Workshops zum Unterrichtsfach Biologie

Die Themen Evolution und Nachhaltigkeit sind mit mehreren Lernschwierigkeiten verbunden, denn sie sind das Ergebnis komplexer Wechselbeziehungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt, und evolutionär-ökologische Prozesse spielen sich meist über größere Raum- und Zeitdimensionen ab. 

Die sogenannte agentenbasierte Modellierung ist eine Methodik, um derartige Dynamiken komplexer Systeme zu erforschen. Auch für die Bildung eignen sich agentenbasierte Modelle, da sie im Gegensatz zu mathematischen Modellen oft intuitiver sind und es erlauben, die Entwicklung von Populationen zu beobachten.

In diesem Workshop werden eine Reihe an digitalen Lehrmaterialien in Form von agenten-basierten Computersimulationen mit der Software NetLogo sowie dazugehörige Unterrichtsmaterialien vorgestellt und mit Teilnehmenden besprochen. Die Modelle eignen sich insbesondere für die Behandlung von Konzepten der Ökologie, der Evolutionstheorie, der Verhaltensökologie, der kulturellen Evolution sowie der Nachhaltigkeitswissenschaften. 

Aufgrund der fächerübergreifenden Ausrichtung werden durch die Materialien auch Konzepte des Sozialkunde- und Ethikunterrichts thematisiert.

Mit dem MINT-Bildungsprojekt „unserWaldKlima“ der Universität zu Köln möchten wir dazu beitragen, dass die Rolle und Bedeutung der Wälder für den Klimaschutz verstärkt im Unterricht thematisiert werden. Hierzu wurden analoge und digitale Unterrichtsmaterialien zum Themenkomplex Wald und Klima für die Sekundarstufe 1 und 2 entwickelt.

Das Projekt basiert auf der Methode des Forschenden Lernens, wobei Kinder und Jugendliche selbständig Fragen rund um die Themen Wald und Klima stellen und mittels wissenschaftlicher Methoden nach Antworten suchen, ihre Ergebnisse reflektieren und Rückschlüsse für das eigene Handeln ziehen. Wir bieten bis zu vierfach differenzierte analoge und digitale Lehr-Lernmaterialien, die Lehrende über die Projekthomepage beziehen und für den eigenen Unterricht editieren können.(https://waldklima.uni-koeln.de/)

Durch situiertes Lernen in der unmittelbaren Schulumgebung – ob auf dem Schulhof, im Park oder Wald – können die Lernenden Primärerfahrungen sammeln, welche aktivierend und motivierend wirken und die Selbsterfahrung stärken. Denn wer die komplexen Wirkmechanismen des Klimawandels versteht, kann seine Denk- und Lebensweisen verändern und sich für mehr Klimaschutz einsetzen.

Im Rahmen des Workshops wird das MINT-Bildungsprojekt „unserWaldKlima“ kurz vorgestellt und mit den Teilnehmenden das Lernmodul „Kohlenstoffspeicherung in Bäumen“ praxisnah durchgeführt.

Inhalt des Lernmoduls:

Da besonders bei Flugreisen hohe Kohlenstoffdioxid-Emissionen entstehen, werben Luftfahrtunternehmen, wie die deutsche Lufthansa oder verschiedene Internetplattformen mit der Anpflanzung von Bäumen zur Kompensation dieser CO₂-Emissionen. Doch wie viele Bäume werden benötigt, um beispielsweise eine Flugreise von Düsseldorf nach Mallorca zu kompensieren? In diesem Lernmodul bestimmen die Schülerinnen und Schüler, wie viel kg CO₂ ein Baum in seiner Lebenszeit bereits aus der Atmosphäre entfernt hat.

