Die Bedrohung durch den Klimawandel hat dazu geführt, dass immer mehr Häuser Überschwemmungen und Waldbränden ausgesetzt sind, und die Hitzewellen haben sich verstärkt, was dazu führt, dass Landwirte ihre Ernteerträge und die Möglichkeit, ihren Lebensunterhalt zu bestreiten, verlieren. Neben vielen anderen Themen bereitet Barbara Schneider auch der Klimawandel Sorgen, während sie darüber nachdenkt, ob jüngere Generationen bereit sein werden, sich wissenschaftlichen Herausforderungen zu stellen, die die Welt verändern.

„Ich war sehr besorgt über das mangelnde Engagement junger Menschen in der Wissenschaft, insbesondere aufgrund des Problems des Klimawandels, der Probleme der wissenschaftlichen Kompetenz, der Fähigkeit, Fehlinformationen zu verstehen und der Art und Weise, wie junge Menschen funktionieren werden“, sagt er Schneider, Professor an der Michigan State University, dessen Forschung untersucht, wie soziale Kontexte die Entwicklung von Jugendlichen beeinflussen.

Darauf antworten Schneider und Forscher vom Michigan State und der Universität Helsinki in Finnland entwickelte einen Lehrplan mit dem Titel „Crafting Engagement for Science Environments“ und veröffentlichte ein entsprechendes Buch. Ziel ist es, die naturwissenschaftlichen Kompetenzen von Oberstufenschülern zu verbessern, indem der Unterricht durch eine Lehrmethode namens projektbasiertes Lernen sinnvoll und relevant für ihr Leben gestaltet wird. Der Lehrplan bereitet die Schüler auch auf das Studium und mögliche Karrieren in der Wissenschaft vor.

Jetzt ist der MINT-Lehrplan bereit, Einzug in die Klassenräume der weiterführenden Schulen im ländlichen Süden zu halten. Michigan State arbeitet mit zwei historisch schwarzen Colleges und Universitäten zusammen, der Alabama A&M University und der Winston-Salem State University in North Carolina, um den Lehrplan an Studenten im Süden anzupassen. Das Projekt wird durch einen Innovationszuschuss des US-Bildungsministeriums in Höhe von fast 8 Millionen US-Dollar finanziert und hat eine Laufzeit von fünf Jahren.

Laut Forschern von Michigan State und Alabama A&M basiert die Zusammenarbeit auf einem gleichberechtigten Austausch von Wissen und bewährten Verfahren zwischen den Institutionen. Die Beteiligung von HBCUs ist zum Teil deshalb bemerkenswert, weil sie dabei eine Schlüsselrolle spielen TAUCHERAUSBILDUNG zukünftige K-12-Lehrer für Naturwissenschaften.

„Historisch gesehen haben schwarze Colleges und Universitäten einen hervorragenden Ruf, wenn es um den Aufbau naturwissenschaftlicher Kurse in ihren Bachelor- und Masterprogrammen geht“, sagt Schneider.

Sie weist darauf hin, dass die Partnerschaft darauf abzielt, „Fallschirmspringen“ zu vermeiden, das Phänomen, bei dem große Forschungseinrichtungen Informationen aus Gemeinden extrahieren, die über weniger Ressourcen verfügen oder nicht auf lokales Fachwissen zurückgreifen können.

Durch die Partnerschaft mit HBCUs besteht die Hoffnung, dass der Lehrplan kulturell besser auf die Bedürfnisse der Schüler im ländlichen Süden eingeht.

Denken Sie wie ein Wissenschaftler

Der Schwerpunkt des Unterrichts liegt auf Chemie und Physik, zwei „Gatekeeper“-Fächern, die typischerweise als schwieriger gelten, sagt Schneider.

Die Schüler lernen, wie Wissenschaftler zu denken. Wie gelangt der Strom zu Ihnen nach Hause und aus welchen Bestandteilen besteht ein Versorgungskabel? Da viele Teenager Auto fahren, wie könnten sie ein sichereres Auto bauen?

