Design Thinking im MINT-Unterricht

Design Thinking als kreativer Denkansatz

Design Thinking ist eine kreative Methode, um komplexe Problemstellungen greifbar zu machen und in mehreren iterativen Schritten passende Lösungen zu entwickeln. Die Schülerinnen und Schüler nähern sich dabei einer Aufgabe aus Sicht der Nutzer/-innen. In Gruppenarbeit definieren sie deren Bedürfnisse und sammeln Ideen für die Problembewältigung. Sie überprüfen diese mithilfe von selbst entworfenen Prototypen und beginnen den Prozess erneut, um eine zufriedenstellende Lösung finden. Die Methode fördert Neugier, Engagement und Empathie ebenso wie Innovationsfähigkeit, selbstständiges und kritisches Denken. Diese Kompetenzen spielen gerade in den MINT-Fächern eine wichtige Rolle. Die Lehrkraft führt die Gruppen moderierend und begleitend durch den Design-Thinking-Prozess.

John Heskett, britischer Professor für Design, war davon überzeugt, dass jeder Mensch kreatives Potenzial besitzt. Die Methode Design Thinking fördert kreatives Selbstvertrauen und bringt unsere Innovationskraft mit unserer Lebenswelt und Gesellschaft zusammen.

Der methodische Hintergrund

Design verbindet Form, Funktion und Wirkung von Produkten und Lösungen mit den Wünschen und Bedürfnissen der Nutzer/-innen. Interdisziplinäre Teams befassen sich mit dem Individuum und konzentrieren ihre Kreativität auf die Anforderungen der Zielgruppe.

Dieser Ansatz findet sich auch bei der Anwendung von Design Thinking im Schulkontext. Der Appell lautet: „Macht die Sicht der Nutzer/-innen zu eurer Sache!“ Die Schülerinnen und Schüler sollen im ersten Schritt die Aufgabenstellung verstehen und sich in die Situation der betroffenen Zielgruppe hineinversetzen. Sie sollen deren Bedürfnisse erkennen und sich mit ihnen identifizieren. Erst nach dieser ersten wichtigen Phase erarbeiten die Gruppen Lösungsideen mithilfe von sogenanntem Prototypen. Sie treten in einen kreativen Produktionsprozess ein und gestalten mit selbst gewählten Materialien erste Vorschläge. Dies kann in Form von Skizzen, Modellen, Rollenspielen und vielem mehr umgesetzt werden. Die frühe Entwicklung und Präsentation erster Prototypen erlaubt einen schnellen Abgleich mit der Aufgabe. Zeitnah erkennen die Teams, ob und welche Verbesserungen notwendig sind, und setzen sie bei der Weiterentwicklung des Prototyps sofort um. So nähern sich die Gruppen Schritt für Schritt einer Lösung im Sinne der Nutzer/-innen.

Teamarbeit – am besten in multidisziplinären Gruppen – ist ein wesentlicher Bestandteil im Design-Thinking-Prozess. Dafür ist es hilfreich, so die Überzeugung, wenn unterschiedliche Sichtweisen und Kompetenzen bei der Entwicklung einer Innovation einfließen. Im gemeinsamen Prozess entstehen kreative Ideen, die für die Lösung von Problemen nutzbar gemacht werden können.

Gleichzeitig sind viele unserer globalen Herausforderungen für Einzelne oft schwer zugänglich und überfordernd. Etwa der Klimawandel oder das Thema Nachhaltigkeit, die auch im MINT-Unterricht eine Rolle spielen. Bewegungen wie Fridays for Future zeigen das Potenzial des Teilens von Gedanken, die gemeinsame Weiterentwicklung von Ideen, die Konzentration auf die Bedürfnisse: Es kommt auf jede einzelne Person an, auf die Vielfalt der Argumente und auf kreative Ansätze. Dann können Lösungen in der Gruppe und auf ein Ziel gerichtet ausgearbeitet werden. Wichtig: Es gibt dabei kein Richtig und Falsch. Jede Idee zählt und wird gleich behandelt.

