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Gefangen in der Physik – was für manche nach einem Alptraum klingt, bietet Gruppen von drei bis acht Personen Rätselspaß, Gruppendynamik und ein ganz besonderes Erlebnis. Anhand ausgewählter Experimente eines Live-Escaperooms zum Grundwissen Physik probieren Sie sich selbst im Lösen kleiner, aus einfachen Materialien hergestellter Experimente. Im Anschluss arbeiten wir an eigenen Ideen zur Erstellung eines Escape Rooms für die Verwendung im Unterricht.
Referentin
Susanne Dührkoop
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Das Thema Klima und Klimawandel ist seit einiger Zeit bereits in den Köpfen der Schülerinnen und Schüler und wird mehr und mehr Teil der öffentlichen Debatte. In den Lehrplänen der Länder sucht man es oft vergebens. Und so wird in Unkenntnis der naturwissenschaftlichen Hintergründe oft auf der Basis von Halbwissen diskutiert.
Der Workshop zeigt anhand einiger Schülerexperimente grundlegende Phänomene der Klimaphysik.
Aufgrund der sehr unterschiedlichen Zeitskalen liegt dabei der Fokus nicht auf Exaktheit, sondern auf der Nachvollziehbarkeit der Prinzipien und deren Wirkungsweise bei Veränderung des Klimas (Eis-Albedo-Effekt, Meer- und Inlandeis, thermohaline Zirkulation, CO2-Aufnahme im Meer).
Referent
Dr. Falk Ebert
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Wie schafft es die Natur, alleine das Sonnenlicht als energetischen Antrieb für alle Lebewesen auf der Erde zu nutzen? Dieser Frage nachzugehen lohnt sich, denn globale Probleme des 21. Jahrhunderts wie Energiewende, Klimawandel und Nachhaltigkeit können nur gelöst werden, wenn unsere Schuljugend für die Möglichkeiten sensibilisiert wird, die in der Nutzung des Solarlichts liegen. Photoprozesse sind interdisziplinär. Sie bieten eine Fülle von motivierenden Kontexten, an denen Basiskonzepte, Kompetenzen und lehrplankonforme Inhalte der Chemie und benachbarter MINT-Fächer vermittelt und gefördert werden können.
Im Workshop stehen Modellexperimente zum „Lichtlabor Pflanze“ im Vordergrund. Dabei geht es um das Zusammenwirken von Chlorophyllen und Carotinoiden bei der Photosynthese sowie um die stofflichen und energetischen Grundlagen beim natürlichen Kreislauf Photosynthese und Atmung. In einem neuen Experiment wird eine Teilreaktion der aktuell viel beforschten künstlichen Photosynthese realisiert. Es ist die photokatalytische Herstellung von „grünem“ Wasserstoff direkt durch Lichtbestrahlung, ohne den Umweg über Photovoltaik und Elektrolyse. Die didaktische Verwertung und curriculare Einbindung der Experimente in den Sekundarstufen I und II wird mithilfe von Unterrichtskonzeptionen, Arbeitsblättern, Modellanimationen und Lehrfilmen unterstützt. Diese sind über das Internetportal frei zugänglich.
Referent
Prof. Dr. Michael Tausch
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In der Maker-Szene und in außerschulischen Lernorten erfreut sich IKEA-Hacking wachsender Beliebtheit. Wir werden in einem Workshop exemplarisch den Luftqualitätssensor Vindriktning zerlegen, seine Funktionsweise analysieren, um ihn anschließend zu hacken und ihn mit dem Microcontroller ESP32 selbst steuern und auslesen zu können.
Referent
Dr. Stephan Giglberger
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In der Physik der letzten Jahrzehnte haben zahlreiche Themen wissenschaftlich enorme Aufmerksamkeit und Fortschritte erfahren, die im Schulunterricht aus verschiedenen Gründen kaum vertreten sind. Dazu gehört das weite interdisziplinäre Gebiet der Physik der lebendigen Welt, das besonders reich an Phänomenologie ist. Hier kann ohne viel Vorwissen und Mathematik Freude und Staunen am Out-of-the-Box-Denken vermittelt werden, auch im gemeinsamen Unterricht über Jahrgangsstufen und Altersgrenzen hinweg.
Anhand von Beispielen soll die Aufmerksamkeit auf die hohe Kunst gelenkt werden, in komplexen Naturbeobachtungen eine präzise, relevante und überprüfbare Frage zu finden. Ggf. können auch erste Ideen zu deren Beantwortung entwickelt werden und die Stärke von (Schüler-) Teams mit unterschiedlichem Vorwissen zeigen. Dass dies oft zu Überraschungen führt, motiviert für weitere Beobachtungen.
Referent
Dr. Jörg Mertins
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Adaptives Erklären ist eine häufig und spontan angewandte Form der Wissensvermittlung im Unterricht. Im Rahmen des Workshops werden für das Fach Chemie Hintergründe und Qualitätskriterien für gute adaptive Erklärungen anhand von videografierten Erklärsituationen vermittelt.
Teil des Workshops sind das Einschätzen und Reflektieren der betrachteten Erklärsituationen. Zudem wird ein kurzer Einblick in zwei aktuelle Forschungsprojekte der Chemiedidaktik gegeben.
Referent_innen
Chemiedidaktik Universität Regensburg
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Im Fokus dieses Workshops steht ein inzwischen viel verbreitetes Medium: Das Erklärvideo. Der aktuellen Forschung zufolge ist davon auszugehen, dass diese Art von Videos schon vor der Corona-Pandemie fest in den Medienrepertoires der Jugendlichen verankert war. Das Angebot im Netz ist zahlreich, doch auch qualitativ höchst unterschiedlich.
Diese Veranstaltung soll dabei helfen, Antworten auf folgende Fragen zu geben:
In diesem Zusammenhang werden die Unterrichtsmethode „Flipped Classroom” vorgestellt und konkrete Praxisbeispiele behandelt.
Teilnehmende Lehrkräfte des Workshops werden ermutigt, Erklärvideos in ihren eigenen Unterricht zu integrieren. Außerdem besteht für Teilnehmende die Möglichkeit mit Unterstützung der Universität eine Unterrichtssequenz zur Anfangsoptik im Flipped Classroom durchzuführen.
Referent_innen
Physikdidaktik Regensburg
Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching, Deutschland
Ludwig-Maximilians-Universität München, Deutschland
Schnellste Vorgänge im Mikrokosmos: Von der Grundlagenforschung bis hin zur Krebsbekämpfung
In unserem Leben spielen Elektronen eine elementare Rolle. Ihre Bewegungen steuern alle chemischen Prozesse in der Natur. Ebenso bestimmen Elektronen die Geschwindigkeit unserer Computer- und Informationstechnologien. Bewegungen der Elementarteilchen und Lichtwellen bedingen sich gegenseitig auf der Zeitskala von Attosekunden, also Milliardstel von milliardstel Sekunden.
Um zu erkunden, was in so kurzen Zeiträumen im Mikrokosmos passiert, benötigt man Lichtblitze, die ebenfalls nur Attosekunden lang dauern. Solche Blitze wurden in der Arbeitsgruppe von Professor Ferenc Krausz in Wien im Jahr 2001 erstmals produziert. Diese Technologie ermöglicht es nun, in Echtzeit zu verfolgen, wie sich ultraschnelle Phänomene um die Kerne von Atomen herum abspielen.
In den letzten Jahren sind die Attosekunden-Technologien den Kinderschuhen entwachsen und zu verlässlichen Messtechniken gereift. Jetzt eröffnen sie neue Wege um etwa Krankheiten, wie Krebs, frühzeitig zu detektieren. Die Grundlage dafür bieten Messungen kleinster Veränderungen in der molekularen Zusammensetzung von Blut mittels direkten Abtastens ultraschnell schwingender elektrischer Felder, die durch angeregte Moleküle ausgesendet werden. In seinem Vortrag erklärt Ferenc Krausz, wie man mit Lasertechnologie Attosekunden-schnelle Vorgänge beobachtet und wie die Technologie innovative Wege in der Medizin eröffnet.
Zur Person
Prof. Ferenc Krausz …
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In den MINT-Labs Regensburg können Schülerinnen und Schüler ab acht Jahren experimentieren und ausprobieren. Im Vordergrund stehen der Spaß und die Freude an allen Themen rund um MINT. Ob es um Technik geht, Elektronik, Handwerk, Mathematik, Pharmazie, Physik, Programmieren, Chemie, Biologie oder auch Kunst – die MINT-Labs haben Labore und Geräte, die den jungen Leuten zur Verfügung stehen, und ein Netzwerk von netten Menschen, die ihnen zur Seite stehen. In einem außerschulischen Rahmen wollen wir junge Menschen dazu ermutigen, sich auszuprobieren und Neues kennenzulernen. Dies kann vormittags mit einer Gruppe – z. B. einer Schulklasse – sein, oder nachmittags beim freien Arbeiten in kleinen und flexiblen Gruppen zu speziellen Themen. Doch wie begeistert man nun junge Menschen für MINT? Hier können Ansätze der Citizen Science helfen, in einem breiten Spektrum MINT-Themen anschaulich und interessant zu gestalten.
Sensorik, Programmierung, Design, Biologie, Elektronik und Physik – all das und mehr wird gebraucht, wenn man Projekte wie „Luftdaten.info“, „Fledermauszählungen“ oder den „OpenBikeSensor“ umsetzen möchte.
In unserem Workshop zeigen wir Ihnen die MINT-Labs und geben einen Einblick in die Vielfalt der Citizen Science und in die Möglichkeiten gerade für Schülerinnen und Schüler.
Referent_innen
MINT-Labs Regensburg e. V.
Direktorin des Alfred-Wegener-Instituts, Leiterin der Brückengruppe für Tiefseeökologie und -Technologie (AWI, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie Bremen und MARUM Bremen) und Professorin an der Universität Bremen
Von Meer, Mikroben und Mensch – Rolle des Ozeans und seiner Bewohner in Klima- und Kohlenstoffkreislauf der Erde
Die Ozeane bedecken nicht nur 70% der Erdoberfläche, sie nehmen auch 30% der CO2-Emissionen auf und über 90% der Erderwärmung. Die meisten unbekannten Arten dieser Erde leben im Meer – es sind Millionen, samt all ihrer genetischen Vielfalt, die noch zu entdecken sind. Vor allem die Einzeller, die schon seit über 3,5 Milliarden Jahren in den Meeren leben und auch heute wesentlich die Stoffkreisläufe der Erde beeinflussen, geben uns noch viele Rätsel auf. Der tiefe Ozean beherbergt eine bisher unbekannte Vielfalt von Ökosystemen, deren Energiequellen, Lebenszyklen und Funktionen sich erheblich von unserer eigenen Umwelt unterscheiden und uns immer wieder staunen lassen. Beim Erforschen des Unbekannten ist aber Eile geboten, denn die Veränderung der Meeresumwelt durch den globalen Wandel geht mit erstaunlicher Geschwindigkeit voran. In Zeiten sich verknappender Meeresressourcen – etwa von Öl, Gas oder Fisch – und eines Überschusses von Abfallprodukten an Land und in der Atmosphäre gibt es dabei viele Ideen, wie wir uns die Weiten des Ozeans und die Vielfalt seiner Bewohner zunutze machen können. Doch hat die Tiefsee als vom Menschen noch weitgehend unberührter, unbegehbarer Raum neben praktischen Aspekten auch einen hohen kulturellen Wert. Der Vortrag verknüpft die Faszination am Forschen und Entdecken dieses unbekannten Lebensraums mit drängenden Fragen zu Schutz und Nutzungskonzepten.
Zur Person
Antje Boetius ist Polar- und Tiefseeforscherin, Direktorin des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung und Professorin für Geomikrobiologie an der Universität Bremen. Geboren 1967, studierte Antje Boetius in Hamburg und San Diego Biologische Ozeanographie. Ihre Forschung dreht sich vor allem um die Rolle von marinen Mikroorganismen im Meeresboden für den globalen Kohlenstoffkreislauf und die Methanflüsse. Seit Ende 2008 leitet sie die Helmholtz-Max Planck Brückengruppe für Tiefseeökologie und -Technologie. Antje Boetius hat an fast 50 Expeditionen auf internationalen Forschungsschiffen teilgenommen und beschäftigt sich derzeit in ihrer Forschung vor allem mit Fragen der Auswirkungen des Klimawandels auf die Biogeochemie und Biodiversität des Arktischen Ozeans sowie mit der Entdeckung unbekannter Ökosysteme in der Tiefsee. Sie hat dafür den ERC Advanced Grant des Europäischen Forschungsrates erhalten. Für ihre Arbeit wurde sie unter anderem mit dem Deutschen Umweltpreis 2018 und dem Bundesverdienstkreuz im Jahr 2019 ausgezeichnet, für die Wissenschaftskommunikation z.B. mit dem Communicator-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie der Urania Medaille 2020.