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Komm, mach MINT! Studienorientierung in Klasse 10: hands-on und auf Augenhöhe.

Komm, mach MINT! Junge Studierende der Universität Tübingen gaben am Donnerstag, 23.06.2022, einen ganz persönlichen Einblick in ihren Studienalltag. Alle Schüler*innen der Klassenstufe 10 mit NwT-Profil lernten dabei die Vielseitigkeit der MINT-Studiengänge Nano-Science, Physik, Geoökologie und Medizintechnik kennen.

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Während der 90-minütigen Veranstaltung kamen sie mit den MINT-Studienbotschafter*innen auf Augenhöhe ins Gespräch und erhielten persönliche Ratschläge und Tipps für die Studien- und Berufsorientierung. Highlight der Veranstaltung waren die vier Hands-on-Aktivitäten, auf welche sich die Schüler*innen im Anschluss an motivierende Impuls-Vorträge frei aufteilen durften, um selbst aktiv zu werden:

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Zusammen mit Melena tauchten sie in die faszinierende Welt der Nano-Science ein und ätzten mikroskopische Strukturen auf eine Platine - mit der Technik der optischen Lithographie, über die moderne Sensortechnik kosteneffektiv und schnell in großer Stückzahl gefertigt wird.

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Mit Max (Physik) erlebten sie bei der Video-Untersuchung von Fallschirmsprüngen, wie gezieltes Experimentieren und physikalische Modellbildung mit digitalen Tools zu neuen Erkenntnissen führt.

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Die vielfältigen Tätigkeitsfelder von Geoökolog*innen erkundeten sie mit Carla im Wettlauf gegen die Zeit in einem Exit-Game rund um das afrikanische Land Namibia an den interaktiven Stationen zu globalen Kreisläufen, Karten, Geologie und Klima, Evolution, Küstenmodellierung und Biogeographie.

Und bei Anja und Julian (Medizintechnik) vollzogen sie den Entwicklungsprozess eines Gelenk-Implantats nach, um die optimale Lösung zu finden. Dazu mussten sie die Materialeigenschaften von Kupfer, Stahl und Titan experimentell untersuchen und sich Expertenwissen zu Gelenken aneignen.05_Medizintechnik.jpg

Allen Schüler*innen haben die Aktivitäten sichtlich Spaß gemacht, denn es gab viel selbst zu entdecken, zu experimentieren und zu diskutieren. Dabei wurde den Schüler*innen deutlich: Ein Studium im MINT-Bereich eröffnet vielfältige Perspektiven, um aktiv an der Entwicklung von Lösungen zu zentralen Problemen des 21. Jahrhunderts mitzuarbeiten. Mit ihren am HCG Beilstein erworbenen Kenntnissen aus den Naturwissenschaften sowie ihrem in NwT erarbeiteten Können in den Bereichen Programmierung, 3D-Konstruktion, Elektronik und Energietechnik sind sie bestens auf ein Studium im MINT-Bereich vorbereitet.

Erfolgreiche Teilnahme an den Vorentscheidungen zur International Olympiad on Astronomy and Astrophysics (IOAA) 2022

„Dass niemand etwas sicheres von der Astronomie erwartet, denn nichts Wahres bietet sie uns an. Wenn jemand diese Disziplin verlässt, wird er wahnsinniger enden als beim Einstieg.“

Mit diesem Zitat des weltberühmten, revolutionären Astronomen Nicolaus Copernicus begannen die nationalen Vorentscheid-Runden hin zur Ernennung des deutschen Nationalteams für die diesjährige „International Olympiad on Astronomy and Astrophysics“ (IOAA).

Der seit 2007 jährlich stattfindende internationale Schülerwettbewerb, an welchem Deutschland erst seit 2019 als eines von insgesamt 48 Ländern teilnimmt, entstand als Abspaltung von und damit Erweiterung der bereits länger existierenden „Internationalen Astronomie-Olympiade“ (IAO).

Teilnehmen darf jede*r, die*der im Jahr der eigentlichen Olympiade das 20. Lebensjahr noch nicht vollendet hat.

Der deutsche Auswahlprozess zur Bestimmung des Nationalteams für die Olympiade setzt sich aus drei Runden zusammen.

