Foto: SFB 1232

Materialforschung in der Schule

Wie kann man die Arbeit eines Sonderforschungsbereichs in der Schule vermitteln? Mit dem Projekt „Schule in farbigen Zuständen“ hat der gleichnamige SFB 1232 ein Format entwickelt, das bereits in der 5. Klasse ansetzt und mehr auf Interessen- denn auf direkte Nachwuchsförderung setzt. Eine Projektvorstellung.

Donnerstagmorgen, 8:00 Uhr, ich betrete den Klassenraum. Klingt  erst mal gar nicht ungewöhnlich, aber ich bin weder Lehrerin noch Schülerin, sondern arbeite in der Wissenschaftskommunikation eines Sonderforschungsbereiches. Mit dabei sind zwei Wissenschaftler. Gemeinsam mit einer Lehrkraft der Schule werden wir heute zwei  Stunden in einer 5. Klasse unterrichten. Schwerpunkt Technik.

Diese wöchentliche Unterrichtszeit ist Kern der Kooperation „Schule in farbigen Zuständen“ zwischen dem Sonderforschungsbereich (SFB) 1232 „Von farbigen Zuständen zu evolutionären Konstruktionswerkstoffen“ der Universität Bremen und der Wilhelm-Focke-Oberschule (WFO). Die bremische Oberschule ist ein Schulkonzept der Sekundarstufe I nach skandinavischem Vorbild, umfasst die Jahrgänge 5 bis 13 und ermöglicht, vergleichbar einer Gesamtschule, alle Schulabschlüsse. Schülerinnen und Schüler werden gemeinsam im Klassenverband entsprechend Lerntyp und Neigungen unterrichtet.

Die Oberschule haben wir ganz bewusst ausgesucht für eine Kooperation, denn unser Projekt sollte in einer Schulform und in einem Alter der Kinder ansetzen, die sonst kaum im Fokus von Nachwuchsförderung und Kooperationen von Universitäten stehen. „Wir“, das sind über 50 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die im SFB 1232 instituts- und fachbereichsübergreifend eine neuartige experimentelle Methode der Werkstoffentwicklung erarbeiten.

Konzeption gleich mit der Antragstellung an die DFG

Forschendes Lernen mit den Wissenschaftlern aus dem SFB. Foto: SFB 1232
Forschendes Lernen mit den Wissenschaftlern aus dem Sonderforschungsbereich. Foto: SFB 1232

Während der Antragsstellung für den SFB haben wir das Thema Nachwuchsförderung intensiv diskutiert, auch unter dem Aspekt, dass die naturwissenschaftlich-technischen Studiengängen wenig Frauen gewinnen können. Unsere Fragen waren: Wie erreichen wir es, dass sich junge Menschen mehr für Technik und Naturwissenschaften interessieren? In welchem Alter sind Kinder noch offen, wann verfestigen sich Berufs- und Studienwünsche ? Schnell war klar, das Angebot sollte statt Talent- eher Interessenförderung sein und sich an jüngere Schülerinnen und Schüler richten. Unsere Recherchen ergaben, dass es, im Gegensatz zur Oberstufe, nur wenig Technikangebote für die Mittelstufe gab. Wir haben uns daher entschlossen, hier anzusetzen und ein regelmäßiges Angebot zu machen. Dafür brauchte es eine feste Kooperation.

Die Kinder sitzen alle schon auf ihren Plätzen, wir sind spät dran. Erwartungsvolle 28 Augenpaare blicken uns an. Nachdem wir Romina von Öhsen, die WAT1-Lehrerin der Klasse begrüßt haben, stelle ich die beiden Wissenschaftler den Kindern vor. Alle sechs Wochen bringe ich für ein neues Modul andere Mitarbeitende aus dem SFB mit. Heute habe ich Dr. Michael Baune und Ingmar Bösing dabei. Michael leitet eines der Teilprojekte in unserem SFB, Ingmar bearbeitet es und schreibt an seiner Promotion. Beide haben mit Romina von Öhsen eine Unterrichtseinheit zum Thema „Altmetall – mach was draus“ erarbeitet. Wir sind alle mindestens so aufgeregt wie die Kinder und ganz gespannt darauf, wie das Thema bei ihnen ankommt.

