Wärmepumpen, die klimafreundlich Wärmeenergie bereitstellen können, sind ein wichtiger Baustein für die Energiewende und den Klimaschutz. Im Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz hat sich eine „Arbeitsgemeinschaft Kälte“ (ArGe Kälte) gebildet, die speziell für den Einsatz in Schulen geeignete Wärmepumpen-Modelle und eine naturwissenschaftliche Unterrichtseinheit dazu entwickelt hat. Wir sprachen mit Christian Strube, dem Direktor des Robert-Havemann-Gymnasiums, das die ArGe in dem Prozess pädagogisch beraten hat und an dem das Schulprojekt im Juni vorgestellt wurde.
Was ist das Schulprojekt „Klimaschutz durch Kältemaschinen und Wärmepumpen“?
Eines der zentralen Themen wird es in den nächsten Jahren sein, wie wir unsere moderne Gesellschaft mit Energie versorgen. In Deutschland wird ein sehr großer Anteil des Energiebedarfs für die Bereitstellung von Heizwärme und warmem Wasser benötigt. Ein Kohlekraftwerk erzeugt etwa 1/3 elektrische Energie, also Strom, und 2/3 Wärmeenergie, die über Fernwärme zum Beheizen ganzer Stadtteile verwendet wird. Wenn man jetzt ein Kohlekraftwerk abschaltet, wie beheizt man dann die Häuser in den betroffenen Stadtteilen?
Wir beschäftigen uns am Robert-Havemann-Gymnasium schon seit Jahren mit regenerativen Energien und haben viele Themen und Inhalte in den naturwissenschaftlichen Unterricht integriert – seit einigen Jahren auch Wärmepumpen. Die funktionieren im Prinzip wie Kühlschränke. Sie können mit einem relativ geringen Aufwand an elektrischer Energie größere Mengen an Wärmeenergie aus der Luft, dem Boden oder dem Grundwasser in Gebäude transportieren, um damit Gebäude zu erwärmen oder warmes Wasser zu erzeugen. Wärmepumpen können somit in Zukunft ein wichtiger Baustein für die Energieversorgung in Deutschland werden.
Wie wird das Projekt innerhalb des Lehrplans umgesetzt?
Das Robert-Havemann-Gymnasium hat einen naturwissenschaftlichen Schwerpunkt, wir widmen uns besonders den regenerativen Energien. Neben gut ausgestatteten Fachräumen verfügen wir als einziges Gymnasium in Berlin über zusätzliche Schülerlabore, in denen Schülerinnen und Schüler Experimente durchführen können. So können unsere Schülerinnen und Schüler in unserem Solarlabor viele Experimente zur Nutzung der Solarenergie durchführen. In unseren beiden Energie-Laboren finden sich viele Experimentierstationen zum Thema Energie, die auf den Rahmenlehrplan Physik abgestimmt sind.
In unserem großen Energielabor steht seit mehreren Jahren eine Wärmepumpe für Schülerexperimente und zur Anschauung eine Erdsonde, wie sie zur Nutzung der Erdwärme mit Wärmepumpen in Gärten vergraben wird. Passend zur Wärmepumpe gibt es eine ausgearbeitete Unterrichtssequenz für die 10. Klasse im Fach Physik, sodass das Thema „Wärmepumpe“ in den Physikunterricht integriert werden kann.
Wie schlägt sich das Projekt im Alltag der teilnehmende Schüler/-innen nieder?
Wir sind im Bereich Energie und Umwelt sehr breit aufgestellt. Wir haben einen Lernzirkel zum Thema Wärme für die Klassenstufe 7 entwickelt, zwei Lernzirkel mit Experimenten für die Klassenstufe 10 und führen im Wahlpflichtunterricht Physik viele Experimente zu Solarenergie, Windkraft und LED-Technik durch. Wir haben zwei spezielle Oberstufenkurse „Experimentalphysik“ und „Energie und Umwelt im Experiment“ in denen wir mit vielen Experimenten Projekte zum Thema Energie und Umwelt durchführen. Wir nehmen seit Jahren – relativ erfolgreich – an Umwelt- und Klimaschutzwettbewerben teil, haben AGs, die sich mit MINT und Umwelt-Themen beschäftigen und sogar eine Schülerfirma „EnergyECO“, in der die Schülerinnen und Schüler als Energieberater für andere Schulen auftreten. Das Projekt der Wärmepumpe, das vom Thema her schon sehr technisch ausgerichtet ist, ist in den Physikunterricht integriert und nur ein kleiner Baustein im Rahmen unserer vielfältigen
Aktivitäten.
