Leibniz-Rechenzentrum der Bayerischen Akademie der Wissenschaften

Guter Biologieunterricht mit (trotz) digitalen Medien
Digitalisierung ist in aller Munde, doch nach wie vor ist weitgehend offen, wie digitale Medien im Unterricht so integriert werden können, dass dieser dadurch „qualitativ besser“ wird.

In dieser Veranstaltung lernen Sie verschiedene digitale Werkzeuge für den Biologieunterricht kennen (z.B. digitale Bestimmungswerkzeuge, Messwerterfassungssysteme, digitale Simulationen / Animationen) und reflektieren deren Potential für den Unterricht. Dabei soll der Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung im Zentrum stehen.

Zur Person
Dr. Monika Aufleger hat Biologie und Chemie für das Lehramt an Gymnasien studiert. Nach dem Referendariat ging der Weg zur Promotion zurück an die Universität. Schon mit dem Promotionsthema „Förderung des systemischen Denkens durch computergestützten Unterricht“ setzte sich Frau Aufleger mit den Möglichkeiten digitaler Medien im Biologieunterricht auseinander.

Nach mehrjährigem Schuldienst ist Frau Dr. Aufleger seit 2002 als Lehrkraft für besondere Aufgaben am Institut für die Didaktik der Biologie für die didaktische Ausbildung zukünftiger Biologielehrkräfte verantwortlich. Als Mitglied der „Forschergruppe Lehrerbildung Digitaler Campus Bayern“ und dem Multiplikatoren-Projekt „DigitUS“ ist die Auseinandersetzung mit den Potentialen digitaler Medien im Unterricht immer wieder im Fokus der fachdidaktischen Auseinandersetzung.

Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam

Malariamedikamente aus Pflanzenabfall
Artemisinin Combination Therapies (ACT) sind die wirksamsten Medikamente gegen Malaria und werden zur Behandlung von über 350 Millionen Patienten pro Jahr eingesetzt. Leider sind ca 50% dieser Medikamente gefälscht, weil die Wirkstoffe sehr teuer sind. Mein Labor hat die Herstellung der Wirkstoffe aus Pflanzenabfällen, Luft und Licht entwickelt. Mit dieser Methode können Medikamente kostengünstig hergestellt werden. Dadurch können auch andere Anwendungen wie gegen Krebserkrankungen und zur Behandlung viraler Infektionen angegangen werden. Verschiedene Verbindungen sind derzeit in klinischer Erprobung. In diesem Workshop werden wir die Chemie hinter der Herstellung (kontinuierliche Photochemie) sowie den Wirkmechanismus besprechen.

Zur Person
Peter H. Seeberger (geb. 1966) studierte Chemie an der Universität Erlangen-Nürnberg und promovierte in Biochemie an der University of Colorado. Nach einem Postdocaufenthalt am Sloan-Kettering Institute for Cancer Research in New York City war er von 1998-2002 Assistant Professor und Firmenich Associate Professor (tenured) am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, USA. Von 2003-2009 war er Professor an der ETH Zürich und 2008 Vorsteher des Laboratoriums für organische Chemie. Seit 2009 ist er Direktor des Departments für Biomolekulare Systeme am Max-Planck Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam und Professor an der Freien Universität Berlin. Seit 2011 ist er Honorarprofessor an der Universität Potsdam. Er ist Mitglied des Senats der Max-Planck Gesellschaft und des Stiftungsrates der Tierärztlichen Hochschule Hannover. Seit 2021 ist er Vizepräsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

Professor Seebergers Forschung wurde in über 620 Artikeln, fünf Büchern, mehr als 50 Patentfamilien publiziert und in über 900 Vorträgen präsentiert. Er ist einer der Editoren des Standardwerks „Essentials in Glycobiology“. Zu den mehr als 40 Preisen zählen der Körber Preis der Europäischen Wissenschaften (2007) und die Wahl zu einem der „100 wichtigsten Schweizer“. Er ist gewähltes Mitglied der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften. Bisher wurden 66 seiner ehemaligen MitarbeiterInnen auf Professuren berufen.

Peter H. Seeberger setzt sich als Herausgeber der platinum open access Zeitschrift „Beilstein Journal for Organic Chemistry“ (kostenlos für AutorInnen und LeserInnen) besonders für neue, allgemein zugängliche Modelle des Publizierens ein. Als Mitgründer der Tesfa-Ilg “Hope for Africa” Foundation bemüht er sich um verbesserte Lebensbedingungen in Äthiopien.

Aus den Arbeiten im Seeberger-Labor sind mehrere erfolgreiche Firmen in Deutschland, den USA, der Schweiz und Dänemark hervorgegangen.

