Das umgedrehte Praktikum: kompetent an der Laborbank ankommen

Beobachten Sie ein Schulpraktikum aus der letzten Reihe und zählen Sie die Minuten. Die Klasse zur Ruhe bringen. Geräte austeilen. Die Sicherheitsbelehrung. Die Demonstration. Die Arbeitsanweisung an der Tafel, laut vorgelesen und dann noch einmal für die drei Lernenden, die sie verpasst haben. Bis dreißig Jugendliche tatsächlich etwas anfassen, ist ein großer Teil der Stunde vorbei, und was übrig bleibt, reicht meist gerade dafür, die Anweisung einmal abzuarbeiten, einen Messwert zu bekommen und aufzuräumen.

Das ist kein Vorwurf an die Lehrkräfte. Bei einer einzigen Unterrichtsstunde, dreißig Lernenden, realen Gefahren und gemeinsam genutzten Geräten ist das nahezu die einzige Möglichkeit, die Stunde sicher durchzuführen. Aber es bedeutet, dass die knappste und teuerste Ressource der Schule, das Labor, mit Personal und aufgebauter Apparatur, überwiegend für Erklärungen verbraucht wird, und dass der Teil, der nur an der Laborbank stattfinden kann, bekommt, was noch übrig ist.

Der umgedrehte Unterricht hat eine Variante dieses Problems in den theorielastigen Fächern längst gelöst: Die Vermittlung wandert aus dem Raum heraus, und die gemeinsame Zeit gehört dem, wofür der Raum tatsächlich nötig ist. Im praktischen Naturwissenschaftsunterricht hat sich die Idee langsamer durchgesetzt, vor allem weil es bis vor Kurzem nichts gab, das gut genug gewesen wäre, um den Unterricht dorthin zu verlagern.

Was ist ein umgedrehtes Praktikum?

Ein umgedrehtes Praktikum bedeutet, dass Lernende den Versuch zuerst in einer physikbasierten Simulation durchführen, bevor sie ihn in echt durchführen. Kein Video des Versuchs und kein Klickpfad, der falsche Entscheidungen blockiert, sondern eine Simulation, in der sie die Apparatur selbst aufbauen, eigene Fehler machen und die Folgen sehen.

Wenn sie das Labor betreten, kennen sie bereits den Ablauf der Arbeitsschritte, wissen, welches Gerät wofür da ist, wo die Gefahren liegen, welche Schutzausrüstung die Aufgabe verlangt und wie der Versuch aussieht, wenn er schiefgeht. Die Belehrung hat bereits stattgefunden, an einem Ort, an dem ein Fehler nichts gekostet hat.

Warum verändert das, was eine Laborstunde sein kann?

Weil es verändert, wo die Stunde beginnt. Statt mit Erklärungen zu eröffnen und zu hoffen, dass man bis zum Handeln kommt, beginnt man beim Handeln.

Daraus folgen drei Dinge, die es sich auszubuchstabieren lohnt.

Dieselbe Stunde trägt eine anspruchsvollere Aufgabe. Wenn Lernende die Standardvorschrift bereits kennen, muss die Stunde nicht die Standardvorschrift sein. Sie kann eine Untersuchung mit selbst gewählter Variable sein, ein Vergleich zweier Techniken, eine Fehleranalyse oder eine offene Frage, deren Antwort die Lehrkraft selbst nicht kennt. Das Praktikum hört auf, ein Rezept zum Abarbeiten zu sein, und rückt näher an echte Naturwissenschaft.

Die Lehrkraft hört auf, Sender zu sein. Eine Lehrkraft, die keine fünfzehnminütige Einweisung halten muss, ist eine Lehrkraft, die herumgeht, Arbeitstechnik beobachtet und die Pipettierhaltung der Schülerin korrigiert, die sie das ganze Halbjahr über falsch macht. Das ist das Wertvollste, was eine Naturwissenschaftslehrkraft im Labor tun kann, und es fällt in der Regel als Erstes weg.

Die Sicherheit steigt, statt zu sinken. Das ist der kontraintuitive Punkt. Lernenden im echten Labor mehr Freiheit zu geben klingt nach einem Sicherheitsrisiko, und es wäre auch eines, wenn diese Freiheit das Erste wäre, dem sie begegnen. Geht die Simulation voraus, geschieht das Gegenteil: Gefahrenerkennung wurde bereits geübt, der Umgang mit Schutzausrüstung ist zur Gewohnheit geworden, und die Lernenden sind den Fehlerfällen schon einmal in einer Umgebung begegnet, in der ein verschütteter Ansatz eine Lektion und kein Unfall ist. Sie kommen geschult an, nicht nur belehrt.

Ersetzt die Simulation nicht einfach das Echte?

