Naturwissenschaftliche Bildung in außerschulischen Bildungsangeboten. Wie können Mädchen für naturwissenschaftliche und technische Angebote begeistert werden?

ABSTRACT

„In der heutigen globalisierten und digitalisierten Welt ist das gesellschaftliche Leben zunehmend durch Naturwissenschaften und Technik geprägt. Damit kommt naturwissenschaftlicher Bildung für die Teilhabe an der Gesellschaft eine herausragende Bedeutung zu. In der Folge besteht das übergeordnete Ziel des Unterrichts in den Naturwissenschaften heute nicht alleine in der Ausbildung zukünftiger Naturwissenschaftlerinnen und Naturwissenschaftler, sondern richtet sich gleichermaßen auf die naturwissenschaftliche Bildung aller Schülerinnen und Schüler“ (Reiss, Sälzer, Schiepe-Tiska, Klieme, Köller 2016, Seite 46). Die Interessenabnahme von Mädchen in naturwissenschaftlichen Fächern ist nicht nur bekannt, es liegen bereits diverse Untersuchungen über die Ursachen dieser Abnahme vor. Vor allem Mädchen scheuen oft vor technischen Themen zurück. Mädchen weisen ein gering ausgeprägtes Selbstvertrauen und ein eher negatives Selbstkonzept im Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit im naturwissenschaftlichen Bereich (ausgenommen Biologie) auf. Zusätzlich erschwerend kommt hinzu, dass diese Fächer als männliches Wissensgebiet gelten: Darin Leistungserfolge zu erzielen kann als Widerspruch zur weiblichen Geschlechtsrolle erlebt werden. Darüber hinaus wirken das Selbstbewusstsein und die Dominanz der Jungen im Unterricht abschreckend. Das mangelnde Interesse am Unterricht oder dem außerschulischem Angebot soll nicht darüber hinwegtäuschen, dass Mädchen durchaus Interesse an der Erkundung naturwissenschaftlicher Phänomene entwickeln, wenn ein Bezug zu ihrer Lebenswelt hergestellt und damit auch Nutzen und Folgen naturwissenschaftlichen Wissens deutlich werden. Aus der Interessensforschung ist bekannt, dass Mädchen interessiert sind an der Erklärung von Naturphänomenen, an Themen mit Bezug zum menschlichen Körper sowie an der gesellschaftlichen Bedeutung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse, beispielsweise im Bereich der Ökologie.

Studien und Modellprojekte haben gezeigt, dass eine Unterrichtsgestaltung, die die unterschiedlichen Bedürfnisse, Fähigkeiten und bevorzugten Arbeitsformen von Schülern und Schülerinnen berücksichtigt, die Motivation von Mädchen für naturwissenschaftliche Fächer erhöhen kann. Sie entwickeln ein positiveres Selbstkonzept und können ihre Leistungen verbessern. Dazu gehören Maßnahmen wie ein zeitweise getrenntgeschlechtliches Angebot, kooperative Arbeitsformen und eine Orientierung der Inhalte an Vorerfahrungen und Interessen der Mädchen.

„In today's globalized and digitized world, social life is increasingly shaped by science and technology. Thus, scientific education is of paramount importance for participation in society. As a result, the overarching goal of science education today is not solely in the education of future scientists, but is equally aimed at the science education of all students“ (Reiss, Sälzer, Schiepe-Tiska, Klieme, Köller 2016, Seite 46). The decline in interest of girls in science subjects is not only known, there are already various studies on the causes of this decrease. Especially girls often shy away from technical issues. Girls have a low level of self-confidence and a rather negative self-concept with regard to their performance in the natural sciences (with the exception of biology). An additional complicating factor is the fact that these subjects are considered to be a male field of knowledge: achieving successes in performance can be experienced as a contradiction to the female gender role. Moreover, the self-esteem and dominance of boys in the classroom are a deterrent. The lack of interest in teaching or the extra-curricular offer is not intended to obscure the fact that girls are quite interested in exploring scientific phenomena, if a reference to their world of life produced and thus the benefits and consequences of scientific knowledge become clear. Interest research has shown that girls are interested in explaining natural phenomena, topics related to the human body and the social significance of scientific knowledge, for example in the field of ecology.

Studies and model projects have shown that a lesson design that takes into account the different needs, abilities, and preferred forms of work of students can increase the motivation of girls for science subjects. They develop a more positive self-concept and can improve their performance. These include measures such as a temporary gender-separate offer, cooperative forms of work and an orientation of the contents to previous experiences and interests of the girls.

VORWORT

„Der einfachste Versuch, den man selbst durchführt, ist besser als der schönste Versuch, den man nur sieht“ (Stamm, Edelmann 2013, Seite 560) - dieser Satz entstammt keinem modernen fachdidaktischen Ansatz, sondern ist von Michael Faraday, der im 19. Jahrhundert für seine faszinierenden Weihnachtsvorlesungen bekannt war. Und obwohl diese Erkenntnis noch heute gilt, hat der handlungsorientierte MINT-Unterricht (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik) bei Weitem noch nicht die Bedeutung erlangt, die notwendig wäre, um die Attraktivität dieser Fächer zu steigern. „Es kommt die Zeit, in der das Wünschen wieder hilft!“ (Die Toten Hosen 1993, Lied: Wünsch dir was, Album: Kauf mich!) stand in schwarzen Lettern auf meinem Taschenrechner geschrieben. In der Grundschule mochte ich das Fach Mathematik noch und interessierte mich für Sachkunde. Mit dem Übergang zur Realschule und dem Eintreten meiner Pubertät verschwand das Interesse an den MINT-Fächern und der Schule im Allgemeinen. Erst auf dem Berufskolleg für Gesundheit und Pflege, in dem die Fächer Biologie, Mathematik, Physik und Chemie eine zentrale Bedeutung haben, entdeckte ich die Liebe zu den Naturwissenschaften. Meine damaligen Lehrer und Lehrerinnen unterschieden sich von vielen Lehrenden, die ich früher kennengelernt hatte. Sie gaben den Schülerinnen und Schülern, und natürlich auch mir, immer sehr viel Raum zum Experimentieren und Forschen. Während meiner Ausbildung zur staatlich anerkannten Erzieherin fragte ich mich, wie ich meine Begeisterung für Mathematik, Biologie, Physik und Chemie mit meiner Arbeit als Pädagogin verbinden könnte.

Als Auszubildende begann ich im Jahr 2004 an der Ökologischen Forscherstation für Kinder in Heidelberg. Ich unterstützte meine Anleiterin in ihren Kursen, wie dem Ökogarten, dem Abenteuer-Wald, bei Fortbildungen und Ausflügen. Sie gab mir Raum, um meine Fähigkeiten und Interessen mit Kindern in Kurssystemen und gezielten Angeboten umzusetzen. Bei einem Sommerfest, das kurz nach meinem Eintritt stattfand, stellte ich im Außengelände für die Kinder und die übrigen Gäste einige einfache Experimente zum Mitmachen aus. Einige meiner Kursteilnehmerinnen und Kursteilnehmer betreuten die Stationen und ermutigten die Besucher zum Mitmachen, bei beispielsweise einem Bernoulli-Ball im Luftstrom oder einem Wasserkocher aus Papier. Die Resonanz war unerwartet hoch und machte mir klar, wie attraktiv das eigene Experimentieren und Mitmachen für Jung und Alt ist.

Ende 2005 lernte ich Herrn Prof. Preiß und sein Projekt „Entdeckungen im Zahlenland“ kennen. Wenige Monate danach hatte ich die Möglichkeit, an der Volkshochschule in Heidelberg (Junge VHS) „Küchenexperimente“ und „Entdeckungen im Zahlenland“ zu unterrichten. Nach meiner Lehrzeit begann ich, an der Hector-Kinderakademie im Regierungspräsidium Stuttgart, freiberuflich zu unterrichten. Hier hatte ich die Chance, mich weiterzuentwickeln, und mir wurden genügend Mittel geboten, um mich weiterzubilden. So lernte ich den Gründer vom „Förderverein Science und Technologie e.V.“ kennen, wurde selbst Mitglied und besuchte bald darauf zum ersten Mal die Science-Days, die in Rust (bei Freiburg) stattfanden. Dieses Wissenschaftsfestival bestärkte und beeinflusste mich sehr nachhaltig. Hier wurden die Naturwissenschaften in ihrer ganzen Schönheit erlebbar gemacht und von den vielen Besuchern auch begriffen. Das mag vielleicht pathetisch klingen, aber wer schon einmal dort war, konnte erleben, wie sehr die vielen Phänomene die Menschen begeisterten und im wahrsten Sinne beglückten. Sicher lag es auch daran, dass auf Formeln, Tabellen und Diagramme verzichtet wurde und die Phänomene im Mittelpunkt standen.

Diese Erfahrungen beeinflussten mein Selbstverständnis als junge Dozentin sehr stark. Ich habe erfahren, dass Schüler und Schülerinnen zuerst begeistert und motiviert werden müssen und dies durch eigenes Experimentieren, freies Forschen und eigene kleine Projekte am besten gelingt. In den letzten Jahren jedoch konnten meine Kollegen und Kolleginnen und ich feststellen, dass sich in den angebotenen MINT-Kursen immer weniger Mädchen einschrieben. Häufig war es nur ein Mädchen, das es sich zutraute und nach einem einmaligen Besuch den Kurs abbrach. Wir diskutierten intensiv über die Beziehung von Mädchen zur Mathematik und die anderen MINT-Fächer. Unsere Diskussionen beinhalteten zwei Ebenen, die zwar miteinander korrelierten, dennoch verschiedenen Problemen zuzuordnen sind: Einerseits wird die Unterpräsentation von Frauen in denjenigen hohen Positionen, die eine gute mathematische/technische Ausbildung verlangen, seit Jahrzehnten unter die Lupe genommen. Andererseits wird aber auch die Beziehung von Mädchen zur Mathematik untersucht, wobei stets davon ausgegangen wird, sie sei – im Durchschnitt – weniger positiv als die der Jungen. Dass diese zwei Ebenen verwandte Ansatzpunkte verlangen und dennoch getrennt beobachtet werden sollten, wurde uns allen schnell bewusst. Doch „Wie können Mädchen für naturwissenschaftliche und technische Angebote begeistert werden?“ Meine vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dieser Fragestellung. Sie beinhaltet theoretische und empirische Hintergründe in Bezug auf Mädchen im Kontext naturwissenschaftlicher Bildung, einen Einblick in das MINT-Curriculum sowie einen Blick und einen Praxisbezug durch ein Projektbeispiel und zusätzlich Möglichkeiten und Handlungsfelder für die Umsetzung von genderbewusster Pädagogik in den MINT-Fächern. Ein abschließendes Fazit fasst die Ergebnisse dieser Arbeit zusammen.

1. EINBLICKE IN DIE NATURWISSENSCHAFTLICHE BILDUNG IM PRIMARBEREICH

Seit der Jahrtausendwende lassen sich in Deutschland gesellschaftliche Veränderungsprozesse und zahlreiche Reformen im Bildungswesen beobachten, die sogar als Wertewandel im Bildungssystem diskutiert und interpretiert werden (beispielsweise demografischer Wandel, gesellschaftlicher Wandel, strukturelle Veränderungen, Inklusion und Ausbau der Ganztagesgrundschulen). Unabhängig von der Bewertung dieser Entwicklungen stellen sie eine Veränderung von Rahmenbedingungen mathematischen und naturwissenschaftlichen Lernens an Grundschulen in Deutschland dar (vgl. Wendt, Bos, Selter, Köller, Schwippert, Kasper 2015, Seite 368 ff.). Nicht nur positiv für die Mathematik, sondern auch für die Naturwissenschaften allgemein ist festzustellen, dass (mit der Ausnahme des Landes Schleswig-Holstein, in dem die Lehrpläne aktuell überarbeitet werden) in den vergangenen 15 Jahren alle Länder ihre Lehrpläne für Mathematik und den Sachunterricht grundlegend und zum Teil mehrfach überarbeitet haben. Es ist festzustellen, dass naturwissenschaftliche Inhalte in den Lehrplänen der Länder (Sachunterricht) wieder eine stärkere Berücksichtigung finden und sich die Lehrpläne im Fach Mathematik angleichen.

1.1. DAS MINT-CURRICULUM: EXPERIMENTIEREN, FORSCHEN UND LERNEN

Bereits im Vorschulalter sollen Kinder ein erstes Verständnis für naturwissenschaftliche Konzepte, grundlegende naturwissenschaftliche Fähigkeiten und insbesondere ein Interesse an den Naturwissenschaften entwickeln, beispielsweise mit dem Projekt „Haus der kleinen Forscher“. Die gemeinnützige Stiftung „Haus der kleinen Forscher“ engagiert sich seit 2006 für eine bessere Bildung von Mädchen und Jungen im Kindertagesstätten- und Grundschulalter in den Bereichen Naturwissenschaften, Mathematik und Technik. Jedoch ist erst die Schule der Ort, an dem die Entwicklung einer naturwissenschaftlichen Grundbildung systematisch betrieben wird. Der naturwissenschaftliche Unterricht soll ein solides naturwissenschaftliches Fachwissen, die Beherrschung gängiger naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen vermitteln, Freude und Interesse an den Naturwissenschaften fördern sowie die Entwicklung positiver Selbstbilder unterstützen (vgl. Reiss, Sälzer, Schiepe-Tiska, Klieme, Köller 2016, Seite 133 ff). Den Schulen kommt die Aufgabe zu, das Interesse der Mädchen am MINT-Bereich und die Motivation, ein entsprechendes Studium aufzunehmen oder einen naturwissenschaftlich-technischen Beruf zu ergreifen, zu steigern. So heißt es in dem Bericht der BLK (Bund-Länder-Kommission für Bildungsplanung und Forschungsförderung): „Die Länder erkennen einen besonderen Bedarf der methodisch/ didaktischen und inhaltlichen Differenzierung und Weiterentwicklung des mathematisch- naturwissenschaftlichen Unterrichts im Sinne einer für Mädchen und Jungen bewusst gestalteten Koedukation. […] Die Länder werden die Schulen veranlassen, die Beteiligung und Erfolgsquote von Mädchen in Naturwissenschaft/ Informatik als ein Qualitätsmerkmal schulischer Arbeit transparent zu machen.“ (BLK 2002, Seite 19 f.) Mädchenförderung im mathematisch- naturwissenschaftlichen Unterricht entwickelt sich damit zu einem Gütekriterium für Schulen. Nicht nur die Mädchen profitieren davon, sondern die mathematischen, technischen und naturwissenschaftlichen Disziplinen selbst, die dadurch vielfältiger werden. Inzwischen setzen viele technische Unternehmen auf das „diversity“-Konzept (Interessen, die in der Personalstruktur des Unternehmens die Bevölkerungsgruppen so widerzuspiegeln, dass sich deren Interessen und Wünsche in der Produktentwicklung und -gestaltung, in deren Verkaufs- und Marketingstrategien möglichst umfassend wiederfinden lassen). Im europaweiten Vergleich bildet, bei der Beteiligung von Frauen in Naturwissenschaft und Technik, Deutschland häufig das Schlusslicht. Dies wurde lange nicht beachtet. Seit im Rahmen des Gender-Mainstreamings in der Europäischen Union systematisch Statistiken über die Beteiligung von Frauen und Männern in Naturwissenschaft und Technik erstellt werden und es hier zu einem Ranking kommt, kann der Veränderungsbedarf auf nationaler Ebene nicht mehr geleugnet werden. Durch einen erhöhten Mangel an Ingenieur(inn)en und Naturwissenschaftler(inn)en wird dies noch verstärkt. Im Jahr 2000 reagierten Berufsverbände der Chemie (GDCH) und gründeten die Arbeitsgruppe „Chancengleichheit in der Chemie“. Inzwischen gibt es in der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) einen „Arbeitskreis Chancengleichheit“ (AKC), der eine Untersuchung zur Situation von Frauen in der Physik initiiert hat. Angesichts der zunehmenden Verknappung von Ingenieur(inn)en, Naturwissenschaftler(inn)en, Informatiker(inn)en und Mathematiker(inn)en wurde die neuste Initiative im Juni 2008 von der Bundesregierung ins Leben gerufen. In einem nationalen Pakt zwischen Wissenschaft, Politik und Wirtschaft sollen das Bild der MINT-Berufe in der Gesellschaft verändert und junge Frauen für naturwissenschaftliche und technische Studiengänge gewonnen werden (www.komm-mach-mint.de) (vgl. Matzner, Wyrobnik 2010, Seite 243).

