Folgen der Personalnot : Was der Lehrermangel in MINT-Fächern für die Wirtschaft bedeutet

Der Lehrkräftemangel in den MINT-Fächern fällt noch mal deutlich höher aus als in anderen Fächern. Dies hängt zum einen damit zusammen, dass viele MINT-Lehrerinnen und MINT-Lehrer  in den Ruhestand gehen, zum anderen nimmt aber auch die Zahl der Lehramtsstudierenden ab, die ein MINT-Fach gewählt haben. Das Schulportal hat Mathias Ropohl, Professor für Didaktik der Chemie an der Universität Duisburg-Essen, nach den Ursachen für diesen Rückgang gefragt und danach, welche Auswirkungen der große Fachlehrermangel allein im Fach Chemie auf den Industriestandort Deutschland hat.

Schüler am Mikroskop - es gibt immer weniger MINT-Lehrer
Wenn es immer weniger Lehrkräfte in MINT-Fächern gibt, ist es auch schwieriger junge Menschen für Chemie oder Physik zu begeistern.
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Laut einer Berechnung des Bildungsforschers Klaus Klemm werden in Nordrhein-Westfalen bis zum Schuljahr 2030/31 zwei Drittel der vakanten Lehrerstellen im MINT-Bereich nicht mit voll ausgebildeten Lehrkräften besetzt werden können. Der jährliche Einstellungsbedarf von MINT-Lehrerinnen und MINT-Lehrern liegt demnach bei 3.268 Fachlehrkräften, demgegenüber stehen allerdings nur 1.107 Nachwuchskräfte. Das heißt: 2.161 Fachlehrkräfte fehlen voraussichtlich jedes Jahr allein in NRW in den Fächern Mathematik, Biologie, Physik, Chemie, Informatik und Technik. Prozentual besonders groß ist die Lücke in Physik und Chemie: Im Fach Physik fehlen bis 2030/31 für 82 Prozent der offenen Stellen Lehrkräfte, in Chemie für 71 Prozent.

Deutsches Schulportal: Die Zahlen, die Klaus Klemm in seiner Prognose nennt, sind alarmierend. Beobachten auch Sie einen Rückgang der Lehramtsstudierenden in den MINT-Fächern?
Mathias Ropohl: Bei mir – also an der Universität Duisburg-Essen – beobachte ich seit zwei Jahren diesen Rückgang. Zunächst vermuteten meine Kollegen und ich, dass die Abiturientinnen und Abiturienten wegen der massiven Einschränkungen durch die Corona-Pandemie an den Hochschulen ein Wartejahr eingelegt haben und zunächst gejobbt oder ein Freiwilliges Soziales Jahr absolviert haben. Aber diese Vermutung hat sich nicht bestätigt. Auch im zweiten Jahr in Folge waren die Erstsemesterzahlen deutlich geringer als üblich. Die Zahlen bei uns an der Universität bestätigen also die Prognose von Klaus Klemm.

Der Rückgang der Studierendenzahlen im ersten Semester ist besonders vor dem Hintergrund der niedrigen Absolventenzahlen ein Problem. In MINT-Studiengängen – und das gilt auch in den MINT-Lehramtsstudiengängen – machen seit Jahren im Verhältnis zu den Zahlen der Erstsemesterstudierenden auffallend wenige Studierende ihren Abschluss. Es ist also davon auszugehen, dass die Absolventenzahlen in wenigen Jahren dramatisch sinken werden.

Wo sind die Abiturientinnen und Abiturienten geblieben?

Ist die Zahl der Studierenden in Chemie generell zurückgegangen oder nur fürs Lehramt?
Der Rückgang der Studierendenzahlen lässt sich deutschlandweit beobachten, unabhängig von der Studienrichtung. Seit vier Jahren sinken die Zahlen der Erstsemesterstudierenden. Dieser Trend lässt sich auch für die Studiengänge der Fakultät für Chemie feststellen. Wir haben sowohl Studierende in Chemie als auch im Lehramt. Eine Ausnahme stellt der Studiengang Lehramt Sachunterricht mit dem Schwerpunkt Naturwissenschaften für die Primarstufe dar. Hier gibt es traditionell sehr viele Bewerberinnen und Bewerber. Doch selbst in diesem Bereich werden die Absolventinnen und Absolventen nicht den Bedarf decken.

