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MINT-Fächer

Mathematik

Im Mathematikunterricht wird nicht nur gerechnet! Natürlich zählen das kleine und das große Einmaleins, das Lösen von Gleichungen unterschiedlichster Art sowie der Umgang mit Funktionen und geometrischen Objekten zum Handwerkszeug, das auch beherrscht werden muss. Dennoch soll unser Mathematikunterricht die Schülerinnen und Schüler vornehmlich zum logischen Denken und Schlussfolgern anregen, sie im Problemlösen fördern und fordern sowie zum Kommunizieren und Argumentieren ermuntern. Um diese genannten Kompetenzen in einem motivierenden Umfeld zu erweitern und zu fördern, versuchen wir, so oft es geht, die abstrakten mathematischen Themen mit Anwendungen aus der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler zu verbinden.

Die Mathematik hat als Wissenschaft eine lange Geschichte. Nach und nach erweitern die Schülerinnen und Schüler im Mathematikunterricht in der Sekundarstufe I ihre Zahlenbereiche und beschäftigen sich mit den geometrischen und zahlentheoretischen Problemen, mit denen sich schon die Griechen vor über 2000 Jahren beschäftigt haben. Die algebraischen und stochastischen Probleme, die in dieser Alterstufe bearbeitet werden, entstammen meist aus dem 17. bis 19. Jahrhundert. Was nun hier so „alt“ und „theoretisch“ klingt, wird im Unterricht immer wieder mit Problemen aus der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler verknüpft.

In der Sekundarstufe II geht es um Funktionen, Vektoren und Wahrscheinlichkeiten. In der Analysis werden Funktionen untersucht, in der Vektorgeometrie die geometrische Anschauung erweitert und in der Stochastik Wahrscheinlichkeiten und Statistiken untersucht. Auch in dieser Altersstufe gibt es eine enge Verknüpfung von Theorie und Praxis.

Neben dem Mathematikunterricht fordern zahlreiche mathematische Wettbewerbe die Schülerinnen und Schüler heraus. Diese Wettbewerbe dienen dazu, sich über den Unterrichtsstoff hinaus mit der Mathematik zu beschäftigen. Immer wieder mit großer Freude treffen sich jährlich viele Schülerinnen und Schüler an einem Freitagabend im November in der Schule, um an der „Lange Nacht der Mathematik“ teilzunehmen und gemeinsam in der Schule über Aufgaben zu brüten. Jedes Jahr im Frühjahr findet dann der Känguruwettbewerb statt. Über das ganze Schuljahr (von der Schul- bis zur Bundesentscheidung) zieht sich die Mathematik-Olympiade. Hier gilt es z.T. knifflige Aufgaben alleine zu bewältigen. Ein weiterer Wettbewerb ist der Bundeswettbewerb Mathematik. Dieser richtet sich vornehmlich an mathematisch besonders interessierte Schülerinnen und Schüler.

Informatik

Für einige Oberstufenprofile wird im naturwissenschaftlichen Bereich das Fach Informatik erstmalig ab Klasse 10 angeboten. Dafür steht uns ein Informatik-Pool zur Verfügung. Allein oder zu zweit arbeiten die Schüler dann bis zu 3 Jahren (zusätzliche Abiturprüfung möglich) an unterschiedlichsten informatorischen Themen.

Für einen guten Einstieg sorgt die Benutzung von Office-Programmen. Unsere Schüler verfeinern ihr Wissen zur Erstellung von Präsentationen, lernen sinnhaftes Online-Recherchieren, nutzen Textverarbeitungen zur Erstellung ansprechender Handouts oder Tabellenkalkulationen, um Daten auszuwerten und grafisch darzustellen – das hilft allen Schülern für alle Fächer und macht sie sicher im Umgang mit dem PC. Dann kann es ans „Eingemachte“ gehen: Wir widmen uns Fragen nach der Arbeitsweise eines Computers. Dabei darf neben einem Blick in die Geschichte das eigene Programmieren natürlich nicht zu kurz kommen. Wir nutzen verschiedene Programmierumgebungen für objektorientierte Programmiersprachen wie z.B. Ruby-Kara oder Scratch, um die grundlegenden Programmierwerkzeuge kennenzulernen. Diese lassen sich dann fast mühelos auf höhere Programmiersprachen (z.B. Java, C oder Pascal) anwenden, um zum Beispiel eigene Spiele zu programmieren oder eigene Webseiten zu gestalten. Gerade in diesem Bereich siedeln sich die Informatik-Wettbewerbe („Kunst – trifft – Informatik“ der CAU-Kiel, der Informatik-Biber, der Bundeswettbewerb Informatik u.a.) an, die wir gerne mit unseren Schülern zusammen in Angriff nehmen.

