Ein Ökosystem beobachten im „digitalen Terrarium“

Was ist ein IsoCube und was befindet sich darin?

Prinzipiell ist ein IsoCube zunächst ein einfaches Terrarium in dem verschiedene Landasseln, wie zum Beispiel die Flinke Kellerassel (Porcellio laevis), ein Zuhause finden. Wir, also ich als Hauptverantwortlicher und meine beiden studentischen Mitarbeiter Leo und Max, haben uns in diesem Jahr für eine besondere Farbvariante der Kellerassel, die sogenannte Panda-Assel, entschieden. Diese ist wie ein Panda bzw. ein Dalmatiner schwarz-weiß gefleckt. Als tagaktive Assel eignet sie sich sehr gut für Verhaltensbeobachtungen im Rahmen des Biologieunterrichts und -studiums. Unsere Panda-Asseln ernähren sich von weißfaulem Holz, trockenen Eichenblättern und besonders gerne von Fischfutter. Da sie mit einer relativ großen Spannweite an Temperaturen und Lichtverhältnissen gut klarkommen und wenig Pflege bedürfen, lassen sie sich sehr gut halten und auch vermehren.

Der Name IsoCube setzt sich aus „Isopoda“, dem lateinischen Begriff für die Ordnung der Asseln und „Cube“, wegen der Würfelform des Terrariums, zusammen. Das Besondere am IsoCube ist, dass mithilfe zahlreicher Sensoren und eines Einplatinencomputers viele Daten über den Zustand des kleinen Ökosystems und damit auch die Lebensweise der Landasseln gewonnen werden können. Beispielsweise sind Langzeitmessungen der Lufttemperatur, Luftfeuchte und Bodenfeuchte möglich. Zudem kann mithilfe eines Kameramoduls in Echtzeit die Individuenanzahl auf der Oberfläche des Terrarienbodens abgebildet werden. Hier arbeiten wir gerade an der Entwicklung eines Bilderkennungsalgorithmus, der eigenständig die Asseln zählt und damit langfristig auch Schwankungen in der Populationsdichte für Lernende sichtbar machen kann.

Was lernen Studierende im IsoCube-Seminar?

Das Seminar umfasst etwas mehr als zwei Semesterwochenstunden und besteht aus insgesamt drei Teilen: Im ersten Teil des Seminars stehen (boden-)ökologische Konzepte im Vordergrund. Die Studierenden setzen sich mit fachlichen Perspektiven und mit den Perspektiven von Lernenden auf ökologische Phänomene auseinander und erarbeiten sich so die Grundlage für die Arbeit mit dem IsoCube (und auch für ihren späteren Ökologieunterricht). Im zweiten Teil des Seminars richten die Studierenden verschiedene IsoCubes ein und besiedeln diese mit Panda-Asseln. Sie lernen den Raspberry Pi, einen ziemlich nützlichen Einplatinencomputer, sowie diverse dazugehörige Sensoren kennen. Durch uns angeleitet installieren sie diese Sensoren im IsoCube und schreiben kleine Programme für die Analyse der Sensordaten. 

Im dritten Teil des Seminars steht der Transfer im Fokus. Die Studierenden entwickeln konkrete Unterrichtseinheiten, angefangen bei klar formulierten Lehrzielen bis hin zu den konkreten Materialien für Lernende. In den Unterrichtseinheiten sollen Schüler und Schülerinnen den IsoCube zum Ökologielernen und zum Entwickeln von Kompetenzen beim Beobachten und Experimentieren nutzen. Es gibt im Seminar Zeit für die Erprobung der Unterrichtseinheiten, für Feedback und für gemeinsames Nachdenken über guten Biologieunterricht. Wir versuchen derzeit, den Studierenden auch direkten Kontakt mit Schülern und Schülerinnen zu ermöglichen, um ihre Unterrichtseinheiten in der Praxis erproben und sich als Lehrer:innen ausprobieren zu können. 

Das Seminar wird derzeit evaluiert und weiterentwickelt. Im Wintersemester wird der zweite Seminarzyklus starten. 

Inwieweit können die Studierenden das Gelernte später auch in ihrem eigenen Unterricht anwenden?

Der Transfer der von den Studierenden entwickelten Kompetenzen in die Unterrichtspraxis ist ein Kernanliegen der biologiedidaktischen Ausbildung an der Universität Leipzig. Das zeigt sich auch im IsoCube-Seminar. Wir gehen davon aus, dass die Teilnehmer:innen durch das Seminar nicht nur fachlich und planerisch besser vorbereitet in den Biologieunterricht gehen. Gerade die Auseinandersetzung mit digitalen Werkzeugen für den naturwissenschaftlichen Unterricht im Rahmen biologiedidaktischer Lehrveranstaltungen baut etwaige Berührungsängste ab und stärkt ihre digitalen Lehrkompetenzen, die beispielsweise auch durch die Kultusministerkonferenz gefordert werden.