In einer Zeit, die vom Anthropozän – dem Zeitalter des menschlichen Einflusses auf die Erde – geprägt ist, steht die Bildungslandschaft vor neuen Herausforderungen. Der herkömmliche Chemieunterricht, der sich oft auf die Vermittlung isolierter Konzepte beschränkt, muss überdacht werden, um Schüler auf die komplexen ethisch-sozial-politischen Fragen unserer Zeit vorzubereiten. Das Konzept der „ChemoKnowings“ bietet hier einen vielversprechenden Ansatz, indem es die Chemiebildung mit einem umfassenderen Verständnis von Bildung im Chemieunterricht verbindet und auf die Entwicklung von handlungsfähigen Bürgern abzielt.
Die Neuausrichtung des Chemieunterrichts im Anthropozän
Die Feststellung des Anthropozäns durch Wissenschaftler im Jahr 2000 markierte den Beginn eines Zeitalters, in dem die Auswirkungen menschlichen Handelns auf die Ökosysteme des Planeten unübersehbar sind. Gleichzeitig wird Bildung zunehmend unter einem rein ökonomischen Blickwinkel betrachtet, der das Lernen auf die Produktion von Humankapital reduziert und messbare Ergebnisse in den Vordergrund stellt. Diese „Learnification“ (Biesta, 2009) birgt das Risiko, dass die notwendige Neuausrichtung der Bildung – hin zur Bewältigung der Herausforderungen des Anthropozäns – auf der Strecke bleibt.
Insbesondere im Chemieunterricht führt dies dazu, dass oft nur fachliches Wissen vermittelt wird, um zukünftige Wissenschaftler und Ingenieure auszubilden oder Konsumenten zu schaffen, die an die Produkte dieser Disziplinen glauben. Doch Chemie ist mehr als eine reine Naturwissenschaft; sie ist zutiefst mit sozialen, ökonomischen, politischen, ökologischen und ethischen Dimensionen verwoben. Das Verständnis und die Bewältigung globaler Herausforderungen erfordern ein chemisches Wissen, das über das bloße Verstehen von Konzepten hinausgeht und die Fähigkeit zur nachhaltigen Entscheidungsfindung einschließt. Hier setzt das Konzept der ChemoKnowings an, das eine erweiterte Vision für den Chemieunterricht im 21. Jahrhundert darstellt.
Bildung und Didaktik: Ein deutscher Kontext
Der Begriff „Bildung“ ist in Deutschland und den skandinavischen Ländern ein zentrales Element der Didaktik-Tradition. Didaktik, verstanden als die Kunst, Philosophie und Wissenschaft des Lehrens und Lernens, befasst sich grundlegend mit den Fragen, was wichtig zu lernen ist, warum es gelehrt werden sollte und wie. Sie ist der analytische Prozess der Übertragung menschlichen Wissens in Wissen für die Schule, das zur Bildung beiträgt.
Im Gegensatz zur angloamerikanischen Lehrplantradition, die Lehrplan und Pädagogik trennt, ermöglicht die Didaktik Lehrern eine größere Autonomie bei der Auswahl der Unterrichtsinhalte. Lehrer können Inhalte auf der Grundlage ihrer Beantwortung der Frage, warum ein bestimmter Inhalt gelehrt werden sollte, auswählen, wobei die spezifischen Bedürfnisse der Schüler im lokalen Kontext berücksichtigt werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Unterscheidung zwischen dem für den Unterricht ausgewählten Inhalt und dem Wissen, das der Schüler in seiner Beziehung zu diesem Inhalt entwickelt.
Bildung selbst, als pädagogisches Konstrukt seit dem späten 18. Jahrhundert, stellt sowohl ein Idealbild des Menschseins dar als auch Prozesse der Subjektivierung und Handlungskompetenz, die diesem Ideal zugrunde liegen. Sie umfasst Selbstbestimmung, Partizipation und Solidarität. In der heutigen globalisierten Risikogesellschaft und im Anthropozän bedeutet Bildung, eine dynamische Weltsicht zu entwickeln, die die Unabhängigkeit von Geist und Seele in einer ökologischen und sozialen Interdependenz verankert. Ein posthumanistisches Verständnis von Bildung betont die lebenslange Aufgabe, die eigene Verantwortung innerhalb einer Ökologie der Weltbeziehungen zu erkennen, und ist eine ethisch-onto-epistemologische Suche nach (besseren Wegen des) Wissens-im-Werden.
Die Idee der Bildung als Gegenkonzept entstand im 18. Jahrhundert als Reaktion auf die Fragmentierung von Wissen und Gesellschaft durch wissenschaftliche Entwicklungen und neue Technologien. Sie bot einen Weg, Menschen wieder mit der Idee der Menschlichkeit und Ganzheit zu verbinden. Im Kontext des Anthropozäns ist die Rolle der Bildung als Gegenkonzept, das eine Verengung der Realitätswahrnehmung widersteht, von entscheidender Bedeutung.
Ein TA Bildung verfolgt oft das Ziel, Fachwissen mit einer breiteren Perspektive zu verknüpfen und so eine umfassende Persönlichkeitsentwicklung zu fördern, die über rein technische Fertigkeiten hinausgeht. Dies ist besonders relevant, wenn man bedenkt, wie Bildungseinrichtungen wie die Malmö Universität die Bedeutung einer reflektierten Chemiebildung in den Vordergrund stellen, um den Studierenden die Fähigkeit zu vermitteln, ethische und gesellschaftliche Verantwortung zu übernehmen.
Öko-reflexive Bildung in der Chemie (und Wissenschafts-) Bildung
Sjöström und Kollegen haben, basierend auf Gadamer, Ricoeur und Klafki, ein Bildungskonzept für das Anthropozän entwickelt, das sie als kritisch- oder öko-reflexive Bildung bezeichnen. Diese Metatheorie umfasst kritische Reflexivität, Emanzipation, kritisch-demokratisches Bewusstsein, sozio-ökologische Gerechtigkeit und sozio-politisches Handeln. Sie schlägt einen Chemie- und Wissenschaftsunterricht vor, der die Schüler zu einer kritischen Haltung gegenüber der modernen Risikogesellschaft, einem Verständnis der Komplexität von Leben und Gesellschaft sowie einer Verantwortung für individuelle und kollektive Handlungen im Sinne sozio-ökologischer Gerechtigkeit und globaler Nachhaltigkeit befähigt.
Mächtiges Wissen und ChemoKnowings
Young und seine Kollegen führten das Konzept des „mächtigen Wissens“ ein, das sich auf spezialisiertes Wissen innerhalb der Disziplinen bezieht und sich vom Alltagswissen unterscheidet. Dieses Wissen verleiht dem Inhaber die „Macht zu“ handeln und menschlichen Wert zu schaffen.
Carlgren (2020) situiert mächtiges Wissen in der Didaktik-Tradition und entwickelt die Idee der „mächtigen Erkenntnisse“ (powerful knowings), die Youngs mächtiges Wissen mit der Bildungsidee verbindet. Mächtige Erkenntnisse umfassen zusätzlich zu den „knowns“ (dem spezifischen Wissen, das der Lehrer vermitteln möchte) auch unausgesprochene (tacit) Dimensionen. Sie beinhalten eine verkörperte und relationale Sicht auf Wissen, die uns mit der Welt verbindet und als Werkzeug dient, um unsere Schnittstelle zu ihr zu erweitern.
Ein zentrales Ergebnis der Verortung mächtigen Wissens in der Didaktik-Tradition ist die Eröffnung einer Diskussion über Wissenstransformationen. Im Chemieunterricht sind wir an Wissenstransformationen interessiert, die im Zusammenhang mit der Schülertransformation von Inhalten zu ChemoKnowings stattfinden. ChemoKnowings sind eine spezifische Form mächtiger Erkenntnisse in der Chemiebildung, die der Schüler im Kontext des klassischen Didaktik-Dreiecks erwirbt. Hier spielt der Lehrer eine entscheidende Rolle bei der Schaffung der Bedingungen, unter denen Schüler eine Beziehung zu einem Lerninhalt eingehen können, der in mächtige Erkenntnisse als ChemoKnowings umgewandelt werden kann.
Klafkis Didaktische Analyse als Leitfaden
Wolfgang Klafkis didaktische Analyse (1958) bietet einen Rahmen, um Lehrer bei der Transformation von Inhalten für die Bildung zu unterstützen. Seine fünf Fragen helfen dabei, den Gehalt des Unterrichts im Hinblick auf seine exemplarische, gegenwärtige und zukünftige Bedeutung für die Schüler zu bewerten und zugänglich zu machen. Um ChemoKnowings zu fördern, müssen diese Fragen erweitert werden, um die Eigenverantwortung der Schüler bei der Transformation von Inhalten zu berücksichtigen. Die Schüler müssen die Gültigkeitsansprüche des Inhalts prüfen und dessen persönlichen Wert beurteilen. Nur wenn beide Bedingungen erfüllt sind, kann von einer Transformation zur Bildung gesprochen werden, die Rucker (2020) als „die Fähigkeit, im Lichte objektiver Einsichten und eigener Werturteile zu handeln“ definiert.
Drei Konzepte im Umfeld von ChemoKnowings
Bevor wir ChemoKnowings weiter vertiefen, lohnt ein Blick auf verwandte Konzepte, die ebenfalls darauf abzielen, relevantes chemisches Wissen und die Handlungskompetenz von Bürgern zu adressieren.
Kritische chemische Literalität
Das Konzept der „chemischen Literalität“ (chemical literacy) wurde von Shwartz, Ben-Zvi und Hofstein (2006b) in vier Domänen definiert: (1) wissenschaftliches und chemisches Fachwissen, (2) Chemie im Kontext, (3) Lernkompetenzen höherer Ordnung und (4) affektive Aspekte. Während dieses Framework verdienstvoll ist, fehlen Aspekte wie Konzentration und Transport von Stoffen sowie die technologische Dimension der Chemie. Eine allgemeinere Kritik ist der Bedarf an einem sozio-kritisch-politischen Rahmen, der eine Problemorientierung des Chemieinhalts und eine Reflexion über die Beziehung zwischen Chemie, Technologie, Umwelt und Gesellschaft in sozialen, historischen und philosophischen Kontexten ermöglicht.
Der Begriff „kritische chemische Literalität“, der in die gleiche Richtung wie ChemoKnowings weist, betont eine solche öko-reflexive Bildung.
Öko-reflexives chemisches Denken
Das „chemische Denken“, wie es von Sevian und Talanquer (2014) definiert wird, ist die Entwicklung und Anwendung chemischen Wissens und Praktiken zur Analyse, Synthese und Transformation von Materie für praktische Zwecke. Sjöström und Talanquer (2018) erweiterten dies zum „öko-reflexiven chemischen Denken und Handeln“, das Nachhaltigkeit und die Berücksichtigung der Auswirkungen chemischer Handlungen – Risiken und Vorteile – umfasst. Dieses Konzept ist eng mit ChemoKnowings verwandt, wobei letzteres stärkere verkörperte und relationale Dimensionen betont.
Die Integration von Öko-reflexivem chemischem Denken ist entscheidend für die Gestaltung einer umfassenden chemischen Bildung. Dies kann durch die Nutzung von Ressourcen wie einer AutoCAD Studentenlizenz geschehen, um beispielsweise simulierte chemische Prozesse und ihre Umweltauswirkungen zu visualisieren und zu analysieren. Ebenso kann das Studium von Materialien über Libro Kaspersky Einblicke in die Risikobewertung und den Schutz vor chemischen Gefahren im digitalen Zeitalter bieten, indem es die Wichtigkeit von Sicherheit und kritischem Denken hervorhebt.
ChemoCapabilities
Inspiriert vom Konzept der GeoCapabilities in der Geographiebildung schlagen wir den neuen Begriff „ChemoCapabilities“ vor. SubjectCapabilities sind eng mit fachspezifischem mächtigem Wissen verbunden und zielen darauf ab, menschliche Entwicklung durch Bildung zu fördern, indem sie Schüler in disziplinäres Wissen einbinden. Sie umfassen ein tiefes beschreibendes Weltwissen, ein kritisches konzeptionelles Wissen mit Erklärungskraft und die Neigung, alternative soziale, ökonomische und ökologische Zukünfte zu reflektieren. ChemoCapabilities sind wie ChemoKnowings ein Konzept, das die Bildungsziele mit dem Fachunterricht verbindet, aber nicht unbedingt die verkörperten Dimensionen einschließt.
Mächtiges chemisches Wissen für die Schule: ChemoKnowings und „Chemische Handlungskompetenz“
Herranen et al. (2021) entwickelten ein Didaktik-Modell zur Einbettung der Chemiebildung in die Umwelt- und Nachhaltigkeitsbildung (ESE). Dieses Modell stellt ChemoKnowings als umfassend dar, mit vier Elementen:
- Kritische Sichtweisen auf die Eigenart der Chemie und ihren methodologischen Charakter
- Mächtiges chemisches Wissen
- Kritische Sichtweisen auf die Chemie in der Gesellschaft
- Öko-Reflexivität durch Umwelt- und Nachhaltigkeitsbildung
Das ursprüngliche Modell von Herranen et al. (2021) betont zwar mächtiges chemisches Wissen im Zusammenhang mit sogenannten „wicked problems“, macht aber die Schülertransformation von Inhalten für ChemoKnowings nicht ausreichend explizit. Nach Carlgren (2020) müssen ChemoKnowings auch verkörperte und relationale (oder unausgesprochene) Dimensionen zusätzlich zu den „knowns“ umfassen.
Basierend auf Hodsons (2003) vier Elementen eines naturwissenschaftlichen Curriculums und der vorangehenden Diskussion schlagen wir vor, dass die Schülertransformation von Inhalten für ChemoKnowings mit den folgenden vier Dimensionen verbunden ist:
- Chemie lernen (z.B. konzeptuelles Verständnis)
- Chemie betreiben (z.B. chemisches Forschen)
- Über Chemie lernen (philosophische, historische, sozio-politische Perspektiven)
- Sich in sozio-politisches Handeln (im weitesten Sinne) im Zusammenhang mit Chemie engagieren (hier „Chemische Handlungskompetenz“ genannt).
Diese vier Dimensionen lassen sich mit den vier ChemoKnowings-Elementen des Modells von Herranen et al. (2021) verbinden, wodurch die Elemente mit der Schülertransformation von Inhalten verknüpft werden können (siehe Abbildung 3 im Originalartikel).
Die drei Arten von chemischem Wissen – ontologisches (Konzepte), epistemologisches (über Chemie) und soziales/ethisches (Chemie in der Gesellschaft) – sind für die Bildung von wesentlicher Bedeutung. Als vierte Art fügen wir das verkörperte und relationale chemische Wissen hinzu, das für sozio-politisches Handeln wichtig ist. Wir verwenden den Begriff „chemische Handlungskompetenz“ für die Fähigkeit und Praxis sozio-politischen Handelns im weitesten Sinne.
Ein Didaktik-Modell für ChemoKnowings und Chemische Handlungskompetenz
Wir schlagen ein visionär orientiertes Didaktik-Modell vor (siehe Abbildung 4 im Originalartikel), das die vier ChemoKnowings-Elemente von Herranen et al. (2021) in einen ethisch orientierten, weltzentrierten Bildungsansatz im Anthropozän einbettet. Dieses Modell betont ChemoKnowings als verkörperte und relationale Erkenntnisse, die für den Schüler bedeutsam sind, einen ethischen Kompass verleihen und ethisch-sozio-politisches Handeln mobilisieren können.
Die „Chemische Handlungskompetenz“ bedeutet hier, sich in sozio-politisches Handeln im Zusammenhang mit Chemie in Bezug auf die verschiedenen Elemente des Modells einzubringen. Dies umfasst kritische Sichtweisen auf die Eigenart der Chemie, mächtiges chemisches Fachwissen, kritische Sichtweisen auf die Chemie in der Gesellschaft und Öko-Reflexivität durch Umwelt- und Nachhaltigkeitsbildung. Die Rolle des Lehrers besteht darin, Inhalte „auf den Tisch zu legen“ und „freizugeben“, um offene Anfragen zu fördern, die kritische und plurale Sichtweisen ermöglichen.
Persönliche Reflexionen über ChemoKnowings
Die Autoren des Originalartikels teilen persönliche Erfahrungen, die die Relevanz von ChemoKnowings verdeutlichen.
P. Clucas berichtet von seiner Faszination für die „molekulare Welt“ als Organchemiker und wie er dieses Staunen in seinen Unterricht integrierte, indem er seine Schüler „Kekulés Elektronen im Benzolring tanzen“ ließ. Gleichzeitig betonte er die moralische Ambiguität der Chemie in der realen Welt und forderte Schüler auf, die Ethik des Einsatzes chemischen Wissens kritisch zu prüfen, basierend auf den 12 Prinzipien der Grünen Chemie und ethischer Führung. Seine ChemoKnowings verbinden ihn durch Ehrfurcht, Schönheit und Kreativität mit der molekularen Welt und durch einen gemeinsamen moralischen Zweck mit der komplexen Frage des menschlichen Umgangs mit chemischem Wissen.
J. Sjöström schildert seine Skepsis gegenüber mangelnden Arbeitsumgebungsstandards in der chemischen Forschung und wie seine Erfahrungen mit Quecksilberthermometern und unsachgemäßem Umgang mit toxischen Chemikalien (z.B. Merkaptothanol, Divinylsulfon) ein Alarmglockenzeichen waren. Er kritisierte die „Macho-Kultur“, die chemische Risiken leugnete, und erkannte, dass ChemoKnowings nicht nur intellektuelles und praktisches, sondern auch verkörpertes chemisches Wissen (das „Bauchgefühl“) umfassen. Im Alltag äußert sich seine chemische Handlungskompetenz in der kritischen Konsumentscheidung, beispielsweise dem Vermeiden künstlicher Süßstoffe. Seine Erfahrung mit „gesüßter Fanta Orange“ und Sucralose – einer chlorierten Saccharose, ähnlich DDT oder PCB – verdeutlicht die „chemische Unterdrückung“, bei der Menschen unwissentlich Risikochemikalien ausgesetzt sind.
M. Yavuzkaya beschreibt, wie Kurse in „Umweltchemie“ und „Chemie im Alltag“ ihre Perspektive änderten. Die Erkenntnis, dass „500 Millionen Tonnen künstlich hergestellter Chemikalien pro Jahr“ produziert werden und „100.000 synthetische Chemikalien im täglichen Gebrauch sind“, und die daraus resultierende Frage nach dem „Cocktail-Effekt“ im eigenen Blut war beängstigend. Zugleich fand sie die Realität faszinierend, wie man kreativ mit chemischen Ideen umgehen kann, z.B. bei der Frage nach dem Sinn antibakterieller Zusätze in Flüssigseifen. Ihre ChemoKnowings haben ihr ein „Denkmuster“ gegeben, das sie als Konsumentin zur Problematisierung von Lebensmitteln, Medikamenten und Kosmetika anregt. Dies führte zu einer existentiellen Hinterfragung ihrer Chemieausbildung und zu einer Entwicklung ihrer Handlungskompetenz auf mehreren Ebenen, bis hin zur Neuausrichtung ihres Forschungsinteresses.
Diese persönlichen Berichte unterstreichen, dass ChemoKnowings oft verkörpertes chemisches Wissen (Körper und Herz), intellektuelles (Kopf) und praktisches (Hand) Wissen umfassen. Sie beinhalten eine Nutzen-Risiko-Perspektive und moralische Aspekte des „chemischen Lebens“, insbesondere in Bezug auf Umwelt- und Gesundheitsfragen. Die Entwicklung einer chemischen Handlungskompetenz, die ethisch-sozio-politisches Handeln (Warnen, Protestieren, Vermeiden) umfasst, ist ein Kernmerkmal.
Förderung von ChemoKnowings im Unterricht
Ein Chemieunterricht, der zur Entwicklung von ChemoKnowings beitragen soll, muss vielfältig sein. Es bedarf einer (post)humanisierten Auswahl von Inhalten, die „auf den Tisch gelegt“ werden, sowie innovativer Lehrmethoden. Dazu gehören:
- Die Erfahrung der faszinierenden molekularen Welt durch spielerische Ansätze und Virtual-Reality-Simulationen.
- Verschiedene Formen chemischer Praxis, um verkörpertes und praktisches chemisches Wissen zu entwickeln.
- Begegnungen mit verschiedenen Chemikern in ihren Arbeitsumgebungen, gefolgt von kritischen Diskursanalysen.
- Das Verständnis der Rolle der Chemie in Umwelt- und Planetensystemen, basierend auf gut ausgewählten aktuellen und historischen Fallstudien.
- Die Arbeit mit kontroversen sozio-chemischen Themen (SSI), wie Nanotechnologie, Pestizide, Phosphatnutzung oder Fracking, um die reflektive Urteilsfähigkeit und das Risikoverständnis der Schüler zu fördern.
Vier Leitfragen zur Förderung von ChemoKnowings
Um Lehrer bei der Transformation von Inhalten zur Förderung von ChemoKnowings zu unterstützen, schlagen wir folgende vier Fragebereiche vor, inspiriert von Klafkis didaktischer Analyse und unseren eigenen Reflexionen:
1. Die eigene Sicht auf ChemoKnowings entdecken
Welches spezifische Wissen (oder welche Erkenntnis) hat Sie in eine Beziehung zur Chemie gebracht und ethisch-sozio