Laborpraktikum 2.0

Zukunftsorientierte Lehrerbildung mit digitalen Werkzeugen

Die chemische Industrie ist durch die vierte industrielle Revolution („Industrie 4.0“) derzeit einem starken Wandel unterworfen. Durch die Digitalisierung eröffnen sich bereits heute vielfältige Möglichkeiten, die über eine reine Computerisierung längst hinausreichen. "Smarte" Fabriken und Produktionsprozesse bieten in einer vernetzten und globalisierten Welt die Möglichkeit, Ressourcen und Rohstoffen effizient zu nutzen, Stoffkreisläufe zu schließen und Abfälle zu minimieren.

Das Berufsfeld von Chemikerinnen und Chemikern folgt diesem Wandel – neben fachlichem Wissen nehmen digitale Kompetenzen für automatisierte oder autonome Produktionsprozesse zukünftig eine immer stärkere Rolle ein. In diesem Zusammenhang sind die digitale Erfassung und Auswertung von Messparametern chemischer Reaktionen sowie deren automatisierte Steuerung wichtige Schlüsselkompetenzen.

Um dem Anspruch einer zukunftsorientierten Berufsvorbereitung gerecht zu werden, muss die Grundlage für den Erwerb dieser Kompetenzen bereits im Chemieunterricht in der Schule stattfinden. Als treibende Kräfte des Wandels und Multiplikatoren müssen Lehramtsstudierende folglich im Rahmen ihrer universitären Ausbildung die oben genannten Impulse der Industrie 4.0 aufgreifen. Derzeit werden im Studium jedoch zentrale Aspekte – wie etwa digitale Versuchsplanung sowie Erfassung, Auswertung und Darstellung von Messdaten – aufgrund von hohen Anschaffungspreisen für entsprechende Messgeräte bislang noch selten reflektiert. Noch seltener können Lehrkräfte aus demselben Grund die erworbenen Kenntnisse in die Schulpraxis transferieren, da das entsprechende Budget dort zumeist noch geringer ist. Es öffnet sich zwei problematische Spannungsfelder:

1. Ohne die kostenintensive Anschaffung von Messgeräten können zukunftsorientierte Kenntnisse der Industrie 4.0 kaum praktisch erlernt werden.
2. Je mehr in eine digitale Laborausstattung an der Hochschule investiert wird, desto schwerer gelingt der anschließende Transfer in den Chemieunterricht.

Im beantragten Projekt sollen dieser Widerspruch aufgelöst und zentrale Impulse der Industrie 4.0 in die universitäre Lehramtsausbildung integriert werden. In einer Kooperation von Fachwissenschaft und Fachdidaktik wird eine Lehrveranstaltung grundlegend neukonzipiert und um digitale Methoden und Werkzeuge im schulpraktischen Kontext ergänzt. Als zentrales Medium wird die digitale Messstation LabPi verwendet, die in Schule und Hochschule gleichermaßen eingesetzt werden kann und somit als verbindendes Element den nachhaltigen Transfer in die Unterrichtspraxis sicherstellt.