Das kann sie, und für manche Schulen und manche Lernenden muss sie es. Online-Schulen haben keine Alternative, und der Science Education Tracker der Royal Society (britische Akademie der Wissenschaften) stellte fest, dass der Anteil der GCSE-Lernenden, die mindestens alle zwei Wochen praktisch arbeiten, von 44% im Jahr 2016 auf 26% im Jahr 2023 gefallen ist. Das deutet darauf hin, dass auch sehr viele Lernende an Präsenzschulen kaum Zeit an der Laborbank verbringen.

Doch der Ersatz ist die weniger interessante Anwendung, und wer Simulation nur so darstellt, verkauft sie unter Wert. Eine Schule mit hervorragenden Laboren und Technikpersonal gewinnt genauso viel, denn ihr Engpass ist nicht das fehlende Labor. Ihr Engpass ist die Zeit im Labor, und genau dort setzt das umgedrehte Modell an.

Grob gesagt: Die Frage ist nicht, ob eine Simulation so gut ist wie ein echtes Labor. Die Frage ist, wofür das echte Labor da ist, sobald alles daraus verlagert wurde, was es nicht braucht.

Was macht eine Simulation gut genug, um dorthin zu verlagern?

Das Modell funktioniert nur, wenn der Transfer gelingt. Wer sich eine Abfolge von Klicks eingeprägt hat, hat eine Benutzeroberfläche gelernt und kein Verfahren, und kommt an der Laborbank nicht besser vorbereitet an als jemand, der ein Video gesehen hat.

Transfer verlangt drei Dinge. Die Simulation muss von Physik regiert werden und nicht von einem Drehbuch, damit Ursache und Wirkung sich so verhalten wie später an der Laborbank. Sie muss Scheitern zulassen, denn das Gefahrenbewusstsein, das die Lernenden mitbringen sollen, entsteht durch die Begegnung mit Gefahren und nicht durch das Lesen darüber. Und sie muss den Händen etwas abverlangen: scharfstellen, eingießen, ausrichten, Zeit nehmen. Eine Simulation, in der Erfolg darin besteht, die richtige Option aus einer Liste zu wählen, trainiert Entscheidungen, was nützlich ist, aber sie baut nicht die motorische Kompetenz auf, die ein echtes Praktikum schneller macht.

Das ist das Argument, das wir ausführlich zur Körperlichkeit in virtuellen Laboren dargelegt haben, und im umgedrehten Praktikum zahlt es sich am handfestesten aus. In der Simulation aufgebautes Muskelgedächtnis ist der gesamte Mechanismus, über den dieses Modell später Zeit spart.

Wie setzt man es praktisch um?

Die Abfolge, die funktioniert, ist unspektakulär.

Geben Sie die Simulation als Vorbereitung auf, in der Woche vor der Laborstunde. Sie lässt sich unbeaufsichtigt aufgeben, denn zu Hause gibt es nichts zu verschütten.
Sehen Sie sich die Daten vor der Stunde an. Wenn die Plattform den Prozess bewertet, wissen Sie schon vor dem Betreten des Raums, wer die Vorschrift beherrscht und wer nicht, und können die Paare entsprechend bilden.
Beginnen Sie das Praktikum an der Apparatur. Lassen Sie die Demonstration weg. Neunzig Sekunden Wiederholung der Gefahren genügen, wenn die Klasse sie bereits durchgearbeitet hat.
Verwenden Sie die gewonnene Zeit für etwas Schwierigeres. Darum geht es. Wenn das umgedrehte Praktikum nur denselben Versuch früher fertigstellt, ist der Gewinn verschenkt.
Kehren Sie danach zur Simulation zurück für die Varianten, für die im Raum weder Zeit noch Geräte noch Sicherheitsspielraum vorhanden waren.

Wer profitiert am meisten?

Nach unserer Erfahrung drei Gruppen. Schulen mit guten Laboren und zu wenig Stunden darin, also die meisten weiterführenden Schulen. Schulen, deren praktisches Angebot am Gerätebudget scheitert und nicht an den Räumen: Die Untersuchung von EngineeringUK aus dem Jahr 2024 berichtet, dass 27% der britischen Naturwissenschaftslehrkräfte angeben, ihre Schule könne sich die für Praktika nötige Ausstattung nicht leisten. Und Lernende, die die physische Laborumgebung als überfordernd erleben und für die es den Unterschied zwischen Teilnehmen und bloßem Aushalten ausmacht, wenn sie mit den Anforderungen des Raums bereits vertraut ankommen. Diese letzte Gruppe war der Anlass für unseren Beitrag über virtuelle Sektion und die Teilhabe von Lernenden mit sonderpädagogischem Förderbedarf, und es ist ein Nutzen, der Schulen überrascht, die das Modell rein aus Zeitgründen eingeführt haben.

Die Kernaussage ist einfach. Ein virtuelles Labor wird meist als Ersatz für ein Labor verkauft, das man nicht hat. Sein wertvollerer Nutzen liegt darin, das Labor zu vervielfachen, das man hat.