1.2. NATURWISSENSCHAFTLICHE BILDUNG IM ORIENTIERUNGSPLAN BADEN-WÜRTTEMBERG

Der Besuch des Kindergartens wirkt sich generell positiv auf vielfältige Kompetenzen aus. Hier können Jungen wie Mädchen bereits früh erste Erfahrungen mit mathematisch-naturwissenschaftlichem Denken machen. Schon seit Mitte der 90er Jahre setzt das Land Baden- Württemberg deutliche Akzente in der frühkindlichen Bildung. Mit der Erstellung des Orientierungsplans für Bildung und Erziehung wurden die Tageseinrichtungen für Kinder als Ort der frühkindlichen Bildung gestärkt. Der Orientierungsplan betrachtet frühkindliche Bildungsprozesse aus verschiedenen Blickwinkeln und legt seinen Schwerpunkt auf die Perspektive des Kindes. Er berücksichtigt die grundlegenden Motivationen von Kindern und fokussiert sechs Bildungs- und Entwicklungsfelder: Sinne, Körper, Denken, Gefühl und Mitgefühl, Sinn, Werte und Religion. Die Bildungs- und Erziehungsfelder sind nicht an schulische Fachsystematiken oder Schulfächer angelehnt, sondern orientieren sich an den Entwicklungsfeldern der Kinder. Im Bildungs- und Entwicklungsfeld Denken ist die naturwissenschaftliche Bildung verankert: das Sortieren und Klassifizieren, Muster und Reihenfolgen entdecken und selbst gestalten, zeitliche und rhythmische Abfolgen (Tagesablauf), räumliche Orientierung und räumliches Vorstellungsvermögen, Formen und Körper erkennen, (eigene) Position im Raum erfahren (vorne, hinten, oben, unten, links, rechts etc.) sowie Zahlen und Ziffern im Alltag entdecken und mit gegenständlichen Mengen hantieren. Hier wird eine Brücke zwischen den konkret kontext- und handlungsgebundenen Erfahrungen des Kindes und dem kindlichen Denken in Bildern und Symbolen gebaut. Dieses Bildungs- und Entwicklungsfeld fließt in der Schule in den gesamten Unterricht ein: in die Fächer Deutsch und Mathematik, die Fremdsprachen, den Fächerverbund „Mensch, Natur und Kultur“ und in den Religionsunterricht (vgl. Orientierungsplan für Bildung und Erziehung in Baden- Württembergischen Kindergärten und weiteren Kindertageseinrichtungen 2011, Seite 38). Der Orientierungsplan versteht sich als ein Instrument der Qualitätsentwicklung. Dennoch sind die entsprechenden Ausführungen zu den einzelnen Bildungsbereichen und somit auch zur naturwissenschaftlichen Bildung sehr allgemein gehalten. Es sind zwar Bildungsbereiche, aber keine Lern- und Entwicklungsziele definiert. Die Einrichtungen und Fachkräfte selbst haben große Autonomie in der Umsetzung und Interpretation des Orientierungsplanes für ihre eigene Arbeit. Hieraus ergibt sich auf der anderen Seite, dass der Orientierungsplan zwar Orientierungswissen für die pädagogischen Fachkräfte bereitstellt, als Instrument der Steuerung der Bildungsqualität insbesondere in einzelnen Domänen aber kaum greifen kann (vgl. Deutscher Industrie- und Handelskammertag e. V. 2016, Seite 74).

1.3. NATURWISSENSCHAFTLICHE BILDUNG IM BILDUNGSPLAN BADEN-WÜRTTEMBERG

Zwölf Jahre nach dem Bildungsplan von 2004 stellte das Ministerium für Kultus, Jugend und Sport einen weiterentwickelten Bildungsplan für die allgemein bildenden Schulen des Landes Baden-Württemberg vor - fachliche und gesellschaftliche Entwicklungen begründeten dies. Die zentrale Neuerung betrifft dabei fast überall die Umstellung auf eine durchgängige Kompetenzorientierung. Zwar wies der Baden- Württembergische Bildungsplan von 2004 einen starken Bezug zum Kompetenzkonzept auf, konnte damals aber noch nicht auf die bildungstheoretischen, pädagogischen und fachdidaktischen Diskussionen des Kompetenzverständnisses sowie die schulpraktischen Erfahrungen zurückgreifen, die in den Jahren nach Einführung den Kultusministerkonferenz-Bildungsstandards gesammelt wurden. Um das Jahr 2000 wurden die Bildungssysteme der Länder durch die Ergebnisse der internationalen Schulleistungsvergleiche, wie PISA oder TIMMS, kalt erwischt. Die Ergebnisse befanden sich im internationalen Vergleich im unteren Drittel. Die Leistungen im mathematisch- naturwissenschaftlichen Bereich waren bestenfalls durchschnittlich. Durch diese ernüchternden Ergebnisse hat sich die Sicht auf die Frage gewandelt, wie die Qualität des Schulsystems am besten gelenkt werden kann. Die Aufmerksamkeit richtete sich nicht mehr allein auf die Frage, welche fachlichen Inhalte, welcher Stoff in der Schule beigebracht werden soll, sondern stärker auf die Frage, was Schüler und Schülerinnen am Ende bestimmter Bildungsabschnitte wissen und können (sollen). Aus stoff-inhaltlich geprägten, traditionellen Lehr- oder Rahmenplänen wurden kompetenzorientierte Bildungspläne (vgl. Pant 2016, Seite 1). Naturwissenschaftliche Inhalte sind sowohl im Bildungsplan Mathematik als auch im Bildungsplan Sachkunde zu finden. Der Mathematikunterricht der Grundschule greift die unterschiedlichen Alltagserfahrungen und Vorkenntnisse der Kinder auf, stabilisiert, erweitert und systematisiert sie, um eine breite Ausgangsbasis für die Entwicklung grundlegender mathematischer Kompetenzen aufzubauen. Auf diese Weise wird die Grundlage für das weitere schulische Mathematiklernen und für eine lebenslange Auseinandersetzung mit mathematischen Anforderungen des täglichen Lebens geschaffen: Elemente wie Geld, Uhrzeiten, Hausnummern, Zahlen an öffentlichen Verkehrsmitteln, Räume, Formen, Muster und vieles mehr sind in der Lebenswelt der Kinder ständig präsent. Für ein erfolgreiches Lernen im Fach Mathematik sind vor allem die prozessbezogenen mathematischen Kompetenzen (Kommunizieren, Argumentieren, Problemlösen, Modellieren und Darstellen) von großer Bedeutung. Je besser es gelingt, das Unterrichtsfach Mathematik an diesen mathematischen Kompetenzen auszurichten, desto eher lassen sich positive Einstellungen zur Mathematik aufbauen und Freude am mathematischen Tun fördern. Integriert ist naturwissenschaftliche Bildung im Bildungsplan Mathematik in den Leitgedanken wie Zahlen und Operationen, Raum und Form, Größen und Messen sowie Daten, Häufigkeit und Wahrscheinlichkeit (vgl. Bildungsplan der Grundschule Mathematik 2016, Seite 3- 36). Die Bildungsaufgabe des Faches Sachunterricht besteht darin, die Schüler/-innen im Verstehen ihrer Umwelt zu unterstützen und zu begleiten. Ausgangspunkte der sachunterrichtlichen Bildung sind die Welterfahrungen und Weltauffassungen sowie Beziehungen, die Kinder bereits vor und außerhalb der Schule gewonnen haben. In der Auseinandersetzung mit sozialen, kulturellen, natürlichen und technischen Aspekten der Umwelt fördern die Kompetenzen im Fach Sachkunde verantwortungsvolles, reflektiertes Handeln, die Fähigkeit zur Partizipation sowie Solidarität gegenüber anderen und der Umwelt. Die prozessbezogenen Kompetenzen (die Welt erleben und wahrnehmen; die Welt erkunden und verstehen; Kommunizieren und sich verständigen; in der Welt handeln-Welt gestalten; Reflektieren und sich positionieren) gewährleisten den Aufbau von Wissen nachhaltig. Der Bildungsplan setzt hier an den fünf Perspektiven des Sachunterrichts an: sozialwissenschaftliche, naturwissenschaftliche, geographische, historische und technische Perspektiven. Unterrichtsinhalte sind beispielsweise das Erforschen, Verstehen und Mitgestalten, das Aufsuchen außerschulischer Lernorte, Gespräche (Philosophieren), das Halten und Pflegen von Pflanzen und Tieren und dem (verbindlichen) Experimentieren (vgl. Bildungsplan der Grundschule Sachkunde 2016, Seite 3-54).

