Problemfach für viele : Schwach in Mathe – schwach im Job

„Das Bildungssystem ist schwer angeschlagen.“ Das sagte kürzlich der Direktor des IPN – Leibniz-Instituts für die Pädagogik der Natur­wissenschaften und Mathematik, Olaf Köller, als er das „MINT Nachwuchs­baro­meter 2021“ vorstellte. Die Leistungen vieler Schüler seien in der Pandemie deutlich zurück­gefallen. Nach der Pandemie wird nach Köllers Einschätzung ein Drittel der Schüler deutliche Rückstände haben. Sie müssten zuverlässig identifiziert werden, die Politik dürfe Förder­geld nicht mit der Gießkanne verteilen. Besonderes Augenmerk sei zudem auf die Erst­klässler zu richten, auf die Schüler am Übergang zur nächsten Schulstufe und auf Deutsch und Mathematik.

Regelmäßig schaut sich Köller im Auftrag der Deutschen Akademie der Technik­wissenschaften und der Körber-Stiftung an, wie es um den für Wirtschaft und Gesellschaft immer wichtiger werdenden Nachwuchs in den Bereichen Mathematik, Informatik, Natur­wissenschaften und Technik (Mint) bestellt ist. Da gab es schon vor Corona Grund, sich Sorgen zu machen – nach einem Jahr mit Schul­schließungen, Fern- und Wechsel­unterricht sind sie noch mal gewachsen.

Mangel in Ingenieur­berufen

Köllers Problemliste ist lang: Der Informatikunterricht kränkele, die Mint-Ausbildung sei in die Krise gerutscht, zu viele Mint-Studierende brächen das Studium ab. Und: Die Kenntnisse in Mathematik und Natur­wissenschaften ließen weiterhin stark zu wünschen übrig. So sind nach der Timss-Vergleichs­studie die Leistungen der deutschen Viertklässler in Mathematik seit 2011 zurück­gegangen, und die Gruppe der besonders leistungs­schwachen ist bis 2019 auf gut 25 Prozent angewachsen. Klein ist hingegen mit 6 Prozent die Spitzengruppe. Unter den Neuntklässlern zeigte in der Pisa-Studie von 2018 gut ein Fünftel schlechte Leistungen in Mathematik. Für sie sei keine Mint-Ausbildung möglich, erklärt Köller. Deutschland leiste sich gut 20 Prozent in Mathematik extrem schwache Jugendliche am Übergang in den Ausbildungs­markt.

Dass sich der Fachkräfte­mangel gerade in den für die Wirtschaft immer wichtiger werdenden Ingenieur- und Informatik­berufen weiter verschärfen wird, befürchten der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) und das arbeit­geber­nahe Institut der deutschen Wirtschaft (IW). Der schulischen Ausbildung, vor allem in den mathematisch-natur­wissen­schaftlichen Fächern, komme deshalb eine hohe Bedeutung zu, heißt es im „Ingenieur­monitor“ von VDI und IW. Doch habe die Pandemie die Lage noch mal verschlechtert. Auch wenn es für Deutschland noch keine Untersuchungen über die genauen Auswirkungen der Schul­schließungen und des Distanz­unterrichts gibt, sind deutliche Defizite wahrscheinlich, wie das IW in einer Analyse ausführt. Studien aus Belgien und den Niederlanden deuteten darauf hin, dass im Distanz­unterricht kein wesentlicher Lerngewinn entstanden sei.

Mathematik sei eine Grundkompetenz für eine Studien­aufnahme im Mint-Bereich, sagt Ingo Rauhut, der im VDI für Beruf und Arbeitsmarkt zuständig ist. Ein Ingenieur­studium bestehe zu mindestens 50 Prozent aus Mathematik, nicht selten sogar zu 70 bis 80 Prozent. „Ein Ingenieur­studium beginnt nur, wer in der Schule positive Erfahrung mit Mathematik gemacht hat.“ Weil nun vor allem mehr Schüler aus bildungs­fernen Schichten in Mathematik zurück­fielen, nähmen womöglich weniger junge Leute ein Ingenieur­studium auf – schließlich sei es immer auch ein Aufsteiger­studium für Jugendliche aus Nicht­akademiker­haushalten gewesen.

Auch die Schüler selbst äußern sich besorgt über den Mathematik­unterricht in der Pandemie. Schon in normalem Zeiten ist das Fach für nicht wenige angst­besetzt – und Nachhilfethema Nummer eins. Hinzu kommt: Gerade in Mathematik können viele Eltern, deren Bedeutung für das Lernen ihrer Kinder in der Pandemie noch mal gestiegen ist, nicht helfen, vor allem wenn der Nachwuchs in eine höhere Klasse geht. Nach einer Umfrage der Lern-App Simple Club von Ende Januar unter 12- bis 19-Jährigen hat Mathematik mit Abstand am meisten unter den Einschränkungen gelitten. Knapp 36 Prozent der Befragten sagten, das Fach bereite die meisten Probleme. Auf Platz zwei und drei folgten die Fremdsprachen und die Natur­wissenschaften mit jeweils rund 16 Prozent. Deutsch nannten gut 9 Prozent.

