MINT am EMG

Unter MINT-Fächern versteht man die Fächer aus den Bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik. Und hier hat das EMG Einiges zu bieten, was man nicht unbedingt an jeder Schule findet. Egal ob beim Fächerangebot bzw. Kursangebot, der Teilnahme an Wettbewerben, MINT-spezifischen Kooperationen, der technischen Ausstattung oder bei entsprechenden Modulen der Berufsorientierung – der besondere Stellenwert der MINT-Fächer ist in der Bonnstraße an vielen Stellen wahrnehmbar.

MINT-freundliche Schule

Seit September 2016 darf sich das Ernst-Mach-Gymnasium MINT-freundliche Schule nennen. Die Initiative "MINT - Zukunft schaffen", die unter der Schirmherrschaft von Bundekanzlerin Angela Merkel steht, befand Engagement, Angebot und Ausstattung des EMGs für auszeichnungswürdig. Warum? Das können Sie den folgenden Punkten auf dieser Seite entnehmen.

"Mach MINT" - MINT-Zertifikat und -Bonusheft

"Mach MINT" heißt die Initiative, die das EMG Ende des Jahres 2018 ins Leben gerufen hat. Schülerinnen und Schüler erhalten zusammen mit ihrem Abiturzeugnis ein Zertifikat, das ihr besonderes Engagement in den MINT-Fächern attestiert.

Die Ziele von "Mach MINT" bestehen in einer zusätzlichen Motivation für die MINT-Fächer und einer Wertschätzung erbrachter Leistungen bzw. des erbrachten Engagements. In Bewerbungssitiationen kann das Zertifikat dem betreffenden Betrieb oder der betreffenden Ausbildungseinrichtung als Nachweis der besonderen MINT-Eignung vorgelegt werden.

Voraussetzung für den Erhalt des Zertifikats sind kontinuierliche Aktivitäten in den entsprechenden AG-, Unterrichts- und Wettbewerbsangeboten. Auch die Besuche von Ferienakademien o.ä., die Anfertigung von MINT-Facharbeiten oder Berufspraktika mit MINT-Schwerpunkten finden Berücksichtigung. Damit orientiert sich das EMG eng an den Kriterien des vom nationalen Excellence-Schulnetzwerk „MINT-EC“ vergebenen Zertifikats.

Schon in der Klasse 5 können die Jungen und Mädchen beginnen, ihr MINT-Portfolio zu füllen - z.B. in einer der vielen AGs mit MINT-Schwerpunkt. Damit im Laufe der Zeit keine der Aktivitäten in Vergessenheit gerät, erhalten interessierte Schülerinnen und Schüler das zugehörige MINT-Bonusheft, in das jede AG-Teilnahme, jeder Wettbewerb, alle relevanten Kurs- und Unterrichtsbelegungen usw. eingetragen werden.

Fächerangebot & Leistungskurse

Freiräume für die Gestaltung eigener innovativer Unterrichtsangebote bieten sich vor allem im Wahlpflichtbereich der Stufen 8 und 9. Das EMG bietet hier die selbst entwickelten Unterrichtsfächer Mathematik/Physik/Informatik und Biochemie an. Mit Informatik „pur“ steht ein drittes MINT-Fach zur Wahl.

Auch in der Qualifikationsphase nutzt das EMG die Freiräume in der Unterrichtsgestaltung für die Ausweitung des MINT-Angebots: In „Nachhaltigkeit“, „Neurophysiologie“ und „Mathe plus“ stehen zwei Fächer zur Wahl, mit denen die Schule im MINT-Bereich eigene Wege geht.

Am Ernst-Mach-Gymnasium werden Leistungskurse in allen drei naturwissenschaftlichen Fächern (Physik, Chemie, Biologie) und dem Fach Mathematik angeboten. Im Jahr 2015 wurde am EMG zudem ein Leistungskurs Informatik initiiert, der seitdem in Kooperation angeboten wird.

Als Grundkurs steht in der gymnasialen Oberstufe seit 2013 außerdem das besondere Fach Ernährungslehre im MINT-Angebot der Schule.