Kein zusätzlicher Unterricht durch auf den Lehrplan abgestimmte Module

Ingmar Bösing  fragt, welche Teile vom Auto man recyceln kann. Foto: SFB 1232
Ingmar Bösing fragt, welche Teile vom Auto man recyceln kann. Foto: SFB 1232

Für diese 5. Klasse haben wir insgesamt fünf Module erarbeitet, die vier bis sechs Wochen laufen und immer donnerstags in den ersten beiden Stunden stattfinden. Die unterrichtenden Teams bestehen jeweils aus einer Lehrkraft und zwei Mitarbeitenden aus dem SFB. Gemeinsam wird ein Thema gesucht, das die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fachlich unterstützen, während die Lehrkräfte insbesondere für die didaktische Aufbereitung des Stoffes, die Organisation des Unterrichts und den roten Faden in den Modulen sorgen. An der WFO wurde seit Jahren projekt- und praxisorientierter Unterricht systematisch weiterentwickelt, um den Schülerinnen und Schülern zusätzliche Kompetenzen mit auf den Lebensweg  geben zu können. Unsere Unterrichtszeit wurde mit diesem Projektunterricht der Klasse verbunden. Damit die Kinder aber auch die im Lehrplan vorgesehen Inhalte lernen – in der 5. Klasse sind das zum Beispiel Lerntechniken – werden diese in unsere Module integriert. So haben die Kinder einen Mehrwert, aber keine zusätzliche Unterrichtszeit.

Ingmar eröffnet heute die Stunde und spricht über: Mülltrennung. Ekel und Faszination macht sich breit, während ein gelber Sack rumgeht, in dem sich Einiges an Verpackungen aus Metall befindet. Freundlicherweise alles abgewaschen, stellen die Kinder erleichtert fest. Dass man Plastik, Papier und Glas trennt, ist den Kindern völlig klar. Sie können über Plastik im Meer berichten und darüber, dass man Glas einschmelzen kann. Aber Metalle? Ingmar Bösing hat dazu eine Präsentation mit vielen Bildern mitgebracht und schildert Ressourcennutzung und Stoffkreislauf auf verständliche Art und Weise: Wo Metalle auf dieser Erde gewonnen werden, deren lange Transportwege, dass sie nicht in unendlichen Mengen vorhanden sind und warum es Sinn ergibt, Metall zu recyceln.

Wie die Maschinen im Leibniz-IWT funktionieren, wollen alle ganz genau wissen. Foto: SFB 1232
Wie die Maschinen im Leibniz-IWT funktionieren, wollen alle ganz genau wissen. Foto: SFB 1232

Die Forschenden erwerben Kompetenzen, die auch für die Karriere nützlich sind

Ein wenig Skepsis war anfangs schon zu spüren bei den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, als ich die Projektidee vorstellte. In die Schule zu gehen und Wissenschaft verständlich für Kinder aufzubereiten, das haben sich nicht alle sofort zugetraut. Nach fast einem Jahr Praxis ist die Stimmung bei den Mitarbeitenden eine ganz andere: Indem sie ihr eigenes Fachwissen zielgruppengerecht aufbereiten, erwerben sie selbst auch konzeptionelle, organisatorische und kommunikative Kompetenzen, die für die eigene Karriere nützlich sind. „Schule in farbigen Zuständen“ ist damit ein, wenn auch fakultativer, Teil der nicht-fachlichen Weiterbildung im SFB geworden und die Teams für das neue Schuljahr 2018/2019 waren dann auch schnell gefunden. Wir werden diese eine Klasse während unserer gesamten ersten SFB-Förderphase begleiten.2

Mucksmäuschenstill lauschen die Kinder, als die beiden Wissenschaftler jetzt anschaulich erzählen, wie Mülltrennung bei Metall gelingt. Hierfür wird in der Abfallentsorgung ein sogenannter Magnetabscheider genutzt. Ein Glas mit Metallspänen, die sich mit Hilfe eines Magneten bewegen lassen, haben die beiden dafür mitgebracht und die Kinder geben es nur ungern weiter. Zu faszinierend sind diese magnetischen Späne. Alba möchte dann noch wissen, wie man nicht-magnetische Metalle trennen kann.