Der Lehrplan wurde mehr als 6,000 Schülern in Kalifornien und Michigan vermittelt, sagt Schneider, unter strenger Aufsicht von Forschern. Sie beobachteten Klassenzimmer. Sie führten Umfragen unter Lehrern und Schülern durch und entwickelten Bewertungen, die zu Beginn und nach Ende des Programms abgegeben wurden. Sie haben außerdem eine randomisierte kontrollierte Studie ins Leben gerufen, mit der gemessen werden soll, ob die Intervention funktioniert und das naturwissenschaftliche Lernen und die Leistung verändert hat, sagt Schneider.

Erste Ergebnisse früherer Studien zeigten, dass einige Schüler ihre Ergebnisse in Naturwissenschaftstests verbessern konnten, sagt Schneider. Der Lehrplan orientiert sich an den Grundsätzen der Next Generation Science Standards. Der Normen, veröffentlicht im Jahr 2013, basieren auf aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen und zielen darauf ab, Lehrern mehr Flexibilität bei der Gestaltung von Lernerfahrungen zu geben Einige Schulen haben die Standards nur langsam umgesetzt aufgrund fehlender Mittel für Lehrerausbildung und Lehrbücher.

Auch andere Herausforderungen scheinen die MINT-Ausbildung zurückgeworfen zu haben. Im ganzen Land hat die COVID-19-Pandemie praktische Lernerfahrungen beeinträchtigt in KalifornienBeispielsweise haben viele Schulbezirke dem naturwissenschaftlichen Unterricht in ihren akademischen Wiederaufbauplänen keine Priorität eingeräumt.

Viele Schüler auf dem Land haben aufgrund mangelnder Ressourcen auch Schwierigkeiten, Zugang zu einer hochwertigen MINT-Ausbildung zu erhalten. Diese Barriere steht für Schneider im Vordergrund. Die am neuen Lehrplan beteiligten Universitäten „stellen sicher, dass die Ressourcen den Studierenden zur Verfügung stehen“, sagt sie und weist darauf hin, dass sie aktiv daran arbeiten, in den teilnehmenden Schulen, Universitäten und Haushalten zuverlässiges WLAN bereitzustellen.

Da die Nachfrage nach hochqualifizierten Arbeitskräften in den MINT-Fächern weiter wächst, liegt der Schwerpunkt des neuen Lehrplans auf der Förderung des „verwertbaren Wissens“ der Schüler, was bedeutet, dass die Schüler in der Lage sind, neue und komplexe Situationen anzugehen, anstatt sich nur Fakten zu merken.

„Sie möchten sicherstellen, dass die Studierenden sich in der wissenschaftlichen Praxis engagieren und in der Lage sind, übergreifende Konzepte und Ideen zu entwickeln, die im Grunde in allen Wissenschaften vorkommen und uns helfen zu verstehen, warum Dinge passieren“, sagt Schneider. „Das gibt uns die Werkzeuge, die wir brauchen, um Probleme zu lösen, von denen wir vielleicht nicht wissen, wie man sie löst, aber wir können die Herausforderung annehmen und herausfinden, wie wir sie lösen können.“

Aufbau einer vielfältigen Talent-Pipeline

Das Pilotprogramm im ländlichen Süden wird voraussichtlich irgendwann im nächsten Jahr beginnen. Die Forscher betrachten öffentliche Gymnasien mit einem überdurchschnittlich hohen Anteil an Schülern aus einkommensschwachen Verhältnissen und farbigen Schülern. Chemie- und Physiklehrer dieser Schulen werden den Lehrplan erteilen.

Nach der Implementierung werden die Forscher außerdem Daten sammeln und die Auswirkungen des Lehrplans mit denselben Methoden wie in früheren Studien untersuchen.

„Das Wichtigste für mich ist, Sozialwissenschaften zu betreiben, die von anderen Menschen reproduziert werden können“, sagt Schneider und fügt hinzu, sie hoffe, dass sich weitere HBCUs dem Projekt anschließen.

Als sich Michigan State an die Alabama A&M University wandte, war Samantha Strachan der Meinung, dass die Partnerschaft gut passt und eine Möglichkeit bietet, die Art und Weise, wie Studenten in Alabama Naturwissenschaften lernen, zu verbessern.

