Computergestützte Problemlösung in MINT mobil
Förderung von Problemlösungsstrategien durch Robotikaktivitäten im Rahmen von MINT mobil für Grundschüler*innen des Zyklus 2.
Laufzeit: August 2023 – Dezember 2024
Status: Abgeschlossen
Bildungsstufe: Primarstufe
Thema: Digital Skills & Literacy, Digital Tools
Keywords: Bildungsrobotik, MINT mobil, Problemlösung
Ausgangslage
MINT mobil ist eine Initiative der Bildungs- und Kulturdirektion des Kantons Bern, die darauf abzielt, dem Fachkräftemangel in technischen Berufen entgegenzuwirken. Sie richtet sich an Schüler*innen der dritten bis sechsten Klasse (Zyklus 2) und ermutigt sie, sich durch spielerisches Experimentieren mit den MINT-Fächern – Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik – auseinanderzusetzen. Das Programm bietet eine einwöchige immersive Erfahrung, während der reguläre Stundenplan idealerweise ausgesetzt wird. Die Schüler*innen nehmen an praktischen Aktivitäten teil, bei denen sie basteln, forschen, scheitern und durchhalten und so letztlich Neugier und Stolz auf das Lösen von Problemen entwickeln. Seit August 2021 tourt der MINT mobil-Truck durch die Schulen des Kantons, mit dem Ziel, bis zum Schuljahr 2027/2028 alle Schulen zu erreichen. Die mobile Lernumgebung umfasst einen Truck, ein Zelt mit 14 Experimentierstationen und 13 Klassenboxen mit Materialien. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf Informatik und Robotik, insbesondere durch die Marsstation im Zelt und die Klassenbox «Mondmission», die gemeinsam vom EPFL Center LEARN und der PHBern entwickelt wurden.
Ziele
Das Team dieses Forschungsprojekts hatte sich zum Ziel gesetzt, die Module «Marsstation» und «Mondmission» von MINT mobil zu evaluieren und zu verbessern. Es wollte das Lernverhalten der Schüler*innen verstehen, kognitive und affektive Lernergebnisse bewerten, Unterrichtsmaterialien verfeinern und die Integration von Kunst in die MINT-Bildung untersuchen.
Methode
Das Projekt verlief in vier Hauptphasen. Zunächst wurden Daten von 191 Schüler*innen (94 Mädchen, 97 Jungen) und 13 Lehrpersonen an neun Schulen mittels Fragebögen, Forschungsheften, Interviews und Beobachtungen erhoben. Diese Daten konzentrierten sich auf computergestütztes Denken, Motivation und Problemlösung. In der zweiten Phase führte das Team quantitative und qualitative Analysen der Lernergebnisse durch. Anschliessend wurden die Unterrichtsmaterialien auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse überarbeitet. Schliesslich untersuchte das Projektteam, wie Kunst in die Robotik integriert werden kann, um MINKT-Aktivitäten zu entwickeln, die von den Prinzipien des Bauhauses und der digitalen Kunst inspiriert sind.
Ergebnisse
Die Schüler*innen zeigten eine signifikante Verbesserung ihrer selbst eingeschätzten Fähigkeiten im Bereich des computergestützten Denkens und der Robotik, mit einer hohen Effektstärke (0,98), wobei Mädchen sich ebenso stark verbesserten wie Jungen. Die Problemlösung verlagerte sich vom Raten (-0,54 Effektstärke) hin zu strukturierten Methoden wie Trial-and-Error (+0,54) und Zusammenarbeit (+0,78). Die Motivation war hoch: 84 % der Schüler*innen wollten mit dem Programmieren weitermachen. Die Lehrpersonen berichteten von positiven Erfahrungen, und die Auswertung bestätigte die Lernwirkung und das Engagementpotenzial der Massnahmen. Diese Ergebnisse unterstreichen den Erfolg des Projekts bei der Förderung sowohl des kognitiven als auch des emotionalen Engagements für MINT-Themen.
Umgesetzte Translation
Die Forschungsergebnisse wurden direkt zur Verbesserung des Bildungsangebots von MINT mobil genutzt. Das Modul «Mondmission» wurde in neun aufeinander aufbauende Einheiten umgestaltet, in denen Programmierkenntnisse schrittweise vermittelt werden. Durch Anpassungen der Unterrichtsmaterialien und des Lehrpersonendossiers wurden die Benutzungsfreundlichkeit und die Ausrichtung auf die Lernziele verbessert. Die Massnahme wurde in den Schulalltag integriert und durch Lehrpersonenfortbildungen unterstützt, um eine praktische Umsetzung im Unterricht zu gewährleisten. Die Einbindung der Künste führte zu neuen robotergestützten Aktivitäten mit den Schwerpunkten Bewegung, Zeichnen und kinetische Kunst, die kreativ begabten Schüler*innen alternative Einstiegsmöglichkeiten bieten.
Projektleitung
