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Müllroboter und Sedimente aus dem Pleistozän

Beim Landeswettbewerb „Jugend forscht“ wurden auch in diesem Jahr Schüler:innen des Gymnasiums Dörpsweg am DESY ausgezeichnet. Mit einem ersten Preis erhielt Sonja Kutsin (8b) sogar eine Bestplatzierung. Geehrt wurde zudem Frau Dr. Hegerfeldt als Betreuerin erfolgreicher Wettbewerbsbeiträge.

Der von Leoner Saiju (9b) und Levin Kahvand (9d) entwickelte, KI-gesteuerte Müllsammelroboter mit intelligenter Objekterkennung für die Gewässer-Reinigung erhielt einen sehr achtbaren zweiten Platz, dazu einen Sonderpreis Umwelttechnik sowie eine Auszeichnung für besondere Kreativität in der Physik. Beide Nachwuchsforscher dürfen zudem das Lern- und Forschungszentrum Louisenlund mehrere Tage lang besuchen. Eine ausdrückliche Würdigung erfuhr ihr Projekt auch in der Laudatio von Staatsrätin Katharina von Fintel, die die im Wettbewerb vertretenen Ansätze der Müllentsorgung besonders hervorhob. „Zu spüren war eine besondere Wertschätzung für Ideen zu einer besseren Gestaltung der Umwelt“, berichtet Frau Dr. Schirmer, die die Dörspweg-Nachwuchsforscher:innen zum Landesfinale ans DESY begleitete. Leoner und Levin planen nun, ihren vielversprechenden Roboter bis zum Wettbewerbsstart des nächsten Jahres fertigzustellen.

Ebenfalls mit einem zweiten Platz und einem Sonderpreis für „Forschung im Fluss“ wurde der Wettbewerbsbeitrag von Saida Minnibaeva (S2) geehrt. Saida hatte Gesteinssalze aus unterschiedlichen Lagerstätten gesammelt und diese in aufwendigen Methoden analysiert, wobei sie Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen den paläozoischen und mesozoischen Mineralien herausarbeiten konnte.

Mit einem ersten Preis ging Sonja Kutsin (8b) maximal erfolgreich aus dem Landeswettbewerb hervor. Auch sie hatte sich der Erforschung von Mineralien gewidmet: Lockersedimenten wie Sand und Kies aus der schleswig-holsteinischen Kiesgrube Bokel. Bei der Analyse von Proben aus einer 2 m hohen Sedimentwand konnte sie nachweisen, dass die Mineralien im Pleistozän, also vor rund 2,6 Millionen Jahren zu uns gespült wurden. Wäre kein Wasser als Transportmittel im Spiel gewesen, wäre die Verrundung der Sandkörner deutlich höher ausgefallen, erklärt Sonja.

Durch die Nutzung des „Hjulström-Diagramms“ konnte sie auch die Geschwindigkeit ermitteln, mit der die Mineralien bewegt wurden, nämlich mit gerade einmal 0,167 km/h. Die Auswertung der von Sonja erstellten Bilder mit Hilfe der Raster-Elektronen-Mikroskop-Analyse ergab zudem, dass in den Sedimenten viel Siliciumdioxid, d.h. Quarz vorhanden ist, wie wir es in Norddeutschland nur bei Mineralien aus Skandinavien kennen, womit klar ist: Die Mineralien gelangten durch Gletscherschmelzwasser zu uns.

Sonjas Arbeit wurde auf Vermittlung von Frau Dr. Hegerfeldt hin am Schülerforschungszentrum Hamburg von Wolfgang Fraedrich betreut. Und auch Frau Dr. Hegerfeldt selbst erhielt eine Auszeichnung, begleitet sie doch seit vielen Jahren sehr erfolgreich Nachwuchsforscher:innen des Gymnasiums bei naturwissenschaftlichen Wettbewerben wie – besonders exponiert – „Jugend forscht“ und für die Jüngeren: „Jugend forscht Junior“ (ehemals „Schüler experimentieren“).

Als Sonja für ihre Erkenntnisse, Methodik  und schließlich Präsentation der Ergebnisse ausgezeichnet wurde, sei sie „ganz schön aufgeregt“ gewesen, berichtet sie, „und froh, dass meine Forschungen einen Sinn ergeben haben“. Zudem sei der Kontakt zu anderen Wettbewerbsteilnehmer:innen „sehr interessant gewesen, wir konnten uns mit Schülern auch aus anderen Schulen und Ländern austauschen.“ Vertreten waren Beiträge von Jugendlichen deutscher Schulen etwa aus der Türkei, aus Kroatien oder Argentinien, die dem Hamburger Landeswettbewerb zugeteilt waren. Auch Leoner bestätigt, dass die Gespräche mit anderen Nachwuchswissenschaftlern „sehr nett, fachlich interessant und hilfreich“ gewesen seien, konnten die Jugendlichen am zweiten Tag des Landeswettbewerbs doch ausgiebig miteinander über ihre Forschungsinteressen diskutieren.

