CheMystery – wie Chemieunterricht zum Abenteuer wird

Spaß, Spannung und Aha-Momente – all das kann sich hinter der Tür eines Chemieraumes verbergen. Trotzdem zählt Chemie in Deutschland nicht gerade zu den beliebtesten Schulfächern. Die Gründe dafür sind vielfältig und sicherlich vielen Chemielehrkräften bestens bekannt: komplexe Inhalte, fehlende Begeisterung, dazu kommt der aktuelle Lehrkräftemangel und zunehmender Unterrichtsausfall. Anlass genug, ein bisschen Spiel in die Chemieräume zu bringen – mit einem spannenden Projekt im Escape-Game-Design, das Chemie erlebbar macht.

Ein Beitrag von Tobias Schilling

Natürlich gibt es Personen, die sich nicht haben abschrecken lassen und Chemie lieben. Und die werden oft mit Fragen konfrontiert: Wieso hast du Chemie als Leistungskurs gewählt? Warum ein Studium in diesem Fach? Und weshalb hast du dich beruflich für Chemie entschieden? Die Antworten darauf reichen vom ersten Chemiebaukasten in der Kindheit über faszinierende Experimente bis hin zur Lehrkraft, die das Feuer für die Chemie entfacht hat.

Wie die Idee entstand

Leider sieht der Schulalltag oft anders aus: Schüler:innen ohne Bezug zur Chemie und einer eher negativen Grundhaltung gegenüber dem Fach sind eher die Regel als die Ausnahme. Genau hier setzt CheMystery an – mit dem Ziel, Chemie wieder erlebbar und spannend zu machen. Oft erreichen klassische Lehrmethoden nicht alle Schüler:innen gleichermaßen: Insbesondere Mädchen und Kinder aus bildungsfernen Haushalten werden aufgrund unterschiedlicher Bedingungen seltener von der Begeisterung für die Chemie gepackt. In diesem Kontext entstand die Idee gamifizierten Lernens in Form haptischer, experimenteller Rätsel.

Ein bekanntes Konzept aus der Chemiedidaktik ist das EduBreakout, bei dem Lernende durch das Lösen von Aufgaben den Zahlencode eines Schlosses ermitteln, um eine Schatzkiste zu öffnen.

Doch eine didaktisch reduzierte Variante, die speziell für Kinder ohne chemische Vorkenntnisse konzipiert ist und gleichzeitig experimentelle Inhalte integriert, fehlt bisher. Zwar könnten engagierte Lehrkräfte solche Konzepte selbst entwickeln, doch um sicherzustellen, dass sie tatsächlich den Nerv der Zielgruppen treffen, ist es entscheidend, ihre Peergroup einzubeziehen. Genau hier kommen die Schüler:innen von 13 bis 16 Jahren ins Spiel, die bereits durch hohe Kompetenz in Bildungsangeboten rund um Chemie aufgefallen sind. Mit ihrer Unterstützung können Ansätze für gamifiziertes Lernen auf ein neues Level gehoben werden.

Die Gründung des Clusters

Für das Gelingen des Vorhabens sind vier verschiedene Expertisen gefragt:

die Erstellenden aus der Peergroup, die in einer Arbeitsgemeinschaft mit Unterstützung einer Lehrkraft die Entwicklung betreiben
ein auf gamifiziertes Lernen spezialisierter Verein, der die AG mit Workshops und einem MakerSpace unterstützt
eine Institution, die Freizeitprogramme für die Zielgruppen anbietet und in diesem Rahmen erstellte Betaversionen der CheMystery-Produkte testen würde
eine Hochschule, die das Projekt wissenschaftlich begleitet

Als Verein wurde GameBased Education in Bochum gewählt, der in den Räumlichkeiten von Think-Square für den MakerSpace zuständig ist. Kinder in der Betreuung der Falken Bochum können die erstellten Rätsel testen, die Arbeitsgruppe Anorganische Chemie I der Ruhr-Universität Bochum verantwortet den wissenschaftlichen Teil und die Arbeitsgemeinschaft ist am Neuen Gymnasium Bochum rekrutiert worden und tätig. Die didaktische Beratung erfolgt durch den Initiator des Clusters, Tobias Schilling, Chemielehrer aus Leidenschaft. „Teamwork makes the dream work“ – zum Schuljahr 2024/2025 wurde der MINT-Cluster CheMystery gegründet, der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit einer Summe von 600.000 Euro für drei Jahre gefördert wird.