Die Klasse paritätisch mit Mädchen und Jungen zu besetzen, war eine Voraussetzung für die Kooperation. Die Werbetrommel wurde im Vorfeld der Schulanwahl kräftig gerührt, trotzdem bewarben sich nur 17 Mädchen, aber 28 Jungen auf je 14 vorgesehene Plätze. Schon nach der Grundschule ist die Interessenlage von Mädchen und Jungen in Bezug auf Technik unterschiedlich, auch wenn natürlich die Eltern bei der Anwahl entscheiden und man nicht genau beurteilen kann, wessen Interessen sich in den Anwahlzahlen widerspiegeln.

Evaluation nach jedem Modul – was bringt das Projekt für das Interesse an Wissenschaft?

Michael Baune zeigt wie Aluminium sich verhält, wenn es mit einem Magneten durch eine Röhre fällt. Foto: SFB 1232

Wir sind mit dem Projekt in der Hoffnung angetreten, dass eine frühzeitige und vor allem regelmäßige Begegnung mit Technikthemen nicht nur Spaß machen kann, sondern auch die Berufs- oder Studienwahl in diese Richtung beeinflusst. Wir evaluieren daher die Module und befragen die Kinder, die Lehrkräfte und die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Für die Kinder der Klasse können wir nach dem ersten Jahr sagen, dass die Jungen durchweg begeistert sind, bei den Mädchen mit einer anfänglich größeren Zurückhaltung ein positiver Trend zu verzeichnen ist.

Michael war auf Albas Frage vorbereitet. Er hat eine Röhre, einen Magneten und Aluminium dabei und zeigt, wie man Aluminium kurzzeitig magnetisieren kann.

Die Kinder kennen sich mit dem Wert von Metallen inzwischen aus und es entspinnt sich eine Diskussion um den „Schatz im Schrott“. Dann kommen wir zum Thema für die nächsten Stunden: Upcycling. Wir wollen mit den Kindern aus gesammeltem Altmetall Boote bauen, sie mit einem Antrieb versehen und ein Wettrennen durchführen. Den Ausblick schildert Romina, die Lehrerin, und man merkt ihr an, dass auch sie sich auf die kommenden Stunden freut.

Technik als Thema, das alle Lebensbereiche betrifft

An der Universität werden Kupfer-Zinn-Legierungen von den Kindern getestet. Welches Mischungsverhältnis ist am härtesten? Foto: SFB 1232
An der Universität werden Kupfer-Zinn-Legierungen von den Kindern getestet. Welches Mischungsverhältnis ist am härtesten? Foto: SFB 1232

Der Mehrwert für die Lehrkräfte ist eher ein persönlicher. Im Team sind Lehrkräfte, die die Freude am Entwickeln neuer Ideen vereint und die gerne über den eigenen Tellerrand gucken. Das haben alle als Motivation in den qualitativen Interviews angegeben, die wir mit ihnen durchgeführt haben. Ohne diese Einsatzbereitschaft und Offenheit Neuem gegenüber, auch seitens der Schulleitung, wäre die Kooperation gar nicht möglich geworden. Zumal wir uns auch nicht nur im naturwissenschaftlichen Unterricht anbinden wollten mit dem Projekt. Denn ein wichtiger Aspekt erschien uns, dass Technik von den Kindern nicht als ein spezielles, abgeschottetes Thema gesehen wird, sondern als etwas begriffen wird, das uns durch alle Lebensbereiche begleitet. Wir haben deshalb unsere Module mit den Fachlehrkräften der techniknahen Fächer erarbeitet, aber auch mit denen von GuP3 und Deutsch. In GuP bot sich zum Beispiel an, das Thema Bronzezeit aufzugreifen. Unsere chemisch versierten Wissenschaftler haben mit den Kindern aus grün-glitzernden Steinen Kupfer gewonnen, sind gedanklich weit in die Vergangenheit gereist und haben ein geheimnisvolles Schiffswrack untersucht. Quasi nebenbei haben wir uns dabei mit Forschung früher und heute auseinandergesetzt, Hypothesen aufgestellt und überprüft. Und natürlich die Universität besucht. Diese Besuche der Universität und Forschungsinstitute begeistern die Kinder immer wieder und sind ebenfalls ein regelmäßiger Teil der Kooperation.