Sonja war aufgrund ihres Alters bei der Wettbewerbssparte „Jugend forscht Junior“ angetreten. Damit endete ihre Teilnahme auf der Ebene des Landeswettbewerbs. Im nächsten Jahr will sie es zum „Jugend-forscht“-Bundesfinale schaffen, dann mit einem neuen Projekt: der Erforschung eiszeitlicher Pollen. Die Frage, ob sie ihr Preisgeld von 150 Euro in dieses Vorhaben investieren werde, lässt sie allerdings offen. Auch für das eine oder andere Mineral würde es sicher noch reichen – es muss ja nicht immer Kies sein.

Einblicke in MINT-Berufe

Wie sieht der Arbeitsalltag in MINT-Berufen wirklich aus – jenseits von Lehrbuch und Theorie? Am Dörpsweg gaben Eltern unserem 10. Jahrgang auch in diesem Jahr persönliche Einblicke in ihre Tätigkeiten und Berufswege. In Vorträgen und offenen Fragerunden berichteten sie aus erster Hand von ihren Karrieren, Tätigkeiten, künftigen Herausforderungen und Fähigkeiten, die in ihren Berufen gefragt sind.

Vertreten waren Ingenieurinnen und Ingenieure verschiedener Fachrichtungen, Architekten, Expertinnen und Experten etwa für die Modellierung von Kohlenstoffkreisläufen, künstliche Intelligenz, Unternehmensberatung, Betriebswirtschaft oder behördliche Datenströme.

Die von Frau Christiansen organisierte Veranstaltung kam gut an. „Wir haben spannende Geschichten aus dem Leben der Eltern gehört, wie sie zu ihren Berufen gekommen sind, was ihre Aufgaben sind und vieles mehr,“ berichtet Melis (10b). „Es war schön, wie offen sie uns alles erzählt haben. Dies hat uns geholfen, uns besser vorzustellen, welche Berufe zu uns passen könnten.“

Ihre Mitschülerin Liana ergänzt: „Nach den Vorträgen der Eltern konnten wir noch viele Fragen stellen, die alle sehr informativ beantwortet wurden. Wir haben viele Lebenssituationen gehört, die jedem passieren können, und gelernt, dass wir keine Angst vorm Scheitern haben sollten.“

„Eins wurde uns klar“, so das Fazit beider Schülerinnen, die am Ende den beteiligten Eltern im Namen des Jahrgangs dankten: „Tu nicht das, wozu du gezwungen wirst, sondern das, was dir Spaß macht, und hör niemals auf, an dich selbst zu glauben.“

Rennwagen am Start

Erstmals beteiligte sich ein Dörpsweg-Team beim „STEM Racing“, jenem früher als „Formel-1 in der Schule“ bekannten Wettbewerb, bei dem gaspatronenbetriebene Mini-Rennwagen über eine 20 m lange Rennstrecke rasen. Entscheidend sind allerdings nicht nur die Reaktionszeit und Geschwindigkeit beim Rennen selbst, vielmehr geht es auch um die Konstruktion und Fertigung, einen Businessplan und die Präsentation.

Im Rahmen des Forscherkurses stellten sich (von links nach rechts) Lasse Preuß (10d), Mustafa Sameem (10c), Emmanuel Ijeh und Kyell Neitzel (10d) den Herausforderungen dieses multidisziplinären Technologie-Wettbewerbs. Mustafa übernahm dabei das Grafikdesign und stellte im Portfolio der Gruppe die Teameinteilung, Arbeitsprozesse und das Sponsoring dar, etwa mit Hinweis auf den Schulverein, der die Entwicklung großzügig unterstützt hatte. Emmanuel widmete sich der digitalen Entwicklung des Rennwagens, dessen aerodynamische Eigenschaften er gemeinsam mit Lasse zunächst am Computer testete. Kyell schließlich war für die Produktion des Mini-Flitzers zuständig, den er erfolgreich online in 3D drucken ließ.

Beim eigentlichen Regionalmeisterschafts-Rennen von 16 Teams in der Sporthalle des Matthias-Claudius-Gymnasiums zeigte die Gruppe gute Reaktionszeiten und eine herausragende Teampräsenz, erzielte andererseits weniger Punkte etwa bei der Präsentation sowie der Geschwindigkeit und landete schließlich auf dem 13. Platz. „Für das erste Mal haben wir uns wacker geschlagen“, bilanziert Frau Dr. Hegerfeldt, die die Gruppe im Forscherkurs betreute.

Dort hatten die vier Zehntklässler mit viel Begeisterung an ihrem Rennwagen gearbeitet, sich ihrer Freizeit aber auch digital ausgetauscht. „Manchmal gab es ein bisschen Chaos bei den technischen Herausforderungen“, sagt Kyell rückblickend und grinst, „aber wir hatten viel Spaß“.

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 Dr. 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!