Photoprozesse in den MINT-Fächern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die im Projektantrag gesteckten Ziele und Arbeitsmodule wurden in vollem Umfang erfüllt. Sie zeichnen sich durch folgende Merkmale aus: 1. Bei allen in Photo-MINT erforschten Fachinhalten ist die Interdisziplinarität in der Form „Chemie + Fach X“ (X = Bio, Phy, Inf, Geo) ein entscheidendes Merkmal. 2. Jedes der Module enthält didaktisch prägnante Modellexperimente zu Photoprozessen in lebenden Organismen sowie Bereichen der Umwelt, Technik und Forschung. 3. Die neu entwickelten Experimente sind mit sicherheitstechnisch unbedenklichen Chemikalien, Geräten und LED oder Solarlicht als Lichtquellen durchführbar. Das experimentelle Equipment genügt den Ansprüchen low cost und microscale. Wenn diese Ansprüche nicht einzuhalten sind, werden die Experimente als Videos zur Verfügung gestellt. 4. Die experimentellen Fakten werden in wissenschaftlich konsistente Konzepte basierend auf dem Paradigma vom elektronischen angeregten Zustand als „Herz aller Photoprozesse“ und „Elektronenisomer des Grundzustands “ (N. J. Turro) eingebunden. 5. Bei der Einordnung der Ergebnisse aus Photo-MINT in die chemische Fachsystematik wird das didaktischen Prinzip der vergleichenden Gegenüberstellungen semantisch verwandter, innovativer vs. etablierter Begriffe und Konzepte angewendet (Beispiel: photostationärer Zustand vs. thermodynamisches Gleichgewicht). 6. Indem jeweils lehrplanrelevante Inhalte mit Querschnittscharakter zwischen Chemie und dem anderen Fach beforscht wurden, eignen sich die Ergebnisse aus Photo-MINT zur effizienteren Koordination und Kooperation der MINT-Fächer an Schulen. 7. Wesentliche Ergebnisse aus Photo-MINT und Vorgängerprojekten wurden zu Lehr- /Lernmaterialien in Print- und Elektronikformaten verarbeitet, medial ausgestaltet und digital vernetzt. Sie liegen auf der Internetplattform www.chemiemitlicht.de und im Lehrbuch vor. 8. In einer explorativen Studie8 mit 426 Studierenden, 478 Schüler*innen und 30 Lehrpersonen aus 18 Gymnasien in NRW wurde eine hohe Akzeptanz von photochemischen Inhalten festgestellt. 90% der Befragten sind der Meinung, dass Experimente mit Licht im Chemieunterricht mindestens in gleichem Maße wie Experimente mit Wärme und elektrischer Energie vorkommen sollten. 9. Über die in Photo-MINT erzielten Forschungsergebnisse wurde in Vorträgen im In- und Ausland berichtet, die Experimente, Konzepte und Materialien wurden in Workshops durchgeführt und kommuniziert. 10. Die Ergebnisse aus Photo-MINT inspirieren und ermutigen zu einer stärkeren Gewichtung photochemischer Prozesse und Inhalte im Schulunterricht. Ein entscheidender Potenzialindikator dieser Innovation, d.h. ein Merkmal, das die Innovation beim Vergleich mit der aktuellen Praxis als erfolgsversprechenden Fortschritt kennzeichnet, ist die Aktivierung und Qualifikation der Lernenden und Lehrenden an Schulen und Universitäten für faszinierende, nachhaltige und aussichtsreiche Entwicklungen durch „Chemie mit Licht“.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- “Photosensitizers for Photogalvanic Cells in the Chemistry Classroom”, World Journal of Chemical Education, 2018, 6(1), 36-42
C. Bohrmann-Linde, D. Zeller
(Siehe online unter https://doi.org/10.12691/wjce-6-1-7) - „Photonen und Moleküle”, CHEMKON, 2017, 24(4), 265-271
N. Meuter, S. Spinnen, Y.Yurdanur, M. W. Tausch
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/ckon.201790009) - „Chem4Digit - Chemie für digitale Logik“, CHEMKON, 2018, 25(2), 69-73
S. Spinnen, M. W. Tausch
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/ckon.201800008) - „Low-Cost Equipment for Photochemical Reactions”, Journal of Chemical Education, 2018, 95(12), 2289-2292
H. Hoffmann, M. W. Tausch
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.8b00442) - “Can you see the heat?- Using a Thermal Imaging Camera in the Chemistry Classroom“, World Journal of Chemical Education, 2019, 7(2), 179-1184
C. Bohrmann-Linde, S. Kleefeld
(Siehe online unter https://doi.org/10.12691/wjce-7-2-18) - „E3 - Energieumwandlung experimentell erleben“, Naturwissenschaften im Unterricht - Chemie, 2019, 30(4), 29-33
R. Grandrath, D. Zeller, R. Kremer, J. Venzlaff, M. Tausch; C. Bohrmann-Linde
- „Metamorphosen eines Experiments – Vom Hightech UV- Tauchlampenreaktor zur Low-Cost TicTac®-Zelle, CHEMKON, 2019, 26(3), 125-129
Y. Yurdanur, M. W. Tausch
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/ckon.201800095) - „Unterwegs zur künstlichen Photosynthese - Photokatalytische Reduktionen in Modellexperimenten“, Chemie und Schule, 2019, 34(3),15-29
R. Kremer, M. W. Tausch
- „Alternative Solarzellen mit Titandioxid - Ein Mentoring Projekt“, Mathematisch-Naturwissenschaftlicher Unterricht MNU-Journal, 2020, 73 (2): 108-112
D. Zeller, C. Bohrmann-Linde
- „Chemie mit Licht - Innovative Didaktik für Studium und Unterricht“, Lehrbuch, 283 Seiten, Springer Spektrum, Heidelberg, 2020
M. Tausch
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/978-3-662-60376-5) - „Spiropyran - ein didaktisches Multitalent“, CHEMKON, 2020
N. Meuter, S. Spinnen, Y. Yurdanur, M. W. Tausch
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/ckon.202000012)
