Umweltchemie interaktiv: Biologisch abbaubare Chemikalien im Fokus

Biologisch abbaubare Chemikalien werden zunehmend als nachhaltige Alternativen zu herkömmlich genutzten Chemikalien diskutiert und gewinnen an Bedeutung in der Nachhaltigkeitsdebatte und Umweltforschung. Die Bewertung der Potenziale und Grenzen biologisch abbaubarer Chemikalien erfordert ein tiefgehendes Verständnis biologischer und chemischer Prozesse in relevanten Umweltsystemen. Eine fundierte Ausbildung in diesem Bereich ist essenziell, um Studierende als zukünftige Fachkräfte in Forschung, Industrie und Regulierung optimal vorzubereiten.

Vor diesem Hintergrund wurde 2023 das Wahlmodul "Towards Zero Pollution: Environmental Biotransformation of Organic Chemicals" im Masterstudienprogramm Environmental Systems der Universität Wien eingeführt. Die Lehrveranstaltung richtet sich primär an Studierende ab dem dritten Mastersemester und vermittelt wissenschaftliche Methoden zur Analyse und Bewertung des biologischen Abbaus organischer Chemikalien. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der kritischen Auseinandersetzung mit Fachliteratur, der systematischen Bewertung experimenteller Daten und der präzisen Kommunikation wissenschaftlicher Erkenntnisse, sowohl mündlich als auch schriftlich. Durch diese Schwerpunkte werden essenzielle Kompetenzen gefördert, die es den Studierenden ermöglichen, sich kritisch und differenziert mit dem Thema auseinanderzusetzen und ihre Expertise sowohl in der akademischen Forschung als auch in der Lehre, der Industrie oder in Bereichen der chemischen Regulierung einzusetzen.

In der ersten Hälfte des Semesterkurses werden grundlegende Konzepte zur biologischen Umsetzung organischer Verbindungen und relevanten Techniken aus der chemischen und biologischen Analytik vermittelt. Vorlesungseinheiten in Präsenz, die mit Lernaktivitäten angereichert sind, bieten das theoretische Fundament. Begleitend vertiefen die Studierenden durch die Bearbeitung von Übungen im Selbststudium das Verständnis und trainieren die Anwendung wissenschaftlicher Methoden. Die Studierenden erhalten auf ihre schriftlichen Lösungen dieser Übungen sowohl schriftliches Feedback (individuell) als auch mündliches Feedback (im Plenum). Das gemeinsame Besprechen der Ergebnisse fördert die Reflexion, die Dialogfähigkeit und das sichere Durchdringen der wichtigsten Konzepte und Methoden durch alle Studierenden.

Ein zentraler Bestandteil der Lehrveranstaltung ist die Analyse aktueller wissenschaftlicher Publikationen in einem Journal Club-Format in der zweiten Hälfte des Semesterkurses. Die Studierenden arbeiten in Kleingruppen (bisher jeweils 2-3 Studierende pro Gruppe) und wählen selbst Fachartikel zu einem gegebenen, und zur Lehrveranstaltung passenden, Thema aus, die sie inhaltlich aufbereiten und kritisch hinterfragen. Die Lehrperson bespricht die Auswahl der Fachartikel mit den Studierenden und bietet an, zusätzliche oder alternative Fachartikel vorzuschlagen. Studierende moderieren die Präsentationen und die anschließende kritische Diskussion der Fachartikel (mit Schwerpunkt auf Stärken und Schwächen der Studien), wodurch sie ihre Fähigkeit zur strukturierten wissenschaftlichen Argumentation und Gesprächsführung vertiefen. Dieser Prozess stärkt nicht nur die Dialogfähigkeit, sondern auch die Teamfähigkeit, da die Kleingruppen gemeinsam ihre Argumente erarbeiten und die Moderation aufteilen. Die Lehrperson hält sich bei Moderation und Diskussion bewusst zurück, stellt aber gleichzeitig sicher, dass die wissenschaftlichen Fakten korrekt sind und steht jederzeit für technische Fragen und Ergänzungen zur Verfügung. Zudem gibt die Lehrperson gezieltes Feedback zur inhaltlichen Analyse sowie zur Moderations- und Präsentationstechnik. Dieses Feedback geschieht einerseits durch ein im Vornhinein besprochenes schriftliches Bewertungsraster für jede Gruppe, andererseits mündlich im Plenum – wo auch Peer-Feedback ausdrücklich gefördert wird. 

