¹ DLR Schoollab Darmstadt
² DLR Schoollab Darmstadt
³ DLR Schoollab Darmstadt

Selbstwirksamkeitserfahrung durch selbständiges Experimentieren

Ziel des Workshops ist es aufzuzeigen, wie durch praktische Erfahrungen die Selbstwirksamkeitserfahrung von Kindern und Jugendlichen durch die Anwendung naturwissenschaftlicher und ingenieurwissenschaftlicher Fragestellungen gestärkt werden kann.

Das zentrale Element des Workshops bilden Experimente aus dem DLR School Lab Darmstadt, bei dem die Teilnehmerinnen und Teilnehmer z.B. in einer Sandbox ihre eigene Landschaft gestalten. Diese Landschaft wird anschließend nach verschiedenen Kriterien auf ihre Besiedelungsfähigkeit geprüft. Dabei kommt moderne Satellitentechnologie zum Einsatz, um den Mehrwert solcher Technologien für die Beobachtung und Analyse von Oberflächen zu verdeutlichen. Durch dieses Hands-On-Experiment erleben die Kinder und Jugendlichen direkt, wie ihre Entscheidungen und Handlungen konkrete Ergebnisse hervorbringen, indem sie ihre selbstgestaltete Landschaft auf Besiedelungsfähigkeit testen und dabei die Auswirkungen ihrer Wahl nachvollziehen können. Ziel ist es, Kindern, Jugendlichen sowie den Lehrenden einen neuen Denkansatz zu eröffnen: Mithilfe von ingenieurswissenschaftlichem Know-How lassen sich die Probleme von heute erkennen und lösen.

Der Workshop zeigt den Teilnehmenden, wie bereichernd der Besuch eines außerschulischen Lernortes und das praktische Erfahren für die Motivation und Selbsteinschätzung der Schülerinnen und Schüler sein kann. Ziel ist es, Lehrerinnen und Lehrern aufzuzeigen, wie durch Inanspruchnahme externer Angebote Begeisterung, Relevanz und Zugänglichkeit für naturwissenschaftliche und technische Themen geweckt und gestärkt werden kann.

Zur den Personen
Jennifer Bödecker studierte Materialwissenschaften an der Technischen Universität Darmstadt, wo sie nach Ihrem Diplom auch promovierte. Anschließend war sie Projektbearbeiterin im Rahmen eines interdisziplinären Sonderforschungsbereiches (Materialwissenschaft, Maschinenbau, Mathematik) an der Technischen Universität Darmstadt. Danach wechselte Sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin in das Institut für Werkstoffkunde (2015 – 1016) und in das MechCenter (2016 – 1019) Seit 2019 ist Jennifer Bödecker Studienkoordinatorin am MechCenter und übernahm 2024 die Leitung des DLR-School_Lab Darmstadt.

Dr. Ute Brinkmann ist seit Mai 2024 Leiterin des DLR_School-Labs an der TU Darmstadt. Nach Ihrem Studium und Promotion in Biophysikalischer und Physikalischer Chemie sammelte sie erste Berufserfahrungen als Wissenschaftliche Angestellte an der Universität Bielefeld sowie als Manager Produktentwicklung bei Johnson und Johnson GmbH. Nach ihrer Elternzeit führten Auslandsaufenthalte mit der Familie sie nach Milwaukee WI, Stockholm und Boston MA, wo sie an verschiedenen Schulen ehrenamtlichen Tätigkeiten nachging, darunter auch an der German International School of Boston. Von 2018 bis 2024 war Frau Dr. Brinkmann Wissenschaftliche Mitarbeiterin an der TU Darmstadt im Fachbereich Chemie / Fachdidaktik der Chemie.

Seit über 15 Jahren ist Elena Dröge in verschiedenen Funktionen und Positionen im Bereich der Wissenschafts- und Technologiekommunikation tätig: von der Politik über unterschiedliche Forschungsinstitutionen und Universitäten, Unternehmen bis Agenturen. Als Sozialwissenschaftlerin ist es ihr in ihrer aktuellen Tätigkeit als Referentin für Wissenschaftskommunikation und Marketing im Fachbereich Maschinenbau an der TU Darmstadt wichtig, komplexe Themen auf verständliche und persönliche Weise zu vermitteln, damit wissenschaftliche Erkenntnisse in der Gesellschaft wirksam werden können.

Pädagogische Hochschule Karlsruhe

Prodrugs – maskierte Wirkstoffmoleküle

Um Medikamente zur Therapie von Erkrankungen gezielt im Organismus zur Wirkung zu bringen, greift die pharmazeutische Industrie mitunter tief in die biochemische Trickkiste. Überraschend prominente Arzneimittel funktionieren nach dem Prodrug-Konzept.
Im Workshop werden in einem einführenden Vortrag umfangreiche Anregungen (Unterrichtskonzept, Experimente, Modelle) gegeben, auf welche Weise diese spannende und fächerübergreifende Thematik forschend-entwickelnd in den naturwissenschaftlichen Unterricht (Chemie, Biologie) der Sekundarstufe II implementiert werden kann.

Als Modellsubstanz dient 5-Aminosalicylsäure (5-ASA). Sie wird aufgrund ihrer entzündungshemmenden Wirkung in Arzneimitteln gegen Darmerkrankungen, wie z.B. Morbus Crohn und Colitis ulcerosa, eingesetzt. In unveränderter Form ist diese Verbindung in magensaftresistenten Tabletten enthalten, um die frühzeitige Resorption und anschließende Metabolisierung zu verhindern. Eine andere Strategie wird mit dem Prodrug-Konzept verfolgt: Hierzu wird 5-ASA z. B. in Azosalicylsäure, eine stabile Verbindung ohne eigene biologische Aktivität, überführt. Diese Verbindung wird dann im Darm durch bakterielle Azoreduktasen in aktive 5-ASA-Moleküle gespalten.
Im Anschluss an den Vortrag haben die Teilnehmerinnen und Teilnehmer die Möglichkeit, alle im Vortrag angesprochenen bzw. per Videoclip gezeigten Experimente selbst durchzuführen. Ein gedrucktes sowie ein digitales Skript werden kostenlos ausgegeben.

Max. Teilnehmerzahl pro Workshop: 18
Bitte bringen Sie eine Schutzbrille mit.

Zur Person
Prof. Dr. Matthias Ducci ist W3-Professor für Chemie und ihre Didaktik an der Pädagogischen Hochschule Karlsruhe (PHKA). Er hat an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg die Fächer Chemie und Mathematik für das Lehramt an Gymnasien studiert und dort im Arbeitskreis von Prof. Dr. Walter Jansen promoviert. Sein Referendariat hat er ebenfalls in Oldenburg absolviert. Danach war er einige Jahre als Studienrat an der KGS Rastede und als Lehrbeauftragter an der Universität Oldenburg tätig.
Sein Hauptforschungsinteresse gilt der experimentellen und konzeptionellen Erschließung innovativer Inhalte für den Chemieunterricht (curriculare Innovationsforschung).
Prof. Dr. Ducci war viele Jahre Mitglied im Herausgeberteam der Zeitschrift „Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule“. Seit 2018 ist er einer der drei Chefredakteure der Zeitschrift „Chemie konkret“ (CHEMKON). Zudem ist Prof. Dr. Ducci seit 2013 Leiter des GDCh-Fortbildungszentrums für Chemielehrkräfte an der PHKA.

¹ Universität des Saarlandes
² Universität des Saarlandes

Moderne Methoden der Hochdurchsatzsequenzierung

In den vergangenen 10 Jahren haben bahnbrechende technische Entwicklungen in DNA-Sequenzier-Technologien dazu geführt, dass Genome heutzutage schnell, kostengünstig und (fast) fehlerfrei entschlüsselt werden können. Die Genomsequenzierung ist mittlerweile so effizient geworden, dass sie Einzug in die medizinische Regelversorgung genommen hat¹.
Aufbauend auf Genom-Sequenziertechnologien der sogenannten 2. und 3. Generation wurde zudem eine Vielzahl neuer methodischer Ansätze entwickelt, die es erlauben nicht nur Genome schnell und kostengünstig auszulesen, sondern auch die Funktionalität des Genoms bis in einzelne Zellen zu entschlüsseln. Hierzu zählen z.B. die Epigenomik², d.h. das Auslesen der epigenetischen Kodierung des Genoms, wie auch die Einzelzellgenomik³, d.h. ein Auslesen der Transkription = der Umschreibung von DNA in RNA in einzelnen Zellen.
In unserem Workshop werden wir kurz in die Grundprinzipien verschiedenster neuester Sequenziertechnologien einführen, verbunden mit einem Besuch in unserer Sequenzier-Facility. Wir werden veranschaulichen, wie komplexe Sequenzierdaten entstehen und mit Hilfe von Hochleistungsrechnern dekodiert und verarbeitet werden. Zudem werden wir kurz auf unsere Arbeiten im Bereich der Epigenomik eingehen und die Bedeutung von Datensicherheit⁴ und Daten-Nutzungn⁴ mit den TeilnehmerInnen diskutieren.

1) https://www.gentechnologiebericht.de/publikationen/im-fokus-genomdaten-2024
2) https://www.gentechnologiebericht.de/fileadmin/Gentechnologiebericht/2017_BBAW_Epigenetik_Kurzfassung.pdf
3) https://www.gentechnologiebericht.de/fileadmin/Gentechnologiebericht/BBAW_Einzelzellanalyse_Walter_Schickl.pdf
4) https://www.ghga.de/Downloads/GHGA_brochure_2023.pdf

Zur den Personen
Julia Schulze-Hentrich studierte Biologie sowie Biologie/Chemie für das Lehramt an Gymnasien an den Universitäten Göttingen und Jena und verbrachte ein Forschungsjahr an der University of California, Berkeley. 2010 promovierte sie im Genetics Graduate Program der University of British Columbia, Vancouver. Seit 2011 war Frau Schulze-Hentrich zunächst PostDoc und leitete dann die Arbeitsgruppe „Epigenetik neurodegenerativer Erkrankungen” am Institut für Medizinische Genetik am Universitätsklinikum Tübingen. Seit 2023 ist sie Professorin am Lehrstuhl für Genetik/Epigenetik an der Universität des Saarlandes.

Jörn Erik Walter studierte Biologie in Darmstadt und Berlin, wo er 1987 an der Freien Universität sein Diplom erhielt und 1990 promovierte. Er war Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin, habilitierte 1999 an der Humboldt-Universität und war seit 2000 Uni-Prof. an der Universität des Saarlandes. Seit 2024 ist er hier Senior-Professor für Genetik/Epigenetik. Jörn Walter ist Co-Sprecher des Internationalen Humanen Epigenom Programs (IHEC), Mitglied der Academia Europaea, Mitgründer der Epigenomics AG, Berlin und stellv. Sprecher der AG Gentechnologiebericht am BIH, Berlin.

Fachbereich Experimentalphysik, Universität des Saarlandes, Saarbrücken

Freihandexperimente: Entdecken Sie die spannende Welt der Physik mit unserem „Lab-in-a-Box“

Wir bieten Schulen und anderen Bildungseinrichtungen die Möglichkeit, faszinierende „hands-on“-Experimente zu unterschiedlichen physikalischen Themenbereichen durchzuführen. Unsere Experimentierkisten decken derzeit die folgenden Bereiche ab: „Physik des Lichts“, „Physik der Flüssigkeiten“, „Physik des Haftens und Klebens“, „Physik der Flüssigkristalle“, „Energieumwandlungen“ und „Rasterkraftmikroskopie“.

Warum ist der Himmel blau? Wie entsteht ein Regenbogen? Haben Schaumbläschen eine Ordnung? Diese und viele weitere spannende Fragen können die teilnehmenden Lehrkräfte und Schülerinnen und Schülern in unseren Workshops selbst erforschen. Mit den Versuchen aus dem „Lab-in-a-Box“ werden diese physikalischen Phänomene greifbar und verständlich.

Unsere Experimente sind so gestaltet, dass die Schülerinnen und Schüler eigenständig arbeiten können. Zudem sollen die ausgesuchten Experimente Emotionen („Oh – toll!“) und intensive Sinneseindrücke wecken durch Fühlen, Tasten und Sehen, also durch eigenes Erfahren. Ein ausführliches Begleitheft bietet zudem zahlreiche Hilfestellungen, falls ein Versuch einmal nicht auf Anhieb gelingt. Die Alukisten enthalten verschiedene Experimente, die in einer Doppelstunde oder auch über einen längeren Zeitraum hinweg durchgeführt werden können.

Im Workshop haben die teilnehmenden Lehrkräfte die Möglichkeit, die Experimente selbst auszuprobieren. Die Kisten können per Paketdienst auch zugesandt werden. Alternativ besteht im Umkreis von unter einer Autofahrstunde rund um Saarbrücken die Möglichkeit, dass eine Person im Rahmen des Freiwilligen Sozialen Jahres eine oder mehrere Schulklassen mit dem Lab-in-a-Box vor Ort besucht.

Tauchen Sie ein in die Welt der Physik und erleben Sie, wie spannend und lehrreich Experimente sein können!

Zur Person
Prof. Dr. Karin Jacobs studierte Physik an der Universität Konstanz. Ein Auslandsaufenthalt am Weizmann Institute of Science in Israel motivierte sie, Oberflächenphysik und Polymerchemie in einer Dissertation zu verbinden. Nach der Promotion 1997 an der Universität Konstanz wechselte sie an das MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung (damals Berlin, heute Potsdam), dann 1999 an die Universität Ulm. 2001 ging sie dann als Projektleiterin in die Industrie zur Bayer AG nach Leverkusen in die Zentrale Forschung. 2003 folgte sie einem Ruf auf eine Professur in der Physik an der Universität des Saarlandes, wo sie – nach Ablehnung mehrerer Rufe – seitdem eine experimentelle Forschergruppe im Zentrum für Biophysik leitet. Karin Jacobs koordinierte das Schwerpunktprogramm „Nano- und Mikrofluidik“, ist Mitglied im Vorstand des Sonderforschungsbereiches SFB 1027 zur Modellierung biophysikalischer Systeme, ist Fellow der Max Planck School „Matter to Life“, war Mitglied im Wissenschaftsrat und ist derzeit auch Vizepräsidentin der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG.

Schloß-Gymnasium, Düsseldorf-Benrath

Bat-Escape (nicht nur für Biologie-Lehrkräfte)

Rätsel lösen macht Spaß, und dabei wird zudem die Entwicklung wichtiger Schlüsselkompetenzen wie Kooperation, Kommunikation, Problemlösefähigkeit und kreatives Denken unterstützt. Es lohnt sich also die Arbeit in ein selbst entwickeltes Escape zu stecken. Kleine Escapes können aber von Lernenden auch selbst erstellt werden.

In diesem Workshop schlüpfen die Teilnehmenden in die Rolle von Detektiven, um sich aus einer Fledermaus-Höhle herausspielen. Dabei müssen Rätsel rund um Fledermäuse gelöst werden. Sie erfahren also ganz praktisch, wie die Escape-Methode im Unterricht eingesetzt werden kann, um die Motivation der Lernenden zu steigern.

Nach dem erfolgreichen Öffnen der Schatzkiste diskutieren wir Möglichkeiten diese Methode im naturwissenschaftlichen Unterricht oder einfach nur als Teambildungsmaßnahme einzusetzen. Es werden auch kurze Einblicke in einsetzbare Tools gegeben.

Ziel dieses Workshops ist es, die Teilnehmenden für die Methode zu begeistern und zu zeigen, dass auch mit relativ wenig Aufwand kleine Escape-Elemente in den Unterricht eingebaut werden können.

Zur Person
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.

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Erkunde die Welt mit den Sensoren deines Smartphones, Tablets oder Microcontrollers

Smartphones und Tablets sind mit einer Fülle von Sensoren ausgestattet. Die freie App phyphox macht ihre Daten einfach verfügbar und ermöglicht so naturwissenschaftliche Experimente losgelöst von Materialsammlungen und spezialisierten Werkzeugen. Über drahtlose Schnittstellen lassen sich praktisch beliebige externe Sensoren einbinden und das Spektrum zugänglicher Phänomene erheblich erweitern.

Im Workshop wird ein Überblick gegeben, wie vielfältig die App mittlerweile eingesetzt wird. Dabei gibt es viel gemeinsame Zeit, verschiedene Beispiele auszuprobieren, darunter erstmalig welche mit der Kamera.

Bitte vorab phyphox installieren: phyphox

Der QR-Code führt ebenfalls zur Downloadseite von phyphox.

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 Gymnasien. 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 und seit Oktober 2023 ist er am I. Physikalischen Institut A im Rahmen des Kompetenzverbunds lernen:digital an der Weiterentwicklung von Fortbildungen zur digital gestützten Förderung experimenteller Kompetenzen und zu Smartphone-Experimenten beteiligt.