Workshop MINT - heute für morgen

Wunschtraum oder Realität: Gesunde Luft in der Schule (Symbolbild)

Ende April 2024 meldet die DAK: In den vergangenen Jahren waren in Deutschland so viele Menschen krankgeschrieben wie nie zuvor. Stark betroffen sind vor allem Jugendliche, die zunehmend an Atemwegserkrankungen leiden. Leider ist also auch 2024 keine Entspannung in Sicht.

Lehrkräftefortbildung am 18.04.24 am MINT-Campus St. Ingbert

Unter dem Motto "BNE im MINT Unterricht: MINT heute für morgen" hat die IoT²-Werkstatt deshalb mit Lehrkräften aus dem Saarland den Selbstbau von CO₂-Ampeln initiiert. Schlechte Luft, d.h. mangelnde Lufthygiene lässt sich einfach durch CO₂- oder VOC (volatile organic components) messen und anzeigen. Entsprechende Datenerfassung, sowie bei Bedarf auch eine Internetvisualisierung ähnlich wie in Lettland (s.u.), lassen sich von den Schülerinnen und Schülern einfach per grafischer Oberfläche selbst programmieren. So werden Algorithmen im Anwendungskontext direkt anfassbar.

Und so ganznebenbei haben wir auch die Mathematik bemüht: Schlechte Luft ist wie ein bereits einmal gegessenes Frühstück - auch ohne COVID 19 ein No-Go

Frische Luft hat ca. 400 ppm CO₂, ausgeatmete Luft dagegen 40.000 ppm. Was sagt uns das nun, wenn die CO₂-Ampel wie im obigen Bild fast 2.800 ppm signalisiert? Von den 2.800 ppm ziehen wir 400 ppm ab, die waren ja schon vorher in der frischen Luft. Bleiben 2.400 ppm, die aus der Ausatemluft der Klassengruppe stammen. Damit beträgt die Konzentration der Ausatemluft im Raum etwa 6 %. Oder bildlich gesprochen: Fast jeder 16. Atemzug, den wir dann einatmen, stammt aus der Lunge einer der im Raum befindlichen Personen und erhöht ggf. das Risiko einer Ansteckung. Das ist auch im Sommer wie Frühstück schon einmal gegessen. Bedarfsgerechte Lüftung im Winter ist außerdem ein sinnvoller Beitrag zum Thema Energiesparen im Bestand.

Der Workshop hat den Lehrkräften ganz konkret gezeigt, welche Kompetenzen im MINT-Unterricht gelehrt werden können (und müssen) um Jugendliche zu zukunftsfähigem Handeln im Sinne der 17 Nachhaltigkeitsziele zu ermutigen. Selbstwirksam die eigene Gesundheit schützen  und dabei noch Digitalisierung verstehen.

Aktuelle MINT Hintergründe, oder warum Lufthygiene ein großes Thema bleibt:

• Der erwartete Rückgang an Erkrankungen auf Grund eines "Nachholbedarfs“ des durch die Maskenpflicht untrainierten Immunsystems ist bisher offensichtlich ausgeblieben.
• Die erhoffte Herdenimmunität durch Impfung hat sich leider nicht bewahrheitet. COVID 19 wird uns also zukünftig auch in der Schule dauerhaft begleiten.
• Darüber hinaus schwächt jede Infektion mit dem Coronavirus unsere Immunabwehr und macht uns so anfällig auch für andere Atemwegerkrankungen.
• Nach einer wiederholten Coronainfektion häufen sich Meldungen von länger andauernden Gedächtnis- und Konzentrationsproblemen (Brain Fog).
• Die lt. einer Studie unter Umständen sogar mit einer Minderung des Intelligenzquotienten einhergehen könnten. Da ist es im Zweifel vielleicht besser, besonders auf gute Luft zu achten.

Alles gute Gründe, sich auch in der Schule mit Ursachenforschung und Gegenmaßnahmen zu beschäftigen. Die Weltgesundheitsorganisation WHO hat in ihrer aktuellen Risikobeurteilung (2024) bestätigt, welchen großen Einfluss dabei die Raumluftqualität in Innenräumen auf das Risiko einer Infektion hat. Lufthygiene ist der entscheidenen Faktor zur Vermeidung aller Atemwegserkrankungen:  Neben kostenintensiver Raumlufttechnik (Klimanalagen) oder Feinstaubfilter (HEPA) ist vor allem eine CO₂-Messung mit gesteuerter manueller Lüftung eine sinnvolle und niederschwellige Lösung im Bestand.

Professor Klaus-Uwe Gollmer, einer der Initiatoren der IoT²-Werkstatt und Workshopleiter in St. Ingbert, meint dazu: "CO₂-Ampeln lassen sich einfach kaufen, aber man muss sie auch nutzen. Was ich dagegen selbst gebaut habe, das habe ich verstanden und da sehe ich ganz konkret den eigenen Nutzen von MINT (Mathematik, Naturwissenschaft, Informatik, Technik). Die Anwendung meiner eigenen Ampel macht mich stolz und selbstwirksam. Wir brauchen im Bildungssystem heute mehr denn je mehr Wirksamkeit und Lust auf Zukunft."

Vorteile einer guten Raumluftqualität:

• Schlechte Luft ist wie ein bereits einmal gegessenes Frühstück
• Gute Luft verringert die Konzentration an potentiell infektiösen Aerosolen und sorgt darüber hinaus auch für eine schnellere Deaktivierung der Viren im Aerosoltröpfchen (wie ein aktueller Artikel in nature communications belegt).
• Gute Luft fördert die Konzentrationsfähigkeit (um 5 %) und damit den Lernerfolg (um 3%). Eine weitere Studie (Harvard.edu) kommt schon 2016 zu dem erstaunlichen Ergebnis, dass eine erhöhte CO₂-Konzentration (>1400 ppm) die kognitiven Fähigkeiten um bis zu 50% reduzieren kann.
• Kostengünstiger (150 € / Klasse) lassen sich die Lernerfolge kaum verbessern.
• Selbstgebaut im MINT Unterricht ergibt sich eine Win-Win Situation auf allen Ebenen (Denken, Gesundheit, Digitalisierung, Selbstwirksamkeit)

Andere Länder sind nach der Pandemie schnell und pragmatisch in die Umsetzung gegangen und haben Initiativen zur Luftreinhaltung etabliert. Frankreich hat Regeln für öffentliche Gebäude und Schulen verabschiedet und mit dem "Environment Code for Schools" entsprechende Maßnahmen zur Überwachung eingeleitet. Lettland hat 14.000 Klassenräume im Land mit CO₂-Ampeln ausgestattet, die sich Dank IoT sogar live im Internet beobachten lassen.

Wir aber wundern uns, warum die Krankenstände bei uns nicht fallen und die Digitalisierung der Schulen nicht vorankommt?

Der Umwelt-Campus ist Deutschlands nachhaltigster Hochschulstandort und bietet unter anderem Studiengänge der Informatik mit starkem Bezug zu KI, IoT und Nachhaltigkeit. Mehr Info am Tag der offenen Tür am 15.06.24.

Spielerisch einfach programmierbar und nebenbei moderne Cloud-Technologie vermitteln. Das sind die Ansprüche der IoT-Werkstatt

Die Teilnehmer durften ihre selbsgebaute Ampel mit nach Hause in ihre Klassenräume nehmen.

Auch künstlerische Aspekte lassen sich in den MINT Unterricht integrieren. Hier z.B. leuchtet der Kopf des Kolibris in den CO2-Ampelfarben.