Hochwertige Forschung in der Schule
BCSI - BioChemicalScienceInvestigation Teams
Das BCSI-Projekt
Im November 2005 wurde an der Otto-Hahn-Schule Hanau (OHS) das Projekt BCSI-Team (Bio Chemical Science Investigation siehe http://www.bcsi-team.de) gestartet.
Ziel war der Aufbau eines praxisorientierten naturwissenschaftlichen Unterrichtes, dessen Inhalte und Arbeitsweisen mit einer universitärer Ausbildung vergleichbar sind.
Dazu verfügen wir über ein eigenes, durch Sach- und Finanzspenden der Industrie und durch Wettbewerbspreise finanziertes, technisch hochwertig ausgestattetes Labor.
Die BCSI-Projekte werden in Zusammenarbeit mit verschiedenen Fachbereichen der JWG-Uiversität geplant. Hierzu steht den BCSI-Jungforschern auch der Zutritt zu den Fachlabors der Universität, als ausserschulische Lernorte, zur Verfügung.
Nach nunmehr fünf Jahren zeigt die interne Evaluation eine erfolgreiche Methode, die nicht nur fachbereichsübergreifende Themen vermittelt, sondern auch die teilnehmenden Schülerinnen und Schüler über das "normale Maß " hinaus an eine naturwissenschaftliche Denkweise herangeführt, leistungsorientiert motiviert hat und zahlreiche Kompetenzen vermittel.
Aus dem ehemals vorhandenen Nawi-Lehrer "Alleinunterhalter" wurde ein "Projektleiter", der wo immer es möglich ist, die Eigentätigkeit der Lernenden der Vorführung durch Lehrende vorzieht.
Die Rolle der Lehrkräfte erweitert sich somit von Fachspezialist/inn/en zu fachlichen Beraterinnen/Beratern, welche die Schülerinnen und Schüler auf ihrem Erkenntnisweg begleiten, ohne in allen Bereichen von vorne herein einen Wissensvorsprung zu besitzen
Es war das aktuelle Thema des Jahres 2006, das zum ersten Projekt dieser Gruppe führte. Durch die Gefahr einer weltweiten Verbreitung und Infektion durch das Vogelgrippe Virus H5N1 wurde die Suche nach weiteren Naturstoffen (Tamiflu) für eine Behandlung infizierter Menschen als zentrale Aufgabe definiert.
Schon früh war zu erkennen, dass sich ein solches Unterrichtskonzept nicht innerhalb des regulären Unterrichts umsetzen lässt. Zwar können Teilaspekte in Form von regulären Unterrichtseinheiten eingebracht werden, die Anforderungen des Lehrplans auf die Schülerinnen und Schüler, insbesondere unter der verkürzten Schulzeit (G8) kann, trotz vorhandener Motivation, jede aktive Arbeit einer solchen Gruppe zunichte machen. Ein solches Konzept lässt sich aber besonders gut in das Wahlpflicht Fach NAWI integrieren. Hier soll insbesondere der Wissensdrang innerhalb der Jahrgangsstufe 9 und 10 angesprochen werden. Auch der Zeitraum von 2 Jahren, in denen der Wahlpflichtunterricht stattfindet, kommt einem solchen Konzept zugute.
Zu Beginn des Projektes innerhalb der Jahrgangsstufe 9 war eine entsprechende Skepsis angebracht. Kann sich eine Gruppe von 14 -16 jährige Schülerinnen und Schüler mit anspruchsvollen wissenschaftlichen Themen befassen, die normalerweise erst innerhalb der Sekundarstufe II erarbeitet werden? Lassen sich die praktischen Arbeiten mit solchen "jungen" Schülern durchführen?
Die Ergebnisse dieses Projektes u.a. mit dem Gewinn des hessischen Schulpreises 2008 für besonderes naturwissenschaftliches Engagement und die Ernennung zu Jugend forscht Schule 2010 sprechen für sich.
Dabei lag der Schwerpunkt zu Beginn eher auf der praktischen Umsetzung bestimmter Aufgabenstellungen - der theoretische Hintergrund folgte dann erst zu einem späteren Zeitpunkt. Nach Darstellung der grundlegenden Aufgabe (Forschungsprojekt) und deren Theorie erfolgte das Erlernen methodischer experimenteller Arbeiten nach folgendem Ansatz:
1. Den Schülerinnen und Schülern (max. 2 -3 ) wird der Aufbau und die praktische Umsetzung (aktiv und durch schriftliche Anleitungen) durch die Lehrkraft erklärt und vorgeführt..
2. Die Schülerinnen und Schüler führen das Experiment (die Methode) unter Anleitung durch die Lehrkraft durch.
3. Die Schüler führen das Experiment eigenständig ohne weitere Anleitung durch die Lehrkraft durch. Eventuelle Probleme werden besprochen.
