Kategorie: MINTec

Vom 24. bis 26.05.2023 richtete das Helmholtz-Gymnasium in Karlsruhe zusammen mit dem KIT ein MINT-EC Camp zu erneuerbaren Energien aus. 20 hochmotivierte Schülerinnen und Schüler aus dem In- und Ausland erhielten Einblicke in die Forschung und Inspirationen für Studien- und Berufsfelder aus dem Bereich der regenerativen Energien.

Eike, Emilia, Alexander, Nathalie und Martin sind konzentriert bei der Sache. Die Schülerinnen und Schüler bauen im Wasserlabor des KITs an einem Wasserrad. Zuvor haben sie die theoretische Leistung eines oberschlächtigen Wasserrades bestimmt, nun soll ein solches Wasserrad gebaut und anschließend sollen Daten empirisch erfasst werden. Ist die Diskrepanz zwischen dem errechnetem Wert und dem gemessenen groß, muss am Wasserrad nachgebessert werden. Dabei wird der Wirkungsgrad, also der Quotient aus tatsächlicher Leistung zu theoretischer Leistung bestimmt und mit Hilfe einer Formel und den empirisch erhobenen Messwerten der optimale Betriebsbereich des konstruierten Wasserrads ermittelt. 

Das vom Helmholtz-Gymnasium in Karlsruhe organisierte  MINT-EC Camp ist in vollem Gang. Rund 100 Schüler*innen im Alter von 16 bis 18 Jahren haben sich für das mehrtägige Camp in Karlsruhe beworben, 20 wurden ausgewählt. Die Teilnehmenden kommen aus Karlsruhe, Stuttgart, Heilbronn, München, Frankfurt, Nordrhein-Westfalen, Nordfriesland eine Schülerin ist sogar von einer deutschen Schule in Washington, USA angereist. Ihre Anreise haben sie selbst organisiert, für das Programm sowie für die Unterbringung und Verpflegung vor Ort sind Frau Dr. Wolff und Herr Unger vom Helmholtz-Gymnasium verantwortlich.  

Am Nachmittag fahren die Jugendlichen zum Campus Nord und lernen im Wasserstoff Technikum, die Sicherheitsanforderungen an diese Technologie, kennen. In mehreren riesigen Druckkammern wird die Ausbreitung von Wasserstoff beobachtet und werden die Entwicklungen von Explosionen untersucht, erklärt Professor Jordan, Leiter der Abteilung Wasserstoff am Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit. Neben der Besichtigung der Anlagen war die Fahrt mit dem Wasserstoffbetrieben KITBus mit ein Highlight. „In der Schule hört sich Energie aus Wasserstoff so abstrakt an, ich wusste gar nicht, dass die Arbeiten dazu schon so konkret sind“, sagt Babett begeistert, „jetzt sitze ich in einem Bus, der mit Wasserstoff fährt, das ist voll krass“.  Michael Gauß vom Zentrum für Mediales Lernen, der das Camp-Programm für das KIT organisiert hat, meint: „Die Schülerinnen und Schüler sind sehr interessiert  – es macht großen Spaß mit ihnen zu arbeiten.“ Gauß hofft, dass sich diese Begeisterung für Naturwissenschaften später auf die Berufswahl auswirkt und sie nach dem Abitur am besten gleich am KIT mit einem MINT Studium beginnen. 

Am nächsten Tag stand die Besichtigung eines Geothermie Kraftwerks in Insheim auf dem Programm. Dipl. Geologe Bernhard Potthoff gab eine theoretische Einführung in die Energie aus dem Erdinneren. „Unter unseren Füßen schlummert ein bislang kaum genutztes Potenzial“, erklärt Potthoff. „In zwei bis drei Kilometern Tiefe lagert Thermalwasser mit mehr als 100°C, damit könnte man nicht nur ganze Städte beheizen, sondern auch Turbinen zur Stromerzeugung antreiben. Anders als bei Wind- und Sonnenenergie, deren Gewinnung in Abhängigkeit vom Wetter schwankt, ist die Wärme aus dem Boden dauerhaft verfügbar und importunabhängig“. Dabei stellt Potthoff nicht nur die Vorteile dar, sondern geht auch auf die Risiken der Geothermie ein.  Erdwärme-Bohrungen sorgten für Hebungsrisse mit hohem Schaden, auch Erdbeben wurden bereits mehrfach durch Bohrungen ausgelöst. Er zeigt auch ganz konkret, z.B. wie der Bundestag in Berlin mithilfe von Erdwärme im Winter geheizt und im Sommer gekühlt werden kann.

Anschließend führte Frau Sarah Herfurth von der Firma Vulcan Energie, die Schülerinnen und Schüler durch das Geothermiekraftwerk und erklärte neben der Stromgewinnung auch die Versorgung von ca. 800 Haushalten mit Fernwärme. Schließlich gewährte sie noch Einblick in die Labore zur Lithiumgewinnung. Vulcan Energie möchte Lithiumhydroxid auf Basis von Thermalwasser im Oberrheingraben gewinnen und demnächst damit die europäische Automobilindustrie über kurze Wege beliefern, Abnahmeverträge gibt es bereits viele, so Herfurth.

Auf der Rückfahrt zum Campus wo nach dem Mensaessen mehrere Modellexperimente zur Geothemie auf die Teilnehmenden warten, wird weiter über das Thema Geothermie diskutiert. 

Wir möchten an dieser Stelle bei der Vector Stiftung herzlich danken, ohne deren finanzielle Förderung dieses Camp nicht hätte angeboten werden können.

Dr. Doris Wolff

Das Helmholtz-Gymnasium präsentiert NwT Projekte auf dem Jungforschertag der Bundesgartenschau in Mannheim

Gleich wenn man den Spinelli-Park auf der BUGA in Mannheim betritt fallen einem hinter bunten Blumenrabatten die großen, gelben  Buchstaben The LÄND auf. Doch wer am 19. Juli 2023 in Halle 33, dem  „Treffpunkt Baden-Württemberg“ eine bunte Blütenpracht erwartet, ist zunächst einmal verwundert.  Stattdessen erwarten den Besucher eine Kugelbahn, ein 3-D-Drucker, Prototypen von Getriebefahrzeugen und Windpumpen. Aus einem Holzkasten erklingt Herrn Laßmanns Stimme: “Ruhe im Gang ich schreib´ grad eine Klassenarbeit!”.  Sieben Neuntklässler und drei Achtklässlerinnen des Helmholtz-Gymnasiums präsentieren auf der BUGA Projekte aus dem NwT Unterricht und präsentierten NwT (Naturwissenschaft und Technik) – Ein Unterrichtsfach in Baden-Württemberg. Daneben werden weitere MINT-Projekte aus “The Länd” vorgestellt, z.B. Stützpunktschulen für Molekularbiologie, die Jugendakademie Mannheim oder innovative und teils prämierte Forschungsarbeiten aus Jugend experimentiert und Jugend forscht.  

Schulklassen bevölkern an diesem Tag die BUGA. „Es spannend zu sehen wie eine Schülerin begeistert vor einem mit 3-D-Drucker gebauten Kugelbahn steht und ihrem Lehrer erklärt, so etwas möchte ich auch mal in der Schule bauen”, sagt Ockert. „Die BUGA, ein Treffpunkt für Jung und Alt”, fügt Julian hinzu, „manchmal weiß man gar nicht wer mehr Spaß am experimentieren hat, die Schüler oder die über Sechzigjährigen, die ganz fasziniert vor dem 3-Drucker stehen oder mit der Kugelbahn und dem Getriebefahrzeug spielen und meinen so einen Unterricht hätten sie früher auch gerne gehabt”. „Die Menschen fragen sich: ’Was ist das? Das passt hier doch gar nicht rein?’ Dadurch wird die Neugier geweckt“, sagt Malte Hüser, der die Gruppe zusammen mit Dr. Doris Wolff betreut. Frau Wolff ergänzt, „bei der BUGA wird mit Dualität gespielt – die klassisch gestalteten Blumenrabatten kann man im Luisenpark bestaunen, das Gelände der ehemaligen US-Army, das Spinelli-Areal ist ein Experimentierfeld, hier geht es darum Themen zu entdecken, die den Alltag in Zukunft bestimmen werden. Die vier Leitthemen sind Umwelt- und Klimaschutz, Nachhaltigkeit, Energie und Nahrungssicherung und dazu passt der Beitrag der Karlsruher Jungforscher sehr gut”. Das große Interesse der Besucherinnen und Besucher zeigt sich unter anderem an zahlreichen lobenden Kommentaren sowie diversen Fragen, welche die Jugendlichen kompetent beantworten. 

Dr. Doris Wolff

Von Mittwoch bis Donnerstag, den 10. bis 11. Mai 2023 fand der Life Sciences Schülerkongress in Basel und Lörrach statt. 

Ziel der Veranstaltung war, die Motivation der Schüler:innen für Fragestellungen aus dem Bereich der Life Sciences und der Naturwissenschaften im Allgemeinen zu fördern und das gemeinsame Interesse für die interkulturelle und grenzüberschreitende Zusammenarbeit weiterzuentwickeln. Im Mittelpunkt standen der Austausch mit Wissenschaftler:innen, Vertreter:innen der Wirtschaft und den teilnehmenden Schüler:innen. Verschiedenste Themenfelder aus der Life Sciences wurden vorgestellt, die ethischen Aspekte diskutiert und einige Ausblicke gewagt. Dies wurde durch Vorträge von Fachwissenschaftler:innen und Schüler:innen und einem Besuch des Novartis-Pavillons erreicht.

Voraussetzung für die Teilnahme war die Belegung eines Schwerpunkt- bzw. Leistungsfachs aus dem Bereich der Biologie und/oder Chemie und eine überdurchschnittliche Motivation für diese Fachbereiche. Insgesamt haben sich am Helmholtz-Gymnasium gleich sieben hochmotivierte und sehr gut geeignete Schüler:innen der K1 um die Teilnahme beworben. Am Ende entschied das Los, dass Sarah Wioska und Clara Wottge das Helmholtz-Gymnasium vertreten und zum Life Science Kongress nach Lörrach reisen durften.

Die erste Station des Kongresses war der Besuch des Novartis Pavillons in Basel. Wir hatten die Möglichkeit den Ausstellungsbereich „SchoolHub“ zu besuchen. Dieses interaktive Angebot bietet Einblicke in die Medizin, die Naturwissenschaft und die damit verbundenen Berufsbilder. Anschließend blieb etwas Zeit die ebenfalls interaktive Ausstellung „Wonders of Medicine“ zu besuchen. Hier werden die vitalen Körperfunktionen und die Entstehung

von Krankheiten, der Weg zu einem Medikament, die Geschichte der Medizin und der pharmazeutischen Industrie in Basel beeindruckend virtuell vorgestellt. Insgesamt reichte die Zeit leider nicht, alles vollumfänglich zu erforschen, so dass wir da auf jeden Fall privat nochmal hinfahren.

Mit dem Zug ging es danach nach Lörrach. Nach einem kurzen Einchecken im Hostel Heimathafen und einem gemeinsamen Abendessen erfolgten die abendlichen Vorträge durch Schüler:innen, die ihre Projekte präsentierten, die sie am Schülerforschungszentrum phaenovum durchführten. Für einen gemütlichen Tagesausklang sorgte danach ein gemeinsamer Abend mit Gesellschaftsspielen in den Aufenthaltsräumen des Hostels. Wir haben viele nette Leute kennengelernt.

Der zweite Kongresstag stand ganz im Zeichen von vier interessanten Vorträge in der Aula des Hebel-Gymnasiums. Den Anfang machte Dr. Antje Haap-Hoff mit ihrem Vortrag “Bildgebung in der Endoskopie –Grenzen des menschlichen Auges überwinden”.

Sie stellte u.a. die Verbesserung der Erkennung metastatisierender Tumorzelle durch neuartige Fluoreszenzfarbstoffe vor. Auf sie folgte Dr. Jan Brix von der Universität Freiburg, der über den aktuellen Forschungsstand im Bereich der Anwendung von CRISPR/Cas9 allgemein und im Besonderen in der Medizin berichtete. Beispielsweise zeigte er Gentherapien mit deren Hilfe man Gendefekte in somatischen Zellen reparieren kann. 

Herr Dr. Helge Grosshans vom Friedrich Miescher Institute (FMI) in Basel zeigte in seinem Vortrag ” Fragen der Zeit zu Pubertät und Haarwachstum, beantwortet von Dr. Wurm ” auf, inwieweit genetische Netzwerke den zeitlichen Verlauf von Entwicklungsprozessen, wie z.B. Beginn der Pubertät, Hautregeneration, Haarwachstum kontrollieren und wie der Wurm Caenorhabditis elegans sich als Modellsystem eignet, um diese Prozesse zu entziffern.

Den Abschluss machte Dr. Rainer Friedrich, ebenfalls vom FMI mit seinem Vortrag „Networking mit Neuronen: Grundlagen biologischer und künstlicher Intelligenz“. Er konnte faszinierende Einblicke in die neuronale Organisation des menschlichen Gehirns aufzeigen und Analogien zur künstlichen Intelligenzforschung vermitteln.

Insgesamt waren die Vorträge sehr biolastig, was extrem angenehm war und auch thematisch sehr gut zu unserem aktuellen Biounterricht gepasst hat. 

Nach dem verdienten Mittagessen stellten sich die vier Forscher:innen in Kleingruppen den Fragen der Teilnehmer:innen.

Es waren zwei sehr schöne und interessante Tage.  

Text und Bilder: Dr. Doris Wolff

Am Freitag, dem 21.04.2023 fand von 17.00 bis 20.00 Uhr  die erste Helmholtz Science Night statt. Schüler:innen hatten erstmalig eine
Plattform ihre eigenen Projekte aus dem MINT Bereich (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik) zu präsentieren, ihr Fachwissen weiterzugeben und Andere für MINT zu begeistern. Die Plätze in der Aula waren bis in die letzten Reihen belegt, viele mussten sogar stehen. Beiträge von Schüler:innen, Vorträge von Wissenschaftlern und eine Physik-Show ließen den Abend zu einem vollen Erfolg werden.

Den musikalischen Auftakt gestaltete das experimentelle, elektronische Ensemble. Clara Magarin, Christoph Karle, Josia Ehniß, Jonas Ade und Jonas Seeger sorgten zu Beginn der Science Night für den Sound und die richtigen Schwingungen. Experimentiert und musiziert wurde u.a. mit Utensilien aus der Biologiesammlung. Dem Publikum wurde ein besonderes visuelles und akustisches Klangerlebnis im Raum zwischen Musik und Wissenschaft geboten.

In der anschließenden  Keynote Speech erklärte Prof. Dr.-Ing. Alexander Hetznecker von der Hochschule Pforzheim sehr anschaulich wie man Drehflügler nach dem Vorbild von Ahornsamen baut und optimiert. Was zunächst einfach klingt, führt schnell zu einer großen Zahl an Variationsmöglichkeiten (Flügellänge, Flügelbreitete,  etc.). In seinem Vortrag gewährte Herr Hetznecker Einblicke in  Optimierungsverfahren, die von Studierenden angewendet werden.

Es folgten Vorträge von Schülerinnen und Schülern des Helmholtz-Gymnasiums. Im ersten Vortrag “Das Parfum” berichtete Clara Wottge über Geruchsrezeptoren und eine Wasserdampfdestillation von Zitronenöl. Elias Gestrich entführte das Publikum in die Nanowelt. In seinem Vortrag “3-D-Lasernanodruck” zeigte er eine von ihm entwickelte Simulation, in der er ein auf der 1-Photonen Absorption basierendes Verfahren mit einem der 2-Photonen-Absorption verglich. Dabei stellte sich das Verfahren, dem die 2-Photonen-Absorption zu Grunde liegt, als deutlich präziser heraus. Alisia Shnirman berichtete über ein mehrtägiges MINT-EC Camp zur Satellitentechnologie. Sie erklärte den Bau von Antennen zum Empfang von NOAA-Satellitendaten und zeigte welche Informationen sie mit ihrer selbstgebauten Antennen erhalten hat. Außerdem ließ sie an ihren Erfahrungen mit einen Orbit Space Simulator teilhaben. Ariane Neumann und Leo Waimer berichteten über den Besuch des MINT-EC 100 Regionalforums am Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT) und erklärten die Anlage und die einzigartigen Vorteile dieser Therapiemethode. Allen Schüler:innen war die Begeisterung spürbar anzumerken und es gelang ihnen jüngere Schüler:innen für MINT zu motivieren.

Den Abschluss der eineinhalbstündigen Vortragsreihe bildeten Herr Prof. Dr. Marc Hiller und Herr Prof. Dr. Eric Sax vom KIT. Beide Professoren gewährten Einblicke in die Vielfalt der Studienmöglichkeiten im Bereich der Elektrotechnik am KIT.  

Neben den Vorträgen hatten 15 Schülergruppen die Möglichkeiten ihre Projekte auf dem Marktplatz zu präsentieren. Neuntklässler erläuterten stolz ihre “Hacks”, die sie in mehrtägigen Hackdays von Make-Your-School realisieren konnten. Außerdem präsentierten sie ihre im NwT Unterricht entwickelten und gebauten Getriebefahrzeuge. Zehntklässler zeigten wie man mit dem 3-Drucker Ordnung schaffen kann. Eine andere 10. Klasse stellte MockUps von zwei Sitzgelegenheiten vor. Schüler:innen des NwT Basiskurses nutzten die Science Night um eine Umfrage zur Insektenernährung zu erheben, natürlich durften auch geröstete Insektenlarven probiert werden.  Unter dem Binokular konnte man Köcher von Köcherfliegenlarven, Krebse und andere Wassertiere der Alb entdecken. Auch einige MINT AGs (Jugend forscht AG, Maker Space AG, Mathe AG) stellten ihre Projekte vor. Am Stand der Mathe AG wurde geknobelt oder eine riesige Fraktalpyramide bestaunt, die Schüler:innen auf dem Matheseminar in Bad Herrenalb gebaut haben.  Informationen zu MINT-EC durften auch nicht fehlen. “Es ist toll hier. Man kann sein eigenes Projekt vorstellen und auch sehen, was die anderen machen”, sagte eine begeisterte Neuntklässlerin.  

Der zweite Teil der Science Night gestaltete sich unterhaltsam. “01001101 01000001 …” heißt MATHE. Die Unterstufenschülerinnen: Viola Ang, Ada Kautzleben und Mia Nenninger übersetzten Worte in Binärcode. Valentin Dischinger zeigte Zaubertricks. 

Schüler:innen des Physikleistungskurses der K1 unter Regie von Moritz Müller erklärten physikalische Phänomene in einer spektakulären Physik-Show. Wie kann eine kleine Holzkugel den Fall einer Tasse stoppen? Wie funktioniert ein Raketenstart? Schwebt ein mit flüssigem Stickstoff gekühlter Halbleiter wirklich über einem Eisenkern? Die Darbietung war unterhaltsam und lehrreich. Groß und Klein im Publikum waren gleichermaßen begeistert.   

Wie kann die digitale Transformation gelingen? Einen Ansatz bietet das Projekt „Make Your School – Eure Ideenwerkstatt“, eine Initiative von Wissenschaft im Dialog (WiD).  Am Donnerstag und Freitag 23. und 24.03.2023 hatten über 40 Schüler:innen der 9. Klassen des Helmholtz-Gymnasiums die Möglichkeit in Hackdays Ideen zu entwickeln und technisch zu realisieren. Unterstützt wurden sie dabei von Studierenden des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

Am Anfang der Hackdays stand die Ideenfindung. Wie kann ich ein System entwickeln, das automatisch die Tafel putzt? Wir brauchen einen automatischen Kreideanspitzer. Ein Lärmmelder soll für konzentriertes Lernen im Klassenraum sorgen: Wenn es zu laut wird, soll die Stimme von Herrn Laßmann für Ruhe sorgen. In den Pausen brauchen wir einen Snackautomat. Eine automatisierte Reinigungsanlage muss her. Ein Türöffner soll nach den Pausen die Klassenzimmertüren automatisch öffnen. Im nächsten Schritt entwickelten die Jugendlichen in kleinen Teams Lösungsansätze. Dabei nutzen sie technische Hilfsmittel wie über einen Mikrokontroller angesteuerte Sensoren und Motoren. Die Prototypen wurden mit klassischen Werkzeugen aus Holz oder mit CAD und 3-D Druckern gefertigt. Im NwT-Unterricht wurde  bereits eine Bandbreite digitaler und elektronischer Lösungswege vermittelt. Während der Hackdays lernten die Jugendlichen weitere Sensoren kennen und hatten die Möglichkeit zwei Tage an ihren Ideen zu tüfteln. Dabei wurden sie von Studierenden des KITs unterstützt. 

