A major challenge in modern society is the need to increase awareness and excitement with regard to science, technology, engineering and mathematics (STEM) and related careers directly or among peers and parents in order to attract future generations of scientists and engineers. The numbers of students aiming for an engineering degree are low compared to the options available and the workforce needed. This may, in part, be due to a traditional lack of instruction in this area in secondary school curricula. In this regard, STEM outreach programs can complement formal learning settings and help to promote engineering as well as science to school students. In a long-term outreach collaboration with scientists and engineers, we developed an outreach program in the field of magnetoelectric sensing that includes an out-of-school project day and various accompanying teaching materials. In this article, we motivate the relevance of the topic for educational outreach, share the rationales, objectives and aims, models and implementation strategies of our program and provide practical advice for those interested in outreach in the field of magnetoelectric sensing.
Zusammenfassung: Die in diesem Artikel vorgestellte Unterrichtseinheit thematisiert das Basiskonzept der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen anhand des Phänomens der Piezoelektrizität. Die Unterrichtseinheit ist für den Chemieunterricht in der Sekundarstufe I ausgelegt und bildet eine gewinnbringende Ergänzung zu der Betrachtung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen bei Salzen. Das interessante und zukunftsrelevante Phänomen der Piezoelektrizität wird auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen untersucht, auf denen Zusammenhänge zwischen Struktur und Eigenschaften herausgestellt werden. Durch diese Vorgehensweise kann das Basiskonzept als strukturierendes Element des Fachwissens gefestigt werden. Zudem wird durch die sukzessive Konkretisierung der fachlichen Erklärung des Phänomens das komplexe Thema zugänglich und verständlich. Neben diesem theoretischen Zugang zum Phänomen züchten die Schüler:innen eigene piezoelektrische Kristalle, anhand derer sie anschließend den piezoelektrischen Effekt in einem selbstkonstruierten Versuchsaufbau messen kçnnen.
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