CEPLAS Schulprojekt Research and Education "Wissenstransfer von der Forschung in die Schule"

Nachhaltiger Wissenstransfer von CEPLAS Forschungsthemen in den praxisorientierten Unterricht

Das CEPLAS Schulprojekt wurde 2015 gemeinsam von CEPLAS, dem Zentrum für LehrerInnenbildung sowie dem Institut für Biologiedidaktik an der Universität zu Köln konzipiert. Ziel ist es, bei Schüler/innen frühzeitig die Faszination des wissenschaftlichen Arbeitens und das Interesse an Pflanzenforschung zu wecken, indem sie in kleinen angeleiteten Experimenten bereits in der Oberstufe erste praktische Erfahrungen sammeln können.

Durch immer enger werdende Lehrpläne sind Lehrerinnen und Lehrer immer seltener in der Lage, ihren Schüler/innen wissenschaftliche Grundlagen, beispielsweise in der Biologie, in der nötigen Tiefe zu vermitteln und deren Bedeutung für die Gesellschaft hervorzuheben. Das CEPLAS Projekt „Research & Education“ möchte dazu beitragen, diese Lücke zu schließen. Daher werden spezielle Lehrmodule entwickelt, die von Biologielehrer/innen in der Oberstufe ohne größeren Aufwand oder spezielle Hilfsmittel durchgeführt werden können und Lehrer/innen motivieren soll, neue Aspekte der Pflanzenbiologie im Unterricht zu thematisieren. Darüber hinaus sind in diesem Projekt Lehramtsstudierende wesentlich in die Entwicklung und Anwendung der Module eingebunden und sammeln somit bereits frühzeitig Praxiserfahrung.

Der thematische Schwerpunkt liegt bisher auf der Interaktion von Pflanzen mit der Umwelt, aber langfristig sollen auch andere Lehrmodule aus dem CEPLAS Kontext, z.B. zur Thematik Ernährungssicherheit, Klimawandel oder Grüne Gentechnik entwickelt werden.

Das CEPLAS „Research & Education“ Projekt verbindet in innovativer Weise die Expertise experimenteller und didaktischer Wissenschaftler/innen mit der von Fachlehrer/innen, Lehreramtsstudierenden und Schüler/innen. Darüber hinaus soll es auch als “best practise” Beispiel für andere Fachrichtungen dienen und die Konzepte des „Forschenden Lernens“ und des Epochenunterrichts kombinieren, um die Lehre an Universität und Schule den aktuellen Anforderungen anzupassen.

Seit September 2016 wird das CEPLAS Research and Education Projekt zusätzlich von der Robert Bosch Stiftung unterstützt.

CEPLAS Research & Education „Wissenstransfer von der Forschung in die Schule“

Konzept und Mehrwert für die Schulen

Es gibt bereits verschiedene Formen des Wissenstransfers von der Forschung in die Schule, wobei diese jedoch mehrheitlich auf zeitlich eng begrenzten Angeboten basieren. Alternativ soll am Beispiel des CEPLAS-Exzellenzclusters eine längerfristige Form des Wissenstransfers erprobt werden, welche die Exzellenzforschung und die Ausbildung zukünftiger Lehrer/innen sowie externe Kooperationspartner miteinbezieht. Sowohl zukünftige als auch Lehrer/innen im Dienst erhalten Einblicke in die moderne Pflanzenforschung und können bei der Entwicklung der Lehreinheiten mitwirken.

Die individuelle Förderung, die auch an weiterführende Schulen zunehmend im Fokus steht, ist ohne einen erheblichen Mehraufwand der Lehrer nicht einfach zu leisten. Hierfür hat der Exzellenzcluster CEPLAS ein exzellentes Angebot zur Förderung motivierter und interessierter Biologieschüler/innen entwickelt. Darüber hinaus leistet die Kooperation mit CEPLAS einen Beitrag zur Vorbereitung auf Studium und Beruf, wie es auch in den Richtlinien des Schulministeriums Nordrhein-Westfalens gewünscht wird.
In der Pilotphase liegt der Fokus auf folgenden biologischen Fragestellungen:

  • Wie beeinflussen Umweltfaktoren und die Genetik der Pflanze ihr Zusammenspiel mit den Mikroorganismen im Boden?
  • Welche Auswirkungen haben Mikroorganismen, die die Pflanze besiedeln (das Mikrobiom) auf die Entwicklung und das Wachstum der Pflanze?

Beide Themen enthalten Lehrstoff, der für das Abitur relevant ist.
Unsere bisherigen Partnerschulen zeichnen sich durch ein klares Bekenntnis der Schulleitungen zur Unterstützung dieses Projekts sowie durch aktive Biologiefachgruppen und hohe Motivation bei Lehrer/innen und Schüler/innen aus.
Wenn auch Ihre Schule interessiert ist an der Kooperation mit dem Exzellenzcluster CEPLAS, sprechen Sie uns gerne direkt an!

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Entwicklung forschungsnaher Lehrmodule

Im Pilotprojekt werden motivierte Oberstufenschüler/innen und Biologielehrer/innen mit Lehramtsstudierenden und Wissenschaftler/innen aus den vier CEPLAS Partnerinstitutionen zusammengebracht, um gemeinsam Forschungs- und Lehrmodule für Gymnasien zu entwickeln.

Zunächst sind Lehramtsstudierende im Rahmen ihres Berufsfeldpraktikums 3 Wochen in einem CEPLAS Labor, wo Ihnen von CEPLAS Wissenschaftler/innen die Forschung näher gebracht und ihnen neueste Konzepte und Methoden aus den Pflanzenwissenschaften vermittelt werden. Anschließend entwickeln die Studierenden forschungsnahe Lehrmodule in Zusammenarbeit mit dem Institut für Biologiedidaktik und dem Zentrum für LehrerInnenbildung. Hierbei dienen Leitfaden-basierte Interviews mit CEPLAS-Wissenschaftler/innen und Lehrkräften als Grundlage. Ob ihre Module sich für den Unterricht eignen, können die Studierenden dann einige Wochen später direkt an Oberstufenschüler/innen „erproben“, die den Biologieunterricht gemeinsam mit ihren Lehrer/innen für einige Tage an die Universität zu Köln verlegen. Das gesamte Projekt wird wissenschaftlich eng begleitet und die Evaluation des Wissenstransfers erfolgt qualitativ durch Interviews mit Lehramtsstudierenden, Lehrkräften und Schüler/innen im Rahmen einer Doktorarbeit. Der nächste Schritt ist nun die Weiterentwicklung der bereits erprobten und optimierten Lehrmodule, sodass diese von den Lehrer/innen selbst im Schulunterricht eingesetzt werden können.

Ein wichtiges Resultat dieses Kooperationsprojekts wird die Schaffung von praxisnahen Unterrichtsmodulen sein, die aktuelle CEPLAS Forschungsergebnisse aus der grundlagenorientierten und angewandten Pflanzenforschung in einer direkt im Unterricht einsetzbaren Form vermitteln und dort anknüpfen, wo reguläre Schulbücher der Sekundarstufe II enden.

Mittelfristig ist der Aufbau von Biologie-Schüler/innen-Laboren an der Universität zu Köln, sowie Kooperationen mit der Technischen Hochschule Köln und die Integration in das „Global Learning and Observations to Benefit the Environment“ (GLOBE) geplant.

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Experimentelle Ansätze

In den bisher konzipierten Lehrmodulen standen die Interaktionen zwischen Pflanzen und ihrer Mikroflora im Vordergrund. Bei diesen Interaktionen handelt es sich um eine der in CEPLAS erforschten komplexen pflanzlichen Eigenschaften. Hierzu haben sich nachfolgende Möglichkeiten für Experimente ergeben:

  • Unterschiedlich bewirtschaftete Schulgärten ermöglichen Studien in freier Natur.
  • Pflanzenkultivierungssysteme (sog. Mikrokosmen) erlauben Untersuchungen unter kontrollierten Bedingungen im Schulgebäude.
  • Die Gestaltung der Bepflanzung erfolgt in Abstimmung mit der Thematik der zu entwickelnden Lehrmodule.
  • Standardisierte Messmethoden und –protokolle erlauben vergleichende Studien zur Biodiversität an verschiedenen schulischen und außerschulischen Standorten.
  • Physikalische Messmethoden dienen der Überwachung der Bodeneigenschaften. Die Einbindung von mobilen Endgeräten wird geprüft.
  • Außerdem unterstützen CEPLAS Forscher/innen die Lehrmodule experimentell und entwickeln vereinfachte Methoden zur Analyse von Bodeneigenschaften und Biodiversität.

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    Kontakt

    Prof. Dr. Marcel Bucher
    CEPLAS Marcel Bucher

    m.bucher[at]uni-koeln.de

     +49 221 470-2481

    Botanical Institute, Cologne Biocenter
    University of Cologne

    Zülpicher Straße 47b

    50674 Cologne

    www.bucherlab.uni-koeln.de

    Dr. Martin Willmann
    CEPLAS Martin Willmann

    martin.willmann[at]uni-koeln.de

     +49 0221-470 7326

    Cologne Biocenter

    University of Cologne
    Zuelpicher Strasse 47b

    50674 Cologne

    Informationsflyer zum Berufsfeldpraktikum

    Heinrich Heine University
    University of Cologne
    Max Planck Institute for Plant Breeding Research
    Forschungszentrum Jülich