Die Frage, auf die ich bisher keine Antwort habe, ist, wo die Abiturientinnen und Abiturienten geblieben sind? Denn so stark wie die Erstsemesterzahlen gesunken sind, sind die Abiturientenzahlen nicht gesunken und die Auszubildendenzahlen auch nicht gestiegen.

Mein Eindruck ist, dass Schülerinnen und Schüler noch passgenauer zu möglichen Studienoptionen beraten werden müssen.

Wie erklären Sie sich, dass immer weniger Lehramtsstudierende ein MINT-Fach wählen? Wie sieht das zum Beispiel bei Chemie aus?
Chemie gilt allgemein als schwer. Dies schreckt viele potenzielle Studierende ab. Gänzlich falsch ist diese Annahme nicht. Im Fach Chemie bauen die Inhalte sukzessive aufeinander auf, wodurch einmal verpasste oder nicht gut gelernte Inhalte nur schwer nachgeholt werden können. Auch bedarf es eines hohen Abstraktionsvermögens und zudem mathematischer Fähigkeiten. Viele Schülerinnen und Schüler steigen gedanklich viel zu früh aus, da sie selbst wahrnehmen, dass sie kein kohärentes Wissen aufbauen, mit dem sie aktiv arbeiten könnten.

Dies ist sehr schade, weil doch gerade mit Wissen im Fach Chemie viele Phänomene und Fragen untersucht und erklärt werden können – gerade auch mit Blick auf die aktuell drängenden Themen wie Energiewende und Klimawandel. Kolleginnen und Kollegen forschen zur Gewinnung und Nutzung von Wasserstoff als Energiequelle oder auch an neuen zukunftsfähigen Batterien, die deutlich leistungsfähiger sind als heutige Batterien.

Ein anderer Punkt ist, dass, trotz zahlreicher Informationsangebote, viele Studierende die Studienoptionen im Fach Chemie oder in Fächern mit einem hohen Bezug zum Fach Chemie nicht kennen. Mein Eindruck ist, dass Schülerinnen und Schüler noch passgenauer zu möglichen Studienoptionen beraten werden müssen.

Frauenanteil in den MINT-Fächern nach wie vor gering

Seit Jahren ist es Thema, Schülerinnen und Schüler stärker für MINT-Fächer zu begeistern. Hat das keinen Effekt gehabt, oder wo ist das Problem?
Doch, die vielen Initiativen haben ganz sicher einen Effekt gehabt! In vielen Bereichen gelingt es gut, Kinder und Jugendliche für naturwissenschaftliche Inhalte zu interessieren. Auch lässt sich beobachten, dass die Studierendenzahl deutschlandweit in MINT-Fächern in den vergangenen Jahren gestiegen ist und im Wintersemester 2020/21 einen Höhepunkt erreicht hat. Was sich mit der Zeit verschoben hat, ist der Fachkräftebedarf im MINT-Bereich. Dieser ist höher, als er es früher war. Da wirkt es doppelt negativ, wenn die Studierendenzahlen bei gleichbleibendem oder sogar steigendem Fachkräftebedarf sinken. Auch gelingt es weiterhin nicht, den Frauenanteil zu erhöhen. Nur etwas mehr als ein Drittel der Studierenden im MINT-Bereich sind Frauen!

In Untersuchungen wie PISA wird zudem immer wieder der enge Zusammenhang zwischen den sprachlichen Voraussetzungen der Schülerinnern und Schüler und ihren naturwissenschaftlichen Leistungen festgestellt. Die Gruppe der Lernenden, die hier sehr ungünstige Voraussetzungen mitbringt und dann in den Naturwissenschaften nicht gut abschneidet, ist über die Jahre relativ unverändert. Es gelingt also nicht, Schülerinnen und Schüler mit sprachlichen Schwierigkeiten auch im MINT-Bereich zu fördern.

Ein Befund, der sich beispielhaft für das Fach Chemie mit der Komplexität der Fachsprache erklären lässt: Vielen Lernenden fällt es sehr schwer, einen Text zu lesen und zu verstehen, der eine chemische Reaktion beschreibt. Beim Lesen müssen sie sich die Reaktion auf molekularer Ebene vorstellen, die sie aber nicht unbedingt sehen können. Das Lesen wird nicht zwingend leichter, wenn der Sachverhalt zusätzlich als Abbildung bereitgestellt wird. Diese zentrale Anforderung der Sekundarstufe I ist häufig der Punkt, an dem Schülerinnen und Schüler beschließen, dass Chemie nicht ihr Fach ist.

Schon jetzt fehlen viele MINT-Lehrer

Welche Auswirkungen hat es aus Ihrer Sicht, wenn es immer weniger Lehramtsstudierende in den MINT-Fächern gibt? Können Sie das für Ihr Fach Chemie einmal skizzieren? Weniger Lehrkräfte in Chemie – weniger Fachunterricht an den Schulen – weniger Interesse bei Schülerinnen und Schülern – weniger Studierende im Fach Chemie und noch weniger Lehramtsstudierende in dem Fach?
Ja, die Kette der Auswirkungen verläuft – leider! – genau so. Bereits jetzt fehlt in den umliegenden Schulen meines Hochschulstandorts, also im Ruhrgebiet und am Niederrhein, eine sehr hohe Zahl an MINT-Lehrkräften. Aktuell betrifft dies vor allem die nicht-gymnasialen Schulformen der Sekundarstufe I, also die Haupt-, Real-, Sekundar- und Gesamtschulen. In Wissenschaft-Praxis-Kooperationen erlebe ich, dass das Fach Chemie eher periodisch unterrichtet wird, also zum Beispiel nur in einem von zwei eigentlich vorgesehenen Halbjahren. Dies geht mit einer deutlichen Reduzierung der Stundentafel im Fach Chemie einher. In seltenen Fällen wird das Fach Chemie in einer kompletten Jahrgangsstufe gar nicht angeboten.

Kombiniert mit den Defiziten, die die Schülerinnen und Schüler während der Corona-Pandemie aufgebaut haben, gehe ich von einem deutlichen Rückgang der Kompetenzen und des Wissens im Fach Chemie im Vergleich zu früheren Jahrgängen aus. Ich bin bereits gespannt, wie die deutschen Schülerinnen und Schüler im nächsten IQB-Bildungstrend oder auch in der nächsten PISA-Studie abschneiden werden. Beide werden bei der nächsten Erhebung mit einem Schwerpunkt in den Naturwissenschaften durchgeführt.

Vor diesem Hintergrund muss man aktuell vermuten, dass die Abiturientinnen und Abiturienten der nächsten Abschlussjahrgänge Studiengänge im Bereich Chemie deutlich seltener anwählen werden.

Der Fachkräftemangel ist die größte Bremse für eine auf Innovationen angewiesene Wirtschaft.

Was bedeutet so eine Entwicklung über die Schulen hinaus für die Wirtschaft, für den Innovationsstandort Deutschland?
Nach der Automobilindustrie und dem Maschinenbau ist die chemische Industrie, gemessen an der Wirtschaftsleistung, der drittwichtigste Industriezweig in Deutschland. Dieser ist geprägt von einer sehr kleinen Zahl großer Global Player und einer sehr großen Zahl kleiner und mittelständischer Firmen. Gerade letztere sind auf lokaler Ebene auf ein gutes und funktionierendes Bildungssystem angewiesen, das kontinuierlich sehr gut qualifizierte Absolventinnen und Absolventen entlässt.

