Für alle Fächer

Das „Move“-Angebot für das Profilseminar im MINT-Bereich entsteht im Rahmen der MINT-Akademie, einer gemeinsamen Initiative des Ministeriums für Allgemeine und Berufliche Bildung, Wissenschaft, Forschung und Kultur des Landes Schleswig-Holstein (MBWFK), des Leibniz-Instituts für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik (IPN) und weiterer Hochschulen und außerschulischer Lernorte in Schleswig-Holstein. In den angebotenen Profil­se­mi­nar­kon­zep­ten werden Bildungsziele der naturwissenschaftlichen Fächer mit interdisziplinären und gesellschaftsrelevanten Fragestellungen aus der ak­tu­el­len Forschung zusammengeführt. Dabei werden Interessen von Schülerinnen und Schülern, Lehrerinnen und Lehrern sowie aktuelle Forschung zu den je­wei­li­gen Themenfeldern in die Entwicklung einbezogen. Über die MINT-Akademie werden zudem Nachwuchsforschende eingebunden und mit den Pro­jekt­grup­pen der Schülerinnen und Schülern schulübergreifend in Kontakt gebracht. Besuche an außerschulischen Lernorten wie der Kieler Forschungswerkstatt sind ein weiterer Baustein des Konzepts.

Die folgenden Forschungsfragen stellen Beispiele dar, mit denen sich die Schüler:innen beschäftigen könnten. Diese sind auf keinen Fall als erschöpfend zu verstehen.

Welche Auswirkungen haben eine Verkehrs- oder Energiewende auf die Gesellschaft, lokal wie global? Welche Bedingungen sind an die Produktion von und Versorgung mit entsprechenden Technologien zu stellen, seien es Rohstoffe, Lieferketten oder Fachkräfte? An dieser beispielhaften Frage lässt sich augenblicklich die enge Verzahnung des Themas (erneuerbare) Energie mit der Gesellschaft erarbeiten.

Wie kann die Effizienz von unzuverlässigen erneuerbaren Energien wie Solar- oder Windenergieanlagen durch Speichertechnologien verbessert werden, um die Schwankungen in der Energieerzeugung auszugleichen? Im Zuge dieser Frage können sich Schülerinnen und Schüler mit diversen Speichertechnologien auseinandersetzen sowie die Komplexität des Stromnetzes kennen lernen. Aktuelle Forschungsthemen wie Talkative Power und Smart Grid spielen eine Schlüsselrolle beim Gelingen der Integration von erneuerbaren Energien in unser Stromnetz.

Welche Rolle spielen kritische Materialien, wie etwa Lithium und Kobalt, in Bezug auf die Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit von Batterietechnologien für die Energiewende, und welche alternativen Materialien oder Recyclingmethoden könnten diese Abhängigkeit reduzieren? Welchen Einfluss hat dies auf unsere nationale aber auch globale Gesellschaft und Umwelt? Bei einer derartigen Frage bietet sich zum einen wissenschaftsjournalistische Arbeit an, welche zum Ende des Profilseminars in einer Aufbereitung in Form von Social-Media-Artikeln, Podcasts, Videos oder anderen Medien präsentiert werden kann. Gleichzeitig kann eine derartige Frage auch von der natur- bzw. materialwissenschaftlichen Seite angegangen werden. Was für Bedingungen müssen entsprechende Materialien und Stoffe erfüllen? Wie können diese vermessen und verglichen werden? Was muss ein Alternativmaterial können? Hier kommen Themen der Physik und Festkörperchemie zusammen, bei denen Schülerinnen und Schüler in Kontakt mit den wichtigen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Funk­tions­ma­te­ria­lien sowie Fertigungs- und Labormethoden kommen.

Inwiefern beeinflusst die Integration von dezentralen Energiespeichersystemen, z. B. Heimspeicher oder Elektrofahrzeugbatterien, die Stabilität und Zu­ver­läs­sig­keit des Stromnetzes, insbesondere in Zeiten hoher Nachfrage oder bei Netzausfällen? Im Zuge einer derartigen Fragestellung könnten Schülerinnen und Schüler zum Aufbau und der Funktion des Stromnetzes recherchieren. Digitale Modellierungssoftware (wie z. B. SageModeler) erlauben es, auf un­kom­pli­zier­te Art interagierende Modelle zu erstellen. So könnte zum Beispiel ein Modell erarbeitet werden, das anzeigen kann, auf welche Art sich eine spe­zi­fische Belastung auf das Stromnetz auswirkt.

Im Zuge des Programms MoVe kommen Schülerinnen und Schüer in engen Kontakt mit aktuellen Themen aus der Forschung und Industrie zum Thema erneuerbare Energien. Hierbei ist nicht bloß ein mögliches Thema der Blick auf die eigentliche Energieerzeugung und die notwendigen Technologien, gleich­zei­tig geht es auch darum, was danach mit dem Strom passiert: die Speichertechnologien, welche das Gelingen einer Energiewende greifbar machen. Zugleich kann und soll die Bedeutung der Energiewende für Mensch und Umwelt erfahrbar werden. Wie viel Arbeit ist zum Gelingen notwendig, welche Rohstoffe und Fachkräfte sind für eine derartige gesellschaftliche Transformation vonnöten und wie kann das Ganze auf nachhaltige und umweltschonende Weise geschehen? Diesen und anderen Fragen können sich Schülerinnen und Schüler im Rahmen von MoVe in Kooperation mit Forschenden annehmen, um bedeutsame und lebensweltnahe Themen in eigenständigen Projekten umzusetzen.

Fachliche Inhalte:

• Aufbau und Funktionsweise von modernen Batterien, Herausforderungen an Material und Herstellung, warum Alternativmaterialien nicht einfach, aber möglich zu finden sind (Fachrichtung Physik, Chemie; fächerübergreifend zu Geographie).
• Auswirkungen der entsprechenden Technologien auf Umwelt und Gesellschaft (Fachrichtung Biologie, WiPo, Geographie, auch historische Be­trach­tun­gen denkbar).
• Aufbau und Funktionsweise des Stromnetzes, Belastungen, Her­aus­for­de­run­gen bei der Einspeisung von „unzuverlässigen“ Energiequellen wie Wind- und Solarenergie

Methodische Inhalte:

• Forschendes Lernen, eigenständiges Arbeiten sowie wissenschaftliche Recherche
• Authentisches Forschen und authentische Forschung
• Umgang und Analyse mit Daten, Protokollieren, wissenschaftliches Arbeiten
• Konzeptionelle Anleitung zur Themenfindung; „Wie wird aus einer Idee ein Projekt?“ (LdE, Einbindung von SDGs, SSI etc.)
• Bewertung von Quellen, wissenschaftsjournalistisches Arbeiten
• Kontakt zu außerschulischen Lernorten und Unternehmen, auch ei­gen­stän­di­ge Besuche der Schülerinnen und Schüler sind möglich

Eigene Wünsche und Vorstellungen zum Thema (erneuerbare) Energie sind denkbar.

mint-akademie@leibniz-ipn.de

• Bereitstellung von Materialien
• Besuche im Schülerlabor Kieler Forschungswerkstatt
• Direkte Betreuung von Schulen
• Kontakte zu Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen