Erfahrungen mit dem naturwissenschaftlichen Profil

Im Verlauf der achten Klasse müssen sämtliche Schüler und Schülerinnen eine ausschlaggebende Entscheidung über ihren weiteren Schulverlauf treffen. Sprachbegabte bevorzugen verständlicherweise das S-Profil und Naturwissenschaftbegeisterte, die wirkliches Interesse am Forschen und intensiver Einweisung der drei Wissenschaften vorziehen, wählen das N-Profil. Dieses Naturwissenschaftliche Profil bringt im Laufe der weitern Schulzeit extreme Vorteile. Man muss sich schon völlig im Klaren sein, welches Nutzen dieser Weg für die Zukunft hat, denn es geht hier nicht um einen besseren Stundenplan oder sonstige schwachsinnige Überlegungen, nein, sondern das N-Profil prägt für das Abitur, sowie zum größten Teil erleichtert es auch den Einstieg in die wirkliche Welt der aktuellen Naturforschungen, egal ob im Fachbereich Chemie, Physik oder Biologie. Die Mathematik muss man aber schon beherrschen um in diesem relativ komplexen und doch logischen Forschungsbereich mitreden zu können. Im N- Profil hat jeder jeweils ein zweiwöchiges Praktikum bzw. ein Halbjahr jede Woche. Anfangs in Biologie, dann in Physik und zu letzt in Klasse 11 in Chemie. In diesen Praktika werden aber nicht nur Versuche oder Experimente selber ausgeführt, sondern man erfährt über den normalen Unterricht hinaus genauere Details und Feinheiten des jeweiligen Fachs. Außerdem darf jeder Schüler selber Hand anlegen und muss somit nicht nur strickt auf einen vorbereiteten Versuch nach vorne starren. Diese Einweisung und Erfahrung des „selber Handelns“ ist einzigartig und unersetzlich. Beispielsweise werden in Biologie mit diversen Lebewesen experimentiert, von denen ein S- Profiler noch nie etwas gehört hat. Das detaillierte Wissen über einzelne Zusammenhänge von Erbgut und Mutation wird genauer unter die Lupe genommen, oder auch der exakte Aufbau von unterschiedlichen Pflanzen ist ein sehr wichtiger und interessanter Bereich der Biologie. In Physik werden Widerstände in Schaltkreise eingebaut und unabhängig vom normalen Unterricht erlangt man weiteres Wissen über Prozesse, die bisher unbeachtet waren. Außerdem werden auch Programme, unabhängig von den Praktika, wie Excel mit in den Unterricht eingebaut, so dass physikalisch schwierige Prozesse exakter und spezifischer beschrieben werden können. Im S-Profil werden solche Prozesse kurz erwähnt, aber ein wirkliches Verständnis ohne diese Simulationen am PC kommt nicht wirklich zustande.
Das „selber Forschen“ macht jedermann zu einem wahren Wissenschaftler. Außerdem sind Skizzen oftmals logischer und nachvollziehbarer, wenn der skizzierte Versuch selbst aufgebaut und betrieben wird. In Chemie spielt das Praktikum ebenfalls eine wichtige Rolle, denn was wäre die Chemie ohne ihre Versuche, bei denen doch immer irgendetwas in die Luft geht oder etwas auf mystische Weise verschwindet. Das Ganze bleibt nicht länger ein Geheimnis, wenn selber geforscht wird und anschließend alles taktisch nachvollziehbar ist. In der Natur ist nämlich alles erklärbar! Oftmals müssen aber in allen Unterrichtsfächern Protokolle oder Auswertungen des durchgeführten Versuchs aufgeschrieben werden. Für einen 4-stündigen Chemiker, Biologe oder Physiker in Klasse 12 und 13, sowie für das eventuell entsprechende Studium nach der Schulzeit, dienen jene Auswertungen zur Hinführung für die Zukunft und der richtig anspruchsvollen Auswertungen.
Solche Arbeiten sind aber keinesfalls ein Zuckerschlecken, denn der nachvollziehbare Aufschrieb für andere, sowie für das eigene Verständnis ist sehr wichtig und unumgänglich. Darüber hinaus profitiert man in den zwei Jahren vor dem Abi, denn in 12 und 13 kommt niemand um mindestens zwei naturwissenschaftliche Fächer herum. Hier sind aktive Erfahrungen und zusätzliches fachspezifisches Wissen eine sehr gute Voraussetzung.

