Examensarbeit Sandner
Sandner 2012 „Wir horchen staunend auf, wenn eine Nasa-Sonde Wasser auf dem Mars entdeckt haben soll - aber wir haben verlernt zu staunen über das Wasser, das bei uns so selbstverständlich aus dem Hahn fließt (Köhler 2009).“
Einleitung
Wasser, das schon im Altertum als eines der vier Grundelemente galt, ist wesentlicher Bestandteil der uns umgebenden Natur (Neitzel & Iske 1998). Wasser ist aber nicht nur der Grund und die Ursache allen Lebens auf der Erde, sondern auch Rohstoff und die Verfügbarkeit von sauberen Trinkwasser sogar ein Menschenrecht. Kritisch ist zu sehen, dass nach Einschätzungen der UNESCO die Welt auf eine dramatische Wasserkrise zusteuert. Eine weltweite Wasserkrise wäre mit Sicherheit die größte Bedrohung für das Überleben der Menschheit und dieser Umstand sollte für uns eine dringliche Warnung darstellen. Nach neusten Erkenntnissen werden bis Mitte dieses Jahrhunderts im schlimmsten Fall 7 Milliarden Menschen in 60 Ländern und im besten Fall 2 Milliarden Menschen in 48 Ländern von Wasserknappheit betroffen sein (UNESCO 2003). Es muss auch befürchtet werden, dass zukünftige Kriege nicht wegen Ölvorkommen oder anderer Ressourcen, sondern wegen der Verfügbarkeit des Rohstoffs Wasser geführt werden. In der westlichen Welt ist von diesen Entwicklungen noch wenig zu spüren und die meisten Menschen ahnen von dieser drastischen Entwicklung nicht einmal etwas. Wasser ist für die meisten Menschen naturgemäß etwas so Gewöhnliches und Alltägliches, dass ihm – solange es in reichlicher Menge und guter Qualität zur Verfügung steht – kaum die nötige Aufmerksamkeit geschenkt wird. Kritische Informationen bleiben meist weitgehend unbeachtet, erst wenn es fast zu sp.t ist, ein Problem auftaucht, horcht die Menschheit auf. Verständnis für eine Sache kann man vor allem dadurch wecken, dass man sich damit befasst und mit der Problematik überhaupt, erst einmal vertraut macht (Hütter 1994). Auch die Nahrungsmittelversorgung hängt unmittelbar von einem ausreichenden Wasserangebot ab. Obwohl die Erdoberfläche circa zu 70 % mit Wasser bedeckt ist, gibt es in vielen Regionen der Erde einen gravierenden Wassermangel. Menschen, Tiere und Pflanzen brauchen um zu überleben Süßwasser. Doch nur 2,65 % des gesamten Wasservorrats auf der Erde besteht aus Sü.wasser1, das dazu noch sehr ungleichm..ig über die Regionen verteilt ist. Mit der zunehmenden Weltbev.lkerung, ihrer Urbanisierung und Industrialisierung hat sich der Wassermangel in vielen L.ndern noch versch.rft. Eine wesentliche Herausforderung in naher Zukunft ist deshalb die Bereitstellung von Technologien, mit denen sich die Menge an brauchbaren Wassers erh.hen l.sst – entweder durch die vermehrte Gewinnung von sauberem Süßwasser aus Meerwasser oder durch die Aufbereitung von benutztem oder verunreinigtem Wasser (Hopp 2004).
Generell möchte ich das Bewusstsein wecken für Wasser, als einen wertvollen Rohstoff. Ferner ist ein Ziel meiner Examensarbeit, die Sensibilität für diese Problematik zu erhöhen, ob in der Wissenschaft, der interessierten Bevölkerung oder bei den erwachsenen Bürgern von morgen, also direkt in den Schulen und im Unterricht. Meiner Erfahrung nach sind es gerade diese überaus wichtigen, uns alle tangierenden Probleme die leider in den Rahmenrichtlinien der Schulen sehr knapp ausfallen, oder gar keine Erwähnung finden. Ziel sollte es daher sein, die Rahmenrichtlinien mit neunen Ideen und Unterrichtskonzepten zu erweitern um gerade die Schüler auf zukünftige globale Probleme zumindest aufmerksam zu machen. Die Nutzung des Biofilms als Technologie in der Abwasseraufbereitung soll mit dieser Arbeit vorgestellt werden. Zum einen ist diese Technik nahezu ökologisch unbedenklich, wird schon seit Jahrhunderten erfolgreich angewendet und kommt auch in vielen anderen Konzepten zur Anwendung. In meiner wissenschaftlichen Arbeit möchte ich versuchen vor allem den Kompetenzbereich des persönlichen, praktisch-orientierten Erkenntnisgewinns bei den Schülern anzusprechen. Dies möchte ich erreichen, durch ein Experiment, in dem die Schüler eine „Kläranlage im Kleinen“ selbst nachbauen und die entsprechenden biologisch-chemischen Messungen durchführen. Denn nur so kann kritisches und selbstständiges Denken und Arbeiten erricht werden, durch das Selbst-Erarbeiten und das Selbst-Verstehen der Zusammenhänge. So möchte ich versuchen meine Unterrichtseinheit bewusst nach der pädagogisch-philosophischen Maxime: „Nichts ist im Verstand, was nicht vorher in den Sinnen war, außer dem Verstand selbst (Leibnitz 1996)“ zu entwickeln um gerade den wichtigen Bereich des Erkenntnisgewinns bei den Schülern anzusprechen und zu stimulieren. Zusätzlich möchte ich den synthetisch ernährten Biofilm mikroskopisch untersuchen und ausgewählte Mikroorganismen bestimmen. Im abschließenden Teil wird es um die Zusammenarbeit zwischen Schulen und die auf Abwasser spezialisierten Ansprechpartner (Kläranlagen, Schülerlabore) gehen und um eine mögliche Integration in die Rahmenrichtlinien und Bildungsstandards. Abschließend werde ich recherchieren, wie die finanzielle Realisierung des Experimentes aussehen könnte und welche Gefahren im Umgang mit Abwasser bestehen.
5. Zusammenfassung
Vorweg ist zu sagen, dass ich bei meiner praktischen Arbeit am Institut für Umweltschutztechnik in Merseburg viel Neues lernen konnte und ich einen Einblick in die Arbeitsweise eines Umweltingenieurs erhalten habe. Neben diesen positiven Erfahrungen konnte ich experimentell interessante Ergebnisse erarbeiten und diese vor dem didaktischen Kontext auswerten. Mit meiner Arbeit wurden gleich mehrere Arbeitsziele verfolgt. So wurden einerseits Abwassermessungen auf der Kläranlage Halle Nord vorgenommen. Andererseits wurde ein experimenteller Versuchsstand konstruiert und aufgebaut, mit dessen Hilfe, nach der Animpfung mit Belebtschlamm, ein Biofilm aufgewachsen ist. Dieser Biofilm wurde mikroskopisch untersucht und die Ergebnisse durch chemische Messmethoden geprüft und verifiziert. Anschließend ist der Bezug zu den Rahmenrichtlinien, den Bildungsstandards und zur konkreten Umsetzbarkeit hergestellt worden. In fast allen Teilbereichen dieser Arbeit kann ich wissenschaftlich fundierte und interessante Ergebnisse nach- und vorweisen. Ich konnte durch meine eigenen Messungen auf der KA Halle Nord nicht nur meine eigenen analytischen Fähigkeiten auffrischen sondern konnte auch die Messwerte aus dem Jahresbericht damit bestätigen. Im Versuchsreaktor ist auf einem Biotextilstreifen deutlich ein Biofilm aufgewachsen. Die erfolgreiche Biofilmbildung konnte aber nicht nur optisch überpü̈ft werden, sondern sie konnte auch über die chemischen Umsätze und den teilweisen Abbau einer synthetischen Schmutzfracht nachgewiesen werden. Zusätzlich ist das Ergebnis über die berechnete Zunahme an Trockenmasse eindeutig verifiziert. Um Aussagen über die Mikroorganismen im Biofilm machen zu können wurde der gezüchtete Biofilm mikroskopisch untersucht. Die typischen Indikatororganismen für schwach belastete Anlagen während der „Anfahrphase“, mit guter Belüftung konnten eindeutig durch das Vorkommen der verschiedenen Cilliaten nachgewiesen werden. Abschließend konnte in einer kurzen theoretischen Ausarbeitung festgestellt werden, dass sich durch die Hilfe von Schülerlaboren viele der gegen dieses Experiment stehenden Kritikpunkte widerlegen lassen. Alle diese gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen sind direkt für den Biologieunterricht der Oberstufe nutzbar gemacht worden. Dies stellte gleichzeitig auch die Intention und Motivation dieser Arbeit dar.
6. Ausblick Weiterführend wäre es von Interesse ein solches Experiment für den schulischen Kontext zu planen und auch durchzuführen. Das würde die konkrete zeitliche Planung, die Vorbereitung und die Erstellung von Unterrichtsmaterial (Arbeitsblätter, Protokolle) mit einschließen. Es müsste überlegt werden, in wie weit man die Schülerinnen und Schüler selbstständig-kreativ arbeiten lässt und welche Informationen man als Lehrer/-in vorgibt. Weiterhin sollte eine genaue Planung erfolgen, die Auskunft darüber gibt, wie man dieses Experiment vorbereiten will. Entweder in Form einer Projektwoche, in Zusammenarbeit mit einem Schülerlabor oder ob man Teile des Experiments nur partiell einbringt. Ein Feedback von Lehrerinnen und Lehrern, als auch von den Schülerinnen und Schülern in Form eines Interviews oder eines Fragebogens könnte hilfreich sein dieses Experiment zu verwirklichen. Zusätzlich könnte man so die vorgestellten Gedanken noch um den wichtigen Praxisbezug erweitern. Ziel meines Experiments ist, dass es von interessierten Menschen aufgegriffen und verwirklicht werden soll um so „frischen Wind“ in den biologischen Schulalltag der Zukunft zu bringen. Dadurch, dass sich der Fokus immer mehr weg von den doch recht starren Rahmenrichtlinien hin zu den freieren Gestaltungsmöglichkeiten der Bildungsstandards bewegt, dürften es in Zukunft genau solche Ideen sein die den modernen Biologieunterricht prägen könnten. Sicherlich werde ich dieses Experiment in meiner weiteren Laufbahn als angehender Lehrer später selbst aufgreifen und in den Unterricht integrieren und ich bin überzeugt, mit dieser vorgestellten Arbeit einen wichtigen Schritt in diese Richtung getan zu haben.