(auch für Chemie geeignet)

Mit dem Beginn der Pubertät wächst unter Umständen das Interesse an Kosmetika. Diese werden unter die Lupe genommen und gegebenenfalls neu bewertet. Das Deo wird zu einem Dauerbegleiter insbesondere nach dem Sportunterricht. Lange Duschrituale werden attraktiv. Deshalb ist diese Zeit günstig für die Sensibilisierung dafür, dass bei der Wahl der Kosmetika nicht nur Wirkung und Geruch als Kriterien dienen sollten, denn industriell hergestellte Kosmetika können eine Reihe bedenklicher Inhaltstoffe enthalten. Dazu zählen: UV-Filter, Mikroplastik, Duftstoffe, Silikone, Paraffine, PEG, Aluminium(salze) usw.   

Dem steht das globale Ziel für nachhaltige Entwicklung gegenüber, die Gesundheit und das Wohlergehen weltweit zu verbessern. Dieses Ziel kann durch Produkte der Zukunft erreicht werden. Ein solcher Umdenkprozess kann auf der Mikroebene im Klassenraum geübt werden, indem Inhaltsstoffe und ihre Risiken analysiert werden und Alternativen durch Herstellung eigener Kosmetika offengelegt werden. So wird die Bedeutung von verantwortungsvollem Konsum deutlich, was wiederrum dazu motivieren könnte, die Produktion von Kosmetika in Zukunft so zu gestalten, dass bedenkliche Inhaltstoffe durch gesunde und umweltfreundliche Alternativen ersetzt werden.

Im Workshop sind kurze theoretische Impulse zu ausgewählten Kosmetika wie Deos, Antitranspiranten, Duschgels, Shampoos und Lippenbalsamen geplant. Diese werden durch praktische Phasen ergänzt, in denen einfache Kosmetikrezepte getestet werden.

Seit Jahren ist der Bestand von Insekten und anderen Arten rückläufig und die negative Bestandsentwicklung setzt sich fort. Einher mit dieser Entwicklung des Artensterbens ist auch ein Rückgang an Personen zu verzeichnen, die sich mit der Bestimmung und dem Schutz von Lebewesen auskennt und ihn aktiv betreiben. Die Kenntnisse über Tiere und Pflanzen sind aber der entscheidende Schlüssel zum Verständnis und zum Schutz der Natur. Doch trotz der gesellschaftlichen und ökologischen Bedeutung der biologischen Vielfalt geht dieses Wissen zusehends verloren.

Lernende benötigen zur Bestimmung Fachwissen und lange Übung. Herkömmliche Bestimmungsliteratur in Schul- oder Fachbüchern ist hierfür normalerweise dichotom aufgebaut. Das heißt, es gibt einen Entscheidungsweg, der in der Regel mithilfe von Ja- und Nein-Fragen anhand eines vorher festgelegten Wegs bis zur gesuchten Art verfolgt werden muss. Da hier der Entscheidungsbaum sehr groß ist und später kaum nachvollzogen werden kann (Es besteht die Gefahr von Fehlentscheidungen.), ist diese Vorgehensweise für Laien schnell demotivierend. Die App „ID-Logics“ arbeitet hingegen polytom, sie stellt also anhand einer internen Logik dem Nutzer gezielte Fragestellungen zu ganz unterschiedlichen Merkmalen, die sich viel einfacher beantworten lassen.

In dem Workshop „Artbestimmung mit ID-Logics“ kann man die App „ID-Logics“ kennenlernen und ausprobieren. Darauf aufbauend wird ein exemplarisches Unterrichtsvorhaben mit ID-Logics vorgestellt.

Benötigt werden digitale Endgeräte (Tablet oder Smartphone mit der App „ID-Logics“).

Die Forschung zeigt, dass menschliche Motivationen und Verhaltensweisen unter den heutigen Umweltbedingungen erheblich zu Problemen führen wie ungesunde Ernährung und Bewegungsmangel, Stress und Depression, soziale Isolation und auch einen Beitrag zu (Cyber-)Mobbing, Materialismus und Ressourcenverbrauch, Nationalismus und Fremdenfeindlichkeit, sozialen Konflikten über ethisch-moralische Angelegenheiten und soziale Ungleichheit leisten können. 

Das Konzept der evolutionären Fehlanpassung regt dazu an, die Rolle solcher evolutionär entstandener menschlicher Eigenschaften in heutigen Herausforderungen nachhaltiger Entwicklung zu erkennen sowie Möglichkeiten der Verhaltensänderung zu bewerten.

