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Roboter, Mineralanalysen, Forschungserfolge

Mit sieben Beiträgen waren Schüler:innen des Gymnasiums Dörpsweg beim diesjährigen Regionalwettbewerb„Jugend forscht – Schüler experimentieren“ vertreten, drei Projekte erhielten sogar einen 1. Preis und werden Anfang April beim Landeswettbewerb antreten. Betreut wurden die Nachwuchsforscher:innen, die ihre Ergebnisse am Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung präsentierten, von Frau Schirmer, Frau Dr. Hegerfeldt, Herrn Doliwa sowie durch das Schülerforschungszentrum.

Vier der Beiträge stammen aus dem Fachgebiet Technik.
Herausragend hierbei: der von Leoner Saiju (9b) und Levin Kahvand (9d) entwickelte, KI-gesteuerte Müllsammelroboter mit intelligenter Objekterkennung für die Reinigung unserer Gewässer. Der mit einem 1. Preis ausgezeichnete Roboter soll in der Lage sein, ohne menschliches Eingreifen Müll von natürlichem Material zu unterscheiden und mit einem neuartigen Greifarm auch einzusammeln.

Die beiden Konstrukteure sind noch hochaktiv beim 3D-Drucken und Zusammenbauen, haben aber mit ihrer selbst-trainierten KI und dem noch nicht ganz fertigen Roboter die Jury bereits in den Bann gezogen. Stolz berichtet Leoner etwa vom KI-Modell „Yolo“ („You only look once“), das zwar bereits programmiert gewesen, aber anfänglich noch leer, d.h. völlig ohne Informationen gewesen sei und erst „trainiert werden musste, mit über 2000 Fotos in dreckigem Wasser. Dafür haben wir unsere Badewanne benutzt“. Nun erkenne die KI mit annähernd 90%iger Wahrscheinlichkeit, ob das erfasste Objekt tatsächlich Müll oder z.B. nur ein Stock ist. Ebenso begeistert erläutert Levin, wie der „Spirobs“-Greifarm den Müll aufnehmen soll: „Drei Bänder sind mit internen Motoren verbunden und sorgen für die Bewegung mit einer superpräzisen, filigranen Steuerung, bioinspiriert: wie ein Elefantenrüssel.“ Die Konstruktion ist fertig modelliert und soll für den Landeswettbewerb einsatzfertig werden. „Kompliziert wird die Steuerung des Arms“, sagt Leoner, „weil wir sie noch genau programmieren müssen.“ Eine weitere Herausforderung, so Levin, werde die Steuerung des „Fischs“, d.h. der von Propellern bewegten Unterwasserdrohne. Doch wenn alles klappt, könne der Roboter am Ende nicht nur in der Badewanne, sondern in ganz unterschiedlichen Gewässern Müll einsammeln, auch da, „wo Menschen nicht hinkommen.“

An ebenfalls einem Müllroboter, diesmal für den Einsatz zu Lande, arbeiten Amir Baran (9b), Mete Saltik und Joshua Steiner-Anthon (9d). Der Roboter soll den Müll erkennen und mit einer Klapptür einsammeln. Das Gerät hat eine kleine Kamera, um Hindernissen auszuweichen und zwischen Müll und anderen Sachen zu unterscheiden. Noch wächst der Roboter weiter zusammen, könnte aber eines Tages für ein saubereres Straßenbild sorgen.

Eine weitere Drohne – nun für die Luft – stammt Pranav Njattuvetty und Nico Schmidt (9a). Ihre selbst gebaute Quadrokopter-Drohne soll mit möglichst wenig Energie und bei guten Flugeigenschaften ihr Ziel erreichen. Noch „läuft“ die Drohne mehr, als dass sie fliegt, doch die ersten Teststarts stehen kurz bevor.

Das Lernen soll zu einer schönen Nebensache werden, jedenfalls wenn es nach Ammar Marka (9c) und Theodor Westphal (9b) geht. Sie haben anhand ihres „Magic Mirrors“ technischen Möglichkeiten geschaffen, sich nebenbei vielfältigste Informationen auf einem Spiegel anzeigen zu lassen, und sich dabei gefragt, ob man damit das Lernen von Vokabeln revolutionieren könnte. Bislang sieht es noch nicht ganz danach aus, aber sie forschen weiter und wurden mit einem Sonderpreis in Form eines Planetariumsbesuchs ausgezeichnet.

Marthe Dannemann, Marta Jezynska und Katharina Hanemann (10b) möchten wissen, ob Glimmer in Kosmetik unter umweltfreundlicheren und moralisch vertretbareren Bedingungen neu hergestellt oder ersetzt werden kann – eine neuartige Forschungsidee, die von der Jury ebenfalls sehr gelobt und mit einem Sonderpreis (Umwelt) ausgezeichnet wurde. Für ihr im Fachgebiet Chemie angesiedeltes Projekt beschäftigten sich die drei Nachwuchsforscherinnen zunächst mit den Eigenschaften von natürlichem und synthetischem Glimmer sowie mit Perlmutt als möglicher Alternative. Anschließend führten sie eigene Versuche durch, um schimmernde Effekte mithilfe anderer Stoffe zu erzeugen.

Die Schule verfügt über einen großen Hohlspiegel, und der wurde endlich wieder einmal verwendet, als Lionel Bothe, Kimi Clausnitzer und Leo Topalovic probierten, damit Wasser zu erwärmen. Bis zum Kochen hat es der Solar-Ofen noch nicht geschafft, waren die Wetterbedingungen doch bisher auch suboptimal, aber einen Besuch im Planetarium als Sonderpreis wurde auch diesem Projekt aus dem Fachgebiet Physik bereits zugesprochen.

Saida Minnibaeva (S2) befasste sich  mit Gesteinssalzen und sammelte diese aus diversen Lagerstätten. Anschließend analysierte sie die paläozoischen und mesozoischen Salze und maß sie in aufwändigen Methoden, sodass sie Unterschiede und Gemeinsamkeiten ermitteln konnte. Die am Sonderforschungszentrum betreute Arbeit wurde mit einem 1. Platz im Fachgebiet Geo- und Raumwissenschaft geehrt.

Einen weiteren 1. Platz erreichte Sonja Kutsin (8b) mit ihrer Untersuchung von Gesteinen, Sand und Kies der Kiesgrube Bokel. Dafür nahm Sonja Proben von Sedimentschichten an einer 2m hohen Sedimentwand und analysierte diese anschließend im Labor. Auf diese Weise konnte sie eiszeitliche Prozesse, denen die Mineralien ausgesetzt waren, nachzuvollziehen und für heutige Betrachter sichtbar machen.

Bis Anfang April werden Sonja, Saida, Leoner und Levin nun ihre Forschungsergebnisse vertiefen, um sie am DESY den Landesjuroren vorzustellen.

Roboterbau im Team

Mit einem beachtlichen Erfolg starteten fünf Neuntklässler in die „First Lego League“. Nach nur wenigen Wochen der Vorbereitung beteiligten sich Noel Armeke, Leopold Bauer, Niklas Hoff, Luc Watermülder und Johannes Zeller (9c) am Regionalwettbewerb beim Campus Schnelsen.

Bis zur letzten Minute hatten sie an ihren Präsentationen gefeilt sowie an ihrem Lego-Roboter, der verschiedene Aufgaben auf einem Parcours in bestimmter Zeit schaffen musste. Dabei bewiesen sie Zusammenhalt und lösungsorientiertes Denken im Team.

Das Ergebnis waren vier Urkunden: eine Teilnahmeurkunde sowie je eine Nominierung für das Roboterdesign,  die gemeinsame Forschung sowie die Grundwerte. Diese letzte Kategorie ist eine Art  Herzstück des Wettbewerbs, werden doch Kompetenzen in den Bereichen Entdeckung, Innovation, Wirkung, Teamwort und Spaß bewertet. Und für diese Kategorie wurde die Mannschaft am Ende mit dem begehrten Preis ausgezeichnet.

Den Spike-Roboter und die Teilnahme hatte der Schulverein finanziert. Fachlich unterstützt wurde das Team von Frau Dr. Schirmer. Und die zeigte sich am Ende mächtig stolz auf die fünf Nachwuchsforscher: „Das war eine grandiose Teamleistung der Schüler!“

Lebensmittelanalysen im Schullabor

Bei der Analyse von Lebensmitteln kann man bereits als Schüler:in mitmachen: im Rahmen des Chemie-Schullabors an der Uni Hamburg. Ob sich der Besuch lohnt, verraten zwei Schülerinnen des 11. Jahrgangs:

Von Ela Aydoğdu und Iona Gherasimenco und  (S1)

Im Rahmen einer Exkursion haben wir, der Biologiekurs des S1, in Begleitung von Frau Dr. Schirmer das Chemie-Schullabor „Molecules & Schools“ der Universität Hamburg besucht und an dem Modul „Lebensmittelanalytik“ teilgenommen.

Gleich zu Beginn wurden wir nett willkommen geheißen und haben einem informativen Vortrag über den Vorgang der Lebensmittelanalytik und ihrer Bedeutung gelauscht.

Im Anschluss ging es in das Labor, natürlich erst, nachdem wir mit den Sicherheitsvorkehrungen bekannt gemacht worden waren. Wir haben mit der Unterstützung junger Biologie- und Chemiestudenten Versuche zur Fleischanalytik durchgeführt.

Nach der langen Mittagspause haben wir unsere Ergebnisse untereinander verglichen und gemeinsam besprochen. Bei Fragen standen die Studierenden jederzeit zur Verfügung.

Besonders angenehm fanden wir die Entspanntheit im Umgang, ohne dass wir uns bei den Versuchen gehetzt oder gelangweilt gefühlt hätten, es war eine wirklich schöne Erfahrung. Der praktische Teil hat unser Wissen noch einmal vertieft. Wenn man etwas gemacht hat wusste man direkt, warum man das macht. In der Theorie wird einem das nicht wirklich so klar wie in der Praxis.

Wir würden diese Exkursion auf jeden Fall weiterempfehlen!

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?“