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Für eine nachhaltige Entwicklung unserer Gesellschaft haben lokale Initiativen und deren innovativen Aktivitäten eine grosse Bedeutung. Eine systematische Beobachtung und Begleitung durch die Forschung kann dabei helfen, aus den Initiativen zu lernen, andernorts Ähnliches anzustossen und somit eine breitere Wirkung zu entfalten. Orte, wo eine solche Zusammenarbeit von lokalen Initiativen, anderen Praxisakteuren und Forschenden für eine nachhaltige Entwicklung stattfindet, sind sogenannte „Reallabore“. Das Anstossen, Durchführen und systematische Beobachten und Analysieren von konkreten Interventionen und deren praktische Umsetzung bilden den Schwerpunkt dieses Handbuchs. Es ist als ein Hauptprodukt des Reallabors im Hunziker Areal in Zusammenarbeit mit vielen anderen Reallabor-Forschenden aus Deutschland und der Schweiz entstanden.

Die Autor*innen befassen sich mit der Erschließung „Unzugängliche[r] Welten für das erfahrungsbasierte Lernen“, indem sie Potenziale der Integration Immersiver Virtueller Realität (IVR) in den naturwissenschaftlichen Sachunterricht erläutern. Designprinzipien und Beispiele für die Nutzung von Immersiver Virtueller Realität im naturwissenschaftlichen Sachunterricht werden anhand einer exemplarischen Sachunterrichtseinheit zum so genannten kleinen Wasserkreislauf aufgezeigt und diskutiert. English version Active experience and manipulation are crucial sources of learning. However, many scientific topics are not accessible to our senses, such as microscopic or macroscopic structures and processes. By combining immersive and interactive elements, virtual reality offers a promising way to connect inaccessible parts of the world to direct sensory experience. This article explores possible guidelines for creating effective learning environments by reviewing opportunities and risks related to the use of virtual reality in science education. These ideas are illustrated with an example of virtual-reality-based teaching about the water cycle in primary school., +repphzhbib2022A