„Es ist eine Chance für uns. Wenn wir Informationen austauschen, geht das auch in beide Richtungen, richtig. Sie lernen von uns, und wir lernen von ihnen“, sagt Strachan, außerordentlicher Professor und Programmkoordinator für Sekundarschulbildung an der Alabama A&M, der die Rekrutierung, Ausbildung und Bindung von Mathematik- und Naturwissenschaftslehrern überwacht.

„Wir wollen sicherstellen, dass Kinder im ländlichen Süden Zugang zu qualitativ hochwertigem Naturwissenschaftsunterricht haben, Lehrer beispielsweise Zugang zu aktuellen Lehrplänen haben oder sich an neuen Lehrplanansätzen beteiligen“, fügt sie hinzu.

Alabama A&M ist die größte HBCU im Bundesstaat und beherbergt 6,100 Bachelor-, Master- und Doktoranden. Der Campus liegt in der Nähe von zwei Arbeitgebern von MINT-Fachkräften, dem Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville und Redstone Arsenal, einem Stützpunkt der US-Armee.

Derzeit evaluieren die Lehrkräfte der HBCUs den aktuellen Lehrplan und prüfen, wie der Unterricht für Schüler in Alabama und North Carolina geändert werden kann. Lehrer werden als „Brücke“ zwischen dem Bereich der Naturwissenschaften und den Schülern fungieren, die sie betreuen.

„Wir haben alle viele Teambesprechungen“, sagt Strachan. „Wir beteiligen uns an der beruflichen Weiterentwicklung und stellen sicher, dass wir alle die gleiche Sprache verwenden wie in verschiedenen Teilen der Vereinigten Staaten und in verschiedenen Institutionen.“

Ein weiteres Fachwissen, das die HBCUs in das Projekt einbringen, ist ihr umfassender Hintergrund im kulturorientierten Unterricht.

In diesem Zusammenhang bedeutet kulturorientierter Unterricht, verschiedene Aspekte einer Kultur zu untersuchen, die eine Gemeinschaft miteinander verbinden, sei es die Art und Weise, wie Schüler zur Schule gehen, was sie essen, welche Gebäudetypen es in einem Viertel gibt usw., und diese Informationen zu nutzen, um den Unterricht entsprechend zu gestalten dass sie bei den Studierenden Anklang finden. Einige weitere Beispiele für potenziell relevante Lernerfahrungen könnten Einheiten darüber sein, wie Wi-Fi Informationen mithilfe elektromagnetischer Wellen überträgt und wie sich die Energieeffizienz auf Haushalte auswirkt.

Dieser Ansatz könnte Schüler auch dazu ermutigen, positive Veränderungen in ihren eigenen Gemeinden vorzunehmen.

„Man nutzt die kulturellen Ressourcen und nutzt sie, um den Schülern das Lernen zu erleichtern“, sagt Clausell Mathis, Assistenzprofessor an der Michigan State University, zu dessen Forschungsinteressen der Physikunterricht gehört. Er ist außerdem Mitglied des Forschungsteams, dessen Aufgabe es ist, bei der Entwicklung projektbasierter, kulturell ansprechender Unterrichtsstunden mitzuhelfen.

Laut Strachan ist dieser Ansatz auch entscheidend für den Aufbau einer Pipeline von Studierenden, die sich für MINT-Berufe interessieren – Entscheidungen, die schon früh in ihrem Bildungsweg getroffen werden können.

Der Lehrplan könnte dazu beitragen, dass MINT-Berufe das Land besser widerspiegeln – der Mangel an Rassenvielfalt in diesem Bereich besteht trotz einer steigenden Nachfrage nach MINT-Ausbildung fort.

„Es geht nicht nur darum, Sie dort zu treffen, wo Sie sind, sondern auch darum, zu verstehen die Sie sind es“, sagt Strachan über kulturell ansprechende Lehrstrategien. „Was erleben Sie auf der Welt und wie können wir dies als Grundlage nutzen, um Ihnen Inhalte beizubringen – sei es in der Physik oder in der Chemie – und sicherzustellen, dass die Lehrer die Schüler, die sie betreuen, verstehen.“

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• Quelle: https://www.edsurge.com/news/2024-04-19-bringing-better-stem-education-to-the-rural-south