die Durchführung der Wettbewerbe sowohl durch Bereitstellung von Ressourcen als auch durch Teilnahme von Vertretern des SMK an den entsprechenden Veranstaltungen.

Eine Besonderheit ist der von Sachsen ausgehende Adam-Ries-Wettbewerb. Er wird für interessierte Schülerinnen und Schüler der 5. Klassen und besonders begabte Grundschülerinnen und Grundschüler aus Sachsen, Bayern, Thüringen und Tschechien angeboten. 2017 nahmen an der ersten Stufe des Wettbewerbs ca. 1200 sächsische Schülerinnen und Schüler aus ca. 100 Schulen teil.

Die bundesweite Initiative »MINT Zukunft schaffen« unterstützt erfolgreich mit zahlreichen Partnerinnen und Partnern MINT als Breitensport, MINT als Bestandteil unserer Kultur und als Basis der Teilhabe an einer technologisch ausgerichteten Gesellschaft sowie als Basis für gute Berufs-und Aufstiegschancen. Im Jahr 2012 ist erstmals 7 sächsischen Gymnasien und 2013  2 weiteren Einrichtungen nach erfolgreicher Bewerbung und einem dreistufigen Auswahlverfahren die Auszeichnung »MINT-freundliche Schule« verliehen worden. 2017 waren es bereits 21 Gymnasien wiederholt, 1 Oberschule sowie 2 Grundschulen. Diese Schulen bewiesen mit den Leistungen und Angeboten einen hohen Stand an mathematisch-naturwissenschaftlichem Verständnis.

Ganztagsangebote

Zahlreiche Schulen bieten Projekte im naturwissenschaftlichen Bereich an, z. B. zu erneuerbaren Energien. Im Rahmen von Ganztagsangeboten machen viele Schulen von Möglichkeiten der Förderung leistungsstarker bzw. leistungsschwacher Schülerinnen und Schüler auf naturwissenschaftlichem Gebiet Gebrauch.

Schülerlabore

Das sind außerschulische Lernorte, in denen Schülerinnen und Schüler eigene Erfahrungen beim selbstständigen Experimentieren und Forschen machen. Die Einrichtungen sind meist an Forschungseinrichtungen oder Industriebetriebe angebunden. Dies macht die Schülerlabore zu sehr authentischen Lernorten, die den Schülerinnen und Schülern Einblicke in unterschiedliche Berufsfelder erlauben.

Einsatz digitaler Medien, Lernen

Der konsequente Einsatz digitaler Medien und der konsequente Wandel in der Aufgabenkultur führten in den letzten Jahren zu einer flächendeckenden Fortbildung von Lehrerinnen und Lehrern aus dem Bereich der Mathematik und Naturwissenschaften. Damit wurde eine spürbare Öffnung für neue Unterrichtsformen erreicht, wenngleich auf diesem Gebiet weiterhin großes Entwicklungspotenzial existiert.

Sachsen hat seit 1997 den grafikfähigen Taschenrechner an den Gymnasien verpflichtend eingeführt. Seit 2004 ist darüber hinaus der Einsatz von Taschencomputern mit Computer-Algebra-System, Tabellenkalkulation und dynamischer Geometrie an den allgemeinbildenden und beruflichen Gymnasien zugelassen.

Darüber hinaus wird gezielt digitale Technik in den naturwissenschaftlichen Fächern
z. B. zur Messwerterfassung sowie Modellbildung und Simulation eingesetzt. Hier liegt auch in den kommenden Jahren ein Schwerpunkt auf der Fortbildung zu didaktisch begründeten Einsatzkonzepten der Technologie, bis hin zur Aufgabenkultur in den zentralen Prüfungen.

Verstärkung der Zusammenarbeit mit externen Partnerinnen und Partnern

Die Möglichkeit des Frühstudiums insbesondere für Schülerinnen und Schüler der gymnasialen Oberstufe wird schrittweise durch die Gewinnung weiterer Partnerinnen und Partner ausgebaut, insbesondere auch im Bereich der MINT-Studienrichtungen. Vom Angebot eines Frühstudiums machten seit 2005 900 studieninteressierte Schülerinnen und Schüler an der Technischen Universität Dresden Gebrauch. Für das Sommersemester 2018 bewarben sich 47 Schülerinnen und Schüler zum (Wintersemester 2017/2018 56 Schüler/-innen) an der TU Dresden für ein Frühstudium. Im Sommer 2015 konnte ein Frühstudierender der TU Dresden sein Bachelorstudium gleichzeitig zum Abitur abschließen. Er promoviert seit September und ist derzeit vermutlich der jüngste TUD-Doktorand. Über 400 Schülerinnen und Schüler haben sachsenweit auf dem Weg des Frühstudiums vor allem in den Ingenieurwissenschaften sowie den mathematischen und naturwissenschaftlichen Studiengängen ihre Studiendauer nach dem Abitur verkürzt. Ca. 60% der Frühstudierenden wählten diese MINT-Angebote. Darüber hinaus gibt es Kooperationsvereinbarungen von Gymnasien mit Hochschulen und Instituten.

Mit der Stiftung der Deutschen Wirtschaft wurde das Projekt »MINTORING« durchgeführt, welches Schülerinnen und Schüler der oberen Jahrgangsstufen des Gymnasiums gezielt an die Befassung mit naturwissenschaftlichen Inhalten heranführt.

Gezielte Projektförderung

Im Rahmen der zur Verfügung stehenden Ressourcen werden gezielt auch weiterhin einzelne Projekte gefördert. So wird z. B. das Mit-Mach-Museum »Erlebnisland Mathematik« in Dresden direkt und die INSPIRATA gezielt in Veranstaltungen durch das SMK unterstützt.

Öffentlichkeitsarbeit

Über den Bildungsserver des Sächsischen Staatsministeriums für Kultus wird über MINT-Fächer und Projekte informiert. Das SMK ist bestrebt, verstärkt bestehende und neue Projekte in den Medieninformationen einer breiten Öffentlichkeit vorzustellen.
Die regelmäßige Teilnahme von Vertreterinnen und Vertretern des SMK bei Veranstaltungen und Wettbewerben wird angestrebt.