Wirtschaft

Die Chemie-Cloud lässt’s knallen

Ralph Scholze (links), Thomas Göcke und Jeannette Milius diskutieren im ChemTics-Hauptquartier im TU-Seminargebäude am Zelleschen Weg, welche Aufgaben bis zum Marktstart ihres Chemiebaukasten noch zu lösen sind. Foto: Heiko Weckbrodt

Ralph Scholze (links), Thomas Göcke und Jeannette Milius diskutieren im ChemTics-Hauptquartier im TU-Seminargebäude am Zelleschen Weg, welche Aufgaben bis zum Marktstart ihres Chemiebaukasten noch zu lösen sind. Foto: Heiko Weckbrodt

TU-Ausgründung „ChemTics“ entwickelt internetbasiertes Chemie-Lernlabor

Dresden, 17. September 2015. Vorsichtig packt Tobias Göcke ein Stickstoffmolekül mit dem Finger, schubst es hin und her, immer schneller. Er ist die Wärme, die Energie, die die Teilchen immer schnell schwingen lässt. Und siehe da: Der in diesem System so übermächtige 28-jährige Chemieingenieur in spe hat es geschafft: Ein Stickstoff-Atom hüpft auf die Sauerstoff-Teilchen zu. Und die setzen dessen Avancen keinen Widerstand mehr entgegen wie vorhin noch, als sie jeden atomaren Brautwerber abprallen ließen: Stickstoff und Sauerstoff vermählen sich, bilden ein Stickoxid, die endotherme Reaktion ist vollbracht, das Chemie-Computerspiel gewonnen.

Was, so was geht nicht? Atome kann man mit dem Finger nicht anstupsen? Oh doch: In der Uni-Ausgründung „ChemTics“ ist alles möglich: Zusammen mit der Kartographie-Ingenieurin Jeannette Milius (28) und Kaufmann Ralph Scholze (42) hat Thomas Göcke ein virtuelles Chemielabor entwickelt, das all die komplizierten chemischen Reaktionen, mit denen sich Gymnasiasten tagtäglich herumquälen, multimedial verständlich machen soll. Das internet-basierte Experimentier- und Lernprogramm hilft den Schülern, die Geheimnisse der Chemie wahlweise in Texten, Videos und Spielen zu erkunden und in einem computersimulierten Labor dann gleich auch noch auszuprobieren.

Alles begann mit einem Kohlendioxid-Auto

Auf die Idee sei er gekommen, so erzählt Tobias Göcke, als er vor drei Jahren für den studentischen Erfinder-Wettbewerb „ChemCarein Auto konstruierte, das mit Kohlendioxid angetrieben wurde – eine Leistung, mit der er sich damals aufs Siegertreppchen stellte. „Da habe ich festgestellt, wieviel mehr mich die praktische Anwendung von Chemiewissen vorangebracht hat als jede Vorlesung“, sagt er. „Dieses ,forschende Lernen’ wollte ich auch anderen zugänglich machen.“ Ganz wichtig dabei: Das Lernen sollte Spaß machen.

Forschendes Lernen mit Videos und Experimenten

Und so präsentiert der digitale Chemiebaukasten, der mit Unterstützung der Erziehungswissenschaftlerin Prof. Manuela Niethammer aus dieser Idee entstanden ist, auch nicht nur simples Lektionen-Pauken, sondern passt sich den Vorlieben der Nutzer an: Wer lieber visuell lernt, dem zeigt das Programm den Lernstoff vor allem in Videos, wer lieber liest, bekommt Texte und Bilder vorgesetzt. Und es sind auch kleine Games eingebaut wie ein Memory-Spiel rund um das Periodensystem der Elemente oder der eingangs geschilderte Atomtanz.

Ein erstes Bildschirmfoto vom internetgestützten Chemielabor aus Dresden. Abb.: ChemTics

Bildschirmfoto vom internetgestützten Chemielabor aus Dresden. Abb.: ChemTics

„Da kann es auch schon mal blitzen“

Der besondere Clou ist das virtuelle Labor: Die Schüler geben dort die Atome oder Moleküle ein, die laut Theorie miteinander reagieren sollen, kurbeln in Echtzeit an Druck- und Temperaturreglern herum – und der Simulator zeigt dann, wie das Ergebnis in der Praxis aussehen würde. „Da kann es auch schon mal blitzen und knallen“, warnt Göcke mit einem Schmunzeln.

