Institut Mathematische, Naturwissen­schaftliche und Technische Bildung

Die BioDivSchool-WebApp zur Erfassung des ökologischen Potenzials einer Untersuchungsfläche ist nun in vier Sprachen verfügbar. Ein kurzes Manual erklärt die verschiedenen Funktionen. Die BioDivSchool-WebApp lässt sich mithilfe der dazugehörigen, neu erstellten Unterrichtsmaterialien für die Zyklen 2b und 3 (Lektionsplanung, Arbeitsmaterial, Dossier inklusive Lösungen für Schülerinnen und Schüler) in den Unterricht einbetten. Diese Unterlagen sind auf Deutsch auch von der entsprechenden GLOBE-Angebotsseite abrufbar. Ein ebenfalls im Rahmen des Projekts erstellter Leitfaden soll Lehrpersonen bei Aufwertungsvorhaben auf dem Schulareal unterstützen.

In diesem Projekt wurden verschiedene Sensibilisierungsmassnahmen in die Ausbildung von Lehrpersonen des Fachbereichs «Natur und Technik» integriert. So wird in einem laborpraktischen Modul mit Rollenkarten gearbeitet. In einem anderen Modul wird ein Vignettentest als Ausgangspunkt für eine Diskussion der Genderrollen in Berufswelt und Gesellschaft bearbeitet. Zudem erstellten Studierende eine permanente Posterausstellung mit Porträts zu Frauen in der Wissenschaft. Intern wurde das Projekt mit einer Befragung von Naturwissenschaftsdozierenden abgeschlossen, die von der Gender- und Diversity-Fachstelle durchgeführt wurde.

Das mobiLLab ist ein Hightech-Labor, das Lehrpersonen wahlweise an ihre Schule holen oder mit ihrer Klasse an der PHSG besuchen können. Das Projekt soll bei den Jugendlichen das Interesse an Naturwissenschaften und Technik fördern. Mit modernsten Instrumenten und Methoden untersuchen sie an 12 Stationen alltagsnahe Fragestellungen und erhalten so einen Einblick in die aktuelle Forschungs-, Industrie- und Arbeitswelt. Die Jugendlichen werden bei ihrer Arbeit mit den Hightech-Geräten von Studierenden der PHSG unterstützt, die im Technik-Modul dafür ausgebildet werden. Zur Vorbereitung steht umfangreiches multimediales Unterrichtsmaterial zur Verfügung.

Im Oktober 2023 fand die zweite fachübergreifende Tagung zum Thema «Draussenlernen für eine zukunftsfähige Hochschule» statt. Neben Dozierenden nahmen erstmals auch Studierende teil. An einer internationalen Tagung zu MINT und BNE wurde der Transfer Praxis-Lehre-Praxis diskutiert. In einem Freifach von Bewegung und Sport konnten Studierende Draussenlernen als Methode kennenlernen. Erstmals fanden 2022 und 2023 Blockwochen zum Unterrichtsansatz «Draussenlernen» statt. Im Bereich der Forschung wurden Studierende wie auch Dozierende zu ihren Erfahrungen und Vorstellungen über Unterrichten im Freien befragt. Zurzeit wird an der ersten Publikation gearbeitet.

Im MINT-Zentrum im Hochschulgebäude Hadwig wird in Kooperation mit ausserschulischen Kooperationspartnerinnen und Kooperationspartnern der Stadt St.Gallen (z.B. Naturmuseum St.Gallen) ein MINT-Begabungs- und Begabtenförderungsprogramm für (hoch)begabte Schülerinnen und Schüler der 4. bis 9. Klasse der Stadt St.Gallen angeboten. Die Kinder und Jugendlichen arbeiten während eines Jahres an einem oder mehreren selbst gewählten Projekten (z.B. Entwicklung eines experimentellen Designs zu einer aktuellen MINT-Frage), die unter Berücksichtigung des ausserschulischen Lernorts festgelegt werden.

Im Naturmuseum St.Gallen (NMSG) werden in Zusammenarbeit mit der PHSG in Jugend- und Klassenlaboren unterschiedliche Experimentiernachmittage für Kinder und Jugendliche verschiedener Zielstufen angeboten. Die Inhalte werden von Fachpersonen aus PHSG und NMSG entwickelt, während Studierende der PHSG die Leitung übernehmen. Die Jugendlabore richten sich an Schülerinnen und Schüler, die die Angebote zu Themen wie «Überwintern», «Allerlei rund ums Ei» oder «Welt der Steine» in ihrer Freizeit am Mittwochnachmittag besuchen. Die Klassenlabore bieten ab der 3. Klasse unterschiedliche thematische Labore zu Fossilien, Bionik, erneuerbaren Energien oder Genetik an.

In diesem Projekt wird der Nutzung von MINT-Angeboten wie zum Beispiel Smartfeld, mobiLLab oder Klassenlaboren im Naturmuseum St.Gallen nachgegangen. Das Ziel besteht darin, im Laufe der kommenden Jahre einen Rahmen für eine zielgerichtete Weiterentwicklung von MINT-Initiativen festzulegen. Zu diesem Zweck werden die Einstellungen und die Nutzung der Lehrpersonen und der Schülerinnen und Schüler erfasst und dokumentiert. Auf dieser Basis sollen Massnahmen für die Weiterentwicklung der bestehenden Initiativen formuliert werden.

Smartfeld, eine Leadorganisation der IT-Bildungsoffensive des Kantons St.Gallen, ist eine interdisziplinäre Initiative mit dem Ziel, Kreativität und Zukunftskompetenzen zu fördern sowie Kinder und Jugendliche für das digitale Zeitalter fit zu machen. Unter dem Credo «Technologie + Kreativität» sollen MINT-Fächer gefördert werden. Das Angebot umfasst verschiedene Workshops für alle Stufen. 2023 wurden rund 230 Workshops mit insgesamt über 4000 Schülerinnen und Schülern durchgeführt. Zudem bietet Smartfeld ein Freizeitangebot für Kinder und Jugendliche, die Vortragsreihe «Innovationsgeist in der Bildung» und ein Weiterbildungsangebot für Lehrpersonen.

Das Open-Access-Journal «Progress in Science Education» (PriSE) bietet nicht nur etablierten Forschenden, sondern auch Nachwuchsforschenden die Möglichkeit, ihre Beiträge (inklusive erster Ergebnisse) zu veröffentlichen. Dadurch wird ein Austausch zwischen Forschenden, Lehrpersonen und anderen Interessierten aus dem Bereich «science and education» ermöglicht. Durch qualitativ hochstehende Beiträge und als Kommunikationsorgan von DiNat und Netzwerk BNE der Dozierenden (éducation21) hat sich PriSE sowohl national als auch international etabliert.

Im Projekt «MATHEsprechen im Kindergarten» wird mit Design-based-Research der Frage nachgegangen, wie sprachliche Ressourcen mehrsprachiger Kinder für das Mathematiklernen im Kindergarten fruchtbar gemacht werden können. Dazu wurde eine Lernumgebung entwickelt, die es den Kindern ermöglicht, ihre Mehrsprachigkeit beim Thema «Strukturnutzende Anzahlbestimmung» zu aktivieren. Die Lernumgebung besteht aus einem Kindergartenteil in deutscher Sprache und einem Familienteil, bei dem Eltern und Kinder durch mehrsprachige Videos mit zwei interagierenden Handpuppen Anregungen erhalten. Im Zentrum der Lernumgebung stehen reichhaltige Aktivitäten mit Material.

Das Berzelius-Projekt umfasst ca. 30 ausleihbare Hightech-Geräte und multimediale Laborjournale. Ein interdisziplinäres Team soll Lernende für das Experimentieren und die MINT-Fächer begeistern. Nach Workshops, TecDays, Konferenzbeiträgen und Lehrpersonenweiterbildungen stieg die Zahl der auf den Geräten durchgeführten Maturaarbeiten stark an. Ausgewählte Ergebnisse aus den Maturaarbeiten fliessen in die Multimedia-Laborjournale zurück. Auch niederschwellige Formate der Wissenschaftskommunikation wie Motion Comics werden entwickelt. Zudem sollen die Hightech-Geräte in Escape-Räume migriert und in ein Netz von Rätseln und Aufgaben verwoben werden.

Das Ziel des Projekts besteht darin, bei Sekundarschülerinnen und Sekundarschülern die Diskursfähigkeiten zu stärken, indem mit fundierten naturwissenschaftlichen Argumenten gesellschaftliche Probleme lösungsorientiert diskutiert werden. Das Unterrichtsentwicklungsprojekt folgt dem neu entwickelten Socio-Scientific-Issues-Ansatz (SSI), der als didaktischer Rahmen zur Entwicklung des Unterrichts dient.