Mathematik - Biologie - Chemie - Physik - Informatik

Beitrag des Faches Mathematik zum Schulprogramm

„Wer eine Wissenschaft noch nicht so inne hat, dass er jeden Verstoß dagegen fühlt, wie einen grammatikalischen Fehler in seiner Muttersprache, der hat noch viel zu lernen.“ (Georg Christoph Lichtenberg)

Diesem tragen wir nicht nur in unserem Unterricht gemäß dem KC Mathematik Rechnung, sondern auch durch folgende Zusatzangebote:

Teilnahme an verschiedenen Wettbewerben

Die verschiedenen Wettbewerbe richten sich dabei an sehr unterschiedliche Schülergruppen:

• Der „Känguru“-Wettbewerb ist ein Einzel-Wettbewerb für die Jahrgangsstufen 5-10. Hier müssen innerhalb von 75 Minuten möglichst viele Aufgaben im Multiple-Choice-Verfahren gelöst werden.
• Der Wettbewerb „Mathematik ohne Grenzen“ ist ein Wettbewerb für die Jahrgangsstufen 9 und 10. Die ganze Klasse muss innerhalb einer Doppelstunde 10 bzw. 13 Aufgaben richtig lösen – hier ist Teamarbeit und gegenseitiges Helfen besonders wichtig.
• Der „Bundeswettbewerb Mathematik“ ist ein bundesweiter Wettbewerb, der sich vorrangig an Schülerinnen und Schüler der Oberstufe richtet und bei dem man in Kleingruppen bis zu drei Personen arbeiten kann.
• Die „Mathematik-Olympiade“ richtet sich an Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 5-12. Er verläuft bis Klasse 7 in drei, ab Klasse 8 in vier in Stufen.
• „Mathematik im Advent“, ein Adventskalender von der Deutschen Mathematikervereinigung entwickelt, bei dem hinter jedem Türchen eine zu lösende Aufgabe wartete im Schwierigkeitsgrad nach Klassenstufen gestaffelt. Hier konnte man als Klassenteam oder als Einzelperson starten.

Förderung leistungsstärkerer Schülerinnen und Schüler

Eine Mathematik-AG  beschäftigte sich unter Leitung von Herrn Kramer mit Aufgaben aus ehemaligen Mathematikwettbewerben.

Förderung leistungsschwächerer Schülerinnen und Schüler

LiTuS: Der LiTuS-Förderunterricht in Mathematik wird seit 5 Jahren regelmäßig von 20 bis 30 Schülerinnen und Schülern der Jahrgangstufen 5 bis 9 in Anspruch genommen. Die Lerngruppen bestehen aus 3 bis 5 Schülerinnen und Schülern und werden von Tutoren aus den Jahrgangsstufen 9 bis 12 betreut.

Beitrag des  Faches Biologie zum Schulprogramm

„Es ist keine Kunst etwas kurz zu sagen, wenn man etwas zu sagen hat.“(Georg Christoph Lichtenberg)

Gemäß der Intention unseres Namensgebers streben wir an, im Unterricht des Faches Biologie den Menschen und die in umgebende und prägende Natur mit allen ihren Facetten  zu erfassen und umfassend zu begreifen.

Der Biologieunterricht an unserer Schule stellt dabei den Menschen als Teil der Natur und  der Evolution in den Mittelpunkt des Lernprozesses.

Dazu gehört der Erwerb der Fähigkeit einer kritischen Bewertung der erworbenen Fakten, frei von Vorurteilen und  Spekulationen.

So wird das Fundament gelegt, auf dem unsere Schülerinnen und Schüler zum eigenständigen und kritischen Denken auf der Basis fundierten Wissens in der Lage sind.
Diese Zielsetzung ist in Übereinstimmung mit Georg Christoph Lichtenbergs Erkenntnis, in der er feststellte:

„Je  mehr ein Mensch denkt, desto besser vermag er zu denken. Alle Erziehung taugt nichts, wenn sie nicht systematisch zum Denken erzieht“.

