Forschungsprojekt „Komplexe MINT-Themen verstehen: Mit Simulationen Kompetenzen für das 21. Jahrhundert fördern“ (siMINT)
Im Projekt siMINT wird aus den Perspektiven von Biologie-, Mathematik-, und Informatikdidaktik untersucht, wie mit Simulationen Kompetenzen zum Verständnis komplexer MINT-Themen gefördert werden können. Im Kern des Vorhabens steht die MINT-übergreifende Forschung zur Modellier- und Risikokompetenz und zum Umgang mit Unsicherheit mit Simulationen. Mit Stakeholdern aus Schulpraxis, Wissenschaft und Wirtschaft werden evidenzbasierte Lehr-Lernkonzepte und Standards zur Kompetenzförderung entwickelt.
Laufzeit: 01.08.2022 – 31.07.2025
Förderumfang: 1,1 Mio. EUR
Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderkennzeichen: 16MF1070A
Das Verbundvorhaben siMINT wird durch Prof. Dr. Benedikt Heuckmann an der Universität Münster geleitet und umfasst die folgenden Teilvorhaben:
Teilprojekt siMINT-MK:
Mit Simulationen Modellierkompetenz als Kompetenz für das 21. Jahrhundert fördern Verantwortlich:Prof. Dr. Dirk Krüger, Prof. Dr. Ralf Romeike (Freie Universität Berlin)
Teilprojekt siMINT-RK: Mit Simulationen Risikokompetenz als Kompetenz für das 21. Jahrhundert fördern Verantwortlich:Prof. Dr. Andreas Eichler (Universität Kassel), Prof. Dr. Karin Binder (LMU München)
Teilprojekt siMINT-UU: Mit Simulationen den Umgang mit Unsicherheit als Kompetenz für das 21. Jahrhundert fördern Verantwortlich: Prof. Dr. Benedikt Heuckmann (WWU Münster), Prof. Dr. Kerstin Kremer (JLU Gießen)
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Austausch mit den Stakeholder*innen im Teilprojekt Umgang mit Unsicherheit
Im November 2023 haben zahlreiche Gespräche mit Stakeholder*innen aus der Schulpraxis und den Mitgliedern des Teilprojektes Umgang mit Unsicherheit stattgefunden. Die Gespräche dienten dem gemeinsamen Austausch und der inhaltlichen Vorbereitung der im Januar 2024 in München stattfindenen 2. Stakeholderkonferenz. Gemeinsam mit den Stakeholder*innen wird nun an Aufgaben zur Förderung des Umgangs mit Unsicherheit gearbeitet.
Treffen der Teilprojekte Modellierkompetenz und Umgang mit Unsicherheit
Im November haben sich die Teilprojekte Modellierkompetenz und Umgang mit Unsicherheit zu einem gemeinsamen Autausch an der Freien Universität Berlin zusammengefunden. Die Treffen dienten der Entwicklung gemeinsamer Ansätze zur teilprojektübergreifenden Förderung der entsprechenen Kompetenzen und der Diskussion des aktuellen Projektstandes.
Frohe Weihnachten und einen guten Rutsch ins neue Jahr!
siMINT wünscht frohe Weihnachten und einen guten Rutsch ins neue Jahr!
Projektaktivitäten Juni - Oktober 2023
Durchführung einer Delphi-Studie
Im Juni 2023 hat das Projekt siMINT begonnen eine Delphi-Studie zur Klärung von Modellierkompetenz, Risikokompetenz und vom Umgang mit Unsicherheit durchzuführen. Dabei sind Expert*innen aus Fachdidaktik und Fachwissenschaften der MINT-Fächer befragt worden, um ein MINT-übergreifendes Verständnis dieser Kompetenzen zu schaffen. In einer zweiten Runde sollen die qualitativen Ergebnisse der ersten Runde quantitativ hinsichtlich der Konsensfindung ausgewertet werden.
Tagungsteilnahmen des siMINT-Projektteams
Das Projekt siMINT ist von den Projektmitgliedern im Sommer auf zahlreichen Tagungen vertreten:
Vortrag von Simon Blauza, Prof. Kerstin Kremer und Prof. Benedikt Heuckmann im Rahmen des Vortragssymposiums "Medizin und Wissenschaft": Mit Computersimulationen zu medizinischen Themen das Verständnis von Unsicherheit und Risiko diagnostizieren und den Umgang mit ihnen fördern
Poster von Dr. Carolin Christmann und dem siMINT-Projektteam: Mit Simulationen Kompetenzen für das 21. Jahrhundert fördern: MINTübergreifendes Verständnis von Modellieren und Modell- bzw. Modellierkompetenz, Risiko und Risikokompetenz sowie Unsicherheit und vom Umgang mit Unsicherheit
Auch auf der 20. GI-Fachtagung “Informatik und Schule” (INFOS) vom 20. September bis 22. September 2023 an der Universität Würzburg wurde das Projekt vertreten:
Poster von Aljoscha Peters und Prof. Ralf Romeike: (Informatische) Modellbildung und Simulation als Methode im MINT-Unterricht: Mit Simulationen Kompetenzen für das 21. Jahrhundert fördern: MINT-übergreifendes Verständnis von Modellieren und Modell-bzw. Modellierkompetenz, Risiko und Risikokompetenz sowie Unsicherheit und vom Umgang mit Unsicherheit
Auf der 18. IMST-Jahrestagung vom 26. September bis zum 27. September 2023 an der Universität Innsbruck hat Prof. Benedikt Heuckmann im Rahmen seines Vortrages mit dem Titel "Future Skill: Umgang mit Unsicherheit. Was wir im Biologieunterricht fachdidaktisch beachten sollten" Einblicke in die Projektarbeit geben können.
Publikationen
Im Rahmen des Projektes sind eine Reihe an Publikationen entstanden:
Blauza, S.; Heuckmann, B. (2023). Simulierte Ungewissheit: Ungewissheit mit Simulationen zu SARS-CoV-2 identifizieren und reflektieren. Unterricht Biologie, 487, 32–37.
Lübke, B.; Heuckmann, B. (im Druck). Umgang mit Ungewissheit als Charakteristikum von Nature of Science. Eine Begriffsbestimmung und Konzeptionalisierung für die Integration in Lehr-Lernkonzepte. In Reinisch, Bianca; Mahler, Daniela; Krüger, Dirk (Eds.), Biologiedidaktische Nature of Science-Forschung: Zukunftsweisende Praxis Springer.
Heuckmann, B,; Lübke, B. (im Druck). Mit Simulationen das Verständnis von Nature of Science reflektieren und fördern. Potentiale von Computersimulationen im Biologieunterricht zum Umgang mit Ungewissheit . In Reinisch, B.; Mahler, D.; Krüger, D. (Hrsg.), Biologiedidaktische Nature of Science-Forschung: Zukunftsweisende Praxis. Berlin: Springer.
Heuckmann, B., Binder, K., Eichler, A., Krüger, D., Romeike, R., Kremer, K. (2023). Förderung von MINT-Kompetenzen mit Simulationen – Eine Standortbestimmung zu Modellierkompetenz, Risikokompetenz und zum Umgang mit Unsicherheit. In: Angele, C., Bertsch, C., Hemmer, M., Kapelari, S., Leitner, G., & Rothgangel, M. (Hrsg.). Fachdidaktik im Zentrum von Forschungstransfer und Transferforschung. Fachdidaktische Forschungen. Münster: Waxmann.
siMINT beim MNU-Bundeskongress (28.04. - 01.05.2023)
Im Rahmen des MNU-Bundeskongress 2023 an der Universität Koblenz haben Karin Binder und Benedikt Heuckmann für das Projekt siMINT Einblicke in die Förderung von Risikokompetenz aus den Perspektiven des Mathematik- und Biologieunterrichts vorgestellt. Im Rahmen des Vortrags mit dem Titel „Zu Risiken und Nebenwirkungen“ - Risikokompetenz interdisziplinär im Biologie- und Mathematikunterricht fördern“ wurden so etwa unterschiedliche Blickwinkel auf Themen wie Infektionsschutz bei Corona-Viren (z. B. Infektionswahrscheinlichkeit und Risikofaktoren für die Infektion) mithilfe von unterschiedlichen Visualisierungswerkzeugen und Simulationen betrachtet. Im zweiten Teil des Vortrags wurden Infektionen mit HIV, HPV, Chlamydien und Syphilis exemplarisch für das Themenfeld sexuell übertragbarer Infektionen vorgestellt. Das Wechselspiel von Mathematik und Biologie wurde dabei u.a. am Beispiel von HIV Antikörpertests vorgestellt: Während aus mathematischer Perspektive etwa die Frage interessant ist, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine Person nach Erhalt eines positiven Antikörpertestbefundes tatsächlich mit HIV infiziert ist, zielt der Biologieunterricht auf die Förderung eines fachlich-adäquaten Verständnisses der Funktionsweise von Antikörpertests ab, wodurch sich ungültige, falsch-negative oder falsch-positive Testergebnisse erklären lassen. Die Folien zum Vortrag können gerne bei den Autor:innen angefragt werden.