Bei so viel praktischer Informatik soll der theoretische Anteil aber nicht zu kurz kommen, denn dieser bietet viel Spannendes, was es zu entdecken gibt: Was gibt es beim Datenschutz zu beachten und wie funktioniert eigentlich eine sichere Verschlüsselung? Was passiert mit meinen personenbezogenen Daten im Internet und wie arbeiten moderne Datenbanken? Was kann mein Handy eigentlich alles und bin ich mir sicher, dass es nur das tut, was es soll? Wie funktionieren eigentlich Apps und kann ich auch effiziente Programme schreiben? Diesen und noch vielen weiteren Fragen widmen wir uns in kleinen und großen Gruppen in Projekten.

Biologie

Das Wort Biologie kommt aus dem Griechischen und bedeutet übersetzt „die Lehre vom Leben“ (logos = Lehre, bios = Leben).

So beschäftigen wir uns im Biologieunterricht mit allem, was lebendig ist: Mit Pflanzen, Tieren und natürlich auch mit dem Menschen. Dies geschieht in der Orientierungsstufe und Mittelstufe mit starkem Bezug auf unsere alltäglichen Erfahrungen und Beobachtungen, wie etwa bei den Themen „Säugetiere in ihrer Umwelt“, „Atmung und Blutkreislauf des Menschen“ oder „Richtige Ernährung“. Bei uns werden alle Schülerinnen und Schülers altersgemäß mit der Vielfalt und dem Bau der Lebewesen, ihrer Stammesgeschichte und ihrer Anpassung an die Umwelt vertraut gemacht. Dabei werden auch Stoffwechselprozesse und Informationsverarbeitungsprozesse ab der Mittelstufe genauer betrachtet und abstraktere und moderne Themen wie „Gentechnik“ und „Neurophysiologie“ in der Oberstufe vermittelt.

Schüler, die besonderes Interesse am Fach Biologie haben, wählen es in der Oberstufe als Profilfach; und wem Englisch besonders liegt, kann in der Mittelstufe seinen Biologieunterricht auf Englisch erhalten (bilingualer Unterricht). Ein ganz wichtiger Lernweg ist bei uns das außerschulische Lernen. Fachorientierte Ausflüge sind normaler Bestandteil des unterrichtlichen Geschehens. Als Beispiel sei die Arbeit im LOLA, im Lübecker Offenen Labor, genannt; der Biologie-Unterricht wird ins Labor verlagert und auf besondere Weise praktisch erlebt und begreifbar. 

Chemie

Wir Lehrerinnen und Lehrer der Chemie-Fachschaft sind begeisterte Experimentatoren und Bastler, was die beste Voraussetzung für einen abwechslungsreichen Unterricht ist. Der Wechsel zwischen chemischem Experiment und der Entwicklung von Modellen zur Erklärung der experimentellen Beobachtungen ist das Wesen unseres Chemieunterrichts. Die Ausstattung der Klaus-Groth-Schule mit einer reichhaltigen Palette von chemischen Stoffen einerseits und mit attraktiven Laptop-Schülerarbeitsplätzen und Multimedia-Einrichtung andererseits ermöglicht diesen Wechsel. Damit wollen wir die angestrebten drei inhaltsbezogenen Kompetenzen der Bildungsstandards bei den Schülerinnen und Schülern erreichen:

  1. Ein Stoff (Erscheinung im Experiment) besteht aus Teilchen (Modell zur Erklärung).
  2. Die Stoffeigenschaften (im Experiment) sind durch die Verbindungsart seiner Teilchen erklärbar (Modell des strukturellen Aufbaus).
  3. Dabei ist eine Energieänderung (Modell) beobachtbar (im Experiment).