Zum Abschluss des Kurses verfassen die Studierenden individuell ein schriftliches Gutachten einer aktuellen Publikation ("Mock Peer-Reviewing"). Diese Aufgabe stärkt die Kompetenz, wissenschaftliche Ergebnisse präzise zu bewerten, Argumente schlüssig zu formulieren und sich mit dem Begutachtungsprozess wissenschaftlicher Arbeiten auseinanderzusetzen. Die Verbindung von mündlicher und schriftlicher Auseinandersetzung mit Fachliteratur unterstützt gezielt die Entwicklung zentraler wissenschaftlicher Kompetenzen. Ein weiterer wichtiger Aspekt des Kurses ist zudem die explizite Thematisierung des wissenschaftlichen Publikationsprozesses. Die Lehrperson erläutert im Vorlesungsteil, welche Schritte ein wissenschaftlicher Artikel durchläuft – von der Einreichung bis zur Veröffentlichung – und beleuchtet mögliche Limitationen dieses Prozesses. Diese Diskussion hat sich als essenzielle Grundlage für eine kritische Auseinandersetzung der Studierenden mit Primärliteratur herausgestellt.

Die Lehrveranstaltung berücksichtigt unterschiedliche Bildungsbiografien und interdisziplinäre Zugänge. Studierende mit chemischem, biologischem, umweltwissenschaftlichem oder verwandtem Hintergrund können ihre individuellen Perspektiven einbringen, was zu einer vielseitigen Diskussion beiträgt. Die Kombination aus Wissensaneignung und direkter Anwendung erlaubt eine differenzierte Vertiefung je nach Vorwissen. Ein wichtiges Prinzip des Lehrprojekts ist es, basierend auf dem Konzept Bildung für Nachhaltigkeit, den Studierenden im Verlaufe der Veranstaltung ausreichend Zeit für Reflexion zu geben und somit ein tiefes und dauerhaftes Lernen zu ermöglichen. Die aktive Rolle der Studierenden bei der Auswahl und Präsentation wissenschaftlicher Literatur fördert zudem ihre Reflexionsfähigkeit und ihre Fähigkeiten in Literaturrecherche. Durch die partizipative Gestaltung des Kurses, bei der Studierende aktiv in die Auswahl von Inhalten eingebunden sind und durch ihre Moderation Verantwortung übernehmen, wird ein hohes Maß an Eigenständigkeit und Eigenverantwortung gefördert.

Seit der Einführung der Lehrveranstaltung zeigen Lehrveranstaltungsevaluierungen eine hohe Zufriedenheit der Studierenden. Studierende erzielten zudem einen deutlichen Kompetenzzuwachs – sowohl in der kritischen Auseinandersetzung mit Fachliteratur, als auch in inhaltlichen Fragen um biologisch abbaubare Chemikalien. Die Struktur der Lehrveranstaltung ermöglicht eine kontinuierliche Anpassung an aktuelle wissenschaftliche Entwicklungen, z.B. neue Publikationen, Methoden und Erkenntnisse, sowie an das Feedback der Teilnehmenden. Durch die Verbindung von methodischer Einführung, analytischem Denken, Teamarbeit und kommunikativer Praxis stellt die Lehrveranstaltung, welche jährlich angeboten wird, eine fundierte Vorbereitung auf wissenschaftliche und forschungsnahe Berufsfelder dar.