Beitrag des Faches Chemie zum Schulprogramm

Die Chemie ist eine Naturwissenschaft, deren Ergebnisse und Anwendungen in weiten Bereichen der Wissenschaft und des täglichen Lebens von großer Bedeutung sind.

Das Lichtenberg-Gymnasium hat  zwei sehr gut ausgestattete Chemieräume, so dass das chemische Experiment stets im Zentrum des Chemieunterrichtes steht.
 
Dieses experimentelle Arbeiten, das soweit wie möglich von Schüler(innen) durchgeführt wird, ermöglicht es den Schüler(innen) sich aktiv und motiviert mit der Chemie auseinander zu setzen. Sie erkennen die Bedeutung der Chemie für Gesellschaft und Wirtschaft und erwerben dabei folgende Kompetenzen:

• Feinmotorisches Arbeiten mit gefährlichen Stoffen und empfindlichen Geräten.
• Erklärung und Bewertung von Alltags-, Freizeit- und Berufsphänomenen mit Hilfe chemischer Modelle.
• Kritische Auseinandersetzung mit den Gefahren der Anwendung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse.
• Teamarbeit, Kommunikationsfähigkeit, Genauigkeit, Sorgfalt und Verantwortung.

Somit liefert der Chemieunterricht einen wichtigen Beitrag zur allgemeinen Bildung und zur Förderung  des von Toleranz und Freude an der Arbeit geprägten Gemeinschaftsgefühls ganz im Sinne unseres Leitbildes.

Beitrag des Faches Physik zum Schulprogramm

Physik in der Gesellschaft

Fehlendes Interesse  und fehlendes Verständnis für physikalische Zusammenhänge ist gesellschaftlich weithin akzeptiert. So konnte sich Dietrich Schwanitz in seinem Bestseller „Bildung – Alles was man wissen muss“ (Eichborn, 1999, S.482) sicherlich breiter Zustimmung in weiten Kreisen der Gesellschaft erfreuen, als er formulierte: „So bedauerlich es manch einem erscheinen mag: Naturwissenschaftliche Kenntnisse müssen zwar nicht versteckt werden, aber zur Bildung gehören sie nicht.“
Wer oder was hier zu bedauern ist, gehört nicht hierher, aber Tatsache ist, dass vor diesem Hintergrund das Fach Physik in einem ständigen Rechtfertigungsdruck steht, vor der  genervten Frage des: „Wofür braucht man das?“

Trotz dieser weitreichenden Ablehnung ist das Fach Physik jedoch von außerordentlicher Bedeutung. Erst die Kenntnis naturwissenschaftlicher Konzepte gibt uns  die Möglichkeit, umwelt- und energiebewusst zu leben und  die Konsequenzen politischer, unternehmerischer und persönlicher Entscheidungen  mit dem Kopf  zu erkennen und nicht nur „aus dem Bauch heraus“.

Aber natürlich gibt es auch einen Punkt, an dem man naturwissenschaftliche Kenntnisse „wirklich“ braucht. Ein großer Teil der Wirtschaftsleistung der Bundesrepublik beruht auf Ingenieurleistungen und der Produktion technischer Güter. Hierfür ist – gerade auch angesichts des demographischen Wandels – eine gute schulische naturwissenschaftliche Grundbildung eines möglichst breiten Kreises der Schülerschaft unabdingbar, ergänzt durch eine mögliche Schwerpunktbildung besonders motivierter Schülerinnen und Schüler.
 
