¹ Leiterin des DLR_School_Lab der TU Dresden, Technische Sammlungen Dresden
² Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Verteiltes und Datenintensives Rechnen am Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH), TU Dresden
Nutzung öffentlicher Forschungsdaten für altersübergreifende Robotik-Schulprojekte
Wir leben im Zeitalter der datenintensiven Forschung. Mit dem Projekt „European Open Science Cloud“ ist eine Infrastruktur für Forschungsdaten im Aufbau. Die Idee: Daten aus öffentlich geförderten Forschungsprojekten sollen öffentlich verfügbar und für jeden nutzbar sein. In unserem Workshop wollen wir anhand von konkreten Praxisbeispielen erklären, wie aktuelle Themen der Forschung aus den Bereichen Robotik und verteilte Systeme in Form von Schülerprojekten bearbeitet werden können. Grundlage ist ein von uns konzipierter Experimentierkasten für Robotik-Projekte an Schulen. Die Lerninhalte wurden in altersübergreifenden Projekten an der Freien Werkschule Meißen erprobt. Als Ergebnis des Workshops sind die Teilnehmer in der Lage, eigene Sensoren zu entwickeln und die Messdaten im Internet zu veröffentlichen.
„Raus aus der Schule – rein ins Labor“ – unter diesem Motto können Schülerinnen und Schüler im DLR_School_Lab TU Dresden in den Technischen Sammlungen Dresden spannende Experimente aus Naturwissenschaften und Technik durchführen. Wir bieten Workshops für ganze Schulklassen an und unterstützen auch individuell Schüler(-teams) bei Wettbewerben, Praktika oder wissenschaftlichen Projekten/Arbeiten. Mit unserem Angebot möchten wir dazu beitragen, mehr junge Menschen für eine Ausbildung oder ein Studium im MINT-Bereich zu begeistern.
Das DLR_School_Lab TU Dresden ist ein Gemeinschaftsprojekt der Technischen Universität Dresden, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Landeshauptstadt Dresden. Durch die Kooperation zwischen Forschungseinrichtungen und Museum entstehen Synergien, die wir nutzen, um wissenschaftliche Erkenntnisse, Arbeitsweisen und Innovationen methodisch vielfältig und zielgruppengerecht zu vermitteln.
Zu den Personen
Janina Hahn hat sich als gelernte Biochemikerin nach dem Diplom über sechs Jahre mit strukturbiologischer Grundlagenforschung beschäftigt. Seit ihrer Zeit als Doktorandin an der Freien Universität Berlin und dem Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie in Berlin-Buch hat sie dabei auch Lehr- und Betreuungsaufgaben für Praktikanten sowie Bachelor-, Master- und Diplomstudenten übernommen. Von 2008 bis 2010 war sie als Dozentin im Gläsernen Labor Berlin-Buch tätig, in dem Schüler ab der Sekundarstufe Experimentierkurse zum Thema Genetik, Neurobiologie, Zellbiologie, Ökologie und Chemie unter Anleitung von Wissenschaftlern durchführen. Von 2010 bis 2012 arbeitete sie als wissenschaftliche Koordinatorin des Zentrums für Innovationskompetenz (ZIK) Septomics an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Seit 1. November 2012 ist Janina Hahn an der TU Dresden verantwortlich für den Betrieb des DLR_School_Lab TU Dresden.
Torsten Goerke wurde als Kind mit dem Robotik-Virus infiziert. Nach seinem Informatikstudium war er im Bereich IT-Infrastruktur in Forschungs- und
Wirtschaftsunternehmen tätig und arbeitet jetzt als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Verteiltes und Datenintensives Rechnen an der TU Dresden. Er ist Initiator des Robotik-Projektes an der Freien Werkschule Meißen (FWS), welches er koordiniert und zusammen mit studentischen Mitarbeitern des DLR_School_Lab TU Dresden betreut.
Bildungsprojekte:
– 2011 Robotertage im Kindergarten (Von Asimov zur Turtle-Grafik – mit Scratch)
– 2012 Schülerprojekte im Bereich Physical Computing mit Arduino
– 2013 Robotiklabor für Auszubildende am Max-Planck-Institut
– 2014 Kursangebot FWS: Aufbau autonomer Roboter (mit ASURO Bausatz des DLR)
– 2015 Entwicklung einer graphischen Programmierumgebung für Kinder
– 2015 Kursangebot FWS: Sensoren & Sensorfelder
– 2016 Schülerworkshop mit SAP zum Thema „Social Robots“
– 2017 Kursangebot FWS (FVU-Projekt): Aufbau einer Sensorboje für ein selbstreinigendes Schwimmbad
¹ Lehrer am Sächsischen Landesgymnasium Sankt Afra, Meißen
² Lehrerin am Sächsischen Landesgymnasium Sankt Afra, Meißen
Schüler experimentieren – aber selbständig!
Im naturwissenschaftlichen Experiment sollen Annahmen geprüft, Erkenntnisse gewonnen und, so ja die eigentliche Wortherkunft, Erfahrungen gemacht werden. In vielen Schülerexperimenten arbeiten die Schüler nicht wirklich selbst, sondern „imitieren“ ein vom Lehrer erprobtes Vorgehen.
Die Aufgaben des internationalen Schülerwettbewerb IYPT sind Anlass, das Schülerexperiment neu zu überdenken. Es heißt z.B. in einer Aufgabe aus dem Wettbewerbsjahr 2016: „Eine Batterie (z.B. AA) wird mit zwei starken Magneten an ihren Enden in einer Kupferspule positioniert. Bei Kontakt der Batteriepole mit der Spule bewegt sie sich wie ein Zug. Untersuche dies.“
Im Workshop werden nach den offenen Aufgabenstellungen des IYPT in kleinen Gruppen derartige Experimente geplant, aufgebaut, durchgeführt und ausgewertet. Die Eignung für das selbständige Experimentieren der Schüler wird kritisch hinterfragt.
Die benötigten Materialien für die Versuche werden bereitgestellt. Ein eigener Laptop (idealerweise mit LoggerPro, Excel ist aber ausreichend) sollte mitgebracht werden.
Zu den Personen
Otmar Winkler studierte Physik auf Diplom an der TU Dresden und der Universität Stuttgart. Nach dem Referendariat am privaten Internatsgymnasium Schule Schloss Stein arbeitete er am Sächsischen Landesgymnasium Sankt Afra in Meißen. Er ist DPG-Vorstandsratsmitglied und DPG-Beauftragter „Schule“ für das Land Sachsen. Seit 2014 ist er Standortleiter des sächsischen GYPT-Zentrum.
Saskia Schnasse studierte Mathematik und Physik auf Lehramt für Gymnasien an der Leibniz-Universität Hannover. Nach dem Referendariat von 2002 bis 2004 am Romain-Rolland-Gymnasium in Dresden wechselte sie zum Sächsischen Landesgymnasium Sankt Afra in Meißen. Von 2001 bis 2008 war sie Jurorin im Regionalwettbewerb „Jugend forscht“ und bis 2017 Regionalwettbewerbsleiterin. Seit diesem Jahr ist sie Landeswettbewerbsleiterin von „Jugend forscht“ Sachsen.
Direktor des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie (IDMT), Ilmenau
Warum teure Kabel und gut designte Stereoanlagen besser klingen: Akustische Täuschungen und mehr
Wir alle kennen optische Täuschungen. Auch unsere Ohren können uns belügen: Dazu gehören Verdeckungseffekte, die ganze Töne unhörbar machen können, aber auch geringfügige Änderungen im Klang. Diese Effekte nutzen z. B. mp3, AAC und andere Audiocodierverfahren. Räumliches Hören passiert im Gehirn, hier begegnen wir kognitiven Effekten, unsere Erwartung (z. B. gespeist durch das Aussehen oder die Kosten von Komponenten) beeinflusst das Klangerlebnis. Der Vortrag führt in die Grundlagen ein und bringt Anwendungsbeispiele, insbesondere aus dem Bereich moderner 3D-Klangwiedergabe.
Zur Person
Prof. Dr.-Ing. Dr. rer. nat. h.c. mult. Karlheinz Brandenburg wurde berühmt durch seinen Beitrag zu einer Technologie, die heute nicht mehr wegzudenken ist – dem mp3-Standard. Die in seiner Dissertation beschriebenen Techniken bilden die Grundlage für die Entwicklung des MPEG Layer-3 (mp3), des MPEG-2 Advanced Audio Coding (AAC) und vieler anderer moderner Verfahren der Audiocodierung.
Karlheinz Brandenburg ist bekannt für seine grundlegenden Arbeiten im Bereich der Audiocodierung, der Bewertung von Audio- und Videoqualität, der Wellenfeldsynthese und der Psychoakustik.
Er ist Fellow der Audio Engineering Society (AES) sowie des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Für seine Leistungen wurde er mit zahlreichen Preisen und Ehrungen ausgezeichnet. Er ist Leiter des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie IDMT in Ilmenau und Leiter des Fachgebiets für Elektronische Medientechnik an der Technischen Universität Ilmenau. Darüber hinaus ist er Direktor des fakultätsübergreifenden Instituts für Medien und Mobilkommunikation IMMK der Technischen Universität Ilmenau.
Direktor des Instituts für Massivbau, TU Dresden
Professor an der Fakultät für Bauingenieurwesen, TU Dresden
Neuer Werkstoff Carbonbeton – sparsam, schonend, schön
Unsere gebaute Umwelt wird vor allem von einem Baustoff geprägt: dem oft als „Jahrhundertbaustoff“ bezeichneten Stahlbeton. Bei diesem werden zwei sehr verschiedene Materialien vorteilhaft kombiniert. Der druckfeste Beton ist robust gegenüber äußerer Witterung, chemischen und thermischen Einflüssen, und ist einfach und relativ preiswert weltweit herstellbar. Bewehrungsstahl wird überall dort ergänzt, wo in einem Bauteil Zugspannungen herrschen. Allerdings hat dieser Stahl einen großen Nachteil: er kann korrodieren, wodurch Trag- und Gebrauchsfähigkeit verloren gehen können. Zum Schutz des Stahles wird dieser durch relativ viel zusätzlichen Beton ummantelt. Dadurch werden Bauteile schwer und ihre Herstellung ist mit einem enormen Ressourcen- und Energieverbrauch verbunden, was sich bspw. an einem weltweit enormen CO2-Ausstoß verdeutlichen lässt.
Eine Alternative sind korrosionsbeständige, leichte, äußerst zugfeste Bewehrungen aus Carbonfasern. Hier kann einerseits die dicke Betondeckung als Korrosionsschutz entfallen. Andererseits ist die Bewehrung in Form von Gelegen flexibler und somit werden filigranere Bauelementgeometrien einfacher herstellbar. Eine Verringerung des Gewichts der Bauteile erhöht deren Effizienz bei gleichzeitiger Verminderung des Bedarfs an Ausgangsmaterial für die Betonherstellung, der benötigten Energie bei allen Verarbeitungsprozessen und der Kosten beim Transport.
Der Vortrag wird einen Einblick in die Entwicklung des Baustoffs Carbonbeton geben, seine charakteristischen Eigenschaften und sein Anwendungspotential vorstellen und einen Einblick in die aktuelle Forschungsarbeit geben.
Zur Person
Manfred Curbach studierte Bauingenieurwesen an der Universität Dortmund. Er war dort und an der Universität Karlsruhe Wissenschaftlicher Angestellter, wo er auch im Jahr 1987 promovierte. Nach 16 Jahren als Projektleiter bzw. später auch Partner in einem Ingenierbüro wurde er 1994 Professor des Lehrstuhls für Massivbau der Technischen Universität Dresden.
Manfred Curbach war Sprecher des DFG-Sonderforschungsbereiches 528 „Textile Bewehrungen zur bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung“, Fachgutachter und Mitglied des Senats der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Er ist nun Leiter der Deutschen Delegation (Head of Delegation) des Internationalen Beton-Verbandes fib (Fédération internationale du béton) und Koordinator und Sprecher des DFG-Schwerpunktprogramms 1542 „Leicht Bauen mit Beton“, Mitglied im Fachkollegiat der DFG, Sprecher des Konsortiums C3 (Carbon Concrete Composite) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, Mitglied der Ständigen Kommission für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs der Hochschulrektorenkonferenz (HRK) und Mitglied in der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina und der Technikwissenschaftlichen Klasse der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig. Ihm wurde 2011 die Ehrendoktorwürde durch die Technische Universität Kaiserslautern und der Deutsche Zukunftspreis 2016 (Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation) verliehen.