Ein Handbuch für den langfristigen Einsatz der Module

Der Wettbewerb am Ende des Moduls „Altmetall – Mach was draus“. Das Becken haben die Kinder auch selber gebaut. Foto: SFB 1232
Der Wettbewerb am Ende des Moduls „Altmetall – mach was draus“. Das Becken haben die Kinder auch selber gebaut. Foto: SFB 1232

Damit von dieser Kooperation auch andere Klassen profitieren, haben wir gemeinsam mit der WFO vor, die Module in einem Handbuch zusammenzufassen und zur Verfügung zu stellen. Es gibt bereits eine erste Anfrage aus einer anderen Bremer Schule für das „Altmetall-Modul“. Wir werden uns noch intensiv damit befassen, wie der Anteil des SFB in anderen Klassen und Schulen aussehen kann und wie wir langfristig unsere Module zur Verfügung stellen können, denn ein SFB hat maximal drei Förderphasen. Nachhaltigkeit versuchen wir darum jetzt schon mitzudenken.

Die Kinder sind offiziell in die Pause entlassen, aber es sind wohl noch ein paar Fragen offen. Um Michael und Ingmar hat sich schnell eine Traube Kinder geschart und sie bestürmen die beiden, doch schon mal zu verraten, wie das genau mit den Booten laufen wird. Wie groß dürfen die Boote werden und kann man statt Antrieb auch ein Segel bauen? „Na klar“, antwortet Ingmar und lacht, „ihr könnt alles Mögliche ausprobieren. Ich zeige euch, wie ihr mit einem kleinen Kupferrohr und einem Teelicht einen Antrieb bauen könnt.“ Große Augen und ein wenig Ungläubigkeit. „Echt? Voll cool!“, staunt Tobias, und Linus ruft beim Rausgehen: „Bis nächsten Donnerstag! Hoffentlich geht die Woche schnell rum.“ Ein schöneres Kompliment können wir uns nicht wünschen – haben wir heute wohl wieder vieles richtig gemacht!


Projekt-Steckbrief

Träger: Sonderforschungsbereich 1232 „Von farbigen Zuständen zu evolutionären Konstruktionswerkstoffen“, Universität Bremen, gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in Kooperation mit der Wilhelm-Focke-Oberschule, Bremen.

Budget/Finanzierung: Die Kooperation „Schule in farbigen Zuständen“ ist Bestandteil des Teilprojektes Öffentlichkeitsarbeit des SFB 1232 „Von farbigen Zuständen zu evolutionären Konstruktionswerkstoffen“ (1. Förderphase vom 01.07.2016–30.06.2020). Jedes umgesetzte Modul benötigt im Schnitt 4 Personenwochen der Vollzeitstelle der Referentin für Öffentlichkeitsarbeit. Diese beinhalten unter anderem Reihen- und Detailplanung, Umsetzung, Nachbearbeitung, Berichterstattung, Evaluation. Die weiteren Kosten variieren und hängen vom Thema des Moduls ab. Für das Modul „Altmetall – mach was draus“ wurden konkret zwei Personenwochen für die beiden beteiligten Wissenschaftler und Sachmittel in Höhe von 120 Euro benötigt. Die Schule wird seitens der Bremer Senatorin für Kinder und Bildung mit Entlastungsstunden (1/Woche und Lehrkraft) unterstützt.

Ziele: Entwicklung und Umsetzung praxisorientierter Lerneinheiten mit technischen und naturwissenschaftlichen Inhalten für die Sekundarstufe I

Zielgruppen: Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I

Zahlen zur Zielerreichung: Zurzeit werden die entwickelten Module in einer Klasse mit 28 Kindern erprobt.

Weitere Informationen: