In den naturwissenschaftlichen Bereichen sind folgende vier elementare Standardprozesse des Unterrichts besonders zu berücksichtigen:

• Information, Instruktion, Demonstrationsexperiment: frontal auf die vortragende Person / das Präsentationsmedium gerichtet

• Experiment: individuell oder in Kleingruppen, auf den Experimentiertisch / die Werkbank gerichtet

• Dokumentation & Recherche, Wiederholung & Übung, Reflexion: individuell oder in Kleingruppen, auf den Lese- und Schreibplatz / Computer gerichtet

• gemeinsames Auswertungsgespräch: Face-to-Face / Gesprächskreis

Für forschendes Lernen sind sowohl Selbständigkeit von Schülerinnen und Schülern als auch eine gute Übersicht der Lehrkräfte über die Aktivitäten wichtig.

Um diese Standardprozesse angemessen zu bedienen, haben sich in den letzten Jahren vier unterschiedliche räumliche Lösungen herauskristallisiert:

• All-in-One:
  Der naturwissenschaftliche Fachraum wird multifunktional ausgestattet, so dass – mit einigen Kompromissen – alle vier Standardprozesse innerhalb eines Raumes realisierbar sind.

• Rucksack-Prinzip:
  Der Experimentierbereich wird in einen eigenen Raum ausgelagert und von der Fläche für Instruktion, Dokumentation und Auswertungsgespräch getrennt.

• Fachraumcluster:
  Experimentierbereiche werden zu einer größeren Experimentierfläche in der Clustermitte zusammengelegt, was sowohl die Experimentiermöglichkeiten selbst als auch selbständiges Arbeiten räumlich unterstützt.

• Werkhalle:
  Die Gesamtfläche wird durch aktivitätsbezogene Bereiche definiert. Damit werden Bereiche geschaffen, die für jeden der vier Standardprozesse in Raumzuschnitt und Ausstattung speziell für die jeweilige Tätigkeit optimiert werden können.

Alle vier Typen können durch ein Freiraumlabor ergänzt werden: Wenn der naturwissenschaftliche Bereich direkt mit dem Außenraum verbunden ist, kann dieser unmittelbar als Praxis- und Beobachtungsfeld einbezogen werden.

Welche räumliche Lösung für eine Schule am besten geeignet ist, hängt wesentlich davon ab, welchen Stellenwert das eigenständige Experimentieren haben soll, welche Aktivitäten in einen besonders geschützten Laborbereich verlegt werden müssen und welchen Umfang fachübergreifende Projektarbeit einnehmen soll.

Die klassischen MINT-Fächer (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) erleben eine Erweiterung, die auch das räumliche Konzept beeinflusst. Immer mehr Bundesländer führen zusätzliche Fächer wie »Naturphänomene« oder »NWT« (Naturwissenschaft und Technik) ein, die die fächerübergreifende Perspektive stärken. Damit wird es notwendig, Technik- oder Werkräume in Anbindung an die Naturwissenschaften zu platzieren und naturwissenschaftliche Räume so auszustatten, dass sie fachübergreifende Fragestellungen bedienen können, also nicht nach den klassischen Fächern Biologie, Physik, Chemie getrennt werden. Zum anderen werden mit Kunst und Naturwissenschaft zwei scheinbare Gegensätze zusammengeführt. Im Kontext von digitaler Gestaltung entwickeln Informatik und Kunstunterricht sowie Naturwissenschaften eine neue Nähe und greifen für produktionsorientierte Projekte auf die Werkstätten zu, die für das Technikfeld zur Verfügung stehen. Damit entstehen neue Raumformate: z. B. ein vielseitiger »Maker Space« als offenes digitales Labor, das das Themenspektrum vom 3D-Druck bis zur Robotik und Mikroelektronik erweitert.

Projektarbeit und selbstorganisiertes Lernen erfordern räumliche Umgebungen, die auf die eigenständige Arbeit von Schüler*innen ausgerichtet sind. Gemäß der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV Regel 113-018 I-2.1 für den Unterricht in Schulen mit gefährlichen Stoffen (bzw. Richtlinie zur Sicherheit im Unterricht RiSu I-2)) ist das Betreten konventioneller Fachräume ohne Aufsicht nicht gestattet. Viele Experimente und Aktivitäten in den Naturwissenschaften benötigen jedoch keine speziellen Sicherheitsvorkehrungen. Um leicht zugängliche Experimentierbereiche zu ermöglichen, die ohne diese strengen Sicherheitsanforderungen genutzt werden können, ist es notwendig, diese räumlich von den spezialisierten Unterrichtsbereichen abzugrenzen, die für die Arbeit mit gefährlichen Stoffen eingerichtet sind.

Die Richtlinie zur Sicherheit im Unterricht (RiSu) wird von der Kultusministerkonferenz herausgegeben und liefert Handreichungen sowohl für die Raumplanung als auch für Arbeitsabläufe von Fachunterricht an Schulen. Dabei führt sie auf etwa 300 Seiten die für den naturwissenschaftlichen Unterricht relevanten einzelnen Regelungen und Normen der Technischen Regeln für Arbeitsstätten aus der Arbeitsstättenrichtlinie (ASR), Vorschriften der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) und entsprechende DIN inhaltlich zu einer übergreifenden Vorlage zusammen.

Die für die konkrete Planung von naturwissenschaftlichen Fachbereichen relevanten Vorgaben, auf denen die RiSu aufbaut, finden sich fokussiert auch in der Unfallverhütungsvorschrift Schulen (DGUV Vorschrift 81) und Unterricht in Schulen mit gefährlichen Stoffen (DGUV Regel 113-018). Ferner gibt die Unfallversicherung eine eigene zusammenfassende Branchenregel (DGUV Regel 102-601 Branche Schule / 2019) heraus. Diese gibt einen allgemeinen Überblick über alle sicherheitsbezogenen Anforderungen an Schule und verweist dann auf die jeweils relevanten DGUV-Regeln, Technischen Regeln der Arbeitsstättenrichtlinie (ASR) und entsprechende DIN.

Hinsichtlich des Brandschutzes ist zu beachten, dass die Vorgaben der Unfallkasse über die der Muster-Schulbaurichtlinie hinausgehen. So müssen für Fachräume mit erhöhter Brandgefahr mindestens zwei sichere Fluchtmöglichkeiten vorhanden sein (DGUV Regel 81, §21 (2)).