MINT-Bildung

MINT@APG – MINTeresse am Apostelgymnasium fördern

• MINT Jahresplanung

Konzept zur innovativen Gestaltung des unterrichtlichen und außerunterrichtlichen Angebots in den Bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik am Apostelgymnasium

Abbildung 1: Fundament des Ausbildungsschwerpunkts MINT am APG

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Für Schülerinnen und Schüler des Apostelgymnasiums existiert ein breites unterrichtliches und außerunterrichtliches MINT-Angebot. So wird der Schulprogramm-inhärenten MINT-Schwerpunktsetzung einer „qualifizierten technisch-naturwissenschaftlichen Bildung“ Rechnung getragen. Dabei können sechs Säulen als Fundament des Ausbildungsschwerpunkts MINT am APG festgehalten werden (Abbildung 1).

MINT@APG (1) – Unterrichtsangebot

Eine qualifizierte technisch-naturwissenschaftliche Bildung ist die Voraussetzung für das Verständnis unserer sich beschleunigt entwickelnden Welt. Die Sicherung des Forschungs-, Wissenschafts- und Technologiestandorts Deutschland setzt Aufgeschlossenheit und Begeisterung für naturwissenschaftliche Fragen voraus. Diese wollen wir an unserer Schule fördern. Unsere besondere Schwerpunktsetzung im MINT-Bereich spiegelt sich insbesondere auch in unserem vielfältigen MINT-Unterrichtsangebot wider.

Abbildung 2: Merkmale Unterrichtsangebot

Die Schwerpunktsetzung fußt dabei zum einen auf dem umfangreichen MINT-Angebot in der Mittelstufendifferenzierung mit den Kursen Biologie/Chemie, Mathematik/Informatik und Technik/Physik, die von insgesamt ca. 65% der Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 8 und 9 (zukünftig 9 und 10) belegt werden. Hier bieten sich durch die Kombination der MINT-Fächer besondere Möglichkeiten zur innovativen Gestaltung des MINT-Unterrichts am APG, welche durch den Einsatz von Fachlehrerinnen und Fachlehrern mit Fakultäten für jeweils beide Unterrichtsfächer zur Entfaltung kommen. Das Wahlpflichtfach Technik/Physik bereitet die Schülerinnen und Schüler, zusammen mit den Technik-Profilkurs-AGs, auch auf das Fach Technik in der Oberstufe vor. Das Fach Mathematik/Informatik – mit dem deutlichen Fokus auf Informatik – sowie die Informatik-AGs bieten unseren Schülerinnen und Schülern eine, über den in den Lehrplänen für das Land NRW gesetzten Rahmen hinausgehende, vertiefte informatische Bildung.

Abbildung 3: Übersicht Unterrichtsangebot MINT

Zum anderen bildet die Vielfalt der MINT-Oberstufenkurse – wie bspw. Leistungskurse in den Fächern Biologie, Chemie, Mathematik, Physik und Technik und der Projektkurs 3D-Druck – ein weiteres Fundament der MINT-Förderung am APG. Die Kooperation für Kurse der gymnasialen Oberstufe mit der benachbarten Liebfrauenschule ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern bspw. Facharbeiten in einem frei gewählten MINT-Fach zu schreiben. Das Fach Technik wird am Apostelgymnasium regelmäßig in Grund- und Leistungskursen unterrichtet. Insbesondere bezogen auf den Unterricht in der gymnasialen Oberstufe, ist der Unterricht im Fach Technik ein Alleinstellungsmerkmal unter allen Kölner Gymnasien. Eine Übersicht der unterrichtlichen Grund- und Vertiefungsangebote im MINT-Bereich ist in Abbildung 3 dargestellt. Etwa 55 % aller Schülerinnen und Schüler der Q1 und Q2 belegten in den vergangenen Jahren mindestens einen MINT-Leistungskurs.

Auch der Sportleistungskurs, mit seinem naturwissenschaftlichen Theoriefokus, trägt zum naturwissenschaftlichen Unterrichtsangebot in der Oberstufe bei.

