Schloß-Gymnasium, Düsseldorf-Benrath
Bat-Escape (nicht nur für Biologie-Lehrkräfte)
Rätsel lösen macht Spaß, und dabei wird zudem die Entwicklung wichtiger Schlüsselkompetenzen wie Kooperation, Kommunikation, Problemlösefähigkeit und kreatives Denken unterstützt. Es lohnt sich also die Arbeit in ein selbst entwickeltes Escape zu stecken. Kleine Escapes können aber von Lernenden auch selbst erstellt werden.
In diesem Workshop schlüpfen die Teilnehmenden in die Rolle von Detektiven, um sich aus einer Fledermaus-Höhle herausspielen. Dabei müssen Rätsel rund um Fledermäuse gelöst werden. Sie erfahren also ganz praktisch, wie die Escape-Methode im Unterricht eingesetzt werden kann, um die Motivation der Lernenden zu steigern.
Nach dem erfolgreichen Öffnen der Schatzkiste diskutieren wir Möglichkeiten diese Methode im naturwissenschaftlichen Unterricht oder einfach nur als Teambildungsmaßnahme einzusetzen. Es werden auch kurze Einblicke in einsetzbare Tools gegeben.
Ziel dieses Workshops ist es, die Teilnehmenden für die Methode zu begeistern und zu zeigen, dass auch mit relativ wenig Aufwand kleine Escape-Elemente in den Unterricht eingebaut werden können.
Zur Person
Nach ihrem Abschluss im Fach Biologie und Chemie an der Universität Potsdam im Mai 2002 legte Kathrin Marquardt im Februar 2007 ihr 2. Staatsexamen am Seminar Bonn/Troisdorf ab. Sie ist MINT-Beauftragte am Schloß-Gymnasium in Benrath, 2017 erfolgte ihre Ernennung zur Oberstudienrätin.
Kathrin Marquardt ist Teil des Netzwerks digitalisierter Chemieunterricht der Bergischen Universität Wuppertal und arbeitet an der Erstellung eines Selbstlernkurses für Lehrende zu H5P im Chemieunterricht in Moodle mit.
Darüber hinaus ist sie Autorin des Buches „#MoodleKannMehr – Nicht nur im Distanzunterricht!“ und bietet Mikrofortbildungen für Kollegen und Kolleginnen an, darunter Themen wie Moodle, H5P, StopMotion, iMovie und Erklärvideos.
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Erkunde die Welt mit den Sensoren deines Smartphones, Tablets oder Microcontrollers
Smartphones und Tablets sind mit einer Fülle von Sensoren ausgestattet. Die freie App phyphox macht ihre Daten einfach verfügbar und ermöglicht so naturwissenschaftliche Experimente losgelöst von Materialsammlungen und spezialisierten Werkzeugen. Über drahtlose Schnittstellen lassen sich praktisch beliebige externe Sensoren einbinden und das Spektrum zugänglicher Phänomene erheblich erweitern.
Im Workshop wird ein Überblick gegeben, wie vielfältig die App mittlerweile eingesetzt wird. Dabei gibt es viel gemeinsame Zeit, verschiedene Beispiele auszuprobieren, darunter erstmalig welche mit der Kamera.
Bitte vorab phyphox installieren: phyphox
Der QR-Code führt ebenfalls zur Downloadseite von phyphox.
Zur Person
Jens Noritzsch diplomierte 1999 an der Universität Dortmund und forschte dort sowie an der Ruhr-Universität Bochum bis 2010 in der Phänomenologie der Hochenergiephysik. Von 2009 bis 2013 unterrichtete er zunächst Physik, dann auch Mathematik an nordrhein-westfälischen Gymnasien. Von 2014 bis 2020 arbeitete er im Bildungsmarketing bei der Casio Europe GmbH und bildete unter anderem Lehrkräfte zum Technologieeinsatz fort. Seit April 2020 ist er Referent für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit für phyphox am II. Physikalischen Institut A der RWTH Aachen University und seit Oktober 2023 ist er am I. Physikalischen Institut A im Rahmen des Kompetenzverbunds lernen:digital an der Weiterentwicklung von Fortbildungen zur digital gestützten Förderung experimenteller Kompetenzen und zu Smartphone-Experimenten beteiligt.
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)
Karlsruhe Institut für Technologie (KIT)
Redox-Flow-Batterien als Netzspeicher für die Energiewende
Für eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende werden Lösungen benötigt, um die Energie aus der Solar- und Windstromproduktion zu speichern und schwankende Produktionskapazitäten auszugleichen. Zentralisierte Lösungen wie zum Beispiel Pumpspeicherkraftwerke haben einen großen Platz- und Kapitalbedarf – besser wäre es, den Strom dezentral in Batterien zu speichern. Dabei stehen neben den etablierten Lithium-Ionen-Batterien vor allem die Redox-Flow-Batterien immer stärker im Fokus, deren Grundprinzip in der Speicherung der elektrischen Energie in flüssigen Elektrolytlösungen beruht. Der bekannteste Vertreter ist dabei die Vanadium-Redox-Flow-Batterie, aber auch andere Systeme wie Zink/Brom-, Eisen/Eisen-, Eisen/Chrom- und auf organischen Aktivmaterialien basierende Redox-Flow-Batterien befinden sich derzeit in der Entwicklung und kommerziellen Umsetzung. Redox-Flow-Batterien besetzen die Lücke zwischen den Lithium-Ionen-Batterien für den kurzfristigen Gebrauch beispielsweise in Pkws oder kleineren Heim- oder Netzspeichern und den Power-To-X-Projekten, also der Speicherung von überschüssigem Strom in Form von zum Beispiel grünem Wasserstoff, für einen Zeitraum über mehrere Tage und Wochen. Der Vortrag befasst sich mit dem Aufbau und der Funktionsweise von Redox-Flow-Batterien, diskutiert verschiedene Varianten und stellt mögliche Anwendungsbeispiele vor.
Zur Person
Jens Tübke wurde am 06.05.1968 in Aschersleben geboren. Er studierte Chemie an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und promovierte von 1994 bis 1997 in Halle auf dem Gebiet polymerbasierter Elektrolyte für Lithium-Ionen-Batterien. Von 1997 bis 2000 arbeitete er als Gastwissenschaftler an der Universität Kyoto an der Weiterentwicklung von Materialien für Lithium-Ionen-Batterien. 2000 ging er wieder zurück nach Deutschland und nahm eine Tätigkeit als Projektleiter am Fraunhofer Institut für Chemische Technologie (Fraunhofer ICT) in Pfinztal auf. Seit 2008 ist er dort Leiter des Bereichs „Angewandte Elektrochemie“. 2015 wurde Jens Tübke mit einer Professur für „Materialien und Prozesse für die elektrochemische Speicherung“ an das Karlsruher Institut für Technologie berufen. Sein Arbeitsgebiet am KIT am Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM) ist die Produktion und Verarbeitung von Batterie- und Brennstoffzellenmaterialien. Seit 2019 ist er mit der Planung und dem Aufbau einer Forschungsfertigung für Batteriezellen in Münster beschäftigt und wurde im Januar 2020 in die Institutsleitung der Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle (Fraunhofer FFB) berufen.
Universität des Saarlandes – Lehrstuhl für Messtechnik
Sensoren im Smartphone – Technologie und erweiterter Nutzen durch Sensordatenfusion
Das Smartphone stellt angesichts der enormen Stückzahlen heute den größten Treiber für die Entwicklung moderner Mikrosensoren dar. In einem typischen Smartphone sind etwa 20 Mikrosensoren ganz unterschiedlicher Art enthalten (Kameras, Mikrofone, Touchsensoren, Inertialsensoren, Magnetfeldsensoren, Luftdruck usw.), was nur mit extremer Miniaturisierung möglich ist, da Platz und vor allem Energie begrenzt sind. Der Vortrag wird die wichtigsten Sensoren darstellen und die zugrundeliegenden Technologien kurz betrachten. Das ist nicht nur von der Funktion her interessant, sondern auch wirtschaftlich, denn die Mikrosensorik ist nach wie vor eine Stärke der europäischen und besonders der deutschen Industrie mit Bosch und Infineon als Marktführern in ihren Bereichen. Der Vortrag wird aber auch darstellen, wie durch die sog. Sensordatenfusion Messaufgaben realisiert werden können, die nicht direkt messbare Größen umfassen, wobei dies vor allem durch entsprechende Modellbildung und intelligente Auswertung ermöglicht wird. Abschließend betrachtet der Vortrag kurz, welche weiteren Entwicklungen noch zu erwarten sind, um die künstlichen Sinnesorgane der Smartphones weiter zu vervollständigen.
Zur Person
Prof. Dr. Andreas Schütze studierte Physik und Mathematik an der RWTH Aachen und promovierte 1994 in angewandter Physik an der Justus-Liebig-Universität Gießen in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Dieter Kohl im Bereich Gassensorik. Anschließend war er bei der VDI/VDE-IT GmbH, Teltow, insbesondere in der Projektförderung Mikrosystemtechnik tätig. 1998 erhielt er den Ruf auf die Professur Sensorik und Mikrosystemtechnik an der Fachhochschule Niederrhein in Krefeld. Seit 2000 leitet Prof. Dr. Andreas Schütze den Lehrstuhl für Messtechnik an der Universität des Saarlandes in der Fachrichtung Systems Engineering. Seine Forschungsschwerpunkte sind leistungsfähige Gasmesssysteme sowie smarte Sensorsysteme für industrielles Condition Monitoring. Prof. Schütze ist Gründungsmitglied des ZeMA Zentrums für Mechatronik und Automatisierungstechnik GmbH und Mitgründer der 3S GmbH – Sensors, Signal Processing, Systems, Saarbrücken. Prof. Schütze ist ehrenamtlich aktiv, u.a. als Vorsitzender des VDE Saar, im AMA Verband für Sensorik und Messtechnik und als Vorsitzender der Fachsektion Mess- und Sensortechnik der Dechema.
Die Förderung des naturwissenschaftlich-technischen Nachwuchses ist Prof. Schütze ein besonderes Anliegen. Er hat 2006 das Schülerlabor SinnTec gegründet und ist Gründungsmitglied von LernortLabor e.V., dem Bundesverband der Schülerlabore. Mit dem Landkreis Saarlouis hat er 2015 das Schülerforschungszentrum Saarlouis gegründet und leitet seitdem den dortigen Förderverein. Seit einigen Jahren führen VDE und VDI im Saarland unter seiner Federführung den „Tag der Technik“ fort, bei dem Schülerinnen und Schüler modernste Technik in Workshops sowie einer interaktiven Ausstellung hands-on erleben können. Seit Ende 2022 hat der Tag der Technik @ School mit ganztätigen Angeboten an Gymnasien für alle Altersstufen über 4000 Schülerinnen und Schüler sowie Lehrkräfte erreicht.
Fachbereich Experimentalphysik, Universität des Saarlandes, Saarbrücken
Biophysikalische Experimente im Spannungsfeld zwischen Modellsystem und Anwendung: Wie beginnt die Biofilmbildung – an Zähnen, Kathetern und in Petrischalen?
Warum dauert es manchmal so lange, bis Erkenntnisse aus dem Labor zum Patienten kommen? Am Beispiel mikrobieller Biofilme werden Erfolge und Hürden dieses langen Weges dargestellt sowie die Freuden und Herausforderungen interdisziplinärer Zusammenarbeit.
Mikrobielle Biofilme sind im Alltag häufig anzutreffen, können aber vor allem bei Patienten in Krankenhäusern zu ernsthaften Gesundheitsproblemen führen. Um einen Biofilm auf Oberflächen zu bilden, müssen sich die Mikroben zunächst an diese Oberflächen anlagern. Mit Hilfe moderner physikalische Methoden wie die auf der Rasterkraftmikroskopie basierende Einzelzell-Kraftspektroskopie können wir die grundlegenden Prinzipien der Adhäsion von Proteinen und Mikroben beschreiben. Doch wann wird daraus eine „Handlungsanweisung“ oder gar ein neues Produkt? Kann die Physik generelle Regeln finden in solchen komplexen, lebenden Systemen?
Zur Person
Prof. Dr. Karin Jacobs studierte Physik an der Universität Konstanz. Ein Auslandsaufenthalt am Weizmann Institute of Science in Israel motivierte sie, Oberflächenphysik und Polymerchemie in einer Dissertation zu verbinden. Nach der Promotion 1997 an der Universität Konstanz wechselte sie an das MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung (damals Berlin, heute Potsdam), dann 1999 an die Universität Ulm. 2001 ging sie dann als Projektleiterin in die Industrie zur Bayer AG nach Leverkusen in die Zentrale Forschung. 2003 folgte sie einem Ruf auf eine Professur in der Physik an der Universität des Saarlandes, wo sie – nach Ablehnung mehrerer Rufe – seitdem eine experimentelle Forschergruppe im Zentrum für Biophysik leitet. Karin Jacobs koordinierte das Schwerpunktprogramm „Nano- und Mikrofluidik“, ist Mitglied im Vorstand des Sonderforschungsbereiches SFB 1027 zur Modellierung biophysikalischer Systeme, ist Fellow der Max Planck School „Matter to Life“, war Mitglied im Wissenschaftsrat und ist derzeit auch Vizepräsidentin der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG.
CISPA – Helmholtz-Zentrum für Informationssicherheit
Websicherheit – Wie Bobby Tables (immer noch) das Web gefährdet
Wie funktioniert das Internet? Wir erklären Ihnen die Grundlagen der Internettechnologie und stellen weitverbreitete Sicherheitsprobleme von Web-Seiten vor. Sie können in gesicherter Umgebung in unseren interaktiven Aufgaben und Challenges zu Datenbanken und Cross-Site-Scripting selbst Sicherheitslücken finden und ausnutzen, um schließlich zu lernen, welche Schutzmaßnahmen diese Angriffe verhindern können.
Zur Person
Andrea Ruffing ist Leiterin des Schülerlabors für Cybersicherheit, CISPA Cysec Lab. In dieser Funktion ist sie zudem Hauptverantwortliche am CISPA für den Wissenstransfer, Nachwuchsmarketing, Outreach-Aktionen und -Events für Bürger und Bürgerinnen. An der Universität des Saarlandes hat sie Englisch und Französisch studiert und ist vereidigte Diplom- Übersetzerin M.A. Zudem ist die Präsidentin der Wirtschaftsjunioren Saarland e.V.
Fakultät für Maschinenbau an der Hochschule Stralsund
Selbstgebauter Gitarrentuner
Eine Gitarre zu stimmen heißt, die Frequenz der angeschlagenen Saite mit einer Sollfrequenz zu vergleichen. Beispielsweise hat die A-Saite eine Sollfrequenz von 110 Hz und die g-Saite eine Sollfrequenz von 196 Hz. Am besten geschieht dieser Vergleich optisch, das heißt anhand einer Skala, die sowohl die Sollfrequenz als auch die gemessene Frequenz anzeigt. Auf diese Weise wird auch deutlich, ob die angeschlagene Saite zu hoch oder zu tief gestimmt ist.
Dieser Workshop führt in die moderne Messtechnik ein. Gemeinsam wird ein Gitarrenstimmgerät gebaut, das aus einem Schalldrucksensor, einem Eingabe-/Ausgabegerät (I/O-Karte) und einem PC besteht. Der Sensor gibt eine analoge Spannung als Funktion der Zeit aus. Wird eine Gitarrensaite angeschlagen, so ist diese Spannung periodisch und enthält gewissermaßen eine kodierte Information über die genaue Tonhöhe der Saite. Diese Information herauszulesen ist Aufgabe der sich anschließenden Signalverarbeitung. Hierzu muss im nächsten Schritt die gemessene Spannung zunächst in ein digitales Signal überführt werden. Diese Aufgabe erledigt die I/O-Karte mit Hilfe eines sogenannten Analog-Digital-Wandlers. Als nächstes erfolgt der Übergang vom Zeit- in den Frequenzbereich. Dieser Übergang gelingt mit Hilfe der mathematischen Operation der Fouriertransformation. Als Ergebnis entsteht das Frequenzspektrum. Das Spektrum eines typischen Gitarrentones enthält eine Anzahl markanter Peaks, die sich deutlich vom Untergrund abheben und sich an ganz bestimmten Frequenzpositionen befinden. Denjenigen Peak mit der kleinsten Frequenz bezeichnet man als erste Harmonische. Dies ist genau die zu bestimmende Frequenz der Gitarrensaite.
Die Teilnehmer lernen, wie in der modernen Messtechnik eine weitgehende Virtualisierung gelingt. Virtualisierung bedeutet, dass man die Bedienoberfläche auf dem Bildschirm eines PCs nachbildet und entsprechend auf ein hardwarebasiertes Anzeigeinstrument verzichtet. Den Teilnehmern wird außerdem gezeigt, wie die Signalverarbeitungs-Programmlogik im Prinzip vom Anwender selbst erstellt werden kann. Hierzu wird eine industrieübliche Messautomatisierungssoftware sowie eine professionelle I/O-Karte verwendet. Nach gewissen Modifikationen kann die Lösung auch auf einer einfachen Physical Computing Plattform wie dem Arduino ausgeführt werden und eignet sich so für den Klassenraum in der Schule.
