Lernen mit der WasserFarm – Hydroponik in der Bildung
Projektdurchführung
TERRA URBANA
Umlandentwicklungsgesellschaft mbH
Nächst Neuendorfer Landstr. 6
15806 Zossen
Zielsetzung
Zunehmende Dürreperioden und sinkende Grundwasserstände rücken das Thema wassereffiziente Nahrungsmittelproduktion vermehrt in den Fokus. Dennoch fehlt im laufenden Schulbetrieb häufig der Bezug oder die Möglichkeit, zusammenhängende Prozesse praxisnah zu erkunden, zu erleben und zu verstehen – von Pflanzenphysiologie und Anbau über Wasser- und Nährstoffkreisläufe bis hin zu Zielkonflikten (z. B. Ressourceneinsatz, Energiebedarf, Hygiene/Betrieb). Schülerinnen und Schülern diese Lernprozesse zu ermöglichen und im Sinne des BNE-Ansatzes interdisziplinäre, reflexive und forschende Gestaltungskompetenzen an Schulen zu fördern, war wesentlicher Inhalt des F&E-Projekts „Lernen mit der WasserFarm – Hydroponik in der Bildung“. Das Projekt lief vom 01.03.2024 bis 28.02.2026 und wurde von FiBS RILLL und TERRA URBANA gemeinsam umgesetzt.
Zentrale Bestandteile der „WasserFarm“ waren die Schulung von Lehrpersonal, die Vermittlung von Basiswissen der hydroponischen Kultivierung und systemspezifischer Inhalte mit MINT-Bezug sowie die Unterstützung eines partizipativen Lern- und Verständnisprozesses von Schülerinnen und Schülern in Bezug auf globale Nachhaltigkeit und die SDGs. Hydroponik ist eine erdlose und damit standortunabhängige Anbaumethode von Pflanzen: Sie werden über eine wässrige Nährstofflösung versorgt, deren pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit (EC) gemessen und angepasst werden können. Durch die Kreislaufführung der Nährstofflösung lassen sich Wasser und Nährstoffe effizient einsetzen, bei sachgemäßem Betrieb können Nährstoffüberschüsse reduziert und der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln minimiert werden.
Ziel des Projektes war es, durch ein objektbezogenes, interdisziplinäres Schulungskonzept einen Lernrahmen zu schaffen, in dem Schülerinnen und Schüler durch Partizipation und Mitgestaltung fächerübergreifende Themen wie nachhaltige Lebensmittelproduktion, Funktionsweisen von Kreislauftechnologien, Nährstoff- und Wasserkreisläufe sowie Ressourceneffizienz erlernen. Darüber hinaus sollten sie befähigt werden, eine Hydroponikanlage eigenständig einzurichten, zu betreiben und Monitoring-Routinen umzusetzen. Das Projekt wurde an drei Pilotschulen in zwei Bundesländern (Brandenburg, Schleswig-Holstein) in unterschiedlichen schulischen Formaten erprobt (u. a. Unterricht/VLZ, AG, Schülerprojekt), um das Konzept praxistauglich zu validieren und übertragbar zu machen.
Arbeitsschritte
Das Bildungskonzept zeichnete sich durch eine engmaschige pädagogisch-didaktische und technische Begleitung der Partnerschulen durch das Projektkonsortium in Form von Schulbesuchen, Feedbackschleifen und Befragungen/Fokusgruppen-Interviews sowie durch eine aktive Beteiligung des Lehrpersonals und der Schüler:innen aus. Das dadurch entstehende Maß an Partizipation war wichtig, damit sich die Schulen die WasserFarm nachhaltig zu eigen machen und standortspezifisch angepasste Lehr-Lernsettings entwickeln konnten. Ein weiteres innovatives Element der WasserFarm war die iterative (Weiter-)Entwicklung eines agilen Lernprozesses mit integrierten Anwendungs- und Kreativphasen.
