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Dynamik des Kohlenstoffs im Ozean

Die Ozeane sind ein gigantisches Reservoir von Kohlenstoff. Sie spielen eine wesentliche Rolle, will man die Auswirkungen des CO2 -Anstiegs in der Atmosphäre auf unser Klima verstehen. Welche wesentlichen Vorgänge laufen in den Meeren ab und welche Forschungsergebnisse dazu kennen wir? Eine Expertin hat Fragen und Antworten mit Schüler:innen der Jahrgänge 10-12 erörtert – eine Teilnehmerin berichtet:

Von Anna Stöcker (S4)

Dass CO2 etwas mit dem Klimawandel zu tun hat, wissen die meisten – mit unserem Ausstoß entscheiden wir darüber, wie stark das globale Klima erwärmt. Welche Rolle der Kohlenstoffkreislauf der Ozeane hierbei spielt, kann im Gegensatz dazu kaum jemand erklären, und das, obwohl unsere Meere die größte CO2 -Senke auf der Erde sind. Sie nehmen über 30% des Kohlenstoffdioxids aus der Atmosphäre auf, also mehr als alle Senken an Land zusammen.

Der Kohlenstoffkreislauf und seine Auswirkungen sind ein komplexes Gefüge, das sich nur durch aufwändige Modelle verstehen lässt. Professor Tatiana Ilyina ist Spezialistin auf diesem Gebiet. Sie unterrichtet im Bereich Erdsystemwissenschaften die beiden Masterstudiengänge „Integrated Climate Sciences“ und „Ocean and Climate Physics“ an der Uni Hamburg. Für ihre herausragende Forschung erhielt sie im letzten Jahr sogar die Fridtjof Nansen-Medaille. In Zukunft wird Professor Ilyina zudem die Leitung des Max Planck Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen übernehmen.

Als Chemiekurs aus dem S3 hatten wir anlässlich unseres Semesterthemas das Glück, Frau Ilyina als Gast begrüßen und einem kurzen Vortrag lauschen zu dürfen. Mit Hilfe verschiedener Modelle zeigte sie uns, unter welchen Umständen die Ozeane Kohlenstoffdioxid aufnehmen oder abgeben, welche Rolle Luft- und Wasserströmungen spielen und was Mikroben und Phytoplanktons mit dem Kohlenstoff im Meer zu tun haben.

Trotz der Unterteilung in chemische, biologische und physikalische Zusammenhänge wurde schnell deutlich, dass eine Trennung der Wissenschaften bei der Betrachtung des Klimas kaum möglich ist: Alles hängt zusammen und beeinflusst sich gegenseitig. Besonders beeindruckend war zum Beispiel dieses Modell, das die Aufnahme und Abgabe von CO2 im Ozean im Zusammenhang mit der Geschwindigkeit von Winden zeigt. 

Das Publikum, bestehend aus Schüler:innen aus unserem S3, dem S1 und dem zehnten Jahrgang, konnte jederzeit Fragen stellen, die Frau Ilyina verständlich und höchst präzise beantwortet hat. Zum Ende des Vortrags betonte die Expertin noch einmal, dass es nur eine einzige Möglichkeit gibt, dem Klimawandel effektiv entgegenzuwirken: die Einsparung von Emissionen. Trotzdem blickt die Professorin mit Hoffnung und viel Neugier in die Zukunft – wir können es noch schaffen und wissen längst noch nicht alles.

Mathe-Olympioniken

In diesem Schuljahr qualifizierten sich gleich 12 Dörpsweg-Schüler:innen der Jahrgänge 5-8 für die 3. Runde der Matheolympiade, die auf Landesebene Ende Februar ausgetragen wird.

Gemeinsam mit Schulleiter Matthias Peters überreichte Ute Weber, Organisatorin der Matheolympiade am Dörpsweg, den Kindern und Jugendlichen die begehrten Qualifikationsurkunden, welche außerordentliche Mathe-Kompetenzen bezeugen.

In den Bereichen Zahlentheorie, Geometrie und Kombinatorik bewiesen die Mathe-Olympioniken logisches Denken, Durchhaltevermögen und ein hohes Abstraktionsvermögen bei den teils sehr komplexen und auch sprachlich anspruchsvollen Aufgaben. Eine besondere Rolle spielt zudem die Fähigkeit, die Lösungswege präzise zu erläutern.