Die Vorstellung der Projekte durch die Schülerteams findet an der Helmholtz Science Night am 21.04.2023 statt. Bei diesem Event wird 
Prof. Dr. Marc Hiller, Studiendekan der KIT-Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, den Teilnehmenden die Zertifikate überreichen. 

Vielen Dank an Herrn Gauß vom KIT für die Organisation und an Herrn Gröner, Herrn Springer und Frau Wolff für die Betreuung der Schüler:innen. „Make Your School“ ist ein deutschlandweites Projekt von Wissenschaft im Dialog. Die Klaus Tschira Stiftung ist bundesweiter Förderer, die Vector Stiftung ist Regionalförderer für Baden-Württemberg.

Am Freitag Nachmittag trafen sich ca. 150 Schüler:innen aller Klassenstufen, um für den Klimaschutz aktiv zu werden. Die Heterogenität spiegelte sich auch auf der Tauschfläche im Kunstsaal wider: von Jeans, T-Shirts, Jacken, Strickpullover, Sommerkleider bis zum Konzertkleid war alles zu finden.  Es wurde gestöbert, anprobiert und viele neue Stücke gefunden. Im Saal nebenan wurde gebohrt, gesägt und geschmirgelt, dabei entstanden einige Insektenhotels. Außerdem wurde nach Herzenslust gemanscht und unzählige Samenbomben fabriziert. Auch in den Beeten auf dem Schulhof wurden bienenfreundliche Samen ausgebracht. Jetzt muss die Saat nur noch aufgehen.Am Abend gab es Äpfel und Popcorn und viele neue Inspirationen. Wir haben Lust auf eine klimafreundliche Zukunft!

Im Rahmen der Mitgliedschaft im nationalen Excellence-Schulnetzwerk MINT-EC haben Schüler:innen der Jahrgangsstufe 1 des Helmholtz-Gymnasiums am Regionalforum MINT100 – unter dem Motto: „Kosmos, Laser, Krebstherapie – tauche ein in die Welt der Strahlung“ an der Universität Heidelberg teilgenommen.

Ariane Neumann, Clara Wottge, Leo Waimer und Frau Dr. Wolff beschäftigten sich am 13.03.2023 ein Tag lang in Workshops mit der spannenden Welt der Strahlung.

In der Keynote Speech berichtete Frau Dr. Maria Bergemann vom Max-Planck-Institut für Astronomie über die Analyse des Sternenlichts. 

Im anschließenden Workshop ging es um die Krebstherapie mit Teilchenstrahlung am Heidelberger Ionenstrahl Therapiezentrum (HIT). Groß wie ein halbes Fußballfeld ist die Hightech-Anlage, in der Tumore mit Schwerionen präzise bestrahlt werden. Die Teilnehmenden des Workshops erhielten eine Führung durch die Anlage und hatten die Möglichkeit sich alle Komponenten der riesigen Anlag aus der Nähe anzuschauen. Zu bestaunen gab es den Linearbeschleuniger, das Synchroton, die Gantry und Horizontalbestrahlplätze. Riesige Magnete lenken und bündeln den Ionenstrahl dabei werden die Ionen auf 73 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Kurz vor den Behandlungsräumen wird er durch zwei Magnetscanner geführt, dadurch lässt sich der Ionenbeschuss exakt steuern. Damit die Bestrahlung punktgenau treffen kann, wird der Patient auf einem robotergesteuerten Behandlungstisch fixiert. Eine aufwendige, drei Stockwerke hohe Konstruktion, namens Gantry, macht es möglich den Ionenstrahl im optimalen Behandlungswinkel exakt auf den Tumor zu lenken.    

Nach dem Mittagessen erhielten die Jugendlichen eine Einführung in die physikalischen Grundlagen und in die in der Forschung eingesetzten Software durch junge Wissenschaftler:innen des Deutschen Krebsforschungszentrum. Anschließend erstellten sie selbständig einen Bestrahlungsplan am Computer, der die Strahlendosis vor der Behandlung simuliert und optimiert.