HIGHSEA
Kooperationsprojekt der Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- & Meeresforschung mit Bremerhavener Schulen
HIGHSEA: HIGHschool of Science & Education @ the AWI
Projektbeginn: 1. August 2002
Laufzeit: unbegrenzt
Stand des Projektes Januar 2009
Inhalt
1. Kurzbeschreibung
2. Warum gibt es HIGHSEA?
3. Welche Ziele hat HIGHSEA?
4. Wo stehen wir jetzt?
5. Wie werden Schülerinnen & Schüler ausgewählt?
6. Welche Unterschiede gibt es zu herkömmlichem Unterricht?
1. Kurzbeschreibung
In enger Kooperation zwischen der Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) und den Bremerhavener Schulbehörden ist ein innovatives Unterrichtsprojekt entstanden: Seit August 2002 bereiten sich naturwissenschaftlich besonders interessierte SchülerInnen im AWI auf das Abitur vor. Sie erarbeiten während der gesamten Oberstufe (11. - 13. Klasse) forschend - experimentell Unterrichtsgegenstände. AWI WissenschaftlerInnen nehmen aktiv an der Unterrichtsgestaltung teil und gewährleisten eine enge Anknüpfung des Unterrichts an laufende Projekte des Instituts. In dauerhaft fächerübergreifendem Unterricht arbeiten vom Schulamt freigestellte Biologie-, Chemie-, Physik-, Mathematik- und EnglischlehrerInnen in Form des 'Teamteaching' zusammen. Der Unterricht in den genannten Fächern findet ohne festen Stundenplan an zwei Tagen pro Woche im AWI statt.
2. Warum gibt es HIGHSEA?
SchülerInnen interessieren sich nicht besonders stark für mathematisch-naturwissenschaftliche Inhalte. Der Unterricht in diesen Fächern wird häufig als zu schwierig empfunden. Unterrichtsbeispiele haben mit dem täglichen Umfeld der SchülerInnen wenig zu tun, sie werden als künstlich und unwichtig empfunden. Mit HIGHSEA greift das AWI genau an dieser Stelle ein: SchülerInnen im Projekt erleben die alltägliche Arbeit in der Wissenschaft hautnah. Unterrichtsbeispiele kommen damit zwar nicht aus der Lebenswelt der SchülerInnen, haben aber durch die Anbindung an das Institut absoluten Echtheitscharakter. Aufgabentypen und Themenbereiche, die beispielsweise in der Mathematik behandelt werden sollen, ergeben sich direkt aus praktischen biologischen oder chemischen Arbeiten im Labor und nicht anhand eines weit hergeholten Beispiels aus dem Lehrbuch. Englisch ist als die heutige Wissenschaftssprache in das Projekt eingegliedert.
3. Welche Ziele hat HIGHSEA?
Der naturwissenschaftliche Unterricht in Bremerhaven soll durch das Schulprojekt HIGHSEA gezielt und nachhaltig gefördert werden. Naturwissenschaftlich interessierte SchülerInnen sollen in ihrem Interesse bestärkt werden. Durch hervorragende Vorbereitung wird ihnen der Einstieg in ein naturwissenschaftliches Studium wesentlich erleichtert. Wir möchten mit dem Projekt Potentiale für eine weiterreichende Veränderung von Schule erschließen. Von schulischer Seite wird das Projekt Antworten auf bedeutende Fragen hinsichtlich erfolgreicher Unterrichtsgestaltung und Schwerpunktsetzung in den Rahmenbedingungen der gymnasialen Oberstufe geben. Eine der wichtigsten zu klärenden Fragen ist der Einfluss von fächerübergreifendem Unterricht auf den Lernertrag und selbst organisiertes Lernen von SchülerInnen.
4. Wo stehen wir jetzt?
Vier Jahrgänge haben ihre Abiturprüfungen sehr erfolgreich abgeschlossen. HIGHSEA V (2006 - 09) ist zurzeit in der 13. Jahrgangsstufe. Anfang Oktober sind wir mit diesem Jahrgang für zwei Wochen in der Arktis unterwegs gewesen. Drei der vier großen Fragestellungen sind abschließend bearbeitet. HIGHSEA VI bearbeitet in der 12. Jgstufe zurzeit das Thema Evolution.
Wegen verschiedener Übergangsregeln und einer neuen Vereinbarung zwischen den Bundesländern Niedersachsen und Bremen ergibt sich für HIGHSEA VII und voraussichtlich auch für HIGHSEA VIII eine um ein Jahr verkürzte Zeit im AWI.
Das Auswahlverfahren für den nächsten Jahrgang (HIGHSEA VIII: 2009 - 2012) findet im Februar und März 2009 statt.
Das Landesinstitut für Schule, Bremen (LIS), das für das Land Bremen die Unterrichtsrahmenpläne ausarbeitet, hat die Vorgabe gemacht, dass am Projekt beteiligte SchülerInnen nach Ablauf der drei Oberstufenjahre die Einheitlichen Prüfungsanforderungen (EPA) erfüllen müssen. Die im Land Bremen geltenden Unterrichtsrahmenpläne gelten für HIGHSEA nicht, so dass die Reihenfolge der in den EPA festgelegten Inhalte freigestellt ist. Auf dieser Basis wurden die Inhalte der betroffenen Fächer in vier große Arbeitsthemen umverteilt, die dauerhaft fächerübergreifenden Unterricht für drei Jahre ermöglichen. Jedes der vier Arbeitsthemen wurde einer problemorientierten Fragestellung untergeordnet:
- Lebensraum vor der Haustür - das Watt: Ist das Ökosystem Wattenmeer gefährdet?
- Sonne - Leben - Energie: Wie ist das Überleben an polaren Standorten möglich?
- Entwicklung - Kontinuität & Veränderung des Lebens: Welche Chancen und Risiken liegen in modernen molekularbiologischen u. gentechnischen Methoden?
- Wie wirklich ist die Wirklichkeit? (Neurophysiologie - Sinnesphysiologie, Verhalten)
Die vollständige Liste der fachspezifischen Inhalte der vier Arbeitsthemen kann eingesehen werden. Inhalte, die normalerweise in den Physikunterricht integriert sind, werden mit unterrichtet, Physik ist aber aus schulorgani-satorischen Gründen nicht Teil des Projektes. In der Mathematik und vereinzelt auch in der Chemie ließen sich nicht alle Inhalte vollständig an die Arbeitsthemen angliedern. Diese Inhalte werden als 'Inseln' unterrichtet werden. Diese Inseln stellen für uns die Grenzen des fächerübergreifenden Unterrichts dar und sind letztlich die Unterrichtsform, die normalerweise in der Schule vorherrscht. Durch detaillierte Planung der vier Arbeitsthemen werden der reibungslose Ablauf des fächerübergreifenden Unterrichts sowie die Eingliederung der beteiligten AWI-WissenschaftlerInnen gewährleistet.
Aus den verschiedenen Fachbereichen des AWI haben sich bereits zahlreiche WissenschaftlerInnen an der Ausgestaltung des bisherigen Unterrichts beteiligt. Darüber hinaus gibt es reges Interesse an einer aktiven Beteiligung am Unterricht auch durch solche WissenschaftlerInnen, die bisher noch nicht im Unterricht waren.
HIGHSEA wird extern evaluiert durch die Arbeitsgruppe Prof. Elke Sumfleth (Didaktik der Chemie, Universität Duisburg Essen). An der Evaluation haben die Jahrgänge HIGHSEA II & III teilgenommen. Die abgeschlossene Arbeit kann hier als pdf-Datei herunter geladen werden.
5. Wie werden Schülerinnen & Schüler ausgewählt?
Pro Jahr erreichen ca. 500 SchülerInnen in Bremerhaven die "Zugangsberechtigung Gymnasiale Oberstufe". Davon können wir 22 SchülerInnen bei uns aufnehmen. Das Aufnahmeverfahren wurde auf der Basis der Erfahrungen mit den bisherigen Jahrgängen leicht modifiziert und besteht jetzt aus drei Komponenten, in denen die SchülerInnen 100 Punkte erreichen können:
1. Zeugnis des ersten Halbjahres der 10. Klasse (maximal 33,3 Punkte)
2. schriftlicher Test (max. 33,3 Punkte)
3. Vorstellungsgespräch (max. 33,3 Punkte)
Schülerinnen & Schüler, die mindestens 50 der maximal möglichen 100 Punkte erreicht haben, werden als "für das Projekt geeignet" eingestuft. Unter diesen Schülerinnen & Schülern werden sowohl die Plätze des Projekts als auch die der Warteliste nach folgendem Schema vergeben: 9 Plätze werden an diejenigen SchülerInnen mit der höchsten Gesamtpunktzahl vergeben und 13 Plätze werden unter den übrigen geeigneten SchülerInnen verlost. SchülerInnen, die weniger als 50 Gesamtpunkte haben, erhalten eine Absage. Im Schnitt bewerben sich 37 SchülerInnen um einen Platz im Projekt. Die Verteilung auf Jungen und Mädchen ist in etwa gleich. Die Termine für das jeweilige Aufnahmeverfahren publizieren wir immer im November oder Dezember des Vorjahres.
6. Welche Unterschiede gibt es zu herkömmlichem Unterricht?
Die enge Verzahnung der Fächer hat dazu geführt, dass die SchülerInnen fachspezifische Inhalte als Werkzeug zur Bearbeitung der Fragestellung ansehen. Diese Inhalte werden erlernt, weil das Wissen zur Fortführung des Experimentes gebraucht wird und nicht, weil "sie dran sind". Der Unterricht im Projekt durch folgende Merkmale besonders gekennzeichnet:
- Wir haben keinen 'Gong'. Pausen orientieren sich am Fortschritt des Themas, nicht am 45 Minuten Takt.
- Es gibt keinen festen Stundenplan. Das Unterrichtsgeschehen wird von Woche zu Woche flexibel nach dem Bedarf und dem Fortschritt der einzelnen Fächer und ihrem Beitrag zum Arbeitsthema festgelegt. In der Gesamtbilanz über längere Zeiträume achten wir darauf, den Leistungskurs mit 5 und die Grundkurse mit jeweils 3 Wochenstunden zu belegen.
- Das tägliche Unterrichtsgeschehen wird durch die beteiligten, vom Schulamt für diese Tätigkeit freigestellten LehrerInnen in Form des Teamteaching übernommen. Es sind also häufig mehrere Personen gleichzeitig im Unterricht anwesend (z. B. mehrere Lehrkräfte oder WissenschaftlerIn + LehrerIn). Dadurch muss sich der Unterricht nicht mehr an einer zuvor festgelegten Stundentafel orientieren, sondern kann sich an aktuellen Fragen und Lernbedürfnissen des Projektgeschehens entwickeln. Unterstützt werden die LehrerInnen dabei nach konkreter Absprache von WissenschaftlerInnen des Instituts.
- Teilbereiche der einzelnen Arbeitsthemen, die die Basis für den Unterricht darstellen sind eng an die Forschung des AWI angeknüpft. Eine gezielte enge Kooperation zwischen LehrerInnen und WissenschaftlerInnen führt dazu, dass veraltete Lehrbuchbeispiele durch aktuelle Themen aus dem Institut ersetzt werden können. Die SchülerInnen arbeiten nach Absprache im Labor mit und können in Gesprächen mit WissenschaftlerInnen Fragen klären, die nach der Lehrbuchlektüre gar nicht aufgekommen wären.
- Es werden in jedem Arbeitsthema Langzeitexperimente durchgeführt, die von den SchülerInnen ca. einmal wöchentlich beprobt werden. Für das Schuljahr 2003/2004 wurde das Kernexperiment des ersten Arbeitsthemas parallel sowohl am AWI als auch von einem Gymnasium in Werl (NRW) und einer High school in Alaska (USA) durchgeführt. Für die Standorte Werl und Alaska ist das Experiment jeweils in den Biologie- und Chemieunterricht eingebettet.
- Für zahlreiche Phasen des Unterrichts wird die Lerngruppe in feste Arbeitsgruppen (3-4 SchülerInnen) aufgeteilt. Die Arbeitsgruppen erarbeiten jeweils verschiedene Teilbereiche des Gesamtthemas und stellen ihre Ergebnisse anschließend der ganzen Lerngruppe vor. In der Darstellung der Ergebnisse aus Arbeitsgruppen liegt einer der Schwerpunkte des Englischunterrichts.
- Die SchülerInnen bearbeiten ein Arbeitsthema stets auch im Hinblick auf eine abschließendes "Produkt" (z. B. öffentlicher Vortrag auch in englischer Sprache, öffentliche Abschlussausstellung, kurze Filmbeiträge, Gesellschaftsspiel "Evolution" u. ä.)
- Die Tatsache, dass SchülerInnen für das Projekt gesondert ausgewählt wurden, scheint sowohl bei den unterrichtenden LehrerInnen als auch bei den SchülerInnen zu einer Veränderung der Grundbedingungen des Unterrichtens zu führen.
...zum Beispiel
Als Beispiel für die Arbeitsweise im Projekt sei hierzu eine kurze Beschreibung des ersten Langzeitexperimentes des Arbeitsthemas "Ökosystem Watt" genannt:
Vor dem Hintergrund der Fragestellung "Ist das Ökosystem Wattenmeer gefährdet?" haben die SchülerInnen eine Liste möglicher Gefährdungen erstellt. Als eine mögliche Gefahr wurde der Eintrag erhöhter Nährsalzkonzentrationen identifiziert. Nährsalze werden aus landwirtschaftlich genutzten Flächen ausgewaschen und über Flüsse ins Watt eingetragen. Dort verursachen sie möglicherweise Veränderungen in der Biomasse und Artzusammensetzung einzelliger Algen. Die SchülerInnen haben ein Langzeitexperiment entwickelt, in dem sie die Auswirkungen erhöhter, verminderter und 'normaler' Nährsalzkonzentrationen auf eine Gemeinschaft aus planktischen einzelligen Algen und Wasserflöhen untersucht haben. In sechs Regentonnen (ca. 200 l) wurden Medien verschiedener Nährsalzkonzentrationen angesetzt. Nach der Zugabe einer kleinen Menge Algen (gleichmäßig in alle sechs Fässer) wurde deren Wachstum, die Abnahme der Nährsalzkonzentrationen sowie verschiedene abiotische Parameter (pH, Temperatur, Sauerstoffgehalt, Ammoniumkonzentration) über einen Zeitraum von 11 Wochen beobachtet, protokolliert und analysiert. Jede Arbeitsgruppe hatte ein Fass zu betreuen. Die Ergebnisse wurden in einer AWI-öffentlichen Veranstaltung im großen Hörsaal sowohl den anderen Arbeitsgruppen als auch interessierten MitarbeiterInnen des Hauses präsentiert und mit ihnen diskutiert.
Aus diesem Experiment ergibt sich – wie von selbst - das Bedürfnis die Inhalte der Chemie und Biologie so wie sie für das erste Arbeitsthema vorgesehen sind, zu bearbeiten. Etwas Zeit verzögert schließen sich die Mathematik (zur Auswertung der Messergebnisse) und der Englischunterricht (zur Kommunikation des Erarbeiteten) an.