Umweltbildung für Schülerinnen und Schüler zum Thema Luftqualität und Entwicklung von Schülerumweltstudien nach den Prinzip von Citizen Science

Abstract

Das Umweltbewusstsein hat in den letzten Jahren in der Bevölkerung kontinuierlich zugenommen. Dennoch haben gerade Schülerinnen und Schüler meist nur eine abstrakte und diffuse Vorstellung von Luftverschmutzung. Dies kann dadurch begründet werden, dass die meisten Luftschadstoffe sowohl geruch- also auch farblos sind und daher mit menschlichen Sinnen nicht detektiert werden können. Um das Umweltbewusstsein bei den Schülerinnen und Schülern bezogen auf Luftqualität zu stärken, muss nach Konzepten der Umweltbildung sowohl deklaratives, konzeptuelles und prozedurales Wissen vermittelt und authentische und kontextorientierte Lernszenarien geschaffen werden. Letzteres kann beispielsweise durch die Entwicklung von Schülerumweltstudien nach dem Vorbild von Citizen Science realisiert werden. In dieser Arbeit werden zunächst drei Schülerlabor-Experimente (Lernmodule) zum Thema Gas- und Umweltsensorik für Schülerinnen und Schüler der Klassenstufen 7 - 13 vorgestellt. Die als computerbasierte Selbstlernkurse konzipierten Module befassen sich mit der Funktionsweise von Metalloxid-Halbleiter Gassensoren (Lernmodul 1), deren Kalibrierung mit Machine Learning Techniken (Lernmodul 2) und der Messung von Luftqualitätsparametern zur Bestimmung der Innenraumluftqualität (Lernmodul 3). Auf der Grundlage des in den Modulen erarbeiteten Wissens haben besonders interessierte Schülerinnen und Schüler eigene Umweltstudien mit Smartphone und mobiler Messtechnik entwickelt.

In recent years, environmental awareness has steadily increased among the general public. Nevertheless, high school students in particular usually have only an abstract and diffuse idea of air pollution. This can be explained by the fact that most air pollutants are both odourless and colourless and therefore cannot be detected with human senses. In order to increase the environmental awareness of high school students with regard to air quality, concepts of environmental education must be used to convey declarative, conceptual and procedural knowledge as well as create authentic and context-oriented learning scenarios such as the development of environmental studies in the sense of Citizen Science. In this thesis, three student laboratory experiments (learning modules) on the topic of gas and environmental sensor technology for students in grades 7 - 13 are presented. The modules, designed as computer-based self-learning courses, deal with the function principle of metal oxide semiconductor gas sensors (learning module 1), their calibration with machine learning techniques (learning module 2) and the measurement of air quality parameters for the determination of indoor air quality (learning module 3). Based on the knowledge acquired in the modules, interested students have developed their own environmental studies using smartphones and mobile measurement technology.