Workshop-Woche: „Mobilität“ –
Johann-Wolfgang-Goethe-Universität,
Frankfurt am Main

inkl. Uni-Orientierungstour:
Johannes-Gutenberg-Universität und Hochschule Mainz
TU Darmstadt
Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg

Das Projekt Biomechanik beschäftigt sich mit Fragen zum Aufbau des menschlichen Bewegungsapparates, zur Funktionsweise und Energiebereitstellung der Muskulatur, zur Gestaltung des „richtigen“ Laufstils, zur Verbesserung bzw. zum Erhalt der körperlichen Leistungsfähigkeit und zu wirkenden Kräften. Im Rahmen des Angebots werden die Schülerinnen und Schüler durch verschiedene disziplinäre Perspektiven an die Funktionsweise des menschlichen Körpers herangeführt, erlernen fachgemäße Arbeitsweisen, erfahren einen konkreten Anwendungsbezug und erkennen Parallelen/Unterschiede auf dem Weg der Erkenntnisgewinnung in den beteiligten Fächern.

Die Grundlage zum Verständnis von Bewegungsabläufen des menschlichen Körpers legt die biologische Untersuchung der Struktur und Funktion des aktiven Bewegungsapparates. Neben der Herstellung eigener Muskelpräparate experimentieren die SchülerInnen unter Einsatz der virtuellen Mikroskopie zur Wirkung von ATP bei der Muskelkontraktion. Im sportlichen Teil werden die in der Biologie erarbeiteten theoretischen Grundlagen „am eigenen Leib“ spürbar gemacht und erlauben somit eine praktische Nutzung des erworbenen Wissens. Es werden Leistungsdiagnosen zur Ermittlung der eigenen Sprungkraft- und Sprintleistungsfähigkeit vorgestellt, die zu einer späteren individuellen Trainingsplanerstellung genutzt werden können. Im physikalischen Teil werden physikalisch relevante Größen bei Bewegungen, wie Kraft und Beschleunigung, analysiert und die mechanischen Abläufe bei unterschiedlichen Körperbewegungen beschrieben. Dabei können die SchülerInnen die physikalischen Größen ihrer eigenen Bewegungen, z.B. beim Joggen oder Springen, durch computerbasierte Messwerterfassungsmöglichkeiten, Funk-3D- Beschleunigungssensoren oder Videoanalyse erfassen.

Die Erhaltung der eigenen Gesundheit gilt als eine der fachübergreifenden Bildungsaufgaben der naturwissenschaftlichen Grundbildung. Innerhalb des Kompetenzbereichs Bewertung sollen SchülerInnen in die Lage versetzt werden, verschiedene Maßnahmen und Verhaltensweisen zur Erhaltung der eigenen Gesundheit und Leistungsfähigkeit auf der Grundlage naturwissenschaftlicher Kenntnisse im Alltagskontext beurteilen zu können.

Vorgestellt wird ein interdisziplinäres Unterrichtskonzept der Fächer Soziologie, Physik und Chemie, das sich mit verschiedenen Aspekten von Elektroautos auseinandersetzt. Im Mittelpunkt steht zudem das Aufzeigen der Notwendigkeit nach interdisziplinärer Forschung.

Zunächst erhalten die Schülerinnen und Schüler im Klassenverband einen Einblick in die
Arbeitsweisen der sozialwissenschaftlichen Praxisforschung und Begleitforschung.

Die forschungsleitende Fragestellung lautet: Inwieweit finden Elektrofahrzeuge Akzeptanz bei Nutzer/innen? Welche Chancen und Barrieren bestehen bei der Umsetzung von Elektromobilität?

Die SchülerInnen simulieren eine sozialwissenschaftliche Erhebung (mithilfe qualitativer und
quantitativer Verfahren) zur Akzeptanz von Elektrofahrzeugen beziehungsweise der damit verbundenen Rahmenbedingungen (Ladetechnik etc.) und der Optimierung von Elektromobilität. Die SchülerInnen werden die erhobenen Daten in Hinblick auf die Fragestellung auswerten und die Aspekte „Chancen und Barrieren“ herausarbeiten.

Nach der gemeinsamen Lern-Einheit der Soziologie wird die Klasse in zwei Gruppen eingeteilt
und den Fachbereichen Physik und Chemie zugeordnet. Anschließend findet ein Wechsel  statt.

Die Motoren sind bei einem Elektroauto Kernbestandteile, so dass der Frage nach  verschiedenen Motortypen eine besondere Bedeutung zukommt. Die in der Schule behandelten Stromwendermotoren sollen den Drehstrom-Synchronmotoren, die in Elektroautos verbaut sind, gegenübergestellt werden. Stromwendermotore aus Haushaltsgeräten können untersucht werden und ein Stromwendermotor wird mittels eines Bausatzes selbst gebaut. Die Grundprinzipien und Besonderheiten eines Synchronmotors können mit Kompass und Magnet einfach gezeigt werden. Das rotierende Magnetfeld im Stator wird mittels Experimenten veranschaulicht.

Im Rahmen der Laborarbeit im Fach Chemie geht es um Akkumulatoren zur Speicherung von elektrischer Energie und damit auch um die Reichweite des Elektrofahrzeuges. Der Energiedichte kommt bei der Beurteilung des Einsatzes eines Akkumulators im Auto eine besondere Rolle zu, weshalb der Lithium-Ionen-Akkumulator in den Fokus rückt. Die SchülerInnen bauen im Rahmen der Einheit einen vereinfachten Lithium-Ionen-Akku (LiPo-
Powerpack), der sich für die experimentelle Schulchemie eignet und die chemischen Abläufe gut verdeutlicht. Die SchülerInnen laden und entladen den gebauten Akku, betreiben damit einen kleinen Elektromotor und messen die möglichen Betriebszeiten.

Die Begrünung von Straßen, Wegen und Plätzen stellt eine wichtige planerische und gestalterische Aufgabe mit hoher gesellschaftlicher Bedeutung dar. Dabei werden jedoch
multiple planerisch- gestalterische Anforderungen an Stadtgrün gestellt: Verkehrs- /
Mobilitätstauglichkeit, Erholung/ Gesundheit und biologisch "intakte" Natur & Ästhetik. Durch
seinen gesellschaftlichen, ästhetischen und ökologischen Wert fungiert Stadtgrün als Schnittstelle zwischen verschiedenen natur- und kulturwissenschaftlichen Disziplinen.

Die unterschiedlichen Anforderungen an Stadtgrün werden mittels visueller Wahrnehmung im Rahmen des transdisziplinären GoetheLabs Geographie, Biologie und Kunst erkundet. Dieses Projekt soll SchülerInnen befähigen, erstens unterschiedliche disziplinäre Blicke auf den städtischen Raum sowie hieraus resultierende Gestaltungs- und Nutzungskonzepte anzulegen, zweitens biologische Verfahren der Erhebung von Einwirkungen von Mobilität auf Stadtgrün methodisch nachzuvollziehen und drittens gesellschaftliche Anforderungen der
gestalterischen und planerischen Verbindung von Mobilität und Grün im städtischen Raum zu beurteilen.

Nicht erst seit der Einführung von Biodiesel und Bioethanol an deutschen Tankstellen ist der Einsatz von Biotreibstoffen ein viel diskutiertes Thema in der Öffentlichkeit. In den letzten Jahren sind Biotreibstoffe auch häufig in Verruf geraten. Große Flächen werden weltweit benötigt, um den zunehmenden Bedarf durch den Anbau von Raps, Zuckerrüben, Zuckerrohr oder Mais zu decken. Diese Flächen fehlen zur Produktion von Nahrungsmitteln oder entstehen erst durch die Rodung natürlicher Areale, womit dramatische Auswirkungen auf die biologische Vielfalt vor Ort resultieren.

Im schulischen Kontext eröffnet das Thema Biotreibstoffe ideale Möglichkeiten für eine transdisziplinäre Betrachtung und Erarbeitung im Sinne des „forschenden Lernens“. Zahlreiche Perspektiven, zu denen die chemischen Grundlagen, die großtechnische Herstellung aus Pflanzenmaterial, die Synthese auf mikrobiologischem Weg, die regionalen Herausforderungen durch Schaffung von Anbauflächen sowie deren sozio-ökonomische Implikationen auf verschiedenen Maßstabsebenen gehören, ermöglichen eine problemorientierte Annäherung und Zusammenführung der Fachperspektiven für Schülerinnen und Schüler.

Datenmobilität und Crowdsourcing – (Geo)Informatik und Gesellschaft in fachübergreifender Perspektive

Dieser fachübergreifende Kurs zwischen Informatik, Geoinformatik, Geographie und Sozialwissenschaft setzt sich mit den Wechselwirkungen zwischen (Geo)Informatiksystemen und Gesellschaft aus unterschiedlichen fachlichen Perspektiven auseinander. Am Beispiel des Phänomens Crowdsourcing werden Mensch-Computer-Interaktionen hinsichtlich der gesellschaftlichen Auswirkungen, der individuellen Nutzung, der mit diesen Anwendungen einhergehenden Erkenntnisinteressen sowie das Potential von kooperativen Arbeitsformen analysiert und bewertet. Das generelle Ziel dieses Workshops ist es, dass die SchülerInnen einen begründeten Standpunkt zu den Wechselwirkungen zwischen (Geo)Informatiksystemen und Gesellschaft einnehmen und hierbei zwischen unterschiedlichen fachlichen Perspektiven unterscheiden können.

Die SchülerInnen können nach Abschluss des Workshops das Phänomen Human Computation hinsichtlich seiner gesellschaftlichen Auswirkungen bewerten, die Grenzen zwischen Informatiksystemen und menschlichem Leistungsvermögen analysieren, ihren individuellen Geomedienkonsum sowie die Intention genutzter Geoinformationen reflektieren, Crowdsourcing-Anwendungen hinsichtlich wissenschaftlicher Erkenntnisinteressen beurteilen, Vorteile kooperativer Arbeitsformen gegenüber Einzelleistungen beurteilen und Crowdsourcing Anwendungen kriteriengeleitet analysieren und reflektieren.

Demzufolge stehen bei den fachlichen Lerneinheiten Fragestellungen im Mittelpunkt, die die Thematik aus unterschiedlichen Perspektiven beleuchten. Dies sind im Einzelnen:

• Wo liegen die Grenzen zwischen Informatiksystemen und menschlichem Leistungsvermögen und wie werden Informatiksysteme und Menschen verknüpft? (Informatik)
• Welche geomedialen Anwendungen nutze ich in meinem Alltag und wer stellt diese Geoinformationen mit welcher Intention zur Verfügung? (Geoinformatik)
• Welches geographische Wissen und welche Erkenntnisinteressen werden durch digitale geomediale Crowdsourcing-Anwendungen gefördert und welche nicht? (Geographie)
• Welche Potentiale haben kooperative Arbeitsformen (Crowdsourcing) im Vergleich zur Einzelarbeit hinsichtlich der Arbeitsergebnisse? (Sozialkunde)