Fachdidaktik Chemie

Educational Reconstruction of Critical Raw Materials

Sustainable technologies such as fuel cells should enable the transition to a post-fossil society with a sustainable energy supply. As this requires large quantities of inorganic raw materials, the energy transition can be seen as a material transition, i.e. a transition from fossil fuels to mineral raw materials. This meaningful context is essential for education for sustainable development in chemistry lessons and at extracurricular learning venues. It also reflects the core ideas of the Iron, upgraded! project: the substitution of critical metals with iron, research into „green“ catalysts and systemic perspectives on chemical elements in their structural embedding. Regarding methodology communication about this context requires knowledge of the concepts of experts and novices and a comparison of these concepts. This is where Yannick's research comes in. It focuses on the reflection of concepts such as the criticality and substitution of metals and the analysis of dynamic relationships in systems.

The CRC-subproject Ö plays a crucial role in bridging the gap between scientific research and education. This collaboration facilitates a rapid and effective integration of cutting-edge scientific discoveries into educational settings. One notable example is the utilization of iron-based catalysts for the oxygen reduction reaction in fuel cells. Yannick's focus extends to creating innovative educational resources, including model experiments, that play a vital role in communicating the findings of university research, by ensuring accessibility to a diverse audience.

• Legscha, Y.L., Lamers, H., Rose, M. & Prechtl, M. (angenommen). Bestens verlinkt: MOFs. Neue poröse Materialien am Beispiel eines Eisen-Trimesinsäure-Gels entdecken. Naturwissenschaften im Unterricht – Chemie (erscheint Nov. 2025).
• Legscha, Y.L., Prechtl, M., Kritische Rohstoffe didaktisch rekonstruiert. In v. Vorst (Ed.), GDCP, 2025 (wird in neuem Tab geöffnet), 105-108.
• Prechtl, M., Boughamari, B., Czernek, J.A., Legscha, Y.L., Critical Raw Materials from the Students′ Perspective – Findings from Surveys with a Focus on Platinum Group Metals. ChemKon, 2025, 32(5), 149-154. DOI: 10.1002/ckon.202400057
• Ibraj, K., Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (2024). BNE-Lehrkräftefortbildung durchgeführt von Lehramtsstudierenden. Facetten eines experimentellen Moduls in der Chemiedidaktik. In N. Graulich, J. Arnold, S. Sorge & M. Kubsch (Hrsg.), Lehrkräftebildung von morgen – Beiträge der Naturwissenschaftsdidaktiken zur Förderung überfachlicher Kompetenzen (S. 101-109). Münster: Waxmann (doi:10.31244/9783830997962.01).
• Legscha, Y.L., Ibraj, K., Prechtl, M., Diversitätssensible Wissenschaftskommunikation – visuelles Storytelling zur Brennstoffzellentechnologie mit Role Models. In Brovelli et al. (Eds.), Gendersensibilisierung in der Ausbildung von Natur- und Techniklehrpersonen. Hep, 2024, 118-127, DOI: 10.36933/9783035526493
• Legscha, Y.L., Prechtl, M., Wie lässt sich ein nachhaltiger Umgang mit Rohstoffen vermitteln? Vorstellung der didaktisch-empirischen Begleitforschung zu Iron, upgraded! In v. Vorst (Ed.), GDCP, 2023 (wird in neuem Tab geöffnet), 627-630.
• Prechtl, M., Ibraj, K., Legscha, Y.L., Nachhaltigkeit frühzeitig im Spiralcurriculum des Chemieunterrichts verankern. Ein Appell für die Stärkung des Kontextes kritische Metalle. MNU, 2023, 76, 505-512 (wird in neuem Tab geöffnet).
• Prechtl, M. & Legscha, Y.L. (2022). Storytelling zu Seltenerdelementen. Plus Lucis (wird in neuem Tab geöffnet), 1, 11-15.

Talks

• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (27.08.2025). Exploring Students’ Conceptions of Critical Raw Materials and Their Availability. ESERA-Conference, Copenhagen.
• Prechtl, M. & Legscha, Y.L. (24.04.2025). Eisen, neu gedacht! VCÖ-Kongress, Graz. (Keynote mit Demonstrationsexperimenten).
• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (11.09.2024). Kritische Rohstoffe didaktisch rekonstruiert. GDCP-Jahrestagung 2024, Bochum.
• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (06.09.2024). Students’ and scientists’ conceptions of the supply risk dimension of critical raw materials. ECRICE 2024, 16 European Conference on Research in Chemical Education. Lissabon.
• Legscha, Y.L., Ibraj, K. & Prechtl, M. (12.09.2023). Didaktische Rekonstruktion einer nachhaltigen Rohstoffwende. GDCP-Jahrestagung 2023, Hamburg.
• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (29.04.2023). Warum wir uns im Chemieunterricht mit anorganischen Rohstoffen befassen sollten. MNU-Bundeskongress, Koblenz.
• Legscha, Y.L., Ibraj, K. & Prechtl, M. (14.02.2023). Bildung für nachhaltige Entwicklung am Beispiel der Rohstoffchemie. GDCP-Schwerpunkttagung „Bildung für nachhaltige Entwicklung – Symposium zu aktuellen Forschungs- und Entwicklungsprojekten“, TUM Akademiezentrum Raitenhaslach.
• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (08.12.2022). Kritische Rohstoffe als Anlass für chemisch-technische Innovationen. Universität zu Köln.
• Legscha, Y.L. (05.10.2022). Project Ö: Public Relations and Outreach (CRC 1487), Weinheim.
• Prechtl, M. & Legscha, Y. L.(12.04.2022). Kritikalität von Metallen – aktuelle Herausforderungen und Lösungsansätze im Chemieunterricht thematisieren, MNU-Bundeskongress in Koblenz (online).

Posters

• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (09.09.2025). Konzeption und Evaluation eines innovativen Lernsettings zu Membran-Elektroden-Einheiten in PEMFC. GDCP-Jahrestagung, Frankfurt am Main.
• Prechtl, M., Boughamari, B., Czernek, J.A., Ibraj, K. & Legscha, Y.L. (05.09.2024). Surveys on Students’ Perceptions of the Criticality of Metals – exemplified by Platinum and Iron in Sustainable Technologies. ECRICE 2024, 16 European Conference on Research in Chemical Education. Lissabon.
• Ibraj, K., Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (13.09.2023). Bildung für nachhaltige Entwicklung durch Systems Thinking? GDCP-Jahrestagung 2023, Hamburg.
• Prechtl, M., Legscha, Y.L., Ibraj, K. (04.09.2023). Science Communication Comics. Potenziale des Formats am Beispiel von Public Relations zu Iron, upgraded!. GDCh-Wissenschaftsforum 2023, Leipzig.
• Ibraj, K., Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (04.09.2023). Wege zum Systems Thinking in der Bildung für nachhaltige Entwicklung. GDCh-Wissenschaftsforum 2023, Leipzig.
• Legscha, Y.L., Ibraj, K. & Prechtl, M. (04.09.2023). Nachhaltige Rohstoffnutzung im Fokus – Perspektiven von Schüler:innen zu Herausforderungen im Umgang mit Rohstoffen. GDCh-Wissenschaftsforum 2023, Leipzig.
• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (05.10.2022). Introducing the accompanying empirical educational research of Iron, upgraded! General Assembly (CRC 1487), Weinheim.
• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (15.09.2022). Wie lässt sich nachhaltige Ressourcennutzung öffentlichkeitswirksam kommunizieren? Einblicke in Public Relations von Iron, upgraded! – Fortbildungs- und Vortragstagung der Fachgruppe Chemieunterricht in der GDCh: „Chemie nachhaltig kommunizieren!“. Universität Osnabrück.
• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (13.09.2022). Nachhaltiger Umgang mit anorganischen Rohstoffen. Vorstellung von Iron, upgraded! – Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik: „Lernen, lehren und forschen in einer digital geprägten Welt“, RWTH Aachen.

