Digitaler MINT-Unterricht mit den richtigen Tools

Verfasst von: Bernhard Eberl
  • 3/18/2021
  • Lesestoff : 6 min
motorcycle-900-450

Am 19. Februar 2021 veranstaltete ich in meiner Role als Director Education Relations and Public Affairs bei PTC ein digitaler Education Roundtable zum Thema: MINT goes digital: Ingenieure von morgen praxisnah fördern. Lernende und Lehrende aus Schulen und Wissenschaft diskutierten über die Zukunft der MINT Fächer und den Standort Deutschland.

PTC sieht Bildung in Zeiten der Pandemie als der Erfolgsfaktor für die zukünftige Generation. Nur mit digitalen Angeboten und fachlicher Unterstützung wird es den Schulen, Hochschulen und Bildungsträgern gelingen, diese Transformation erfolgreich zu bewältigen. PTC ist mit der einzigen vollständig online verfügbaren, cloudbasierten CAD-Plattform Onshape – die seit über einem Jahr mit großem Erfolg im Distanzlernen eingesetzt und für diesen Zweck kostenlos zur Verfügung gestellt wird – Mitglied der MINT-Allianz des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und der Kultusministerkonferenz sowie des Netzwerks MINT Zukunft schaffen und somit aktiv in die Gestaltung digitaler MINT-Angebote involviert.

Auch Dr. Angela Merkel setzt sich stark hierzu ein. Es gab vor Kurzem ein online Dialog mit Ihr zum Thema die digitale Bildungs-Offensive des BMBF. Hierdurch soll das tägliche Lernen, Unterrichten, Lehren und Ausbilden über den gesamten Bildungsweg hinweg erfolgen. Mit unserer cloudbasierten CAD-Plattform Onshape wollen wir unseren Beitrag leisten. Ich arbeite seit über zehn Jahren im Bereich Education und fördere leidenschaftlich die Unterstützung von MINT-Interesse bei Lernenden. Uns ist es sehr wichtig, dass wir digitale, zukunftsorientierte Technologien in den Bildungs-Bereich bringen, die auch Anwendung in der Industrie finden.

Die Corona-Pandemie wirkt wie ein Katalysator auf die Digitalisierung. Auch das Bildungssystem sollte von diesem Impuls profitieren. Und das ist bitter nötig, denn auf der einen Seite sind die Zahlen der Studierenden wie auch der Lehrenden in den MINT-Fächern seit Jahren rückläufig. Auf der anderen Seite benötigt die Wirtschaft dringend Fachkräfte wie Ingenieure, Techniker, Mathematiker und Informatiker.

„Durch den digitalen Unterricht lerne ich den Umgang mit aktuellen digitalen Medien und Programmen. Dies ermöglicht mir bessere Voraussetzungen für ein Studium und mein späteres Berufsleben und bestärkt mein Bestreben nach einem Studium in der Luft- und Raumfahrttechnik“, erzählt uns Panelisten Lilly Voigtländer, Schülerin am Ganztagsgymnasium der Heinrich-von-Kleist-Schule Bochum. Im Rahmen des Distanzunterrichts entwickelte sie mit Hilfe von Onshape, einer cloudbasierten CAD-Plattform, das Modell eines Teleskops und strebt ein naturwissenschaftliches Studium an.

„Wir brauchen mehr Jugendliche wie Lilly, die eine Begeisterung für technische Programme und Studienmöglichkeiten entwickeln. Mit dem zdi-Netzwerk IST.Bochum unterstützen wir Lehrangebote in den MINT-Fächern in Nordrhein-Westfalen“, betont Tobias Linden, Maschinenbauingenieur beim zdi-Netzwerk IST.Bochum. „Gerade in den Ingenieurwissenschaften ist der Anteil weiblicher Studierender einfach zu niedrig.“ Das Netzwerk hat sich die Förderung digitaler MINT-Angebote in Nordrhein-Westfalen zum Ziel gesetzt. Tobias Linden nutzt CAD in schulischen und außerschulischen Lernangeboten und bringt hierbei Schüler*innen im Alter von 13 bis 18 Jahren MINT-Fächer näher.

Es fehlen nicht nur weibliche Ingenieure, es fehlen generell Ingenieure, und oft fehlen die richtigen Software-Lösungen für Computer Aided Design (CAD). Die Corona-Pandemie hat auch den Bildungssektor kalt erwischt. Im Digitalpakt der Bundesregierung sollten digitale Lernangebote verbessert und kein Distanzunterricht organisiert werden, erklärt Anja Karliczek, Bundesministerin für Bildung und Forschung. Der Digitalpakt sei langfristig angelegt und läuft bis 2024.

