Am 9. September 2024 feiert das Programm Amgen Biotech Experience (ABE) ein besonderes Jubiläum: Eine Million Schülerinnen und Schüler aus der Sekundar- und Oberstufe aus 16 Ländern haben bereits am Programm teilgenommen. Sie alle haben dank des Bildungsprogramms und engagierter Lehrkräfte erste praktische Erfahrungen in der Biotechnologie sammeln können. Sie hatten die Möglichkeit, Versuche selbst durchzuführen, ihr theoretisches Wissen in die Praxis umzusetzen und Einblick in das naturwissenschaftliche Arbeiten und Forschen zu erhalten. Und es geht weiter: Die Amgen Foundation hat weitere sieben Millionen US-Dollar für ABE zugesagt.
Begeisterung für Biotechnologie
„Die Schülerinnen und Schüler sind begeistert davon, dass sie wirklich selbst alle Schritte der Genanalyse durchführen dürfen. Sie probieren aus und verstehen, was sie da machen. Nach anfänglicher Skepsis sind sie nach kurzer Zeit absolut vertieft und konzentriert dabei.“
Dr. Tatjana Tannenberg, Biologie-Lehrerin am Kurfürst-Maximilian-Gymnasium in Burghausen und abgeordnete Lehrkraft am Schülerforschungszentrum Berchtesgadener Land, beteiligt sich bereits seit 2018 am ABE-Programm. Begonnen hat ihr Engagement mit einer der kostenlosen Lehrerfortbildungen.
Die Fortbildungen werden von der Professur für Fachdidaktik Life Sciences der TUM School of Social Sciences and Technology an der Technischen Universität München (TUM) durchgeführt. Fachlich konzipiert wurden sie unter der Leitung von Prof. Dr. Claudia Nerdel. Neben der Theorie steht vor allem die praktische Umsetzung für den Unterricht auf dem „Stundenplan“ der Lehrkräfte. Im Anschluss an die Fortbildung können sich teilnehmende Schulen eine umfangreiche Biotechnologie-Ausrüstung ausleihen, um die verschiedenen ABE-Module im Unterricht durchzuführen.
Als Projektkoordinatorin hat Dr. Patricia Schöppner die Einführung des ABE-Programm in Deutschland von Beginn an begleitet:
„Als ABE im Jahr 2016 an der TU in München startete, stand ich vor der Herausforderung, zuerst neue Module zu entwickeln, die für deutsche Schulen geeignet sind. Das bedeutet konkret, dass die Versuche ohne zusätzliche Sicherheitsregularien, z.B. S1-Laborstandard, direkt in einem normalen Klassenraum durchführbar sind.“
Als abgeordnete Lehrkraft des Schülerforschungszentrums Berchtesgadener Land bietet Dr. Tatjana Tannenberg ABE-Unterricht heute nicht nur für Schüler:innen ihrer eigenen Schule an, sondern auch für Schüler:innen von anderen Schulen in der Umgebung. Denn das Kurfürst-Maximilian-Gymnasium ist ABE-Netzwerkpartner und bietet in dieser Funktion weiteren Schulen in der ländlicheren Region die Möglichkeit, an der Amgen Biotech Experience teilzunehmen. Regelmäßig kommen Klassen zu ihr ins „Klassenzimmer-Labor“. Sie sagt: „Für mich ist es immer ein großes Erfolgserlebnis, wenn ich sehe, welchen Spaß die Schülerinnen und Schüler bei den Kursen haben und wie stolz sie am Ende sind, selbst eine Genanalyse mittels Polymerasekettenreaktion (PCR) und Gelelektrophorese durchgeführt zu haben. Die Krönung ist natürlich, wenn sie dabei ihre eigene DNA untersuchen konnten.“
Bereicherung für den Schulunterricht
„Unser gymnasialer Lehrplan sieht Genetik und Gentechnik für die 9. Klasse vor. Oft haben die Schülerinnen und Schülern aber gar keinen Bezug zu den Inhalten. ABE ist hier eine große Bereicherung – es setzt das Gelernte in einen praktischen Zusammenhang.“
Für die 9. Klasse nutzt Dr. Tannenberg meist das Krimi-Modul: Hier versuchen die Schülerinnen und Schüler, einen fiktiven Straftäter mit Hilfe der DNA-Analyse zu überführen.
