Titandioxid wird aufgrund seiner weißen Farbe beispielsweise als Pigment in Wandfarben genutzt. Doch Titandioxid kann noch viel mehr: Als kompakte, dünne Schicht färbt es Metall abhängig von der Schichtdicke in verschiedenen Farben, in nanoporöser Form kann es als Baumaterial für innovative Solarzellen, Gassensoren und Akkus dienen. Die Synthese von nanoporösem Titandioxid gelingt dabei über eine einfach umzusetzende anodische Oxidation. Wir entwickeln neuartige Experimente rund um Titandioxid, die aufzeigen, wie dieser Werkstoff zu einer nachhaltigen Energiezukunft beitragen kann. Diese werden in Zusammenarbeit mit Partnerschulen sowie dem XLAB – Göttinger Experimentallabor für junge Leute erprobt und evaluiert.

Ausgewählte Publikationen zum Projekt

Lanfermann, P., Weidmann, C., Waitz, S., Maaß, M. C. & Waitz, T. (2022). Herstellung von Nano-Titandioxidschichten mittels anodischer Oxidation: Schön bunt und funktional. CHEMKON, 29(8), 225–233. https://doi.org/10.1002/ckon.202200049.

Lanfermann, P., Weidmann, C., Maaß, M.‐C., Waitz, S., Schönberger, T. & Waitz, T. (2022). Electrochemical surface modification of titanium in Chemistry Class. In Pixel (Hrsg.), Conference Proceedings. New Perspectives in Science Education: 11th Conference Edition (S. 92–97). Filodiritto Publisher.

In dem durch den Fonds der Chemischen Industrie geförderten Projekt „Innovative Holzverwendung – Chemie für den Klimaschutz" werden Experimente und Unterrichtsmaterialien entwickelt, mit denen Schüler*innen für Chemie begeistert werden sollen, indem sie lernen, wie chemische Modifizierungen des nachhaltigen Materials Holz zu faszinierenden Eigenschaften führen: Das modifizierte Holz weist eine höhere spezifische Festigkeit als Stahl auf, ist transparent oder kann aufgrund des tribo- oder piezoelektrischen Effekts zur Erzeugung elektrischen Stroms genutzt werden.

Ausgewählte Publikationen zum Projekt

Maaß, M. C., Schüler, T. & Waitz, T. (2022). Chemie schafft den Durchblick: Fensterscheiben bald auf der Basis von Holz? CHEMKON, 29(8), 219–224. https://doi.org/10.1002/ckon.202200048

In Kooperation mit dem SFB 1073 arbeiten wir am Transfer aktueller Fachforschung in den Bildungsbereich, insbesondere mit Bezug zur Entwicklung neuartiger Solarzellen und Photokatalysatoren für die Darstellung von Wasserstoff. Neben Experimenten entwickeln wir auch adaptierte Primärliteratur (APL) und sind auf Bildungsmessen wie der IdeenExpo in Hannover vertreten. Weitere Informationen rund um das Public Outreach-Projekt des SFB 1073 finden Sie hier.

Ausgewählte Publikationen zum Projekt

Maaß, M.‐C., Tasch, A., Jooss, C. & Waitz, T. (2022). Photocatalytic Hydrogen Evolution Using ZnS Particles and LEDs. Journal of Chemical Education, 99(5), 2086–2092. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.1c01157.

Gassensorik im Chemieunterricht

Halbleitende Metalloxide wie Zinnoxid, Indiumoxid oder Zinkoxid können in nanoskaliger Größe als Gassensoren zur Detektion oxidierender und reduzierender Gase genutzt werden, wie beispielsweise Ozon, Methan, Kohlenstoffmonoxid oder verschiedener Stickoxide. Die Detektion basiert hierbei auf einer reversiblen und einfach messbaren Änderung des Oberflächenwiderstandes dieser Materialien, die durch oberflächenchemische Reaktionen mit derartigen Gasen ausgelöst wird. Im Rahmen dieses Projektes werden die physikalisch-chemischen Hintergründe didaktisch für die Lehramtsausbildung und den Chemieunterricht aufgearbeitet: Relevante, zur Beschreibung der Funktionsweise nötige Modelle wie das Ionosorptionsmodell oder Festkörperbändermodell werden explizit auf Basiskonzepte zurückgeführt und miteinander vernetzt. Neben Experimenten zur Gassensorik (bspw. Detektion/Unterscheidung verschiedener Gase, Verwendung in GC-Anlagen) werden zudem kontextorientierte Unterrichtseinheiten, vor allem mit umweltanalytischem Bezug erstellt.

Public Outreach im SFB 803

Im Rahmen eines Teilprojekts Öffentlichkeitsarbeit des SFB 803 wird die sich zunehmend diversifizierende und immer komplexer werdende Forschung an biologischen Membranen didaktisch aufgebarbeitet und durch geeignete Outreach-Maßnahmen nachhaltig, insbesondere Schülerinnen und Schülern, Lehrkräften sowie der breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Zentral für die Gestaltung der einzelnen Science Outreach-Projekte und Materialien ist eine koordinierte und enge Zusammenarbeit zwischen Fachwissenschaft und Fachdidaktik, die Einbindung bereits etablierter Strukturen der Öffentlichkeitsarbeit sowie die stete Weiterentwicklung der Maßnahmen in einem zyklischen Prozess aus Design, Implementierung, Evaluierung und Optimierung. Im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit für Schülerinnen und Schüler wird vor allem das Ziel verfolgt diesen einen Einblick in die Forschung des SFB 803 zu ermöglichen und dabei flankierend Unterstützung im Hinblick auf Fragen der Berufsorientierung zu geben. Auf prominenten Bildungsmessen wie der IdeenExpo, Highlights der Physik oder auch im Rahmen der Anfertigung von Facharbeiten sowie dem Schnupperpraktikum Chemie kommen Schüler in direkten Kontakt mit Wissenschaftlern und erleben so in authentischen Kontexten Wissenschaft hautnah. Vordergründiges Ziel der Öffentlichkeitsarbeitsprojekte für Lehrkräfte und Studierende ist die Entwicklung und Dissemination nachhaltiger und curricular valider Unterrichtsmaterialien, wie Informationstexten, adapted primary literature (APL), Experimenten, Animationen und Unterrichtseinheiten. Die Materialien werden für Lehrkräfte kostenfrei Online gestellt und die Projekte in naturwissenschaftlichen Lehrerzeitschriften publiziert. Besondere Nachhaltigkeit wird zusätzlich dadurch erreicht, dass Themen mit direktem Schulbezug in die Fach- und Fachdidaktische Ausbildung von Lehramtskandidaten implementiert werden und damit unter Einbeziehung junger Menschen ein verstetigbarer Transfer in die Schule erfolgen kann. Ziel der Science Outreach Aktivitäten für die breite Öffentlichkeit ist es, das besondere Potential der Forschung im SFB 803 für gesellschafts- und alltagrelevante Themen wie etwa die Wirkungsweise von Medikamenten, Giften und Krankheitserregern aufzugreifen und darüber einen Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zu initiieren. Ziel dieses Austausches ist es nicht nur konkret über die Forschung im SFB zu informieren sondern auch die Bedeutung der Forschung für die Gesellschaft zu explizieren und damit einen Beitrag zu deren Befähigung an der wissenschaftspolitischen Meinungsbildung zu leisten. Zur Realisierung der Ziele werden Mitmachangebote und Präsentationen für große öffentliche Veranstaltungen und Einrichtungen wie bspw. der Nacht des Wissens, Forum Wissen und dem Göttinger Museum der Chemie entwickelt und durchgeführt.

Erschließung der Nanotechnologie für den Chemieunterricht

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes werden verschiedene qualitative und quantitative Studien zum Bildungsbereich Nanotechnologie durchgeführt. Ziel ist es hierbei, ein umfassendes Bild über die Chancen und Grenzen einer "Nanoscience Education" sowohl für die formale als auch für die non-formale Bildung zu erhalten. In diesem Kontext werden neben Studien zum Bildungspotenzial oder zur Repräsentation des Nano-Begriffs auch Untersuchungen aus dem Bereich der Interessensforschung durchgeführt. Im Einzelnen fokussieren wir beispielsweise die Fachkenntnisse und das Interesse von Lernenden und Lehrenden zu Möglichkeiten und Gefahren der Nanotechnologie für Bereiche wie Umwelt, Technik und Gesellschaft. In weiteren Studien werden Perspektiven und Barrieren der Integration einer Nanoscience Education in den Chemieunterricht aus Sicht der Lehrenden aufgezeigt und gleichzeitig deren Fortbildungsbedarf ermittelt.

Chemie im Übergang zwischen Schule und Hochschule

Das Projekt befasst sich mit der Entwicklung eines Blended-Learning Propädeutikums für angehende Studierende im Fach Chemie. Neben empirischen Studien zu Erwartungen und Vorstellungen an ein Chemiestudium wird u.a. untersucht, inwiefern Unterschiede zwischen der fachlichen Kompetenz von Abiturienten und der geforderten Kompetenz von Hochschullehrenden zum Studieneingang bestehen. Zur Ermittlung des Vorwissens von angehenden Chemiestudierenden werden in Kooperation mit verschiedenen Fachwissenschaftlern Tests erstellt, mit denen entsprechende Kenntnisse überprüft werden. Die Ergebnisse der Studien werden als Grundlage für die Konstruktion multimedialer und interaktiver ILIAS-Lernmodule sowie für die Erstellung eines Laborpraktikums genutzt. Mit Hilfe des Propädeutikumskonzeptes soll erreicht werden, dass die im Fach Chemie typischerweise hohe Dropout Quote v.a. durch eine optimale fachliche Vorbereitung der Studierenden verringert wird.