Skip to main content
SpringerLink
Log in
Book cover

Global Perspectives of Nanoscience and Engineering Education pp 237–274Cite as

Nanoscience Education in School Chemistry: Perspectives for Curricular Innovations in Context of an Education for a Sustainable Development

  • Chapter
  • First Online:

Part of the book series: Science Policy Reports ((SCIPOLICY))

Abstract

Due to its diverse connections to everyday-life, industry and research, nanotechnology provides high potential for science class. For an extensive implementation of Nanoscience Education into the (German) education system, the concept Education for a Sustainable Development offers a suitable educational frame. Beside subject-related contents, ecological, economic and social perspectives for (international) curricular innovations are presented.

This is a preview of subscription content, log in via an institution.

Chapter
USD   29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD   84.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD   109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info
Hardcover Book
USD   109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Learn about institutional subscriptions

References

  1. J. Baumert et al. (eds.), PISA 2000. Basiskompetenzen von Schülerinnen und Schülern im internationalen Vergleich (VS Verlag für Sozialwissenschaften, Wiesbaden, 2001)

    Google Scholar 

  2. J. Baumert et al., Mathematisch-naturwissenschaftlicher Unterricht im internationalen Vergleich: Deskriptive Befunde (Leske + Budrich, Opladen, 1997)

    Book  Google Scholar 

  3. Sekretariat der Ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland, Bildungsstandards im Fach Mathematik für die Allgemeine Hochschulreife. (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 18.10.2012) (Link, Köln, 2014)

    Google Scholar 

  4. Sekretariat der Ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland, Bildungsstandards im Fach Deutsch für die Allgemeine Hochschulreife. (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 18.10.2012) (Link, Köln, 2014)

    Google Scholar 

  5. Sekretariat der Ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland, Bildungsstandards für die fortgeführte Fremdsprache (Englisch/Französisch) für die Allgemeine Hochschulreife. (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 18.10.2012) (Link, Köln, 2014)

    Google Scholar 

  6. Statista, Anzahl der Studierenden an Hochschulen in Deutschland (2015), http://de.statista.com/statistik/daten/studie/221/umfrage/anzahl-der-studenten-an-deutschen-hochschulen/. Accessed 30 Jan 2016

  7. Statista, Anzahl der Hochschulen in Deutschland (2015), http://de.statista.com/statistik/daten/studie/247238/umfrage/hochschulen-in-deutschland-nach-hochschulart/. Accessed 30 Jan 2016

  8. OECD, Assessing scientific, reading and mathematical literacy. A framework for PISA 2006 (OECD, Paris, 2006)

    Google Scholar 

  9. S. Schwarzer, T. Wilke, R. Abdelaziz, M. Elbahri, Chem. konkret (2015)

    Google Scholar 

  10. J. Menthe, H. Heller, J. Nano Educ. 7, 73 (2015)

    Article  Google Scholar 

  11. J. Dege et al., J. Nano Educ. 8 (2016) (to be published)

    Google Scholar 

  12. T. Wilke et al., J. Nano Educ. 6, 117 (2014)

    Article  Google Scholar 

  13. R. Bennewitz, N. Strobach, J. Nano Educ. 6, 30 (2014)

    Article  Google Scholar 

  14. T. Wilke, K. Wolf, A. Steinkuhle, T. Waitz, Praxis Nat. Chem. 64, 28 (2015)

    Google Scholar 

  15. Bundesministerium für Bildung und Forschung, nano.DE-Report 2013. Status Quo der Nanotechnologie in Deutschland (2013), https://www.bmbf.de/pub/nano.DE-Report_2013_bf.pdf. Accessed 30 Jan 2016

  16. Bundesministerium für Bildung und Forschung, Ausgaben des Bundes für Wissenschaft, Forschung und Entwicklung nach Förderbereichen und Förderschwerpunkten. Tabelle 1.1.5 BuFI 5. Datenlizenz Deutschland – Namensnennung – Version 2.0, 2015