Bei der ersten Runde handelt es sich um eine sogenannte „Hausaufgabenrunde“, bei der die Schüler*innen insgesamt fünf theoretische Aufgaben aus den Bereichen der Astronomie und Astrophysik in Eigenregie zu Hause bearbeiten und lösen müssen, wobei bestimmte Hilfsmittel sowie Recherche erlaubt sind, was jedoch nicht unbedingt einen Vorteil verschafft.

Für die zweite Runde qualifizieren sich lediglich die 50% der besten Teilnehmer*innen deutschlandweit sowie diejenigen, die mindestens die Hälfte der Punktzahl erreicht haben. Auch Teilnehmende der Bundesrunde der „Internationalen Physik-Olympiade“ (IPhO) qualifizieren sich automatisch für die zweite Runde.

Die zweite Runde – das Halbfinale – findet kurz nach der ersten Runde in Form einer Online-Klausur statt. Man bekommt hier nach dem Upload der Klausur einen Zeitraum von ein paar wenigen Stunden zur Verfügung gestellt, um so viele Aufgaben wie möglich so gut wie möglich zu bearbeiten. Auch hier sind zwar wieder Hilfsmittel und Recherche erlaubt, das zentrale Problem ist jedoch die Zeit.

Für die dritte Runde – das Finale – qualifizieren sich die besten 20 Teilnehmenden sowie alle, die mehr als 75% der Punkte erzielt haben. Die Ergebnisse werden bereits einen Tag später veröffentlicht.

Bei der Finalrunde handelt es sich ebenfalls um ein Online-Klausur-Format, sie setzt sich jedoch aus insgesamt zwei Klausuren zusammen, bei welchen man wieder einen Zeitrahmen erhält, dieses Mal jedoch über eine Videokonferenz von den Veranstaltern überwacht wird. Hier sind nun lediglich wenige bestimmte Hilfsmittel zulässig.

Bei der ersten Final-Klausur handelt es sich um eine reine Theorie-, bei der zweiten um eine Data Analysis und Beobachtungs-Klausur, die also auch die praktischen Elemente der Astronomie umfasst, ähnlich wie bei der tatsächlichen Olympiade.

Die besten fünf Teilnehmenden der Finalrunde stellen nun das Nationalteam, welches über die nächsten Monate hinweg in verschiedenen Camps und Seminaren für die Olympiade vorbereitet wird.

Insgesamt erinnert dieser Aufbau stark an den aller anderen Science-Olympiaden, wie etwa in Physik oder Biologie.

Ähnlich wie bei meiner Teilnahme an der Physik-Olympiade gestaltete sich die Teilnahme an der IOAA als recht spontan und kurzfristig.

Bei den Aufgaben der ersten Runde musste ich hierbei etwa mithilfe der heutigen Koordinaten des ehemaligen Polarsterns des Alten Ägyptens – „Thuban“ (α Draco) – die Präzessionsdauer der Erdachse, also die Dauer der Richtungsänderung unserer Erdachse im Raum aufgrund bestimmter Kreiselgesetzte, berechnen.

Des Weiteren sollte man die Effektivität der künftigen ESA-NASA-Mission AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment) anhand der Veränderung der Umlaufdauer des kleineren Asteroiden Dimorphos um seinen größeren Nachbarn Didymos durch Impulsübertragung beim Einschlag der NASA-Sonde DART (Double Asteroid Redirection Test) prüfen.

Bei einer weiteren Aufgabe ging es darum, zu bestimmen, welche Himmelskörper man am Tag mit dem bloßen Auge sehen könnte, würde sich unser Sonnensystem in eine riesige Gaswolke, genannt die „Lokale Blase“, begeben, und unsere Sonne daher aufgrund der interstellaren Extinktion – also der Abschwächung von Licht beim Durchlaufen interstellarer Materie – zehnmal dunkler erscheinen.

Bei den letzten Aufgaben ging es einmal darum, anhand gegebener Masse und Temperatur sowie Helligkeitsschwankung eine Theorie zu überprüfen, nach der der pulsierende Rote Riese „Y Canum Venaticorum“ („La Superba“) regelmäßig Masse in Form von Schockwellen durch seine Pulsation verliere, sowie durch Spektralanalyse zweier verschiedener Seyfert-Galaxien in Hinblick auf beispielsweise Dopplerverbreiterungen etwa bei Wasserstoff- und Helium-Emissionslinien herauszufinden, bei welchem Spektrum der Inklinations-, also Betrachtungs-Winkel größer war.

Die Teilnahme am Astronomie-Kurs von Herrn Haug hat mir bereits viele Grundlagen zur Bearbeitung dieser Aufgaben geliefert, auch wenn ich sehr vieles noch recherchieren und mir selbst aneignen musste.

Hier merkt man erst einmal, wie umfassend diese Wissenschaftsdisziplin ist.

Die erste Runde habe ich schließlich mit 18,5 von 25 Punkten erfolgreich bestanden und mich so für die zweite Runde qualifiziert, an welcher ich dann auch teilnahm.

Die Aufgaben in dieser Runde jedoch waren deutlich schwerer als die der ersten Runde, und mir fehlten hier leider tatsächlich schlichtweg die Grundlagen.

Äußerst knapp verfehlte ich daher die Qualifikation zum Finale, konnte jedoch extrem viel Neues und Spannendes dazulernen, was mich auch dazu motivierte, Astronomie und hier besonders den praktischen Teil zu meinem neuen Hobby zu machen.

Die IOAA kann ich jedem*jeder wärmstens empfehlen, der*die dazu bereit ist, viel Zeit darin zu investieren, sich in die verschiedensten Bereiche der Astronomie und Astrophysik einzuarbeiten, und so über den Wettbewerb hinaus auch allgemein ein besseres Verständnis dafür zu kriegen, was da draußen im All alles so geschieht; es lohnt sich so oder so!

Daran anknüpfend kann ich auch den Astronomie-Kurs von Herrn Haug für die Kursstufe empfehlen, da man hier die wichtigsten Grundlagen einer großen Bandbreite an Themen abarbeitet.

„Was wir wissen ist ein Tropfen, was wir nicht wissen ist ein Ozean.“ (Isaac Newton)

Dennis Schäfer, JG1

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HCG Team erneut siegreich bei First-Lego-League

Beim diesjährigen Challenge-Wettbewerb der First-Lego-League konnte sich das Team HCG den 1. Platz in der Kategorie „Roboterdesign“ sichern und belegte in der Kategorie „Champion“ den 3. Platz

Der Samstag begann schon früh. Wir, Amy (8b), Jakub (9b), Salea (9c) und unsere Co-Coaches Keano und Felix (beide 11b) trafen uns schon um 8:45 Uhr vor der Experimenta in Heilbronn mit unserem Coach Frau Sauer. Leider konnte Lea (10b) krankheitsbedingt nicht teilnehmen. Um 9 Uhr wurde der Wettbewerb mit einer offiziellen Begrüßung eröffnet. Leider sind aufgrund der aktuellen Lage viele Teams nicht angetreten, sodass kurzfristig drei Wettbewerbe zusammengelegt wurden. Doch auch das Wetter spielte nicht mit, weshalb aufgrund von vereisten Autobahnen nur sechs Teams antreten konnten.

Der Wettbewerb begann für uns mit einer Vorbereitungsrunde, wobei die Wettbewerbsspielfelder und die Schiedsrichter kennengelernt wurden. Dank einem sehr strukturierten Zeitplan konnten wir immer genau verfolgen, was als nächstes anstand. So konnten wir auf zwei Testspielfeldern in unseren Pausen immer wieder unseren Roboter ausprobieren, und bei Bedarf den Programmcode noch einmal anpassen.

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Wir mussten uns in vier Kategorien beweisen.

  • Robot-Game: Alle Teams bekamen zu Beginn der Saison das Spielfeld mit den nötigen Aufbauten zu Verfügung gestellt. Wir entschieden uns dann für eine gewisse Anzahl an Aufgaben und bereiteten unseren Roboter dafür vor. Beim Wettbewerb dauert jeder Durchlauf 150 Sekunden. In dieser Zeit muss der Roboter möglichst viele Aufgaben selbstständig lösen und somit Punkte sammeln. Nach den drei Vorrunden im Robot-Game entscheidet dann die beste Runde darüber, wer in das Halbfinale kommt. Und wir haben es geschafft! Doch leider konnten wir, wie erstaunlicherweise alle anderen Teams auch, im Halbfinale nicht an unsere guten Vorrunden anknüpfen.
  • Roboterdesign: Natürlich musste unser Roboter für die unterschiedlichsten Aufgaben mit unterschiedlichen Werkzeugen ausgestattet sein. Daher mussten wir unseren Konstruktionsprozess, die Programmierung und unserer Strategie des Roboters auch einer Jury vorstellen. Hierbei wurde deutlich, weshalb wir als Team diese Entscheidungen bezüglich unseres Roboters getroffen haben. Unser doch sehr einfach gestalteter Roboter konnte durch die Konzentration auf das Wesentliche und die simplen, aber sehr zuverlässigen Werkzeuge überzeugen. Hierbei nutzen wir Mechanismen, welche auf Seile und Zahnstangengetriebe aufbauten.

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  • Forschung: Ebenso mussten wir zu dem diesjährigen Thema „Cargo Connect“ eine Problemfrage vorbereiten und dafür eine innovative Lösung entwickeln. Wir beschäftigten uns damit, wie wir die Paketboten bei der zunehmenden Paketflut entlasten können. Dabei stießen wir auf eine fahrende Paketstation, welche auch auf der BUGA in Heilbronn schon vorgestellt wurde. Diese Idee entwickelten wir gemeinsam weiter. In einer Präsentation stellten wir unsere Idee vor und begeisterten mit einem sehr anschaulichen Modell.
  • Teamwork: Neben dem technischen Know-how wurden wir in der 30-minütigen Jurybewertung auch auf unsere Zusammenarbeit im Team geprüft. Hierbei sollten wir über unser Vorgehen bei der Vorbereitung berichten. Hierbei wurden wir explizit dafür gelobt, dass jeder in unserem Team von allem Bescheid wusste und auch überall mitwirkte.

Nachdem wir uns im Halbfinale leider geschlagen geben mussten, schauten wir noch bei den Final-Durchgängen zu. Abschließend stand die Siegerehrung an und der abwechslungsreiche, spannende, aber auch anstrengende Tag ging zu Ende.

Ein großes Dankeschön geht an unsere beiden Co-Coaches, die uns an diesem Tag und während der Vorbereitung begleitet haben.

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Das HCG und die Welt der kleinsten Teilchen

Unsere Schule gestaltet die MINT100 des Vereins MINTec an der Experimenta Heilbronn mit

35 Schülerinnen und Schüler und acht Lehrerinnen und Lehrer aus dem süddeutschen Raum treffen sich am Montag, den 27.9.2021 in der Experimenta Heilbronn, um die Welt der kleinsten Teilchen näher kennen zu lernen. Verena Kain erzählt live aus dem Kontrollraum des LHC am Cern bei Genf, wie Milliarden von Protonen in haardünne Pakete verpackt werden, um sie auf 99,999999 % der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt frontal aufeinander zu steuern – Nur um zu sehen, welch seltsame Fetzen danach fliegen. Da kann man schon staunen.

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In Workshops können die Schüler selber Daten vom LHC oder von Teilchen aus dem All mit dem Computer auswerten. Sie können zentrale Experimente der Atom- und Quantenphysik durchführen. Und sie können im vom HCG geleiteten Workshop „Umweltradioaktivität“ Nebelkammern bauen und die Spuren der kleinsten Teilchen selber entdecken. Hier untersuchen sie auch, wie man mit Luftballons strahlende Teilchen aus der gewöhnlichen Raumluft sammelt, und sie messen die Radioaktivität von Zigarettentabak.

Den Lehrern wird derweilen von Prof. Quast vom KIT Karlsruhe die Idee vorgestellt, Teilchenphysik in der Schule zu unterrichten, und am Ende des vollen Programms dürfen sich alle gemeinsam in bequemen Sesseln verdient zurücklehnen. Über ihnen wölbt sich an der Planetariumskuppel des Science-Dome der Experimenta der Heilbronner Sternhimmel. Hier ist Raum für das ganz Große, Sterne, Nebel und Galaxien.

Eine Lehrerin, zwei Lehrer und sechs Schülerinnen und Schüler des HCG waren dabei und meinen: Es hat sich gelohnt.