Kategorie: MINTec

Vom 13. bis  17.11.2023 durften gleich zwei Schülerinnen des Helmholtz-Gymnasiums Emilia Schesternin (K1) und Zhiting Wang (K2) an dem MINT-EC Girls Camp zu Künstlicher Intelligenz in Delmenhorst, in der Nähe von Bremen, teilnehmen. In den fünf Tagen lernten 15 Schülerinnen die ethnischen und technischen Perspektiven Künstlicher Intelligenz kennen, während wir zugleich wertvolle Einblicke für unsere berufliche Orientierung in dem Bereich gewannen. Ich (Emilia) erhoffte mir aus dem Camp nicht nur Einsicht in die Gefahren der KI, sondern auch ein Verständnis für die Hintergründe vom Programmen wie ChatGPT und den richtigen Umgang mit solchen Technologien. Während ich (Zhiting) mit der Erwartung etwas über die allgemeinen Grundlangen der KI zu lernen nach Norddeutschland gefahren bin.

Nach einer sechsstündigen Zugfahrt vom Karlsruher nach Delmenhorst, trafen wir dort die anderen Mädchen und machten uns gemeinsam auf eine Tour durch die kleine aber feine Stadt. Diese Gelegenheit nutzen wir, nicht nur um die Sehenswürdigkeiten zu entdecken, sondern auch, um uns besser untereinander kennenzulernen. Als wir am Abend in unserem Hotel eintrafen, aßen wir zu Abend, kegelten und spielten ,,Werwolf‘‘. In den nächsten zwei Tagen tauchten wir in die Welt der künstlichen Intelligenz ein: Wir lernten die zentralen Begriffe, bekamen praktische Anwendungsbeispiele und passende Programmierübungen und anschließend die Zusammenhänge von KI, Machine Learning, Deep Learning und Big Data aufgezeigt. Mithilfe von Anwendungen, die Scratch ähnelten, begannen wir mit der Programmierung und vertieften unser Verständnis weiter, indem wir uns mit Python vertraut machten und entsprechende Übungen durchführten. Außerdem schauten wir uns ChatGPT genauer an, um zu verstehen was hinter diesem neuartigen Programm steckt. ChatGPT wird mit umfangreichen Datenmengen aus dem Internet trainiert (Machine Learning). Hierbei kommen verschiedene Algorithmen und Modelle zum Einsatz, wie z.B. neuronale Netze. Künstliche neuronale Netze sind Modelle, die durch die Struktur des menschlichen Gehirns inspiriert sind. Mit diesen ist ein Computer dazu im Stande, komplexe Aufgaben in unterschiedlichen Bereichen zu lösen. Nach dem Training mit den Daten kann die KI Muster erkennen und Vorhersagen treffen. Diese Funktionsweise haben wir in verschiedenen Beispielen genauer betrachtet. Wir besuchten nämlich das Transferzentrum, so wie das deutsche Forschungszentrum für künstliche Intelligenz in Bremen. Dadurch lernten wir wie KI aktiv genutzt wird, um Forschung zu betreiben, z.B. bei Unterwasser Robotern sowie Robotern, die Forschungen auf dem Mond betreiben könnten. Mithilfe von KI können wir menschliche Grenzen überschreiten, da künstliche Intelligenz in der Lage ist, Forschungen in Bereichen zu betreiben, die für uns Menschen schwer oder unmöglich zugänglich sind. Somit eröffnen sich uns neue Horizonte in der Forschung.

Zudem haben wir auch die mit der KI verbundenen ethischen Herausforderungen, wie beispielsweise die Frage der Privatsphäre und Datensicherheit, Stichwort Big Data bei der Anwendung von KI-Technologien kennengelernt.

MINT-EC Camps haben den Vorteil, dass man einen Einblick in die Praxis bekommt und sich Vieles selber erarbeiten kann. Geräte und Technologien, die in Schulen nicht verfügbar sind, können die Schülerinnen in diesen Camps verwenden. Wir durften mit bestimmten KI-Programmen arbeiten und Roboter programmieren sowie steuern. In Gruppen konnten wir auch eigene Apps oder Dienstleistungen entwickeln, durch die Nutzung von künstlicher Intelligenz. Neben dem täglichen Input hatten wir auch Freizeit, in der wir unterschiedliche Dinge unternahmen zum Beispiel gemeinsame Gesellschaftsspiele, besuchten gemeinsam ein Restaurant oder das Kino. Außerdem besichtigten wir auch Bremen und sagten den bekannten Bremer Stadtmusikanten „hallo“. Durch das Camp lernten wir das Berufsfeld des ,,Data Scientist‘‘ und die Fraunhofer-Gesellschaft näher kennen. Datenwissenschaftlerinnen aus ganz Deutschland erklärten uns, wie vielseitig ihr Beruf ist und dass man mit unterschiedlichen Studiengängen (z.B. Mathematik, Informatik oder Biologie) in dem Bereich erfolgreich tätig werden kann. 

Der Frauenanteil im Berufsfeld Data Science beträgt aktuell nur 15 bis 22 Prozent. Um diesen Anteil in Zukunft zu erhöhen und auch Frauen die Chance zu geben, diesen Bereich näher kennenzulernen, waren ausschließlich Schülerinnen teil des Camps. Uns wurde erklärt, dass sich viel mehr männliche Schüler an MINT-EC Camps bewerben und dass es daher auch Girls Camps gibt, bei denen nur Schülerinnen teilnehmen dürfen. 

Unsere anfänglichen Vorurteile gegenüber dem Berufsfeld der Datenwissenschaft, wie die Annahme von zu viel abstraktem Denken, ständiger Programmierung und zu theoretischer Ausrichtung, haben sich relativiert. Wir haben entdeckt, dass die Arbeit in der Datenwissenschaft eine gute Balance zwischen praktischer Anwendung sowie kreativem Denken ist. Künstliche Intelligenz ist zu einem unverzichtbaren Bestandteil in der Forschung und des täglichen Lebens geworden, wobei ihre stetig wachsende Bedeutung eine wichtige Rolle in zukünftigen Entwicklungen einnehmen wird. Besonders in Erinnerung ist auch geblieben, dass zwei Künstlerinnen Wiebke Heeren und Nicola Bremer zu unserem Workshop dazugekommen sind. Diese Künstlerinnen arbeiten nämlich mit Künstlicher Intelligenz. Interessant war zu hören, wie die Kunstschaffenden immer wieder im Austausch mit der Künstlichen Intelligenz ein Bild gemeinsam erschaffen haben, indem sie auch häufig selber beim Prozess zum echten Stift gegriffen haben, da die KI nicht das herausgeben hatte was sie sich vorstellten. Später durften wir das Ganze selber ausprobieren und kamen selbst an dem Punkt, wo wir das Bild von der KI gerne noch durch Eigenarbeit verbessern wollte.

Wir sind beide froh am diesem MINT-EC Camp teilgenommen zu haben, da es uns nicht nur ermöglichte, vielfältige Erkenntnisse zu gewinnen, sondern uns auch praxisnahe Einblicke in die Welt der Künstlichen Intelligenz verschaffte. Wir durften eine neue Stadt kennen lernen, in der wir beide noch nie waren, sowie neue Freundschaften schließen. Von der Ethik bis zur praktischen Anwendung der KI haben wir wertvolles Wissen erworben, unsere Erwartungen wurden weit übertroffen.

Emilia Schesternin, K1 und Zhiting Wang, K2

Erfolgreiche Teilnahme an der Internationalen Biologie Olympiade: Drei Helmholtz-Schülerinnen sichern sich Platz in Runde 2

Wir freuen uns, dass Zhiting Wang, Sarah Wioska und Clara Wottge (K2) erfolgreich die erste Runde der Biologie Olympiade absolviert haben! Die Biologie Olympiade ist ein renommierter, internationaler Wettbewerb, dessen Ziel es ist, das Interesse an den Biowissenschaften zu fördern und talentierten Nachwuchsforscherinnen und -forschern eine Plattform zu bieten, um ihre Kenntnisse in diesem Fachgebiet zu vertiefen. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer der Biologie Olympiade werden in mehreren Runden auf ihre Kenntnisse in verschiedenen Bereichen der Biologie geprüft. Die Wettbewerbsfragen sind anspruchsvoll und erfordern ein tiefes Verständnis der biologischen Konzepte sowie die Fähigkeit, diese in praktischen Fragestellungen und Experimenten anzuwenden. In den Sommerferien bearbeiteten Zhiting, Sarah und Clara die Themen und reichten dann jeweils ihre Lösungen als Dokumentation ein. Dabei bewiesen die Schülerinnen des Leistungsfaches Biologie nicht nur großes Engagement, sondern haben auch ihre Fähigkeit, komplexe biologische Konzepte zu verstehen und anzuwenden demonstriert und tolle Leistungen gezeigt. Wir freuen uns, dass es alle drei Teilnehmerinnen in die zweite Runde geschafft haben und wünschen viel Erfolg für die kommende Runde der Biologie Olympiade!

