22.10.2024

Sicherer Umgang mit Chemikalien und Laborgeräten - Einführungsstunde unterstützt durch KI

Ziel: Die Schüler:innen lernen den sicheren Umgang mit Chemikalien und Laborgeräten anhand einer interaktiven Einheit, die durch den Einsatz von Bild- und Text-KIs unterstützt wird. Der Fokus liegt auf dem Erkennen von Gefahrensymbolen, dem Verstehen von Sicherheitsprotokollen und dem Einhalten von Laborregeln. Durch die Kombination von Bild-KI zur Visualisierung von Piktogrammen und Text-KI zur Generierung von Quizfragen und Szenarien wird das Thema abwechslungsreich und effektiv vermittelt.

1. Einführung: Chemikalien und Sicherheitsvorkehrungen

Ziel: Die Schüler:innen erhalten einen Überblick über die wichtigsten Chemikalien-Gefahrensymbole (Piktogramme) und deren Bedeutung.

Einsatz von Bild-KI: die Bild-KI wird verwendet, um visuell ansprechende und personalisierte Piktogramme für Chemikaliengefahren zu erstellen. Dies können Standardpiktogramme sein (z.B. für „ätzend“, „leicht entzündlich“) oder modifizierte Symbole, die die Schüler:innen dazu anregen, ihre Bedeutung zu hinterfragen.

  • Beispiel: Ein Symbol zeigt eine stilisierte Flamme und daneben eine ungewöhnliche Form wie eine zerbrechende Reagenzflasche. Die Schüler:innen sollen vermuten, welche Bedeutung diese Darstellung haben könnte.

Link zum Bild: https://schulki.de/images/eac4a605-0f47-481a-8a76-4f7bacba8eb2

  • Diskussion: Anhand der erzeugten Bilder erarbeiten die Schüler:innen die Sicherheitsvorkehrungen und Notfallmaßnahmen zu jedem Piktogramm (z.B. Schutzkleidung, Belüftung, Verhalten im Notfall)

2. Interaktiver Teil: Sicherheitsfragen mit Text-KI

Ziel: Verständnis und Wissen der Schüler:innen über Sicherheitssymbole, Laborregeln und Chemikalien überprüfen.

Einsatz von Text-KI: Eine Text-KI wie der hilfreiche Assistent wird genutzt, um interaktive Quizfragen zu generieren. Die Fragen können direkt auf den zuvor erstellten Bildern basieren oder hypothetische Situationen im Labor beschreiben.

"Du entdeckst ein Symbol mit einer Explosion auf einem Behälter im Labor. Was bedeutet dieses Symbol und welche Vorsichtsmaßnahmen solltest du treffen?"

"Welche Schutzausrüstung ist erforderlich, wenn du mit einer Chemikalie arbeitest, die das Symbol ‚Ätzend‘ trägt?"

"In einer Ecke des Labors befindet sich ein Behälter mit einem Symbol, das einen toten Fisch und einen abgestorbenen Baum zeigt. Was bedeutet das Symbol, und wie gehst du sicher mit solchen Stoffen um?"

3. Visualisierung von Laborsituationen mit Bild-KI

Ziel: Risiken in praktischen Laborsituationen erkennen und Sicherheitsmaßnahmen entwickeln.

Einsatz von Bild-KI: Erstellen von Bildern, die verschiedene Laborszenen zeigen, z.B. ein:e Schüler:in, der eine Chemikalie ohne Schutzbrille handhabt, ein unordentliches Labor mit offenstehenden Reagenzgläsern, oder ein Arbeitsplatz, an dem Säuren und Laugen zu nah beieinander gelagert sind.

Link zu den Bildern: https://schulki.de/images/13ada5fa-f24e-496e-9888-0e9e9a691a47 und https://schulki.de/images/394a3947-633f-471a-ab1b-a16579fd4e33

Aufgabe für die Schüler:innen: Die Schüler:innen analysieren die dargestellten Situationen und identifizieren Sicherheitsmängel oder riskante Verhaltensweisen. Sie diskutieren in Gruppen, wie die jeweilige Szene sicherer gestaltet werden kann und welche Maßnahmen notwendig sind.

4. Szenarienbasierte Sicherheitsübungen mit Text-KI

Ziel: Praktische Anwendung von Sicherheitswissen in hypothetischen Szenarien.

Einsatz von Text-KI: Generierung von Szenarien, in denen Schüler:innen sich in gefährliche Laborsituationen hineinversetzen. Die Text-KI (der hilfreiche Assistent) beschreibt eine Situation (z.B. "Ein Becherglas mit einer unbekannten Flüssigkeit zerbricht auf dem Boden. Was tust du als Erstes?"). Die Schüler:innen müssen dann Schritt für Schritt Maßnahmen erarbeiten, die sie in dieser Situation ergreifen würden.

Erstelle Szenarien, die gefährliche Laborsituationen darstellen. Schüler:innen antworten dir dann, wie sie schrittweise vorgehen sollen und welche Maßnahmen zu ergreifen sind, damit die Situation sicher bewältigt wird.

  1. Szenario - Chemikalienkollision: Zwei Chemikalien wurden versehentlich gemischt und erzeugen gefährliche Dämpfe.
  2. Szenario - Brand im Labor: Ein Bunsenbrenner steht unbeaufsichtigt und entzündet Papiermaterial.
  3. Szenario - Glasbruch: Ein Erlenemeyerkolben ist zerbrochen und es läuft eine gefährliche Flüssigkeit aus.
  4. Szenario - Sturz eine:r Schüler:in: Die Person fällt und hat möglicherweise eine Verletzung in der Nähe eines Chemikalienbehälters.
  5. Szenario - fehlende Schutzausrüstung: Ein:e Schüler:in arbeitet mit gefährlichen Reagienzien, ohne die Notwendige Schutzausrüstung zu tragen.

Link zum Chat: https://schulki.de/chats/2a28469a-b0d0-44be-bc66-265d40e95d45

Feedback der KI: Die Text-KI gibt Feedback zu den vorgeschlagenen Maßnahmen, kommentiert mögliche Gefahren und erklärt, welche Schritte notwendig sind, um die Situation sicher zu bewältigen.

5. Erstellung eines eigenen Sicherheitsleitfadens

Ziel: Erarbeitung eines persönlichen Sicherheitsleitfadens anhand der im Unterricht gelernten Inhalte.

Aufgabe: Die Schüler:innen erstellen in Kleingruppen einen Sicherheitsleitfaden, der alle relevanten Sicherheitsmaßnahmen, Gefahrensymbole und Handlungsanweisungen bei Unfällen zusammenfasst. Sie können die vorher erstellten KI-generierten Bilder und Texte einbeziehen, um den Leitfaden anschaulich zu gestalten.

Einsatz von Bild-KI: Erstellen von individuellen Illustrationen für die jeweiligen Sicherheitsregeln. Beispielsweise könnte die Bild-KI ein Bild generieren, das das korrekte Tragen von Schutzbrillen oder die richtige Lagerung von Chemikalien zeigt.

Zusammenfassung und Reflexion

Zum Abschluss werden die wichtigsten Erkenntnisse der Stunde noch einmal besprochen. Die Schüler:innen reflektieren, wie die KI ihre Wahrnehmung der Laborarbeit beeinflusst hat und ob sie die Inhalte besser verstehen konnten. Eine kurze Feedbackrunde (mündlich oder per digitalem Quiz) zeigt, wie gut das Wissen über den sicheren Umgang mit Chemikalien und Laborgeräten gefestigt wurde.

Fazit

Der Einsatz von KI im Chemieunterricht macht das Thema Sicherheit anschaulich und interaktiv. Bild-KIs veranschaulichen abstrakte Piktogramme, während Text-KIs durch dynamische Szenarien und Echtzeit-Feedback das Verständnis vertiefen. So erhalten Schüler:innen eine abwechslungsreiche, praxisnahe Einführung, die auch das kritische Denken fördert.

Dennoch gibt es Herausforderungen: Eine zu starke Abhängigkeit von KI kann die praktische Erfahrung im Umgang mit Laborgeräten und soziale Interaktionen einschränken. Daher sollten Lehrkräfte die Technologie gezielt als Ergänzung zu bewährten Methoden einsetzen und ein ausgewogenes Verhältnis zwischen digitalem und praktischem Lernen schaffen.