Zusatzangebote

Es gibt eine große Zahl an Freiräumen für die Gestaltung eigener innovativer Unterrichtsangebote. Schon ab Klasse 5 haben Schülerinnen und Schüler am Ernst-Mach-Gymnasium die Möglichkeit außerhalb des Unterrichts in verschiedenen Arbeitsgruppen (AGs) MINT-Schwerpunkte zu setzen. Zur Wahl stehen hier eine Technik-AG, eine Robotik-AG, eine Mikroprozessor-AG (Raspberry Pi), eine Programmier-AG und eine Imker-AG.

Neu im Programm (seit März 2019) ist die Fächer übergreifende MINT-AG für Schülerinnen und Schüler der Klassen 5 bis 7. Hier können Jungen und Mädchen in Projekten unter fachwissenschaftlicher Begleitung experimentieren. Beteiligt sind Lehrkräfte aus allen drei Naturwissenschaften, Mathematik und Informatik. Eine Festlegung auf ein einzelnes Fach ist ausdrücklich nicht erforderlich.

Als besondere Maßnahme zur Mädchenförderung im MINT-Bereich werden Programmier-AG und Mikroprozessor-AG jeweils separat für Mädchen und Jungen angeboten.

Innovation zeigt sich auch in der Bereitschaft, Sonderformate in den Unterrichtsalltag zu integrieren. So war während zweier Novemberwochen des Jahres 2018 die Gießener Wanderausstellung „Mathematik zum Anfassen“ Gegenstand des Mathematikunterrichts aller Lerngruppen am EMG und zahlreicher Schulen aus dem Umfeld.

Inhalte und Methoden

Insbesondere in den selbst entwickelten unterrichtlichen und außerunterrichtlichen MINT-Formaten setzt das EMG auf zukunftweisende Technologien und Inhalte. Digitale Kompetenzen bilden den Schwerpunkt in den Programmier- und Mikroprozessor-AGs, sowie in den Fächern Mathematik/Physik/Informatik und Informatik im Wahlpflichtbereich (s.o.).

In den AGs, den Projektkursen und den Fächern des Wahlpflichtbereichs wird der Unterricht ständig in Richtung eines Projekt orientierten Lernens entwickelt. Das im MPI-Kurs entwickelte Stratosphären-Projekt, bei dem mehrere Raspberry-Mikroprozessoren auf einem Ballonflug mit Hilfe verschiedener Sensoren unterschiedliche Daten wie Temperatur, Luftdruck oder Höhenstrahlung aufzeichnen, gilt hier als prototypisch.

Moderne Technologien wie digitale Messwertsysteme, Computersimulationen, Computer-Algebra-Systeme, graphikfähige Taschenrechner (TI-Inspire), Video-Analyse- und Tabellenkalkulationsprogramme oder Geometrie-Software usw. gehören bereits zu geraumer Zeit zum Standardrepertoire der Lernmethodik.

Ganz neue Wege geht das EMG mit dem Angebot des Projektkurses „Mathe Plus“, der sich inhaltlich an den Anforderungen im Startsemester eines Mathematikstudiums orientiert und auf die impact-Initiative der RWTH Aachen zurückgeht. Die teilnehmenden Schülerinnen und Schüler haben die Gelegenheit, mit entsprechenden Leistungen bei einer Klausur an der RWTH ein Zusatzzertifikat zu erwerben.

Forschungsaufträge stehen im Mittelpunkt der Projektkurse „Neurophysiologie“ und „Nachhaltigkeit“, die im MINT-Bereich alternativ zu „Mathe Plus“ in der Qualifikationsphase angewählt werden können. Dies gilt auch für die methodische Gestaltung der Facharbeiten in den mathematisch, naturwissenschaftlich und technischen Fächern. Im Dialog mit interessierten Schülerinnen und Schülern werden hier Fragestellungen entwickelt, die im Rahmen der Bearbeitung empirisch-experimentell beantwortet werden können.

"Entwicklung eines mathematischen Modells zum Leistungsverlauf der schuleigenen Solaranlage" (Mathematik/Physik), "Statistische Untersuchungen zum Relative-Age-Effekt im Nachwuchsbereich des Profifußballs" (Mathematik) oder "Entwicklung eines Computerprogramms zur Mustererkennung in der Muttermal-Diagnostik" (Informatik/Biologie) sind typische Beispiele für empirische Forschungsaufträge im Rahmen von MINT-Facharbeiten.

