Demonstrationsexperimente zu Ozonloch und Treibhauseffekt

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Ozonloch und Treibhauseffekt stellen eine besondere Herausforderung für die Vermittlung wissenschaftlicher Erkenntnisse im Umweltbereich dar. Beide Phänomene sind für Laien weder plausibel noch sinnlich wahrnehmbar. Für das gewöhnliche Alltagsbewusstsein existieren sie daher auch nicht wirklich, auch wenn "Informationen" darüber in den Medien omnipräsent sind. Blosse Information über diese Phänomene genügt eben nicht, denn solange die Empfänger keine anderen Anhaltspunkte für deren Richtigkeit haben als die Glaubwürdigkeit der jeweiligen Quelle, bleiben verständlicherweise viele skeptisch. Im Zentrum beider Umweltphänomene steht der physikalische Vorgang der Absorption von Strahlung in Gasen (die Absorption von immer weniger UV in immer weniger Ozon im einen, und die Absorption von immer mehr Wärmestrahlung in immer mehr Kohlendioxidgas im anderen Fall). Dieser Vorgang ist dem Laien völlig unvertraut, ja die Information, dass ein unsichtbares Gas eine Strahlung stoppe, also gewissermassen "Schatten werfe", erscheint vor dem Hintergrund der Alltagserfahrung sogar als absurde und unglaubhafte Behauptung. Dazu kommt, dass die Relevanz dieses behaupteten Vorganges für Treibhauseffekt und Ozonloch für Laien gedanklich schwer nachvollziehbar ist. Auch hier stehen in wichtigen Punkten nachweislich Alltagsdenkschemata im Weg, die zu verbreiteter Verwirrung über die Zusammenhänge führen. Es ist das Ziel des vorliegenden Projektes, diese sowohl in physikalischer als auch in denkpsychologischer Hinsicht zentralen Absorptionsvorgänge in laienfreundlichen Demonstrationsexperimenten möglichst einfach und überzeugend zu zeigen und durch den Aufbau der Experimente zugleich den "Ort" bzw. die Relevanz dieser Vorgänge für Ozonloch und Treibhauseffekt sichtbar zu machen. Die öffentliche Ausstellung dieser Experimente soll schliesslich einem möglichst breiten Publikum eine persönliche Vergewisserung bezüglich der Existenz dieser Umweltphänomene erlauben. Die Entwicklung solcher Experimente erfordert eine gleichzeitige Berücksichtigung und Optimierung physikalischer und psychologisch-didaktischer Aspekte und ruft insofern einer interdisziplinären Zusammenarbeit. In lernpsychologischer Hinsicht bildet die kognitive Schematheorie den theoretischen Rahmen, in welchem u.a. auch empirische Untersuchungen zu den themenspezifischen Lern- und Verständnisproblemen (z.B. zu naiven Fehlkonzeptionen) vorgesehen sind. Ausserdem werden Erfahrungen der sogenannten "science centers" (z.B. Technorama Winterthur) mit interaktiven Exponaten zu Rate gezogen. Die Lernwirksamkeit der im Projekt entwickelten Demonstrationsexperimente wird empirisch evaluiert.

In Zusammenarbeit von Physik und Lernpsychologie wurden zwei qualitative Transmissions-Experimente entwickelt. Das eine zeigt, dass Ozongas für UV-B-Strahlung ein Hindernis darstellt (das durch Zugabe von FCKW beseitigt werden kann), das andere zeigt den Hindernis-Charakter von CO2 und anderen Treibhausgasen für Infrarotstrahlung. Aufbau und Ablauf sind leichtverständlich, wie der Test mit Laienpublikum bestätigt hat. Die Hinderniswirkung der Gase, die laut unseren begleitenden lernpsychologischen Untersuchungen von Laien vorgängig stark bezweifelt wird, tritt als Soforteffekt in Erscheinung, der verblüfft und überzeugt. Die experimentellen Anordnungen sind so gewählt, dass sie gedanklich leicht auf die globale Situation übertragen werden können und dass die Relevanz der gezeigten Effekte leicht ersichtlich wird. Alle experimentellen Manipulationen sind reversibel angelegt, was den Lerneffekt zusätzlich steigert, und sie können leicht von Laien ausgeführt werden. Ein Hauptbefund der begleitenden lernpsychologischen Untersuchungen war, dass auch unter gebildeten Leuten die Fehlkonzeption verbreitet ist, wonach der Treibhauseffekt vom Ozonloch herrühre, und dass diese Fehlauffassung durch einen sachlich richtigen erklärenden Text allein meistens nicht korrigiert wird. Es braucht die direkte Erfahrung, die bezüglich dieser Phänomene in unserem Alltag fehlt und eben nur durch eigens konzipierte Experimente ermöglicht wird. Die beschriebenen experimentellen Apparaturen standen und stehen im Rahmen vieler Kurse, Tagungen, Ausstellungen und Kampagnen im In- und Ausland im Einsatz. Bereits über dreissig Exemplare davon werden inzwischen von Multiplikatoren (Umwelt- und Bildungsinstitutionen, etc.) in sechs Ländern in Europa, Asien und Südamerika in eigener Regie verwendet.