MINT@APG (2) – Zusatzangebote / Begabtenförderung

Am Apostelgymnasium existieren für alle Schülerinnen und Schüler zahlreiche außerunterrichtliche MINT-Zusatzangebote. So wird die individuelle Interessenentwicklung im MINT-Bereich gestützt und werden alle Schülerinnen und Schüler ihren eigenen Fähigkeiten entsprechend gefördert und gefordert.

Abbildung 4: Merkmale Zusatzangebote/Begabtenförderung

Die Informatik AG, die Robotik AG, die Technik AGs und die Licht- und Tontechnik AG erweitern den MINT-Horizont unserer Schülerinnen und Schüler (vgl. auch Abb. 3), sind fest in den Ganztag integriert und werden von MINT-Fachlehrkräften durchgeführt. Schülerinnen und Schülern wird so in einem bewertungsfreien Raum ermöglicht, MINT-Fragen und -Probleme zu entdecken, an MINT-Projekten zu arbeiten und diese mithilfe ihrer Mitschülerinnen und Mitschüler und der Unterstützung der Fachlehrerinnen und Fachlehrer zu bearbeiten. Im Rahmen von Wettbewerben wie der „First Lego League“ (Robotik AG) können Schülerinnen und Schüler ihre MINT-Projekte präsentieren.

Im Rahmen der MINT-Begabtenförderung wird den Schülerinnen und Schülern die Teilnahme an MINT-Wettbewerben ermöglicht. Hier wählen die MINT-Fachschaften in Kooperation mit den Koordinatorinnen der Begabtenförderung zum einen Wettbewerbe im Sinne der Breitenförderung und zum anderen Wettbewerbe der Spitzenförderung im MINT-Bereich aus. In der MINT-Breitenförderung werden Wettbewerbe von den Fachschaften regelmäßig für ganze Jahrgangsstufen bzw. Klassen und Kurse organisiert. So nehmen bspw. Technik-Kurse der Oberstufe u.a. an dem „Invent a Chip“-Wettbewerb und die Jahrgangsstufe 5 und 6 geschlossen an „Mathe-Känguru“ und „Mathe im Advent“ teil.

Im Sinne der MINT-Spitzenförderung können Schülerinnen und Schüler ihren Interessen und Begabungen entsprechend an zahlreichen weiteren Wettbewerben und Projekten teilnehmen. So werden Schülerinnen und Schüler bspw. bei dem Projektwettbewerb „Jugend forscht“ unterstützt, indem sie Lehrkräfte als Mentorinnen und Mentoren haben, die sie bspw. mit Versuchsmaterialien versorgen und für Fragen bereitstehen. Im Jahr 2022 konnten so bspw. eine Schülerin und ein Schüler unserer Schule für ihr Projekt „SolarPonic – Gewächshaus der Zukunft“ gleich drei Preise gewinnen (Regionalsieg für das beste interdisziplinäre Projekt, Sonderpreis Umwelttechnik, Sonderpreis Umweltpreis NRW) und sich so für den Landeswettbewerb qualifizieren.

Wie auch bei „Jugend forscht“ werden durch den regelmäßig durchgeführten Wettbewerb „Alympiade“ innovative MINT-Ideen von Schülerinnen und Schülern gefördert und in Teams weiterentwickelt. Weitere Wettbewerbe wie „Freestyle Physics“, „Informatik-Biber“, „Mathematik-Olympiade“, „Bundeswettbewerb Mathematik“ und andere werden ebenfalls regelmäßig angeboten. Hier werden Schülerinnen und Schüler zum einen durch ihre Fachlehrerinnen und Fachlehrer über die Möglichkeit einer Teilnahme informiert, zum anderen wird von der Begabtenförderung eine Liste aller Interessierten Schülerinnen und Schüler geführt, sodass diese für Wettbewerbe explizit angesprochen werden. Besonders begabte Schülerinnen und Schüler des APG nehmen regelmäßig an universitären MINT-Veranstaltungen, wie Vorlesungen und Übungen teil (vgl. Kapitel 4).

MINT@APG (3) – berufliche Orientierung und Kooperationen

Abbildung 5: Merkmale berufliche Orientierung / Kooperationen

Am Apostelgymnasium werden MINT-Berufe als Berufe der Zukunft verstanden. So ist der Kontakt zu außerschulischen MINT-Kooperationspartnern auch ein Fokus der beruflichen Orientierung am Apostelgymnasium. Regelmäßig werden im Rahmen der Berufsfelderkundung (Schattentag, Girl’s day, Career Day, etc.) und der Betriebspraktika auch MINT-Berufe von unseren Schülerinnen und Schülern kennengelernt. Die Besuche von Universitäten und des Berufsinformationszentrums tragen ebenfalls zu der MINT-Berufsorientierung bei. Gleiches gilt für die „Praxistage“, bei denen die Schülerinnen und Schüler in der Qualifikationsphase ein mehrtägiges „Hochschulpraktikum“ an der Universität zu Köln, der TH Köln oder der DSHS Köln absolvieren.

Projekte und Exkursionen in den MINT-Fächern bieten den Schülerinnen und Schülern zusätzliche, vertiefte Einblicke in Forschung und Arbeitswelt. So findet bspw. im Fach Mathematik in Kooperation mit dem „Amt für Liegenschaften, Vermessung und Kataster“ der Stadt Köln das Projekt „Geodäsie trifft Schule“ in der 9. Klasse statt, bei dem unterrichtliche Inhalte bei Geländevermessungen Anwendung finden. Auch Exkursionen wie bspw. zur IAA, zum Kohlekraftwerk Niederaußem, zu den Schülerexperimentiertagen an der Uni Köln, zum Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und zum KölnPUB fördern das MINTeresse unserer Schülerinnen und Schüler in den unterschiedlichen MINT-Fächern.

Im Rahmen des „Projekts zur Hochbegabtenförderung an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät“ besuchen Schülerinnen und Schüler des Apostelgymnasiums regelmäßig MINT-Vorlesungen und Übungen an der Universität zu Köln – bspw. in den Fächern Chemie, Physik, Informatik und Mathematik.

Die im Jahr 2021 eingegangene KURS-Partnerschaft mit der INSIGMA IT Engineering GmbH wurde, durch die erfolgreiche Umsetzung eines digitalen Girl’s und Boy’s day mit MINT-Fokus, für die Schülerinnen und Schüler direkt ertragreich. Zusätzlich zur Berufsorientierung in Praktika und Berufsfelderkundungstagen sind gemeinsame Veranstaltungen zu zukunftsorientierten Themen, wie Datensicherheit und künstliche Intelligenz geplant.

Das Apostelgymnasium ist Partnerschule des zdi-Zentrum Köln. Hierdurch wird das außerunterrichtliche MINT-Angebot an unserer Schule – insbesondere auch im Hinblick auf die berufliche Orientierung unserer Schülerinnen und Schüler – erweitert.

MINT@APG (4) – Ausstattung

Abbildung 6: Merkmale Ausstattung

Das Apostelgymnasium zeichnet sich durch eine qualitativ hochwertige Ausstattung für den Unterricht in den MINT-Fächern aus. So können bspw. im Physikunterricht nahezu alle 25 Schlüsselexperimente im Unterricht durchgeführt werden. Die umfassende Ausstattung der naturwissenschaftlichen Sammlungen in allen drei Naturwissenschaften, bspw. mit Mikroskopen in doppelter Klassenstärke, sorgt dafür, dass Experimentiermaterial auch an Schülerinnen und Schüler verliehen werden kann, falls diese bspw. im Rahmen einer Facharbeit oder im Rahmen von „Jugend forscht“ forschen.

Die besonders gute Ausstattung im Fach Technik bezieht sich sowohl auf den Werkbereich als auch auf die Bereiche Programmierung und Digitaltechnik. Für den Unterricht und für außerunterrichtliche AGs stehen vier 3D-Drucker zur Verfügung. Jedes MINT-Fach kann dabei auf eigene Fachräume zurückgreifen.

Nicht nur anhand der beiden Computerräume mit je Arbeitsplätzen für bis zu 33 Schülerinnen und Schülern, sondern bspw. auch wegen der zusätzlichen stationären Computer für den Technikunterricht wird die besonders hochwertige und umfangreiche IT-Ausstattung des Apostelgymnasiums sichtbar. Für den Informatikunterricht stehen „Arduino Starter Kits“ inklusive zahlreicher Sensoren zur Verfügung, mit denen unsere Schülerinnen und Schüler Schaltungen bauen und entsprechende Programmcodes schreiben können – so werden bspw. Ampeln und Wetterstationen entwickelt und getestet.

Zur Standardausstattung der einzelnen Fachräume gehören zusätzlich Smartboard, Dokumentenkamera und Apple-TV. Auch verfügt das Apostelgymnasium über WLAN, das allen Lehrerinnen und Lehrern sowie den Schülerinnen und Schülern der Oberstufe für den Unterricht zur Verfügung steht. Weiterhin ist die Schule mit zahlreichen iPads für Schülerinnen und Schüler ausgestattet, die sie im Unterricht nutzen können. Die iPads sind dabei speziell mit Software für den MINT-Unterricht ausgestattet – so kann bspw. der Mathematikunterricht von der dynamischen Geometriesoftware GeoGebra und von der APP des von der Schule genutzten, grafikfähigen Taschenrechners profitieren. Seit dem Jahr 2021 gibt es auch die erste iPad-Klasse am Apostelgymnasium.

Für die stetige Instandhaltung und Weiterentwicklung der IT sowie der naturwissenschaftlichen Sammlungen sind jeweils Verantwortliche benannt.

Die besondere Ausstattung im IT-Bereich wurde insbesondere auch mit eingeworbenen Geldern aus dem gymnasialen Stiftungsfonds sowie mithilfe des Fördervereins des Apostelgymnasiums ermöglicht. Um die weitere Qualitätsentwicklung im Bereich der Fachräume und der Ausstattung voranzubringen, wurde bereits im Jahr 2015 ein Antrag für den Ausbau der Fachräume und der Anschaffung von neuen Geräten bei der Stadt gestellt. Eine Entscheidung steht noch aus.

MINT@APG (5) – Mädchenförderung

Die explizite Förderung von MINTeresse bei Mädchen ist seit dem Jahr 2021 ein besonderer Fokus der MINT-Entwicklung am Apostelgymnasium. Die besondere Förderung von Mädchen im MINT-Bereich ist bspw. vor dem Hintergrund der Statistiken über Studienanfängerinnen in MINT-Fächern und gesellschaftlicher Geschlechtsstereotype angezeigt.

Wir haben dabei das Ziel die Wahl von MINT-Leistungskursen und MINT-Differenzierungsfächern bei Mädchen zu stärken und die Teilnahme von Mädchen an MINT-Aktivitäten, wie bspw. AGs und Wettbewerben zu erhöhen. Als Basis der Evaluation dienen dabei unter anderem die Anteile von Mädchen in MINT-LKs und MINT-AGs sowie unter MINT-Wettbewerbsteilnehmer*innen.

Rollenmodellen kann bei dem Vorhaben das Interesse von Mädchen an MINT-Aktivitäten zu steigern eine besondere Bedeutung zukommen. Auch im Rahmen des „Girl’s day“ in MINT-nahen Berufen wird unseren Schülerinnen der Einblick in die Arbeitswelt MINT ermöglicht. Hierzu trägt insbesondere auch die Kooperation mit INSIGMA bei (siehe (3)).

Die Knobelei des Monats ist als Wettbewerb so angelegt, dass es jeweils eine Monatssiegerin und ein Monatssieger gibt, die hochwertige Preise erhalten. So wird insbesondere die Motivation von Mädchen gesteigert an dem Wettbewerb teilzunehmen und soll die Teilnahme an MINT-Wettbewerben bei Mädchen schon in der 5. und 6. Klasse etablieren.

Die Einrichtung von MINT-AGs für Mädchen, insbesondere in den jüngeren Jahrgangsstufen, ist erstrebenswert und hilft ebenfalls das Interesse unserer Schülerinnen im MINT-Bereich zu stärken. Durch die Einrichtung von Robotik-AGs speziell für Mädchen und für Jungen, wenn möglich, können Mädchen „unter sich“ Verantwortung für ihr eigenes Projekt übernehmen – losgelöst von gesellschaftlichen Geschlechtsstereotypen.

Auch mit dem Ziel die MINT-Mädchenförderung am Apostelgymnasium auszubauen haben wir im Jahr 2021 eine Partnerschaft mit dem zdi Köln geschlossen. Das zdi Köln bietet neben zahlreichen MINT-Aktivitäten nur für Mädchen auch das einjährige MINT-Stipendium „Girl’s for innovation“ an.

Weitere Angebote könnten zukünftig bspw. durch eine Teilnahme am kostenlosen Cyber-Mentor-Programm des „Nationalen Pakts für Frauen in MINT-Berufen“ entstehen. Bei dem durch das Bundeministerium für Bildung und Forschung finanzierten Programm bekommen Mädchen eine MINT-Wissenschaftlerin als Mentorin zugewiesen, mit der sie in einen regelmäßigen Austausch zu wissenschaftlichen Themen und Karrierechancen treten. Erste Gespräche mit den Verantwortlichen von Cybermentor waren positiv.

MINT@APG (6) – Qualitätssicherung und Innovation

Das MINT-Konzept des Apostelgymnasiums ist als „lebendes Dokument“ zu verstehen. Die Inhalte werden regelmäßig überprüft und überarbeitet. Die MINT-Gruppe des Apostelgymnasiums, bestehend aus Fachlehrerinnen und Fachlehrern aller MINT-Fächer, reflektiert dafür jährlich das vergangene MINT-Jahr – bspw. hinsichtlich der Teilnahme an Wettbewerben, der Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern und der Wahlstatistik von MINT-WPII- und MINT-Leistungskursen – analysiert den Ist-Zustand und setzt neue Impulse für die Weiterentwicklung des MINT-Schwerpunkts am APG.

Entsprechend der Qualitätssicherung und -entwicklung ist eine anhaltende Suche nach Ausbaumöglichkeiten des MINT-Schwerpunkts sinnvoll.

Ziel ist es ab dem Jahr 2023 eine der drei bestehenden Praktikumswochen in der Einführungsphase für alle Schülerinnen und Schüler zur Berufsfelderkundungswoche mit MINT-Schwerpunkten zu machen. Hierfür werden externe MINT-Experten für Vorträge und Workshops eingeladen.

Als nachhaltiger Anstoß für die Weiterentwicklung kann die Zielsetzung einer Bewerbung für die Zertifizierung als „MINT-freundliche Schule“ der nationalen Initiative „MINT-Zukunft schaffen“ dienen – birgt der Bewerbungsprozess doch nicht nur die Möglichkeit bereits existierende Initiativen zu bündeln und zu verknüpfen, sondern auch bspw. anhand des Kriterienkatalogs für MINT-freundliche Schulen Weiterentwicklungspotenziale aufzuzeigen.

Neben diesen Bewerbungsprozess-bedingten Entwicklungsmöglichkeiten würde eine tatsächliche Zertifizierung zusätzliche Chancen eröffnen. Als Beispiele dienen hier die Vernetzung mit (weiteren) Partnerunternehmen und MINT-Botschaftern sowie die Teilnahme am MINT^MAX-Partnerprogramm für MINT-freundliche Schulen.