Cloud-Computer rechnen im Hintergrund

Um diese oft sehr komplexen Reaktionen abzuspulen, musste freilich geballte Rechenkraft her. Gelöst haben die drei Gründer dieses Problem durch Rechnerwolken („Clouds“): Hat der Nutzer sein Experiment eingestellt, sendet der PC oder das Tablet, auf dem er oder sie gerade arbeiten, die Werte an spezialisierte Mietcomputer des Internetkaufhauses „Amazon“. Die rechnen die Reaktion in Echtzeit aus und senden sie dann zurück an den PC oder das Tablet. Dabei haben die Entwickler darauf geachtet, dass die Datenströme zwischen Cloud und Tablet oder PC nicht zu groß werden, damit Schüler auch mit eher lahmen Internet-Verbindungen das Chemielabor noch nutzen können. „Das bewegt sich im Kilobyte-Bereich“, betont Göcke. Der Schüler trägt dann in eine Maske seine Beobachtungen ein und sendet sie elektronisch an den Lehrer.

Hausaufgaben digital

Dieses Konzept lässt auch schon erahnen, wie in naher Zukunft Chemie-Hausaufgaben aussehen könnten: Nämlich durchgängig digital, von der Aufgabe, die der Lehrer über das Chemiekasten-Portal ganz speziell an seine Klasse sendet, über den Lernprozess bis hin zu den Ergebnissen, die dem Pädagogen dann ebenfalls elektronisch auf den Rechner flattern. „Und wir wollen auch Auszeichnungen einbauen, damit sich die Schüler untereinander in Bestenlisten vergleichen können. Das sollte doch motivieren, wenn man sich offiziell ,Laborratte’ nennen darf“, meint augenzwinkernd Jeannette Milius, die im Projekt für das Design zuständig ist. Angekoppelt an das Internet-Labor sind auch virtuelle Diskussionsräume. Zu denen haben jeweils nur die Nutzer eines Klassenverbandes Zugang, damit sie über Hausaufgaben und offene Fragen diskutieren und einander helfen können.

Die ChemTics-Gründer wollen mit ihrem virtuellen Labor nicht nur Lernende in der Bundesrepublik unterstützen, sondern auch deutsche Schulen rund um den Erdball. Auf einer Weltkarte haben sie schon einmal ihren Zielmärkte markiert. Abb.: ChemTics

Die ChemTics-Gründer wollen mit ihrem virtuellen Labor nicht nur Lernende in der Bundesrepublik unterstützen, sondern auch deutsche Schulen rund um den Erdball. Auf einer Weltkarte haben sie schon einmal ihre Zielmärkte markiert. Abb.: ChemTics

Marktstart im April 2016

Bis zum April 2016 will das Trio den webbasierte Chemiebaukasten bis zur Marktreife treiben und weltweit vermarkten. Dann steht auch die offizielle Gründung der Firma „ChemTics“ an, die im Moment noch aus einem kleinen Büro besteht, das die Uni den drei Gründern im Chemie-Seminargebäude am Zelleschen Weg zur Verfügung gestellt hat. „Im ersten Gründungsjahr werden wir voraussichtlich vier weitere Leute brauchen und im fünften Jahr wollen wir auf 17 Mitarbeiter kommen“, kündigt Ralph Scholze an, der im Team für das die Finanzen zuständig ist. Einnahmen soll das Programm durch den Lizenzverkauf an Schulen und private Lernende generieren. Die Basisversion wird kostenlos sein, wer mehr Experimente will, muss dann zahlen. „Im dritten oder vierten Jahr werden wir wohl die ersten Gewinne schreiben.“

Auf jede Chemie-Frage eine Antwort

Bis dahin wollen die Gründer auch ihren virtuellen Chemiebaukasten noch mal ordentlich verbessern und erweitern: In der Startphase werden erst mal die Lernstoffe der Klassenstufen 7, 8 und 11 eingespeist sein. Lektionen für andere Schülergruppen und auch für Studenten sollen folgen. Scholze: „Unsere Vision ist, dass unser Baukasten irgendwann auf jede Chemiefrage eine Antwort parat hat.“ Autor: Heiko Weckbrodt

-> Weitere Infos im Uni-Journal der TU Dresden, Chemtics ist auf Facebook hier zu finden