    Google Scholar 

  17. Bundesministerium für Bildung und Forschung, Aktionsplan Nanotechnologie 2015. Hightech-Strategie - Ideen zünden!, 2011

    Google Scholar 

  18. Bundesministerium für Bildung und Forschung, nanoTruck. Background Information (2011), http://www.nanoTruck.de/fileadmin/user_upload/Pressemitteilungen/Hintergrundinformationen/nanoTruck_portrait.pdf. Accessed 30 Jan 2016

  19. Initiative junge Forscherinnen und Forscher e.V., Nanotechnologie (2015), http://www.initiative-junge-forscher.de/mint-angebote/schulbesuche/nanotechnologie.html. Accessed 30 Jan 2016

  20. Verband der Chemischen Industrie e.V., Chem. Rep. 6, 8 (2014)

    Google Scholar 

  21. Advanced Materials Science rano GmbH, NanoSchoolBox, http://www.NanoSchoolBox.de/en/nutzungsbedingungen/NanoSchoolBox.html. Accessed 30 Jan 2016

  22. Fonds der Chemischen Industrie, Unterrichtsmaterial Nanotechnologie, 2015

    Google Scholar 

  23. VDI Technologiezentrum GmbH, Nanoreisen - Abenteuer hinterm Komma (2007), http://nanoreisen.de/. Accessed 30 Jan 2016

  24. Bundesministerium für Bildung und Forschung, nano.DE-Report 2011. Hightech-Strategie - Ideen zünden! (2011), http://www.bmbf.de/pub/nanoDE-Report_2011.pdf. Accessed 30 Jan 2016

  25. VDI Technologiezentrum GmbH, TechPortal - Nanotechnologie - Bildungslandschaft Nanostudiengänge: http://www.techportal.de/de/1171/2/training,public,training_public_nanost/2/. Accessed 30 Jan 2016

  26. VDI - Technologiezentrum, Nano-Bildungslandschaften (2008), http://www.nano-bildungslandschaften.de/. Accessed 30 Jan 2016

  27. K. Deppert, R. Kullberg, L. Samuelson, in Nanoscale Science and Engineering Education, ed. by A.E. Sweeney, S. Seal (American Scientific, Stevenson Ranch, 2008), p. 482

    Google Scholar 

  28. E. Cebulla, N. Malanowski, A. Zweck, Innovationsbegleitung Nanotechnologie. Hochschulangebote im Bereich Nanotechnologie (2006), http://www.techportal.de/docs/training/hochschulangebote.pdf. Accessed 30 Jan 2016

  29. I. Baraton, R. Monk, R. Tomellini, in Nanoscale Science and Engineering Education, ed. by A.E. Sweeney, S. Seal (American Scientific, Stevenson Ranch, 2008), p. 459

    Google Scholar 

  30. Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg, ed., Bildungsplan 2016. Gemeinschaftskunde; Allgemein bildende Schulen; Gymnasium (G8) (Stuttgart, 2014)

    Google Scholar 

  31. Berliner Landesinstitut für Schule und Medien, ed., Rahmenlehrplan für die Sekundarstufe I - Deutsch. Jahrgangsstufe 7–10; Hauptschule, Realschule, Gesamtschule, Gymnasium (Oktoberdr, Berlin, 2006)

    Google Scholar 

  32. Senator für Bildung und Wissenschaft, Naturwissenschaften Biologie – Chemie – Physik. Bildungsplan für das Gymnasium, Jahrgangsstufe 5–10, 2006

    Google Scholar 

  33. Senator für Bildung und Wissenschaft, Naturwissenschaften Biologie – Chemie – Physik. Bildungsplan für die Sekundarschule, Jahrgangsstufe 5–10, 2006

    Google Scholar 

  34. Senatorin für Bildung und Wissenschaft, Naturwissenschaften Biologie – Chemie – Physik. Bildungsplan für die Oberschule, 2010

    Google Scholar 

  35. Freie und Hansestadt Hamburg, ed., Bildungsplan Stadtteilschule Chemie, Jahrgangsstufen 7–11 (Behörde für Schule und Berufsbildung, Hamburg, 2014)

    Google Scholar 

  36. Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen, ed., Kernlehrplan für die Realschule in Nordrhein-Westfalen – Chemie (Ritterbach, Frechen, 2011)

    Google Scholar 

  37. Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen, Kernlehrplan für die Gesamtschule – Sekundarstufe I in Nordrhein-Westfalen – Naturwissenschaften, Biologie, Chemie, Physik (Ritterbach, Frechen, 2011)

    Google Scholar 

  38. Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen, Kernlehrplan für die Sekundarstufe II Gymnasium/Gesamtschule in Nordrhein-Westfalen. Chemie (2014), http://www.schulentwicklung.nrw.de/lehrplaene/upload/klp_SII/ch/KLP_GOSt_Chemie.pdf

  39. Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur, ed., Lehrpläne für die Naturwissenschaftlichen Fächer für die weiterführenden Schulen in Rheinland-Pfalz. Klassenstufen 7 bis 9/10 (Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur, Mainz, 2014)

    Google Scholar 

  40. Kultusministerium des Landes Sachsen-Anhalt, ed., Fachlehrplan Sekundarschule Chemie (Kultusministerium des Landes Sachsen-Anhalt, Magdeburg, 2012)

    Google Scholar 

  41. Thüringer Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Kultur, Lehrplan für den Erwerb der allgemeinen Hochschulreife - Chemie (Thüringer Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Kultur, Erfurt, 2012)

    Google Scholar 

  42. T. Wilke, T. Waitz, in New Perspectives in Science Education. Conference Proceedings, edited by Pixel (University Press, 2012), p. 105

    Google Scholar 

  43. A.-L. Kähkönen, A. Laherto, A. Lindell, J. Nano Educ. 3, 1 (2011)

    Article  Google Scholar 

  44. A.V. Kelly, The Curriculum. Theory and Practice (Paul Chapman/Sage, London/Thousand Oaks, 2004)

    Google Scholar 

  45. R.D. Anderson, J.V. Helms, J. Res. Sci. Teach. 38, 3 (2001)

    Article  Google Scholar 

  46. Deutsche UNESCO-Kommission, Bildung für nachhaltige Entwicklung Weltdekade der Vereinten Nationen 2005–2014. Bildung für nachhaltige Entwicklung (2015), http://www.bne-portal.de/was-ist-bne/grundlagen/. Accessed 30 Jan 2016

  47. G. de Haan, in Kompetenzen der Bildung für nachhaltige Entwicklung. Operationalisierung, Messung, Rahmenbedingungen, Befunde, ed. by I. Bormann, G. de Haan (VS, Verl. für Sozialwiss., Wiesbaden, 2008), p. 23

    Google Scholar 

  48. G. de Haan et al., Nachhaltigkeit und Gerechtigkeit. Grundlagen und schulpraktische Konsequenzen (Springer, Berlin, 2008), vol. 33

    Google Scholar 

  49. M. Barth, Gestaltungskompetenz durch Neue Medien? Die Rolle des Lernens mit Neuen Medien in der Bildung für eine nachhaltige Entwicklung (BMV- Berliner Wissenschaftsverl., Berlin, 2007), vol. 4

    Google Scholar 

  50. G. de Haan, Zeitschrift für internationale Bildungsforschung und Entwicklungspädagogik 25, 13 (2002)

    Google Scholar 

  51. Programm Transfer-21, Bildung für nachhaltige Entwicklung. Hintergründe, Legitimation und (neue) Kompetenzen (2008)

    Google Scholar 

  52. W. Rieß, Bildung für nachhaltige Entwicklung. Theoretische Analysen und empirische Studien (Waxmann, Münster [u.a.], 2010), vol. 542

    Google Scholar 

  53. S. Hamann, Dissertation, Pädagogsiche Hochschule Ludwigsburg, 2004

    Google Scholar 

  54. KMK/DUK, Empfehlung der Ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland (KMK) und der Deutschen UNESCO-Kommission (DUK) vom 15.06.2007 zur „Bildung für nachhaltige Entwicklung in der Schule“, 2007

