MINT-Struktur am Johannes Kepler Gymnasium und an der Realschule

Zusätzlich zu der gesetzlich vorgeschriebenen Stundentafel bieten das Johannes Kepler Gymnasium und die Realschule Unterricht in den Fächern Informatik, Wahlpflichtkurs (WP) Naturwissenschaft und Technik (NWT), Robotik und zusätzlich Matheaktiv an. Hier geht es insbesondere darum, wichtige mathematische Kompetenzen zu fördern.

Unser MINT-Team

Unser MINT-Team besteht aus sechs Kolleginnen und Kollegen und wird von dem MINT-Verantwortlichen Herrn Demirkan geleitet. Bei der Zusammensetzung des Teams wurde unter anderem darauf geachtet, dass alle MINT-Fächer vertreten sind und eine enge Zusammenarbeit mit den an den MINT-Bereich angrenzenden Arbeitsfeldern der Schule möglich ist.

Aufgaben des MINT-Teams

1. Weiterentwicklung und Evaluation des MINT-Profils
2. Planung und Durchführung von außerunterrichtlichen Angeboten und Projekttagen/-wochen
3. Aufstellung und Pflege der MINT-Schuljahresplanung
4. Organisation von Wettbewerbsteilnahmen im MINT-Bereich, insbesondere die Koordination der Wettbewerbe Jugend forscht und Pangea-Mathematikwettbewerb
5. Kooperationen mit außerschulischen Partnern wie Hochschulen und Vereinen (insbesondere zur Berufswahlorientierung)

Zusatzangebote im MINT-Bereich

a) Die Schule bietet Arbeitsgemeinschaften mit MINT-Schwerpunkten an

„Science Days-AG“

Das jährlich während der Wintermonate stattfindende Projekt für Schülerinnen und Schüler der vierten und fünften Klassen soll Interesse am Experimentieren und an dem spannenden Feld der Naturwissenschaften wecken. Unter der Aufsicht von Lehrkräften und Mentorinnen und Mentoren führen die NachwuchswissenschaftlerInnen Forschungen im naturwissenschaftlichen Bereich durch. Untersucht werden zum Beispiel: Aggregatzustände, Brennbarkeit von Stoffen, Löslichkeit oder auch Lebensmittel. In dieser AG kommt das forschend-entwickelnde Unterrichtsverfahren nach Schmidkunz und Lindemann sowie die internationalen Varianten des inquiry-based learning in den Naturwissenschaften als ein vielversprechender Zugang zum Erlernen von Wissen über die Naturwissenschaften zum Einsatz.

„Robotik-AG“

„Robotik-AG“ ist ein an unserer Schule schon seit vielen Jahren etabliertes Projekt, das bisher für unsere Schülerinnen und Schüler und für jene der benachbarten Schulen angeboten wurde. Unter dem Lernziel „Roboter selbst bauen und programmieren“ wird den Schülerinnen und Schülern ermöglicht, anleitungsgestützt, selbstständig Roboter zu bauen und diese zu programmieren. In unserem Robotik-Unterricht geht es um das Begreifen der Funktionsweisen von einzelnen Programmierblöcke und Sensoren, die in einen Roboter eingebaut werden können. Die Schülerinnen und Schüler lernen, wie sich die Modi, Parameter und Werte der Programmierblöcke konfigurieren lassen. Welche Möglichkeiten gibt es, ein Fahrgestell zu steuern? Die Antworten hierzu werden untersucht und ausgewertet. Die Schülerinnen und Schüler lernen, das Fahrgestell direkt zu lenken.

Die Robotik AG richtet sich an jüngere Lernende, die sich für Technik interessieren. Dabei werden die Grundlagen des Programmierens beigebracht, das bedeutet wie plane ich ein Programm, wie ist ein Programm aufgebaut, wie löse ich mit dem Programm Probleme bzw. Aufgaben.

b) Projekttage mit MINT-Schwerpunkt

Tag der Mathematik

Das Johannes Kepler Gymnasium und die Realschule veranstalten jährlich einen Tag der Mathematik. An diesem Tag arbeiten die Schülerinnen und Schüler selbstständig an Aufgaben zu mathematischen Themen. Der Tag der Mathematik bietet mathematisch interessierten Schülerinnen und Schülern die Gelegenheit, sich umfangreich mit ausgewählten Bereichen der Mathematik zu beschäftigen und ihr Wissen zu vertiefen. Dabei kommen insbesondere Methoden des mathematischen Arbeitens und Computer zum Einsatz (z.B.Programme zur Tabellenkalkulation, interaktiven Geometrie (GeoGebra), CAS (Computer-Algebra-Systeme). Auf eine selbstständige Arbeit der Schülerinnen und Schüler wird besonders Wert gelegt.