Chemie wird bei uns in der Orientierungsstufe (5. Klasse), in der Mittelstufe (8. und 9. Klasse) und in der Oberstufe (10.-12. Klasse) unterrichtet. Außerdem gibt es eine Chemie-Verstärkung in der 5. und 6. Klasse. Die Oberstufenarbeit ist im Fach Chemie davon bestimmt, denjenigen Schülerinnen und Schülern, die fachfremde Schwerpunkte gesetzt haben, die Quervernetzung und die Erklärungsmöglichkeiten mit der Chemie erleben zu lassen. Die Biologie-Profilteilnehmer erreichen tiefere Einblicke und leichtere Zugänge, ebenso die späteren Mediziner, die Physik-Profilteilnehmer, ebenso die späteren Werkstofftechniker, die WiPo-Profilteilnehmer, ebenso wie die späteren Umweltpolitiker und Entscheider in Unternehmen. Im Chemie-Profil selbst wird natürlich eine angemessene Studierfähigkeit vermittelt. Damit das gelingt, fördern wir die drei prozessbezogenen Kompetenzbereiche der Bildungsstandards:

  1. Erkenntnisgewinnung
  2. Kommunikation
  3. Bewertung

Dazu bieten wir kreativ gestaltete Schülerexperimente, gruppenorientierte Auswertungsmethoden und attraktive, weil selbst hergestellte Stoffbeispiele aus der Alltagswelt, wie Bubbletea, Pflegecremes, Brausepulver, Kunstharzschmuck, Coolpacks und Batik-T-Shirts. Darum macht Chemie uns allen Spaß.

Physik

Bildungsministerin Britta Ernst im Physik-Unterricht (2014)

Physik – Was ist das eigentlich? Kurz gesagt ist es der Versuch unsere Umwelt besser zu verstehen. Dazu gehört neben dem Entdecken von Naturphänomenen auch deren Beschreibung und das Bestreben allgemeingültige Gesetzmäßigkeiten zu formulieren. Neben dem Verständnisgewinn ergeben sich hieraus auch die Möglichkeiten der Vorhersage von Abläufen und die technische Nutzung der neu gewonnenen Erkenntnisse.

Unser Physikunterricht soll den Schülerinnen und Schülern helfen physikalische Arbeitsweisen und Methoden begreifbar zu machen. „Begreifbar“ ist dabei durchaus wörtlich zu nehmen, da ein zentraler Bestandteil unsers Unterrichts das Schülerexperiment ist. Dabei erarbeiten sich die jungen Physikerinnen und Physiker in Kleingruppen oder in Partnerarbeit selbstständig die geforderten physikalischen Gesetzmäßigkeiten. Selbstverständlich werden sie auch während dieser Arbeitsphasen durch unsere Fachlehrer betreut. Hierbei steht die individuelle Förderung der Schülerinnen und Schüler, aber auch deren Sicherheit im Vordergrund.

Weil der Physikunterricht erfahrungsgemäß hohe Anforderungen an die Transferleistung, d.h. das Übertragen von Zusammenhängen zwischen Versuchen, Diagrammen und Formeln stellt, beginnen wir mit dem Physikunterricht erst in der Klassenstufe 6. Hier findet der Unterricht zunächst mit geringer Stundenzahl statt, in den Klassenstufen 8 und 9 ist er dann mehrstündig. Hier werden auch die bis dato erworbenen mathematischen Fähigkeiten zunehmend zur formalen Beschreibung der gefundenen Gesetzmäßigkeiten genutzt.

In der Profiloberstufe gibt es das Angebot Physik als profilgebendes Fach zu wählen, d.h. dass der Unterricht im Fach Physik mit erhöhtem Anforderungsniveau – gleichzusetzen mit den Kernfächern Deutsch, Englisch und Mathematik – stattfindet. In den weiteren an unserer Schule angebotenen Oberstufen-Profilen findet der Physikunterricht als einjähriges oder dreijähriges Nebenfach statt.

Für unsere Kleinsten, die 5- und 6-Klässler, bieten wir das „Experiment des Monats“ an. Jeden ersten Freitag im Monat zeigen wir interessierten Schülerinnen und Schülern in der ersten großen Pause ein ausgewähltes naturwissenschaftliches Phänomen, von dem wir hoffen, dass es die Beobachter ins Staunen versetzt und bei ihnen Interesse schafft sich weiter damit zu beschäftigen. Von den später schriftlich abgegebenen Lösungs- bzw. Erklärungsvorschlägen werden die Besten mit einer Urkunde und einem kleinen Preis prämiert.