Die TUM hat verschiedene ABE-Module entwickelt, die Lehrkräfte nutzen können und die in einem Sammelband open access veröffentlicht wurden.(1) Ein wichtiges Erfolgskriterium für ABE ist die Verknüpfung der Module sowohl an den Lehrplan als auch an alltagsrelevante Themen. Und das Selbermachen ist ein zentrales Element von ABE, so Dr. Schöppner von der TUM: „Gerade in der Molekularbiologie liegen zwischen dem praktischen Handling und der grafischen Darstellung der Inhalte Welten. Die meisten Schülerinnen und Schüler kennen DNA oder Enzyme bis dahin hauptsächlich als bunte Abbildungen. Wir glauben, dass einmal eine Pipette in der Hand zu halten und die geringen Volumina zu erleben, einen nachhaltigen Eindruck hinterlassen. Das ist auch der Punkt, den uns viele Lehrkräfte zurückmelden: Das Erleben eines AHA-Moments.“
Die praktischen Versuche helfen nicht nur dabei, die Texte aus den Lehrbüchern besser zu verstehen, sondern fördert aus Sicht Dr. Tannenbergs auch die Alltagskompetenz. „Gerade in der heutigen Zeit der Fake News wissen wir, wie wichtig es ist, Informationen selbst beurteilen zu können. Im Bereich der Biotechnologie gibt es diverse Begriffe, wie z.B. PCR, die in den Nachrichten genutzt, aber nicht von vielen verstanden werden.“
Für die 12. Klassen greift Dr. Tannenberg auf das Advanced Modul zurück, in dem Schülerinnen und Schüler überprüfen können, ob sie eine Veranlagung zur Laktoseunverträglichkeit haben. Hier wenden die Schülerinnen und Schüler Techniken wie DNA-Extraktion, PCR, Restriktionsverdau und Agarose-Gelelektrophorese an. Dr. Tannenberg schätzt die intensive Projektarbeit mit den Teilnehmenden: „Besonders ist der Moment, wenn die Schülerinnen und Schüler die eigenen DNA-Proben in die Taschen des Agarose-Gels einfüllen müssen. Das Gefühl es geschafft zu haben, ist ein wichtiges Erfolgserlebnis.“ Ebenso wichtig ist ein misslungenes Experiment, denn es vermittelt, so Dr. Tannenberg, am besten, was wissenschaftliches Arbeiten bedeutet. „Auch die Erkenntnis, dass nicht jeder Versuch zu einem Ergebnis führt, gehört in dieses Projekt.“
Erfolgsgeschichte ABE in Deutschland
Seit Einführung von ABE Ende 2016 in Deutschland haben 540 Lehrkräfte aus Bayern und Brandenburg an den ABE-Fortbildungen teilgenommen. Rund 7.500 Schülerinnen und Schüler konnten bereits ABE-Module in ihrem Biologie-Unterricht durchführen. Seit der ersten Fortbildung konnten die Lehrkräfte das Angebot evaluieren, so dass auf Basis des Feedbacks das Programm stetig weiterentwickelt wurde.(2)
Die Fortbildungen animieren Lehrerinnen und Lehrer, die ABE-Module direkt in ihrem Unterricht umzusetzen. Zudem gibt es viele Lehrkräfte, die wiederholt an Fortbildungen teilnehmen und motiviert sind, die praktischen Einheiten von ABE nachhaltig an ihren Schulen zu integrieren.(3)
Neben den ABE-Modulen für den Unterricht gibt es weitere außerschulische Angebote, die die TUM für das ABE-Programm entwickelt hat. Bei den W-Seminaren und MINT-Akademie können die Schülerinnen und Schüler selbst in die Rolle als Forscherinnen und Forscher schlüpfen und eigenen Fragestellungen nachgehen.
Weitere Förderung durch die Amgen Foundation
Eine Million Schülerinnen und Schüler haben in den vergangenen Jahren weltweit am ABE-Programm teilgenommen. Das ist ein wichtiger Meilenstein für ABE und die Amgen Foundation. Ins Leben gerufen wurde das Programm von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am Hauptsitz von Amgen in Thousand Oaks (Kalifornien). Das Programm richtete sich ursprünglich an lokale Highschools. Seit 1990 hat sich ABE zu einem globalen Programm in 16 Ländern entwickelt. Mittlerweile haben rund 4.400 Lehrkräfte an den Fortbildungen teilgenommen, um ihre Schülerinnen und Schüler mit Hilfe von ABE in die Praxis der Biotechnologie einzuführen.
Die Amgen Foundation stellt für das Schuljahr 2025-26 nun weitere sieben Millionen US-Dollar zu Verfügung. Somit beläuft sich das Gesamtengagement der Amgen Foundation bis heute auf mehr als 60 Millionen US-Dollar.
Referenzen
1) Schöppner, P., Großbruchhaus, S., & Nerdel, C. (2022). Biotechnologie Praxisorientiert Unterrichten: Aktuelle Kontexte für Schule und Lehrerfortbildung. Springer.
2) Nerdel, C., & Schöppner, P. (2021). Evaluation einer Lehrerfortbildung zum praktischen Einsatz von biotechnologischen Methoden im Unterricht. In S. Kapelari, A. Möller, & P. Schmiemann (Eds.), Lehr- und Lernforschung in der Biologiedidaktik: Band 9. "Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen": Internationale Jahrestagung der Fachsektion Didaktik der Biologie im VBIO und der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Wien 2019 (pp. 292–305). StudienVerlag.
3) Großbruchhaus, S., Schöppner, P., & Nerdel, C. (2024). Implementation Processes: Sustainable Integration of Biotechnology Experiments into Schools. In K. Korfiatis, M. Grace, & M. Hammann (Eds.), Contributions from Biology Education Research. Shaping the Future of Biological Education Research (pp. 341–353). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-031-44792-1_24
