Experimentelle Ansätze
Die Praktischen Lehrmodule (PTM) konzentrierten sich bisher auf die Interaktionen zwischen Pflanzen und ihrer Mikrobiota - eine der komplexen Pflanzeneigenschaften, die durch den Exzellenzcluster CEPLAS untersucht werden. Voraussetzung dafür, dass das gewählte Forschungsthema als PTM bearbeitet werden kann, ist, dass es zu den Anforderungen des Abiturs und des Kernlehrplans Biologie in der gymnasialen Oberstufe mit den Schwerpunkten Ökologie und Genetik passt. Dies erleichtert die Integration des ResEdu-Programms, neben seiner Rolle als außerschulische Aktivität, in ein Wahlfach auf Hochschulniveau (Leistungskurs). Dementsprechend haben mehrere Schüler*innen der Sekundarstufe ihre Erfahrungen im "CEPLAS Research and Education Schüler*innen Labor" genutzt, um ihr obligatorisches Schulpraktikum zu absolvieren (Facharbeit).
In diesem Zusammenhang haben sich folgende Aktivitäten und Experimentiermöglichkeiten für Schüler*innen und Lehrer*innen ergeben:
Studienklasse: 10. bis 12. Klasse
Dauer: 5 Tage (ganztägig)
Lernziele: Symbiosen zwischen Pflanzen und Mikroorganismen und ihre genetische Interaktion beschreiben; die Bedeutung von Symbiosen für die Pflanzenernährung erklären; Wissen über Ökologie, Morphologie, Physiologie und Genetik von Wurzelraumsymbiosen miteinander vernetzen. Darüber hinaus werden wir ausführlich über wissenschaftliche Methoden diskutieren und die Schüler*innen werden Experimente auf makroskopischer, mikroskopischer und molekularer Ebene durchführen.
Anzahl der Teilnehmer*innen: 12 Schüler*innen
Termine: Frühjahr (Osterferien), Herbst (Herbstferien)
Ort: Institut für Botanik, Biozentrum, Zülpicherstraße 47b, 50674 Köln, Deutschland
Anmeldung: per E-Mail an ceplas-resedu@uni-koeln.de
Kostenfrei!
CEPLAS Research and Education Bodenprojekt
Die Gesundheit der Pflanzen ist unbestreitbar mit der Gesundheit des Bodens verbunden. Ein gesunder Boden kann sehr wichtige Funktionen erfüllen, z. B. den Wasser- und Nährstoffkreislauf aufrechterhalten, Kohlenstoff binden und die Grundlage für die Nahrungsmittelproduktion bilden. Schulgärten bieten einen Raum zum Lernen und zur Umsetzung der Theorie in die Praxis mit Experimente im Freien - doch nicht jede Schule hat Zugang zu solchen Ressourcen. Pflanzenkultursysteme (sogenannte Mikrokosmen) ermöglichen Untersuchungen unter kontrollierten Bedingungen im Schulgebäude, unabhängig von der Verfügbarkeit eines Schulgartens. Die Gestaltung der Bepflanzung kann im Rahmen eines Unterrichtsmoduls erfolgen oder geeignet sein, verschiedene Themen zu beleuchten (z.B. Stickstoffkreislauf, Wasserkreislauf, pH-Wert u.a.). Standardisierte Analysemethoden, Messungen physikalischer Parameter und Protokolle ermöglichen vergleichende Untersuchungen der Biodiversität und der Bodeneigenschaften an verschiedenen Standorten, was das Projekt dynamisch und interessant für die Schüler*innen macht. Die Miniprojekte können auch als Einstieg in die Diskussion sozioökonomisch und wissenschaftlich relevanter und aktueller Themen wie dem Klimawandel genutzt werden.
CEPLAS-Forscher*innen können die Unterrichtsmodule experimentell unterstützen und vereinfachte Methoden zur Analyse von Bodeneigenschaften und Biodiversität weiterentwickeln.
Mikrokosmen
Studienklasse: 10. bis 12. Klasse
Dauer: 3-4 Tage (jeweils 1-2 Stunden)
Ziele: Herauszufinden, welche Mikroorganismen und die Zugabe von welchen Düngemitteln eine positive Rolle bei der Entwicklung von Pflanzen spielen könnten. Dazu verwenden wir verschiedene Pflanzenarten mit unterschiedlichen Nährstoffbedürfnissen.
Anzahl der Teilnehmer*innen: Gruppe
Termine: Sommer
Ort: Schule
Anmeldung: per E-Mail an ceplas-resedu@uni-koeln.de
Mobiles Labor Bodenanalyse (Bodenkoffer)
Zielgruppe: Lehrer*innen
Dauer: 4-stündiger Workshop
Zielsetzung:
- Bestimmung von Bodeneigenschaften im Feld mit Hilfe eines mobilen Experimentierkoffers (Bodenkoffer).
- Praktisches Erlernen der Methoden zur Bodenanalyse mit dem Bodenkoffer.
- Kurze Einführung in das Thema Böden sowie eine Diskussion über die Einsatzmöglichkeiten des Koffers im Unterricht und die Verbindung zu anderen Schulprojekten des CEPLAS ResEdu Programms.
Anzahl der Teilnehmer*innen: 6 Lehrer*innen
Termine: Flexibel
Ort: Institut für Botanik, Biozentrum, Zülpicherstraße 47b, 50674 Köln.
Anmeldung: per E-Mail an ceplas-resedu@uni-koeln.de
Kostenfrei!
Bodencharakterisierung, Funktionen und ihre Auswirkungen auf die Biodiversität
In einem ersten Pilotversuch haben wir mehrere Bodenproben charakterisiert, ihre Mikrobiologie qualitativ verglichen und den Schüler*innen somit deutlich gemacht/demonstriert, dass der Boden ein komplexes Ökosystem ist, das Leben erhält. Auf der Grundlage dieser ersten Erfahrungen wird derzeit Lehrmaterial entwickelt, das verschiedene für den Ökologieunterricht relevante Themen behandelt.
CEPLAS Research and Education Integration von mobilen Geräten und Technologien
Um den Umfang des ResEdu-Programms zu erweitern und mit dem Tempo der modernen Technologien Schritt zu halten, haben wir eine langfristige Forschungs- und Lehrkooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Uwe Dettmar, Institut für Nachrichtentechnik an der Technischen Hochschule Köln (THK), aufgebaut. Im Rahmen dieser Kooperation arbeiten wir an der besseren Überwachung verschiedener physikalischer und chemischer Bodeneigenschaften und der Fernsteuerung von Bewässerungsprotokollen unter Nutzung des „Internet of Things“ (IoT). Konkrete Angebote sind derzeit in der Entwicklung.
