Wie kann man den Aufbau intelligenten Wissens fördern, das die Übertragung des Gelernten auf neue Situationen unterstützt? Wie kann man Lernende dazu bringen, ihr Wissen aktiv so umzugestalten, dass sie es erfolgreich zur Bewältigung neuer Anforderungen einsetzen können? Welche Optionen gibt es, um die Lernwirksamkeit des eigenen Unterrichts weiter zu optimieren, indem man zum Beispiel das Vorwissen der Lernenden besser einbezieht oder sie anleitet, neue Konzepte selber schrittweise zu konstruieren? Mit diesem Buch soll den Lesern ein praxisorientiertes Hilfsmittel an die Hand gegeben werden, mit dem es ihnen erleichtert wird, Ergebnisse der Lehr- und Lernforschung im eigenen mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht umzusetzen. Wer erfolgreich lehren will, muss verstehen, wie Menschen lernen. Die Lehr- und Lernforschung stellt viele empirische Vergleichsstudien bereit, die belegen, welche kognitiv aktivierenden Lernformen den Aufbau intelligenten Wissens - bei gleichem Zeitaufwand - stärker fördern als herkömmlicher Unterricht. Damit Lehrpersonen darin unterstützt werden, diese Lernformen im Unterricht kompetent umzusetzen, bietet dieses Buch einen Leitfaden, der mit vielen mathematisch-naturwissenschaftlichen Beispielen veranschaulicht, wie sich diese besonders lernwirksamen Unterrichtsmethoden konkret umsetzen lassen. In diesem Buch stehen Inhalte im Mittelpunkt, die in den MINT-Fächern am Gymnasium unterrichtet werden. Verständnisschwierigkeiten der Lernenden und Möglichkeiten, diesen im Unterricht zu begegnen, werden ausführlich behandelt. Sämtliche Beispiele stammen aus den Unterrichtseinheiten des MINT-Lernzentrums der ETH Zürich. Die Themen sind so gewählt, dass sie zentrale Inhalte des mathematisch-naturwissenschaftlichen Curriculums beschreiben. Jedes Kapitel enthält eine Beschreibung des Forschungsstands und viele erprobte Beispiele zur Umsetzung der kognitiv aktivierenden Lernformen. Videos zu jedem Kapitel runden dieses Angebot ab.

Ralph Schumacher ist Kognitionswissenschaftler und leitet das MINT-Lernzentrum der ETH Zürich, in dem in enger Kooperation von Lehrpersonen mit Lehr- und Lernforschern Unterrichtsmaterialien für den mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht am Gymnasium entwickelt, getestet und durch Fortbildungen verbreitet werden. Seit 2011 untersucht er gemeinsam mit Elsbeth Stern und ihrem Team im Rahmen der Schweizer MINT-Studie mit über 17.000 Teilnehmern, wie sich optimierter Physikunterricht ab der Primarschule langfristig auf das schulische Lernen auswirkt. In einer SNF-geförderten Studie zum Transfer in der Mathematik (TRAM) untersuchen er, Elsbeth Stern und Norbert Hungerbühler mit drei Doktorierenden, wie sich optimierter Unterricht zum Thema 'Funktionen' auf das Verständnis der Differentialrechnung auswirkt.Elsbeth Stern ist Professorin für Lehr- und Lernforschung an der ETH Zürich und leitet dort die didaktischen Studiengänge für MINT-Fächer. Sie hat Psychologie studiert, und Ihre Forschungsergebnisse zu Intelligenz und Lernen wurden in zahlreichen hochrangigen wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht. Als wissenschaftliche Beirätin bei nationalen und internationalen Zeitschriften und Kommissionen nimmt sie Einfluss auf die Ausrichtung der Lernforschung. Darüber hinaus hat sie öffentlichkeitswirksam in Büchern, Interviews und Zeitungsartikeln zu bildungspolitische Themen Stellung bezogen.