Designe deine eigene Mondstation, erlebe den Start von Apollo 11! So spannend ist Physik-Unterricht am Holbein-Gymnasium. Die Klassen 9d und 9e besuchten dafür im Juni das School_Lab A³ der Uni Augsburg.

Im bayerischen Physiklehrplan der 9. Jahrgangsstufe steht als wichtigste Zielsetzung, „Physik als Grundlage moderner Technik“ (ISB Bayern 2019) zu vermitteln. Auch wenn die praxisrelevanten Themen und Projekte (z.B. Bau eines nachhaltigen Elektromotors, Experimentieren mit einem Spektrometer, Analyse von MRT- und CT-Aufnahmen) innerhalb des Unterrichts positiven Anklang bei den naturwissenschaftlich interessierten Schülern der 9d und 9e finden, so bleibt der vielfältige Praxisbezug der gelernten Theorie doch leider oftmals auf der Strecke bzw. gehen die im Lehrplan verankerten Inhalte kaum auf die aktuellen Anwendungsgebiete der Physik ein.

 Der Geschäftsbereich MINT_Bildung des AMU der Universität Augsburg erkannte die mangelnde Vernetzung von Theorie und Praxis in der Schule schon seit einiger Zeit, so dass hierfür eigens ein Schülerlabor eingerichtet wurde. Das School_Lab A³ Uni Augsburg ist ein Labor, in welchem die Schüler Experimente größtenteils selbstständig oder unter Anleitung eines Wissenschaftlers durchführen können. Alle Experimente werden im Anwenderzentrum Material- und Umweltforschung (AMU) auf dem Forschungscampus der Universität Augsburg abgeleistet.

 Jedem sind die Begriffe „3D-Druck“, „Flatscreen“ und „Spektrometrie“ gegenwärtig, doch nur wenige wissen genau über die Funktionsweise, Eigenschaften und weiterführende Anwendungsbereiche Bescheid. Folglich gestaltete sich der Programmablauf unseres Schülerlaborbesuchs am 5. bzw. 6. Juni 2019 mit den Klassen 9d und 9e wie folgt:

•  Baustein 1: Vorstellung des School_Lab A³ Uni Augsbug

 Nicola Bolz und Nadja Anderle referierten zu Beginn der Exkursion über die Zielsetzung des School_Lab und die Inhalte der einzelnen Experimente.

• Baustein 2: 3D-Druck – Designe deine eigene Mondstation

 Anlässlich des 50. Jahrestags der ersten Mondlandung von Apollo 11 erhielten die Holbeiner den Auftrag, eine eigene Mondstation zunächst mit Papier und Bleistift zu entwerfen und schließlich auf dem iPad zu designen. Alle abgespeicherten Muster beinhalten Überlegungen zu gestalterischen sowie praxistauglichen Merkmalen einer Forschungsstation auf dem Mond (z.B. Verbindungen der einzelnen Gebäude mittels Röhren, Fitnessstudio für die Astronauten, Schlafbereich, Versorgungszentren, Forschungslaboratorien, Start- und Landebahn der Raketen, u.a.) und der tatsächlichen Realisierung als 3D-Druck. Sämtliche - von unseren Schülern - designten Modelle werden in der „Langen Nacht der Wissenschaft“ im Augsburger Rathaus ausgestellt.

Abschließend durften die Jugendlichen die faszinierende, interaktiv simulierende Technik der HoloLens-Brillen kennenlernen und so den Start von Apollo 11 erneut mitten im Experimentierraum nachvollziehen.

• Baustein 3: Zerlegen eines Flatscreens und Stoffreise zum Thema Seltene Erden

Es stellte sich zunächst die Frage, was man genau unter „Seltenen Erden“ versteht und in welchen Bereichen des täglichen Lebens diese Verwendung finden. Die klassischen Seltenen Erden wie Neodym oder auch Europium werden derzeit in sämtlichen Flatscreens verbaut. Angefangen vom Smartphone, dem Display einer Induktionsherdplatte oder dem eines Druckers über das Ipad bis hin zum im PKW fest verbauten Navi spielen derartige Flatscreens eine enorme Rolle. Exemplarisch durften die Schüler in Kleingruppen je einen Flachbildschirm zerlegen. Dabei wurde den Schülern kleinschrittig klar, dass jeder Flatscreenbildschirm aus gut fünf unterschiedlichen Schichten (Folien) aufgebaut ist.

• Baustein 4: Spektrometrie (Bau eines eigenen Spektrometers)

In einem ersten Schritt bastelten die Schüler ein Handyspektrometer, ehe es im weiteren Experimentierlauf ausgiebig getestet wurde. So erforschten die Schülerinnen und Schüler unter Verwendung des Smartphone-Tools die Spektren einer Glühlampe, einer (weißen/blauen/roten/grünen) LED, einer Energiesparlampe sowie einer UV-Lampe.

• Baustein 5: Exkursion in das Innovationslabor – erkunden einer virtuellen Roboterzelle mit HoloLens

Ein absolutes Highlight der Exkursion stellt der Besuch des Technologiezentrum Augsburg (TZA) dar. Im Herzstück des Augsburger Innovationspark erhalten Wirtschaft und Wissenschaft einen Raum für intensiven Technologietransfer und Wissensaustausch.

Mit Hilfe einer HoloLens-Brille erkundeten die Holbeiner einen virtuellen KUKA-Roboter und zeigten sich von einem Autokarosserie- sowie einem Helikoptermodell aus Carbon sehr beeindruckt.

• Baustein 6: Vortrag „Überblick über die MINT-Studienmöglichkeiten an der Universität Augsburg“

Dr. Joachim Deisenhofer und Nadja Anderle (M.Sc.) informierten die Schülerinnen und Schüler über die Studienmöglichkeiten am Institut für Physik der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Uni Augsburg. Exemplarisch zeigten beide die Studieninhalte und den Ablauf der Bachelorstudiengänge Physik wie auch Materialwissenschaften auf.

Dank gebührt Andrea Kandler für die koordinierte Planung unseres Besuchs im Schülerlabor und den Wissenschaftlerinnen Nadja Anderle, Irina Ehrlich und Nicola Bolz des MINT_Bildung-Teams, die engagiert unsere Gruppe in ihre Welt eintauchen ließen sowie Dr. Joachim Deisenhofer für die umfassende Vorstellung des Studienangebots am Institut für Physik an der Universität Augsburg.

Die experimentgestützte Exkursion zeigte nicht nur, dass neue Technologien innovative Bildungsangebote dringend erfordern, sondern auch für unsere beiden 9. Klassen einen enormen Gewinn zum regulären Unterricht symbolisieren und gerade für den Profilbereich der 9. Jahrgangsstufe im Fach Physik ein gelungenes Highlight darstellen.

Dr. Isabel Hörmann, StRin