Klimaphysik meets BNE: Wicked problems durch Blended Learning adressieren

Von Nicole Aeschbach und Werner Aeschbach

Die Klimakrise fordert uns als Einzelne und als Gesellschaft ganz schön heraus. Aus der Forschung wissen wir bereits seit Jahrzehnten eine Menge über die Ursachen und Folgen des menschengemachten Klimawandels. Eigentlich liegt klar auf der Hand, was zu tun ist: Wollen wir unsere Lebensgrundlagen erhalten, müssen wir als Weltgemeinschaft den Treibhausgasausstoß schnell und drastisch reduzieren. Doch auch wenn Klimaschutz oftmals mit weiteren Vorteilen einher geht – beispielsweise macht uns der Einsatz erneuerbarer Energien unabhängiger von Ländern, die uns mit Öl oder Gas beliefern –, ist die Umsetzung in der Realität häufig mit Hürden und Zielkonflikten verbunden. Da Kohlendioxid- und andere Treibhausgasemissionen immer noch in nahezu allen Bereichen, von der industriellen Produktion, über die Strom- und Wärmegewinnung, bis hinein in unsere alltäglichen Konsum-, Ernährungs- und Mobilitätsentscheidungen, eine Rolle spielen, berühren die erforderlichen Klimaschutzmaßnahmen ebenso viele Sektoren. Schnell zeigt sich, dass sowohl das Klimasystem als solches als auch die gesellschaftlichen Prozesse bei der Transformation hin zu einem nachhaltigen Leben und Wirtschaften von multiplen Komplexitäten geprägt sind. Daher spricht man von wicked problems, also vertrackten Problemen, deren Lösung uns viel abverlangt: Wir müssen eine stabile Faktenbasis haben und gleichzeitig zahlreiche Perspektiven und Akteure berücksichtigen. Wie können wir solche grand challenges bzw. Große gesellschaftliche Herausforderungen, die schon für die Forschung anspruchsvoll sind, adäquat in Lernangeboten für künftige Lehrkräfte adressieren? Wie schaffen wir es, ein Tiefenverständnis zum Klimawandel mit praxisorientierten Aspekten zu verknüpfen? Wie kann es gelingen, die Faszination aus der klimaphysikalischen Forschung mit Nachhaltigkeitskonzepten ins Gespräch und beides in den Unterricht zu bringen?

 

Tandem-Fellows für digitale Hochschullehre

Aufbauend auf unseren Lehrerfahrungen in der Umweltphysik, Geographie und mit einem Fokus auf der Leitperspektive Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) haben wir uns im Herbst 2022 auf den Weg gemacht, das forschungsorientierte Modul „Klimaphysik meets BNE“ zu konzipieren und in der HSE-Zusatz-/Querschnittsqualifikation (ZQQ) Nachhaltigkeit sowie in der Physik und anderen MINT-Fächern zu implementieren. Mehrere Faktoren wirkten dabei als Anreize: In der ZQQ Nachhaltigkeit fehlte bislang ein Baustein mit MINT-Schwerpunkt, und die Fakultät für Physik und Astronomie der Universität Heidelberg wollte ein Lehrangebot zur Umweltphysik für ihre Lehramtsstudierenden im Bachelor entwickeln. Außerdem wollten wir die Verknüpfung von Online- und Präsenzlernen voranbringen, und der Stifterverband hatte gerade zusammen mit dem Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg (MWK BW) die Ausschreibung „Fellowships für digitale Hochschullehre“ lanciert. Wir bewarben uns als Tandem-Fellows und erhielten den Zuschlag. Direkt mit Förderbeginn im Januar 2023 stiegen wir gemeinsam mit unserem Team, bestehend aus den Postdoktorandinnen Edith Engelhardt und Kathrin Foshag, dem HSE-Medienexperten Christoph Bertolo sowie den studentischen Mitarbeitenden Emmy Hieronimus, Tanja Griesbaum, Julian Haas, Berit Lindemann und Louisa Mosmann, in die Arbeit ein. Wir entwickelten einen dreiphasigen Kurs.

 

Abb. 1: Dreiphasiger Aufbau des Kurses „Klimaphysik meets BNE“ in der ersten Version (Grafik: Dr. Nicole Aeschbach)

Für die Online-Selbstlernphase gestalteten wir auf der Basis von H5P-Elementen Lernmaterialien mit Videos, Texten und Aufgabenstellungen, die in Moodle eingebettet wurden. An den Präsenzterminen kamen wir mit den zehn Teilnehmenden im HSE Digital Teaching and Learning Lab zusammen, um über den erzielten Lernerfolg zu sprechen, das Wissen in den aktuellen Klimakrisendiskurs einzubetten und die Gruppe auf die dritte Phase, die im Zeichen der Erstellung eigener digitaler Lernmaterialien stand, vorzubereiten. Die Lehramtsstudierenden aus den Fächern Mathematik, Physik, Chemie, Biologie und Geographie erhielten fachwissenschaftliche Impulse, lernten Apps zur medialen Gestaltung von Lernprodukten kennen und sammelten Feedback zu ihren Konzepten.