Ausstattung

Innovative Lernumgebungen setzen entsprechende technische Ausstattungen voraus. Das EMG verfügt über umfassende Sammlungen in den Naturwissenschaften, die experimentell ausgerichteten Unterricht in Physik, Chemie und Biologie gewährleisten. Die bereit gestellten Mittel wurden und werden insbesondere in modernes und oftmals computergestütztes Experimentiermaterial für Schülerversuche investiert.

Im Rahmen des Umbaus erhält das EMG für alle Naturwissenschaften je drei hochmoderne und neue Fachräume. Das vom Architekten umgesetzte pädagogische Konzept der Lernlandschaf-ten wird auch im naturwissenschaftlichen Trakt realisiert werden.

Das EMG verfügt über drei modern mit 45 Rechnern ausgestattete Computerräume. Das schuleigene Netzwerk beherbergt einerseits vielfältige Software, die bei der Kompetenzvermittlung eingesetzt werden (z.B. Computer-Algebra-Systeme oder Geometrie-Software). Andererseits kommen Programme zum Einsatz, deren sichere Handhabung als digitale Kompetenz von Bedeutung ist (Tabellenkalkulationsprogramme, Messwert-Auswertung, Präsentationssoftware o.ä.).
In diesem Schuljahr startet ein Pilotprojekt zur Nutzung interaktiver Schulbücher im Biologieunterricht. Dazu werden Tablets auch außerhalb der Fachräume, also mobil, eingesetzt.

Ein wichtiger innovativer Impuls geht am EMG von der Anschaffung des Einplatinen-Prozessors Raspberry Pi aus, der in verschiedenen Lernumgebungen zum Einsatz kommt. Der Raspberry Pi erlaubt Schülerinnen und Schüler in den unteren Klassenstufen (5 bis 7) in Kombination einfacher Programmier-Oberflächen (wie z.B. Scratch) einen spielerischen Zugang zu den Strukturen von Computeralgorithmen.

In Kombination mit modernen Programmiersprachen wie Python kommt der Raspberry Pi bei komplexen Unterrichtsprojekten im Fach Mathe/Physik/Informatik zum Einsatz. Dank seiner schülerfreundlichen Schnittstelle werden hier selbst entwickelte Programme zur Steuerung und zum Auslesen physikalischer Bauteile wie Sensoren, LEDs, Motoren etc. verwendet (Physical Computing). Über den MPI-Unterricht und die Mikroprozessor-AG hinaus sind weitere Einsatzgebiete des Raspberry Pi in Planung.

Im Physikunterricht wird seit mehreren Jahren das computergestützte Messwerterfassungs- und -auswertungssystem CASSY eingesetzt. Das mehr als 100.000 Euro teure Gesamtsystem ermöglicht es, experimentelle Daten möglichst exakt zu erfassen und zur anschaulichen Auswertung zur Verfügung zu stellen.

Personal

Inhaltliche, methodische und didaktische Innovation geht am EMG vom unterrichtenden Personal aus. Insbesondere in den MINT-Fächern verfügt das EMG über ein junges aufgeschlossenes Kollegium, das gerade im Bereich der Weiterentwicklung von Lernformaten hoch motiviert ist.

Frische Impulse gelangen über eine Vielzahl von Lehrkräften in die Fachschaften, die im Auftrag der Landes- oder Bezirksregierung in der Lehrerausbildung, der Lehrerfortbildung oder im Bereich der Standardsicherung tätig sind.

Fach Zusatzqualifikation der Lehrkräfte
Mathematik 1 Ausbilder in der Schulleitungsfortbildung der Bezirksregierung Köln
Physik 1 Fachmoderator Physik für die Bezirksregierung Köln
Chemie 1 Lehramtsausbilder für Studierende im Praxissemester am Zentrum für Lehrerbildung in Köln
Biologie 1 Fachberater für die Bezirksregierung Köln
1 Fachmoderator im Kompetenzteam Düren
Informatik 1 Fachmoderatorin im Kompetenzteam Rhein-Erft
Ernährungslehre 1 Ausbilder für Ernährungslehre für die Bezirksregierung Köln

 

Kooperationen und außerschulische Lernorte

Zahlreiche Kooperationen mit Bildungsinstitutionen und privatwirtschaftlichen Unternehmen erlauben es dem EMG nicht nur eine Vielzahl außerschulischer Lernorte anzubieten, sondern gewährleisten zudem wichtige Anknüpfpunkte in der Berufsorientierung. Von Partnerschaften und außerschulischen Lernorten gehen inhaltliche Impulse aus, die z.T. deutlich über curriculare Vorgaben in den MINT-Fächern hinausgehen.