Was manchen zu glauben schwerfallen mag: Gerade diese Herausforderungen reizen die auch im Spezialistenkurs Mathe+ engagierten Experten. So erklärt Jonas (7d), dass seine „Lieblingsaufgaben die mit viel Text sind, wo man alles genau verstehen muss und man erst im Lauf der Zeit herausfindet, was ganz genau gemeint ist.“ Lisbet (5b) und Hendrik (8d) sind sich einig: Sie mögen am liebsten „Aufgaben, die knifflig sind“ und „einen dazu bringen, um die Ecke zu denken.“ Lev (8a) fühlt sich am wohlsten mit „schweren Aufgaben, bei denen man neue Wege finden muss und seine Grenzen erweitert“ und Finian mag es besonders, „wenn man etwas Anspruchsvolles vor sich hat und dann kommt plötzlich dieser Aha-Moment.“

Wie viele solcher glücklichen Geistesblitze bei der 3. Runde Runde der 65. Matheolympiade auftreten, bleibt abzuwarten. Dass die Aufgaben wieder schön schwer werden, darf hingegen als sicher gelten.

Mathe-Nacht 2025

65 Kinder und Jugendliche von Klasse 4 bis zum Abi-Jahrgang 2023 ließen gemeinsam mit den Mathe-Lehrkräften der Schule im Unterstufengebäude auch bei der diesjährigen Langen Nacht der Mathematik wieder lebhaft die Köpfe rauchen. In immer mal wechselnden Teams mit anderen Mathe-Begeisterten knobelten sie entschlossen und bewiesen dabei Köpfchen sowie Durchhaltevermögen.

Zwischen Aufgabenzetteln, Bleistiften, Snacks und Jubel, wenn wieder eine der schwierigen Aufgaben richtig eingegeben war, herrschte eine Stimmung zwischen Wettkampffieber und Klassenfahrt. Pro Runde waren je 10 Aufgaben zu lösen, wobei eine Sperrfrist von 10 Minuten bei der Eingabe einer falschen Lösung eintrat. Von solchen Rückschlägen ließen  sich die Schüler:innen jedoch nicht abhalten, stattdessen rechneten sie entschlossen weiter, „mit hoher Begeisterungsfähigkeit“, wie Fachleiter Burkhard Terhalle konstatierte, „und einem großen Willen, gemeinschaftlich als Gruppe erfolgreich zu sein.“

Für manche Teilnehmer:innen bildeten die Teamleistungen einen Hauptreiz des Abends. Sie sei besonders wegen ihrer Freunde da, sagte etwa Tuana (7b), Nico (9a) freute sich über das „Gemeinschaftsgefühl“. Tobias, Alexandre (5b) und Marie (6c) wiederum hoben die Knobelaufgaben hervor, die ihnen „einfach Spaß“ machten, Piet (6b) zeigte sich besonders begeistert davon, lange wach bleiben zu dürfen, Tim (6d) lobte die „Unterstützung der Lehrer“ und Tristan (6d) fand die Pizza am besten.

Die gab es ausgiebig, großzügig finanziert vom Schulverein. Auch wenn nach dem Genuss gegen 21 Uhr ein kurzfristiger Leistungsrückgang auftrat, ließen sich die Kinder und Jugendlichen nicht lange davon abhalten, bis um Mitternacht weiter zu rechnen. Begeistert berichtete der jüngste Anwesende, Joris (Grundschule Heidacker), dass er bei einer der Aufgaben für die Jahrgänge 5 und 6 als Erster fertig gewesen sei und auch sonst schon viele Aufgaben verstanden habe. Die ehemaligen Abiturientinnen und Mathe-Nacht-Kennerinnen Gesine und Lissy, die den Abend zum Anlass für einen Besuch nahmen, zeigten sich ihrerseits beeindruckt und schafften die Aufgaben für die Jahrgänge 5 und 6 durchaus nicht auf Anhieb. Derweil baute sich im Nebenraum große Spannung auf, als die Teilnehmer:innen der Jahrgänge 7 und 8 auf das Finale der ersten Runde zusteuerten, die 10. Aufgabe eingaben, eine grüne Anzeige erhielten und in Jubel ausbrachen.

Möchten Sie sich an der einfachsten Teilaufgabe des Abends versuchen, der Einstiegsaufgabe für die Jahrgänge 5 und 6? Falls sie Ihnen schwierig erscheint, wenden Sie sich einfach an Ihr Kind.
„Aufgabe 1.1: Magnete:  
Heine hat fünf Magnete, die zu unterschiedlichen Zahlen {1, 2, 3, 4, 5} geformt sind. Damit soll sie nun an der Tafel eine fünfziffrige Zahl ABCDE bilden:

  • die dreiziffrige Zahl ABC ist durch 4 teilbar,
  • die dreiziffrige Zahl BCD ist durch 5 teilbar,
  • die dreiziffrige Zahl CDE ist durch 3 teilbar.

Welche fünfziffrige Zahl ist dann an der Tafel zu lesen, wenn alle Bedingungen erfüllt sind?“

Kassensystem mit Warenerkennung

Bezahlen mit einem innovativen Selbstbedienungs-Kassensystem – ohne Wartezeiten und ohne Scannen jedes einzelnen Artikels? Diesem Traum vom Supermarkt-Besuch kommt ein Projekt nahe, das von zwei Dörpsweg-Teilnehmern des Wettbewerbs „Jugend forscht“ entwickelt und nun ausgezeichnet wurde.

Sieben „Jugend forscht“-Projektgruppen des Gymnasiums Dörpsweg nahmen am diesjährigen Regionalwettbewerb am DESY teil. Die von Frau Christiansen, Frau Dr. Hegerfeldt und Herrn Bonin betreuten Schüler:innen erhielten bei der Siegerehrung Urkunden und Sonderpreise, etwa Fachzeitschriften oder ein Jahresabonnement der ct-Magazins.

Mit einem 2. Preis in der Sparte „Jugend forscht Junior — Arbeitswelt“ wurde das Forschungsergebnis von Dmitrii Tomin (Klasse 9a) und Parsa Navazeshi (9c) besonders ausgezeichnet, beide betreut von Frau Christiansen. Mit dem von beiden Schülern entwickelten „SmartScan“, einem „innovativen Selbstbedienungskassensystem“, überzeugten sie die Jury besonders. Das Projekt ermöglicht es dem Kunden, seine Waren nur noch auf ein Band zu legen, ohne sie scannen zu müssen. Mithilfe selbstlernender Bildverarbeitungsalgorithmen identifiziert das Gerät die Artikel und ermittelt den Preis. Die zwei Nachwuchsforscher bauten und produzierten für ihr Projekt ein Kassenband am 3-D-Drucker und programmierten dazu eine neue Software.

„Wir standen schon öfters an der Kasse, z.B. in der Mittagspause bei REWE“, berichtet Parsa, „und waren von den Wartezeiten genervt.“ „In den USA gibt es bei Amazon-Go schon einen Warenscan ohne Kasse“, ergänzt Dmitrii, „aber das System war so komplex, dass das Unternehmen auf menschliche Arbeitskraft angewiesen war. Deshalb wollten wir ein optimiertes System entwickeln.“ Dafür haben die beiden zunächst ein Förderband designt, die Bestandteile dafür ausgedruckt und zusammengebaut. „Dann haben wir uns auf die Integration der Elektronik konzentriert, sagt Dmitrii. „Unsere Programmierung basiert auf „Yolo v8“, erklärt Parsa, „einer Architektur zur Objekterkennung.“

Das System funktioniere bereits gut, sagt Dmitrii, „allerdings gibt es noch ein paar Schwachstellen im System, z.B. bei der Unterscheidung von unterschiedlichen Apfelsorten.“
An dieser Fehleranfälligkeit wollen beide Nachwuchsforscher nun arbeiten, um im nächsten Jahr beim regulären Wettbewerb „Jugend forscht“ erneut dabei zu sein.

Einen Eindruck vom bisherigen Stand des Forschungsprojekts erhalten Sie hier.

Löschschaum und andere Wissenschaftserfolge

Sie forschen und forschen – und manchmal unterbrechen sie dies auch für die Wettbewerbspräsenz. Vier Dörpsweg-Forscherteams, die beim Regionalwettbewerb „Jugend forscht“ / „Schüler experimentieren“ 1. Preise erhalten hatten, haben nun beim Landeswettbewerb ihre Ergebnisse präsentiert.

Für ihre Arbeit zur „Herstellung eines umweltfreundlichen und kostengünstigen Löschschaums“ erhielten Anton Rexer, Joris Funck und Jens Johannsen (8b) einen großartigen 2. Preis in der Sparte Chemie. Seit dem Regionalwettbewerb hatten sie sowohl ihr Experimentiermodell, als auch die erprobten Rezepturen verbessert. Mit einer Injektionskapsel, die inzwischen größer geworden ist, füllten sie Essigsäure in nun höherer Konzentration in eine Lösung aus Natriumhydrogencarbonat, Spülmittel und dem Verdickungsmittel Xanthan. Anton gibt zu: „Wir haben eine ziemlich gute Lösung gefunden“, die das Team an Flammen im Chemieraum und auf dem Schulhof ausprobierte. Die Jury zeigte sich von den Ergebnissen beeindruckt – auch von der schriftlichen Ausarbeitung, die, wie Joris betont, „ganz schön zeitaufwendig war. Wir haben in den Ferien an den 15 Seiten gearbeitet.“ Einerseits, erklären die Nachwuchsforscher, hätten sie die Zeit gerne für das Forschen selbst genutzt, andererseits sei auch die Wettbewerbsteilnahme „eine sehr spannende Erfahrung gewesen“, außerdem sei das Team, ergänzt Jens, „sehr gut, wir unterstützen uns gegenseitig.“

„Bunte Flammen“ durch Ionen, die in der farblosen Bunsenbrennerflamme Färbungen erzeugen, hatten Marthe Dannemann, Kathi Hanemann und Marta Jesynska (8b) untersucht, nun erhielten sie dafür eine Teilnahmeurkunde.
Die bekamen auch Pallma Amin, Morssal Hamdani-Foyan und Elianah Jonnalagadda (10b) für ihre Arbeit zur „Schulstressermittlung durch Herzratenvariabilität“ sowie Lea Höckel (10b), Sarah Topp (S2) und Efe Yildiz (ehem. IVK 7/8) für die Konstruktion ihres „Aufsichtsroboters für Heim- und Haustiere“.

Ausgezeichnet wurden zudem zwei betreuende Lehrkräfte der Schule: Herr Bonin erhielt von Airbus vier Forscherkästen für die Unterstufe zum Thema „Luft- und Raumfahrt“, die in den neuen Forscherkursen 5/6 ausprobiert werden. Frau Dr. Hegerfeldt bekam im Rahmen eines „Betreuerpreises“ ein Jahresabonnement der Zeitschrift Spektrum der Wissenschaft überreicht, die nun den Forscherkursen der Mittelstufe zur Verfügung stehen wird.

Mathe auf Spitzenniveau    

Jede der fünf Dörpsweg-Klassen des 6. Jahrgangs hat in diesem Jahr einen Mathe-Spezialisten, der es bis in die 3. Runde der Mathe-Olympiade geschafft und dort alle Aufgaben erfolgreich gelöst hat.

Hendrik von Wolffersdorff (6a), Finian Wenske (6b), Rafael Kolesnikoff (6c), Lev Kolodiazhnyi (6d) und Akshat Tak (6e) bearbeiteten die anspruchsvollen fünf Aufgaben der Landesrunde in den vorgegebenen 4,5 Stunden umfassend und zur größten Zufriedenheit der Jury.

„Auch bei der 2. Runde der 63. Mathe-Olympiade, die im November in der Schule mit 53 Schülerinnen und Schülern stattfand, hatten diese fünf Schüler die Aufgaben bereits hervorragend bearbeitet“ berichtet Frau Weber, die die Wettbewerbsteilnahme organisiert. Besondere Herausforderungen bestanden auch bei der 3. Runde darin, die umfangreichen Aufgaben in passende Teilaufgaben zu gliedern und bei den Lösungsschritten sinnvolle Erläuterungen in der gebotenen Genauigkeit zu formulieren. 

„Manchmal war ich am Anfang ratlos“, berichtet Lev, „und fühlte mich unter Druck, aber irgendwann habe ich dann immer einen Ansatz gefunden und es hat geklappt.“ Finian bestätigt den Eindruck und sagt, dass es „ein gutes Gefühl war“, wenn er etwas herausgefunden hatte. Das fand auch Lev und ergänzt: „Das Knobeln hat mir am meisten Spaß gemacht.“ Hendrik erklärt, dass er das Planen der Lösungswege am besten fand, „aber das lange Aufschreiben war langweilig.“

Die Jungen machen seit der 3. Klasse alljährlich beim Mathe-Wettbewerb mit und knobeln begeistert jeden Freitag auch im Mathe-Club der Schule. Natürlich werden sie im nächsten Jahr wieder bei der Mathe-Olympiade dabei sein, bestätigen sie ohne jedes Zögern. Ab der 8. Klasse gibt es sogar eine vierte Runde, das Bundesfinale, für das zugelassen zu werden sie entschlossen sind.

Bei einer Aufgabe der 3. Runde sind die Mathe-Spezialisten geteilter Meinung: Einige fanden, dass sie die schwierigste war, anderen hat sie besonders viel Spaß gemacht. Vielleicht möchten auch Sie sich eine Meinung bilden und selbst mal nachrechnen? Hier die Aufgabe:

„Eine Schildkröte namens Alma ist aus ihrem Terrarium ausgebüxt und bewegt sich jetzt geradeaus durch den Garten auf einen Salatkopf zu. Alma ist 20 Zentimeter lang.
Nach einem Drittel der Strecke gelangt sie an den Gartenteich, den sie geschwind durchschwimmen will. Alma schwimmt doppelt so schnell, wie sie sich an Land bewegen kann. So benötigt sie ein Drittel der Gesamtzeit zum Durchschwimmen des Teiches.
Nun ist sie noch zehn Schildkrötenlängen vom Salatkopf entfernt. Dafür benötigt sie zwei Minuten.
Wie lang war der Weg der Schildkröte durch den Garten – und wie lange hat sie dafür gebraucht?“