Wissenschaftsbesuche im Unterricht verständlich und sicher gestalten

Den Besuch abstimmen, bevor es ins Klassenzimmer geht

Ein Wissenschaftsbesuch beginnt mit einem Gespräch zwischen dem Gast und der Lehrkraft. Es empfiehlt sich, eine Frage abzustimmen, die die Gruppe erkunden kann, und festzulegen, was die Schülerinnen und Schüler tun oder verstehen sollen. Der Gast bringt seine Erfahrung ein und erläutert die Materialien und deren Risiken; die Lehrkraft kennt die Gruppe, ihre Bedürfnisse und den Lehrplankontext und bleibt während der Aktivität eingebunden. Die Berufserfahrung des Gastes ersetzt nicht das Wissen der Lehrkraft über ihre Schülerinnen und Schüler.

Der Leitfaden von STEM Learning für Lehrkräfte empfiehlt, eine gute Kommunikation aufrechtzuerhalten und klare Einzelheiten zur Aktivität im Voraus mitzuteilen. Ergänzend dazu schlägt das Merkblatt des NISE Network zur Vorbereitung eines Vortrags mit einem Gastwissenschaftler vor, über das Publikum, die Ziele, die Erwartungen an die Beteiligung, die Inhalte und die Dauer zu sprechen. Außerdem wird empfohlen, Materialien vor dem Besuch zu teilen und den Raum sowie die audiovisuellen Medien zu prüfen. Dies sind fachliche Empfehlungen und kein Beleg dafür, dass jede einzelne Empfehlung für sich genommen ein Lernergebnis hervorbringt.

Die Tabelle fasst Themen aus den Leitlinien des NISE Network und den Sicherheitsempfehlungen der ACS zusammen. Sie ist eine Planungshilfe, kein rechtliches Protokoll und keine Garantie dafür, dass der Besuch für jede Einrichtung geeignet ist.

Eine zentrale Idee erklären und unterschiedliche Beteiligungsformen ermöglichen

Der Wissenschaftler kann zunächst eine zentrale Idee auswählen, die unerlässlichen Begriffe festlegen und unnötige Abkürzungen vermeiden. Der Leitfaden des NISE Network für STEM-Fachleute, die mit einem nicht fachkundigen Publikum sprechen, empfiehlt einfache Sprache, Beispiele, Bilder, Modelle und Fragen, die zum Beobachten oder Vorhersagen anregen. Ein Alltagsbeispiel oder eine Analogie kann die Orientierung erleichtern; es empfiehlt sich jedoch klarzustellen, wo der Vergleich nicht mehr trägt: Eine Analogie beweist nicht, dass zwei Phänomene identisch sind.

Die Lehrkraft kann den Wortschatz vorentlasten und Fragen aus der Gruppe sammeln. Wenn die Materialien gemeinsam mit dem Gast durchgesehen werden, lässt sich die Aktivität mit dem Unterrichtsstoff verknüpfen und über mögliche Zugangsbarrieren sprechen. Der Leitfaden für universelles Design des Museum of Science in Boston und des NISE Network empfiehlt, den physischen und sensorischen Zugang, gut handhabbare Materialien und mehr als eine Möglichkeit zur Beteiligung zu berücksichtigen. Außerdem wird geraten, Alternativen vor der Aktivität zu bedenken und, wenn möglich, Menschen mit Behinderungen in die Vorbereitung einzubeziehen.

In jedem Alter können Antworten mündlich, schriftlich, als Zeichnung oder durch Zeigen gegeben werden. Niemand muss vor anderen sprechen oder Materialien handhaben, um teilzunehmen. Der Leitfaden des NISE Network und des Sciencenter zum Gespräch und Erkunden mit kleinen Kindern empfiehlt, Zeit zu lassen und nonverbale Antworten zuzulassen; er behauptet nicht, dass eine einzige Darbietung zu konzeptuellem Verständnis führt.