In diesem Workshop werden Materialien und Unterrichtsansätze vorgestellt, um das Konzept der evolutionären Fehlanpassung gewinnbringend im Biologie- und fächerverbindenden Unterricht zu thematisieren und auf Probleme der ökologisch und sozial nachhaltigen Entwicklung anzuwenden.

Mit dem MINT-Bildungsprojekt unserWaldKlima der Universität zu Köln möchten wir dazu beitragen, dass die Rolle und Bedeutung der Wälder für den Klimaschutz verstärkt im Unterricht thematisiert werden. Hierzu wurden analoge und digitale Unterrichtsmaterialien zum Themenkomplex Wald und Klima für die Sekundarstufe 1 und 2 entwickelt.

Das Projekt basiert auf der Methode des Forschenden Lernens, wobei Kinder und Jugendliche selbständig Fragen rund um die Themen Wald und Klima stellen und mittels wissenschaftlicher Methoden nach Antworten suchen, ihre Ergebnisse reflektieren und Rückschlüsse für das eigene Handeln ziehen. Wir bieten bis zu vierfach differenzierte analoge und digitale Lehr-Lernmaterialien, die Lehrende über die Projekthomepage beziehen und für den eigenen Unterricht editieren können.

https://waldklima.uni-koeln.de/Öffnet sich in einem neuen Fenster

Durch situiertes Lernen in der unmittelbaren Schulumgebung – ob auf dem Schulhof, im Park oder Wald – können die Lernenden Primärerfahrungen sammeln, welche aktivierend und motivierend wirken und die Selbsterfahrung stärken. Denn wer die komplexen Wirkmechanismen des Klimawandels versteht, kann seine Denk- und Lebensweisen verändern und sich für mehr Klimaschutz einsetzen.

Im Rahmen des Workshops wird das MINT-Bildungsprojekt unserWaldKlima kurz vorgestellt und mit den Teilnehmenden das Lernmodul „Urban Heat Islands“ praxisnah durchgeführt.

Inhalt des Lernmoduls:

Besonders Städte leiden im Sommer unter Hitzewellen. Da Städte heißer als das umgebende Land oder Wälder sind, bezeichnet man im Sommer Städte auch als Hitzeinseln (urban heat islands).

Schülerinnen und Schüler identifizieren in diesem Lernmodul wärmere und kältere Regionen: Arbeitsblatt mit Bilder-Vergleich von Satellitenaufnahmen (alternativ:  ein Arbeitsblatt mit Satellitenbilderanalyse mittels Weboberfläche EO-Browser). Sie analysieren aus Thermographie-Bildern Temperaturunterschiede verschiedener urbaner Strukturen. Darüber hinaus erfahren die Schülerinnen und Schüler in einem Erklärvideo die Hintergründe über die kühlende Wirkung von Bäumen und erarbeiten Vorschläge zur Begrünung ihres Schulgeländes. 

Die Teilnehmenden benötigen ein mobiles Endgerät mit Excel. 

Die Mystery Methode im naturwissenschaftlichen Unterricht bietet eine innovative Möglichkeit, Schülerinnen und Schüler für das Thema Nachhaltigkeit im Zusammenhang mit Handys zu sensibilisieren. 

Im Kontext von Nachhaltigkeit und Handys können Schülerinnen und Schüler beispielsweise untersuchen, welche Umweltauswirkungen die Herstellung, Nutzung und Entsorgung von Mobiltelefonen haben. Durch die Anwendung der Mystery Methode werden die Schülerinnen und Schüler dazu befähigt, kritisch über ihr eigenes Konsumverhalten nachzudenken und Lösungsansätze für eine nachhaltigere Nutzung von Technologie zu entwickeln. 

Im Workshop wird die Mystery Methode exemplarisch vorgestellt und erprobt, bevor ein eigenes Rätsel auf MIRO erstellt werden kann. 

Bitte ein mobiles Endgerät mitbringen.