Das Fundament von CheMystery

21 Mädchen, 3 Jungen: Röma, 14 Jahre alt, und Vova, 15 Jahre alt, kamen vor zwei Jahren aus der Ukraine nach Deutschland und zeigen im regulären Unterricht ihr naturwissenschaftlich herausragendes Talent. Anna, 14 Jahre alt, möchte unbedingt Lehrerin werden, ihre chemischen und sozialen Skills sind für ihr Alter überdurchschnittlich. Die Mitglieder der AG sind nicht nur chemisch kompetent, sondern bringen den Wunsch mit, etwas voranzubringen. Feli, 15 Jahre alt, arbeitet zwischen sechs Unterrichtsstunden und Orchesterprobe sowie Sportverein in der AG, denn: „Das bewegt was!“

Ausgestattet mit eigenen Kitteln und Schutzbrillen wurde die Forschungsarbeit aufgenommen, aber nicht so, wie es ihnen aus dem Unterricht bekannt ist. Die gefragten Kompetenzen liegen im Bereich der didaktischen Reduktion von ausgewählten chemischen Experimenten. Darüber hinaus sollen die Experimente nach Prinzipien der Grünen Chemie neu gedacht und abschließend die Grundlage von Rätseln sein. Eine Herausforderung, die der AG ein hohes Maß an Engagement abverlangt, was die Schüler:innen noch übertroffen haben.

Blick in die Module von CheMystery

Story im Themenfeld Säuren und Basen

Die Lösemittelfabrik „Sour AG“ hat ein Leck: Die Produktion des Haushaltsreinigers „Weg mit dem Fleck“ ist in den angrenzenden See gelaufen. Leider sind alle Fische darin verendet. Durch einen pH-Test wird bestimmt, dass das Seewasser sauer ist. Durch eine Reaktivierung der weggeätzten Schrift auf einer Verpackungseinheit wird bestimmt, um welche Säure es sich handelt. Über die Zugabe einer Base wird der See neutralisiert – und über parallel laufende Erkenntnisse die Lösemittelfabrik beraten, welche Säuren sich zur Reinigung anbieten, die im chemischen Sinne ungefährlicher und in der Produktion nachhaltiger sind. Dabei wird gleichzeitig die Firma gereinigt.

Story im Themenfeld Elektrochemie

Ein weiteres Modul zeigt das Innere eines Labors. Prof. Kim wird entführt und eingesperrt. Ein Hilferuf wird durch ein im Modul angebrachtes Display abgespielt. Bei der Entführung wurden Spuren hinterlassen, deren Analyse ergibt, dass sie verschiedene pH-Werte aufweisen. Die bei der Untersuchung mit Rotkohlindikator entstandenen farbigen Lösungen müssen auf Farbsensoren zugeordnet werden, die für das Vorankommen notwendige Informationen freischalten. Die hierfür benötigte Energie wird aus einer von den Spielenden aus den Spuren gebauten elektrochemischen Zelle gewonnen, die auch die Tür für Prof. Kim öffnet.

Dauer der Spiele

Die Storys sind jeweils auf eine Spielzeit von 15 Minuten angelegt, eine Sicherheitsunterweisung wird vorab durch ein zweiminütiges Video realisiert. Eine eventuelle Vor- und Nachbereitung des Moduls durch eine geschulte Betreuung liegt bei einer Minute.

Die fortlaufende Entwicklung der Rätsel

Wöchentlich wird im Chemieraum des Neuen Gymnasiums Bochum intensiv an Experimenten gearbeitet, zwei Ganztages-Workshops bei GameBased Education schulen die AG in der Rätselentwicklung sowie im Umgang mit 3-D-Druckern, Laser-Cuttern, der Programmierung von Sensoren, Schaltern und Mikrocontrollern, Zwischenergebnisse werden in einer Postersession an der Ruhr-Universität Bochum einem Publikum aus der Wissenschaft vorgestellt. Das erhaltene Feedback wird verarbeitet, ein Science-Pitch vor einer didaktischen Fachjury wird ebenfalls durchgeführt.

Aber damit nicht genug: In Gesprächen in Unterrichtspausen berichten die Schüler:innen, dass sie zu Hause weitergearbeitet haben. Schüler:innen geben sich selbst Hausaufgaben auf?! Das Projekt läuft hervorragend an, die Schüler:innen sind nicht zu bremsen.

Die Rätsel: (fast) quadratisch, praktisch, gut

Die entwickelten Rätsel müssen transportabel sein, daher wurden 80×40×40 Zentimeter große Boxen („Module“) gewählt, in denen die Storys eingebracht werden. Gefährdungen werden durch die Substitution von Chemikalien minimiert, um eine Spielbarkeit an außerschulischen Lernorten zu gewährleisten. Jedes Modul enthält eine eigene kleine Story, aufgebaut auf chemischen Rätseln. Die Module können ohne Vorwissen genutzt werden – nach einer Durchführung sind zum Teil Stoffe nachzufüllen. Damit laufen sie fast autonom.

Hier geht’s zu CheMystery

Die Module befinden sich derzeit in Entwicklung. Auf der Website des Projekts finden Sie jedoch Ideen für Rätsel, die Sie schon jetzt in Ihrem Unterricht umsetzen können, zum Beispiel wie CO₂ aus der Atmosphäre entfernt werden oder wie Silber aus Aldehyd und Silbernitrat hergestellt werden kann.

Headerbild | © Tobias Schilling

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