1. Nachmittag des Naturwissenschafts- und Technikunterrichts

MNU Landestagung 2023 - Übersicht

							Anmeldung beim LPM

10. Oktober 2023

Schirmherrschaft: Christine Streichert-Clivot - Ministerin für Bildung und Kultur des Saarlandes

Der Nachmittag des Naturwissenschafts- und Technikunterrichts greift die Tradition breit gefächerter Workshopangebote auf, die die MNU im Rahmen ihrer Landestagungen pflegt. Er findet statt als Gemeinschaftsveranstaltung des Lehrstuhls für Mathematik und ihre Didaktik, des Zentrums für Lehrerbildung (ZfL) der Universität des Saarlandes (UdS), des Landesinstituts für Pädagogik und Medien (LPM), der htw Saar und dem MNU Landesverband Saarland.

Die Veranstaltung wird freundlich unterstützt von der ME Saar. Ganz herzlichen Dank!

Den Hauptvortrag hält Prof. Dr. Leo van Waveren zum Thema KI in der Schule (ChatGPT & Co.).

Danach werden acht Workshops mit konkreten Impulsen für den Unterricht in den Sekundarstufen I und II von Kolleginnen und Kollegen aus Schule und Hochschulen angeboten.

Während der Veranstaltung besteht die Möglichkeit sich an Ständen verschiedener Verlage über deren Programm an Bildungsmedien zu informieren.

Zeitplan

Programm - Planungsstand 07.09.2023

Hauptvortrag

KI in der Schule (ChatGPT & Co.)

Prof. Dr. Leo van Waveren, Universität Kaiserslautern

Nachdem die anfängliche und teils überschwängliche Begeisterung für OpenAIs ChatGPT knapp ein Jahr später inzwischen etwas abgeflaut ist, zeigt sich gleichzeitig in einigen Bereichen eine gewisse Ernüchterung. Zwar sind die ausgegebenen Lösungen für mathematische Aufgaben mittlerweile erheblich verbessert und frühere Mängel wie die fehlende Integration von Suchmaschinen behoben, aber in den erstellten Texten finden sich nach wie vor unrichtige Angaben und die Verwendung fiktiver Quellenbelege bleibt ein berechtigter Kritikpunkt. Vor diesem Hintergrund wird ein grundlegender Blick auf die künstlichen Intelligenz im Allgemeinen geworfen und Konsequenzen im Bildungsbereich diskutiert.

Workshops I - Übersicht

Workshops II - Übersicht

Workshops - Inhalte

Workshops I

WS 01 Vortrag: Biologieunterricht mit wissenschaftlich fundierten Simulationen auf der Teilchenebene
(Dr. Jürgen Schnitker, Irvine/CA/USA), Wolfgang Kirsch, MNU)

Es ist wohl bekannt, dass Lernende große Schwierigkeiten haben, die makroskopischen und symbolischen Ebenen der Biologie mit der submikroskopischen Teilchenebene zu verbinden. Ein möglicher pädagogischer Ansatzpunkt sind hochwertige wissenschaftliche Simulationen, um den Lernenden ein direktes Bild der Teilchenebene zu vermitteln. In der chemischen und biologischen Forschung werden solche Simulationen heutzutage routinemäßig ausgeführt. Weniger bekannt ist, dass dies auch in jedem Klassenzimmer möglich ist, da selbst die gewöhnlichsten modernen Laptops eine Rechenleistung im Gigahertz-Bereich haben. Der Vortrag wird die weltweit verbreitete Software „Odyssey" vorstellen, die auf Forschungsprogrammen basiert, aber für den Chemie- und Biologie-Unterricht in SI und SII angepasst ist. Lehrkräfte und Lernende haben damit ein praktisches Werkzeug für die Visualisierung und Manipulation von Proben im Nanometerbereich zur Verfügung. Entdeckendes Lernen und forschungsartiges Modellieren in der Teilchenwelt werden ermöglicht und motivierende Lernerfahrungen ergeben sich zwanglos. Ein Highlight von Odyssey ist der Molekülbaukasten, der die Konstruktion von organischen Molekülen, von mRNA und DNA sowie von Proteinen mit Primär-, Sekundär-, Tertiärstruktur erlaubt sowie von vollständigen eigenen Simulationsmodellen.

WS 02 Unterrichtsmaterialien für die Quantenphysik im neuen Physik-Lehrplan
(Michelle Schwarz, Olaf Leismann, Prof. Dr. Rolf Pelster, UdS)

Der Vortrag stellt am Beispiel der Quantenphysik die Entwicklung von Lernumgebungen und Simulationen vor, die Lehrkräften für den Einsatz im Schulunterricht zur Verfügung gestellt werden sollen. Wir zeigen exemplarisch, wie fundamentale Konzepte und Begriffe schülergerecht in die Themen des saarländischen Lehrplans integriert werden können. Dies schließt Grundlagen ein, die für Quantentechnologien relevant und in den KMK-Vorgaben verankert sind.

WS 03 ChemGPT - Chance, Gefahr oder doch nur Spielerei im Chemieunterricht?
(Jun. Prof. Dr. Johann Seibert, UdS, Heike Luxenburger-Becker, MNU)

Künstliche Intelligenzen, wie z. B. trainierbare Sprachsysteme verändern aktuell alle Lebensbereiche. Insbesondere Schulen stehen damit in allen Fächern vor einer großen und teilweise noch unüberschaubaren Herausforderung. In diesem Workshop werden Chancen und Gefahren dieser Technologie für das Fach Chemie anhand gegebener Fallbeispiele thematisiert und diskutiert.

WS 04 Projekt MIND Box 2.0 (Heiner Woll, htw saar)

Die MINDBox 2.0 ist eine Sensor-Box zum experimentellen Einsatz im schulischen Umfeld. Mit einer Vielzahl an Sensoren ausgestattet, bietet sie ein breites Einsatzfeld in verschiedenen Fächern. Sie kann installationsfrei mit nahezu jedem mobilen Endgerät verbunden werden und bietet hierdurch eine besonders einfache und flexible Anwendung.

WS 05 No-Code Einstieg in die KI (Prof. Leo van Waveren, RPTU-KL)

Dieser Workshop bietet einen ersten Einstieg in die praktische Auseinandersetzung mit dem Thema der künstlichen Intelligenz. Neben einer Vertiefung der Grundlagen stehen praktische Übungen im Mittelpunkt des Workshops. Wir werden verschiedene Online-Tools verwenden, um auf dem eigenen Rechner Erfahrungswerte sammeln zu können. Der Workshop setzt keinerlei Programmiererfahrung voraus.

Workshops II

WS 11 Biologieunterricht mit wissenschaftlich fundierten Simulationen auf der Teilchenebene
(Dr. Jürgen Schnitker, Irvine/CA/USA), Wolfgang Kirsch, MNU)

Ein gründliches Verständnis von molekularer Struktur und chemischer Funktionalität ist unerlässlich, um große Bereiche der Biologie wirklich zu verstehen. Auf elementaren Gleichungen der Physik basierende Simulationen molekularer Systeme bieten Lernenden die Möglichkeit, hautnahe Erfahrungen mit biochemischen Phänomenen zu sammeln, die biologisch relevant sind. Solche Simulationen sind von Natur aus hochgradig interaktiv und vermitteln, was wirklich auf der Teilchenebene passiert. Der Workshop wird die Software Odyssey verwenden, die mit entsprechenden molekularen Simulationsprogrammen für die wissenschaftliche Forschung eng verwandt ist, die jedoch für Lehrzwecke in SI und SII angepasst ist.
Die Teilnehmenden des Workshops werden gebeten, wenn möglich, einen handelsüblichen Laptop (Windows oder macOS; aber nicht Android, ChromeOS oder iPadOS) mitzubringen, um während des Workshops die Software installieren zu können und dann eigene Simulationen durchzuführen (Die Vollversion hat eine Laufzeit von mehreren Monaten).
Sowohl Themen wie Wasserstoffbrückenbindungen, Hydrophobie, ionische Lösungen, Proteine, Kohlenhydrate, Lipide und Nukleinsäuren als auch Anregungen der Teilnehmenden werden behandelt werden.

WS 12 Quantenkryptographie für die Schule
(Thomas Klein, MPG/UdS, Tim Lethen, MPG/UdS, Michelle Schwarz, UdS, Prof. Dr. Rolf Pelster, UdS)

Max Plancks Idee von den Quanten als kleinsten Wirkungseinheiten wird über 100 Jahre später genutzt, um Computer zu entwerfen, welche die Sicherheit aller heute gängigen Verschlüsselungsverfahren aushebeln werden. Wie schützt man sich vor dem Angriff mit Quantencomputern? Natürlich ebenfalls mit der Kombination von Quantenphysik und Informatik. Ein mögliches Verfahren besteht im Austausch einzelner Photonen, deren Polarisation die Information (0 bzw.1) trägt und die sich nicht fehlerfrei klonen lassen, so dass ein Abhörversuch immer erkannt wird.  Der Vortrag stellt Unterrichtsmaterialien für die gymnasiale Oberstufe vor, die wir im Rahmen des BMBF-Projektes QUANTAG entwickelt haben. Experimentelle Aufbauten sowie Arbeits- und Informationsblätter für Schülerinnen und Schüler stehen saarländischen Lehrkräften zur Verfügung.  Darüber hinaus werden Schulklassen Kurse am Schülerforschungszentrum Saarlouis belegen können.

WS 13 SmarTi-informatische Bildung im Chemie-Unterricht
(Jun. Prof. Dr. Johann Seibert und Team, UdS)

Intelligente Systeme sind aus der heutigen Gesellschaft nicht mehr wegzudenken. Hierzu zählen v. a. automatisierte Prozesse und künstliche Intelligenzen. Auch in der Chemie gibt es digitale Systeme, die den Prozessablauf beim Experimentieren im Labor optimieren, z.B. im Kontext "Säure-Base-Titration". Die TeilnehmerInnen werden in diesem Workshop selbst zu EntwicklerInnen und programmieren mit Hilfe der senseBox ihren eigenen Titrationsassistenten "SmarTi".

WS 14 MIND.Car (Florian Hess, htw saar)

Bei dem MIND.Car handelt es sich um einen kleinen Fahrroboter der aus 3D-gedruckten Teilen zusammengebaut, verkabelt und programmiert werden kann. Anders als bei vergleichbaren Systemen liegt der Fokus dabei stärker auf filigraner Arbeit bei dem Zusammenbau und der Verkabelung. Das System kann in sämtlichen Programmiersprachen sowohl grafisch als auch textbasiert programmiert werden und ist modular erweiterbar. Kombiniert mit einer Anleitung für Aufbau und Verkabelung und Arbeitsblättern unterschiedlicher Schwierigkeitsgrade, ist das MIND.Car in allen Klassenstufen einsetzbar und bereits jetzt ein echter Klassiker in Workshops.

WS 15 Pneumatik in Action (Prof. Leo van Waveren, RPTU-KL)

Der Workshop ist auf einen Einstieg in die Steuerungstechnik ausgerichtet, um Einblicke im Bereich Maschinenbau/Verfahrenstechnik und Elektrotechnik zu vermitteln. Dabei werden problemorientierte Lernaufgaben in verschiedenen Repräsentationsformen eingesetzt, die auf technisch komplexe Aufgabenstellungen vorbereiten.

Ort

Die Veranstaltung findet statt an der Universität des Saarlandes in den Gebäuden E 2 4 und E 2 5 (FR Mathematik).

Anmeldung

Die Anmeldung zur Veranstaltung erfolgt beim LPM unter der Nummer A15.151-2634 Bitte wählen Sie bereits bei der Anmeldung die von Ihnen gewünschten Workshops aus.