Lehrkräfte und Unterrichtsversorgung

Die Physikfachgruppe des Lichtenberg-Gymnasiums umfasst nominell acht Lehrkräfte, der Hauptteil des Unterrichts wird jedoch von fünf  dieser Lehrkräfte getragen. Auch bedingt durch  den Verlust  des dreizehnten  Jahrgangs konnte die zwischenzeitlich in zwei Jahrgängen  notwendige Kürzung des Unterrichts um eine Stunde  wieder aufgehoben werden, so dass  der Unterricht nun  planmäßig erteilt wird.
Raumsituation

Die Schule verfügt über zwei Physikräume, die sowohl für Klassenunterricht als  auch für Schülerexperimente genutzt werden können.

Ein deutlicher  Nachteil der Physikräume ist die räumliche Lage in der obersten Etage des naturwissenschaftlichen Traktes. Wegen mangelnder thermischer Isolierung und der Lage am Ende des Heizungskreislaufs  ist die  Raumtemperatur in der Übergangszeit häufig unangenehm niedrig, insbesondere auch in den Sammlungsräumen. Gravierender ist das Problem der fehlenden Isolierung, der großen Fensterflächen, des Flachdachs und der fehlenden Abschattung oder Belüftung aber an sonnigen Tagen. Selbst bei nicht allzu hohen Außentemperaturen wird es bei  Sonneneinstrahlung sehr schnell unerträglich heiß.

Ausstattung

Sammlung

Die Ausstattung der Physiksammlung ist recht gut. Zwar sind etliche der Geräte bereits Jahrzehnte alt, durch beständige Ergänzung ist aber ein ansprechender Standard  erreicht, der auch gehalten werden kann.

Durch die Änderung der Curricula in den vergangenen Jahren haben sich allerdings Schwerpunkte teilweise deutlich verschoben, so dass einerseits ein nicht unerheblicher Teil der vorhandenen Ausstattung nicht mehr zu den zu vermittelnden Inhalten passt.
Andererseits ist die Ausstattung für neue Schwerpunkte noch ausbaubedürftig, insbesondere im Bereich der prozessorientierten Kompetenzen, der neuen Technologien  und im Bereich des neuen Rahmenthemas „Energie“.

Unterrichtsräume

Die Räume sind  mit angenehm zu bedienenden großflächigen Schiebetafeln ausgestattet. Zur Computernutzung stehen in den Räumen fest installierte Beamer zur Verfügung, deren Bedienung und Nutzung allerdings nicht ohne technische Probleme ist. Interaktive Tafeln fehlen noch.

Die elektrische Ausstattung für Lehrer- bzw. Schülerexperimente ist zufriedenstellend. An den Schülerplätzen sind schaltbare Steckdosen für Netzspannung und einfache Netzgeräte für Kleinspannung vorhanden. Die Gleichspannung, die diese Netzgeräte abgeben, ist allerdings von nicht allzu hoher Güte, so dass sie für eine Reihe von Versuchen nicht genutzt werden kann.

Buch

Das aktuelle Buch (Fokus Physik, Cornelsen-Verlag) erscheint in zweijährigen Bänden und ist in der gesamten Mittelstufe eingeführt. Das Buch wird zumeist als Grundlagen- und Nachschlagewerk für die häusliche Arbeit genutzt, hingegen weniger als Arbeitsmittel im Unterricht selbst.

Rechnereinsatz

In den Jahrgangsstufen 9  aufsteigend (Stand: SJ 11/12) wird der Taschenrechner TI Voyage 200 verwendet. Die Nutzung bereitet den Schülerinnen und Schülern verhältnismäßig wenig Probleme, da die Bedienung des Rechners normalerweise aus dem Mathematikunterricht bekannt ist und die physikspezifischen Techniken bei einer Mehrheit der Schülerinnen und Schüler verhältnismäßig schnell vermittelt werden können. Problematisch ist allerdings, dass der Rechner sachbedingt nicht in jeder Unterrichtsstunde eingesetzt wird, was zur Folge hat, dass die Geräte an Tagen ohne Mathematikunterricht häufig nicht von allen Schülerinnen und Schülern mitgebracht werden.

