Archischüler*innen bauen einen Schul-3D-Drucker in Kooperation mit dem StadtLabor, dem zdi und Kleegräfe Elektroinstallation
3D-Druck bietet für eine Schule viele interessante und motivierende Aspekte. So wird das räumliche Vorstellungsvermögen geschult, indem Modelle zunächst am PC in 2D entworfen und später durch den Drucker in 3D gedruckt werden. Außerdem können durch den Drucker notwendige Bauteile im Rahmen von Mikrocontroller-Projekten im Informatikunterricht hergestellt werden. So erhöht sich die Bandbreite der umsetzbaren Projekte deutlich.
Im Rahmen eines Workshops am digitalen StadtLabor bauten am letzten Wochenende Archi-Schüler*innen aus zwei Teams der Forscher- & Tüftler-AG des Archigymnasiums in Kooperation mit Patrick Sauermann von Kleegräfe Elektroinstallation und dem zdi einen 3D-Drucker aus mehr als 100 Einzelteilen inklusive aller Sicherheitseinrichtungen zusammen.
Zielsetzung für die beteiligten Schüler*innen war es, mit Geduld und Gewissenhaftigkeit und unter Aufsicht eines Elektrikers nicht nur Spaß beim Zusammenbau des 3D-Druckers zu erleben, sondern auch ihr technisches Verständnis zu erweitern. Sie konnten diese komplexe Aufgabe, von Anfang bis Ende, weitestgehend eigenständig durchführen.
Zudem erfuhren Sie einiges zum Berufsfeld eines Elektrikers und den Ausbildungs- und Studienmöglichkeiten aus erster Hand. Das zdi förderte den Workshop als Baustein einer vertieften Berufsorientierungsmaßnahme.
Als „Belohnung“ stand am Ende und nach der technischen Abnahme ein selbst gebauter, voll funktionsfähiger 3D-Drucker, welcher einsatzbereit auch den Anforderungen von Schulen entspricht.
Nicht nur die Schüler*innen des aktuellen Teams, sondern auch die Mitschüler*innen freuen sich bereits, in den bald folgenden Workshops 3D-Druck-Objekte zu entwerfen und im Druck auch umzusetzen.
Ein Projekt zur Konstruktion einer automatischen Bewässerungsanlage für die Oase.
Wie alles begann:
Nachdem mit dem „Weiß statt heiß“ – Projekt im Schuljahr 2018/19 Preisgelder gewonnen wurden (vgl. Jahrbuch des letzten Jahres), stellte sich am Anfang des Schuljahres 2019/20 in der „Forscher und Tüftler“ – AG die Frage, was man mit dem Preisgeld machen könnte. Da es Jahr für Jahr schwieriger wird, eine Person zu finden, die in den Sommerferien die Pflanzen in der Oase gießt, kam der AG-Leiter Herr Schnell auf die Idee, man könnte das Preisgeld auch dafür verwenden, eine automatische Tröpfchen-Bewässerung zu bauen. Nach erster Recherche stellte sich heraus: Fertiglösungen mit Zeit- und Messfunktionen gibt es viele, jedoch sind diese bei einer großflächigen Lösung auch relativ teuer. Jedoch fand sich auf einer Webseite, die sich mit sog. Arduinos, kleinen, programmierbaren Mikrocontrollern, die für den Hobby- und Entwicklungsbereich gedacht sind, ein Bauprojekt zum kostengünstigen Eigenbau einer solchen Bewässerungstechnik. Da auch wieder Förderanträge zum Projekt bei der Firma Innogy eingereicht werden konnten, wurde ein solches Set bestellt.
Der Pflanzuino:
Nachdem dieses Set angekommen war, wurde es zunächst begutachtet und auf Vollständigkeit überprüft. Hierbei stellte sich heraus, dass ein Feuchtigkeitssensor fehlte, welcher jedoch mit einem solchen aus Schulvorräten ergänzt werden konnte. Des Weiteren stellte sich nach einem leichten Zusammenbau mit erstem Test heraus, dass die Pumpe nicht in der Lage war, größere Mengen Wasser zu transportieren. Nach dem Kauf einer neuen, stärkeren Pumpe konnte diese Technik auf Herz und Nieren geprüft werden. Hierbei war jedoch zu bemerken, dass der Sensor nach knapp zwei Wochen sponn und falsche Werte lieferte. Eine Begutachtung ergab, dass dieser durch Korrosion unbrauchbar geworden war. Damit wurde dieser Zweig des Projekts erst einmal abgeschlossen.
Der Blumentopfwächter:
Nachdem neben Frau Bölts (jetzt Winkler) noch mehrere Siebtklässler in das Projekt einstiegen, wurden für diese, um das technische Verständnis zu erhöhen, mehrere, sog. Blumentopfwächter angeschafft. Diese sind in der Lage, den Feuchtegrad der Erde anhand der Blinkgeschwindigkeit einer LED anzuzeigen. Diese wurden jedoch nach einer Testphase, bei welcher sie an sich gut funktionierten, wieder weggepackt, da keine Ausbaumöglichkeit bestand, ohne dass eine komplette Änderung hätte erfolgen müssen.
Weitere Ansätze: Bau aus Elektronik-Bauteilen:
Nachdem der Pflanzuino nach einigen Problematiken nicht betriebsfähig war und aufgrund der Corona-bedingten Schulschließungen viel Zeit vorhanden war, wurde eine weitere Idee umgesetzt: die Umänderung eines Schaltplans eines Dämmerungsschalters zu einer Planzenbewässerung. Diese erst einmal komisch klingende Umwandlung hat jedoch ihren Sinn: ein Lichtwiderstand (kurz: LDR) besitzt ähnliche technische Eigenschaften wie ein Feuchtigkeitssensor, mit dem Unterschied, dass er auf Licht reagiert. Nach einer Umrechnung der ersten Schaltung konnte ein Prototyp in Betrieb genommen werden, welcher jedoch nach circa zwei Wochen eine Überschwemmung verursachte. Der Fehler war schlussendlich gesehen ein simpler Rechenfehler, welcher jedoch nicht korrigiert wurde, da eine Umsetzung eines zweiten Schaltplans zu einem Dämmerungsschalter, diesmal auf Basis einer Integrierten Schaltung, anstand. Dieser wurde wieder erprobt, wobei abgesehen von einer schlechten Stromversorgung, keine Fehler festzustellen waren, sodass dieser Prototyp als Vorbild für die Bewässerungstechnik fungierte.
Endspurt: Der Aufbau in der Oase:
Nachdem alle Teile bestellt waren, konnte nach einem Zusammenbau, welcher sich relativ problemlos gestaltete, der erste Test vor Ort in der Oase stattfinden. Zusammen mit Frau Winkler, Herrn Schnell und den Oasen-Koordinatoren Herrn Volkmer und Herrn Lohmann wurde die Technik aufgebaut, bei einem Test zeigte sich jedoch die Notwendigkeit eines An/Aus Schalters, sowie einer Überarbeitung der Ansteuerung des Magnetventils, da dieses nach kurzer Betriebszeit heiß wurde. Nachdem einige Zeit später dieser Fehler behoben sowie ein Solar-Modul, welches den vorhandenen Akku auflädt, installiert war, konnte die Technik aufgebaut werden. Diese funktioniert, bis auf eine Undichtigkeit am Schlauchsystem, welche kurze Zeit später ebenfalls behoben wurde, einwandfrei.
Fazit und Aussichten für die Zukunft: Nach einer längeren Forschungsphase ist die Anlage nun bereit, die Oase automatisch und sensorgesteuert zu bewässern. Diese Bewässerung soll in Zukunft auch über mehrere Jahre im Einsatz bleiben. Es steht außerdem die Überlegung im Raum, diese im Laufe der nächsten Jahre zu erweitern.
Knapp 200 hören aufrüttelnden Vortrag von Dr. Udo Engelhardt
Was ist der Zusammenhang zwischen Kanarienvögeln, Korallenriffen und dem Klima? Diese Frage beantwortete Udo Engelhardt in seinem Vortrag ‘Klima 2.0’ – Was kommt! Was tun?, den er gleich zweimal am Archigymnasium hielt – im September vor den Jahrgangsstufen Eph und Q1 und jetzt auch für die Jahrgangsstufen Q2 und 9.
Der Soester Meeresbiologe ist ein weltweit renommierter Experte für Korallenriffökologie, der in Australien studiert und promoviert hat, jahrelang am Great Barrier Reef in Australien und den Korallenriffen auf den Seychellen geforscht hat und dabei vor über 20 Jahren mit den Auswirkungen des Klimawandels in Kontakt kam. Denn so wie Kanarienvögel in früheren Zeiten im Bergbau eingesetzt wurden, weil sie bei einer ansteigenden Konzentration giftiger Grubengase ohnmächtig wurden und so die Bergleute warnten, sind Korallenriffe Indikatoren für die ansteigende Erwärmung der Erde: Bei zu hohen Wassertemperaturen sterben die Korallen binnen kurzer Zeit ab.
So kam Dr. Engelhardt vor zwanzig Jahren von der Meeresbiologie zur Klimafolgenforschung und hat sich mittlerweile ganz der Klimakommunikation verschrieben, um über die drohende Klimakatastrophe aufzuklären und zu motivieren, die Möglichkeiten zu nutzen, die sich noch bieten, um sie abzuwenden. Am Archigymnasium führte er den Schülern eindringlich vor Augen, wie stark sich weltweit seit Beginn der Industrialisierung die CO2-Werte in der Atmosphäre erhöht haben und wie stark und rasant die Erderwärmung voranschreitet, weshalb Wissenschaftler mittlerweile nicht mehr nur von Klimawandel, sondern von Klimanotstand oder Klimakrise sprechen. Anschaulich untermauert durch viele Fotos, Grafiken, Daten und Beispiele erklärte der Wissenschaftler den Schülern, dass es keinerlei Zweifel daran gibt, dass die Erderwärmung menschengemacht ist und durch klimaschädliche Gase verursacht wird, die durch das Verbrennen von Öl, Kohle und Gas entstehen.
Unser Urklima, in dem die Menschheit entstanden ist und begonnen hat, Landwirtschaft und Städtebau zu betreiben, nennt Dr. Engelhardt ‘Klima 1.0’. ‘Klima 2.0’ ist eine neue Version des Klimas, in der wir seit der Industrialisierung unsere Wohlfühltemperatur verlassen. Was wir unbedingt vermeiden müssen, ist das Klima 3.0, das führte der Klimaforscher sehr eindringlich vor Augen: Wir haben in der globalen Erderwärmung einen Kipp-Punkt, an dem sich der Temperaturanstieg nochmals beschleunigen wird und sich nicht mehr zurückdrehen lassen wird, gleich einem Dominoeffekt. Die gängige Schätzung besagt, dass dieser Kipp-Punkt erreicht wird, wenn die globale Temperatur um etwa 2 Grad über der bisher üblichen Durchschnittstemperatur liegt. Wenn wir so weitermachen wie bisher, können wir diesen Kipp-Punkt schon in zehn Jahren erreichen. Mithilfe zahlreicher Fotos erfuhren die Schüler etwas über die Indikatoren, die das Erreichen dieses Kipp-Punkts anzeigen, wie das Absterben der Korallenriffe, das Schmelzen der Gletscher und des polaren Meereises, das Auftauen des Permafrosts sowie Veränderungen der Meeresströmungen und der Klimazonen.
Was tun? Dass es jetzt noch eine Möglichkeit gibt, die Klimakatastrophe abzuwenden, stellte Udo Engelhardt zum Abschluss seines Vortrags heraus: Eine konsequente Energiewende ohne Verwendung von fossilen Energien kann das Klima 3.0 verhindern. Der Forscher ermunterte die Schüler, über dieses existentielle Problem zu sprechen und sich, wenn sie demnächst an Wahlen teilnehmen dürfen, zu informieren, wie die Politiker sich dazu positionieren.
Die Rückmeldungen der Schüler zum Vortrag und zur langen Diskussionrunde im Anschluss reichten von „sehr informativ und lehrreich“, „erschreckend gut“ bis „fesselnd“, sie reagierten zudem betroffen, aber auch positiv auf den Vortrag: „Der Vortrag öffnet einem die Augen“, „In seinem Vortrag bringt er uns den Klimawandel und seine enormen Auswirkungen näher“ und „Angesichts der anschaulichen Graphiken wurde uns schnell bewusst, wie dramatisch die Lage der Erde momentan ist und werden wird“, so einige Rückmeldungen von Schülern aus der Q2.
Positiv wahrgenommen wurde zudem die Aufforderung von Herrn Dr. Engelhardt, jetzt zu handeln und sich zu engagieren. So meldeten einige Schüler zurück: „Der Vortrag war echt motivierend, weiter für den Umweltschutz einzustehen und Fridays for Future zu unterstützen.“, „Er hat einen zum Nachdenken gebracht und er hat mich dazu bewegt, mehr auf die Nachhaltigkeit zu achten“ und „Durch unser politisches Engagement könnten diese [Lösungsvorschläge] (besser) durchgesetzt werden. Das weite Spektrum von solchen Vorschlägen hat mich überrascht“.
Da ein Team aus der Klasse 6d mit Erik Delker, Oskar Gerling, Julius Königs, Celina Ohling und Anna Reiman im letzten September erfolgreich am Bayer-Wettbewerb teilgenommen hatten und dabei den ersten Platz belegten, fuhr die ganze Klasse 6d im Rahmen einer MINT-Exkursion am Dienstag dem 8.1.2020 nach Paderborn zum Heinz Nixdorf MuseumForum.
Der Tag dort startete mit einer teambildenden Sporteinheit im nahe gelegenen Ahorn-Sportpark. Dort lernte die Klasse mit verschiedenen Spielen und Übungen, wie man besser zusammen arbeiten kann. Ein Highlight hierbei war eine Übung, bei der jeder über eine von den Mitschülern gespannte Slack-Line laufen durfte.
Anschließend gönnten sich die Kinder eine Pause auf dem Abenteuer Spielplatz am Sportpark und wanderten dann mit Frau Geisweid, Frau Dahlhoff und Frau Bölts als begleitende Lehrerinnen zurück zum HNF. Dort warteten zwei Führer auf die Schülerinnen und Schüler der Klasse für eine Museumsführung durch die Geschichte der Computer, von der Tontafel bis hin zu unserer Zukunft, den Robotern. Anschließend gab es einen dreistündigen Workshop im Coolmint-Schülerlabor, bei dem die Schüler lernten mit einem Computerprogramm namens Scratch Animationen und Spiele zu programmieren. Am Anfang bekamen die Schüler eine Anleitung für das Programm, doch später durften sie ihrer Kreativität freien Lauf lassen. Nach einem sehr langen Tag stiegen die Kinder gegen 18 Uhr glücklich aus dem Bus am Archi aus und wurden von den Eltern in Empfang genommen oder fuhren/gingen allein nach Hause. Insgesamt war es ein gelungener Ausflug und die Schüler würden es anderen Klassen empfehlen.
Erik Delker, Oskar Gerling, Frederik Hense, Julius Königs und Prasham Rajeevan
In diesem Jahr nehmen wir auch wieder mit zwei spannenden Projekten am “3malE Schulwettbewerb” teil. Dabei steht wie immer das Thema Energie im Mittelpunkt, denn als wichtiges Querschnittsthema berührt es in der Schule nicht nur die MINT-Fächern.
Beim Projekt “Wasser für die Oase“ wollen Schülerinnen und Schüler unser Forscher- und Tüftler-AG die Wasserversorgung unseres Schulgartens, der „Oase“, in den Sommermonaten durch den Bau einer „Arduino-Gießkanne“ optimieren. Beim Projekt „Retten Säcke Bäume?“ wird die Bedeutung der Säcke, die in den Sommermonaten vermehrt an den Bäumen der Soester Altstadt zu sehen sind, genauer hinterfragt. Der effiziente Einsatz von Resourcen steht somit bei beiden Projekten im Fokus der Untersuchungen. 3malE möchte mit dem Wettbewerb Schülerinnen und Schüler dazu animieren, ihre Zukunft aktiv mitzugestalten. P. Schnell (MINT-Koordination)
Ende September wurde es uns bereits schriftlich bestätigt: das Archigymnasium erhält erneut die Auszeichnung „MINT-freundliche Schule“ im Sinne einer Schule, die einen ihrer Schwerpunkt auf die MINT-Bildung setzt. Am 30.10. durften wir in Düsseldorf die Auszeichnung von unserer Schulministerin Yvonne Gebauer entgegennehmen.
Während die Auszeichnung zur „Digitalen Schule“ 2018 vor allem die Anstrengungen des Archigymnasiums hinsichtlich der Herausforderungen in der informationstechnischen Bildung / Digitalisierung honoriert – sowohl in inhaltlicher und struktureller als auch methodischer Sicht -, berücksichtigt das Gütesiegel „MINT-freundliche Schule“ stärker auch die Bildungsangebote und Aktivitäten in den Fachbereichen der Mathematik und den Naturwissenschaften.
In den vergangenen drei Jahren wurde Bewährtes beibehalten und auch weiter ausgebaut, wie z.B. das breite und starke Engagement bei der Teilnahme an MINT-Wettbewerben oder das Angebot im AG-Bereich. Aber es wurde auch Neues etabliert; so gab es zum Beispiel im Wahlpflichtbereich (aktuell in den Jahrgangsstufen 8/9, zukünftig in der 9/10) eine Umstrukturierung, die den MINT-Bereich deutlich stärkte. Aus der Kombination Sport/Informatik ging einerseits der Kurs „Sport/Biologie“ hervor, in dem die Schülerinnen und Schüler u.a. eine Ausbildung zum/zur Sporthelfer/-in und Ersthelfer/in erhalten. Andererseits wurde der vielseitig MINT-geprägte Kurs „Bionik/Robotik“ aus der Taufe gehoben. Beide Kurse erfreuen sich großer Beliebtheit. Im Bereich der Sekundarstufe II wird neuerdings der Projektkurs „Naturwissenschaften“ in neuen Ausprägungen angeboten. Neben der bewährten Forschervariante, können unsere Schülerinnen und Schüler auch ihre Talente in der Variante „Science Show“ einbringen, oder bei der Variante „Naturwissenschaften und Grundschule“ Kinder der Grundschulen altersgerecht zum Experimentieren anleiten und sie dabei naturwissenschaftliche Phänomene genauer untersuchen lassen.
Eine wichtige Säule der Förderung unserer Schülerinnen und Schüler im MINT-Bereich ist die Mitwirkung externer Partner. Hier hat sich in den vergangenen Jahren das Unternehmen Ohrmann Montagetechnik stark engagiert mit dem Projekt „Ingenieur für ein Jahr“. Unser Ziel ist es, die Mitarbeit starker externer Partner noch weiter auszubauen, um einer großen Anzahl an Schülerinnen und Schülern weiterhin interessante und spannende Bildungsangebote machen zu können.
Bei allen Bemühungen, die Bildung im MINT-Bereich zu optimieren, freuen wir uns aktuell besonders darüber, dass vom 20.-28. November der TouchTomorrow-Truck (www.touch-tomorrow.de) auf unserem Schulgelände die Pforten öffnet, um den Besuchern die Gelegenheit zu geben, modernste Technik hautnah zu erleben.
Die Rezertifizierung als „MINT-freundliche Schule“ gilt wie immer für drei Jahre. Unabhängig davon wollen wir das Archigymnasium auch im MINT-Bereich stets weiterentwickeln, um alle unsere Schülerinnen und Schüler – je nach Interessen und Begabungen – optimal fördern und fordern zu können. Dies ist nur möglich, wenn alle Beteiligten sich mit Engagement der Sache annehmen. An dieser Stelle möchten wir unseren Dank aussprechen an alle Mitwirkenden, die den Erfolg der Schule möglich gemacht haben und die die MINT-Fächer am Archigymnasium voranbringen.