    Google Scholar 

  55. Programm Transfer-21, Schulprogramm Bildung für nachhaltige Entwicklung. Grundlagen, Bausteine, Beispiele, 2007

    Google Scholar 

  56. Programm Transfer-21, „Qualitätsentwicklung BNE-Schulen“. Qualitätsfelder, Leitsätze, Kriterien, 2007

    Google Scholar 

  57. R. Marks, I. Eilks, Int. J. Environ. Sci. Educ. 4, 131 (2009)

    Google Scholar 

  58. Programm Transfer-21, Orientierungshilfe Bildung für nachhaltige Entwicklung in der Sekundarstufe I. Begrüdung, Kompetenzen, Lernangebote, 2007

    Google Scholar 

  59. U. Spörhase-Eichmann, ed., Biologie: Methodik. Handbuch für die Sekundarstufe I und II (Cornelsen Scriptor, Berlin, 2010)

    Google Scholar 

  60. S. Frech, H.W. Kuhn, P. Massing (eds.), Methodentraining für den Politikunterricht. Mikromethoden, Makromethoden (Wochenschau-Verl, Schwalbach/Ts., 2014)

    Google Scholar 

  61. M. Burmeister, I. Eilks, Chem. Educ. Res. Pract. 13, 93 (2012)

    Article  Google Scholar 

  62. I. Eilks, C. Hößle, D. Höttecke, J. Menthe, in Der Klimawandel vor Gericht. Materialien für den Fach- und Projektunterricht, ed. by I. Eilks et al. (Aulis-Verl, Köln, 2011), p. 7

    Google Scholar 

  63. M. Burmeister, F. Rauch, I. Eilks, Chem. Educ. Res. Pract. 13, 59 (2012)

    Article  Google Scholar 

  64. Bundesministerium für Bildung und Forschung, nano.DE-Report 2013. Status quo der Nanotechnologie in Deutschland, 2013

    Google Scholar 

  65. A. Krapp, M. Prenzel, Int. J. Sci. Educ. 33, 27 (2011)

    Article  Google Scholar 

  66. A. Barner (ed.), Perspektivenpapier der Forschungsunion. Wohlstand durch Forschung - Vor welchen Aufgaben steht Deutschland? (IRB Mediendienstleistungen Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau, Stuttgart, 2013)

    Google Scholar 

  67. Verband der chemischen Industrie, Chemiewirtschaft in Zahlen (2013)

    Google Scholar 

  68. M. Simkó, in Nano Risiko Governance. Der gesellschaftliche Umgang mit Nanotechnologien, ed. by A. Gazsó, J. Haslinger (Springer, Wien, 2014), p. 3

    Google Scholar 

  69. J. Ferin et al., J. Aerosol Sci. 21, 381 (1990)

    Article  Google Scholar 

  70. G. Ganteför, Alles Nano oder was? Nanotechnologie für Neugierige (2013)

    Google Scholar 

  71. Verein Chemischer Industrie and BASF, Verhaltenskodex Nanotechnologie, 2004

    Google Scholar 

  72. I. Eisenberger, S. Greßler, M. Nentwich, in Nano Risiko Governance. Der gesellschaftliche Umgang mit Nanotechnologien, ed. by A. Gazsó, J. Haslinger (Springer, Wien, 2014), p. 151

    Google Scholar 

  73. Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland, Gentechnik: Bauern geraten in Abhängigkeit. Das Patentrecht macht Landwirte von Saatgutunternehmen abhängig (2016), http://www.bund.net/themen_und_projekte/gentechnik/risiken/wirtschaft/baeuerliche_abhaengigkeit/. Accessed 30 Jan 2016

  74. Bundesinstitut für Risikobewertung, Gesundheitliche Bewertung von Nanomaterialien(2016), http://www.bfr.bund.de/de/gesundheitliche_bewertung_von_nanomaterialien-30413.html. Accessed 30 Jan 2016