Abb. 2: Präsenzphase im HSE Digital Teaching and Learning Lab (Foto: Dr. Nicole Aeschbach)

Im Herbst 2023 gaben sie ihre Produkte ab. Die von den Studierenden gewählten Themen reichten vom Treibhauseffekt (Physik, Geographie bzw. Biologie) und der Anorganik und Organik des Wasserstoffs (Chemie), über einen Einblick in die Gletscherentwicklung (Geographie) und in die Energiegewinnung (Physik), bis hin zur Data Literacy (Mathematik).

 

Reflexion des Pilotdurchgangs

Wir konnten in der Konzeptions- und Umsetzungsphase im Sommer 2023 einen beachtlichen Bestand an Online-Selbstlernelementen generieren und überaus wertvolles Feedback von den Teilnehmenden sammeln. Die größte Schwäche dieser ersten Version des Kurses bestand in dem folgenden Punkt: Die sechswöchige Selbstlernphase zu Beginn war nicht ausreichend geeignet, die unterschiedlichen Stände des Vorwissens – insbesondere die mathematisch-physikalischen Skills betreffend – aufzufangen. Einigen Teilnehmenden ist es daraufhin nicht gelungen, die Aufgabenstellungen zur Klimaphysik erfolgreich zu bearbeiten. Das von uns bereitgestellte Coachingangebot wurde nicht genutzt. Nach Aussage der Studierenden war die Hürde zu hoch, uns Dozierende, die zu diesem Zeitpunkt lediglich aus der Online-Auftaktsitzung bekannt waren, um Rat zu fragen.

Diese Erkenntnisse motivierten uns sehr, unser Modul weiterzuentwickeln und direkt zum Ende des Sommersemesters 2023 in die Überarbeitung einzusteigen. Sehr hilfreich war dabei auch ein Austausch mit Lehrenden verschiedener MINT-Fächer von Universität und Pädagogischer Hochschule Heidelberg. Unser Team konnten wir durch David Röck zusätzlich stärken. Der Innsbrucker Erasmusstudent hatte unseren Kurs im Pilotdurchgang besucht und brachte fortan seine wertvolle didaktische Expertise ein.

 

Version 2.0

Gemeinsam entschlossen wir uns, das Modul hin zu einem Blended-Learning-Format zu designen. Dazu brachen wir die dreiteilige Struktur aus Online-Selbstlernphase, digital erweiterter Präsenzphase und Projektphase auf und überführten sie in einen Rhythmus aus wöchentlichen Präsenzterminen mit jeweils vorgelagertem Selbstlernen unter Einsatz unserer H5P-Elemente.

Abb. 3: Überarbeitete Struktur des Kurses „Klimaphysik meets BNE“ (Grafik: Dr. Kathrin Foshag und David Röck)

 

Einblick in die Idee und Umsetzung des Blended-Learning-Kurses „Klimaphysik meets BNE“ (Produktion: Christoph Bertolo, Heidelberg School of Education)

Um die Aufgabenstellungen zu den physikalischen Grundlagen sowie zur Klimaphysik besser an die Vorkenntnisse der Teilnehmenden anpassen zu können, führten wir in der ersten Sitzung eine Selbsteinschätzungsbefragung durch. Damit der Forschungsbezug deutlicher betont werden kann, verlegten wir den größeren Teil der Präsenztermine ans Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg und gewährten zum Start des Kurses einen Einblick in die Labore und ausgewählte Arbeitsgruppen. Zusätzlich zum Link zur Leitperspektive BNE ergänzten wir mit der Wissenschaftskommunikation eine weitere Transferkomponente und öffneten das Seminar auch für Geographiestudierende aus den Studiengängen ohne Lehramtsbezug. In dieser Ausrichtung wird der Kurs im Wintersemester 2023/24 durchgeführt. Wir konnten die sehr große Nachfrage nach Plätzen nicht komplett befriedigen. 23 Studierende aus den Fächern Mathematik, Physik, Biologie und Geographie nehmen nun teil.

Durch die Einbettung in das Förderprogramm des Stifterverbands und des MWK BW haben wir nicht nur finanzielle Unterstützung genossen, sondern auch den Austausch mit den anderen Fellows und eine hohe Sichtbarkeit unserer Aktivitäten. Wir konnten unser Modul unter anderem auf einer Lehr-/Lernkonferenz in Stuttgart präsentieren, einen Artikel in der Geographischen Rundschau veröffentlichen und eine Publikation im Journal HINT: Heidelberg Inspirations for Innovative Teaching (Ausgabe 4 erscheint im Dezember 2023) einreichen. Außerdem berichteten das Magazin daktylos der Pädagogischen Hochschule Heidelberg und eine Pressemitteilung der Universität Heidelberg über unser Projekt.

Wir sind gespannt auf die weiteren Erfahrungen beim Verknüpfen von Klimaphysik und BNE und freuen uns auf die intensive Zusammenarbeit mit den Studierenden.

 

Dr. Nicole Aeschbach (Heidelberg School of Education) und

Prof. Dr. Werner Aeschbach, (Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg)


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