Arbeitsgruppe Prof. Kuhn

iNature

In diesem Projekt werden schulbezogene Smartphone-Experimente zur Umweltbildung für alle Klassenstufen der Sekundarstufen entwickelt und sowohl in Lehreraus-, fort- und -weiterbildung als auch für Schülerinnen und Schüler aufbereitet. 

Durch den Einsatz von Smartphone und Tablet-PC kann eine Verbindung zwischen den im Alltag auftretenden Umwelteinflüssen wie Kernkraft, Lärmbelastung, Luft- und Wasserverschmutzung und der zeit- und ortsunabhängigen Erfassung dieser „unsichtbaren“  Einflüssen hergestellt werden, da unsere menschlichen Sinne solche Einwirkungen nicht wahrnehmen bzw. erfassen können.

Gut ein Drittel der Jugendlichen in Deutschland nutzen einen Tablet-PC und mehr als 80 % ein Smartphone. Diese Geräte gehören zum alltäglichen Werkzeug und stehen zeit- und ortsunabhängig zur Verfügung. Sie können vielfältig als kleine, transportable, mobile Messlabore zum Experimentieren im naturwissenschaftlichen Unterricht und speziell in der Umweltbildung eingesetzt werden.

Diese Alltagsmedien sind mit vielen internen Sensoren ausgestattet. Die mit den Sensoren erfassten Daten lassen sich auslesen, was sowohl qualitative als auch quantitative Experimente ermöglicht.

Sie können somit unübersichtliche Versuchsapparaturen ersetzen, sind den Lernenden aus ihrem Alltag gut bekannt und es besteht eine hohe Vertrautheit mit ihrer Bedienung. Diese Erfahrungen kann das Umweltbewusstsein und speziell die experimentelle Untersuchung aktueller Umweltthemen auch im Rahmen forschend-lernender Ansätze genutzt und gefördert werden. 

Daraus ergibt sich ein großes Potenzial für den Einsatz neuer digitaler Medien in der Umweltbildung – speziell im Blick auf Jugendliche, die Naturerfahrungen aus eigenen Stücken nicht anstreben würden. 

Neben der Entwicklung neuer Lehrkonzepte im Bereich Umweltbildung stellt die Lehrerfort- und Lehramtsausbildung ein zweites bisher noch offenes Handlungsfeld dar. Erst wenn Lehrkräfte als Multiplikatoren zur Umsetzung und Vermittlung von Umweltthemen qualifiziert sind, können sie auch im eigenen Unterricht diese Konzepte entsprechend einsetzen.

Zielgruppe

In diesem Projekt werden schulbezogene Smartphone-Experimente zur Umweltbildung für alle Klassenstufen der Sekundarstufen entwickelt und sowohl in Lehreraus-, fort- und -weiterbildung als auch für Schülerinnen und Schüler aufbereitet. 

Neben der Entwicklung neuer Lehrkonzepte stellt die Lehrerfort- und Lehramtsausbildung ein zweites bisher noch offenes Handlungsfeld dar. Erst wenn Lehrkräfte als Multiplikatoren zur Umsetzung und Vermittlung mit diesen Medien qualifiziert sind, können sie auch im eigenen Unterricht diese Konzepte entsprechend einsetzen. 

Themenmodule

Das Projekt iNature zielt auf eine Reduktion der Defizite speziell im Bereich Umweltbildung für Lernende und Lehrkräfte ab. 

iNature umfasst drei Themenfelder: 

1.     Themenfeld 1 „iNoiseUntersuchung von Lärm und Lärmschutz“ (Klassenstufe 7/8), 

2.     Themenfeld 2 „iAtmosphere: Schutz von Luft und Wasser“ (Klassenstufe 12/13), 

3.     Themenfeld 3 iRadioactivity: Der Radioaktivität auf der Spur“ (Klassenstufe 12/13) bearbeitet. 

Diese gehören einerseits den systemischen, „unsichtbaren“ Risikobereichen unserer Umwelt an und sind andererseits höchst alltagsrelevant für Lernende. 

Umsetzung

Mit dem Projekt wird die Querschnittsaufgabe von Umweltbildung über verschiedene Jahrgangsstufen bis hin zur Lehreraus- und -fortbildung abgebildet. 

Dabei geht das übergreifende didaktisch-methodische Konzept in jedem Themenfeld stets von einem alltagsrelevanten Kontext aus, der im zweiten Schritt auf die direkte Umgebung der Lernenden bezogen wird. Das forschend-entwickelnden Lernen wird aktiv mit Smartphone-Experimenten erkundet. Dabei wird die selbsttätige Ergründung – die zentrale naturwissenschaftliche Methode – im Rahmen der einzelnen Themenfelder jeweils in Form von Lernzirkeln („Lernen an Stationen“) an aktuellen Umweltbildungsangeboten gefördert. 

Da die Schülerinnen und Schüler im Rahmen der Themenfelder die Experimente sowohl im Schülerlabor als auch als Nachbereitung zu Hause durchführen, werden sie auch außerhalb des „koordinierten Lernerlebens“ im Schülerlabor zum informellen Lernen außerhalb formeller Bildungsangebote angeregt. 

Eine der Aufgaben des Projektes ist deshalb neben der Verwendung der bereits in den mobilen Medien verbauten internen Sensoren auch die Entwicklung geeigneter einfacher und preisgünstiger externer Smartphone-Sensoren.

Ansprechpartner

PD Dr.-Ing. habil. Bernhard Hauck
Elektrotechnik und Informationstechnik

Prof. Dr. Jochen Kuhn
Didaktik der Physik

Prof. Dr. rer. nat. Roland Ulber
Maschinenbau und Verfahrenstechnik

Homepage: https://www.physik.uni-kl.de/inature/home/

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