Was genau verspricht sich die Schule und was versprechen Sie sich persönlich von dem Projekt?
Themen wie Energiesparen, Klimaschutz und regenerative Energien kommen in den Rahmenlehrplänen der Sekundarstufe I – und in den neuen Rahmenlehrplänen der Sekundarstufe II, die im kommenden Schuljahr greifen – in den Naturwissenschaften zu kurz. Wir versuchen seit Jahren, entsprechende Themen als Kontext in den Fachunterricht einzubinden. So kann man als Beispiel die Reihen- und Parallelschaltung im Fach Physik mit Glühlampen durchführen – oder eben mit Solarzellen!
Wir bieten für Grundschulen und Oberschulen Lehrerfortbildungen zu diesem Themenbereich an, ermöglichen Schülergruppen aus anderen Schulen, in unseren Schülerlaboren Experimente zur Solarenergie durchzuführen, und haben in Kooperation mit der GASAG die Möglichkeit geschaffen, dass Grundschulklassen unsere Lernwerkstatt besuchen und dort unter fachlicher Anleitung Solarmodelle bauen, die sie dann für den Unterricht mit in ihre eigenen Schulen nehmen können.
Das Projekt der „ArGe Kälte“ das Thema „Klimaschutz und Wärmepumpen“ im Rahmen von Projekttagen an möglichst viele Schule zu transportieren und Schulen zu ermöglichen, sich die teuren Wärmepumpen für Experimente auszuleihen, passt genau in unser Konzept. Wir arbeiten bereits daran, eine komplette Unterrichtsreihe mit Arbeitsmaterialien und Experimenten passend zum Rahmenlehrplan der Klassenstufe 10 zu entwickeln, die wir zunächst an unserer Schule testen, um sie danach allen interessierten Schulen zur Verfügung zu stellen.
Einer Ihrer diesjährigen Abiturienten, der 17-jährige Amon Schumann, hat gerade überaus erfolgreich am weltweit größten Schülerwettbewerb teilgenommen und in den USA zahlreiche Preise gewonnen. Was macht das mit der Motivation Ihrer Schüler/-innen?
Amon Schuman ist ein hochbegabter Schüler, nicht nur in den Naturwissenschaften, der mit viel Wissen und Fleiß auch in seiner Freizeit probiert, tüftelt und baut. Sein Erfolg steigert natürlich das Interesse von naturwissenschaftlich interessierten Schülerinnen und Schülern, eigene Ideen und Projekte umzusetzen.
Die Schule muss aber auch in der Lage sein, (möglichen) Talenten Zeit, Raum und Material zu geben, um Begabungen weiterentwickeln zu können. Unsere Schule arbeitet zurzeit daran, die Begabungsförderung systematisch auf- und auszubauen. Im Fachbereich Physik betreut ein sehr engagierter Kollege, Dr. Stendal, seit Jahren Jugend-Forscht-Projekte. Wir haben ein zusätzliches Schülerlabor aufgebaut, das der Begabungsförderung dient und in dem neben AGs auch die Möglichkeit besteht, dass interessierte Schülerinnen und Schüler in Pausen, in Freistunden und in ihrer Freizeit an naturwissenschaftlichen Projekten arbeiten können. Dr. Stendal investiert hier viel (Frei-)Zeit für die Betreuung.
Vielleicht verraten Sie uns Ihr Geheimnis: Wie schafft es Ihre Schule, Schüler/-innen zu solchen außergewöhnlichen Leistungen zu motivieren?
Es gibt kein Geheimnis. Jeder Mensch hat Begabungen, einige Menschen sind hochbegabt. Die Schwierigkeit ist es, Begabungen zu erkennen und zu fördern. In den naturwissenschaftlichen Fächern haben wir vor einigen Jahren begonnen, durch Projekte, Wettbewerbe und den Aufbau von Schülerlaboren und der Lernwerkstatt Schülerinnen und Schüler zu interessieren und bei Interesse auch gezielt zu fördern.
Dazu benötigt man Räumlichkeiten, Geld und engagierte Kolleginnen und Kollegen. Wir haben an unserer Schule viele engagierte Kolleginnen und Kollegen, die auch viel Freizeit investieren, hatten den glücklichen Umstand, dass durch eine Umstrukturierung nicht genutzte Räume umgewidmet werden konnten und haben über Spenden und Gewinne aus Wettbewerben über 60.000 Euro in Umbauten und Material für Experimente investieren können.
Dadurch können wir interessierten und motivierten Schülerinnen und Schülern einen Rahmen bieten, in dem sie (mögliche) Begabungen entwickeln können.
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