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Das Lehr-Lernlabor der Mathemasch-Naturwissenschaſtlichen Fakultät Jahresabschlussbericht 2017

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Das Lehr-Lernlabor der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät

Jahresabschlussbericht 2017

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DasLehr-LernlaborderMathematisch-NaturwissenschaftlichenFakultät

Jahresabschlussbericht2017Die eigenständig arbeitenden Lehr-Lernlabore der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultätder Universität zu Köln wurden auf Fakultätsebene kohärent in die übergreifendeOrganisationsstruktureinerzentralenKoordinierungsstellemitderBezeichnung„Lehr-LernlaborderMNF“zusammengefasst.DamitwurdeeinegemeinsamePlattformderDepartments für innovativefachdidaktische und fachwissenschaftliche Forschung und für praxisorientierte Anteile derLehrer_innenbildung geschaffen, die gleichzeitig eine besser sichtbare Außendarstellung und eingrößeresGewichtbeiDrittmittelanträgenunterstützt.BislangsindfolgendeEinrichtungendemLehr-Lernlaborzugehörig:

• LernortPulheimerBach(Dept.Geowissenschaften)• GLOBE-Projekt(Dept.Geowissenschaften)• MoMo-Schulgarten(InstitutBiologiedidaktik)• zdi-SchülerlaborUnserRaumschiffErde(Dept.Physik,ChemieundFachdidaktiken)• Kinder-Science-Lab(InstitutDidaktikdesSachunterrichts)• ELKE(InstitutChemiedidaktik)• MINT-Kinderzimmer(InstitutMathematikdidaktik)• ÖkologischeRheinstation(Dept.Biologie)

OrganisationDie Leitung des Lehr-Lernlabors derMNF obliegt der/dem Studiendekan_in der Fakultät. StändigeGremiendiesesLehr-LernlaborssindderLenkungsausschuss(inkl.Vorsitzende_n)undderBeirat(inkl.Sprecher_in).Der Lenkungsausschuss setzt sich aus je einem Mitglied aus jedem Department zusammen. DasDepartment der Didaktiken der Mathematik und der Naturwissenschaften stellt zweiVertreter*innen. 2017 waren folgende PersonenMitglied des Lenkungsausschusses: Prof. MarkusBraden, Studiendekan; Dr. HeikeHenneken, Dept. Chemie (Vertreter Prof. Uwe Ruschewitz); Prof.Hartmut Arndt, Dept. Biologie (Vertreter NN); Prof. André Bresges und Prof. Inge Schwank, Dept.Didaktiken (Vertretung Junior-Prof. Katharina Groß und Prof. Edelmann); Prof. Karl Schneider,Geowissenschaften (Vertreter NN); Prof. Jürgen Stutzki, Dept. Physik (Vertreter Dr. Ralf Müller),Niklas Prewitz, Studierendenvertreter. In der Sitzung vom 23.10. wurden als Vorsitzender HerrStutzkiundalsStellvertreterHerrBresgesbestimmt.Der Beirat hat beratenden Status und setzt sich zusammen aus Mitgliedern der jeweiligen Lern-Lernlabore und einer/einem Vertreter*in des Zentrums für LehrerInnenbildung. 2017 wurde derBeirat durch folgende Personen gebildet: Prof. Daniela Schmeinck (Kinder-Science Lab), Dr.MeikeMohneke (MoMo-Schulgarten),Cristal Schult (zdi-Schülerlabor),Prof.Karl Schneider (GLOBE),Prof.Hartmut Arndt (Ökologische Rheinstation), Prof. Boris Braun (Lernort Pulheimer Bach), Prof. IngeSchwank (MINT-Kinderzimmer); Dr. AlexandraHabicher (ZfL). In der Sitzung vom 19.9.wurden alsSprecherHerrBraun(Dept.Geowissenschaften)undalsStellvertreterinFrauSchmeinckgewählt.Für die organisatorischen Aufgaben des Lehr-Lernlabors wurde die Stelle eines Koordinatorseingerichtet.Diesewurdezum1.2.2017mitHerrnvandeSandbesetzt.

HomepageundÖffentlichkeitsarbeitFüreineverbesserteAußendarstellungwurdeeinegemeinsameHomepageunter www.lernlabore-mnf.uni-koeln.de eingerichtet. Hier werden die einzelnen Labore mit Verweisen auf dieentsprechendenLaborseitendargestellt. LehrkräftekönnensichhierübereinzelneKlassenprojekteinformierenundanmelden.AußerdemwerdenVeranstaltungenfürSchüler_innen(SchnupperunifürMädchen, Ferienakademien etc.) beworben, Auch hier ist die Anmeldung online möglich.

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StudierendekönnensichüberLehrveranstaltungen,BerufsfeldpraktikaundAbschlussarbeitenindenLernlaboren informieren und bekommen Kontaktadressen. Außerdem werden im Rahmen derInternationalisierung der Lehrer_innenausbildung Möglichkeiten von Auslandsaufenthalten fürStudierendedargestellt.MittlerweilegibteseinenVerteilermitüber400AdressenvonSchulen,LehrkräftenundsonstigenInteressierten.ÜberdiesenVerteilerkönnenAngebotebeworbenwerden.Inneruniversitär wurden die Lehr-Lernlabore auf den Fachgruppensitzungen der Biologie, Chemie,PhysikundderGeowissenschaftenvorgestellt.

LehrveranstaltungenundSchülerveranstaltungenJedesLernlaboristmitverschiedenenLehrveranstaltungenindieLehramtsausbildungeingebunden.Kurzbeschreibungen finden sich in den Abschnitten der einzelnen Labore, eineÜbersicht über dieEinbindungderLabore indieeinzelnenStudiengängesowieeinÜberblicküberStudierendenzahlenundVeranstaltungenmitSchulbesuchenbefindensichimAnhang.

DieeinzelnenLehr-LernlaboreimÜberblick

ELKE-ExperimentierenLernen,KompetenzenErwerben(InstitutfürChemiedidaktik)

SchülerveranstaltungenIm Berichtszeitraum haben insgesamt 33 Schulkassen der Klassen 5-10 an den verschiedenenVeranstaltungendesLaborsteilgenommen.FolgendeProjektthemenwurdendurchgeführt:• ELKE Junior (Grundschule, Sachunterricht) MeineUmweltundichExperimente planen und durchführen zu unterschiedlichen Formen der Energie(-umwandlung)(Wärme,Licht,Wasser,Luft). Zielgruppe:Primarstufebis5./6.Klasse;Dauer:xZeitstundenMeinKörperundich NaturundLeben:ExperimentelleErmittlungundBewertunggesunderErnährungundKörperpflegefürdenMenschen.Zielgruppe:Primarstufebis5./6.Klasse;Dauer:xZeitstunden• ELKE (Unter- und Mittelstufe) WiearbeiteneigentlichChemikerimLabor? LaborgeräteundSicherheitsregelnkennenlernenundanwenden. Zielgruppe:5.-7.Klasse;Dauer:xZeitstundenEinTagmitChemie–SchülerreporterimLaborTrennverfahrenaufGrundlageunterschiedlicherStoffeigenschaftenplanenunddurchführen.Zielgruppe:5.-7.Klasse;Dauer:xZeitstundenCSICologne–WirklärenjedesVerbrechenauf! Stoff-undEnergieumwandlungenbeichemischenReaktionenimKontextnutzen.Zielgruppe:7.-8.Klasse;Dauer:xZeitstundenDemKlimaaufderSpur UrsachenundWirkungdesTreibhauseffektsmitHilfevonModellexperimentenerklären.Zielgruppe:7.-8.Klasse;Dauer:xZeitstundenLaufen,schwitzen,trinken…?! IonennachweisedurchführenundSportgetränkebewerten. Zielgruppe:8.-10.Klasse;Dauer:xZeitstundenUzK-Verbraucherschützer–Werbungchemischanalysiert

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pH-Werte mit Indikatoren bestimmen und vergleichen, vertiefend: Stoffmengenkonzentrationbestimmen.Zielgruppe:9.-10..Klasse;Dauer:xZeitstunden• ELKE Oberstufe chemistryescape–FindedenWeg! Eigenschaften von Stoffen auf Grund der Struktur vorhersagen und überprüfen,Veresterungsreaktionenplanenunddurchführen.Zielgruppe:Oberstufe;Dauer:xZeitstundenÜberführedenDopingsünder! Quantitative Analysemethoden zur Bestimmung der Stoffmengenkonzentration anwenden undvergleichen.Zielgruppe:Oberstufe;Dauer:xZeitstundenHilfefürWalterWhitesWohnmobil!ElektrochemischeSpannungsquellenbauen,EinflussfaktorenaufdieHöhederSpannungimKontextanwenden.Zielgruppe:Oberstufe;Dauer:xZeitstunden

LehrveranstaltungenInsgesamthaben37StudierendederChemiedidaktikimBerichtzeitraumanLehrveranstaltungenmitBezugzuELKEteilgenommen.SS2017+WS2017/2018:ProjektseminarGG(Chemiedidaktik)Vorbereitung, Betreuung und Reflexion von Schülerveranstaltungen im Schülerlabor ELKE.Zielsetzungen des Seminars: Experimente (weiter-)entwickeln und anleiten, ExperimentelleLernumgebungen gestalten und organisieren und die Lehrerrolle im experimentellenChemieunterrichtmitHilfevonTheorie-Praxis-Reflexionzustärken.

PublikationenGroß, K. & Schumacher, A. (2017). ELKE - Experimentieren – Lernen – Kompetenzen Erwerben.PosterbeitragimRahmender12.LeLa-Jahrestagung,Würzburg.Groß, K. & Schumacher, A. (2017). ELKE – EineMöglichkeit der systematischen Vernetzung einesaußerschulischenLernortesmitdemChemieunterricht,MNU(eingereichtam23.03.2017)

LernstandortPulheimerBach(Dept.Geowissenschaften)

SchülerveranstaltungenImBerichtszeitraumhaben insgesamt8SchulkassenderStufen5-9bzw.202Schüler_innenandenVeranstaltungen am Pulheimer Bach teilgenommen. Themen der Projekttage warenBachrenaturierung, chemische, biologische und physikalische Gewässeranalyse undGewässerökologie.

Lehrveranstaltungen/Studierendeimzdi-SchülerlaborInsgesamt haben 38 Lehramtsstudierende der Biologie und Geographie an den begleitendenuniversitärenSeminarveranstaltungenteilgenommenundwaren jeweilsanmehrerenTagenanderDurchführungderSchülerveranstaltungenbeteiligt.SS 2017: Pulheimer Bach – naturwissenschaftlich-interdisziplinäre Unterrichtsgestaltung und -durchführungamaußerschulischenLernort(CompetenceLabs)Interdisziplinärer Unterricht am außerschulischen Lernort Pulheimer Bach und dessen praktischeErprobung steht im Mittelpunkt des für Lehramtsstudierende unterschiedlichernaturwissenschaftlicher Fachrichtungen und Schulformen geöffneten Seminars. Im Seminargestalteten und realisierten sie in einem didaktisch begleiteten Rahmen Besuchstage für

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Schulklassen,andenensichSchüler_innenaufforschend-entdeckendeWeiseundausverschiedenennaturwissenschaftlichen Perspektiven mit dem Bach und den Folgen seiner Renaturierungauseinandersetzten. Anschließendwurden auf der Basis vonVideographie dieUnterrichtsversucheanalysiertundreflektiert.SS 2017: Forschungsfragen und -methoden der Fachdidaktik Geographie (Institut fürGeographiedidaktik)Zunächst wurde im Seminar ein Überblick zu Forschungsrichtungen und -methoden derGeographiedidaktik erarbeitet. Im Sinne der Aktionsforschung sollten von den Teilnehmendenanschließend in Kleingruppen eine Unterrichtseinheit erstellt, mit Schüler_innen amaußerschulischenLernortPulheimerBachdurchgeführtundmitverschiedenenForschungsmethoden(standardisierte Beobachtung, Videographie/offene Beobachtung, standardisierte und qualitativeInterviews)analysiertwerden.SS 2017: Evaluation und Weiterentwicklung sprachsensiblen naturwissenschaftlichenUnterrichtsmaterialsfürdenaußerschulischenLernortPulheimerBach(Mercator-Institut) An den ersten beiden Seminartagen lernten die Studierenden Arbeitsmaterial auf dieLernerperspektive abzustimmen und schülerverständlich zu gestalten. Sie vertieften dieseKompetenzen,indemSieSchülerarbeitsmaterialfürdenaußerschulischenLernortPulheimerBachimHinblick auf Sprachsensibilität überarbeiten und Brückenmaterial gestalten. Der dritte SeminartagfandamLernortPulheimerBachstatt.HierhospitiertendieStudierendenbeieinerSchulexkursionund evaluierten kriteriengeleitet anhand vonBeobachtungsaufgaben, das von Ihnen überarbeiteteArbeitsmaterial.

PublikationenLanger,S.undBraun,B.: GrünesKlassenzimmeramrenaturiertenPulheimerBach.GeographischeRundschau5(2017).

Kinder-Science-Lab(InstitutfürDidaktikdesSachunterrichts)

SchülerveranstaltungenIm Berichtszeitraum haben insgesamt 78 Schulkassen (Grundschule, Klasse 1-4) bzw. 1.886Schüler_innen(imAltervon6-11Jahren)andenverschiedenenVeranstaltungendesKinder-Science-Labsteilgenommen.FolgendeProjektthemenwurdendurchgeführt:LEGOEinfacheMaschinenKonstruktion einfacher Funktionsmodelle aus LEGO und Kennenlernen der Funktionsweisen vonZahnrädern,Hebeln,RollenundAchsenkennen.Zielgruppe:Klasse1-2,Dauer:ca.3-4ZeitstundenLEGOWeDo2.0–LEGOModellebauenundmitdemComputerprogrammierenKonstruktion einfacher Funktionsmodelle aus LEGO und Programmierung verschiedener SensorenundModelle.Zielgruppe:Klasse3-4;Dauer:ca.3-4ZeitstundenGPSundCo–GeographischesLernenmitNeuenMedienFörderungvonSozial-, Fach-,undMethodenkompetenzendurchdenEinsatzvonGPS-GerätenundTablets in ausgewählten geographischen Themenbereichen (z.B. das Koordinatennetz der Erdesichtbarmachenusw.).Zielgruppe:Klasse3-4;Dauer:ca.3-4ZeitstundenWennBilderlaufenlernen–DereigeneTrickfilm(Stop-Motion)Spielerisches Kennenlernen des Stop-Motion Verfahren als Tricktechnik, um Bewegung mitstatischenDingenzuillusionierenundeineneigenenTrickfilmzuproduzieren.Zielgruppe:Klasse2-4;Dauer:ca.3-4ZeitstundenComicLife–WennausBildernComicswerden

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SpielerischesKennenlernendergrundlegendenGestaltungsmitteleinesComicsundGestaltungeineseigenenComics.Zielgruppe:Klasse3-4;Dauer:ca.3-4ZeitstundenLEGO–NaturwissenschaftundTechnikKonstruktion einfacher und komplexer Funktionsmodelle der Pneumatik (Druckluft).Zielgruppe:Klasse3-4;Dauer:ca.3-4ZeitstundenGreenscreenProduktion eines eigenen Video-Clips mithilfe von Tablets sowie der Greenscreen-Technik undKennenlernenderProzesseeinerFilmproduktion.Zielgruppe:Klasse3-4;Dauer:ca.3-4ZeitstundenSwift+CalliopeSchrittweises Heranführen an die Programmiersprache und das Codieren sowie Erlernen erstergrundlegenderProgrammierkonzepte.Zielgruppe:Klasse4;Dauer:ca.3-4ZeitstundenFilmproduktionmitdemiPadProduktion und adressatenorientierte Gestaltung kurzer Werbefilme mit dem iPad, undKennenlernenderTricksderWerbeindustrie.Zielgruppe:Klasse3-4;Dauer:ca.3-4Zeitstunden

LehrveranstaltungenInsgesamt haben 45 Studierende des LernbereichsNatur- undGesellschaftswissenschaften an denbegleitendenuniversitärenSeminarveranstaltungenteilgenommenundwaren jeweilsanmehrerenTagenanderDurchführungderVeranstaltungenderKinder-Science-Labsbeteiligt.SS2017+WS2017:ProjektseminarNAWIT-AS+Kinder-Science-Lab(offenfürdasStudiuminklusiv)Ziel der Veranstaltung ist es, Kinder im Grundschulalter an ausgewählte Themenfelder desSachunterrichts heranzuführen. Die Veranstaltung beinhaltet einen Praxisteil, der 5Schulklassenbesucheumfasst.

BegleitforschungIm Berichtszeitraum wurden im Rahmen von mehreren Bachelor- und Masterarbeiten mehrereBegleitstudienzuunterschiedlichenVeranstaltungendesKinder-Science-Labdurchgeführt.

Präsentationen,WorkshopsundLehrerfortbildungen(Auswahl)25.02.2017 – Workshop Schmeinck: „The black lines on the globe: Enhancing understandings ofspatial systems by active outdoor learning “, Charney Manor Primary Geography Conference,CharneyBasset,UK03.03.2017 – Vortrag Schmeinck: "Coding in Primary School to Promote Spatial Orientation" –EOROGEOConference2017,Amsterdam,NL10.03.2017 –Workshop Schmeinck: “Handlungsorientierter Sachunterricht mit (Lego)WeDo 2.0“,TagungMobilesLernenmitTabletundCo,Oldenburg09.04.2017 – Vortrag Schmeinck: “Improving children's understanding of spatial systems by activeoutdoorlearning”,AAG2017,Boston,US27.06.2017–VortragSchmeinck:„DigitalesLernenimSachunterricht“–20.GeburtstagNetCologneSchulsupport,Köln28.09.2017–VortragSchmeinck: „TabletsundCo - jetztauchschon inderGrundschule?“,Tagung„Diggi17–EnterNextLevelLearning“ZfLderUniversitätzuKöln29.09.2017 – Workshop Schmeinck: „Programmieren in der Grundschule mit WeDo 2.0“, Tagung„Diggi17–EnterNextLevelLearning“ZfLderUniversitätzuKöln

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Daszdi-SchülerlaborUnserRaumschiffErde(DepartmentsChemie,PhysikundDidaktiken)

SchülerveranstaltungenIm Berichtszeitraum haben im sog.Mittelstufenlabor des Departments Didaktiken insgesamt 73SchulkassenderKlassen5-10bzw.1252Schüler_innenandenverschiedenenVeranstaltungendeszdi-Schülerlaborsteilgenommen.FolgendeProjektthemenwurdendurchgeführt:KlimaFächerübergreifender Experimentiertag mit Experimentstationen zu den Themen Treibhauseffekt,KlimaforschunganhandvonPflanzenpollen,Sonnenstrahlung,Stadtklima,Jahreszeitenetc.Zielgruppe:Klassen7-9;Fachbereich:Physik,Chemie,Biologie,Geografie;Dauer:4ZeitstundenWasserExperimentezurmechanischen,chemischenundbiologischenReinigungvonWasserkonzipiertnachderMethodedesForschendenbzw.EntdeckendenLernens.Zielgruppe:Klassen7-9;Fachbereich:Physik,Chemie,Biologie;Dauer:4ZeitstundenVerhaltensexperimentemitInsektenDie Schüler_innen erlernen neben dem fachgerechten Umgang mit lebenden Tieren wichtigeMethodenwiedenUmgangmitLupeundMikroskop,dasAnfertigenwissenschaftlicherZeichnungen,dasBeobachtenderTiereunddasProtokollierenanhandeinesEthogramms.Zielgruppe:Klassen5-8;Fachbereich:Biologie;Dauer:4ZeitstundenAstroprojekt"SuchenachderErde2.0"Unter Verwendung von Analogieexperimenten gehen die Schüler_innen auf die Suche nach einerzweiten Erde in den Weiten des Weltraums und beschäftigen sich beispielsweise mit derAtmosphärenzusammensetzungundOberflächentemperaturextrasolarerPlaneten.Zielgruppe:Klassen7-9;Fachbereich:Physik;Dauer:4ZeitstundenIm Berichtszeitraum haben im sog. Oberstufenlabor der Departments Chemie und Physik 100Schüler_innen an 20 Veranstaltungstagen teilgenommen. Folgende Veranstaltungen wurdendurchgeführt:ExperimentierferienMoleküle die Bausteine des Lebens (10.-13.4.2017) und Elektronen auf demSprung(23.-26.10.2017)(Depts.ChemieundPhysik)Ferienprogrammmit2TageninderPhysikmitgrundlegendenExperimentenwiebeispielsweisezurBalmer-Serie des Wasserstoffs und zum Photoeffekt. In der Chemie anwendungsorientierteExperimente undMethodenwie zumBeispiel Fluorescinsynthese undDünnschichtchromatografie,dazuSeminareundFührungendurchdieForschungslabore.Holiday&ScienceChemiedesLebens(10.-12.4.2017,Dept.Chemie)Dreitägiges Praktikum mit Experimenten zu Aminosäuren, Proteinen und Zucker und zurFunktionsweise vonProzessenwie z.B. die Photosynthese undder Sauerstofftransport imBlut aufmolekularerEbene.Holiday&ScienceMoleküle–BotenstoffeausdemWeltall(23.-25.10.2017,Dept.Physik)Kennenlernen der Technik der Spektroskopie anhand von Experimenten zur BeantwortungastrophysikalischerFragestellungen.SommerakademieChemiedesLebens(17.-21.7.2017,Dept.Chemie)Kennenlernen von Methoden der organischen Chemie zum Nachweis von Proteinen und zurKonzentrationsbestimmung von Aminosäuren. Außerdem Herstellung neuer Materialien ausorganischenKomponentenunddieSynthesemedizinischerWirkstoffewiezumBeispielAspirin.DazuSeminareundFührungendurchdieForschungslabore.

