Der Schwerpunkt unserer Arbeit ist die fachdidaktische Erschließung aktueller Themenfelder der Chemie für Schule und Schülerlabor im Sinne einer Scientific Literacy. Durch enge Zusammenarbeit mit Forschergruppen der Universitäten Oldenburg, Jena und weiteren Kooperationspartnern entwickeln wir Unterrichtsangebote zu aktuellen und lebensweltlich relevanten Themengebieten der Chemie entwickelt. Hierbei achten wir auf eine systematische Anknüpfung an schulische Kontexte und an curriculare Vorgaben.

Als strukturgebender Rahmen unser Forschungsarbeit dient unser Modell der Fachdidaktischen Transferforschung; in enger Zusammenarbeit zwischen Fachwissenschaft und Fachdidaktik rekonstruieren wir Inhalte fachdidaktisch für Vermittlungszusammenhänge. In einem zyklischen Design konzipieren, erproben, evaluieren und optimieren wir Unterrichtssequenzen – die resultierenden best-practice Materialien veröffentlichen wir abscließend als Open Educational Resources.

Modell der Fachdidaktischen Transferforschung

Aktuell fokussieren wir insbesondere zwei Themenfelder:

Themenfeld 1: Nanotechnologie

Ein inhaltlicher Schwerpunkte unser Forschungsarbeit ist die Nanotechnologie. In den vergangenen Jahren haben wir hierzu in Kooperation mit Forschergruppen aus Fachwissenschaft und Fachdidaktik im In- und Ausland vielfältige Projekte, Unterrichtseinheiten, Kurskonzepte und Unterrichtsmaterialien für die Schule, Schülerlabore und die Lehramtsausbildung entwickelt. Die Projekte umfassen Experimente mit diversen Halbleiter-Nanopartikeln (Titandioxid, fluoreszierendes Zinkoxid), Münzmetalle (Kupfer, Silber, Gold) sowie nanostrukturierte Silica- und Silikon-Materialien. Im Bereich der Nanomedizin sind wir seit 2021 zudem Teil des Sonderforschungsbereichs PolyTarget.

Ausgewählte Forschungsergebnisse der AG Wilke zum Thema Nanotechnologie

Themenfeld 2: Ökologische und Nachhaltige Chemie & Green Chemistry

Der zweite inhaltliche Schwerpunkt umfasst das Themenfeld der ökologischen, nachhaltigen und grünen Chemie. Hier fokussieren wir Fragestellungen wie etwa die Gewinnung von (1) Energieträgern (Second-Generation-Biofuels) sowie (2) Plattformchemikalien aus nachhaltigen Quellen, wie Biomasse. Darüber hinaus untersuchen wir auch Themenfelder wie (3) das Recycling von kritischen (Edel-)Metallen aus Schrott oder auch (4) Abwasserreinigung von Schwermetall-Ionen oder organischen Verunreinigungen. Seit 2021 beschäftigen wir uns mit der Synthese von „grünem” Wasserstoff mit sichtbarem Licht als Teil des SFB/Transregio CataLight.

Ausgewählte Experimente einer Unterrichtseinheit zur Konversion von Biomasse zu Oktan (links); Recycling von Kupfer und Gold aus Elektronikschrott (rechts).

Neben den inhaltlichen Berührungspunkten der beiden Schwerpunkte untereinander finden sich auch vielfältige Vernetzungen der anderen Forschungsschwerpunkte unseres Arbeitskreises. Um die entwickelten Materialien und Experimente nachhaltig in Vermittlungszusammenhänge sowie die Aus- und Fortbildung von Lehrkräften zu implementieren, werden die hier entwickelten Ergebnisse anschließend in lernortübergreifende (Kurs-)Konzepte für die Kooperation zwischen Schule, Schülerlabor und Hochschule eingebettet, erprobt und evaluiert. Hierbei wird insbesondere der Einsatz von digitalen Werkzeugen fokussiert, wobei gleichermaßen das Potenzial von Low-Cost-(Mess-)Geräten wie auch neuen Lehrformaten mit neuen digitalen Medien genutzt wird.

Synergien mit anderen Forschungsschwerpunkten

Neben den inhaltlichen Berührungspunkten der beiden Schwerpunkte untereinander finden sich auch vielfältige Vernetzungen der anderen Forschungsschwerpunkte unseres Arbeitskreises. Um die entwickelten Materialien und Experimente nachhaltig in Vermittlungszusammenhänge sowie die Lehrerbildung und Fortbildung von Lehrkräften zu implementieren, werden die hier entwickelten Ergebnisse anschließend in lernortübergreifende (Kurs-)Konzepte für die Kooperation zwischen Schule, Schülerlabor und Hochschule eingebettet, erprobt und evaluiert. Hierbei wird insbesondere der Einsatz von digitalen Werkzeugen fokussiert, wobei gleichermaßen das Potenzial von Low-Cost-(Mess-)Geräten wie auch neuen Lehrformaten mit neuen digitalen Medien genutzt wird.