Das EMG ist Bestandteil im Netzwerk der „KURS-Partnerschaften, dessen Träger die Industrie- und Handelskammern der Region sowie die Bezirksregierung Köln sind. Im Rahmen dieser Partnerschaften kooperiert das EMG mit der FHM Tec Rheinland und der Rhein-Erft-Akademie. Ausdruck dieser Partnerschaften sind Exkursionen, Gastvorträge, Vermittlung von Schülerpraktika oder die Betreuung und inhaltliche Gestaltung von Facharbeiten.

Ähnliche Kooperationen existieren auch mit den staatlichen Hochschulen in Bonn, Aachen und Köln oder anderer öffentlicher Bildungseinrichtungen und Vereine, die immer wieder Anlaufpunkte für Exkursionen sind, aber auch mit verschiedenen Wissenschaftlern als Gastreferenten am EMG zu Besuch sind.

Ein erfolgreicher Dauerbrenner ist die Zusammenarbeit des EMGs mit dem Leistungszentrum für Naturwissenschaften und Umweltfragen (LNU) Frechen. Dort finden regelmäßig Ferien- und Wochenendkurse zu vielfältigen Themen statt, an die wir regelmäßig Schülerinnen und Schüler vermitteln.

Das Ernst-Mach-Gymnasium bietet seinen Oberstufenschülerinnen und –schülern mit dem sog. „Dies Academicus“ ein eintägiges Vortrags- und Workshop-Format, bei dem zahlreiche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler über aktuelle Forschungsinhalte an den Hochschulen der Region berichten.

Außerschulische Lernorte werden in den MINT-Fächern stets auch in die Klassen- und Kursfahrten integriert. Beispiele sind die Besuche der Teilchenbeschleuniger am CERN (Schweiz) oder DESY (Hamburg). Auch häufig angesteuerte Ziele wie z.B. London bieten eine Vielzahl hochwertiger Lernorte im MINT-Bereich (Nullmeridian, Wissenschaftsmuseen etc.), die für Schülerinnen und Schüler mit MINT-Fachbelegung in das Fahrtenprogramm integriert werden.

Kooperationen mit Unternehmen aus der Region kommen außerdem im Berufsorientierungsprogramm des EMG zum Ausdruck. Die Schule arbeitet mit zahlreichen Betrieben zusammen, die interessierten Schülerinnen und Schülern kontinuierlich Praktikumsplätze in MINT-Berufen anbieten. Viele dieser Unternehmen beteiligen sich am sog. Berufe-Speeddating, einer Veranstaltung, bei der unsere Schülerinnen und Schüler die Gelegenheit haben, die betreffende Betriebe kennenzulernen und Kontakte zu knüpfen.

Wettbewerbe

Innovative Ansätze finden sich auch im Wettbewerbsprogramm des Ernst-Mach-Gymnasiums wieder. Immer wieder nehmen Schülerinnen und Schüler mit außergewöhnlichen Forschungsarbeiten an offen gestalteten Wettbewerben wie etwa „Jugend forscht“ teil. So gehörte das zunächst als Facharbeit angelegte fächerübergreifende Projekt zur Mathema-tisierung des Solarleistungsverlaufs auch zu den Jugend-forscht-Regionalpreisträgern.

Neuland hat das EMG mit der Einführung des Bolyai-Wettbewerbs im Fach Mathematik betreten. Besonderheit dabei ist die Bearbeitung mathematischer Problemstellungen in kleineren Teams, womit die Stärkung kooperativer Kompetenzen mit der aus dem Wettbewerbsgedanken resultierende Motivation verknüpft wird.

Darüber hinaus gehören weitere Teilnahmen an MINT-Wettbewerben zum EMG-Standardprogramm. Die Schule nimmt teilweise Stufen übergreifend am Biber-Wettbewerb (Informatik), an der Mathe-Olympiade, am Känguru- (Mathematik) und Heureka-Wettbewerb (Fächer übergreifend) teil.