LehrveranstaltungenInsgesamthaben59 Studierende verschiedener Lehramtsfächer andenbegleitendenuniversitärenSeminarveranstaltungenteilgenommenundwarenjeweilsanmehrerenTagenanderDurchführungderSchülerveranstaltungenbeteiligt.SS2017+WS2017:SeminarzumSchülerlabor(Blockveranstaltung)

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Die Experimente und Stationen mit medialer Unterstützung und deren Betreuung durch dieSeminarteilnehmendenwerden imLaufedesSemestersan4PraxisterminenmitSchüler_innenausInklusions- und Regelklassen aller Altersgruppen und Schulformen im Schülerlabor erprobt. Dasnaturwissenschaftliche Experimentieren mit den Schüler_innen dient als Werkzeug, um dieLehrkompetenzen Dokumentieren, Reflektieren und Analysieren für Studierende allerFachrichtungenzuschärfen.SS2017+WS2017:PraktikumimSchülerlaborLehramtsstudierendebetreuenSchüler_innenwährendderProjekttagezumThema„Wasser“.Diesumfasst Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung der Experimenteinheiten einschließlichPräsentationder Einführungsvorträge.Dabei haben StudierendedieGelegenheit, denUmgangmitSchülerinnen und Schülern zu üben, bekommen Tipps zum adressatengerechtem Interagieren undzurUnterrichtsgestaltungundlerneneinoffenes,problemorientiertesExperimentprojektkennen.ZueinererfolgreichenTeilnahmegehörtauchdieGestaltungeinerUnterrichtsstundealsNachbereitungeinesProjekttagesinderSchule.Im Berichtzeitraum haben 2 Lehramtsstudierende ihr Berufsfeldpraktikum im zdi-Schülerlaborabgeleistet.

MoMo-Schulgarten(InstitutfürBiologiedidaktik)

SchülerveranstaltungenImBerichtszeitraumhaben insgesamt3SchulkassenderKlassen5-8bzw.68Schüler_innenandenverschiedenen Veranstaltungen desModularen Modellgartens (MoMo) teilgenommen. FolgendeProjektthemenwurdendurchgeführt:QR-CodeRallyeDie Rallye wird mithilfe von Tablets im und um den Garten herum durchgeführt. Schüler_innenmüssen QR-Codes finden und scannen, um daraufhin themenspezifische Aufgaben bearbeiten zukönnen.EswerdendieThemenBäume,Wildbienen,Kompost,Getreide,Kräuterbehandelt.Zielgruppe:Klasse5-6,Dauer:4Zeitstunden.Schafgarbe,Wegwarte,Dost–EinStationenlernen(ProjekttagzueinerBachelorarbeit)Es wird bei Jugendlichen ein Bewusstsein für die verschiedenen Verwendungsweisen vonWildpflanzen geweckt.Nebender Beschäftigungmit den botanischen Eigenschaften der einzelnenPflanzen,lernendieSchülerinnenundSchüleranpraktischenBeispielenmöglicheVerwendungenderPflanzeninderKüchesowiefürunterschiedlichePflegeprodukte.Zielgruppe:Klasse8,Dauer:4ZeitstundenRundumdieKartoffel(imZugedesExperimentiercamps)Die Kartoffel wird aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet. Gemeinsamwerden im SchulgartenKartoffeln geerntet und dabei über Anbau, Wuchs und Ernte von Kartoffeln aufgeklärt. Im LaborwerdendieKartoffelnmikroskopiert,einStärketestwirddurchgeführtundFolieausKartoffelstärkehergestellt.GemeinsamwerdendieKartoffelnverarbeitetundabschließendgemeinsamgegessen.Zielgruppe:Klasse5-7,Dauer:4Zeitstunden

LehrveranstaltungenInsgesamthaben30StudierendederBiologiedidaktikimBerichtzeitraumanLehrveranstaltungenmitBezugzumModularenModellgartenteilgenommen.Im Berichtzeitraum hat 1 Lehramtsstudierender sein Berufsfeldpraktikum im ModularenModellgartenabgeleistet.SS2017:Übung'GartenAG'Ziel der Veranstaltung war es, den Studierenden Einblicke in das Anlegen und Pflegen einesSchulgartens zu geben.Dazu haben sie Konzepte zu eigenenBeeten entworfen unddiese dann inGruppeneigenständigumgesetzt.WS2017/18:UniversitäreSchulprojekteGruppeB(GartenAG)

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ImWintersemesterhabensichdieStudierendenzuAnfangdesSemesterstheoretischundpraktischdamitauseinandergesetzt,wiemaneinenSchulgartenwinterfestmacht.ImweiterenVerlaufwurdegemeinsamerarbeitet,wasAquaponic istundwiemandieses ineinerSchulklasseumsetzenkann.Auch das Thema Wildbienenschutz wurde thematisiert und Nistmöglichkeiten für diese gebaut.Abschließendwurdegeplant,wiemanimFrühjahrmitSchüler_innendieneueGartensaisonstartet.

ÖkologischeRheinstation(Dept.Biologie,CompetenceLabs)

SchülerveranstaltungenIm Berichtszeitraum haben insgesamt 8 Schulkassen ab Stufe 7 mit 176 Schüler_innen an denVeranstaltungenaufderökologischenRheinstation teilgenommen.DieProjektthemenwerdenhiervon Studierenden für jeden Schülertermin jeweils individuell konzipiert und gestaltet.SchwerpunktthemenderProjekttagesinddabeiEvolutionundaquatischeÖkologiedesRheins.Themen,diemitSchüler_innenbehandeltwurden:-Evolution(EinstiegindasThema)-EinflussvonStrömungaufOrganismen-Habitat-AdaptationvonaquatischenOrganismen-ArtenvielfaltaquatischerLebensräume-MuschelnimRhein-PräparationvonKalmaren-Flusszonierung-ReinigungvonAbwässern-Neobiota-Trigonometrie(Rheinbreite,Tiefe,Durchflussmenge)-Biofilme-Wasserchemie-HerzschlagvonDaphniamagnabeiverschiedenenTemperaturen-AktivitätvonArtemiasp.beiverschiedenenSalinitäten-SinnundGefahrenvonBuhnen

LehrveranstaltungenInsgesamt haben 13 Studierende der Biologie an Seminarveranstaltungen mit Bezug zurÖkologischen Rheinstation teilgenommen und waren an der Durchführung derSchülerveranstaltungenbeteiligt.WS2017/18:ScienceLabRheinstation(CompetenceLabs,offenfürStudiuminklusiv)DieStudierendenlernenimRahmendieserVeranstaltungeinenaußerschulischenLernort imDetailkennen und können somit das Potenzial außerschulischer Lernorte für den Schulunterrichteinschätzen. Thematische Schwerpunkte sind Evolution und Biodiversität aquatischer Organismen.Studierende lernen dabei, sich in fortgeschrittene Inhalte selbstständig einzuarbeiten, und diesesWissenauchaufandereTeilgebietederBiologiezuübertragenundanzuwenden.DieStudierendenlernen verschiedene aquatische ökologische Methoden zum Sammeln von und zum Umgang mitunterschiedlicher Organismengruppen anzuwenden und beherrschen die Bestimmung undVerwendungvonOrganismenimökologischenKontextunterZuhilfenahmevonBinokular,Mikroskop,im Freiland und in Strömungskanälen. Die Studierenden setzen sich mit geeigneten Lehr- undLernformen für die gymnasiale Oberstufe in dem Themenbereich des Moduls auseinander undkönnen entsprechende Unterrichtsinhalte eigenständig entwickeln und umsetzen. Auch dasKennenlernenvonMethodenzurkritischenReflexion/SelbstreflexionistTeilderVeranstaltung.Themen,diezusätzlichmitStudierendenbehandeltwurden:-Inklusion-UmgangmitTabletcomputern

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-AnwendungvonApplikationen(Apps)-allgemeineDidaktik(Binnendifferenzierung,Co-Teaching,Classroom-Management)-angewandteFachdidaktik-GrundlagenaktuellerangewandteraquatischerökologischerForschung-VideographieundVideoanalysevonUnterrichtsinhalten

GLOBE-Projekt(MNF)

LehrveranstaltungenImSommersemester2017bzw.imWintersemester2017/18habeninsgesamt150StudierendeallernaturwissenschaftlichenDisziplinenanLehrveranstaltungenmiteinemdirektenBezug zumGLOBE-Programm(GlobalLearningandObservationstoBenefittheEnvironment)teilgenommen.SS2017,WS2017/18:AnwendunggeographischerKonzepteimnaturwissenschaftlichenUnterrichtDas Seminar wird im Rahmen derMathematisch-Naturwissenschaftlichen-Grundlegung angebotenundgibtzunächsteinenÜberblickzurGeographieunddendortbehandeltenThemenundInhalten.Interdisziplinäre Anknüpfungspunkte zu den übrigen naturwissenschaftlichen Disziplinen sowie dieVermittlungwissenschaftlicher Herangehensweisen und Arbeitstechniken stellen den SchwerpunktderVeranstaltungdar.MitHilfe derGLOBE-ProtokollewerdenpraxisnaheUntersuchungen zudenTeilgebietenAtmosphäre,Biosphäre,HydrosphäreundPedosphäredurchgeführt,diesichvorallemfachübergreifendindennaturwissenschaftlichenUnterrichtimplementierenlassen.SS2017:GLOBEinderUnterrichtspraxis(offenfürdasStudiuminklusiv)AmBeispieldesGLOBEProgrammswendendieStudierendendieMethodedesForschendenLernens(Inquiry-based Learning) an und vertiefen dabei ihre zuvor erlangten theoretischenKenntnisse zurFachdidaktik und Fachmethodik. Es werden interdisziplinäre Unterrichtssequenzenmit natur- undumweltwissenschaftlichenInhaltenkonzipiertundgemeinsammitSchülerinnenundSchülernsowiemitLehrkräftenausdemaktivenSchuldienstamLernstandortPulheimerBacherprobt.WS2017/2018:UnterstandingSciencethroughInquiry-basedLearninganParticipationDieVorlesungsreihestellt imKontextderMathematisch-Naturwissenschaftlichen-Grundlegungbzw.desStudiumIntegraleeinkombiniertesbilingualesVorlesungs-undSeminarangebotdar,dassnebennatur- und umweltwissenschaftlichen Themenfeldern gezielt die Internationalisierung im LehramtsowiedieInterdisziplinaritätindenMINT-DisziplinenzumInhalthat.AlsVortragendekonntenfürdieReiherenommierteWissenschaftler*innenausdemIn-undAusland(Griechenland, Indien,Kanada,Niederlande, Schweiz,USA)gewonnenwerden,umeinmöglichst vielseitigesBilddesForschendenLernenszuvermitteln.ZudemergebensichMöglichkeitenfürKooperationen,aberauchfürPraktikamitdenanGLOBEbeteiligtenPartnerinstitutionen(z.B.MountRoyalUniversity,NASA/JPL).WS2017/2018:InterdisziplinäresUnterrichtenmitGLOBE/FachwissenschaftlicheVertiefungDas Oberseminar wird gemeinsam vom Institut für Biologiedidaktik sowie vom GeographischenInstitutangeboten,dabeideDisziplinenüber zahlreicheAnknüpfungspunkteverfügen.AmBeispieldesGLOBEProgrammswerdenvielfältigeMöglichkeitenfüreinefachübergreifendeAusrichtungdesUnterrichtsaufgezeigt,dieunmittelbaraufdasVorwissenausFachdidaktikund-methodikaufbauen.WS2017/2018:IndividuellesLernenmitinteraktivenMedienamBeispielGLOBEDie Anwendung statistischer Verfahren ist einer der Kernpunkte wissenschaftlichen Arbeitens. Indieser Veranstaltung lernen die Studierenden am Beispiel des GLOBE Programms die Erhebung,VisualisierungundAuswertungvonUmweltdatenkennen.DieVeranstaltungwurdegemeinsammitdemZfLkonzipiertundwirdalsBlended-Learning-Formatangeboten.NebenPräsenzveranstaltungenmitpraktischenÜbungennutzendieStudierendenauchILIASalsinteraktivesMedium.

