Die Mathematik gilt als zentrale Disziplin in den MINT-Fächern, zu denen neben ihr auch Informatik, die Naturwissenschaften und die Technik gehören. Nur, wer die Grundlagen der Mathematik versteht, kann sie als Schlüsselkompetenz für das Lernen und Anwenden in den anderen Disziplinen nutzen. In diesem Artikel erklären wir, warum die Mathematik die grundlegenden Kernkompetenzen lehrt und warum Mathe Nachhilfe der Schlüssel zu besserem Verständnis und breitgefächerten Erfolg in den MINT-Fächern sein kann.
Mathematik als Grundlage der MINT-Fächer © Stockwerk-Fotodesign – stock.adobe.com
Mathematik gilt nach wie vor als Basis für wissenschaftliches Verständnis. Komplexe wissenschaftliche Konzepte sind schließlich fast ausschließlich mathematisch fundiert und das mathematische Denken fördert das Verständnis für Logik, das auch in anderen MINT-Fächern absolut notwendig ist. Die Mathematik bietet also nicht nur ein Grundverständnis, sondern auch die notwendigen Werkzeuge, mit denen man andere Konzepte, Phänomene und Modelle verstehen kann. Dazu gehören auch allgemeine Problemlösungsfähigkeiten, die in allen MINT-Fächern zum Einsatz kommen. Nicht umsonst gilt die Mathematik als universelle Sprache, die Daten präzise und verständlich kommuniziert.
Auswendiglernen bringt in den MINT-Fächern nur bedingten Erfolg. Wer die Materie hingegen tatsächlich versteht, kann sie in vielfältigen Bereichen anwenden und auf ihrer Basis das eigene Wissen erweitern. Fächer wie Physik und Chemie basieren stark auf mathematischen Prinzipien, die über einfache Algebra hinausgehen. Fehlende Mathematikkenntnisse beeinflussen den Erfolg in allen verwandten Fächern und sorgen im Ernstfall für Frustration und Desinteresse. Doch wo wird die Mathematik eigentlich angewandt? Die Physik beschäftigt sich mit der Berechnung von Geschwindigkeiten, Beschleunigung und Kräften, die auf den Kenntnissen von Algebra und Trigonometrie basieren. Energie, Arbeit und Leistung im Bereich der Mechanik basieren auf der Anwendung von Gleichungen und auch die verschiedenen Maßeinheiten bei der Umrechnung von Dimensionen erfordert gute Kenntnisse der Mathematik. Spätestens, wenn physikalische Formeln zum Einsatz kommen oder Graphen und andere Daten analysiert werden sollen, ist ein Grundwissen in der Mathematik unerlässlich. Etwaige Fehler in der eigenen Recherche lassen sich darüber hinaus nur dann erkennen, wenn die Zahlen und Formeln weder fremd noch undurchsichtig erscheinen. Das kann zusätzlich auch das Selbstbewusstsein des Schülers zutiefst verunsichern, was wiederum dem täglichen Lernen und dem eigenen Selbstverständnis schadet.
In der Chemie gilt es vor allem, Reaktionsgleichungen zu verstehen und Molekulargewichte zu berechnen. Aber auch praktisch in der Anwendung: wer die Prozentrechnung versteht, kann Konzentrations- und Verdünnungsberechnungen anstellen und pH-Werte berechnen. In der Biologie kommt vor allem die Wahrscheinlichkeitsrechnung zum Einsatz, denn Genetik und Statistik nutzen biologische Daten, um Kenntnisse über den Menschen zu analysieren. In Modellen und Wachstumskurven wird die Population analysiert und auch die Biochemie nutzt Formeln und Graphen. Außerhalb der Naturwissenschaften liegt der Wert der Mathematik auf der Hand. Geometrie, Statik, Dynamik und Elektrotechnik kommen nicht ohne sie aus und auch der Maschinenbau, die Mechanik und Thermodynamik benötigen mathematische Fachkenntnisse. Wer also in sein mathematisches Wissen investiert und sich Zeit für die Grundlagen nimmt, kann auch in den restlichen MINT-Fächern Erfolg erwarten.
Verlässt man die Schule und taucht ins Arbeitsleben ein, verwendet man die Mathematik in den verschiedensten Disziplinen. Dazu gehören die Raumfahrt und Astronomie mit ihrer Orbitalmechanik und den Navigationssystemen, aber auch das Ingenieur- und Bauwesen, das sich unter anderem mit Architektur und Brückenbau befasst. Mathematik ist auch in Medizin und Biologie anzuwenden, wenn CT- und MRT-Scans aus Rohdaten rekonstruiert werden oder Krankheitsausbreitungen modelliert werden sollen. Und wer sich viel mehr für Wirtschaft und Finanzen interessiert, kann Prämien und Risiken für Versicherungen berechnen oder in der Finanzmathematik Derivate berechnen. In der Informatik und Entwicklung von Software werden tagtäglich Algorithmen verwendet und auch die künstliche Intelligenz basiert auf mathematischen Prinzipien. Umweltwissenschaften modellieren Wetter und Ökosysteme mit Hilfe der Mathematik und die Disziplinen von Transport und Logistik analysieren Verkehrsflüsse und Transportrouten. Wer sich für keine dieser Fachbereiche interessiert, ist womöglich mehr von Unterhaltung und Medien angezogen. Doch auch hier kommen 3D-Modelle zum Einsatz und mathematische Modelle kreieren realistische Bewegungen der Figuren in Videospielen. Die Mathematik ist also eine universelle Sprache, deren Anwendung in fast jedem Lebensbereich unerlässlich ist.
Wer Schüler und Studenten im Lernen unterstützen möchte, damit sie nicht das Interesse an MINT-Fächern verlieren und sich in diesen vielseitigen Gebieten engagieren können, kann sich auf ein paar bewährte Methoden verlassen. Der Unterricht sollte aktiv und kontextualisiert gestaltet sein, sodass die Prinzipien möglichst realitätsnah erarbeitet werden können und nicht zu abstrakt wirken. Werden sie darüber hinaus auch noch mit anderen Disziplinen in Verbindung gebracht und im Team erarbeitet, lernen die Schüler und Studenten besonders intensiv. Softwares wie Python können mathematische Konzepte visuell darstellen und Lernplattformen wie Khan Academy können beim Lernen helfen. Wird dann auch noch ganz individuell gefördert, wie beim Einsatz von Mathe Nachhilfe, kann die Materie ganz neu ins Leben gerufen werden. Wer neugierig ist, lernt schließlich besser.