Die folgenden Fragen sind flexible Originalbeispiele, keine validierte Entwicklungsskala und keine universellen Entsprechungen zwischen Alter und Fähigkeit:

Diese Vorschläge für die Grundschule und die Sekundarstufe sind nicht durch den Leitfaden für die frühe Kindheit validiert. Es sind Beispiele, die an die Gruppe angepasst werden sollten, keine Regeln darüber, was Kinder eines bestimmten Alters verstehen können. Die unterschiedlichen Beteiligungsformen sollten auch nicht dazu führen, Schülerinnen und Schüler in feste Lernstile einzuteilen.

Beobachtetes von Interpretiertem unterscheiden

Hilf der Gruppe, Frage, Vorhersage, Beobachtung und Interpretation auseinanderzuhalten. Eine Vorhersage nimmt vorweg, was voraussichtlich zu sehen sein wird; eine Beobachtung beschreibt, was unter konkreten Bedingungen geschehen ist; eine Interpretation schlägt eine Erklärung dafür vor. Die Materialien der UC Berkeley zu Beobachtungen, Hypothesen und Theorien bieten einen Kontext, um Beobachtetes und Abgeleitetes zu unterscheiden, ohne allen Wissenschaften eine einheitliche Methode vorzuschreiben.

Der Gast kann sagen: „Das haben wir beobachtet“, „Unsere Erklärung lautet …“ und „Aus diesem Versuch können wir nicht schlussfolgern, dass …“. So wird deutlich, was auf dem Ergebnis beruht und was eine Erklärung ist. Zugleich entsteht Raum für die Frage, was man als Nächstes verändern oder erkunden müsste. Ein Ergebnis aus einer Aktivität beweist für sich genommen keine vollständige Theorie.

Wenn der Wissenschaftler eine Antwort nicht kennt, kann er das einräumen und vorschlagen, sie über einen mit der Lehrkraft abgestimmten Kanal zu suchen. Wenn man im Moment keine Antwort weiß, beweist das nicht, dass es in der Fachdisziplin keine Antwort gibt. Wissenschaftliche Erkenntnisse sind ihrerseits nicht unfehlbar: Gut belegte Ideen können überarbeitet werden, wenn die Evidenz dies rechtfertigt. Das bedeutet nicht, dass alle Meinungen gleichermaßen gestützt sind. Die UC Berkeley bietet weitere Informationen dazu, wie sich wissenschaftliche Erkenntnisse verändern.

Sicherheit und Schutz planen

Prüfe vor einer Demonstration die Verfahren der Einrichtung und sprich mit den zuständigen Personen. Die Empfehlungen der American Chemical Society (ACS) für Outreach-Aktivitäten weisen darauf hin, dass Schulräume nicht unbedingt über die Belüftung und Schutzausrüstung eines Labors verfügen. Die ACS empfiehlt, risikoarme Aktivitäten auszuwählen – was nicht bedeutet, dass kein Risiko besteht –, mit der gastgebenden Einrichtung zu sprechen und zu dokumentieren, wie die Risiken jeder Aktivität verringert werden, einschließlich der Notfallpläne.

Der ACS-Leitfaden für Chemiedemonstrationen richtet sich an Fachleute mit angemessener Ausbildung und Erfahrung in Chemie und chemischer Sicherheit. Wissenschaftler aus anderen Fachgebieten sind dafür nicht automatisch qualifiziert. Wenn Fachkenntnisse, geeignete Bedingungen oder eine angemessene Risikobewertung fehlen, ist es besser, ein Video, ein Modell oder ein Gespräch zu wählen. Bei Demonstrationen verwendete Materialien dürfen nicht verzehrt werden. Dieser Leitfaden schlägt keine Anleitungen mit Feuer, Laser, gefährlichen Stoffen oder Drucksystemen vor.

Der Schutz Minderjähriger erfordert außerdem, berufliche Grenzen zu vereinbaren und die Verfahren der Einrichtung einzuhalten. Als vorsichtige Grundregel sollte die Kommunikation über die Einrichtung laufen; private Kontakte sollten nicht organisiert und ohne Genehmigung keine Fotos oder Aufnahmen gemacht werden. Wenn Bedenken auftreten, wende dich an die für den Schutz zuständige Person in der Einrichtung; ermittle nicht selbst und verspreche keine absolute Geheimhaltung. Die Leitfäden von IChemE und STEM Learning beziehen sich auf den britischen Kontext: Die von STEM Learning erwähnten DBS-/PVG-Prüfungen sind keine weltweit geltenden gesetzlichen Anforderungen. Die allgemeinen Hinweise zertifizieren weder die Sicherheit einer Aktivität noch ersetzen sie die Regeln der Einrichtung oder eine örtliche Rechtsberatung.