https://kepler-privatschulen.de/index.php/tag-der-matnehmatik

Teilnahme an MINT-Wettbewerben

Jugend forscht
Durch eine neue AG bekommen interessierte Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit am Wettbewerb "Jugend forscht" teilzunehmen. Hier geht es darum, dass Schülerinnen und Schüler wöchentlich (90 Minuten) an einem eigenen selbst konzipierten Projekt forschen, Ergebnisse wissenschaftlich korrekt protokollieren und präsentieren. Die Ergebnisse sollen beim Wettbewerb Jugend forscht präsentiert werden.

Internationale Olympiaden

Begabte Schülerinnen und Schüler in den Fächern Chemie, Biologie und Physik werden zur Teilnahme an Internationalen Olympiaden (z.B. IChO, IBO, IPhO) motiviert und dabei unterstützt. Für eine erfolgreiche Teilnahme an den Olympiaden ist es deswegen nicht ungewöhnlich, bereits ein oder zwei Jahre vorher mit den Vorbereitungen zu beginnen. Über mehrere Runden werden Fragestellungen in Theorie und Praxis rund um die Naturwissenschaften bearbeitet. Dabei lernen die Teilnehmer_innen andere Naturwissenschaftsbegeisterte aus ganz Deutschland kennen. Ermittelt und während des Wettbewerbs unterstützt werden die Teilnehmer_innen von ihren jeweiligen Fachlehrer_innen.

Teilnahme beim bundesweiten Mathematikwettbewerb Pangea

Die Schülerinnen und Schüler des Johannes Kepler Gymnasiums und der Realschule nehmen jährlich am bundesweiten Pangea Mathematikwettbewerb teil.
https://www.pangea-wettbewerb.de

Mädchenförderung im MINT-Bereich

Leitung von Science Days durch Schülerinnen

Ausschließlich Schülerinnen aus den höheren Klassenstufen ab 9 leiten die Science Days an den JKP. So bekommen Schülerinnen die Möglichkeit MINT-bezogene Experimentiertage zu leiten und erste wichtige Kompetenzen bezüglich Leitung eines MINT-Bereichs zu fördern. Alle vier Science Days, die dieses Jahr an den JKP stattfanden, wurden ausschließlich von Schülerinnen geleitet. Auf den Bildern zu sehen: Elisabeth und Lamar der 9. Klasse des Johannes Kepler Gymnasiums, wie sie den Science Day zum Thema Feuer und Farbe leiten.

Girls’ Day am KIT
Die Schülerinnen der JKP werden motiviert am bundesweiten Berufsorientierungstag Girls’ Day - Mädchen - Zukunftstag für Mädchen* ab der 5. Klasse am KIT teilzunehmen. Schülerinnen wird durch den Girls’ Day die Möglichkeit gegeben, Einblicke in Berufsfelder zu erhalten, die selten von Frauen gewählt werden – Felder in den natur- und technikwissenschaftlichen Bereichen. Mithilfe von Vorträgen, Workshops und Erfahrungsberichten von Mitarbeiter*innen am KIT wird den gängigen Vorurteilen entgegengesteuert. Den Schulabsolventinnen wird das breite Berufsspektrum aufgezeigt, um ein Interesse an Informatik, Chemie, Mathematik etc. für die Berufswahl zu fördern.   

https://www.chg.kit.edu/girlsday.php

Projektkurs „Mädchen machen MI(N)T“
Mathematik spielt eine wichtige Rolle bei vielen Anwendungen unseres Alltags. Zum Beispiel, wenn Siri unsere Sprache verarbeitet, wenn Netflix bestimmte Filme für uns empfehlen oder in der medizinischen Diagnostik ein erkranktes Gewebe mithilfe von Scans ermittelt wird. Bei vielen solcher Anwendungen liegen Unmengen an Daten vor, die mithilfe von Mathematik und Informatik extrahiert und genutzt werden können. Immer mehr kommen Methoden aus den Bereichen Künstliche Intelligenz (KI) und Data Science zum Einsatz. Der Projektkurs bietet einen Einblick in die angewandte Mathematik. Unterstützt durch Kursleiterinnen werden mathematische Modelle für verschiedene reale Probleme entwickelt. Außerdem erhalten die Teilnehmerinnen eine Einführung in die Grundlagen und Anwendungsbereiche von KI und Data Science. Zudem werden wichtige ethische Fragestellungen rund um KI-Anwendungen diskutiert. Bei den Netzwerktreffen können die Teilnehmerinnen außerdem mit jungen Frauen ins Gespräch kommen, die in MINT- bzw. Data Science-Berufen tätig sind.
https://www.scc.kit.edu/forschung/16168.php

Kooperation mit anderen Partnern im MINT-Bereich

Kooperation mit KIT

Das Johannes Kepler Gymnasium und die Realschule steht in Kontakt mit dem KIT bezüglich MINT Angeboten. Die Schülerinnen und Schüler des Johannes Kepler Gymnasiums und der Realschule werden regelmäßig zu MINT-Veranstaltungen eingeladen, so z.B.

• Projektkurs „Mädchen machen MI(N)T“
• AMSEL für Klasse 5/6
• Mathe-Kids für Klasse 7
• Mathe-Juniors für Klasse 8
• Mathe-Profis für Klasse 9/10
• math4MINT für die Kursstufe
• Schülerstudium Mathematik für mathematisch besonders Begabte

Kooperation mit IHK
Die JKP intensivieren in die Zusammenarbeit mit externen Partnern, so neben der Arbeitsagentur insbesondere die IHK. Neben Veranstaltungen in der Schule möchten wir über den folgenden Link auch auf die Möglichkeiten weitere MINT-bezogene Angebote (Beratungen, Ausbildungsplätze, etc.) hinweisen. 

https://kepler-privatschulen.de/index.php/berufsorientierung?view=article&id=82&catid=23

Kooperation mit Museen
Es finden Besuche in technisch-naturwissenschaftlichen Museen wie z.B. Staatliches Museum für Naturkunde Karlsruhe, Zoologischer Stadtgarten Karlsruhe, Technoseum Mannheim oder Botanischer Garten statt.

Kooperation mit dem Pangea Mathematikwettbewerbe e.V.

Die Schule kooperiert mit Pangea Wettbewerbe e.V. bei der Organisation des Pangea-Mathematikwettbewerb, welcher mittlerweile ein weltweiter Mathematikwettbewerb für Schüler der Klassenstufen 3 bis 10 ist und seit 2007 jährlich stattfindet und jährlich ca. 100.000 Schülerinnen und Schüler teilnehmen. Die Schülerinnen und Schüler der Klassenstufen 7-10 nehmen jährlich im Mathematikunterricht am Pangea-Mathematikwettbewerb teil. Viele Lehrkräfte und Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus unseren Schulen Johannes Kepler Gymnasium und Realschule sind Teil des Pangea-Teams, das für die Planung und Durchführung des Wettbewerbs zuständig ist.

Technische MINT-Ausstattung

• IPad-Klassen: Alle Klassen ab der 7. Klasse sind IPad-Klassen: Seit dem Schuljahr 2021/22 führen die Johannes Kepler Privatschulen schrittweise an den 7. Klassen und ab der 10. Klasse des Gymnasiums verpflichtend iPads ein, d.h., Eltern müssen in der zweiten Hälfte der 6. Klasse und der G9 für ihr Kind ein iPad kaufen oder mieten. Für finanziell schwache Familien gibt es Sozialpläne. Für Klassen 5 und 6 stehen schuleigene iPads zur Verfügung, die bei Bedarf von den Fachlehrer*innen in den Unterricht mitgebracht werden. Durch den Einsatz von Tablets wird es möglich, den Unterricht viel stärker auf individuelle Lernbedürfnisse anzupassen, als das in den bisherigen Unterrichtsformen möglich war.
  
  
• Mit Microsoft 365 stellt die Schule den Lernenden eine Plattform zur Verfügung, die sowohl für Hausaufgaben, als auch für kollaboratives Arbeiten genutzt werden kann. Besonders beim kollaborativen Arbeiten hat sich zudem die OES Zum Pad etabliert. Office 365 unterstützt mit seiner umfassenden Office-Software sowie Teams, OneDrive usw. den Weg Ihres Kindes in die digitale Arbeitswelt von morgen.
  