2. BILDUNGSPROZESSE IM MINT-BEREICH

Viele Menschen assoziieren mit dem Wort Bildung nur einen Ort - und dieser Ort heißt Schule. Seit gut 100 Jahren ist sie als Institution, in unseren Gegenden, ein fester Bestandteil der Gesellschaft. „Das Thema Bildung in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik (MINT) ist in den letzten Jahren sehr präsent […]. Die jüngste PISA-Erhebung hat wieder deutlich gemacht, dass in Bezug auf den Kompetenzerwerb und eine umfassende, gleichermaßen auf kognitive wie affektive Facetten abzielende mathematisch- naturwissenschaftliche und technische Grundbildung in Deutschland noch deutlich Optimierungsbedarf besteht“ (Quaiser- Pohl,Endepohls-Ulpe 2010, Seite 7). In der Pädagogik sind Bildungsprozesse eng mit der Selbsttätigkeit eines Individuums verbunden. Dabei hat Bildung einen umfassenden Anspruch. Sie integriert Denken und Handeln, Wissenschaft und Kunst. Bildung stellt keine Anhäufung in Wissenserwerb dar, sondern eine Form von „Selbst“- Gestaltung, die Entfaltung der eigenen Persönlichkeit, die immer wieder neu ausbalanciert und in der Auseinandersetzung mit kultureller und sozialer Wirklichkeit gewonnen wird (vgl. Werner 2010, Seite 14 ff.). Bildung wird im Bereich der Frühpädagogik eng mit Selbstbildungsprozessen der Kinder verknüpft. Kinder werden als Künstler und Konstrukteure (Laewen, Andres 2002) und Forscher und Weltenentdecker (Elschenbroich 2001) gesehen. Darüber hinaus rücken zwei Bildungstheorien in der Diskussion um frühkindliche Bildung in den Fokus: die Theorie der Selbstbildung von Gerd E. Schäfer und die Theorie der Ko-Konstruktion und Kompetenzbildung von Wassilos E. Fthenakis (vgl. Wyrobnik 2010, Seite 122-125). Gerd Schäfer formuliert es wie folgt: „Bildung hat, im Gegensatz zum Lernen, etwas mit Bildeprozessen zu tun: ‚Ich bilde mir etwas‘, d. h. selbst suchen, selber sehen und selbst ordnen lernen“ (Schäfer 2012, Seite 17). Fthenakis meint: „ Ko-Konstruktion als pädagogischer Ansatz heißt, dass Lernen durch Zusammenarbeit stattfindet, also von Fachkräften und Kindern gemeinsam ko-konstruiert wird. Der Schlüssel dieses Ansatzes ist die soziale Interaktion. Die Ko-Konstruktion hat sich aus dem philosophischen Ansatz des Konstruktivismus herausgebildet, nach dem man die Welt interpretieren muss, um sie zu verstehen“ (Fthenakis 2009, Seite 6). Dabei sieht er die pädagogischen Fachkräfte als Moderatoren der Bildungsprozesse der Kinder. Der Schweizer Psychologe Jean Piaget (1896-1980) hat mit seiner Stufentheorie großen Einfluss auf die Bildungsarbeit genommen. Er ging davon aus, dass die für das Denken notwendigen Strukturen nicht bei der Geburt ausgeprägt sind, sondern sich erst stufenweise entwickeln. Beispielsweise ging er davon aus, dass Kinder ungefähr bis zum siebten Lebensjahr nicht in der Lage seien logische Verknüpfungen aufzuweisen. Dies gelänge erst Kindern in der „konkret-operationalen“ Phase im Alter zwischen circa sieben bis zwölf Jahren. Insofern würden Kinder auch erst ab einem Alter von etwa sieben Jahren in der Lage sein, naturwissenschaftliche Zusammenhänge zu verstehen (vgl. Lück 2008, Seite 23-25).

Sodian vermutet dagegen, dass Piaget die kognitiven Fähigkeiten jüngerer Kinder unterschätzte (vgl. Sodian in Oerter, Montada 2008, Seite 436- 479). Aufgrund neuerer Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass bereits Säuglinge über angeborenes domainspezifisches Wissen verfügen (beispielsweise intuitives biologisches Wissen), welches sie dazu befähigt, weitere domainspezifische Kenntnisse zu erwerben (domainspezifischer Wissenserwerb). Die Fähigkeit zum wissenschaftlichen Denken zeigt sich nach Piaget erst in der Adoleszenz. Inzwischen konnte gezeigt werden, dass zumindest Teilkompetenzen des wissenschaftlichen Denkens weit früher erreicht werden und dass Kinder bereits im Vorschulalter in der Lage sind, naturwissenschaftliche Phänomene zu verstehen (vgl. ebd. 436- 479). Möller kritisiert allerdings, dass sich die Angebote für den Elementarbereich oftmals kaum von den Angeboten für den Primarbereich unterscheiden, so dass es zu einer Überforderung der Kinder kommen kann. Auch seien fertige Erklärungen für ein naturwissenschaftliches Phänomen ungeeignet und eine stärkere Ausrichtung an einem konstruktiven Aufbau von Vorstellungen und Fähigkeiten in vielen Fällen wünschenswert (vgl. Möller in Lauterbach, Giest, Marquardt-Mau 2009, Seite 165- 172).