Präsentationen,WorkshopsundLehrerfortbildungenVorträge:

• 08.03.2017–SCHNEIDER/THIEMER:WasseralsRessourceundRisikofaktorimglobalenWandel.ForschendesLernenmitdemGLOBEProgramm.Lehrerbildungsforum,Weilburg.

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• 25.07.2017–SCHNEIDER:ParticipatinginScientificDiscovery.TheRoleofPlace-basedScienceEducation.AAPTSummerMeeting,Cincinnati(USA).

• 02.08.2017–SCHNEIDER:Internationalization,IntegrationofCitizenScienceandInquiry-basedLearningwithGLOBEatUoC.GLOBEAnnualMeeting,NewHaven(USA).

• 07.11.2017–THIEMER:IncorporatingGLOBEasPartofthePre-serviceTeachersProgram.GLOBEEuropeandEurasiaRegionalMeeting,ZichronJa’akow(Israel).

FortbildungenundWorkshopsLehrkräfteundStudierendekonntenimRahmenvonWorkshopseineGLOBE-Zertifizierungerhalten.Darüber hinauswurden die Veranstaltungen durch die Lehrkräfteakademie des Landes Hessen alsFortbildungakkreditiert.

• 18.11.2017–SCHNEIDER/THIEMER:PraxisorientierteVerknüpfungvonForschungundLehreimGLOBEProgramm.UnterrichtsaktivitätenzurAtmosphäre.UniversitätzuKöln.

• 09.12.2017–SCHNEIDER/THIEMER:PraxisorientierteVerknüpfungvonForschungundLehreimGLOBEProgramm.UnterrichtsaktivitätenzurBiosphäre.UniversitätzuKöln.

• 20.01.2018–SCHNEIDER/THIEMER:PraxisorientierteVerknüpfungvonForschungundLehreimGLOBEProgramm.UnterrichtsaktivitätenzurBodenkunde.UniversitätzuKöln.

KooperationenGemeinsammit Lehrerinnenund LehrerndesOtto-Hahn-Gymnasiums inBergischGladbachwurdeeinWahlpflichtkursentwickelt,indemSchülerinnenundSchülereineWetterstationentwickelnundin Betrieb nehmen. Die Unterrichtsaktivitäten bauen direkt auf das GLOBE Programm auf undwerdenauchvonStudierendenderUniversitätzuKölnbegleitet.

Forschung„UmweltmonitoringmitSmartphones“wirddurchdieRheinEnergie-StiftunggefördertundsollneueMethoden zur aktiven Partizipation an der Umweltforschung entwickeln und analysieren. In demProjektwerdenMöglichkeitenzurSmartphone-Nutzungaufgezeigt,diegleichermaßendasschulischeUmfeld und eine breite Öffentlichkeit ansprechen. U. a. auf den GLOBE Protokollen aufbauendwurden erste Apps zum Flussmonitoring, zur Landbedeckung, zur Bestimmung von Bodenart undBodentypsowiezurWolkenbestimmungentwickelt.

Ausblick2018• (Weiter-)entwicklungvonGLOBE-spezifischenLehrformatenzumForschendenLernen• GLOBETrainingsfürStudierendeundLehrkräfte• StudierendenaustauschimRahmenvonGLOBE

MINT-Kinderzimmer(InstitutfürMathematikdidaktik,CompetenceLabs)ImMINT-KinderzimmerlernenKinderundStudierendefürdieWeltvonmorgen.IneinerVerbindungvonmathematischen, informatischen,naturwissenschaftlichenundtechnischen IdeenerwerbensieKenntnisse, die helfen, sich in einer hoch technologisierten Welt zurecht zu finden. WichtigeSchwerpunktesindGrundlagenbereicheinMathematikundInformatik.http://www.mathedidaktik.uni-koeln.de/mint-kizi.html