¹ KI macht Schule gUG
² KI macht Schule gUG

KI und Mobilität
Künstliche Intelligenz (KI) und Maschinelles Lernen beeinflussen zunehmend unser Leben. Nur wer die technische Seite versteht und die ethischen Auswirkungen einschätzen kann, hat die Möglichkeit, die digitale Welt von morgen mitzugestalten. Mit unseren Kursen bieten wir Schülerinnen und Schülern, den Entscheidungsträgern von morgen, einen unkomplizierten Einstieg in die Welt der Künstlichen Intelligenz.
Von intelligenten Navigationsgeräten zu autonomem Fahren: Finde heraus, wie Künstliche Intelligenz unsere Mobilitätsmöglichkeiten bereits jetzt verändert und in Zukunft weiter verändern wird! Mit welchen technischen Herausforderungen haben die Ingenieurinnen und Ingenieure dabei zu kämpfen und welche gesellschaftlichen und ethischen Chancen und Risiken gibt es?

Mittels interaktiver Lerninhalte können die Schülerinnen und Schüler eigene Erfahrungen im Bereich des autonomen Fahrens sammeln. Dabei ermöglichen wir den Teilnehmerinnen und Teilnehmern, einmal selbst ein autonom-fahrendes Miniatur-Auto zu programmieren und so technische als auch ethische Herausforderungen kennenzulernen. Für den Kurs sind keine Vorkenntnisse erforderlich.

Zu den Personen
Steffen Schneider (M.Sc. Neuroengineering, TUM) ist Doktorand an der Max Planck Research School für Intelligente Systeme in Tübingen und dem Europäischen Labor für Lernen und Intelligente Systeme (ELLIS) und ist verantwortlich für die technische Leitung. Er hat den ersten Bundeswettbewerb für Künstliche Intelligenz mitkonzipiert und die Initiative IT4Kids (Informatik an Grundschulen, Gewinner der Google Impact Challenge 2016) in Aachen gegründet.

Christian Hölzer (M.Sc. Physik, Uni Bonn & UCL) ist Doktorand an der Universität Bonn und hat nach Forschungsaufenthalten in London und Boston KI macht Schule mit ins Leben gerufen. Zuvor hat er bei der Organisation und Durchführung von Physik-Kursen für Schulen mitgewirkt.

Beide engagieren sich bei KI macht Schule. Die Gesellschaft wurde von Stipendiaten und Stipendiatinnen der Studienstiftung des deutschen Volkes gegründet, die im MINT-Bereich studieren oder promovieren. Kennengelernt hat sich die Gruppe im Rahmen eines natur- und ingenieurwissenschaftlichen Kollegs in der AG „Künstliche Intelligenz: Fakten, Chancen, Risiken“, welche von Prof. Dr. Christoph Lampert (IST Austria), Prof. Dr. Kristian Kersting (TU Darmstadt) und Prof. Dr. Stefanie Jegelka (MIT) geleitet und von Prof. Dr. Constantin Rothkopf begleitet wurde. Seit dem Jahr 2020 arbeiten sie mit KI macht Schule daran, Wissen über die Grundlagen und Anwendungen von KI an deutschen Schulen zu lehren und ethische Fragen zu diskutieren.

Kuratorin Life Sciences, Deutsches Museum, München

Workshop im DNA-Labor: DNA isolieren und untersuchen
DNA isolieren und untersuchen – ein Thema, das die Menschen heute mehr interessiert denn je! Bei uns im Labor können einzelne Forschungsarbeiten Schritt für Schritt nachvollzogen werden. Dabei nutzen wir „echte“ Laborgeräte, wie sie in jedem molekularbiologischen Labor zum Einsatz kommen. Gemeinsam isolieren wir Erbgut aus Mundschleimhautzellen und Gemüse, ein Experiment, das ebenso einfach wie faszinierend ist und auch im Klassenzimmer umgesetzt werden kann!

Doch wie kann man DNA-Proben dann weiter analysieren? Dafür stehen bei uns verschiedene Gerätschaften zur Verfügung, für die an Schulen zumeist der Platz fehlt. DNA vervielfältigen in einer PCR-Maschine ist bei uns ebenso möglich wie das Auftrennen der DNA-Fragmente über ein nach Größen sortierendes Gel. Um die Proben hierauf aufzutragen ist jedoch eine ruhige Hand nötig! Abschließend ist ein scharfes Auge gefragt, wenn es um die Auswertung der größensortierten Fragmente geht. Diese sind, dank unseres besonderen Farbstoffes, auf einem einfachen Leuchttisch sichtbar.

Zur Person
Dr. Margherita Kemper studierte in München Biologie mit Schwerpunkt Zell- und Molekularbiologie. Im Rahmen ihrer Promotion untersuchte sie evolutionsbiologische Grundlagen zum programmierten Zelltod im Süßwasserpolypen Hydra. Seit 2009 arbeitet sie am Deutschen Museum, zunächst als Volontärin, seit 2011 als Kuratorin für Life Sciences. Hauptsächliche Aufgabe ist die Leitung des molekularbiologischen Schülerlabors, des DNA-Besucherlabors. Daneben ist sie zuständig für die Sammlung an Exponaten im Fachgebiet Biologie. Sie konzipiert und kuratiert Ausstellungsprojekte mit Themenbezug wie zuletzt eine Highlight-Ausstellung zu Nano- und Biotechnologie.

¹ Betriebsingenieur des TUMlab (Experimentierlabor der TU München im Deutschen Museum)
² Diplom-Physikerin, wissenschaftliche Mitarbeiterin im Deutschen Museum
³ Diplom-Biologin, Projektleiterin des TUMlab

Remote gemeinsam experimentieren
Zusammen etwas Neues ausprobieren, entdecken, praktisch arbeiten – durch die Corona-Pandemie sind viele Möglichkeiten für das Experimentieren im Unterricht entfallen oder sehr reduziert worden. Das Erasmusplus-Projekt „Hands-on-Remote“ stellt aus dieser Erfahrung heraus die Fragen: Wie können Schülerinnen und Schüler zusammen im Team experimentieren, selbst, wenn sie an verschiedenen Orten sind? Wie lassen sich Hands-on-Experimente sinnvoll in den Distanzunterricht einbinden? Wie kann eine Verbindung zwischen den Schülerinnen und Schülern gelingen, die sie zum Mitmachen anregt?

Die europäischen Partner – Portugal, Polen und Deutschland – haben je ein Unterrichtsmodul entwickelt zu den Themenfeldern Schall und Akustik, Sensoren und Messungen sowie Automatisierung in Miniatur, mit dem sie diese Fragen auf unterschiedliche Weisen beantworten. Der Workshop gibt Einblick in das Projekt und lädt zum Mitexperimentieren ein. So können Sie z.B. die Online-Simulationsumgebung „Wokwi“ kennenlernen. Sie erfahren, wie Sie durch die Übertragung von Lichtsignalen in einer Videokonferenz echte Zusammenarbeit fördern können. So viel sei verraten: Das Lichtsignal löst trotz räumlicher Distanz einen realen Effekt beim Team-Partner aus.

Koordiniert wird das Erasmusplus-Projekt „Hands-on-Remote“ von der Abteilung Bildung des Deutschen Museums.

Zu den Personen
Mike Kramler ist Betriebsingenieur des TUMlab, des Experimentierlabors der Technischen Universität München im Deutschen Museum. Für das Projekt „Hands-on-Remote“ hat er eine kleine Mini-Produktionsanlage entwickelt, um die größere Fertigungsstraße aus dem TUMlab in eine kleine programmierbare Einheit für zuhause und fürs Klassenzimmer zu verwandeln. Er hat das TUMlab seit 2005 mit aufgebaut, leitet Fortbildungen für Lehrkräfte und konzipiert MINT-Kurse für Schulklassen. Er unterrichtete an einer Münchner Berufsschule und entwickelte an der Fachhochschule München Motivationskurse für Kinder. Mike Kramler schloss eine Ausbildung zum Kommunikationselektroniker ab, absolvierte an der FH München das Studium der Elektrotechnik und arbeitete mehrere Jahre in einem Ingenieurbüro.

Marion Pellowski ist Diplom-Physikerin und wissenschaftliche Mitarbeiterin im Erasmusplus-Projekt „Hands-on-Remote“. Sie hat die Mini-Produktionsanlage mit entworfen, zahlreiche, auch interaktive, Begleitmaterialien entwickelt und das Unterrichtskonzept auf verschiedene Unterrichtssituationen – remote und vor Ort – ausgerichtet. Sie ist wissenschaftliche Mitarbeiterin im Deutschen Museum und an der TU München und unter anderem aktiv in der Abteilung Bildung des Museums und in der Didaktik-Werkstatt TUMlab-Forum. Frau Pellowski hat als Lehrkraft an einem Münchner Privatlehrinstitut gearbeitet. Als wissenschaftliche Mitarbeiterin und als freiberufliche Referentin hat sie zahlreiche Workshops für Schulklassen ausgearbeitet und geleitet sowie Fortbildungen für Lehrkräfte organisiert, gestaltet und durchgeführt.