2.1. ZUM INTERESSENBEGRIFF

„Als ein zentraler Begriff der pädagogischen Psychologie steht das Interesse. Da der Begriff des Interesses im Alltag in differenten Zusammenhängen verwendet wird, ist es sinnvoll, eine klare, strukturierte Definition des Begriffs vorzunehmen. Der Begriff „Interesse“ steht in enger Verbindung zur Thematik von Entwicklung, Lernen und Erziehung (Musold 2017, Seite 9). Im Rahmen der Pädagogischen Interessentheorie wurde Interesse als besondere Form von Lern- und Bildungsmotivation festgelegt, die durch drei Merkmale geprägt ist: Freiwilligkeit (die Beschäftigung mit den Interessensgegenständen geschieht ohne äußeren Zwang), positive Emotionen (die Beschäftigung mit den Interessensgegenständen wird als angenehm und schön empfunden) und Erkenntnisorientierung (die Beteiligten möchten gerne mehr über die Interessensgegenstände erfahren). Das wissenschaftliche Verständnis von Interesse unterscheidet zwischen dem persönlichen (auch individuellem oder persistentem) Interesse und dem situationalen Interesse. Aktuelle Ansätze der Interessensforschung gehen davon aus, dass die Beziehungen zwischen einer Person und ihrer sozialen und gegenständlichen Umwelt von grundlegender Bedeutung für Lernen und Motivation sind. Im Mittelpunkt ihrer Forschung steht eine Person-Gegenstands-Konzeption, die davon ausgeht, dass sich im Laufe der Entwicklung bestimmte Vorlieben für Handlungs- oder Wissensbereiche herausbilden und mit positiven emotionalen Zuständen (zum Beispiel Freude) und einer hohen subjektiven Wertschätzung einhergehen (vgl. Harziger 2005, Seite 4). „Der in einem Interesse konkretisierte ‚Person-Gegenstands-Bezug‘ äußert sich u.a. in der Tendenz, sich wiederholt, freudvoll und ohne äußere Veranlassung mit einem Interessengegenstand auseinanderzusetzen“ (Kraska, Teuscher 2013, Seite 48). Das persönliche Interesse (an einer Sache) ist meist dauerhaft und längerfristig. Dadurch kommt es zu einem deklarativen sowie zum prozeduralen Wissen. Dabei bezieht sich deklaratives Wissen (knowing what) auf die Wissensstruktur. Mit prozeduralem Wissen sind die erweiterten Handlungsmöglichkeiten im Interessensbereich oder hinsichtlich des Interessengegenstandes gemeint (vgl. Kraska, Teuscher 2013, Seite 48).

Nichtinteressen können sich entwickeln, wenn in einer Lernsituation die Qualität des intrinsischen Erlebens niedrig ist. Die Nichtinteressen werden als Desinteresse und Abneigung definiert. Desinteresse beschreibt einen Zustand der Interesselosigkeit/- Gleichgültigkeit gegenüber einem Gegenstand, ohne dass eine Person-Gegenstands-Relation zustande kommt. Die Person ist passiv und setzt sich aus eigenem Antrieb nicht mit dem Gegenstand auseinander. Eine Abneigung basiert auf einer negativen Person-Gegenstands-Relation, verbunden mit negativen Gefühlen. Die Person meidet, selektiert die weitere Informationsaufnahme und die handelnde Auseinandersetzung mit dem Gegenstand wird aktiv vermieden (vgl. Prenzel, Doll 2002, Seite 292).

2.2. DIE INTERESSENENTWICKLUNG IM KINDESALTER

Interesse entwickelt sich von der frühen Kindheit an - es besteht Konsens darüber, dass im Vor- und Grundschulalter bereits von Interesse gesprochen werden kann, während sich die Struktur der Interessen von Kindern und Erwachsenen unterscheidet. Ebenfalls ist unstrittig, dass Entwicklungen im Spektrum von Interessen bis hin zu NichtInteressen insbesondere von Eltern, Erzieher(inne)n, Lehrpersonen und Peers von früher Kindheit an maßgeblich und lang anhaltend beeinflusst werden (vgl. Prenzel, Doll 2002, Seite 291). „Man kann davon ausgehen, dass das Interesse im Kindesalter nach gleichen Prinzipien funktioniert, wie im Erwachsenenalter, sich aber in der Struktur deutlich unterscheidet. Das Interesse von Säuglingen oder Kleinkindern lässt sich - was Inhalte und Tätigkeiten anbetrifft - nicht ohne Weiteres mit dem Interesse von Jugendlichen oder Erwachsenen vergleichen. Trotzdem lässt sich mit Bezug auf die Beobachtungen Piagets feststellen, dass ein Kind sich vom ersten Tag an aktiv Personen und Objekten seiner Umwelt zuwendet und versucht, diese zu erfassen“ (Kraska, Teuscher 2013, Seite 49/50).

In der frühen Kindheit stellen sich diejenigen Entwicklungsaufgaben, die dem Kind später helfen werden, sich in der Umwelt zurechtzufinden. Neben der Nähe und Anhänglichkeit zur Mutter oder anderen engen Bezugspersonen und dem Erlernen einfacher motorischer Funktionen spielen vor allem zwei Entwicklungsaufgaben eine große Rolle: die Objektpermanenz und die sensumotorische Intelligenz. Unter Objektpermanenz ist zu verstehen, dass die Kinder Gegenstände als unabhängig von der Aktivität des Kindes wahrnehmen. Die sensumotorische Intelligenz beschreibt, dass Kinder direkt nach der Geburt saugen, greifen und schauen. Diese Fähigkeiten werden ständig verbessert und koordiniert. Wissen ist hier das Wiedererkennen vertrauter Dinge. Bei einer Abwechslung, der sich dem Kind darbietenden Umweltreize, erkennt es nun neue Aspekte und deren Beeinflussbarkeit. Hierbei handelt es sich um eine schlichte Kausalität. Gewisse Aktivitäten erscheinen kognitiv gesteuert und zielgerichtet.