Gloria Beckers Schüler dürften das anders sehen. Becker wurde von der Deutschen Mathematiker-Vereinigung als heraus­ragende Lehrerin ausgezeichnet. Die Pädagogin, die am Neuen Gymnasium in Bochum Mathematik und Latein unterrichtet, legt viel Wert auf einen abwechslungs­reichen Unterricht. „Am schönsten ist es, wenn die Schülerinnen und Schüler untereinander mathematische Probleme und Lösungen diskutieren, wenn sie mathematisch argumentieren. Dann haben sie den Stoff verstanden“, sagt Becker. Wann immer möglich stellt sie Aufgaben aus der Erfahrungs­welt der Jugendlichen. „Dann erkennen sie den Sinn und Zweck.“ Für die erste Stunde in der fünften Klasse nach dem ersten Lockdown brachte sie jedem Kind ein Stück Klopapier mit. Das half bei der Behandlung der Rechtecks­form und der Berechnung von Flächeninhalten.x

„Das geht auch in der Oberstufe“, sagt Becker, „sogar fast noch besser.“ Bei der Behandlung der Exponential­funktion bietet zum Beispiel die Ausbreitung des Corona­virus eine gute Anschauung. Geht es um die bedingte Wahr­scheinlichkeit, kann man sich anschauen, ob ein positiver Selbst­test bedeutet, dass man wirklich Covid hat. Zum Thema Kurven­diskussion könne man Pudding abkühlen lassen und dann die Temperatur im Zeitverlauf messen und von Hand die Temperatur­kurve zeichnen, berichtet Becker.

Besonders gut präge es sich ein, wenn die Schüler den Pudding danach äßen, sagt Beate Klompmaker vom Netzwerk­büro Schule-Hochschule der Mathematiker-Vereinigung. „Denn im Unterricht Sinnes­kanäle anzusprechen sind Erfolgsfaktoren für gutes Lernen.“ Das Verständnis für Zahlen steige, wenn man es an sensomotorische Erfahrung knüpfe, wenn man zum Beispiel das Zählen verkörperliche. „Finger haben eine Schlüssel­funktion, wenn es darum geht, Mathematik zu verstehen“, erklärt Klompmaker. So sei es normal und wichtig, dass kleine Kinder mit den Fingern zählten. „Das Bewusstsein benötigt einen Körper; das nennt man Embodiment.“ Solche verkörperlichten Erfahrungen würden bis ins Alter weitergereicht und beispiels­weise in der Demenz­forschung genutzt.

Manche Schüler schwer erreichbar

In Zeiten des Fernunterrichts ist diese Art des Lernens freilich schwieriger zu verwirklichen. Und doch könne sie auch derzeit effektiv unterrichten, sagt Becker. Dabei seien die Video­konferenzen wichtig. „Es ist gut, sich zu sehen.“ Per Video­konferenz vermittelt sie Stoff. Dann schalten die Schüler ihre Geräte aus und lernen selbst. „Den ganzen Vormittag vorm Rechner zu sitzen wäre zu viel“, sagt Becker. Der Online-Unterricht sei allerdings viel stärker gelenkt als der Präsenz­unterricht. Die Schüler könnten folgen, es fehle aber das Offene. „Man kann zwar auch in Microsoft Teams Partner- oder Gruppen­arbeit machen. Das ist aber nicht dasselbe wie im Klassen­raum an einem Tisch zu sitzen.“

Becker ist überzeugt, dass ihre Schüler auch jetzt Lern­fort­schritte machen, die meisten jedenfalls. „Bei vielen Schülern klappt es wirklich hervorragend, sie sind sehr eifrig und diszipliniert.“ Die sehr guten Schüler brächten noch bessere Leistungen, weil sie die Zeit sehr effektiv nutzten. „Da müssen auch die Eltern wenig machen.“ Am anderen Ende befänden sich nicht wenige Schüler, etwa ein Fünftel, die nur sehr schwer erreichbar seien. „Ich lade Aufgaben und kleine Test­formate hoch, und manche bearbeiten das überhaupt nicht. Sie sind in der Video­konferenz eingewählt, haben aber die Kamera aus und reagieren gar nicht.“

Aus Beckers Sicht ist es gut möglich, Mathematik aus der Ferne zu unterrichten. Sprachen mithilfe von Video­konferenzen zu vermitteln sei schwieriger: „Untereinander Dialoge zu führen ist kaum möglich.“ Mathematik sei aus der Distanz nicht schwieriger zu unterrichten als andere Fächer, eher im Gegenteil, sagt auch Wissenschaftler Köller. Regelmäßige Still­arbeits­phasen seien in Mathematik ohnehin sinnvoll, und es gebe gerade für dieses Fach gute digitale Lernprogramme.