AN/T

Das Fach Angewandte Naturwissenschaft/Technik (AN/T) wird als Wahlpflichtfach als Alternative zur dritten Fremdsprache Spanisch in der Jahrgangsstufe 8 angeboten. Schülerinnen und Schüler, die sich für dieses Fach entscheiden, können in der Oberstufe dann nicht mehr das sprachliche Profil wählen.

Dieses für Gymnasien ungewöhnliche Fach ist eine Eigenkreation der Klaus-Groth-Schule, die zusammen mit Vertretern der Informatik und der technischen Fakultät der Universität Kiel, des NEUMAG Oerlikon Konzerns, Neumünster und des Gymnasium Quickborn entwickelt wurde. Es versteht sich als Querschnittsfach der Fächer Physik, Biologie, Chemie und Informatik, in dem naturwissenschaftliche Arbeits- und Vorgehensweisen, wenn es um die Problemlösung von Sachverhalten geht, praktisch und damit schülerzentriert erlebt werden. Der Unterricht ist geprägt von projektorientiertem Arbeiten.

Für die unterrichtliche Umsetzung sind zwei Faktoren von großer Bedeutung: die personellen und sachlichen Ressourcen. Wir verfügen über eine ausreichend hohe Zahl an engagierten Lehrkräften für dieses experimentelle Fach und die Schule hält zwei Technikräume vor, in denen auf hohem Niveau gearbeitet werden kann. Angewandte Naturwissenschaft und Technik bedeutet nämlich nicht einfach nur drei Unterrichtsstunden mehr Naturwissenschaften in den Jahrgangsstufen 8 und 9 oder Werkunterricht. Vielmehr sollen die Schülerinnen und Schüler selbst beispielhaft erleben, wie aus den Ergebnissen der Wissenschaften Physik, Chemie und Biologie technische Problemlösungen für den Alltag werden.

Natürlich geschieht das sinnvollerweise durch eigene Tätigkeit in kleinen Projekten, die sich jeweils über mehrere Monate erstrecken. Am Ende des Entwicklungsprozesses steht in der Regel ein Produkt, sei es eine besonders tragfähige Brücke, zusammengelötet aus Kupferdraht, oder ein Brutschrank mit selbst gebauter Thermostatheizung oder selbst hergestellter Joghurt, dessen Entstehung mit chemischen Untersuchungen verfolgt wurde. Es kann aber auch eine HTML-Seite sein, die den selbst erkundeten Aufbau des Schwimmerschalters einer Tauchpumpe dokumentiert, oder auch die Teilnahme an einem externen Wettbewerb wie "Jugend testet" der Stiftung Warentest.

Die Antwort auf die häufig gestellte Frage, ob dieses attraktive Fach, das in besonderem Maße die Selbst- und Methodenkompetenz fördert, auch in der Oberstufe angeboten wird, lautet nach Radio Eriwan: "Im Prinzip nein, aber... ." Durch die neue Profiloberstufe haben wir die Möglichkeit, die AN/T-Ansätze durch Zusammenarbeit der Profilfächer und der begleitenden und verstärkenden Fächer fortzusetzen. In unserem derzeitigen "Physik"-Profil wird der Informatik-Unterricht wesentlich deutlicher technisch ausgerichtet, als dies im Allgemeinen der Fall ist, und im Verstärkungsbereich bietet die Junior-Ingenieur-Akademie eine Fortsetzung von AN/T auf professionellem Niveau.

Auch unter der alten Oberstufenordnung hat sich schon gezeigt, dass der ANT- Unterricht zu deutlich mehr freiwilligen Teilnehmern und vor allem Teilnehmerinnen am Informatik-Unterricht geführt hat. Entgegen der gängigen Erwartung wählen durchaus viele Mädchen technisch ausgerichtete Angebote und sie sind erfolgreich darin! Nicht zuletzt durch die Aktivitäten im Bereich des neuen Fachs "Angewandte Naturwissenschaft/Technik" hat sich unsere Schule als MINT-Excellence-Center qualifiziert.