«NaTech bewegt» im Design Lab: Eine nachhaltige Stadt mit Schüler*innen bauen – MINT, BNE und Digitalität verbinden

Bildung für eine lebenswerte Zukunft stellt Schulen vor die Aufgabe, Lernumgebungen zu gestalten, in denen Kinder die vielseitigen und komplexen ökologischen, sozialen und technologischen Zusammenhänge handelnd erkunden und Gestaltungskompetenz aufbauen können. Das mobile Unterrichtsangebot «NaTech bewegt - Die Stadt der Zukunft» der PHTG richtet sich an Schüler*innen der 5. und 6. Klasse und verbindet MINT-Bildung mit Bildung als nachhaltige Entwicklung (ESD2) in einer Kultur der Digitalität.

Im Zentrum steht eine zunächst nicht nachhaltige Modellstadt aus vier modularen Stadtvierteln, die über eine Projektwoche hinweg von den Schülerinnen zu einer nachhaltigeren Stadt umgebaut werden. Die Lernenden übernehmen Expert*innenrollen in fünf Themenfeldern – Energie, Wasser, Begrünung, Gebäudetechnik und Mobilität – und bearbeiten forschend-entwickelnd «Challenges», die sich am hypothetisch-deduktiven Zyklus naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung orientieren. Die Ergebnisse fließen unmittelbar in die Weiterentwicklung der Modellstadt ein.

«NaTech bewegt» basiert auf Konzepten der context-based science education und des situierten Lernens: Nachhaltige Entwicklung dient als Makrokontext, in dem naturwissenschaftliche Konzepte in authentischen, komplexen Alltagssituationen (Brownfield-Ansatz: «bestehende Stadtstrukturen verbessern») verhandelt werden. Zugleich wird Digitalität nicht technik-solutionistisch verstanden, sondern als Aushandlungsraum, in dem der Einsatz von Sensoren, Aktoren und Mikrocontrollern (z. B. für smarte Straßenbeleuchtung oder Vertical Gardening) in seinen Chancen und Grenzen, im Sinne einer «Smart-Eco City», reflektiert wird und die ökologische, soziale und technische Perspektive integriert werden.

Nach zahlreichen Durchführungen zeigt die Projektevaluation im Kanton Thurgau: Das Angebot stösst bei Schulen auf hohe Nachfrage, wird von Schüler*innen als sinnstiftend erlebt und eröffnet Lehrpersonen neue Zugänge zu ESD-Themen, ist aber zugleich anspruchsvoll hinsichtlich Offenheit, Komplexität und benötigter Unterstützung. Deshalb umfasst «NaTech bewegt» neben dem Projektmaterial (Autoanhänger, Stadtmodell, Messgeräte, Mikrocontroller) auch eine verbindliche Lehrpersonenfortbildung sowie Begleitung während der Projektwoche.

Ziele des Design Labs:
Das 90-minütige Design Lab verfolgt drei Ziele:

1. Die Teilnehmenden erleben zentrale Elemente von «NaTech bewegt» aus der Perspektive der Lernenden (verkürzte Challenge-Sequenz mit Ausschnitten aus dem Stadtmodell und den Expert*innenaufgaben).
2. Sie identifizieren gemeinsam Gestaltungsprinzipien für nachhaltigkeitsorientierte MINT-Lernumgebungen (z. B. Rollenarbeit, Umgang mit Dilemmata, Verbindung analog-digitaler Artefakte, Aushandlungsprozesse statt «der einen richtigen Lösung»).
3. Sie entwickeln in Co-Kreation Prototypen zur Adaption des Formats für ihre eigenen Kontexte (andere Schulstufen, Lehrer*innenbildung, außerschulische Lernorte) sowie Ideen für geeignete empirische Begleitforschung.

Ablauf im Design Lab:
Nach einem kurzen Input zu Konzeption, theoretischer Fundierung und bisherigen Erfahrungen mit «NaTech bewegt» (ca. 30 Min.) bearbeiten die Teilnehmenden in Kleingruppen eine kompakte Challenge aus einer Expert*innenrolle und übertragen ihre Ergebnisse auf ein vereinfachtes Stadtmodell (Erfahrungsphase). Anschließend entwickeln sie auf einem Design-Canvas Adaptionen für ihre Kontexte und skizzieren mögliche Forschungs- bzw. Evaluationsdesigns (Co-Design-Phase, ca. 40 Min.). In der abschließenden Plenumsphase (ca. 20 Min.) werden die Prototypen vorgestellt, gemeinsame Gelingensbedingungen und Stolpersteine herausgearbeitet und mit dem Tagungsthema «Bildung für eine lebenswerte Zukunft» rückgebunden.

Zielgruppe und Rahmenbedingungen:
Adressiert sind Forscher*innen, Lehrpersonen, Personen aus Schul- und Unterrichtsentwicklung sowie Verantwortliche in MINT- und BNE-Projekten. Das Format ist durchgehend interaktiv und sieht eine aktive Beteiligung der Teilnehmenden vor. Benötigt wird ein Seminarraum mit beweglichen Tischen, Beamer, Wandflächen für Poster sowie moderater Platz für Modell- und Demonstrationsmaterial (Auswahl aus Stadtmodell, Challenge-Cards, Messgeräten). Ein Wasseranschluss wäre für bestimmte Challenges von Vorteil, ist aber nicht zwingend notwendig. Ein Stellplatz in Gebäudenähe für den Autoanhänger würde den Transport erleichtern.