Auch der internationale Bildungsforscher Andreas Schleicher, OECD-Direktor und seit 20 Jahren verantwortlich für die PISA-Studien, mahnte im ARD Interview vom 10.02.2021, dass die Schulschließungen im Lockdown zu schwer aufzuholenden Lernverlusten führen und der entstehende Schaden enorm sein werde. „Nur ein Drittel der Schulen verfügt über eine effektive Online-Plattform. Damit rangiert Deutschland wirklich im unteren Drittel der OECD-Staaten.“

Der Ingenieursmangel ist weltweit zu beobachten. Auch in den Vereinigten Staaten fehlen naturwissenschaftliche Nachwuchskräfte. PTC, der Softwareentwickler aus Boston, Massachusetts, engagiert sich in der MINT-Förderung und stellt seine CAD-Software Onshape Schulen seit der Corona-Pandemie kostenlos zur Verfügung, um den Distanzunterricht zu fördern.

Die Initiative „MINT Zukunft schaffen!“ hat den Schwerpunkt Schülerinnen und Schüler für MINT zu begeistern und Schulen im Bereich MINT zu motivieren, fördern und auszuzeichnen. Hierzu werden insbesondere die MINT-Profile von Schulen im Allgemeinen sowie des Informatik- bzw. Digitalisierungsprofils im Besonderen durch die Programme „MINT-freundliche Schule“ und „Digitale Schule“ in den Blick genommen. 2.000 Schulen sind bereits ausgezeichnet.

„Alle Schülerinnen und Schüler brauchen mehr als je zuvor digitale Remote Learning-Möglichkeiten. Für den MINT Unterricht ist das CAD-Programm Onshape von PTC ein gutes Beispiel. Das Programm kann von Lernenden und Lehrenden von jedem Standort aus kostenlos benutzt werden. So lernen Jugendliche nicht nur etwas über die Ingenieursarbeit, sie sammeln auch wertvolle Erfahrung im Produktdesign und in der Teamarbeit. Zudem kommen sie bereits mit modernen Produktentwicklungs-Plattformen in Berührung, die in vielen Unternehmen Anwendung finden", erzählt uns Benjamin Gesing, Leiter Jugendprogramme beim bundesweiten Netzwerk MINT Zukunft Schaffen. Das größte Netzwerk für digitale MINT-Konzepte in Bildungseinrichtungen wurde 2008 von Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel ins Leben gerufen. Zu den Mitgliedern zählen Salesforce, Telekom, Google und PTC.

„Auch in der Schweiz ist die Ausbildung von Ingenieuren ein Zukunftsthema. Viele deutsche Ingenieure arbeiten in der Schweiz, weil wir den eigenen Bedarf nicht decken können. Ich biete meinen Schülern im Alter von 15 bis 17 Jahren CAD als Wahlfach an. Gemeinsam zeichnen wir digitale Pläne für den Werkunterricht und entwickeln Modelle für den 3D-Druck“, trägt Florian Keller bei, Lehrer für technisches Gestalten an der Sekundarschule Hungerbühl in Embrach, Schweiz. Durch digitale Lernplattformen versucht er, die Fächer Geometrie und Geometrisches Zeichnen erfahrbarer zu machen.

Es bleibt ein Dilemma. „Kinder sind neugierig und experimentierfreudig: Sie bauen Sandburgen, bis das Meer sie wegspült. Sie sammeln Maikäfer, stecken sie in Opas Zigarrenkisten und beobachten, was passiert. Weil es einfach spannend ist. Die Freude und der Spaß an Wissenschaft und Technik sind unseren Kindern in die Wiege gelegt. Soweit die gute Nachricht. Die schlechte: Mit 14 ist bei vielen die Neugier erloschen. Das ist nicht nur schade für den Einzelnen, es ist gleichzeitig ein Problem für unsere Volkswirtschaft. Wenn Deutschland weiterhin in Wissenschaft, Forschung und Innovation zur Spitze gehören will, brauchen wir mehr Menschen, die sich für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik – kurz: MINT – begeistern“, sagte Anja Karliczek, Bundesministerin für Bildung und Forschung.

Bis 2022 werden rund 55 Millionen Euro vom Bund in die MINT-Bildung in Deutschland investiert. Die Förderungen reichen von der Kita über die Schule, außerschulische Aktivitäten, Berufsberatung, Ausbildung oder Studium bis hin zu Berufseinstieg und Weiterbildung. Kinder, Jugendliche und Erwachsene sollen sich für MINT interessieren.

Am Ende sind die Hochschulen für die Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses verantwortlich. Welche Wege sieht die Wissenschaft, um das Thema voranzutreiben?

„Wir benötigen eine bessere digitale Infrastruktur“, erklärt Prof. Dr. Peter Burggräf, „hochperformante Clouddienste sind der Schlüssel für zukünftige digitale Lernerfahrungen im MINT-Bereich.“ Burggräf ist Inhaber des Lehrstuhls für International Production Engineering und Management an der Universität Siegen, den er seit 2017 aufgebaut hat und leitet den Bereich Fabrikplanung am WZL der RWTH Aachen. Für seine Verdienste in den Ingenieurwissenschaften um die praxisnahe Vorbereitung Studierender auf das Berufsleben wurde er als Professor des Jahres 2019 ausgezeichnet.

Einen praktischen Weg schlägt Prof. Dr.-Ing. Stefan Junk vor. Junk hat kurz und bündig ein Buch über Onshape geschrieben, um seinen Studierenden das Computer Aided Engineering und eine Lernplattform näherzubringen, die das digitale Lernen unterstützt.

