CEASEless Circular Economy Begreifen Algen im Schülerlabor Erforschen
Projektdurchführung
Rheinland-Pfälzische Technische Universität
Kaiserslautern-Landau (RPTU)
Fachbereich Natur- und Umweltwissenschaften
Institut für naturwissenschaftliche Bildung
AG Chemiedidaktik
Fortstr. 7
76829 Landau
Zielsetzung
In dem Projekt CEASEless „Circular Economy Begreifen – Algen im Schülerlabor Erforschen“ lernen Schülerinnen und Schüler der zehnten bis 13. Jahrgangsstufe das Potenzial von Mikroalgen und Cyanobakterien für eine Circular Economy (CE) kennen. Ziel von CEASEless ist es, Jugendliche mit dem CE-Konzept vertraut zu machen (Circular Literacy), sie zu einer nachhaltigen Mitgestaltung ihrer Umwelt zu aktivieren (Beteiligung) und sie in ihrer Resilienz im Umgang mit ökologisch-sozialen Nachhaltigkeitsdilemmata zu stärken (Ambiguitätstoleranz). Im Rahmen von vier Terminen (jeweils halbtags) setzen sich die Lernenden sowohl in der Schule als auch am außerschulischen Lernort experimentell-forschend und kritisch-analytisch mit den sechs Prämissen einer CE – Recycle, Refuse, Reuse, Reduce, Repair und Rethink – auseinander.
Die Evaluation des Projekts leistet einen Beitrag zu der Frage, inwieweit CEASEless deklaratives Wissen über CE sowie umweltgerechtes Verhalten der Teilnehmenden fördert. Vor diesem Hintergrund wurden zwei Testinstrumente entwickelt und im Rahmen mehrerer Interventionen pilotiert.
Arbeitsschritte
Das Projekt CEASEless sieht vier zentrale Bausteine vor. Diese orientieren sich an den Leitlinien der fachdidaktischen Aktionsforschung (Ralle & Fuccia, 2014): (1) Entwicklung, (2) Erprobung, (3) Evaluation und (4) Dissemination.
Zu Beginn werden die Lerneinheiten rund um die Besuche des Schülerlabors im Dialog mit Expert:innen aus dem Bereich Circular Economy (CE) entwickelt und mit Kooperationsschulen pilotiert. Im zweiten Schritt werden die Lerneinheiten mit Schulklassen sowohl im Schülerlabor als auch in der Schule erprobt. Über die gesamte Projektlaufzeit werden kontinuierlich Forschungsdaten erhoben und ausgewertet, um die Wirkung von CEASEless auf deklaratives Wissen über CE sowie umweltgerechtes Verhalten zu überprüfen. Abschließend werden die Lerneinheiten sowie die dazugehörigen Handreichungen über eine digitale Plattform als Open Educational Resources (OER) öffentlich zur Verfügung gestellt.
Ergebnisse
Insgesamt wurden zahlreiche Materialien (virtuelle Labore, Mystery, Photobioreaktor, Modellexperimente) und Methoden (Journalistenmethode, Podiumsdiskussion mit Rollenspiel) im Zusammenhang mit Circular Economy entwickelt und mit Schulklassen der zehnten bis 13. Jahrgangsstufe erprobt. Sie wurden sukzessive als Open Educational Resources auf der Projekthomepage https://lernenmitcirculareconomy.de frei zugänglich gemacht. Das Projekt wurde zudem empirisch begleitet. Im ersten Schritt wurde ein Test entwickelt, der das deklarative Fachwissen zu Circular Economy erfasst. Zur Erfassung der drei Wissensbereiche der Circular Literacy wurden 37 Single-Choice-Items mit vier Antwortmöglichkeiten entwickelt. Diese orientieren sich am Aktionsplan der Europäischen Union „Den Kreislauf schließen“ (Eur-Lex, 2015) sowie an den sechs CE-Prämissen: Recycle, Refuse, Reuse, Reduce, Repair und Rethink. Die Items wurden mit 107 Studierenden des ersten Semesters (MW = 22 Jahre, 67 % weiblich) im Studiengang Wirtschaftswissenschaften pilotiert und eine Itemanalyse durchgeführt. Als Indiz für umweltgerechtes Verhalten wurden die persönliche Betroffenheit als kognitive Komponente und die Selbstwirksamkeit als motivationale Komponente mittels Q-Sort erhoben. Q-Sort ist eine Forschungsmethode zur systematischen Untersuchung subjektiver Sichtweisen. Als Intervention wurde eine dreitägige Projektwoche mit 44 Lernenden aus zwei Klassen der zehnten Jahrgangsstufe (MW = 15 Jahre, n♀ = 36 %) durchgeführt. Die Intervention der Hauptstudie mit 54 Lernenden der neunten bis 13. Jahrgangsstufe (MW = 15 Jahre, n♀ = 46 %) war vergleichbar zur Pilotierung, mit dem Unterschied, dass die Inhalte erweitert und auf vier Projekttage aufgeteilt wurden. (1) Einführung in die Circular Economy mit der Placement- und Journalistenmethode sowie Vermittlung der fachwissenschaftlichen Grundlagen des globalen biogeochemischen Stickstoffkreislaufs mithilfe eines digitalen Lernmoduls, (2) Herausforderungen der Agrarwirtschaft mithilfe eines Mysterys sowie Bau und Inbetriebnahme eines Photobioreaktors, (3) vier Modellexperimente mit Mikroalgen und (4) Podiumsdiskussion zu einem sozial-ökologischen Dilemma der Agrarwirtschaft. Der Pre-Post-Vergleich zeigt beim t-Test keine signifikante Zunahme des deklarativen Wissens zu CE. Allerdings zeigt der Pre-Post-Vergleich eine fast signifikante Zunahme der subjektiven Betroffenheit der Proband:innen von Cyanobakterien im Kontext des Klimawandels mit großer Effektstärke.
