Die Hände zittern – es ist nicht einfach, mit einer Pipette zwei Mikroliter Proteinlösung aus einem Flakon zu saugen, zum Reaktionsbehälter zu balancieren und in eine millimeterkleine Kerbe zu spritzen. Wenn dabei ein Kamera-Team von 3Sat über die Schultern schaut, ist die Zitterpartie unausweichlich.

Es ist eine knifflige Herausforderung für die Teilnehmer des nano-Camps – sechs Jungen und sechs Mädchen im Alter von 16 bis 18 Jahren –, mit der ihre einwöchige Entdeckungsreise durch verschiedene Forschungseinrichtungen beginnt. An der Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung (BESSY) versuchen sie, Proteine auskristallisieren zu lassen. „ Viel Schlaf und wenig Kaffee, das bringt eine ruhige Hand”, bläut Uwe Müller – der Teamleiter der Proteinkristallographie – den Nachwuchswissenschaftlern ein.

Das nano-Camp, das vom Fernseh-Zukunftsmagazin „nano” veranstaltet und von der Initiative „Wissenschaft im Dialog” und bild der wissenschaft unterstützt wird, findet bereits zum vierten Mal statt. In diesem Jahr fungiert Berlin Adlershof, Deutschlands größter Wissenschafts- und Technologiepark, als Gastgeber (siehe Kasten „Geballte Forschung”).

Die zwölf nano-Camper sind aus Deutschland und der Schweiz angereist. Über 400 Mitbewerber haben sie ausgestochen. „So groß war der Andrang noch nie”, sagt nano-Redakteur Markus Peick, der die Jugendlichen betreut.

Das gestiegene Interesse passt zum derzeitigen Boom außerschulischer Bildungsangebote. Schülerlabors und Forschungscamps, in denen Kinder und Jugendliche mit Hilfe von Forschern experimentieren können, haben Hochkonjunktur. Die Naturwissenschaften sollen publik und publikumswirksam werden.

Der Grund: Mitte der Neunzigerjahre brach in Deutschland die Zahl der Studienanfänger in Chemie und Physik um die Hälfte ein. Mit schuld daran war das restriktive Einstellungsverhalten der Industrie. Dabei sind Naturwissenschaftler und Techniker nach wie vor gefragt – nicht nur in Deutschland. Die Europäische Kommission geht in diesem Bereich bis zum Jahr 2015 von einem erhöhten Bedarf von 700 000 Wissenschaftlern und 1,5 Millionen Beschäftigten aus. Die sinkenden Studentenzahlen waren aber nicht das einzige Problem. Bildungsstudien wie PISA zeigten: Deutsche Schüler pauken zwar Formeln und Gesetze, sie sind aber oft nicht in der Lage, daraus allgemeine Gesetzmäßigkeiten abzuleiten.

Von einer „Kreide-Physik” – in der lediglich Theorie an die Tafel gekritzelt wird – kann dennoch keine Rede sein. Lötkolben und Federwaage haben einen festen Platz in vielen Klassenzimmern. Das Kieler Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften (IPN) hat ermittelt: Vor allem zu Beginn des Physikunterrichts stehen Experimente häufig auf dem Stundenplan. Im Schnitt werden etwa zwei Drittel der Unterrichtszeit für ihre Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung verwendet. Doch das Problem ist: Das Experimentieren in der Schule erinnert oft ans Kuchenbacken. Rezeptartig wird eine Zutat nach der anderen beigemischt. Das schult die manuellen Fähigkeiten, nicht aber das systematische Denken. Zum Überlegen bleibt wenig Zeit. „Das problemorientierte Arbeiten kommt häufig zu kurz”, klagt Manfred Euler, Physiker und Direktor am Kieler Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften. Er leitet das seit 2004 aktive Zentrum „Lernort Labor” (LeLa), das außerschulische Bildungsangebote im mathematisch-naturwissenschaftlichen und technischen Bereich unterstützt – durch Beratung, Information und gegenseitige Vernetzung.

In Deutschland gibt es über 200 Schülerlabors an Universitäten, Museen und Forschungsinstituten – das ist europäischer Rekord. Eine besondere Stellung nimmt das Göttinger XLAB ein, das das gesamte Spektrum der Naturwissenschaften abdeckt. Über 500 Schulklassen – ab Stufe 8 – stürmen jährlich die Labore, um zum Beispiel die Organe von Schweinen zu präparieren oder Aspirin herzustellen. Neben der Praxis gibt es dann noch eine Prise Theorie – alles in allem ein Acht-Stunden-Tag, und das meist eine ganze Woche lang. 25 Mitarbeiter sind am Göttinger XLAB beschäftigt. Allein die Kosten für Personal und Material verschlingen jährlich rund 600 000 Euro – Geld, das die Geschäftsführerin Eva-Maria Neher vom Land Niedersachsen erhält und bei Stiftungen und Privatpersonen auftreibt.

Im Schnitt sind etwa 50 000 Euro notwendig, um ein Chemie- oder Physiklabor einzurichten. Die wesentlich aufwendigeren Geräte und Experimente für die Biologie kosten sogar etwa dreimal so viel. Moderne Methoden wie die Gentechnik sind vor allem für Schüler der Oberstufe interessant, während die Chemie- und Physiklabore ein breiteres und jüngeres Publikum ansprechen.

Die außerschulischen Bildungsangebote sind beliebt – über ihre langfristigen Effekte weiß man jedoch wenig. Sind sie lediglich eine Eintagsfliege, oder können sie den Naturwissenschaften dauerhaft Aufwind verschaffen? Während die Schülerlabors auf Hochtouren laufen, gibt es dazu bislang nur wenige Untersuchungen.

Der Kieler Bildungsforscher Euler und seine Mitarbeiterin Katrin Engeln haben fünf Schülerlabors der Helmholtz-Gemeinschaft überprüft. 334 Schüler – zwischen 14 und 15 Jahren – standen unmittelbar nach dem Laborbesuch und drei Monate später Rede und Antwort. „Wir haben bewusst Schüler befragt, die ihre Leistungskurse noch nicht gewählt haben, um zu sehen, ob ihr Interesse geweckt werden konnte. Und tatsächlich: Der Funke ist übergesprungen”, sagt Experte Euler. Schüler – unter ihnen viele Mädchen – die mit der Physik und Technik normalerweise auf Kriegsfuß stehen, sind von der Arbeit im Labor ebenso angetan wie Physik-Freaks. Wichtig ist, dass sie sich den Aufgaben dort gewachsen fühlen, sonst folgt auf Lust schnell Frust.

Ähnliche Ergebnisse erbrachten Untersuchungen am Mainzer Schülerlabor NaT-Lab, wo Gymnasiasten aller Altersstufen vor allem über chemischen Aufgaben brüten. Über 1000 Schüler von der Grundschule bis zur Klassenstufe 12 wurden von Manfred Herzer und seinem Team am Mainzer Zentrum für Qualitätssicherung und -entwicklung befragt. Fazit: Egal, ob Chemie zu den Lieblings- und Leistungsfächern zählte oder nicht, die Laborarbeit überzeugte. „Auch sonst trübe Tassen zeigten sich sehr konzentrationswillig und waren begeistert”, berichtet ein Lehrer. Während die Jungs vor allem das Experiment an sich und die Ausstattung des Labors fasziniert, honorieren die Mädchen in erster Linie den Wissenserwerb, die Zusammenarbeit und das spannende Umfeld der Forschungseinrichtungen.

Noch positiver war das Echo, als die Kieler Bildungsforscher die Schüler drei Monate nach deren Laborbesuch erneut befragten. Auch die Mainzer Kollegen konnten starke Langzeitwirkungen nachweisen. Sie fanden heraus: Ab der 10. Klasse lehnen immer mehr Schüler die Naturwissenschaften ab. Fast die Hälfte der Befragten interessierte sich in der 10. Klasse weniger für das Fach Chemie als im Schuljahr zuvor. Bei den Jugendlichen, die ein Schülerlabor besucht hatten, sank das Interesse aber lediglich bei etwa einem Drittel der Befragten. Ob die Schülerlaboranten dann auch Chemie als Leistungskurs wählten, wurde allerdings nicht untersucht.

Doch reicht die Macht der Schülerlabors über die Grenzen des Gymnasiums hinaus? Bringen sie den harten Naturwissenschaften mehr Studienwillige? Dazu gibt es bislang keine aussagekräftigen Ergebnisse.

Generell ist die Reichweite der Schülerlabors bescheiden. Schätzungen zufolge werden die Einrichtungen in Deutschland jährlich von etwa 300 000 Schülern besucht – größtenteils ab der 9. Klasse Gymnasium. Dabei sind die regionalen Unterschiede beträchtlich: In Berlin wird fast jeder 4. Schüler mit Grund- und Leistungskurs Biologie erreicht. In Mecklenburg-Vorpommern gibt es hingegen nur ein einziges Schülerlabor.

Dennoch: In den letzten fünf Jahren verzeichnen die Naturwissenschaften an deutschen Universitäten wieder Zuwachs. Etwa gleich lang sind auch die meisten Schülerlabors am Werk. Nur Zufall?

Ob der Aufwärtstrend bei den Studienanfängern auch zu einem Plus an Forschern führt, muss sich erst noch zeigen. Denn: In den letzten Jahren hat der Anteil der Studienabbrecher in den Natur- und Ingenieurwissenschaften stark zugenommen. Das offenbart eine aktuelle Studie des Hochschul-Informations-Systems (HIS) in Hannover. Untersucht wurde die akademische Laufbahn von Studenten, die zwischen 1995 und 1997 ihr Studium begonnen hatten. Im Vergleich zur letzten HIS-Erhebung 2002 (untersuchte Anfängerjahrgänge 1990 bis 1992) stieg die Abbrecher-Quote in den Ingenieurwissenschaften von 26 auf 30 Prozent, in der Physik von 24 auf 30 Prozent an. Das heißt: Von 100 Studienanfängern in diesen Fächern schließen derzeit nur 70 ihr Studium ab. Der Anteil der Abbrecher in der Chemie nahm um 10 Punkte (von 23 auf 33 Prozent), in der Mathematik sogar um 14 Punkte (von 12 auf 26 Prozent) zu. In absoluten Zahlen betrachtet haben vom Jahrgang 1996 in den Ingenieurwissenschaften 4500 Studenten das Handtuch geworfen, in den Naturwissenschaften etwa 5300 – und das nach durchschnittlich sechs Semestern. „Vorausgesetzt, dass sich an diesen Abbrecherquoten nichts ändert, würden etwa 9400 Studierende des Anfängerjahrgangs 2003 allein in den Naturwissenschaften ihr Studium abbrechen”, rechnet Ulrich Heublein, der Leiter der HIS-Studie, vor.

Als Begründung für die hohe Abbrecherquote führen die Wissenschaftler falsche Erwartungen der Studenten und Leistungsdefizite an. Im Gegensatz dazu sorgen in anderen Fächern der Numerus Clausus und ein gut strukturiertes Studium für realtiv niedrige und teilweise sogar sinkende Abbrecherquoten: In der Biologie liegt sie laut der aktuellen HIS-Studie unverändert bei 15 Prozent, in der Pharmazie ist sie von 17 auf 12 gesunken, in der Medizin von 11 auf 8 Prozent. Durch die Umstellung aller Studiengänge auf Bachelor- und Masterabschlüsse – und der damit einhergehenden besseren Betreuung und Transparenz – soll dieser Trend überall einsetzen. Das postulieren zumindest die Bildungspolitiker.

Konkrete Hoffnungen in den Umbau der Hochschulsysteme setzt der Kieler Bildungsforscher Euler: Die Schülerlabors könnten institutionell in die Universität – und somit in die Aus- und Weiterbildung der Lehrer – integriert werden. Am Göttinger XLAB ist diese Zukunftsvision schon Realität. Die Lehramtsstudenten absolvieren im Schülerlabor ein Praktikum, kommen so frühzeitig mit ihren Schützlingen in Kontakt und lernen, wie man eine Schulstunde gestalten kann. „Das kommt letztlich auch den Schülern zugute. Denn nur eine solide Ausbildung kann ihnen zu einer erfolgreichen Unilaufbahn verhelfen”, sagt Manfred Euler. „ Die Schülerlabors sind eine willkommene Ergänzung, aber kein Ersatz für guten Unterricht.”

Das Schuften im Studium bleibt keinem erspart. Vielleicht ist gerade das die wichtigste Botschaft der Schülerlabors. Denn die Arbeit dort macht keinesfalls nur Spaß, sondern vermittelt auch einen Eindruck von den fachlichen Anforderungen und beruflichen Bürden. Da viele Jugendliche nicht wissen, was sie wollen und was sie erwartet, ist jede Erkenntnis ein Erfolg – und sei es jene, von der Chemie und Physik doch lieber die Finger zu lassen. ■

Bettina Gartner