„Cloudbasierte CAD-Systeme wie Onshape sind eine wichtige Voraussetzung für die 3D-Konstruktion und den 3D-Druck in MINT-Projekten, weil sie einen einfachen und überall verfügbaren Zugang bieten. Das ist insbesondere beim Online-Unterricht während der Pandemie ein entscheidender Vorteil.“ Stefan Junk ist Professor für Computer Aided Engineering (CAE) und Rapid Prototyping (RP) an der Hochschule Offenburg. Mit Hilfe von cloudbasiertem CAD und 3D-Druck entwickelt er verschiedene MINT-Angebote für Schüler*innen und fächerübergreifende Workshops für Studierende. Zudem arbeitet er im BMBF-geförderten MINT-Cluster MINT4Life mit, um Jugendliche in Form von Mitmachformaten und Workshops für MINT-Themen zu begeistern.

Panelisten

Prof. Dr.-Ing. Stefan Junk,
Professor für Computer Aided Engineering (CAE) und Rapid Prototyping (RP) an der Hochschule Offenburg. Mit Hilfe von cloudbasierten CAD und 3D-Druck entwickelt er verschiedene MINT-Angebote für Schüler*innen und fächerübergreifende Workshops für Studierende. Zudem publiziert er Lehrbücher zum cloudbasierten CAD und 3D-Druck.

Prof. Dr.-Ing. Peter Burggräf,
Inhaber des Lehrstuhls für International Production Engineering und Management an der Universität Siegen, den er seit 2017 aufgebaut hat. Er ist Gründer der SDSF Smarten Demonstrationsfabrik Siegen GmbH sowie Leiter des Bereichs Fabrikplanung am WZL der RWTH Aachen. Für seine Verdienste in den Ingenieurwissenschaften um die praxisnahe Vorbereitung Studierender auf das Berufsleben wurde er als Professor des Jahres 2019 ausgezeichnet.

Benjamin Gesing,
Leiter Jugendprogramme beim Netzwerk MINT Zukunft Schaffen. Das größte Netzwerk für digitale MINT-Konzepte in Bildungseinrichtungen wurde von Bundeskanzlerin Angela Merkel mit ins Leben gerufen. Zu den Mitgliedern zählen Salesforce, Telekom, Google und PTC.

Tobias Linden,
Maschinenbauingenieur beim zdi-Netzwerk IST.Bochum: Das Netzwerk hat sich die Förderung digitaler MINT-Angebote in Nordrhein-Westfalen zum Ziel gesetzt. Tobias Linden nutzt CAD in schulischen und in außerschulischen Lernangeboten in MINT-Fächern für Schüler im Alter von 13 bis 18 Jahren.

Florian Keller,
Lehrer für technisches Gestalten an der Sekundarschule Hungerbühl in Embrach, Schweiz: Florian Keller bietet seinen Schülern im Alter von 15 bis 17 Jahren CAD als Wahlfach an. Gemeinsam mit ihnen zeichnet er Pläne für den manuellen Werkunterricht, entwickelt Modelle für den 3D-Druck und macht so die Fächer Geometrie und Geometrisches Zeichnen erfahrbarer.

Lilly Voigtländer,
Schülerin der Jahrgangsstufe EF am Ganztagsgymnasium der Heinrich-von-Kleist-Schule Bochum überlegt ob sie Luft- und Raumfahrttechnik oder Biomedizin studieren soll. Im Rahmen des Distanzunterrichts entwickelte sie mit Hilfe von Onshape ein Projekt, das sie im Rahmen des Roundtables vorstellen wird.

Moderation: Dr. Detlef Markmann
Der Kommunikationsexperte förderte als Geschäftsführer der Rütgers Stiftung mehr als 100 naturwissenschaftliche Projekte an Schulen. Durch seine Arbeit im Internationalen Anlagenbau sowie in der Chemischen Industrie kennt Dr. Markmann die Anforderungen der Wirtschaft an den naturwissenschaftlichen Nachwuchs.

Kontakt: Onshape Education Programm
Bernhard Eberl, Director Education Relations and Public Affairs, PTC
beberl@ptc.com

Pressekontakt:
Libby Fink, Director Corporate Communications Europe, PTC.
jfink@ptc.com

Lernen Sie Onshape kennen

Überzeugen Sie sich selbst und testen Sie Onshape 6 Monate kostenlos

Tags:
  • PTC Education
  • Onshape
  • SaaS

Der Autor

Bernhard Eberl

Bernhard Eberl arbeitet seit über 10 Jahren bei PTC im Bereich Education. Als passionierter Netzwerker fördert er leidenschaftlich die Unterstützung von MINT Interesse bei Lernenden. Für Ihn ist die Bildung generell, aber auch gerade in Zeiten der Pandemie der Erfolgsfaktor für die zukünftige Generation. Unter seiner Führung wurde PTC im vergangen Jahr Mitglied der MINT-Allianz des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und der Kultusministerkonferenz sowie des Netzwerks MINT Zukunft schaffen.