Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Erkunde die Welt mit den Sensoren deines Smartphones, Tablets oder Microcontrollers
Etwa 95% aller Jugendlichen bzw. jungen Lernenden besitzen Smartphones. Mit der freien App phyphox verwandeln sich diese – oder auch Tablets – in mobile Labore. Damit sind naturwissen-schaftliche Experimente losgelöst von Materialsammlungen und spezialisierten Werkzeugen möglich. Microcontroller erweitern noch einmal erheblich das Spektrum zugänglicher Phänomene.

Im Workshop werden einige Beispiele und Anregungen sowie Wege, das Potenzial zu erweitern, gezeigt und – soweit möglich – gemeinsam ausprobiert.

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Zur Person
Jens Noritzsch diplomierte 1999 an der Universität Dortmund und forschte dort sowie an der Ruhr-Universität Bochum bis 2010 in der Phänomenologie der Hochenergiephysik. Von 2009 bis 2013 unterrichtete er zunächst Physik, dann auch Mathematik an nordrhein-westfälischen Gym-nasien. Von 2014 bis 2020 arbeitete er im Bildungsmarketing bei der Casio Europe GmbH und bildete unter anderem Lehrkräfte zum Technologieeinsatz fort. Seit April 2020 ist er Referent für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit für phyphox am II. Physikalischen Institut A der RWTH Aachen University.

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.