Der Grundstein wurde in einer Initiierungsphase durch Erstbesuche an den Partnerschulen gelegt, um sich kennenzulernen und standortspezifische Rahmenbedingungen für Anlagenbau und pädagogisch-didaktische Umsetzung zu erfassen (u. a. räumliche Infrastruktur, Zeitressourcen, Einbettung in Unterricht/AG/Projektformate).
Darauf folgten die Ausarbeitung eines Erstkonzepts modularer Lehr-Lernmaterialien, die Entwicklung anlagenbezogener Baupläne und Anleitungen für eigenständiges Handling sowie die Zusammenstellung ergänzender Experimentier- und Monitoringmaterialien. Zum Start des Schuljahres 2024/2025 erfolgte ein vom Konsortium gemeinsam durchgeführtes, praxisorientiertes Training der involvierten Lehrkräfte in halbtägigen Präsenzworkshops; ergänzend wurden zwischen November 2024 und Januar 2025 standortspezifische Experimentierpakete mit Modellanlagen und Zubehör bereitgestellt.
Während der Anwendungsphase begleitete das Konsortium Lehrkräfte und Schüler:innen bei der Entwicklung von Forschungskonzepten und der Arbeit an den Systemen (u. a. Messparameter, Dokumentation, Fehlerbehebung). Durch die kontinuierliche Nutzung von Feedbackinstrumenten und die iterative Weiterentwicklung von Materialien und Umsetzungspfaden entstand der Prototyp eines modularen Lehr-Lernkonzepts. Die Ergebnisse wurden in einer Ausführungs- und Transferphase gebündelt, u. a. durch die Weiterentwicklung der Online-Toolbox, einen 6-Wochen-Sequenzplan und die Übersetzung zentraler Materialien ins Englische; zusätzlich wurde ein Multiplikationsformat über eine Lehrkräftefortbildung erprobt.
Ergebnisse
Im Projekt „Lernen mit der WasserFarm – Hydroponik in der Bildung“ wurden die gesetzten Ziele in hohem Umfang erreicht. An drei Pilotschulen in Brandenburg und Schleswig-Holstein wurde Hydroponik als praxisnaher Zugang zu Bildung für nachhaltige Entwicklung erprobt und in unterschiedliche Schulformate eingebettet. Insgesamt wurden 13 Lehrkräfte qualifiziert und – abhängig von Unterrichts- bzw. Projektformaten – bis zu 97 Schüler:innen erreicht. Die Umsetzung erfolgte im vorgesehenen Arbeits- und Zeitplan. Anpassungen ergaben sich vor allem aus schulischen Rahmenbedingungen (Ferien, Stundenpläne, Verfügbarkeit von Räumen).
Als zentrales Ergebnis liegt ein praxiserprobtes, modulares WasserFarm-Paket vor: 25 Lehr-Lernmaterialien (deutsch/englisch) sowie ein 6-Wochen-Sequenzplan mit begleitender Unterrichtspräsentation, der einen klaren, realistischen Einstieg ermöglicht. Ergänzend wurden Materialien entwickelt, die Hydroponik in eine ökologische und ökonomische Bewertung einbetten (u. a. „Ökologischer Fußabdruck der Hydroponik“ und eine „Hydroponik-Business-Plan“-Vorlage). In den Schulen wurden Hydroponik-Systeme aufgebaut und dauerhaft betrieben. Dabei etablierten die Lernenden Mess- und Monitoringroutinen (z. B. pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Wachstumsbeobachtungen) und bearbeiteten eigene Fragestellungen – etwa zu Nährstoffmangel, alternativen Nährstoffquellen oder der Nutzung eutrophen Wassers.
Die potenzielle Umweltentlastung liegt vor allem in der vermittelten Praxis: Hydroponik mit Kreislaufführung kann Wasser und Nährstoffe effizient einsetzen; zugleich wurden Zielkonflikte transparent gemacht (z. B. Energiebedarf, Hygiene/Reinigung, Wartungsaufwand). Genau diese Praxisfragen erwiesen sich als besonders lernwirksam: Technische Herausforderungen wie Algenbildung oder pH-Schwankungen wurden im Unterricht nicht als „Störung“, sondern als Anlass für Problemlösen, Systemdenken und reflektierte Entscheidungen genutzt.
