Nanosciences in der Lehrerbildung

Ansprechpartner: Dr. Ines Goldhausen

Die Nanotechnologie hat bereits heute einen hohen Stellenwert in Wissenschaft, Industrie und im täglichen Leben und gewinnt stets an Bedeutung (Bradley 2010). Trotz dieser hohen Relevanz haben Aspekte aus diesem Bereich bislang nur vereinzelt Einzug in den Chemieunterricht gehalten und wurden kaum didaktisch beleuchtet. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse verschiedener Studien, dass bei den Schülerinnen und Schülern kaum spezifisches Wissen im Bereich „Nano“ vorhanden ist (Wilke & Waitz 2012). Ein Grund für die seltene Einbindung dieser bedeutenden Thematik in den Chemieunterricht könnte darin liegen, dass die Fachlehrer selbst eher geringe Kenntnisse in diesem Bereich besitzen und sich nicht hinreichend gut vorbereitet fühlen, um „Nano“ zu unterrichten. Dies ist wiederum darauf zurückzuführen, dass auch im Bereich der Lehrerbildung die Nanostrukturwissenschaften - falls überhaupt - eher randständig thematisiert werden. Der geringe Umfang der Einbindung von „Nano“ in die Lehrerbildung dürfte unter anderem den hohen Kosten geschuldet sein, die mit dem Einsatz von Messinstrumenten in diesem Bereich einhergehen, welcher jedoch wiederum notwendig ist, um Phänomene tatsächlich erklären zu können.

Das Rasterkraftmikroskop AFMone, welches als Lerninstrument konzipiert ist, ermöglicht aufgrund der vergleichsweise geringen Anschaffungskosten den regelmäßigen Einsatz einer solchen Gerätschaft und echte Messungen im Rahmen von Lehrveranstaltungen.

Es verfügt über einen Messbereich von 100 x 100 Mikrometer, zeigt Strukturen bis 20 Nanometer und ermöglicht somit einen Einblick in die Mikro- und Nanotechnologie.

Die Komponenten des AFMone sind frei zugänglich, so dass die Lernenden einen realistischen Einblick in das Prinzip der Rasterkraftmikroskopie erhalten, indem sie die Funktionsweise des Systems sowie der Datenaufnahme und -verarbeitung ergründen können. Im Gegensatz zu anderen Verfahren kann bei Untersuchungen mit dem AFMone auch auf selbst hergestellte Proben zurückgegriffen werden. Dies bietet die Möglichkeit, die makroskopischen Eigenschaften von Nanomaterialien zu untersuchen und diese Untersuchung mit einer Probennahme und -vorbereitung sowie der Analyse der jeweiligen Nanostruktur zu kombinieren. Auf diese Weise lassen sich makroskopische Eigenschaften als Ergebnis der Struktur im Nanobereich erfahrbar machen.

Literatur

J. Bradley, The Recession's Impact on Nanotechnology, Lux Research 2010.

T. Wilke, T. Waitz, in New Perspectives in Science Education: Conference Proceedings (Eds: Pixel), University Press 2012.