In den Netbookjahrgängen dienen die tragbaren Computer hauptsächlich der Messwerterfassung mit dem sich derzeit entwickelnden Pool von Messsensoren sowie der Darstellung und Auswertung von  Messergebnissen.  Dabei dienen die Computer aber als Hilfsmittel und als ergänzende Technik, die wesentlichen fachspezifischen Kompetenzen (z.B. Anfertigen von Zeichnungen, Diagrammen und Protokollen, Durchführen von Berechnungen anhand von Formeln) werden weiterhin vornehmlich durch eigenes, manuelles Tun der Schülerinnen und Schüler vermittelt. Problematisch ist in diesen Jahrgängen, dass vielfach der Computer das einzig verfügbare Rechenhilfsmittel ist, da separate Taschenrechner zumeist nicht zur Verfügung stehen.

Ein bislang ungelöstes Problem besteht in der Wahl der Rechnertechnologie in den zukünftigen Kursen der Qualifikationsstufe, da am kooperierenden Amandus-Abendroth-Gymnasium keine Computer, sondern weiterhin die TI-Taschenrechner eingesetzt werden.

Schülerakzeptanz

Das Fach Physik wird wohl nie auf die vorderen Plätze der Beliebtheitsskala der Schülerinnen und Schüler gelangen. Dazu sind die Anforderungen, die das Fach stellt, eindeutig zu komplex.  Die Komplexität, die viele Schülerinnen und Schüler am Fach Physik frustriert und abschreckt und sie infolgedessen ihren Schwerpunkt auf andere Fächer legen lässt, wird gebildet aus

• den  hohen sprachlichen Anforderungen beim sinnerfassenden Lesen von Lehrtexten und Versuchsanleitungen sowie beim fachgerechten, exakten und unmissverständlichen Formulieren von Zusammenhängen,
• den fachspezifischen Modellvorstellungen und Konzepten, die häufig nicht unmittelbar eingängig sind und daher erhöhte eigene Lernanstrengungen voraussetzen,
• dem ab den höheren Mittelstufenklassen erforderlichen mathematischen Hintergrund - und Basiswissen, das vielfach nur sehr eingeschränkt zur Verfügung steht oder nicht auf den Anwendungsfall übertragen werden kann sowie
• der Tatsache, dass – ähnlich wie z.B. im Fach Mathematik – keine „Auszeiten“ im Lernen möglich sind, da diese zeitlich unmittelbar anschließend das weitere Verständnis in den Folgestunden behindern oder gar unmöglich machen.

Folge der geringen Akzeptanz ist die Tatsache, dass bereits in der zehnten Klasse eine nicht unerhebliche Abwahl des Faches zugunsten des Faches Informatik zu verzeichnen ist. In der Qualifikationsphase ist die Anwahl des Faches noch geringer, durch die Kooperation mit dem Amandus-Abendroth-Gymnasium ist aber die Existenz von Kursen auf grundlegendem wie auch auf erhöhtem Niveau auf absehbare Zeit wohl gesichert.

Daneben gibt es traditionell einen gewissen Prozentsatz von Schülerinnen und Schülern, die ein gesteigertes Interesse an physikalischen und technischen Fragestellungen hat. Dies Interesse ist – ebenfalls traditionell, und dem Vorurteil entsprechend – zumeist bei Jungen ausgeprägt. Meistens, aber nicht immer geht dies gesteigerte Interesse dann auch mit einer erhöhten Motivation und einer gesteigerten Befähigung einher.
 
Das Herangehen von Mädchen und Jungen ist im Physikunterricht deutlich unterschiedlich. Bei Jungen ist die Motivation häufig eher das „Ausprobieren von Neuem“ ist , in vielen Fällen gekoppelt mit einem raschen Verlust des Interesses. Bei  Mädchen herrscht häufig eher die abwartende Haltung vor, die sich dann allerdings in den unvermeidlichen und das Fach gerade ausmachenden Phasen der Dokumentation und Auswertung in größerer Beharrlichkeit, Sorgfalt und auch häufig besserer intellektueller Durchdringung äußert. So sind letztlich im Gesamtbild die Leistungen von Jungen und Mädchen vergleichbar.