ProjektthemenEin Projekt erstreckt sich üblicherweise über etwa ein halbes Jahr mit wöchentlichen Treffen miteinzelnen Kindern. Die Treffen finden sowohl in Räumlichkeiten der Universität als auch an einerkooperierendenSchulestatt.GeometrischeFigurenmitdemFiloCut

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Dieses Projekt wurde im Berichtzeitraum (SS 2017 und WS 2017/18) über 2 Tage hinwegdurchgeführt.EinerhitzterDrahtwirddurchdasSchneidematerialbewegt,mitdemZielbestimmte(geometrische) Formen zu erhalten. Angesteuert wird dieMaschine über einen ComputermittelseinereinfachenProgrammiersprache,wiesieausderTurtle-Geometriebekanntist.DynamischeLabyrintheDieses Projekt wurde im Berichtzeitraum (SS 2017 und WS 2017/18) über 4 Tage hinwegdurchgeführt. Die mathematisch-informatische Spielwelt "Dynamische Labyrinthe" bietet einespielerischeEinführungingrundlegendeBegriffederAutomatisierungundProgrammierungabdemVorschulalter bis hin zu Erwachsenen. Durch von Einsatz von Weg-Bausteinen (Geraden, Kurven,Kreuzungen) und Automaten-Bausteinen (Weiche, Flip-Flop, Zähler) können Netze (DynamischeLabyrinthe) erstellt werden, die Aufgaben wie Sortieren, periodisches Zählen oder Addition,Subtraktion,MultiplikationundDivisionautomatischumsetzen.Erstarithmetik1Dieses Projekt wurde im Berichtzeitraum (SS 2017 und WS 2017/18) über 13 Tage hinwegdurchgeführt.Erstarithmetik2Dieses Projekt wurde im Berichtzeitraum (SS 2017 und WS 2017/18) über 16 Tage hinwegdurchgeführt.WeitereInformationenhierzu:http://www.mathedidaktik.uni-koeln.de/11642.html

LehrveranstaltungenInsgesamt waren im Berichtszeitraum 14 Studierende in das Angebot des MINT-Kinderzimmerseingebunden. Studierende, die Sonderpädagogik Lernbereich Mathematik oder Fach MathematiksowiealleStudierendenderGrundschulehabendieMöglichkeit,ihreBachelor-oderMasterarbeitimRahmen des MINT-Kinderzimmers zu schreiben. Zusätzlich können Studierende im Rahmen des"Vorbereitungsseminars zum Praxissemesters" (im Master) kleinere Projekte zur Übung desForschendenLernensimMINT-Kinderzimmerdurchführen.

QualifizierungsarbeitenimKontextdesMINT-KinderzimmersBachelorarbeiten• Vergleich mathematischer Problemlösekompetenzen von Kindern im Vorschulalter anhand desArbeitsmittelsDynamische LabyrinthemitbesonderemAugenmerkaufdasprädikativ-logischeundfunktional-logischeDenken•UntersuchungzumUmgangmitdemArbeitsmittelDynamischeLabyrintheunterBerücksichtigungdesprädikativ-logischenundfunktional-logischenDenkens•DasSpielaufdemZahlenstrahl–EinequalitativeEinzelfallstudieüberdenErwerbarithmetischerKompetenzen• Vergleich der Arbeitsmittel „Rechenwendeltreppe“ und „Zwanzigerfeld“ hinsichtlich dermathematischenIdee„Zehnerübergang“–EmpirischeEinzelfallstudieinder2.Jahrgangsstufe• Wege- und Rechennetze mit Dynamischen Labyrinthen – Einzelfallstudie mit Schülerinnen undSchülernder4.Jahrgangsstufe• Lernschwierigkeiten bei der Anwendung des dezimalen Stellenwertsystems. EmpirischeEinzelfallstudiemiteinerSchülerinder3.Jahrgangsstufe• Förderung prozessbezogener Kompetenzen im Rahmen der Automatisierung des Kopfrechnensmittels der Software „Blitzrechnen“ IndividuelleUnterschiedebeimmathematischenProblemlösenanhandvonDynamischenLabyrinthenunterbesondererBerücksichtigungdesprädikativenwieauchfunktionalenDenkensMasterarbeiten•SuperheldeneroberndenZahlenraum0-19–EinequalitativeEinzelfallstudiezurEntwicklungeinestragfähigen Zahlenkonstruktionssinns und Zahlraumverständnisses im arithmetischenAnfangsunterrichtSiehe:http://www.mathedidaktik.uni-koeln.de/12245.html

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KontaktMarkusvandeSand(KoordinationLehr-LernlaborderMNF)[email protected].:0221-470-2568

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Anhang1

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Anhang2EinbindungderLernlaboreindieLehramtsmoduleDie Tabelle zeigt, welche Studiengänge in welchen Lehr-Lernlaboren mit einer oder mehrerenVeranstaltungen vertreten sind. In die ListewurdenausschließlichVeranstaltungenaufgenommen,die über Klips 2.0 mit den Laboren verknüpft sind. Es wurden auch nur die dort angegebenenverknüpftenStudiengängebeachtet.ZumLesenderTabelle:EshandeltsichausschließlichumLehramtsstudiengänge.IsteinKästchenbeieinem Fach markiert, muss dies immer im Zusammenhang mit der Schulform gelesen werden.Beispiel: Bei der Rheinstation gibt es im Bachelor keine Lehrveranstaltungen. Im Master gibt esAngebotefürStudierendedesBiologieLehramtsmitdenSchulformenGym/Gebzw.Berufskolleg.