Ab dem zweiten Lebensjahr verfeinert das Kind vor allem seine motorischen Funktionen und lernt diese zu kontrollieren. Es entwickelt Phantasie durch das Spielen. Auch die Sprache entwickelt sich in dieser Lebensspanne. In dieser Phase der frühen Kindheit kann von einem universellen Interesse gesprochen werden. Kinder sind neugierig und erforschen alles, was um sie herum passiert. Dabei haben sie keine besonderen Vorzüge oder Abneigungen. Dieser Prozess dient dem Aufbau und der Stabilisierung ihres mentalen Systems. Kinder im Vorschulalter (ab vier Jahre) treffen bereits einfache moralische Unterscheidungen. Die Geschlechtsrollenidentifikation setzt ein. Außerdem spielen sie nun eher in Gruppen als allein und können konkrete Handlungen steuern. Bei den Interessen spielt die Geschlechtsrollenidentität eine Rolle, das heißt, Interessensbezüge, die für das jeweilige Geschlecht atypisch sind, treten weitgehend in den Hintergrund, während geschlechtstypische Bezüge stärker an Präsenz gewinnen. Hier kann von kollektiven Interessen, also gruppenspezifischen Interessen, gesprochen werden. Als wichtige Entwicklungsaufgabe für Kinder im Grundschulalter stellt sich die soziale Kooperation. Sie müssen in einer größeren Gruppe mit anderen Kindern zurechtkommen, da sie im Team spielen und arbeiten. Sie erwerben die Kulturtechniken (Lesen, Schreiben etc.) und entwickeln Selbstbewusstsein. Die geschlechtstypischen und gruppenspezifischen Interessen werden immer weiter ausgebildet.

2.3. INTERESSENENTWICKLUNG IM MINT-BEREICH

In den letzten Jahren ist das Bewusstsein für das Potential früher naturwissenschaftlicher Bildung in Kindertageseinrichtungen gestiegen. Naturwissenschaften sind in der überwiegenden Mehrheit der Bundesländer als Bildungsbereich der Elementarstufe klar definiert. Ziel ist eine ganzheitliche Förderung, bei der frühe Wissensgrundlagen, Denk- und Arbeitsweisen und motivationale Grundlagen, wie die kindliche Neugier, gefördert werden. Lück (2004) stellt fest, dass bereits Kinder im Vorschulalter ein naturwissenschaftliches Verständnis haben und nennt folgende Kriterien zur Legitimation naturwissenschaftlicher Inhalte:

- „Kinder zeigen Interesse an naturwissenschaftlichen Inhalten, vor allem an Experimenten,
- Kinder können sich an naturwissenschaftliche Versuche erinnern und sie auch deuten,
- frühkindliche Erfahrung mit naturwissenschaftlichen Experimenten hat einen nachhaltigen Einfluss auf das spätere Leben“ (Lück 2008, Seite 335).

Die Grundschule ist die erste gemeinsame Schule für alle schulpflichtigen Kinder. Sie ist ein Ort des gemeinsamen Lernens und Lebens für Schüler/-innen mit unterschiedlichen und vielfältigen biografischen und kulturellen Erfahrungen. Diese Unterschiedlichkeit und Vielfalt an Erfahrungen, Kompetenzen und Interessen sollten die Lehrer/-innen der Grundschule wertschätzen und die Weiterentwicklung bereits vorhandener fachlicher, methodischer und sozialer Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler, ebenso wie den Erwerb grundlegender Kulturtechniken, elementaren Wissens und wichtiger Fähigkeiten und Fertigkeiten unterstützen. Als Lern- und Lebensort befähigt die Grundschule die ihr anvertrauten Kinder zur Bewältigung lebenspraktischer Herausforderungen, zur aktiven Teilhabe am gesellschaftlichen und kulturellen Leben sowie zum lebenslangen Lernen.

Insbesondere im Sachunterricht der Grundschule kommen Schüler/-innen mit naturwissenschaftlichen Lerngegenständen der belebten und unbelebten Natur, Naturphänomenen und naturwissenschaftlichen Erkenntnisverfahren in Berührung. „Während ältere Schulkinder und Erwachsene oft Vorbehalte gegenüber naturwissenschaftlichen Themenstellungen haben, kann man Kinder im Vor- und Grundschulalter als akribische Naturforscher bezeichnen. Kinder versuchen, die Welt um sich herum zu begreifen und interessieren sich aus diesem Grund für Phänomene der unbelebten Umwelt, wie z. B. Strom, genauso wie für Themenbereiche, die der belebten Natur zuzuordnen sind. Die Fragen, die sich vor diesem Hintergrund stellen, sind, warum und wann sich die Vorbehalte gegenüber naturwissenschaftlichen Themen, insbesondere bei Mädchen entwicklen“ (Kraska, Teuscher 2013, Seite 47). Die Abwanderung von Mädchen aus Naturwissenschaft und Technik ist ab dem Beginn der Sekundarstufe gut dokumentiert - im frühkindlichen Bereich kann nur auf wenige empirische fundierte Forschungsergebnisse zurückgegriffen werden - gerade in Bezug auf die Ursachen, die dazu führen, dass Mädchen sich von Mathematik, Naturwissenschaft und Technik abwenden. Studien wie IGLU (Internationale Grundschul-Leseuntersuchung) oder TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study) zeigen jedoch, dass dieser Prozess schon deutlich früher einsetzt. Mädchen verlieren ihr Interesse an Mathematik und Naturwissenschaften schon in der Primarstufe oder im Kindergarten (vgl. Quaiser-Pohl, Endepohls-Ulpe 2010, Seite 29). Innerhalb des MINT-Bereiches gibt es bei Mädchen klare Präferenzen für die sogenannte weiche Naturwissenschaft/belebte Natur (beispielsweise Tiere und Pflanzen). Jungen hingegen haben ein stärkeres Interesse für Themen der unbelebten Natur (beispielsweise Technik und Experimente) (vgl. Kraska, Teuscher 2013, Seite 52).

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