1. Stakeholderkonferenz in Berlin (17./18.03.2023)
MINT-Bildung mit Simulationen: Erste Stakeholderkonferenz in Berlin
Wie kann das Verständnis komplexer MINT-Phänomene mit Computersimulationen gefördert werden? Welche Perspektiven ergeben sich für die schulische MINT-Bildung? Zu diesen Fragen trafen im Rahmen der ersten Stakeholderkonferenz des BMBF-geförderten Verbundprojekts „Komplexe MINT-Themen verstehen: Mit Simulationen Kompetenzen für das 21. Jahrhundert fördern“ (siMINT) am 17./18.03.2023 Forschende der MINT-Bildung und Multiplikator*innen der schulischen Bildung an der Freien Universität Berlin zusammen.
Der Auftakt zur Konferenz erfolgte durch einen Keynote-Vortrag von Prof. Dr. Dirk Brockmann (AG Komplexe Biologische Systeme am Institut für Theoretische Biologie der Humboldt Universität zu Berlin). Dabei gab Herr Brockmann Einblicke in seine Arbeit mit Computersimulationen und Komplexität, die er unter anderem in seiner Forschung zur epidemiologischen Modellierung von Infektionskrankheiten am Robert-Koch-Institut (RKI) in der Corona-Pandemie nutze. Im Vortrag stellte Herr Brockmann mit den „Complexity Explorables“ dynamische Simulationen u. a. zu komplexen Naturphänomenen wie Schwarmverhalten bei Fischen und Vögeln dar. Es wurde auf eindrucksvolle Art und Weise aus Sicht der Komplexitätsforschung verdeutlicht, dass komplexe Phänomene fachunabhängig gemeinsamen Prinzipien folgen (z. B. mathematische Fraktale und Gestalt von Flechten).
Im Rahmen von vier Workshops arbeiteten die Stakeholder*innen anschließend zusammen mit den siMINT-Projektbeteiligten zu Computersimulationen, Modellierkompetenz, Risikokompetenz und zum Umgang mit Unsicherheit. Neben grundlegenden Fragen zu theoretischen Unterscheidungen und Vorgehensweisen stand dabei auch die unterrichtspraktische Umsetzung im Vordergrund. Das Projekt siMINT verfolgt das Ziel, co-konstruktiv mit Multiplikator*innen der Schulbildung (z. B. Fachseminarleitungen der Referendar*innenausbildung) Formate zur interdisziplinären Förderung von Zukunftskompetenzen mit Computersimulationen zu entwickeln und in der MINT-Bildung zu implementieren.
Nach dem gelungenen Auftakttreffen in Berlin arbeiten die Forschenden nun gemeinsam mit den Multiplikator*innen an der Konzeption von Aufgaben zur Förderung von Modellierkompetenz, Risikokompetenz und vom Umgang mit Unsicherheit mit Simulationen.
Workshop zur Delphi-Methode mit Dr. Irene Neumann, IPN Kiel (21.12.2022)
Am 21.12.2022 veranstaltete das siMINT-Verbundprojekt einen digitalen Workshop zur Delphi-Methode. Wir konnten Frau Dr. Irene Neumann, Leiterin der Forschungsgruppe "Lehren und Lernen an der Schnittstelle zwischen Physik und Mathematik" am IPN - Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik, Kiel als Referentin gewinnen. Sie hat die beiden Delphi-Studien „MaLeMINT“ und „MaLeMINT-E“ geleitet und konnte uns viele spannende methodische Einblicke zur Delphi-Methode geben. Neben den Beteiligten des siMINT-Projektes waren weitere Interessierte verschiedener Universitäten über Zoom zugeschaltet.
Projekttreffen an der Universität Münster (04.11.2022)
Am 04.11.2022 veranstaltete das siMINT-Konsortium im Alexander-von-Humboldt-Haus an der Universität Münster eine projektinterne Auftakttagung zum fachgruppenübergreifenden Austausch über Simulationen, Modellier- und Risikokompetenz sowie dem Umgang mit Unsicherheit.
Round Table an der Universität Wien (31.08.2022)
Am 31. August 2022 veranstaltete das Projekt siMINT im Rahmen der gemeinsamen Tagung der Gesellschaft für Fachdidaktik (GFD) und der Österreichischen Gesellschaft für Fachdidaktik (ÖGFD) an der Universität Wien, Österreich einen Round Table zum Thema: Förderung von MINT-Kompetenzen mit Simulationen – eine Standortbestimmung theoretischer Ansätze und Konzepte. Gemeinsam mit Vertreter:innen verschiedener Fachdidaktiken diskutierte das siMINT-Projektteam Konzepte, theoretische Ansätze und Begriffsverständnisse von Simulationen, Modellier- und Risikokompetenz sowie zum Umgang mit Unsicherheit.