  
• Weiterführende Inhalte werden beispielsweise in Mathematik mit der Lernplattform bettermarks angeboten. Die Plattform bietet den Lernenden die Möglichkeit einerseits eingeführte Inhalte einzuüben und automatisiertes Feedback zu diesen zu bekommen und die Möglichkeit vertiefende Inhalte im Selbststudium zu erlernen. Zudem gibt das System ein differenziertes Feedback an die Lehrkraft bezüglich bearbeiteter Aufgaben.
  
  
• Angemessene Fachräume mit Schülerarbeitsmöglichkeiten und zeitgemäßer Ausstattung: Labore, Technikräume, Vorbereitungsräume, Computerraum, ITG-Raum, Druckerraum (z.B. 3D-Drucker) stehen für Lehrkrädte und Schülerinnen und Schüler zur Verfügung. Schülerinnen und Schüler können in den Laboren mit Gas/Strom/Wasser durch moderne Deckenversorgungssysteme experimentieren. Außerdem können Experimente mit Rauchbildung in einem mobilen Abzug durchgeführt werden. Umfangreiche Geräte, Materialien und Medien stehen den Fachbereichen Chemie, Biologie, Physik, Informatik und Technik zur Verfügung. Benötigte Materialien wie Chemikalien oder Geräte werden in kürzester Zeit über den Träger bestellt. Ausstellungsfläche für Schülerarbeiten/-projekte gibt es im Saal.
  
  
• Gleich zu Beginn des Schuljahres 2020/21 wurden alle Klassen- und Fachräume mit Kurzdistanzbeamern zur multimedialen Unterstützung des Präsenzunterrichts ausgestattet.
  
  
• Die Internetanbindung und die technische Infrastruktur (WLAN-Netz) wird den neuen Bedürfnissen angepasst und mit Redundanzen ausgestattet, so dass der Zugang zu digitalen Online-Medien in allen Klassenzimmern zukünftig reibungslos funktionieren wird. Auch hybride Unterrichtsformen (z.B. ein Teil der Klasse ist im Präsenzunterricht, der andere im Home-Schooling) werden von der stabileren und schnelleren Verbindung profitieren
  
  
• In angebotenen Lehrerfortbildungen halten sich unsere Lehrkräfte auf dem Laufenden und bringen so neue Ideen und Impulse für den Unterricht der Zukunft in unser Haus. All diese Entwicklungen werden in schulinternen Fortbildungen und Konferenzen ständig geprüft und bewertet und in einem digitalen Schulcurriculum standardisiert, um so den optimalen Nutzen für den Unterricht und die Entwicklung Ihres Kindes an den Johannes Kepler Privatschulen gewährleisten zu können
  
  
• Seit dem Schuljahr 2022/2023 gehören auch regelmäßige Schulungen für Eltern zum Angebot der JKP. Eltern sollen damit in die Lage versetzt werden, ihre Kinder auch im digitalen Zeitalter unterstützend bei deren Schullaufbahn begleiten zu können

Didaktik/Methodik in MINT-Fächern

In den naturwissenschaftlichen Unterrichtsstunden kommt die Methode des forschend-entwickelnden Unterrichtsverfahrens nach Schmidkunz und Lindemann (2003) zum Einsatz, wobei das Problemorientierte Lernen eine besondere Rolle spielt. Mithilfe des Problemorientierten Lernens wird das Interesse der Schülerinnen und Schüler geweckt, damit sie durch Motivation beim Lernen neuer Inhalte Freude und Spaß haben. Eine Fragestellung steht im Mittelpunkt und die Schülerinnen und Schüler suchen eine befriedigende Antwort darauf. In den „Überlegungen zur Problemlösung“ stellen die Schülerinnen und Schüler mit den vorhandenen Voraussetzungen und Vorwissen Vermutungen bezüglich der problemorientierten Frage auf. Anschließend wird ein Experiment zur Untersuchung der Problemfrage durchgeführt und diskutiert. Bei Experimenten ist es wichtig, dass Schülerinnen und Schüler die Beobachtung und Auswertung schriftlich festhalten. Die gewonnen Erkenntnisse werden anschließend abstrahiert und es kommt zu einer Sicherung des Wissens.