EcoLab - Photometrie im Sinne der Umweltbildung verstehen und anwenden

Zielsetzung & Anlass

In den aktuellen gesellschaftlichen Debatten und der medialen Berichterstattung ist die Belastung der Umwelt durch Schadstoffe dauerhaft und intensiv präsent. Trotzdem fällt es SchülerInnen schwer, die Daten, die die Grundlage von gesellschaftlichen Entscheidungen bilden, mit den Erfahrungen aus ihrem Lebensumfeld zu verknüpfen. Durch diese fehlende Verknüpfung zwischen kognitiven Inhalten und dem alltäglichen Erleben bleibt die Umweltanalytik für viele SchülerInnen ein rein theoretisches Themenfeld. Diese Umstände verhindern, dass sie zu einer datenbasierten Entscheidung befähigt und zu einem nachhaltigen und umweltbewussten Handeln bewegt werden können.
Viele Umweltprobleme sind nicht monokausal zu erklären und ihre Diskussion bedarf naturwissenschaftlichen Fachwissens. Deshalb darf in der Umwelterziehung, trotz aller Ganzheitlichkeit, der naturwissenschaftliche Fokus nicht zu kurz kommen. Aufgrund der Komplexität, der bei der naturwissenschaftlichen Datenerhebung und Auswertung zum Einsatz kommenden Methoden, können diese häufig aber nicht behandelt werden. In der Folge ist ein kritisches Auseinandersetzen mit den Ergebnissen und ein Ableiten von Entscheidungen und eigenen Handlungen nicht möglich. Ein Transfer des erlernten Wissens und das Erkennen von Analogien ist bei neu auftretenden Umweltproblemen nicht möglich.
Gleichzeitig findet die Photometrie, die eine wichtige Analysemethode in der Umweltchemie darstellt, in der Schule nur wenig Beachtung. Dies liegt vor allem daran, dass Laborphotometer sich für Schulen als ungeeignet erweisen. Sie sind teuer, nicht transportabel und die Funktionsweise des Geräts ist für SchülerInnen nicht ersichtlich. Die hohe Komplexität verhindert es, das dahinterliegende Konzept der Photometrie zu verstehen und die alleinige Nutzung des Geräts als Black-Box führt nicht zu einem nachhaltigen Kompetenzgewinn. Zudem lassen es Größe und Gewicht nicht zu, das Photometer mit auf Exkursionen zu nehmen.

Im Zentrum des Projektes steht die Idee, dass SchülerInnen durch mehrere Versuche ein Gewässerprofil erstellen und auswerten und sie so für äußere Einflüsse und deren Folgen in Ökosystemen sensibilisiert werden. Hierzu ist die Entwicklung eines portablen Photometersystems erforderlich. Um den SchülerInnen die Arbeit in einem wissenschaftspropädeutischen Umfeld zu ermöglichen wird des Weiteren ein Online-Portal in Anlehnung an den Citizen Science Ansatz aufgebaut. Diese Maßnahmen werden durch begleitende Fortbildungs- und Ausleihangebote verbreitet und verstetigt.

Arbeitsschritte & Methoden

Zur Erstellung eines Gewässerprofils ist zunächst die Entwicklung von Versuchsprotokollen mit didak-tisch reduziertem fachlichem Inhalt notwendig. Der Umfang der Versuche umfasst die Bestimmung von Schwermetallen (etablierter Versuch aus dem BioVT-Smartphone-Projekt), dem pH-Wert, des Phosphat-, Nitrat-, Nitrit-, und Ammoniumgehalts sowie der Eutrophierung und der Trübung von Gewässern. Dabei müssen bereits existierende Protokolle angepasst und teilweise neu entwickelt werden, um die Einsetz-barkeit nach den Richtlinien zur Sicherheit im Unterricht sowie der Stoffliste zur DGUV Regel 113-018 zu gewährleisten. Parallel dazu soll ein didaktisch aufbereitetes, tragbares Photometer auf Basis des Auf-baus des bisherigen desklab Photometers entwickelt werden. Um das entwickelte System für SchülerIn-nen zugänglich zu machen, werden Unterrichtsmaterialien und Handreichungen für Lehrkräfte erstellt und Lehrerfortbildungen konzipiert und durchgeführt. Auch ein Online-Portal mit dem Zweck der interak-tiven Darstellung und Auswertung der erhobenen Daten soll im Rahmen des Projekts entwickelt werden. Durch eine regelmäßige Evaluation soll eine ständige Optimierung der konzipierten Unterrichtseinheiten erfolgen. Von besonderem Interesse ist dabei, ob und wie das Interesse und die Motivation der Schüle-rInnen durch die geplanten Tätigkeiten (Exkursionen mit Bestimmung der Gewässerparameter, Nutzung des Citizen Science - Onlineportals) nachhaltig gefördert werden können. Als mögliches Untersuchungs-setup ist dabei ein Pre/Post-Vergleich mit einer Experimental- und einer Vergleichsgruppe denkbar.

Aktenzeichen 35811/01
Abschlussbericht:
Projektträger: Technische Universität Kaiserslautern FB Maschinenbau und Verfahrenstechnik Lehrgebiet Bioverfahrenstechnik
Gottlieb-Daimler-Str. 49
67663 Kaiserslautern
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Telefon: 0631/2054044
Internet: -
Bundesland: Rheinland-Pfalz
Förderzeitraum: 09.11.2020 - 30.06.2023 (2 Jahre und 8 Monate)
Fördersumme: 124.849,00
Förderbereich: 01
Stichworte: Photometrie, Didaktik
Publikationen: