¹ XLAB – Göttinger Experimentallabor für junge Leute
² XLAB – Göttinger Experimentallabor für junge Leute

Webbasiertes Arbeiten mit DNA-Sequenzen
Die Bioinformatik spielt eine wichtige Rolle in verschiedenen Bereichen der Biologie und Medizin. Sie ermöglicht beispielsweise die Vorhersage von Proteinstrukturen, die Identifizierung von Genen und regulatorischen Elementen, die Analyse von evolutionären Beziehungen zwischen Arten, die Entdeckung neuer Medikamente und die personalisierte Medizin.
In diesem Workshop stehen molekularbiologische Genbanken und die Anwendung von bioinformatischen Programmen im Fokus. Im Rahmen einer Datenbankrecherche lernen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer, wie man Gensequenzen und andere Informationen über ein Gen, wie Funktion und Struktur, finden und extrahieren kann. Darauffolgend wird ein webbasiertes Programm vorgestellt, mit dem DNA-Sequenzen im Detail analysiert werden können. Beispielhaft dafür wird Plasmid-DNA auf Restriktionsschnittstellen untersucht, in silico geschnitten und die resultierenden DNA-Fragmente mittels einer virtuellen Agarosegel-Elektrophorese visualisiert.
Die in diesem Workshop vorgestellten Anwendungen können leicht in den Unterricht zu PCR, Restriktionsenzyme, Agarosegel-Elektrophorese und Proteinstruktur integriert werden – zur Demonstration oder als zusätzliche Lerneinheit. Voraussetzung dafür sind ein gut funktionierendes WLAN und geeignete Endgeräte wie Tablets, Laptops oder Smartphones.

Zur Person
Dr. Kristina Wiege ist Dozentin im XLAB – Göttinger Experimentallabor für junge Leute für Molekularbiologie und Immunologie. Sie bietet regelmäßig Fortbildungen zu aktuellen Methoden der Lebenswissenschaften wie z.B. zum Thema CRISPR/Cas an. Neben ihrer Dozentinnentätigkeit hat sie Artikel in den Zeitschriften Computer und Unterricht und der Abibox veröffentlicht und ist als Ausbilderin für Biologielaborantinnen und -laboranten im XLAB tätig.
Dr. Carsten Nowak arbeitet im XLAB als Dozent für Physik. Ein Schwerpunkt seiner Tätigkeit ist die Entwicklung von Experimenten zur Vermittlung physikalischer Grundlagen anhand moderner, alltagsrelevanter Systeme. Derzeit arbeitet er daran, aktuelle Entwicklungen der Quantentechnologie im XLAB experimentell erfahrbar zu machen. Dabei schätzt er den Wert von Simulationen zur Unterstützung von Lernprozessen.

Kieler Forschungswerkstatt
food:labor

food:labor – nachhaltige Herstellung von Lebensmitteln
Ob Fleischersatzprodukte, vegane Aufstriche oder pflanzliche Milchalternativen – sie sind allgegenwärtig und längst State-of-the-Art im Einzelhandel. Denn Ernährung und unser Umgang mit Lebensmitteln haben einen beträchtlichen Einfluss auf das Klima.
Am außerschulischen Lernort „Kieler Forschungswerkstatt“ bietet das food:labor Schülerinnen und Schülern die Chance, sich mit den Facetten unseres Lebensmittelsystems auseinander zu setzen. Sie begegnen aktuellen Forschungsfragen der Lebensmitteltechnologie, experimentieren und erarbeiten so Hintergrundwissen, um selbstbestimmte und bewusste Entscheidungen im Supermarkt zu treffen.
In diesem Workshop werden wir gemeinsam eine der Lernstationen des food:labors durchführen. Wir werden Pflanzendrinks herstellen, ihren Proteingehalt photometrisch bestimmen und den ökologischen Fußabdruck beleuchten. Auf Sie warten fächerverbindende Inhalte sowie Herstellung eines Lebensmittels, ernährungsphysiologische Bewertungen, methodisches Arbeiten und ein Selbstbau-Photometer auf Basis eines Arduinos.

Zur Person
Antonia Grubert hat an der CAU Kiel ihren Master in Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften absolviert. Anschließend arbeitete sie am Institut für Humanernährung und Lebensmittelkunde – Abteilung Lebensmittetechnologie. Hier entwickelte sie außerschulische Lerneinheiten zum Thema „nachhaltige Herstellung von Lebensmitteln“ und baute das food:labor an der „Kieler Forschungswerkstatt“ mit auf. Sie arbeitet im Rahmen von Seminaren gemeinsam mit Lehramtsstudierenden und unterstützt diese bei der Konzeptionierung und Durchführung von Lerneinheiten rund um nachhaltige Lebensmittel. Aktuell leitet sie das food:labor und ist im LeaP@CAU – „Lehramt mit Perspektive an der CAU zu Kiel – Implementierung und Dissemination“ tätig.

IPN – Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik, Kiel
Abteilung Didaktik der Biologie

Ist eine Routinemethode im Labor im Kontext Epigenetik auch für den Biologieunterricht geeignet?
Der genetische Code stellt zunächst nur die Grundausstattung eines Organismus dar. Epigenetische Mechanismen sorgen für eine umweltbedingte Regulation des Genotyps zur Ausbildung des Phänotyps. Das life:labor der Kieler Forschungswerkstatt stellt in seinen Schülerveranstaltungen zwei epigenetische Mechanismen vor und führt den Nachweis eines Mechanismus mittels Restriktionsansatz und Agarose-Gelelektrophorese durch. Da praktische Methoden im Biologieunterricht oft nicht durchführbar sind, sei es aufgrund von Zeit- oder Personalmangel oder fehlender Ausstattung, kann ein außerschulischer Lernort Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit bieten, so Praxiserfahrung zu sammeln.

In dieser Veranstaltung wird Ihnen gezeigt, wie diese Thematik und Praxis im Biologieunterricht gestaltet werden kann. Dazu gibt es zunächst eine theoretische Einführung in die Epigenetik. Im Anschluss stellen Sie mit Geräten und Substanzen aus dem life:labor ein eigenes Agarosegel her. Sie überführen verschiedene Farbmarker, die den Restriktionsansatz simulieren, in die Geltaschen und starten dann den Gelelektrophorese-Lauf. Abschließend erfolgt die Auswertung der Gelergebnisse.

Zur Person
Dr. Birgit Heyduck hat an der Universität Bremen in der Fachwissenschaft Biologie studiert und dort im Bereich der marinen Mikrobiologie und Molekularbiologie über Cyanobakterien promoviert.

Seit 2009 arbeitet Frau Dr. Heyduck als Leiterin der Laboranlage der Abteilung Didaktik der Biologie am IPN – Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik. Dort werden im Rahmen des life:labors der Kieler Forschungswerkstatt Veranstaltungen für Schulklassen der Sekundarstufe II durchgeführt, die in Theorie und Praxis an die Fachanforderungen der Biologie anknüpfen und diese vertiefen.

¹ Schloß-Gymnasium Düsseldorf-Benrath, „Physik mit c“
² Schloß-Gymnasium, Düsseldorf-Benrath

Interaktive Bücher in H5P: Moderne, digitale und aktivierende Inhalte im Kontext von Erklärvideos erstellen
Erklärvideos spielen im außerunterrichtlichen Lernen für Schülerinnen und Schüler schon seit Jahren für viele Fächer eine zentrale Rolle. Neben einer Hilfestellung bei Hausaufgaben oder einer fachlichen Vertiefung bestimmter Lerninhalte ermöglichen sie oftmals auch einen groben Überblick spezieller Themengebiete. Was früher der „Blick ins Buch“ war, ist heute oftmals eine „google“- oder „youtube“-Suche. Eine Fülle an Videos ganz unterschiedlicher Stilrichtungen und Niveaustufen stehen den Nutzern heutzutage problemlos zur Verfügung. Dabei ist eine Problematik im Konsum von (Erklär-)Videos nach wie vor die passive Position des Betrachters. Eine eigene aktive Rolle spielt der Betrachter nicht.

Wäre es nicht großartig, die Auseinandersetzung mit einem Videocontent spielerisch zu gestalten? Den Zuschauer zu aktivieren und motivierend in das Video einzubetten? In diesem Workshop erfahren Sie mehr über die Möglichkeiten, die Ihnen die Software H5P bietet und wie Sie damit interaktive Lerninhalte gestalten. Insbesondere lernen Sie die Möglichkeiten eines interaktiven Buches kennen, welches rund um ein Erklärvideo aufgebaut ist. Ziel ist es, dass Sie mit Ihrem eigenen interaktiven Buch für Ihr nächstes Unterrichtsvorhaben den Workshop beenden.

Zu den Personen
Max-Friedrich Metelmann ist Oberstudienrat am Schloß-Gymnasium in Düsseldorf-Benrath und unterrichtet Physik und Mathematik. Nach seinem Referendariat 2015 führte ihn sein Weg über den Auslandschuldienst nach 2,5 Jahren nach Benrath. Mit Beginn der Coronakrise startete er den YouTube-Kanal „Physik mit c“, auf dem er regelmäßig selbst produzierte Physik-Erklärvideos veröffentlicht. Seine Videos zeichnet aus, dass sie gemeinsam mit Schülerinnen und Schülern gedreht sind und grundsätzlich ein Experiment im Mittelpunkt des Videos steht. Moderner Physikunterricht, der neue Medien nutzt, um Schülerinnen und Schüler zu motivieren und insbesondere auch individuell zu fördern, steht im Zentrum seines Interesses.

Nach ihrem Abschluss im Fach Biologie und Chemie an der Universität Potsdam im Mai 2002 legte Kathrin Marquardt im Februar 2007 ihr 2. Staatsexamen am Seminar Bonn/Troisdorf ab. Sie ist MINT-Beauftragte am Schloß-Gymnasium in Benrath, 2017 erfolgte ihre Ernennung zur Oberstudienrätin.
Kathrin Marquardt ist Teil des Netzwerks digitalisierter Chemieunterricht der Bergischen Universität Wuppertal und arbeitet an der Erstellung eines Selbstlernkurses für Lehrende zu H5P im Chemieunterricht in Moodle mit.
Darüber hinaus ist sie Autorin des Buches „#MoodleKannMehr – Nicht nur im Distanzunterricht!“ und bietet Mikrofortbildungen für Kollegen und Kolleginnen an, darunter Themen wie Moodle, H5P, StopMotion, iMovie und Erklärvideos.

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Generative KIs im Unterricht | Gefahren erkennen – Potenziale nutzen – Bildung ermöglichen
Entdecken Sie die spannende Welt generativer KIs im Unterricht! Der Workshop eröffnet Ihnen Perspektiven auf die vielfältigen Potenziale, die Künstliche Intelligenz für den Bildungsprozess bieten kann. Dafür werden Sie zunächst in die Grundlagen von generativen KIs eingeführt, um dann gemeinsam exemplarische Lehr-Lern-Szenarien zu entwickeln. Anstatt KI als Bedrohung zu sehen, soll der Workshop Sie dazu ermutigen, die Möglichkeiten zu erkennen, die sie bietet, um Lernprozesse individuell zu fördern und zu intensivieren. Selbstverständlich wird dabei nicht die kritische Auseinandersetzung mit potenziellen Risiken und Herausforderungen vernachlässigt, die auch für den Einsatz im Unterricht reflektiert werden müssen. Ziel des Workshops ist es, gemeinsam zu erarbeiten, wann und unter welchen Bedingungen der Einsatz von KIs im Unterricht sinnvoll ist, um ideale Bedingungen für sowohl Lern- als auch Bildungsprozesse zu schaffen.

Zur Person
Nicolaus Wilder arbeitet in der Abteilung für Allgemeine Pädagogik an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und ist Gründungsmitglied des Virtuellen Kompetenzzentrums Schreiben lehren und lernen mit Künstlicher Intelligenz.

¹ Helmholtz-Zentrum Hereon, Schülerlabor Quantensprung
² Helmholtz-Zentrum Hereon, Schülerlabor Quantensprung

Erneuerbare Energien praktisch erfahren – Wasserstoff und Brennstoffzelle – “Ich glaube, dass Wasser eines Tages als Brennstoff dienen wird.“
Bereits 1875 ließ der französische Schriftsteller Jules Verne auf der „Nautilus“ den amerikanischen Ingenieur Cyrus Smith diesen Satz sagen.
Wir wissen heute, dass Wasser kein Brennstoff ist, aber man daraus den Brennstoff „Wasserstoff“ erzeugen kann. Eine Problematik der erneuerbaren Energien, wie Wind- und Solarenergie, ist ihre nicht ständige Verfügbarkeit. In diesem Workshop wird Wasserstoff als mögliches Speichermedium vorgestellt. In unterschiedlichen Experimenten werden Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser per Elektrolyse mit Solarenergie gewonnen, gemessen und nachgewiesen. Mit dem Einsatz der Brennstoffzelle werden die Teilnehmenden selbst eine Umwandlungskette von der Erzeugung und Speicherung des Wasserstoffs bis zur Umsetzung in elektrische Energie aufbauen. Das Helmholtz-Zentrum Hereon erforscht unter anderem Metallhydride als Speichermöglichkeit für Wasserstoff und Photoelektroden für die Wasserstoffgewinnung. Das Schülerlabor Quantensprung vom Helmholtz-Zentrum Hereon existiert seit 2002 und bietet jährlich ca. 150 Experimentiertage ab Jahrgangsstufe 10 mit diesem Thema an.

Zu den Personen

Im Schülerlabor Quantensprung vom Helmholtz-Zentrum Hereon verstehen wir uns als Team, die an einem authentischen Lernort die aktuellen Forschungsfelder durch Experimentiertage den Teilnehmenden näherbringen.

Dr. Sabine Mendach studierte an der Universität Hamburg Chemie und schloss ihr Studium mit einer Diplomarbeit im Bereich Toxikologie ab. Nach erfolgreicher Promotion am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf folgte eine mehrjährige wissenschaftliche Tätigkeit in der Funktion einer Projektleiterin (Postdoc) auf dem Gebiet der biochemischen Endokrinologie mit Lehrtätigkeit im medizinischen Vorklinikum. Seit 2005 ist Frau Dr. Mendach als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Helmholtz-Zentrum Hereon im Bereich Wissenschaftskommunikation und Nachwuchsförderung beschäftigt und hat 2014 die Leitung des Schülerlabors Quantensprung übernommen.

Birte Cirotzki studierte an der Universität Hamburg Biologie und Chemie auf Lehramt. Während ihrer Schul- und Studienlaufbahn war sie als Exchange Student ein Jahr in den USA, machte ein halbes Jahr Studienerfahrungen in Argentinien und recherchierte für ihre Examensarbeit in Venezuela. Nach ihrem Referendariat in Lüneburg unterrichtete sie an der Alfred Nobel Schule in Geesthacht. Während dieser Zeit war sie Fachbereichsleiterin für Chemie, entwickelte in einer CHik-Arbeitsgruppe („Chemie im Kontext“) neue Unterrichtskonzepte und arbeitete in der Lehrerfortbildung mehrere Jahre als SINUS-Set-Koordinatorin („Steigerung der Effizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts“). Seit Anfang 2016 unterstützt Frau Cirotzki als abgeordnete Lehrerin das Schülerlabor Quantensprung.