Doch genau diese Aufgabe erfüllt das Bildungssystem derzeit nicht. So gibt es aktuell im Ruhrgebiet deutlich weniger Bewerberinnen und Bewerber auf Ausbildungsplätze in Betrieben und Firmen der Chemie als noch vor wenigen Jahren. Daher setzen Kooperationen zwischen Wissenschaft, Praxis und Industrie sowie weiteren Akteuren der Region immer früher an, um eine Trendwende zu erreichen. Denn alle Beteiligten wissen, dass der Fachkräftemangel die größte Bremse für eine auf Innovationen angewiesene Wirtschaft ist. Viele aktuelle Problemlagen, die die Gesellschaft betreffen, lassen sich nur unter Beteiligung der Chemie lösen.

Keine konsensfähige Lösung, um Mangel an MINT-Lehrkräften abzuwenden

Wie lässt sich diese Negativspirale aufhalten und mehr MINT-Lehrerinnen und MINT-Lehrer gewinnen?
Bezogen auf den Chemielehrkräftemangel: aktuell gar nicht. In der Lehrkräftebildung wird von „Zyklen“ gesprochen. Diese dauern, schaut man in die Vergangenheit, 10 bis 20 Jahre: Auf eine Dekade mit einer ausreichenden Lehrkräfteversorgung folgt eine Dekade mit einer nicht ausreichenden Versorgung. Aktuell befinden wir uns, so die Prognose von Klaus Klemm, noch relativ am Anfang eines neuen Zyklus, und zwar eines Zyklus der Unterversorgung. Für den Fall, dass wir – aus welchen Gründen auch immer – zum nächsten Wintersemester eine extrem hohe Zahl an Erstsemesterstudierenden im Lehramt hätten, wären diese für den Markt frühestens nach sieben Jahren verfügbar; fünf Jahre Studium plus 1,5 Jahre Vorbereitungsdienst. Es erscheint also utopisch, den sich abzeichnenden Lehrkräftemangel mit grundständig ausgebildeten Lehrkräften abwenden zu können.

Hinsichtlich der Lösungsvorschläge für diese verzwickte Lage gibt es keine Tabus mehr. Jede denkbare Option wird diskutiert. Bisher nehme ich aber nicht wahr, dass sich eine Erfolg versprechende und auch konsensfähige Lösung abzeichnet, die sich in der Breite realisieren ließe.

Wer gut vorbereitet ein Studium beginnt, wird weniger wahrscheinlich sein Studium abbrechen.

Wie könnte man Lehramtsstudiengänge in MINT-Fächern wieder attraktiver machen? Und wie der hohen Studienabbrecherquote vorbeugen?
Befunde aus empirischen Untersuchungen belegen, dass gerade im MINT-Bereich das während der Schulzeit aufgebaute Wissen in einem Fach ein guter Prädiktor für den Erfolg im späteren Studium ist. Sprich: Wer gut vorbereitet ein Studium beginnt, wird weniger wahrscheinlich sein Studium abbrechen. An der Universität Duisburg-Essen gibt es, darauf aufbauend, ein umfangreiches Mentoringprogramm, das bereits vor dem eigentlichen Studienstart beginnt und die Studierenden gerade während der ersten Semester begleitet. Das Ziel ist, Wissenslücken frühzeitig zu erkennen und zu schließen.

Meines Erachtens sind die Studienangebote für das Lehramt in den MINT-Fächern sehr attraktiv. Unter anderem aufgrund der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung wurden an vielen lehramtsbildenden Standorten quer durch Deutschland neue empirisch fundierte Konzepte für die Lehramtsbildung umgesetzt und nachhaltig implementiert, so zum Beispiel auch an der Universität Duisburg-Essen im Rahmen des Projekts „ProViel“. Dabei wurden auch die Studierenden einbezogen, wodurch weitere Impulse für Verbesserungen gesetzt wurden.

Insgesamt ist das Ziel, fachliches und fachdidaktisches Lernen zu verknüpfen sowie theoretische mit praktischen Studienanteilen stärker zu verzahnen. Wir arbeiten an der Universität Duisburg-Essen mittlerweile auch stark phasenübergreifend.