Zu den Personen
Jan-Christian Kuhr ist seit 2016 an der Hochschule Stralsund und vertritt an der Fakultät für Maschinenbau die Fächer Physik und Messtechnik. Sein Forschungsinteresse gilt der elektrischen und optischen Messtechnik. Ergänzt wird dieses durch die Erprobung innova-tiver hochschuldidaktischer Methoden, insbesondere die Einführung von Distanzlaboren im Fach Regelungstechnik für Maschinenbauer. Ziel von Letzterem ist die Ergänzung der klassischen Hands-on Versuche durch orts- und zeitunabhängiges Arbeiten mit Hilfe von virtuellen Zwillingen.
Prof. Dr. rer. nat. Jan-Christian Kuhr studierte Physik an der Universität Kiel und ging nach einer zweijährigen Tätigkeit in der Mikroelektronik an die Universität Rostock, wo er auf dem Gebiet der Elek¬tronenstreuung und Elektronenmikroskopie promovierte. In Anschluss folgten Stationen in der Glasbeschichtungsindustrie sowie der IT-Branche.
Andreas Reinke ist fachpraktischer Mitarbeiter an der Hochschule Stralsund. Er absolvierte eine Ausbildung als Informationselektroniker, bevor er an der Hochschule Stralsund seinen Bachelorabschluss in Maschinenbau erlangte. Anschließend setzte er sein Studium an der Universität Rostock fort und schloss mit einem Master in Maschinenbau ab. Danach arbeitete er in Forschungsprojekten mit Schwerpunkt Brennverfahrensentwicklung von Großmotoren und anschließend als Projektingenieur bei den MV Werften in Stralsund, bevor er seine aktuelle Position als Laboringenieur für Mess- und Regelungstechnik übernahm.
Die nächste Bundeskonferenz Schule MIT Wissenschaft wird vom 07. bis 09. November 2025 in Marburg stattfinden. Erneut wird dies in Form einer Hybridveranstaltung erfolgen, bei der die Vorträge nicht nur vor Ort, sondern zusätzlich als Live-Stream im Netz erlebt werden können.
Teilnehmen können wieder bundesweit alle interessierten Lehrkräfte der Naturwissenschaften und Technik – auch die, die schon einmal bei einer Bundeskonferenz Schule MIT Wissenschaft dabei waren. Ebenso sind Lehrkräfte von deutschen Auslandsschulen herzlich willkommen.
Die nächste Bundeskonferenz Schule MIT Wissenschaft vom 08. – 10. November 2024 in Saarbrücken wird erneut als Hybridveranstaltung stattfinden, bei der die Vorträge nicht nur vor Ort, sondern zusätzlich als Live-Stream im Netz erlebt werden können.
Teilnehmen können wieder bundesweit alle interessierten Lehrkräfte der Naturwissenschaften und Technik – auch die, die schon einmal bei einer Bundeskonferenz Schule MIT Wissenschaft dabei waren. Ebenso sind Lehrkräfte von deutschen Auslandsschulen herzlich willkommen.
Tagungsort der Bundeskonferenz Schule MIT Wissenschaft 2024 ist:
Universität des Saarlandes
Campus
66123 Saarbrücken
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Erkunde die Welt mit den Sensoren deines Smartphones, Tablets oder Microcontrollers
Etwa 95% aller Jugendlichen bzw. jungen Lernenden besitzen Smartphones. Mit der freien App phyphox verwandeln sich diese – oder auch Tablets – in mobile Labore. Damit sind naturwissen-schaftliche Experimente losgelöst von Materialsammlungen und spezialisierten Werkzeugen möglich. Microcontroller erweitern noch einmal erheblich das Spektrum zugänglicher Phänomene.
Im Workshop werden einige Beispiele und Anregungen sowie Wege, das Potenzial zu erweitern, gezeigt und – soweit möglich – gemeinsam ausprobiert.
Bitte vorab phyphox installieren: phyphox
Der QR-Code führt ebenfalls zur Downloadseite von phyphox.
Zur Person
Jens Noritzsch diplomierte 1999 an der Universität Dortmund und forschte dort sowie an der Ruhr-Universität Bochum bis 2010 in der Phänomenologie der Hochenergiephysik. Von 2009 bis 2013 unterrichtete er zunächst Physik, dann auch Mathematik an nordrhein-westfälischen Gym-nasien. Von 2014 bis 2020 arbeitete er im Bildungsmarketing bei der Casio Europe GmbH und bildete unter anderem Lehrkräfte zum Technologieeinsatz fort. Seit April 2020 ist er Referent für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit für phyphox am II. Physikalischen Institut A der RWTH Aachen University.