Kompetenzen im MINT-Unterricht fördern und anwenden

Durch die Verknüpfung von MINT-Bildung mit dem Design-Thinking-Prozess werden insbesondere die vier Fertigkeiten und Fähigkeiten der sogenannten 21st Century Skills gefördert, die heute als Schlüsselkompetenzen für Lernende gelten:

• Kreativität – die Fähigkeit, neue Lösungen für komplexe Herausforderungen zu entwickeln
• Kritisches Denken – die Fähigkeit, Quellen zu hinterfragen und Vorgaben eigenständig zu überprüfen
• Kooperation – die Fähigkeit, im Team zu arbeiten und anderen zu vertrauen
• Kommunikation – die Fähigkeit, eigenes Denken, Lernen und Arbeiten mitzuteilen

Die 17 Nachhaltigkeitsziele (Sustainable Development Goals (SDGs)) der Vereinten Nationen lassen sich in idealer Weise mit dem kreativen Arbeitsprozess von Design Thinking im MINT-Unterricht verknüpfen. Formuliert für die nachhaltige Entwicklung unserer Gesellschaft liefern sie den thematischen Rahmen für einen fächerübergreifenden MINT-Unterricht: Sie beschreiben Themenfelder ökonomischer, sozialer und ökologischer Herausforderungen des 21. Jahrhunderts, die neben ihrer globalen Bedeutung immer auch einen starken lokalen Bezug haben. Komplexe Probleme wie sauberes Trinkwasser oder eine nachhaltige Energiegewinnung können mit Design Thinking zugänglich und erlebbar gemacht werden.

Kooperation mit Expertinnen und Experten

Die Siemens Stiftung setzte bei der Konzeption und der weltweiten Erprobung der Design-Thinking-Methode im MINT-Unterricht auf The Index Project – eine dänische Non-Profit-Organisation mit Fokus auf Design für nachhaltige Lösungen.

Seit 2022 findet die Umsetzung in Deutschland in Zusammenarbeit mit der HPI School of Design Thinking statt. In diesem Rahmen wurden gemeinsam auch mehrtägige, kostenlose Blended-Learning-Fortbildungen für MINT-Lehrkräfte entwickelt.

„Ein hochwertiger MINT-Unterricht als essentielle Grundlage für Bildung ist inhaltlicher Fokus unserer Arbeit. Die Einbindung einer kreativen Komponente kann nicht nur die Motivation der Lernenden erhöhen, sich mit aktuellen naturwissenschaftlich-technischen Themen auseinanderzusetzen und sich selbst einzubringen. Wir möchten insbesondere auch die menschliche Fähigkeit fördern, kreativ und visionär zu denken. Schülerinnen und Schüler sollen erfahren, dass sie Ideen beitragen sowie gemeinsam Lösungen für komplexe Herausforderungen entwickeln und damit auch unsere Gesellschaft positiv und nachhaltig mitgestalten können“, so Christine Niewöhner, Projektleiterin der Siemens Stiftung. „Nach dem erfolgreichen internationalen Auftakt mit The Index Project fanden wir in der HPI School of Design Thinking die perfekte Kooperationspartnerin für die Einbindung der Methode in den deutschen Bildungskontext. Gemeinsam haben wir den Ansatz an das deutsche Schulsystem sowie an die aktuellen Bedarfe der Lehrkräfte angepasst. Die positive Resonanz der Lehrkräfte auf unseren Fortbildungen zeigt, dass wir auf dem richtigen Weg sind.“

Design Thinking im Unterricht

Am Anfang des Design-Thinking-Prozesses steht die Formulierung einer Design Challenge. Diese umschreibt das Problem und den Suchraum für mögliche Lösungen aus der Perspektive der Nutzer/-innen, beispielsweise zu Themen wie der Mobilität der Zukunft oder den Umgang mit Lebensmitteln. Die Zusammenarbeit in gemischten Teams, bei der der Mensch im Fokus steht, unterstützt Kollaboration und Empathie der Schülerinnen und Schüler. In einem iterativen Prozess werden innovative Lösungsvorschläge in Form von Prototypen entwickelt.

Prozessphasen im Detail

Eine Besonderheit im Vorgehensmodell der Design–Thinking-Methode ist eine bewusste Trennung von der Problemsondierung – die Schritte „Verstehen“, „Beobachten“, „Sichtweisen definieren“ – und der Lösungsfindung – die Schritte „Ideen finden“, „Prototypen entwickeln“, „Testen“. Verglichen mit anderen Vorgehensweisen wird ebenso viel Zeit für die Problemraumerkundung aufgewandt wie für die Lösungsraumerkundung.