4. Die Schülerinnen oder Schüler geben ihre Kenntnisse an die nächsten 2-3 Mitglieder des Forschungsteams weiter.
Innerhalb kürzester Zeit können somit grundlegende Methoden und Techniken selbständig durchgeführt werden und führen zu sichtbaren Erfolgen.
Bereits nach drei Monaten waren die Team-Teilnehmer mit praktischen Arbeiten wie Herstellung von sterilen Lösungen und Medien, Probenaufbereitung aus Naturstoffen, Destillation, Soxhlet-Extraktion, HPLC, TLC, Liquid Chromatographie, Dichte-Zentrifugation, Vakuum-Destillation, Extraktionsmethoden und dem Umgang mit Laborgeräten vertraut und wenden diese selbstverantwortlich an. Je nach Interessenlage besetzen einzelne Schülerinnen und Schüler feste Laborpositionen und führen ihre Arbeiten eigenverantwortlich ohne Anleitung fort.
Schon nach kurzer Zeit ließ sich erkennen, dass die Motivation dieses Teams weit über das normale Maß hinausgeht. Der zweistündige Unterricht wurde durch entsprechende stundenplantechnische Maßnahmen an das Ende des regulären Unterrichtes verlegt. Ein Grossteil der Teammitglieder verbringt nun freiwillig seine "Freizeit" bis in die frühen Abendstunden im Labor oder sucht das Labor während der Schulfreistunden auf.
Auch haben die Schülerinnen und Schüler zum Teil früh damit begonnen, sich mit den theoretischen Grundlagen eigenständig vertraut zu machen. Alle 4 Wochen finden Kolloquien statt, in denen sie ihre theoretischen Kenntnisse innerhalb der Gruppe vortragen und diskutieren. Mit dem Zugang zum online-Wissenschaftsportal Springer-Link, erhalten die Schülerinnen und Schüler Zugriff auf entsprechende englischsprachige Fachliteratur. Die verständnismäßige Umsetzung solcher wissen-schaftlicher Publikationen für ihrer Arbeiten und Experimente erfolgt meist nach Rücksprache und Erläuterung durch den Fachlehrer.
Hieraus resultierten mehrere bilinguale Unterrichtseinheiten innerhalb des Projektes.
Die ersten Ergebnisse dieser "professionellen" Forschungstätigkeiten fanden großes Interesse bei Industrie, Instituten und Universitäten. In relativ kurzer Zeit konnte ein Netzwerk zwischen diesen Partnern aufgebaut werden, das Kooperationen auf experimentellen wie auch auf finanziell/materiellem Gebieten ermöglichte (was auch zur Ausstattung des Forschungslabors mit hochwertigen Laborgeräten und Chemikalien führte). Derzeit stellt das BCSI-Team der OHS zusammen mit einem namhaften Forschungsinstitut ein Forschungsantrag auf weitere Finanzmittel bei der DFG.
Naturwissenschaft in der Schule
Grundsätzlich zeigt sich, dass viele Schülerinnen und in der Klassenstufe 7-10 großes Interesse an naturwissenschaftlichen Unterrichtsinhalten haben.
Dieses kehrt sich vor allem für die Fächer Chemie und Physik im Laufe der Sekundarstufe I um.
Ein Großteil der Schülerinnen und Schüler wenden sich spätestens am Ende der Klassenstufe 10 von diesen Fächern ab.
Häufig empfinden sie den Chemie- und Physikunterricht als zu schwierig, die Unter-richtsinhalte als zu abstrakt und zu lebensfern. Diese pauschale Ablehnung gilt gleichermaßen für Mädchen und Jungen, ist also heutzutage geschlechtsunspezifisch. Auch die Lebensphase Pubertät, die bei vielen Jugendlichen vor allem bei den Jungen zu deutlichen Leistungseinbrüchen führt, kann nicht als Erklärung für die Unbeliebtheit naturwissenschaftlicher Fächer herangezogen werden, da viele andere Fächer trotz der Einstellung "Schule ist uncool" durchaus positiv bewertet werden.
Folglich entscheiden sich viele von ihnen in der Sekundarstufe II gegen einen entsprechenden Leistungskurs im Fach Chemie oder Physik. Diese Fächer haben immer noch den Ruf, dass die dort behandelten Themenbereiche für Expertinnen und Experten sind und für einen durchschnittlich Begabten deshalb nicht in Frage kommen. Mit dem Wahlverhalten in der Sekundarstufe II werden für viele Schülerinnen und Schüler auch berufliche Weichen gelegt: Attraktive Berufsfelder im Bereich der so genannten "harten" Naturwissenschaften und im Bereich Technik werden bei der Lebensplanung meist nicht in Erwägung gezogen.
Der NAWI-Unterricht bietet eine mögliche Plattform, diese Einstellung zu ändern.
Weitere detaillierte Informationen finden Sie unter http://www.bcsi-team.de.
Leitung: Dr. Peter Centner
