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Markus Reiser

• MINT-Kompetenzen gelten als Schlüsselqualifikationen in einer zunehmend globalisierten und technologisierten Welt. Die Förderung dieser Kompetenzen wird in Politik, Wirtschaft und Wissenschaft als wichtige Bildungsaufgabe betrachtet. 2009 hat die Kultusministerkonferenz die Bedeutung der MINT-Fächer hervorgehoben und im Rahmen eines Maßnahmenkatalogs zur Förderung der mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Bildung beschlossen, dass fächerverbindende naturwissenschaftliche Lehr- und Lernkonzepte für die Sekundarstufe I entwickelt werden sollen. Diese Konzepte sollen neben der Vertiefung übergreifender fachlicher Kompetenzen insbesondere das Interesse der Schüler*innen an Naturwissenschaften und Technik fördern (KMK, 2009). Im Rahmen der Entwicklung von bildungsplankonformen MINT-Unterrichtsangeboten, in denen Naturwissenschaften und Technik gemeinsam und verbindend unterrichtet werden, steht diese Forschungsarbeit. Dazu wurde ein Modell entwickelt, das Naturwissenschaften und Technik unter Nutzung möglicher Synergien in einem Problemlöseprozess miteinander verbindet. Als Methode, die Synergien zusammenführt, wurde ein konstruktionsorientiertes Vorgehen vorgeschlagen. Darauf aufbauend wurden Lernarrangements entwickelt, in denen Schüler*innen eine Apparatur entwickeln sollen, die von biologischen Phänomenen inspiriert ist. Die Schüler*innen bauen eine Fütterungsmaschine, in der Konzepte der Bewegungserzeugung bei unterschiedlichen Skeletttypen als technische Teillösungen genutzt werden können. Um die Lernwirksamkeit eines solchen Lernangebots zu evaluieren, wurde dessen Einfluss auf die intrinsische Motivation und das biologische Fachwissen untersucht. In einem quasiexperimentellen Versuchsdesign wurde der im Modell vorgeschlagene konstruktionsorientierte Ansatz mit zwei weiteren Ansätzen verglichen: einem, bei dem die Teilnehmer*innen ein Produkt nur nachbauen, und einem, bei dem nicht konstruiert wird, sondern biologische Phänomene mittels der Arbeitsweise des Modellierens untersucht werden. An der Studie nahmen 413 Schüler*innen teil (Alter: M = 12.53, SD = .81). Die Ergebnisse zeigen, dass das konstruktionsorientierte Arbeiten im Vergleich zu beiden anderen Ansätzen zu einer erhöhten intrinsischen Motivation sowie zu einem höheren langzeitstabilen Fachwissen führt.
• STEM skills are regarded as key qualifications in an increasingly globalised and technologised world. Promoting these skills is seen as an important educational task in politics, business and science. In 2009, the Conference of Education Ministers emphasised the importance of STEM subjects and, as part of a catalogue of measures to promote mathematical, scientific and technical education, decided that interdisciplinary science teaching and learning concepts should be developed for the lower secondary level. In addition to deepening overarching subject-specific competences, these concepts should particularly promote pupils' interest in science and technology (KMK, 2009). This research work is part of developing STEM teaching programmes that conform to the curriculum and in which science and technology are taught together and in combination. To this end, a model was developed combining science and technology by utilising possible synergies in problem-solving. A design approach was proposed as a method for bringing synergies together. Based on this, learning arrangements were developed in which pupils are asked to create an apparatus inspired by biological phenomena. The pupils build a feeding machine in which the concepts of movement generation in different types of locomotor systems can be used and technically transferred into partial technical solutions. In order to evaluate the learning effectiveness of such a learning programme, its influence on intrinsic motivation and biological subject knowledge was investigated. In a quasi-experimental design, the design approach proposed in the model was compared with two other approaches: one in which the participants simply rebuild a product, and one in which no construction is carried out, but biological phenomena are investigated using the modelling method. 413 pupils participated in the study (age: M = 12.53, SD = .81). The results show that, compared to the other two approaches, a design approach leads to increased intrinsic motivation and a higher level of long-term stable subject knowledge