Text: Dr. Doris Wolff

Kreative Technologien für den Schulalltag 

Am Helmholtz Gymnasium in Karlsruhe fanden für zwei 9. Klassen mit NwT-Profil am 4. und 5.12.2023 Hackdays statt. Am Anfang der Hackdays trafen sich die Schülerinnen und Schüler am KIT, hier fand die Identifizierung und Formulierung eines oder mehrerer Probleme, die von den Schülerinnen und Schüler im eigenen Schulumfeld beobachtet wurden statt. Studierende ermutigten die Schülerinnen und Schüler ihre Schulumgebung zu gestalten und ihre kreativen Ideen mithilfe von Technologien wie Arduino und 3D-Druck in die Tat umzusetzen. Der eigentliche „Hack“ fand anschließend in den NwT-Räumen des Helmholtz-Gymnasiums statt. „Hack“ steht dabei für kreatives Tüfteln und Probleme lösen. Im NwT-Unterricht haben die Jugendlichen bereits eine Bandbreite an digitalen und elektronischen Lösungswegen kennengelernt. Erweitert wurde das technische Know-how der Teilnehmenden durch die individuelle Unterstützung durch erfahrene Fachleute. Das Projekt förderte auch Fähigkeiten in den Bereichen Teamarbeit und Problemlösung. Wenn es darum geht, einen kreativen Marathon durchzustehen, sind Pizza, Süßigkeiten und Vitamine in Form von Obst die unschlagbare Kombination, um die Energie hoch und die Ideen sprudelnd zu halten. 

 Die Projekte, die im Laufe der zwei Tage entstanden, waren so vielfältig wie die kreativen Köpfe, die dahinterstanden. Zwei Teams entwickelten eine intelligente Lösung für die Transparenz im Schulgebäude. Mithilfe von Arduino und digitalen Sensoren wurde eine Anzeigetafel geschaffen, die in Echtzeit anzeigt, ob sich Lehrkräfte im Lehrerzimmer aufhalten. Ebenso wurde eine innovative Lösung für die Mensa entwickelt – eine digitale Anzeige, die den Schülern anzeigt, wie viele Plätze noch in der Mensa verfügbar sind. Zwei Teams arbeiteten an einem besonders futuristischen Projekt: der Entwicklung eines Roboteraufzugs, der Bestellungen aus dem Kiosk sammeln und sie direkt ins Klassenzimmer liefern soll. Die Schülerinnen und Schüler waren sich auch der Bedeutung eines ruhigen und ordentlichen Lernumfelds bewusst. Damit die Tische, z.B. nach dem Essen im Klassenzimmer wieder gesäubert werden haben sie einen automatischen Tischputzroboter programmiert und gebaut. Ein anderes Team überwacht den Geräuschpegel im Klassenzimmer mit einer selbstgebauten Lärmampel.  Eine andere Gruppe baute einen automatisch verstellbaren Stuhl.  Ein weiteres Team entwickelte einen Detektor, der feststellen konnte, ob auf den Toiletten mit E-Zigaretten geraucht wird. Als Reaktion darauf soll ein Farbraucherspray ausgelöst werden, der den unerwünschten Aktivitäten ein farbiges Ende setzt.   

Am Ende der Hackdays präsentierten die Schülerinnen und Schüler stolz ihre Projekte in der Aula, vor einem Publikum das aus Vertretern vom KIT, einigen Lehrkräften und Schülerinnen und Schülern einer 9. und einer 7. Klasse des Helmholtz Gymnasiums bestand. Die Organisatoren lobten nicht nur die technische Umsetzung, sondern auch das Engagement der Schülerinnen und Schüler und ihre Fähigkeit, komplexe Probleme kreativ anzugehen.  

Unterstützt wurden die Hackdays von der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik und dem Zentrum für Mediales Lernen, sowie von “Make Your School”, der Klaus Tschira Stiftung und der Vector Stiftung.  

Text und Bilder: Dr. Doris Wolff

Gelungene Schulpräsentation über Kippen und ihre Umweltfolgen 
 
Drei Sauberkeitspatinnen des TSK (Petra Raquet, Irene Seyfried-Wilhelm und Gabriele Berblinger) aus den Bergdörfern sowie Herr Prof. Dr. Peter Eyerer, Leiter der Offenen Jugendwerkstatt Karlsruhe e.V. in Wettersbach nahmen die Einladung des Helmholtz-Gymnasiums gerne an, brennt ihnen doch das Thema unter den Nägeln. Am 23.10.2023 brachten sie in einem eindrucksvollen Vortrag zwei 10. Klassen das wenig beachtete Umweltproblem “Zigarettenkippen” mit großem Fachwissen und Engagement näher. 
Im Anschluss an den interaktiven Vortrag mit schlagkräftigen Argumenten wie die hohe Toxizität und das Mikroplastik der Filter zogen ca. 40 Schüler/innen im Umfeld des Helmholtz-Gymnasiums los, um 
Kippen und Müll zu sammeln. Hochmotiviert sammelten sie ca. 5.000 Kippen in nur 45 Minuten sowie jede Menge Restmüll. Zur Demonstration wurden die Müllmengen vor dem Schuleingang nach Abschluss der Sammlung ausgekippt und sorgten somit nochmals für großes Staunen. Kippen, die man aufgrund ihrer Größe kaum wahrnimmt, machen einen Großteil des urbanen Mülls aus und verursachen hohe Reinigungskosten für Städte und Gemeinden. Mit dem Hintergrundwissen aus der vorangegangenen Präsentation erkannten die Schüler/innen den enormen Handlungsbedarf zur Bewusstseinsbildung. Für eine angekündigte Sammlung von Kippen zum Weltnichtrauchertag im Juni 
2024 zeigten sie starkes Interesse. 

Praktikum für Nachwuchsmolekularbiologen am 25.09.2023

Drei Schülerinnen und ein Schüler aus dem Biologie-Leistungskurs der K2 hatten am 25.09.2023 die Möglichkeit am Institut für Biochemie und Molekularbiologie, der Universität Freiburg an Praktika , die Universitätsniveau erreichen, teilzunehmen. Den Gymnasiastinnen und Gymnasiasten, die vor dem Abitur stehen, sollten hier auch die Möglichkeit haben, sich über Studienmöglichkeiten in den „Life Sciences“ zu informieren.

Da das Praktikum bereits um 9:30 Uhr startete, mussten wir schon gegen 7 Uhr mit dem Zug in Karlsruhe losfahren. Jeder Teilnehmende hatte einen eigenen Arbeitsplatz, an welchem man im Verlaufe des Tages die molekularbiologischen Verfahren selbst anwenden durfte. Das Seminar begann mit einer theoretischen Einführung in das zu untersuchende Anwendungsbeispiel: Mit Verfahren wie der PCR (Künstliche Vervielfältigung von DNA-Sequenzen), dem Western Blot (Nachweis von bestimmten Proteinen in einer Probe mittels passenden Antikörpern) und einer Gelelektrophorese (Auftrennung von unterschiedlich langen DNA-Fragmenten der Länge nach, um mit dem entstehenden Bandenmuster auf Krankheitsbilder / Verwandtschaften zu schließen) sollten wir DNA-Sequenzen analysieren und nach Mutationen in bestimmten Genen Ausschau halten, die bei dem Träger der DNA die sogenannte Creutzfeldt-Jakob-Krankheit auslöst. Wenn Teile bestimmter Gene fehlen, so ist der Träger von der Krankheit betroffen. Diese Mutationsart, welche eine verkürzte DNA-Sequenz fordert, nennt man Deletion. Der Molekularbiologe Jan Brix erklärte uns grundlegende Prozesse wie die Vervielfältigung von DNA, Mutationen und die oben genannten molekularbiologischen Nachweisverfahren (PCR, Western Blot, Gelelektrophorese) anhand des Anwendungsbeispiels und ging dabei sehr anschaulich in die Tiefe. Zudem lag uns auch ein sehr ausführliches Skript mit ca. 30 Seiten vor, das all diese Theorie – aber auch Arbeitsanweisungen und Platz zum Protokollieren enthielt. 

Zuallererst durften wir mit professionellen, automatischen Pipetten die DNA-Lösung aufbereiten, sodass man sie weitergehend analysieren konnte. Da ich nur das ungenaue Pipettieren mit Plastikpipetten aus dem Chemieunterricht kannte, war ich sehr erstaunt darüber, dass man die Pipetten im Labor auf den Milliliter genau programmiert und dann immer exakt diese Menge aufnimmt bzw. abgibt. Anschließend wurden alle Proben noch für einige Sekunden zentrifugiert, bevor sie für die PCR im Thermocycler-Gerät bereit waren. Logischerweise muss man die Proben immer möglichst gegenüber in die ringförmige Zentrifuge stellen, denn sonst würde diese kaputt gehen. Das ergibt zwar Sinn – vor allem wenn man bedenkt, dass das Gerät mit bis zu 500 000 Umdrehungen pro Minuten unvorstellbar schnell rotiert – aber bewusst war mir dies vorhin trotzdem nicht. Etwa 2 Stunden lang wurden die DNA-Fragmente im Thermocycler dann vervielfältigt und in der Zwischenzeit haben wir den Western Blot durchgeführt. Dafür haben wir Teststreifen, die Körperflüssigkeiten von Patienten enthielten, mittels passender Antikörper auf spezifische Proteine untersucht. Nach der Aufbereitung von diesen Proben (genau wie oben erklärt) wurden pro Probe eins von vier Antikörperseren hinzugegeben, dessen Antikörper sich passend an eine von vier zu untersuchenden Proteinarten anlagern kann. Damit sich die Antikörper gleichmäßig in der Probe verteilten, lagerten wir diese für etwa eine halbe Stunde auf dem sogenannten “Schüttler” – ein Gerät, dass sich langsam und gleichmäßig hin- und herbewegt und die Proben somit durchschüttelt. Witzig, welche einfachen Bewegungen im Labor von Maschinen über einen langen Zeitraum hinweg übernommen werden, oder?

Während die einen Proben geschüttelt wurden und die anderen noch eine Weile im Thermocycler verbleiben sollten, verbrachten wir unsere Mittagspause draußen. Wir konnten den schönen Park, welcher den Campus umschließt, bewundern und waren nach einem zehnminütigen Fußmarsch bereits in der Innenstadt, wo wir ein kleines Mittagessen und leckeren Spezialitätenkaffee genießen konnten. Als Studiernder in Freiburg hat man in der Zeit zwischen Vorlesungen oder praktischer Arbeit mit der Nähe zur Innenstadt und der Mensa auf dem Campus definitiv eine große Auswahl!

Nach der Mittagspause fügten wir unseren Protein-Antikörper-Proben farblose Vorstufenmoleküle hinzu, lagerten die Probe für eine kurze Zeit erneut auf dem “Schüttler” und kamen dann zur Auswertung des Western Blots. Durch den letzten Schüttelvorgang konnten sich die farblosen Vorstufenmoleküle an die Antikörper binden, welche an den Proteinen in der Probe gebunden sein sollten. Für die Auswertung wurde unsere Membran, welche ich vorhin als Streifen bezeichnet habe, zwischen zwei Filterpapiere gespannt und in einen Apparat gegeben, der die Umwandlung der farblosen Vorstufe in eine sichtbare Färbung erwirkte. Da unser Streifen an einer bestimmten Stelle, die für eins der vier Proteine charakteristisch ist, gefärbt war, war dieses Protein nachweislich vorhanden.

Zum Schluss werteten wir dann noch unsere vervielfältigen DNA-Proben aus, indem wir sie mittels einer Gelelektrophorese der Länge nach auftrennen und so ein charakteristisches Bandenmuster erhalten sollten. Mit krebserregenden Chemikalien (Schutzbrille und Handschuhe sollten getragen werden) stellten wir zuerst eine Gelplatte her. Anschließend legten wir in dieser Gelplatte kleine “Taschen” oder auch Löcher an, in die wir unsere Proben hineinpipettiert haben. Nachdem die Gelelektrophorese fertig konfiguriert war, legten wir eine Gleichspannung an. Da DNA leicht negativ geladen ist, wanderten unsere Proben vom Minuspol (Startpol) langsam zum Pluspol. Kürzere DNA-Fragmente können sich dabei schneller durch das Gelnetz bewegen als längere. Nach etwa einer Dreiviertel Stunde wurde die Spannung abgeschaltet und die Gelplatte in einem Gerät Fluoreszenz ausgesetzt, sodass die Banden (welche die einzelnen DNA-Fragmente darstellen) sichtbar wurden. Durch die Auswertung wurde klar, ob die Träger unserer Proben von der Creutzfeld-Jakob-Krankheit betroffen waren oder nicht. DNA-Fragmente, die aufgrund der Deletion bestimmter Genabschnitte kürzer als vergleichbare DNA-Sequenzen sind, wandern schneller durch das Gelnetz und sind im Bandenmuster weiter unten zu sehen. Da so eine tieferliegende Bande bei meiner Probe zu sehen war, konnte ich also darauf schließen, dass mein Patient erkrankt ist.

Abschließend möchte ich sagen, dass mir das Praktikum großen Spaß gemacht hat. Es war wirklich toll, die ganze Theorie, welche man im Unterricht gelernt und ständig bei Übungs- & Klausuraufgaben anwenden musste, auch mal tatsächlich in der echten Welt auszuprobieren. Außerdem haben wir vieles über das Studentenleben in Freiburg und molekularbiologische Studiengänge erfahren. Vielen Dank an das Veranstalter-Team aus Freiburg und vor allem an Frau Wolff, die mir – Josia und meinen Mitschülerinnen Clara, Tina und Sarah diesen aufschlussreichen Praktikumstag ermöglicht hat!

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