Perspektive

Die Verbesserung der Akzeptanz und damit der Lernergebnisse ist und bleibt das Ziel der Fachgruppe. Das neue Kerncurriculum ist gegenüber den alten Rahmenrichtlinien inhaltlich stark beschnitten worden, so dass mehr auf die prozessorientierten Kompetenzen Wert gelegt werden kann. Diese Kompetenzen sollen weiterhin sowohl traditionell wie auch unter Einsatz des Computers vermittelt werden. Der Ausbau des Messgeräteparks für computergestützte Messungen trägt hier erste Früchte, da nun jedem Schüler und jeder Schülerin prinzipiell ein flexibel einsetzbares, hochwertiges Messgerät zur eigenen Verfügung steht. Bei wachsender Gewöhnung an die neue Messtechnik und einem weiteren Ausbau der Messmöglichkeiten  wird sich diese mehr und mehr auch mit traditionellen Experimentiertechniken verbinden lassen.

Der wünschenswerte Einsatz von interaktiven Tafeln zusätzlich zu den vorhandenen traditionellen Tafeln lässt erwarten, dass sich die Anschaulichkeit durch häufigere Visualisierung und Animationen verbessern lässt.

Beitrag des Faches Informatik zum Schulprogramm

Informatik hat am Lichtenberg-Gymnasium eine für dieses junge Schulfach schon lange Tradition. Zeitgleich mit der Entwicklung der ersten Heimcomputer wurden ab 1977 Kurse in der gymnasialen Oberstufe eingerichtet. Während damals zuallererst die Programmierung dieser Geräte im Mittelpunkt stand, lernen die Schülerinnen und Schüler heute ganz unterschiedliche Aspekte der theoretischen, technischen und praktischen Informatik kennen.

In der Einführungsphase der gymnasialen Oberstufe in Klasse 10, in der Informatik anstelle einer der drei Naturwissenschaften gewählt werden kann, beschäftigen wir uns im ersten Halbjahr unter dem Stichwort Bits und Bytes mit der digitalen Darstellung von Zahlen, Texten und Bildern. Im Anschluss daran folgt das Thema Internet mit den Skriptsprachen HTML und CSS zur Darstellung von Webseiten, aber auch die Beschäftigung mit Fragen des Datenschutzes und der Datensicherheit.

Im zweiten Halbjahr geht es hauptsächlich um algorithmische Grundstrukturen und deren konkrete Umsetzung in einer Programmiersprache. Dabei verwenden wir die zur Zeit am weitesten verbreitete Sprache Java sowie spezielle Lernumgebungen zur Einführung in die Programmierung wie das am MIT entwickelte Scratch.

Die Inhalte der Prüfungskurse in der gymnasialen Oberstufe orientieren sich an den für den jeweiligen Abiturjahrgang gültigen thematischen Schwerpunkten. Dazu gehören Grundlagen der Hardware, formale Sprachen und Automaten, Datenbanken sowie Elemente der objektorientierten Modellierung. Besonderes Merkmal des Informatikunterrichts in allen Kursen ist der hohe Anteil selbständigen Problemlösens sowie das produkt- und ergebnisbezogene Modellieren zumeist in Partner- oder Gruppenarbeit.

Ergänzend zum Unterricht unterstützen wir einzelne Schülerinnen und Schüler bei der Teilnahme an Wettbewerben wie dem Bundeswettbewerb Informatik, dem Leibniz-Challenge oder dem Wettbewerb des VDI „Invent a chip“.  Eine sehr große Resonanz findet der Informatik-Biber-Wettbewerb, an dem wir seit mehreren Jahren mit allen Informatik-Kursen und in den letzten beiden Jahren auch mit allen Netbook-Klassen teilnehmen.