Under den grundliga omgestaltning, som efter novemberrevolutionen 1918 genomfördes inom tyska skolväsendet, gick Hamburg i spetsen för reformerna. Skolorna där ställdes under omedelbar ledning av ett råd, valt av föräldrarna och vederbörande lärarkår. På förslag av denna organisation kallades Petersen 1920 till ledare för realskolan i Hamburg-Winterhude med uppdrag, att reformera denna till en fullständig läroanstalt enligt de nya pedagogiska idéerna. Planen förelåg färdig 1921, och vid detta läroverk, som fick det nya namnet "Lichtwarkschule", var Petersen lärare och ledare till 1923, då han kallades till professor i pedagogik vid Jena universitet samt direktor för pedagogiska institutet och för universitetsskolan där. År 1924 hade han färdig en plan för universitetsutbildning åt samtliga skolors lärare, sålunda även åt folkskollärarna.