Entlastung von MINT-Lehrern durch digitale Lernumgebung

Was können Schulen in der schwierigen Situation machen, um den Unterricht in MINT-Fächern zu sichern? Sind hybrider Unterricht, Kooperation verschiedener Schulen in Mangelfächern, wie die Ständige Wissenschaftliche Kommission zuletzt vorgeschlagen hat, sinnvolle Wege? Welche Lösungen gibt es aus Ihrer Sicht noch?
Aktuell wird der Unterricht in den MINT-Fächern schon nicht mehr zu 100 Prozent gesichert. An vielen Schulen gibt es ein Minus in der Stundentafel. Aber es gibt nicht die eine für jede Schule passende Lösung. Wenn über hybride Unterrichtsformate nachgedacht wird, bedeutet dies, dass Schülerinnen und Schüler zu Hause an Unterrichtssettings partizipieren müssen. Dies verschärft, ähnlich wie während der Corona-Pandemie, die Notlage derjenigen, die eh benachteiligt sind. Auch Kooperationen zwischen Schulen sind keine optimale Lösung, da dies erfordert, dass Lehrkräfte ihren Arbeitsort wechseln müssen. Dies verschärft wiederum die Arbeitssituation derjenigen, die eh stark belastet sind.

Aus meiner Sicht gibt es aktuell zwei mögliche Ansätze, die es in den kommenden Jahren weiterzuentwickeln und zu implementieren gilt:

Zum einen muss das vorhandene Personal deutlich zielgenauer eingesetzt werden. Lehrkräfte sind derzeit mit einer Vielzahl an Aufgaben befasst, die nicht zu ihrem Kerngeschäft gehören. Ich kann mir sehr gut vorstellen, dass wir in wenigen Jahren sehr unterschiedlich qualifizierte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in Schulen haben werden. Diese könnten auch in der IT oder im Labor tätig sein. Gerade in IT-Fragen müssen sich Lehrkräfte an den Schulen immer noch selbst helfen. Auch andere Aufgaben, wie beispielsweise die Pflege der Chemiesammlung, müssen von Lehrkräften organisiert werden. Wenn hierfür eigens Personal in den Schulen verfügbar wäre, würde dies zu einer Freisetzung von Kapazitäten führen. Hier müssen auch Kommunen kooperativer denken.

In einem Forschungsprojekt haben meine Arbeitsgruppe und ich erlebt, dass im Ruhrgebiet jede Kommune – und es waren insgesamt sieben – ihren jeweils eigenen Weg sucht, um Schulen mit digitaler Technik auszustatten und auch die Ausstattung zu warten. Ein riesiger Aufwand, der sich gemeinschaftlich sicher einfacher umsetzen ließe.

Zum anderen muss über Unterricht neu nachgedacht werden. Im Rahmen einer Wissenschaft-Praxis-Kooperation haben wir in den vergangenen drei Jahren eine digitale Lernumgebung zusammen mit Lehrkräften aus dem Ruhrgebiet entwickelt und im Unterricht erprobt. Das Besondere: Die Schülerinnen und Schüler der Mittelstufe können völlig selbstständig in dieser Umgebung arbeiten und ihren Lernfortschritt prüfen. Die Lehrkraft hat hier viel stärker eine überwachende Funktion mit Blick auf den Lernprozess. Das kann auch, zumindest phasenweise, Entlastung schaffen. Dies setzt aber natürlich voraus, dass weitere Lernumgebungen entwickelt werden.

Zur Person

  • Mathias Ropohl ist Professor für Didaktik der Chemie an der Universität Duisburg-Essen.
  • Zuvor war er – nach seiner Zeit als Referendar und Lehrer an einem Gymnasium in Nordrhein-Westfalen – Juniorprofessor für Didaktik der Chemie am Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik in Kiel.
  • Zu seinen Forschungsgebieten gehört u. a. die Evaluation von Lerngelegenheiten für (angehende) Lehrkräfte für das Fach Chemie.
  • Seit 2018 gehört Mathias Ropohl zur Jury des Deutschen Schulpreises.
Matthias Ropohl
©Frank Preuß