Workshops

• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (25.04.2025). Brennstoffzellen experimentell erschließen und im Kontext von Nachhaltigkeit vermitteln. VCÖ-Kongress, Graz.
• Prechtl, M. & Legscha, Y.L. (25.04.2025). Science Communication Comics. VCÖ-Kongress, Graz.
• Ibraj, K., Legscha, Y.L. & Fischer, H.; gemeinsam mit Student:innen (25.01.2025). Fortbildung für Lehrkräfte. Schulversuche im Kontext einer Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE), 10:00–14:00 Uhr, TUDa/CRC Iron, upgraded!
• Legscha, Y.L., Ibraj, K. & Prechtl, M. (05.06.2024). Brennstoffzellen funktional denken und experimentell erschließen. Fachtag „Abenteuer Naturwissenschaft – Nachhaltigkeit im Fokus: entdecken – bewerten – handeln“ (Hessische Lehrkräfteakademie), Frankfurt.
• Prechtl, M., Legscha, Y.L., Ibraj, K., Niese, L., Fischer, H.M. & Schan, L. (05.06.2024). Kritikalität als Motor chemisch-technischer Innovation. Fachtag „Abenteuer Naturwissenschaft – Nachhaltigkeit im Fokus: entdecken – bewerten – handeln“ (Hessische Lehrkräfteakademie), Frankfurt.
• Prechtl, M., Legscha, Y.L., Ibraj, K. & Niese, L. (22.05.2024). Miniaturisierte Experimente und Nachhaltigkeit im Chemieunterricht – Science Communication by Iron, upgraded! Lehrkräftefortbildung, TU Darmstadt.
• Ibraj, K., Legscha, Y.L. & Prechtl, M.; gemeinsam mit den Student:innen E. Elbert, C. Fischer, P. Giessl, F. Heid, T. Held, L. Kölbl, R. Krömer, J. Kuon, D. Link, L. Morian, J. Saaler, T. Steinbrügge und L. Wolf (20.01.2024). Fortbildung für Lehrkräfte. Gebrauchsmetalle – nachhaltige Perspektiven für den Chemieunterricht (Sek. I und Sek. II). Science Communication by Iron, upgraded!, 10:00–13:30 Uhr, TUDa.
• Prechtl, M., Legscha, Y.L. & Ibraj, K. (29.04.2023). Paper-Cut-Out-Comics – Science Communication by Iron, upgraded! MNU-Bundeskongress, Koblenz.
• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (21.02.2023). ART HACKS für den NaWi-Unterricht – Science Communication by Iron, upgraded! 77. Fortbildungswochen von Plus Lucis (Verein zur Förderung des physikalischen und chemischen Unterrichts). Universität Wien.
• Prechtl, M. & Legscha, Y.L. (03.02.2023). Role Models gendersensibel visualisieren – Science Communication by Iron, upgraded! Tagung „Gendersensibilisierung in der Ausbildung von Natur- und Techniklehrpersonen“, PH Luzern.
• Ibraj, K., Legscha, Y.L. & Prechtl, M.; gemeinsam mit den Student:innen Gettmann, M., Kockel, C. Kuon, J.P., Noyan, S., Schan, J., Schan, L., Schiemann, R.E., Schmidt, F. & Spanheimer, S.M. (14.01.2023). Fortbildung für Lehrkräfte. Chemistry goes green – nachhaltige Chemie im Schulversuch (Oberstufe). Science Communication by Iron, upgraded!, 10:00 – 14:00 Uhr, TU Darmstadt.
• Legscha, Y.L. & Prechtl, M. (30.11.2022). Fortbildung für Lehrkräfte im Vorbereitungsdienst (LiV). Mikrochemische Schulversuche im Kontext nachhaltiger Chemie – Science Communication by Iron, upgraded!, 9:00 – 15:00 Uhr, TU Darmstadt.
• Legscha, Y.L., Brinkmann, U., Ibraj, K. & Prechtl, M. (28.09.2022). Public-Relations-Experimentalworkshop von Iron, upgraded! für Schüler:innen der gymnasialen Oberstufe: „Chemie sieht grün! Nachhaltige Perspektiven auf Technologien und Jobs (Teil 2): Energiespeicherung mit Eisenverbindungen nach dem Redox-Flow-Prinzip“, 28.09.2022, 8–14.30 Uhr, Attendorn.
• Legscha, Y.L., Brinkmann, U., Ibraj, K. & Prechtl, M. (27.09.2022). Public-Relations-Experimentalworkshop von Iron, upgraded! für Schüler:innen der gymnasialen Oberstufe: „Chemie sieht grün! Nachhaltige Perspektiven auf Technologien und Jobs (Teil 1): Elektrochromes Schalten mit Eisenkomplexen“, 27.09.2022, 11–15 Uhr, Attendorn.

Events

Team der Fachdidaktik Chemie, Dozent:innen/Doktorand:innen der Fachbereiche 7 und 11, externe Gäste (04.07.2024). Be with it! – 2024. Nachhaltigkeit/nachhaltige Wissenschaft & Empowerment of Girls/Women. Darmstadt.

School Visits

• Prechtl, M., Legscha, Y.L. & Ibraj, K. (20.03.2024), Eisen, neu gedacht! Substitutionen als nachhaltige Chancen für die Energiewende. Lichtenbergschule, Darmstadt.
• Prechtl, M., Legscha, Y.L. & Lamers, H. (19.02.2024), Eisen, neu gedacht! Substitutionen als nachhaltige Chancen für die Energiewende. Georg-Büchner-Schule, Darmstadt.

• Kessler, A. (2024). Fachdidaktische Implementierung der Thematik FeNC-Katalysatoren in Experimenten mit dem Brennstoffzellen-Kit im Kontext einer Bildung für nachhaltige Entwicklung.
• Krömer, R. (2024). Entwicklung und didaktische Reflexion eines Modellexperiments zur Funktionalität von Membran-Elektroden-Einheiten in Brennstoffzellen.
• Boughamari, B. (2023). Entwicklung und Interpretation einer Befragung von Schüler:innen zum Kontext Rohstoffkritikalität von Platin.
• Schäfer, K. (2023). Von der Natur inspiriert – Porphyrine in chemisch-technischen Innovationen. Eine chemiedidaktische Reflexion.
• Czernek, J.A. (2022). Nachhaltigkeit in der Chemie – eine quantitative Befragung von Schüler:innen.