  75. S. Greßler, M. Nentwich, in Nano Risiko Governance. Der gesellschaftliche Umgang mit Nanotechnologien, ed. by A. Gazsó, J. Haslinger (Springer, Wien, 2014), p. 29

    Google Scholar 

  76. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, Der NanoDialog der Bundesregierung (2015), http://www.bmub.bund.de/themen/gesundheit-chemikalien/nanotechnologie/nanodialog/. Accessed 30 Jan 2016

  77. AG Green Nano der deutschen Nanokommision, Aspekte einer nachhaltigen Gestaltung von Nanotechnologien 13 Designprinzipien (2010)

    Google Scholar 

  78. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, Bericht FachDialog 3. Nachhaltige Nanotechnologie (2012)

    Google Scholar 

  79. D. Fuch, in Nano Risiko Governance. Der gesellschaftliche Umgang mit Nanotechnologien, ed. by A. Gazsó, J. Haslinger (Springer, Wien, 2014), p. 81

    Google Scholar 

  80. Kultusministerkonferenz, Ländergemeinsame inhaltliche Anforderungen für die Fachwissenschaften und Fachdidaktiken in der Lehrerbildung (2010), http://www.KMK.org/fileadmin/veroeffentlichungen_beschluesse/2008/2008_10_16-Fachprofile-Lehrerbildung.pdf. Accessed 30 Jan 2016

  81. F. Rutherford, A. Ahlgren, Science for all Americans. AAAS Project 2061 (1991), http://www.project2061.org/publications/sfaa/online/sfaatoc.htm. Accessed 30 Jan 2016

  82. K. Achtermann, Kerncurriculum für das Gymnasium - gymnasiale Oberstufe, die Gesamtschule - gymnasiale Oberstufe, das Fachgymnasium, das Abendgymnasium, das Kolleg. Chemie (Hannover, 2009)

    Google Scholar 

  83. P. Woldt, M. Busch, P. Wlotzka, Klein, kleiner, nano. Materialien für Projekte im Unterricht (Aulis Verl., Hallbergmoos, 2012)

    Google Scholar 

  84. G. Latzel, Praxis der Naturwissenschaften Chemie 4, 12 (2002)

    Google Scholar 

  85. S. Daly, L.A. Bryan, J. Nano Educ. 76 (2010)

    Google Scholar 

  86. Sekretariat der Ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland, Bildungsstandards im Fach Chemie für den Mittleren Schulabschluss. (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 16.12.2004) (Luchterhand, Neuwied, 2004)

    Google Scholar 

Download references

Acknowledgements

We thank B. Kullmann and Dr. H.-J. Klockner (VCI, Frankfurt) for their support in analyzing German curricula with respect to nano contents.

Timm Wilke and Janina Dege would like to thank the Foundation of German Business for financial support.

Author information

Authors and Affiliations

  1. cc-NanoBioNet e.V., Science Park 1, 66123, Saarbrücken, Germany

    Ralph Nonninger

  2. Department of Chemistry Education, Georg-August-University Göttingen, Tammannstraße 4, 37077, Göttingen, Germany

    Janina Dege, Timm Wilke & Thomas Waitz

Authors
  1. Ralph Nonninger
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Janina Dege
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Timm Wilke
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. Thomas Waitz
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Ralph Nonninger .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Department of Chemistry, Florida Institute of Technology, Melbourne, Florida, USA

    Kurt Winkelmann

  2. Mechanical and Aerospace Engineering, The Ohio State University, Columbus, Ohio, USA

    Bharat Bhushan

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2016 Springer International Publishing Switzerland

About this chapter

Cite this chapter

Nonninger, R., Dege, J., Wilke, T., Waitz, T. (2016). Nanoscience Education in School Chemistry: Perspectives for Curricular Innovations in Context of an Education for a Sustainable Development. In: Winkelmann, K., Bhushan, B. (eds) Global Perspectives of Nanoscience and Engineering Education. Science Policy Reports. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-31833-2_9

Download citation

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation