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Ein Besuch im NeXT-Labor

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NExt  - ein Laborbesuch in  einem ungewöhnlichen Unterrichtsfach am Technischen Gymnasium

Wer den JugendForscht-Raum neben dem Physiksaal im 2.OG der Ferdinand-von-Steinbeis-Schule in Reutlingen in der Karlstraße betritt, bekommt vielleicht eine Idee davon, wie es in den Labors der großen Erfinder der Vergangenheit ausgesehen haben könnte, beispielsweise bei Thomas Alva Edison, dem Erfinder der Glühbirne.  Hier liegen Werkzeuge, Kabel, elektronische Bauteile, Lötkolben, stehen ein Mikroskop zur Arbeit an Platinen, verschiedene Messgeräte. Und am Rand des Ganzen sogar ein altes, aber voll funktionsfähiges Klavier, das vielleicht einmal mit Roboterhänden bespielt werden soll. Herr über dieses kreative Gemenge ist Physiklehrer Raphael Dannecker. In diesem Raum betreut er mit großem Engagement und viel Herzblut sowohl die schon seit einigen Jahren immer wieder sehr erfolgreichen Jungforscher der Steinbeisschule als auch die Schülernnen und Schüler, die sich für das Wahlpflichtfach NeXT – Naturwissenschaftliches Experimentieren – angemeldet haben.

Seit dem Schuljahr 2021/22 wird „NeXT“ in der Eingangsklasse des Technischen Gymnasiums angeboten, zunächst als Schulversuch des Kultusministeriums.

Was ist das Tolle daran? –  Wie der Laborbesuch zeigt, wird die Schule durch das Wahlpflichtfach NExt auf wunderbare Weise zu einem „Ort der Ermöglichung“ : den TG- Schülern, die das Fach in Klasse 11 gewählt haben, wird es an der Steinbeisschule möglich gemacht, sich ein ganzes Schuljahr lang  mit naturwissenschaftlich-technischen Problemen zu beschäftigen, die sie ganz persönlich interessieren. Wer dann noch weiter machen möchte, kann sein Projekt in der Kursstufe in Kl. 12 und 13 noch zu Seminararbeit im „Seminarkurs“ machen- und somit ins Abitur einbringen. Und nicht zuletzt, so zeigt es auch ein Blick in den Bildungsplan, bereitet der Kurs Schülerinnen und Schüler auch auf ein späteres, erfolgreiches Studium im Bereich der MINT-Fächer vor (also Mathematik, Ingenieurwesen, Naturwissenschaften und Technik. Wer mehr wissen möchte, sei auf folgenden Link verwiesen: Bildungsplan - NeXT_OS_3BG_19 (bildungsplaene-bw.de))

Gerade die These des österreichisch-englischen Wissenschaftsphilosophen Sir Karl Popper (1902 -1994), dass letzten Endes „alles Leben Problemlösen“ sei, wird an den Fragestellungen der Schüler sehr schön verdeutlicht. Schauen wir auf die einzelnen Schülerprojekte:

Da Philipp Brandner (Schüler in Kl. 11 im Profil Mechatronik) in einer Kirchengemeinde engagiert ist, kam er auf die Idee ein Kreuz für die Kirche mit farbigen Leuchtdioden auszustatten, die individuell an Stimmung und Liedbegleitung im Gottesdienst angepasst werden können. Lösungsansätze probiert Philipp Brandner aus, indem er sich mit der Programmierung eines Mikro-Arduino beschäftigt. Das Ganze macht Spaß, allerdings ist es „zeitaufwändig, es braucht individuell ansteuerbare LEDs“, er rechnet mit etwa 200 bis 300 Stück. Programmieren sieht er als Hauptschwierigkeit, hinzu kommt natürlich die richtige, optimale Verschaltung aller LEDs zu einem funktionsfähigen Ganzen. Neben dem Trainieren des richtigen Programmierens stehen also Fertigkeiten im Umgang mit elektronischen Bauteilen.

Sein Klassenkamerad Sebastian Baughen ist mit seinem Projekt ebenfalls sowohl in der virtuellen Welt als auch in der handfesten Realität unterwegs. Am Computer konstruiert er zunächst das Modell eines Rennwagens, das natürlich möglichst aerodynamisch sein soll. Im nächsten Schritt dann erfolgt die Herstellung des Modells als 3-D Druck. Und schließlich, im dritten und letzten Schritt, die Testung und Optimierung des Modells im miniaturisierten Windkanal der Schule, der den Vorbildern in der Automobilindustrie nachempfunden ist. Auch bei diesem Projekt setzt sich ein Schüler mit kniffligen naturwissenschaftlichen und technischen Fragestellungen auseinander und möchte, sowohl über „trial and error“ als auch über strategisches, planvolles Denken zu einer Problemlösung kommen.

Hannes Hass und Paul Wiedmann (beide  Profil Mechatronik) haben sich zunächst mit der Frage beschäftigt, ob Schallwellen genutzt werden können, ein Objekt schwerer als Luft anzuheben. Positive Antworten dazu haben sie mit einem „Akustischen Levitationsapparat“ gefunden, bei dem Schallwellen Papierschnitzel in der Luft halten konnten. Keinen Airbus also, aber immerhin. Ihr neues Projekt beschäftigt sich mit Aerodynamik, der Erstflug ihrer Drohne, ein Quadrocopter, ist für Februar/März 2022 projektiert. Sie wollen bewusst vieles selbst fertigen, unter anderem auch die wegen der richtigen Form und dem passenden Material schwierige Frage der Rotorblätter selbst lösen. Weitere Problemstellungen sind etwa die Frage des Antriebs und der Lagesteuerung im Raum über eine Fernbedienung. Nicht zuletzt ist auch geplant, die Drohne für den Transport einer kleinen Nutzlast fit zu machen. Idealerweise soll das dazu angedachte Schnapsgläschen während Start, Flug und Landung der Drohne nichts „verschlabbern“.

Magnus Arndt, Schüler im Profil „Technik und Management“ wiederum beschäftigt sich in seinem Projekt mit der Messung von Veränderungen in Magnetfeldern. Großtechnisch wird dieses Prinzip bei Magnetschwebebahnen angewandt. Im Modellversuch an der Steinbeisschule macht Magnus Messreihen zur Änderung im Magnetfeld einer unter Spannung gesetzten Kupferspule, durch die eine AA-Batterie geschickt wird, die an Plus- und Minuspol mit starken Magneten versehen ist. Durch die permanente Veränderung des Magnetfeldes, da wo die Magneten auf die Kupferspule einwirken, ergibt sich ein Vortriebseffekt: nicht durch Geisterhand, sondern durch die im Kosmos gültigen Kräfte der Physik  wird die Batterie durch die Kupferspule gezogen. Total faszinierend, denn hier kommen Experimentator wie auch Zuschauer schon an den Rand dessen, „was die Welt im Innersten zusammenhält“. Und das mit einem wirklich ganz einfachen Versuchsaufbau  auf einem simplen Schultisch. Die früheren, begnadeten Experimentatoren der Physik wie Galileo, Newton oder Michael Faraday  hätte gewiss ihre Freude dran.

Großartige Fragestellungen von Jugendlichen an Naturwissenschaften und Technik: NeXT als Wahlpflichtfach an der Ferdinand-von-Steinbeis-Schule macht es möglich, verschafft ihnen dazu  Raum, Ressourcen und fachmännische Unterstützung. Der nächste Laborbesuch bei Raphael Dannecker und seinen Schülern im kommenden Frühjahr wird gewiss wieder spannend.

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