Schülerlabore: Mit Experimenten die Begeisterung für Naturwissenschaften wecken

In außerschulischen, teils mobilen Schülerlaboren können Kinder und Jugendliche selbstständig experimentieren, um so naturwissenschaftliche Zusammenhänge zu entdecken.

Brotdosen gibt es aus Kunststoff, Edelstahl, Blech, Holz, Melamin und Glas. Die Aufgaben für Schülerinnen und Schüler aus den Klassen 3 und 4: Welche Eigenschaften haben diese Materialien? Welche Verpackung eignet sich am besten für Obst, Käsebrötchen, Joghurt oder andere Snacks in der Schulpause? Dazu untersuchen die Mädchen und Jungen die verschiedenen Brotboxen und führen Versuche zur Lichtdurchlässigkeit, Kratzfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Materialgewicht, Dichtigkeit und Magnetismus durch. Danach beschäftigen sie sich damit, inwieweit man die Materialien später einmal wiederverwerten und zu einem anderen Produkt verarbeiten kann.

„Erleben schafft Wissen“

Das ganze Programm dauert drei Stunden, orientiert sich am Bildungsplan des Landes Baden-Württemberg und wird von der Experimenta in Heilbronn angeboten. Das nach eigenen Angaben größte Science Center in Deutschland lädt auf einer Fläche von 25 000 Quadratmetern unter dem Motto „Erleben schafft Wissen“ in seinen Laboren zu mehr als 60 Kursen zum Experimentieren, Forschen und Diskutieren ein. Die Experimenta ist einer von rund 500 außerschulischen Lernorten mit Schülerlaboren in Deutschland, die im Rahmen des Unterrichts von Klassen oder von besonders interessierten Kindern und Jugendlichen in ihrer Freizeit genutzt werden.

Technische Ausstattung der Schullabore

Oftmals arbeiten dort Lehrkräfte, die mit einer gewissen Stundenzahl abgeordnet werden – wie in den Teutolabs der Universität Bielefeld, die jährlich von 25 000 Schülerinnen und Schülern besucht werden. „Oft ist die technische Ausstattung der Labore in den Schulen nicht ausreichend für bestimmte Versuche, gerade in den Grundschulen“, sagt Chemie- und Informatiklehrer Wolfgang Meyer. Er unterrichtet an der Bielefelder Theodor-Heuss-Realschule und ist in diesem Schuljahr zusätzlich mit fünf Wochenstunden im Teutolab tätig. Dort finden für Klassen Projekte wie „Die Zukunft der Thermoskanne“ statt – wie ist eine Thermoskanne aufgebaut, welche dämmenden Materialien gibt, welchen Einfluss hat der Inhalt auf die kühlende oder wärmende Wirkung, welche Zielgruppe wollen wir von unserer neuen Thermoskanne überzeugen. „Thermodynamik ist ein Thema im Kernlernplan, das ist ein sehr rechenintensives Thema. Wir gehen mit unserem auf Experimenten beruhendem Projekt einen anderen Weg“, sagt Meyer.

Hemmschwellen zur Universität abbauen

Sein Teutolab-Kollege Tim Schubert, Lehrer am Einstein-Gymnasium Rheda-Wiedenbrück, sieht in den außerschulischen Schülerlaboren weitere Vorteile: „Im Teutolab arbeiten die Schülerinnen und Schüler mit Studierenden zusammen, so werden Hemmschwellen zur Uni abgebaut. Außerdem wird ihre Arbeit nicht bewertet, sie können etwas ausprobieren. Es entfällt zudem die Beschränkung auf 60 oder 90 Minuten, so bleibt mehr Zeit zum Experimentieren und dadurch werden Zusammenhänge klarer. Sie sind dadurch definitiv motivierter.“

Mobile Schülerlabore

Die Chemikerin Christina Walther und die Biologin Birgit Pauly vom Schülerforschungszentrum Jena bieten ein mobiles Schülerlabor an – sie gehen in die Schulen in Jena und Umgebung und bringen Material für Experimente mit. „Das Interesse der Schulen ist groß, wir können nicht alle Anfragen erfüllen“, sagt Walther. Das SFZ Jena ist vor allem in Grundschulen und Gemeinschaftsschulen gefragt, wo es für besonders interessierte Mädchen und Jungen Forscherclubs als wöchentliche Arbeitsgemeinschaften anbietet. Dabei betont Walther den Unterschied zum Fachunterricht: „Dort wird zum Beispiel das Ohmsche Gesetz vorgestellt und es geht im Experiment darum, es nachzuvollziehen. Bei uns gehen die Schülerinnen und Schüler dagegen von beobachteten Phänomenen aus und entwickeln auf der Suche nach Erklärungen Fragestellungen, bilden Hypothesen, messen und dokumentieren.“

