The Role of STEAM Literacy on the Pedagogical Content Knowledge of Secondary School Mathematics Teachers in the Tigrai Region of Ethiopia

In den Klassenzimmern der Region Tigray in Äthiopien stehen Mathematiklehrer vor einer sich wandelnden Landschaft. Es wird von ihnen verlangt, über das bloße Lehren von Formeln in Isolation hinauszugehen und stattdessen den Schülern zu helfen, zu verstehen, wie Zahlen mit der weiteren Welt zusammenhängen. Um dies zu erreichen, wenden sich viele Pädagogen einem Rahmenwerk namens STEAM zu, was für Naturwissenschaften (Science), Technologie (Technology), Ingenieurwesen (Engineering), Kunst (Arts) und Mathematik (Mathematics) steht. Dieser Ansatz betrachtet diese fünf Bereiche nicht als separate Silos, sondern als ein einziges, miteinander verbundenes Netz, in dem sich Kreativität und Problemlösung treffen. Damit eine Lehrkraft hier erfolgreich sein kann, benötigt sie mehr als nur ein tiefes Verständnis der Mathematik selbst; sie benötigt eine spezialisierte Art von Wissen, die es ihr ermöglicht, komplexe Ideen aufzubereiten und sie für ihre Schüler verständlich zu machen. Forscher nennen dies Fachdidaktisches Wissen (Pedagogical Content Knowledge). Es ist die einzigartige Mischung aus dem Wissen über den Fachinhalt und dem Wissen über die besten Wege, diesen zu lehren, einschließlich der Fähigkeit, zu erkennen, wo Schüler verwirrt sind, und die richtigen Werkzeuge zu nutzen, um diese Missverständnisse zu beheben. Die große Frage für Pädagogen in dieser Region ist, ob die Fähigkeit einer Lehrkraft, sich in der STEAM-Welt zurechtzufinden, direkt ihren Einfluss auf die Fähigkeit beeinflusst, Mathematik effektiv zu unterrichten.

Ein Forschungsteam der Mekelle University machte sich daran, diese Frage zu beantworten, indem es 300 Sekundarstufen-Mathematiklehrer in Tigray genau untersuchte. Sie wollten sehen, ob die Alphabetisierung einer Lehrkraft in den fünf STEAM-Bereichen deren Geschick beim Mathematikunterricht vorhersagt. Zu diesem Zweck baten sie die Lehrer, detaillierte Umfragen über ihr eigenes Wissen und ihr Vertrauen in Naturwissenschaften, Technologie, Ingenieurwesen, Kunst und Mathematik sowie über ihre Unterrichtsstrategien auszufüllen. Die Studie konzentrierte sich auf eine spezifische Gruppe von 300 Lehrkräften, die aus einem größeren Pool von über 1.200 ausgewählt wurden, wobei auf eine Mischung aus Männern und Frauen, unterschiedlichen Bildungsniveaus und variierenden Berufsjahren geachtet wurde. Die Forscher nutzten anschließend statistische Werkzeuge, um zu prüfen, ob es Muster gibt, die das STEAM-Wissen der Lehrer mit ihren Lehrfähigkeiten verknüpfen.

Die Ergebnisse zeichneten ein klares Bild davon, was im Klassenzimmer wirklich zählt. Die Studie ergab eine starke, positive Verbindung zwischen der allgemeinen STEAM-Alphabetisierung einer Lehrkraft und ihrer Fähigkeit, Mathematik gut zu unterrichten. Mit anderen Worten: Lehrkräfte, die sich über alle fünf STEAM-Disziplinen hinweg kompetenter und wissender fühlten, tendierten dazu, bessere Lehrfähigkeiten zu besitzen. Nicht alle Teile von STEAM trugen jedoch gleichermaßen bei. Die stärkste Verbindung wurde mit der mathematischen Alphabetisierung selbst gefunden; Lehrkräfte, die ein tiefes Verständnis mathematischer Konzepte besaßen, waren signifikant besser darin, diese anderen zu erklären. Gefolgt wurde dies von der Kompetenz in den Bereichen Ingenieurwesen und Technologie. Lehrkräfte, die verstanden, wie man Ingenieursprinzipien zur Problemlösung anwendet und wie man Technologie effektiv nutzt, zeigten ebenfalls eine höhere Unterrichtskompetenz. Interessanterweise waren die Alphabetisierung in Naturwissenschaften und Kunst zwar ebenfalls wichtig und mit besserem Unterricht verknüpft, sie waren jedoch in diesem spezifischen Kontext kein so starker Prädiktor für die Lehrkompetenz wie Mathematik, Ingenieurwesen und Technologie. Die Daten deuteten darauf hin, dass für diese Lehrkräfte die Fähigkeit, wie ein Ingenieur zu denken oder Technologie zu nutzen, für ihren Unterrichtserfolg ebenso entscheidend war wie das Wissen über Kunst oder allgemeine Naturwissenschaften.

Die Forscher untersuchten auch, wie verschiedene persönliche Faktoren die STEAM-Alphabetisierung beeinflussen könnten. Sie entdeckten, dass das Geschlecht keinen Unterschied machte; männliche und weibliche Lehrkräfte in der Region zeigten nahezu identische Niveaus an STEAM-Wissen und Lehrfähigkeit. Das Bildungsniveau hingegen spielte eine Rolle. Lehrkräfte, die einen Master-Abschluss erworben hatten, berichteten über eine signifikant höhere STEAM-Alphabetisierung als jene, die lediglich über einen Bachelor verfügten. Dies deutet darauf hin, dass fortgeschrittenes Studium den Lehrkräften das integrierte Wissen vermittelt, das sie benötigen, um komplexen, interdisziplinären Unterricht zu gestalten. Die Berufserfahrung spielte eine nuanciertere Rolle. Lehrkräfte mit 11 bis 20 Jahren Erfahrung wiesen die höchsten STEAM-Alphabetisierungsgrade auf. Lehrkräfte mit weniger als einem Jahrzehnt Erfahrung sowie jene mit mehr als 20 Jahren Erfahrung schnitten niedriger ab. Dieser Befund deutet darauf hin, dass Erfahrung zwar wertvoll ist, aber nicht automatisch die Meisterschaft neuer Lehrrahmenwerke garantiert. Die Lehrkräfte in der Mitte ihrer Karriere schienen einen „Sweet Spot“ gefunden zu haben, an dem sie genug Zeit hatten, um diese neuen Ideen zu praktizieren, aber dennoch aktiv an den Veränderungen des Feldes teilnahmen.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass zur Verbesserung der Mathematikausbildung in Tigray die Ausbildungsprogramme für Lehrkräfte darauf ausgerichtet sein müssen, diese integrierte STEAM-Alphabetisierung aufzubauen. Es reicht nicht aus, lediglich mathematische Inhalte zu lehren; Lehrkräfte müssen in der Lage sein, zu sehen, wie Mathematik mit Ingenieurwesen, Technologie und den Künsten zusammenhängt. Die Daten legen nahe, dass die Förderung von Lehrkräften zur Erlangung höherer akademischer Grade und die gezielte Unterstützung für diejenigen in der Mitte ihrer Karriere kraftvolle Wege sein könnten, um deren professionelle Fähigkeiten zu steigern. Obwohl die Studie auf den Selbsteinschätzungen der Lehrkräfte basierte und auf eine einzige Region beschränkt war, sind die Muster stark genug, um anzudeuten, dass die Fähigkeit einer Lehrkraft, verschiedene Wissensfelder miteinander zu verweben, eine Schlüsselkomponente ist, um Mathematik für Schüler verständlich und ansprechend zu gestalten.