Daniel Bauer, Abitur 2007, derzeit Studium Technische Kybernetik

Mittelstufenpraktikum Physik

Im Rahmen des Physikunterrichts lernen Schülerinnen und Schüler auch den Umgang mit physikalischen Apparaturen und Messgeräten. Sie führen mehrere Versuchsaufbauten selbst durch, nehmen eigenständig Messungen vor und werten diese aus.

Durch eine umfangreiche Experimentierausstattung können somit einem Team aus jeweils 2-3 Schüler die notwendigen Materialien und Geräte zur Vefügung gestellt werden.

Typische Themen im Mittelstufenpraktikum

· Hebelgesetze
· U-I-Kennlinien elektrischer Bauteile
· OHMsches Gesetz
· Spezifischer Widerstand
· Versuche zur elektromagnetischen Induktion
· Transformatorengesetze
· Halbleiterelemente
· Elektronische Schaltungen
· Optische Bauteile

 

Praktikum bedeutet aber keineswegs nur Untersuchungen in den Physiksälen. Wenn beispielsweise im Rahmen der Unterrichtseinheit „Druck“ demonstriert werden soll, wie ein ganzer LKW mit druckluftbetriebenen Hebekissen angehoben werden kann, dann fährt auch schon mal ein Laster vom örtlichen THW-Ortsverband mit der benötigten Ausstattung vor, um die praktische Anwendung der im Unterricht bereitgestellten Gleichungen zu zeigen.

Doch was ist, wenn bei einer angehobenen Last von ca. 10 Tonnen der Luftzuleitungsschlauch reißt ? Kann man mit einem kleinen Finger die ausströmende Luft unter der tonnenschweren Last zurückhalten ? Theoretisch klar, aber hält das Experiment auch, was die Gleichungen versprechen ? Dies können dann alle Schülerinnen und Schüler im Praktikum ausprobieren und erfahren somit hautnah die Gültigkeit physikalischer Grundlagen.

Workshop Astroteilchen-Physik

Dass Atome nicht – wie der griechische Wortstamm vermuten lässt – unteilbar sind, erfahren Schüler bereits in der Mittelstufe. Doch was gibt es noch außer Protonen, Neutronen und Elektronen ? Und aus welchen noch kleineren Bausteinen bestehen diese Teilchen jeweils ? Diesen Themen widmete sich der Workshop „Astroteilchenphysik“, der am 11.Juli 2005 für interessierte Schüler der 11.Klassen aus dem naturwissenschaftlichen Profil bzw. aus dem Profilfach Physik in Klasse 12 am Ludwig-Uhland-Gymnasium stattfand.

Direkt aus dem Bereich der Grundlagenforschung stand hierzu Frau Dr. Bianca Keilhauer vom Institut für experimentelle Kernphysik der Universität Karlsruhe den Schüler Rede und Antwort. Schwerpunkt war hierbei das Thema „kosmische Strahlung“ und deren Nachweismethoden.

Nach einem Einführungsvortrag am Vormittag erarbeiteten sich die etwa 30 Schüler nachmittags gruppenweise die Herkunft der kosmischen Strahlung, die verschiedenen Detektortypen, und den Einfluss der Atmosphäre auf die Messung.

Beeindruckt zeigte sich Dr. Keilhauer vom Interesse und vom Arbeitseifer der Gymnasiasten, denen sie nicht nur das reine Fachwissen, sondern auch Anekdoten aus ihrem Forscheralltag näher bringen konnte. Einer der wenigen geeigneten Gebiete für den Aufbau der 1600 notwendigen Detektoren der hochenergetischen kosmischen Strahlung liegt beispielsweise mitten in der Pampa Argentiniens, für jeden durfte ein Mädchen aus dem Umland Namenspate sein. Dadurch konnten die einheimischen Gauchos abgehalten werden, die auf dem freien Feld angebrachten teuren Apparaturen zu zerstören.

„Lohnenswert und interessant“, so lautete das Fazit der teilnehmenden Schüler, die mit diesem Workshop auch einen umfassenden Einblick in das Berufsleben von Physikern und Physikerinnen erhalten haben.