Eine kurze Aktivität: Einen Schatten beobachten

Der Vorschlag greift das Prinzip auf, Licht zu blockieren; er ist nicht der RGB-Aufbau mit rotem, grünem und blauem Licht aus der Exploratorium-Ressource zu farbigen Schatten, und es wird nicht erwartet, dass eine einzelne Taschenlampe farbige Schatten erzeugt. Eine erwachsene Person bereitet eine batteriebetriebene LED-Taschenlampe, eine große undurchsichtige Silhouette und einen hellen Schirm vor und erprobt den Aufbau entsprechend der lokalen Risikobewertung.

1. Vorhersagen: Frage, wo die Gruppe den Schatten erwartet, wenn die Silhouette zwischen Lichtquelle und Schirm platziert wird.
2. Beobachten: Die erwachsene Person bedient die Taschenlampe und zeigt die Silhouette. Die Gruppe kann beschreiben, zeichnen oder zeigen, was sie sieht.
3. Eine Bedingung ändern: Verändere eine Position und vergleiche mit der vorherigen Situation, ohne Ergebnisse vorab als gemessen darzustellen.
4. Unterscheiden: Halte getrennt fest, was beobachtet wurde, welche Erklärung vorgeschlagen wird und welche Frage offenbleibt.

Richte das Licht nicht auf die Augen und halte die Wege beleuchtet. Biete eine Alternative mit Bildern, einer mündlichen Beschreibung oder einem Modell an, damit die Beteiligung nicht allein vom Sehen abhängt. Die Aktivität ermöglicht es, unter konkreten Bedingungen einen Zusammenhang zwischen Licht, Gegenstand und Schatten zu erkunden; sie beweist weder ein universelles Gesetz noch erklärt sie die gesamte Optik. Die Gruppe sollte beschreiben, was sie in ihrem eigenen Aufbau beobachtet.

Nach dem Besuch zur Frage zurückkehren

Die Lehrkraft kann die Frage in einer weiteren Unterrichtsstunde wieder aufgreifen. Ein Abschlusszettel kann um eine Beobachtung, eine Zeichnung, eine Erklärung oder eine neue Frage bitten; der Gast kann über den von der Einrichtung vereinbarten Kanal eine vorläufige Antwort zurückmelden. Eine qualitative Rubrik kann darauf achten, ob die Schülerin oder der Schüler Belege beschreibt, Erklärung und Einschränkung unterscheidet und eine passende Frage stellt.

Zufriedenheit ist nicht gleich Verständnis: Ein einzelner Besuch erlaubt es nicht, eine Verbesserung des Lernerfolgs zuzuschreiben oder zu versprechen, dass er Berufswünsche weckt. Die institutionellen Ressourcen dienen unterschiedlichen Zwecken: STEM Learning unterstützt die Koordination; das NISE Network bietet Hinweise zu Planung und Kommunikation; der Leitfaden des Museum of Science in Boston und des NISE Network behandelt Barrierefreiheit; die ACS stellt Ressourcen zu Sicherheit und Fortbildung bereit; die UC Berkeley bietet Materialien zu Evidenz und das Exploratorium eine Aktivität zur Optik. Das Fortbildungsprogramm der ACS umfasst Planung, Kommunikation, Nachbereitung und Sicherheit. Der On-Demand-Kurs ist ohne Mitgliedschaft verfügbar und kann nach Registrierung im ACS Learning Center mit einer ACS ID kostenlos genutzt werden. Der Abschluss berechtigt nicht automatisch dazu, beliebige Demonstrationen durchzuführen, und ersetzt weder die Genehmigung der Einrichtung noch die erforderliche spezielle Ausbildung.