Die Projektergebnisse gehen über das hinaus, was schulisch üblicherweise „nebenbei“ geleistet werden kann: Es entstand eine übertragbare Infrastruktur aus Materialpaket, Systembausteinen und erprobten Umsetzungswegen. Für die Verstetigung und wirtschaftliche Anschlussfähigkeit wurden Produkt- und Dienstleistungspakete (Materialpaket/Sequenzplan, Modell-/Startsets, Demonstrations-/Experimentierset sowie Workshops/Beratung) strukturiert und durch eine Kosten-/Leistungs- und Preisuntersetzung für die weitere Nutzung vorbereitet.
Öffentlichkeitsarbeit
Zur Verbreitung der Projektergebnisse wurde zu Projektbeginn die zweisprachige Website www.wasserfarm.org aufgebaut. Dort wurden Projektziele, Vorgehen und Zwischenergebnisse fortlaufend in Blogbeiträgen dokumentiert und über die Kommunikationskanäle der Projektpartner weiterverbreitet. Für Schulen wurde ein geschützter Login-Bereich eingerichtet, über den die WasserFarm-Toolbox (Lehr-Lernmaterialien, Anleitungen, Sequenzplan) strukturiert zugänglich ist. Die Projektergebnisse wurden zudem in Form von Workshops und Präsentationen an den Pilotschulen sowie über eine offizielle Lehrkräftefortbildung in Kooperation mit dem Landesinstitut Brandenburg für Schule und Lehrkräftebildung vorgestellt. Auf Schulebene wurden Erfahrungen und Ergebnisse u. a. über Projektplakate, schulische Webseiten/Schülerzeitungen sowie Wettbewerbs- und Präsentationsformate (z. B. „Jugend forscht“) sichtbar gemacht. Über die Projektlaufzeit hinaus bleiben Website und Toolbox als Transferplattform bestehen; ergänzend sind weitere Fachbeiträge sowie Fortbildungs- und Beratungsangebote zur Umsetzung an weiteren Schulen und Bildungseinrichtungen vorgesehen.
WasserFarmFazit
Das Vorhaben „WasserFarm“ hat gezeigt, dass Hydroponik im Schulkontext ein tragfähiger, praxisnaher Zugang zu Bildung für nachhaltige Entwicklung sein kann – insbesondere dann, wenn Technik, Didaktik und Begleitung zusammen gedacht werden. Bewährt hat sich die Kombination aus standortspezifischer Bedarfsanalyse, praxisorientierten Trainingsworkshops, anschließender pädagogisch-didaktischer sowie technisch-fachlicher Begleitung und einer iterativen Materialentwicklung mit Evaluation. So konnten Schulen je nach Rahmenbedingungen passende Umsetzungswege wählen (Unterricht, AG, Projektformat) und eigene Fragestellungen im Anlagenbetrieb bearbeiten.
Aus den Erfahrungen wurden im Projektverlauf konkrete Lösungsansätze geschärft: ein niedrigschwelliger Einstieg über klar sequenzierte Unterrichtsbausteine (6-Wochen-„Fahrplan“) statt sofortiger Vollintegration, die stärkere Gewichtung von Wartungs- und Hygienethemen (Reinigbarkeit/Modularität, Algenmanagement, Stabilisierung von Wasserparametern) sowie praktikable Regelungen für Ferienzeiten und Verantwortlichkeiten in der Schule (Übergaben/Mentor:innenmodelle). Für die Übertragbarkeit auf weitere Standorte empfiehlt sich daher ein Baukastenprinzip mit Mindest- und Ausbauoptionen sowie abgestuften Supportangeboten. Insgesamt liegt mit Toolbox, Systembausteinen und Angebotslogik eine belastbare Grundlage vor, um die Ergebnisse nach Projektende weiterzuführen und in weiteren Bildungssettings zu nutzen.