„Vor Corona lag der Anteil der Mädchen bei einem Drittel, jetzt sind in solchen AGs nur noch zehn Prozent Mädchen. Ich biete deswegen eine Robotik-AG nur für Mädchen an und erreiche so mehr Schülerinnen“, sagt Pauly. Zudem gibt es Workshops für Klassen im Rahmen des Seminarfachs, in denen es um die Entwicklung eines Themas und die Formulierung und Überprüfung von Thesen geht. „Das ist für viele Jugendliche schwierig“, sagt Walther.

Spricht vor allem hochbegabte Kinder und Jugendliche an

Christine Köhler, Leiterin der Kieler Forschungswerkstatt, hat untersucht, wer an den freiwilligen Nachmittagsangeboten der Schülerforschungszentren in Schleswig-Holstein teilnehmen. Dabei sind hochbegabte Kinder und Jugendliche besonders häufig vertreten, die der Austausch und das Messen mit Gleichaltrigen besonders motiviert. Dagegen besuchen Schülerinnen und Schüler aus bildungsfernen Familien ein SFZ eher selten – und diejenigen, die kommen, fühlen sich in fremder Umgebung eher unwohl.

Das Schülerforschungszentrum Nordhessen wird von der Uni Kassel organisiert und bietet unter anderem Laserlabor, Schallkammer, Sternenwarte, 3-D-Drucker sowie Werkstätten mit Lasercutter und CNC-Fräse an. „Es gibt neben festen Gruppen wie den Kids-Club ab Jahrgang 5 viele interessierte Kinder und Jugendliche, die alleine, zu zweit oder in Kleingruppen selbstständig zu Themen arbeiten, die sie interessieren“, sagt der stellvertretende Leiter Adrian Wolff. Als Beispiel nennt er einen Achtklässler, der sich für Steine interessiert. Er sammelt und fotografiert sie, untersucht sie unter dem Mikroskop, um sie näher zu bestimmen und findet im SFZ Kassel Ansprechpartner, wenn er Fragen für das weitere Vorgehen hat oder Tipps für die Präsentation seiner Ergebnisse braucht. Wolff betont: „Bei uns gibt es keine Bewertung und die Schulen bekommen ausdrücklich keine Rückmeldung.“

Mädchen und Jungen bevorzugen die vertraute Umgebung der Schule

Was bringt das alles? Nicolai ter Horst, Fachdidaktiker für Chemie an der Universität Oldenburg, hat dazu geforscht. Sein Ergebnis: Kurzfristig kann die Motivation durch den Besuch eines auswärtigen Schülerlabors gesteigert werden – allerdings bevorzugen jüngere Mädchen und Jungen die vertraute Umgebung ihrer Schule, um die besonderen Angebote eines mobilen Schülerlabors zu testen. Entscheidend seien eine gute Vor- und Nachbereitung sowie folgende Punkte bei der Arbeit im Labor: Alltagsbezug, Relevanz, Verständlichkeit, Aktivierung, Atmosphäre und Betreuungsqualität. Motivierte Kinder und Jugendliche werden in ihrem Interesse bestärkt – wer mit den Naturwissenschaften dagegen auf Kriegsfuß steht, wird seine Einstellung nicht durch einen einmaligen Besuch eines Schülerlabors ändern. In einem Punkt sind sich die Experten einig – letztlich hängt es weniger vom Labor als von der Lehrkraft ab, ob man Kinder und Jugendliche mit naturwissenschaftlichen Themen erreicht.

Text: Joachim Göres

Kompakt

Vor allem Universitäten und Hochschulen bieten Schülerlabore an, die meist besser ausgestattet sind als Labore in Schulen. In Schülerforschungszentren können Kinder und Jugendliche in ihrer Freizeit forschen oder ganze Klassen Themen vertiefen, eigene Fragestellungen entwickeln und dazu Experimente durchführen. Daneben gibt es mobile Schülerlabore, die das für Versuche notwendige Material in die Schule für den Einsatz in wöchentlichen Arbeitsgemeinschaften oder die Durchführung von einmaligen Workshops mitbringen. Näheres zum Thema findet man unter www.lernortlabor.de