Öffentlichkeitsarbeit
Projekthomepage: https://nuw.rptu.de/ags/chemdid/forschung/ceaseless
Lernmaterialien: https://lernenmitcirculareconomy.de
Bericht: https://rptu.piipe.de/node/192
Veröffentlichungen:
Geuer, L., Erdmann, N., Kollmen, J., Otteny, A., Wastian, K., Wallrath, S., Engl, A., Risch, B., Ulber, R. & Strieth, D. (2025). Educational approaches to bioprocess engineering using DIY bioreactors for scientific literacy. Education Sciences 15(3), 323
Risch, B., Bier, T., Engl, A., Jupke, I., Strieht, D., Wallrath, S., Weinberger, P. & Zachert, I. (2024). CEASEless: Circular Economy begreifen – Algen im Schülerlabor erforschen. In: LernortLabor – Bundesverband der Schülerlabore e. V. (Hrsg.), Es geht rund im Schülerlabor. Circular Economy vermitteln. S. 26-33.
Wallrath, S., Engl, A., Erdmann, N., Kollmen, J., Strieth, D. & Risch, B. (2023). Mikrocontroller als Low-Cost Technologie: Monitoring von Wachstumsparametern bei Mikroalgen in einem 3D-gedruckten IoT-Photobioreaktor. MNU journal, 76(5), 360-365.
Risch, B., Zachert, I., Engl, A., Przywarra; T. & Strieth, D. (2023). Circular Economy Begreifen – Algen im Schülerlabor Erforschen (CEASEless). In: van Vorst, H. (Hrsg.), Lernen, Lehren und Forschen in einer digital geprägten Welt. GDCP, 2022.
Fazit
Das Projekt CEASEless „Circular Economy Begreifen – Algen im Schülerlabor Erforschen“ bot Schülerinnen und Schülern der zehnten bis 13. Jahrgangsstufe die Möglichkeit, das Potenzial von Mikroalgen und Cyanobakterien für eine Circular Economy (CE) kennenzulernen. Sie wurden mit dem CE-Konzept vertraut gemacht, zu einer nachhaltigen Mitgestaltung ihrer Umwelt aktiviert und in ihrer Resilienz im Umgang mit ökologisch-sozialen Nachhaltigkeitsdilemmata gestärkt. Im Rahmen von vier Terminen (jeweils halbtags) setzten sich die Lernenden sowohl in der Schule als auch am außerschulischen Lernort experimentell-forschend und kritisch-analytisch mit den sechs Prämissen einer CE – „Recycle“, „Refuse“, „Reuse“, „Reduce“, „Repair“ und „Rethink“ – auseinander. Die durch das Projekt entstandenen Lerneinheiten sind fest in das Angebot der beteiligten Schülerlabore integriert worden. Dies gewährleistet, dass sich auch zukünftig zahlreiche Jugendliche mit dem Konzept einer Circular Economy auseinandersetzen werden. Die Lernmaterialien stehen über die Plattform https://lernenmitcirculareconomy.de der Öffentlichkeit als Open Educational Resources (OER) zur Verfügung. Die Evaluation des Projekts leistete einen Beitrag zur Frage, inwieweit CEASEless deklaratives Wissen über CE sowie umweltgerechtes Verhalten der Teilnehmenden fördert. Vor diesem Hintergrund wurden zwei Testinstrumente entwickelt, die für zukünftige Studien im Bereich Circular Economy zur Verfügung stehen.