Dr. Miriam Voß ist Projektleiterin des TUMlab bzw. der TUMlab-Forum Didaktik-Werkstatt. Sie hat die Konzeption des Unterrichtsmoduls eng begleitet und entwickelte eine Unterrichtseinheit, um die Mini-Produktionsanlage und das Thema Automatisierung in einen sozialen Kontext zu setzen. Sie hat das TUMlab als Lehr-Lern-Labor konzipiert und aufgebaut. Frau Voß ist zuständig für die anwendungsbezogene Begleitforschung und die darauf basierende Weiterentwicklung des Labors und der Kurse. Sie ist Diplom-Biologin und leitet Kurse mit entsprechendem naturwissenschaftlichem Schwerpunkt. In ihrer Promotion am Institut für Wissenschafts- und Technikforschung (IWT, Universität Bielefeld) legte sie ihren Fokus auf Medien- und Wissenschaftskommunikation.

DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Oberpfaffenhofen
DLR_School_Lab, Oberpfaffenhofen

Die Erde in neuem Licht betrachtet – der deutsche Umweltsatellit EnMAP
Unser Lebensraum – die Erde – unterliegt einem ständigen Wandel. Neben natürlichen Veränderungen stehen vor allem auch die menschgemachten immer stärker im Fokus der Öffentlichkeit. Aus Sicht der angewandten Raumfahrtforschung ist die Erdbeobachtung mit Satelliten allerdings kein neues Thema. Dabei spielt die Erfassung von Daten über den Gesundheitszustand des Blauen Planten eine zentrale Rolle.

Der Workshop des DLR_School_Lab, des Schülerlabors am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen, gibt Einblicke in moderne Messverfahren der Umweltfernerkundung. An Hand von aktuellen Satellitenmissionen wie der des deutschen Hyperspektralsatelliten EnMAP und unterschiedlichen Anwendungsgebieten kann die Bedeutung dieses Forschungsbereichs nachvollzogen werden. Schulpraktische Überlegungen und erprobte Unterrichtsmaterialien helfen dabei, die gelernten Inhalte im naturwissenschaftlichen Unterricht ab der Mittelstufe konkret einzusetzen.

Zur Person
Dr. Tobias Schüttler studierte Physik und Mathematik für das Lehramt an Gymnasien an der LMU München, wo er 2007 die erste Staatsprüfung absolvierte. Nach dem Referendariat arbeitete er bis 2015 als Studienrat an einem Gymnasium und anschließend als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Didaktik der Physik der LMU München. Dort promovierte er 2021 zu Themen des außerschulischen Physiklernens im Raumfahrtkontext. Seit 2019 leitet er das DLR_School_Lab Oberpfaffenhofen, an dessen Aufbau und Entwicklung er maßgeblich mitbeteiligt war. Seine Forschungsinteressen sind das Lernen von Naturwissenschaften in Schülerlaboren und im Raumfahrtkontext sowie Begabtenförderung.

Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Bildung, Deutsches Museum, München

Bühnenreife Experimente: Science Shows im naturwissenschaftlichen Unterricht und an außerschulischen Lernorten
Physik und Technik sind unterhaltsam und interessant! – Diese Einstellung ist bei Lernenden im klassischen Unterricht oft schwierig zu vermitteln. Richtig eingesetzt, kann das Show-Format als idealer Eisbrecher wirken und das Interesse durch unterhaltsame Experimente wecken und fördern. Welche Ansätze gibt es dafür? Was muss man dabei beachten? Und wie lässt sich das im schulischen Rahmen umsetzen?

Interaktive Elemente spielen eine zentrale Rolle für eine erfolgreiche Show, da sie die Zuschauer aktivieren und partizipieren lassen. Die Wahl der Experimente und Materialien sind dabei genauso ausschlaggebend wie die Art der Präsentation. In diesem Workshop erfahren Sie mehr über das Konzept „Science Shows“ im Deutschen Museum und sehen an praktischen Beispielen, wie es im Unterricht umgesetzt werden kann.

Zur Person
Kim Ludwig-Petsch studierte Physik und Chemie auf Lehramt in Dortmund. Im Anschluss arbeitete er in der Schweiz zunächst als Gymnasiallehrer und später als Leiter Didaktik im Swiss Science Center Technorama. Seit 2015 ist er im Deutschen Museum als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Bildung tätig und entwickelt dort u.a. neue interaktive Vermittlungsformate Außerdem ist er für die Weiterbildung der Museums-Kommunikatoren verantwortlich. Im Rahmen seiner Promotion an der TU Kaiserslautern beschäftigt er sich aktuell außerdem mit dem Einsatz von Smartphones als mobile Labore im Museum.