Vielfältige Bedürfnisse der Gesellschaft und Wirtschaft sowie klimabedingte Veränderungen stellen komplexe Herausforderungen für den Umgang mit Gewässern und der Ressource Wasser. Dementsprechend hält die UNO im sechsten Ziel der Agenda 2030 fest, dass der Zugang zu Trinkwasser und zu sanitären Einrichtungen ein Menschenrecht sei und der Umgang mit der Ressource Wasser entscheidend für die soziale, wirtschaftliche und ökologische Entwicklung ist. Ein umsichtiger Umgang mit diesen hydrologischen Herausforderungen setzt in Gesellschaft, Wirtschaft und Politik ein anschlussfähiges hydrologisches Grundwissen voraus. Nur so können in der Gesellschaft und Politik Massnahmen für ein zukunftsorientiertes Wassermanagement im eigenen Lebensraum verstanden und konsensbezogen umgesetzt werden. Damit ist insbesondere die Bildung auf allen Schulstufen gefordert, hydrologisches Grundlagen-wissen so zu vermitteln, dass es die Lernenden später in anderen Situationen und Problemstellungen anwenden können, um so Handlungsoptionen für sich persönlich, die Gesellschaft, Wirtschaft und Politik zu erkennen und weiterzuentwickeln. Dieser Anspruch deckt sich mit einer grundsätzlich und immer wieder gestellten Forderung an den Geografieunterricht, Kenntnisse sollen so vermittelt werden, dass diese von den Lernenden bei anderen Sachverhalten und in anderen geografischen Räumen angewendet und weiterentwickelt werden. Wenn Lernen sinnvoll sein soll, muss das Gelernte anwendbar und übertragbar sein, um so späteres Lernen oder Problemlösen zu beeinflussen. Dies ist auch eine Zielsetzung der Kompetenzorientierung, die aktuell die schweizerische und europäische Bildungsdiskussion bestimmt und sich beispielsweise an Gymnasien in Lehrplänen oder in den Anforderungsbereichen an Maturitätsprüfungen niederschlägt. Obschon vom Fachbereich Hydrologie und von der Bildung Unterrichtskonzepte gefordert sind, welche die Transferleistung ausbilden, und man sich in der Geografiedidaktik über deren Bedeutung einig ist, gibt es im Fachbereich Geografie kaum Studien zur Transferleistung. Ausgehend vom lern-psychologischen Begriffsverständnis und geografischen Anforderungen im Unterricht wird in der vorliegenden Dissertation unter Transfer (lat.-engl.; „Übertragung, Überführung“) die Fähigkeit ver-standen, erworbenes Wissen oder erlernte Fertigkeiten in anderen Situationen und Aufgaben mit neuen Anforderungen anzuwenden. Doch wovon hängt der erfolgreiche Transfer von Gelerntem im Geografieunterricht ab? Ausgehend von dieser Fragestellung wird in der vorliegenden Dissertation der flexibel einsetzbare Lernansatz AEL entwickelt, der die Transferleistung im Unterricht explizit fördern soll. Bei der Entwicklung des Lernansatzes AEL waren geografiedidaktische und lernpsychologische Forschungsergebnisse sowie reflektierte Erfahrungen aus dem eigenen Unterricht auf der Sekundarstufe II leitend. Der Lernansatz AEL dient als didaktisches Konzept für das Lernmedium WASSERverstehen, welches in Zusammenarbeit mit der Gruppe für Hydrologie des Geografischen Instituts der Universität Bern und dem Hydrologischen Atlas der Schweiz entwickelt wurde. Das Lernmedium WASSERverstehen zeigt mit dem Print- und E-Book praxisorientiert die Umsetzung des Lernansatzes AEL und ermöglicht eine quantitative Wirksamkeitsstudie an vier gymnasialen Klassen im Geografieunterricht. In der Studie mit einem Pre-, Post-, Follow-up-Test-Design wurde in einer Experimental- und Vergleichsgruppe die Wirksamkeit des Lernansatzes AEL, des Lernmediums WASSERverstehen und der Unterrichtssequenz auf die vier Bereiche Wissenszuwachs, Behaltensleistung, Transferleistung und Beständigkeit der Transferleistung zum Thema Hochwasser untersucht. Die Studie zeigt, dass der Lernansatz AEL das Vorwissen und die Erfahrungen der Lernenden im Unterricht flexibel zugänglich macht und so einen Conceptual Change ermöglicht sowie den Wissenszuwachs, die Behaltensleistung, die Transferleistung und deren Beständigkeit zu Hochwasser hochsignifikant steigert. Verschiedene Praxiserprobungen zeigen zudem, dass sich der Lernansatz AEL für geografische Fragestellungen zu komplexen Sachverhalten eignet, wo eindeutige Lösungen mit „richtig“ und „falsch“ nicht zielführend sind und wo aus unterschiedlichen Perspektiven das dynamische Verhältnis von Umwelt und Mensch erkannt und verstanden werden muss. Mit dem Lernansatz AEL, dem Lernmedium WASSERverstehen und der Wirksamkeitsstudie liegen erstmals im Verbund theoriebasierte, praxisbezogene und statistisch überprüfte Grundlagen zur Transferleistung im Geografieunterricht vor. Damit bietet die Studie Grundlagen zum Lerntransfer für unterrichtende Lehrpersonen, für die Ausbildung von Lehrpersonen, für die geografiedidaktische und lernpsychologische Forschung und für die Lernmedienentwicklung.

Die Informationen für Lehrpersonen enthalten Erläuterungen zum Konzept der Lerngelegenheit "Klimawandel und Klimapolitik", Anregungen zur Umsetzung sowie Lösungsvorschläge zu den Lernaufgaben.

Die Lerngelegenheit zu Klimawandel und Klimapolitik für die Sekundarstufe II wurde auf der Grundlage neuster fachwissenschaftlicher und fachdidaktischer Studien entwickelt und in der Praxis erprobt.

In dieser Arbeit wird die Herstellung und spektroelektrochemische Charakterisierung von Polymeren aus alkylsubstituierten Anilinderivaten beschrieben. Hierzu wird die zyklische Voltammetrie sowie als in situ-spektroskopische Methoden UV-vis-, FTIR- und Raman-Spektroskopie eingesetzt. Aus allen eingesetzten Monomeren lassen sich elektroaktive und elektrochrome Polymere herstellen. Bei der Mehrzahl der Polymere konnten in situ-Leitfähigkeitsmessungen durchgeführt werden, die eine intrinsische, vom Elektrodenpotential abhängige elektrische Leitfähigkeit zeigen. Der molekulare Aufbau innerhalb der Polymerketten wird durch FTIR- und Raman-Spektroskopie in Analogie zum Polyanilin identifiziert. Er ist wie beim Polyanilin vom Oxidationsgrad abhängig.

In der vorliegenden Arbeit wird erstmals ueber elektrochemische in situ Messungen zur Temperaturabhaengigkeit der Leitfaehigkeit von intrinsisch leitenden Polymeren berichtet. Die Leitfaehigkeit von metallischen Leitern nimmt mit der Temperatur ab. Dafuer sind die mit der Temperatur groesserwerdenden Phononenschwingungen im Festkoerper verantwortlich. Bei Halbleitern nimmt die Leitfaehigkeit mit steigender Temperatur zu, weil mehr Ladungstraeger freigesetzt werden. Die Leitfaehigkeit von intrinsisch leitenden Polymeren wird mit dem Polaron-/ Bipolaron-Modell erklaert, welches sich im wesentlichen auf Elemente des Halbleitermodells stuetzt. Daher wird auch bei intrinsisch leitenden Polyeren eine zunehmende Leitfaehigkeit mit steigender Temperatur erwartet. Die verschiedenen elektrochemischen Herstellungsverfahren, die sich in ihrem E-t-Verlauf unterscheiden, ergaben, dass man leitfaehiges Polyanilin nach allen drei Verfahren, jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, erhaelt. Polyindolin bildet sich nur bei der potentiodynamischen Abscheidung in akzeptabler Qualitaet. Bei der potentiostatischen und der Potential-Sprung- Methode tritt offensichtlich schon waehrend der Herstellung die irreversible anodische Oxidation des Polymers auf. Die Messungen zur Zeitabhaengigkeit der Leitfaehigkeit, die als Grundlinie fuer die T-Abhaengigkeitsmessugen erforderlich waren, ergaben in allen Experimenten eine Abnahme der Leitfaehigkeit mit der Zeit. Bei Polyanilin nahmen die Leitfaehigkeiten bei den drei Herstellungsverfahren unter- schiedlich schnell ab. Bei Polyindolin scheint die zeitabhaengige Verlauf der Leitfaehigkeit vom Herstellungsverfahren unabhaengig zu sein. Bei Polyanilin und Polyindolin nimmt die Leitfaehigkeit mit der Temperatur zu. Der LF-T-Verlauf beschreibt dabei eine e-Funktion. Die Auswertung ergibt Aktivierungsenergien fuer die Freisetzung von Ladungstraegern, die im Bereich von 0,2 bis 0,5 eV liegen. Der Vergleich mit spektroskopischen Daten (UV-vis, IR) in der Literatur zeigt, dass zwischen 0,5 eV und 1,5 eV elektronische Uebergaenge beobachtet worden sind, deren Intensitaet mit zunehmender Leitfaehigkeit der Polymerfilme steigt, und die man deshalb als Aktivierungs- energien der Leitfaehigkeit interpretiert. Oberhalb einer bestimmten Temperatur (Polyanilin: 80 Grad C, Polyindolin: 65 Grad C) bricht die Leitfaehigkeit schnell zusammen. Dies ist auf einen thermischen Abbau des Polymers zurueckzufuehren. Bei beiden Polymeren veraendern sich die zyklischen Voltamogramme, die das Redoxverhalten der Polymere wiedergeben, ab den o.g. Temperaturen sprunghaft. Bei Polyanilin tritt ein neuer Peak auf, den ich als Oxidationspeak eines Abbauproduktes interpretiere. Eine genaue Identifizierung des Abbauproduktes ist mit den zur Verfuegung stehenden Methoden nicht moeglich gewesen.