Pilotprojekt mit dem Edith-Stein-Gymnasium Speyer

Für Naturwissenschaften und Technik begeistern: Über 100 Schülerinnen zu Experimentiertag an der Hochschule Karlsruhe. Programm soll auf weitere Schulen ausgedehnt werden

22. Februar 2019

Schon im Januar waren Professoren und wissenschaftliche Mitarbeiter der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft mit Apparaturen, über die viele Schulen nicht verfügen, an das Edith-Stein-Gymnasium in Speyer gekommen. In speziellen Experimentierstunden führten sie dort mit Schülerinnen der 8., 10. und 12. Klassen Experimente zur Mechanik, Wärmelehre und Elektronik in Physik und Chemie durch, die so im Schulalltag nicht durchführbar sind und zum Teil spektakuläre Effekte hervorriefen. „Mit Experimenten, die genau in den regulären Lehrplan passen“, so Prof. Dr. Michael Kauffeld aus der Fakultät für Maschinenbau und Mechatronik der Hochschule, Initiator und Projektleiter dieser neuen MINT-Kooperation, „stellen wir sicher, dass alle Schülerinnen und Schüler erreicht werden – auch solche, die noch gar nicht wissen, dass Technik für sie interessant und ein mögliches Studienfach sein könnte.“

Einen Höhepunkt erlebte die Pilotphase am heutigen Freitag, 22. Februar 2019, als über 100 Schülerinnen des Speyerer Gymnasiums zu einem Experimentiertag an die Hochschule Karlsruhe kamen, um Experimente in ganz unterschiedlichen ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen durchzuführen.

Ziel der MINT-Kooperation zwischen Schule und Hochschule ist es, die Schülerinnen für Naturwissenschaften und Technik – die sog. MINT-Fächer – zu begeistern und ihnen die vielfältigen Studienmöglichkeiten in diesen Feldern aufzuzeigen. Dazu wurde eigens ein Programm mit besonderer Ausrichtung entwickelt: Abgestimmt auf den Lehrplan führen Angehörige der Hochschule gemeinsam mit den Schülerinnen auch aufwendigere Experimente durch.

Mit Hochschulequipment: aufwendige Experimente werden möglich
Von vielen Schulen wird bedauert, dass Schüler aufgrund fehlender finanzieller Mittel insbesondere naturwissenschaftliche Versuche oftmals nicht mehr selbst durchführen, sondern sich naturwissenschaftliche Phänomene nur in der Theorie z. B. über Lehrvideos oder auf youtube aneignen können. Zudem sind für manche aufschlussreichen Versuche eine technische Ausstattung notwendig, die die Schulen – manchmal sogar auch aus räumlichen Gründen – nicht bereitstellen können. Hier springt die Hochschule Karlsruhe ein: Sie kann mit ihrer hochmodernen Laborausstattung aufwarten – mit mobilem Equipment klinken sich Professoren und wissenschaftliche Mitarbeiter vor Ort in den regulären Unterricht ein, an der Hochschule erwarten die Schüler große, nicht-transportable Versuchseinrichtungen und hochwertig ausgestattete Arbeitsplätze. Der Besuch der Hochschule ermöglicht umfangreiche Experimente und gewährt gleichzeitig Einblicke in das Hochschulleben, insbesondere in die vielen Labore für eine praxisorientierte Hochschulausbildung – ein Markenzeichen für die Lehre an einer Hochschule für Angewandte Wissenschaften.

Und genau das konnte der heutige Tag an der Hochschule Karlsruhe bieten: Die Schülerinnen der 10. und 12. Klasse des Speyerer Gymnasiums besuchten in kleinen Gruppen unterschiedliche Labore der Fakultäten für Architektur und Bauwesen, Elektro- und Informationstechnik und Maschinenbau und Mechatronik.

„Wir machen sie kalt“ – Thermodynamik ganz praktisch
Beim „gläsernen Kühlschrank“ erlebten die Schülerinnen Thermodynamik in der Praxis: In der Kleinkälteanlage mit gläsernen Wärmeübertragern beobachteten die Schülerinnen u. a. verdampfendes und kondensierendes Kältemittel, die Kondensation der Luftfeuchtigkeit am Verdampfer sowie den Einfluss der Luftströmung auf Verdampfer- und Verflüssigerdruck. Zudem stellten sie Eis mit flüssiger Luft her und erlebten in einer begehbaren Umweltsimulationskammer Temperaturen bis – 50 °C – natürlich nur für wenige Momente.

Ein kleines Chemie-Praktikum stand auch auf dem Programm: Untersucht wurden Lithium-Ionen-Batterien, die für die Speicherung elektrischer Energie, z. B. bei Handys oder auch in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. Beim Herstellen einer eigenen Lithium-Ionen-Batterie erfuhren die jungen Frauen, warum sie sich für diese Art der Speicherung besonders eignen und wo die Grenzen sind. Im Sensorik-Praktikum bauten die Schülerinnen einen optischen Sensor für Pulsmessung, der am eigenen Ohrläppchen getestet werden konnte, sodass die Zusammenhänge zwischen Physik und Elektrotechnik deutlich wurden. „Wasser bewegt“ war das Thema im Wasserbaulabor: an den Versuchsrinnen erkundeten die Schülerinnen, welche Parameter die Strömung beeinflussen. Am Beispiel der Fließgeschwindigkeit konnten sie erfahren, wie aufwändig es ist, selbst einfache Größen zu ermitteln. Sie untersuchten die Auswirkungen der Fließgeschwindigkeit auf Ufer und Sohle von Flüssen und testeten die Wirkung von Schutzmaßnahmen.

Eine weitere Station war das Roboterschulungslabor, wo die Besucherinnen selber Industrieroboter steuerten und dies aus Sicht der Umwelt, der Roboterbasis und des Roboterwerkzeuges bewältigen mussten. An anderen Stationen erhielten sie Einblicke u. a. in die Fertigungs- und Automatisierungstechnik und in die Technische Mechanik. Kreativ ging es beim Zeichnen mit Fischer-Technik-Robotern zu, praktisch beim Bau einer Solarzelle und eines Schüttel-Würfels, den die Schülerinnen im Mechatronik-Labor auch in Betrieb nahmen und mit nach Hause nehmen konnten. „Ein Tag mit vielen neuen Erfahrungen“, so Melanie Müller, Physiklehrerin am Edith-Stein-Gymnasium und für die Kooperation mit der Hochschule Karlsruhe zuständig. „Für viele unsere Schülerinnen ist das der erste Besuch in einem großen wissenschaftlichen Labor. Die Dimensionen übersteigen natürlich das Ausmaß der durchschnittlichen Schullabore. Das beeindruckt unsere Schülergruppen immer wieder!“

Das Programm geht weiter
Für das Sommersemester 2019 bzw. die zweite Schuljahreshälfte 2018/19 sind weitere Termine geplant: Im Mai und Juni 2019 werden die Schul- wie auch Hochschulbesuche mit den Klassen 9 und 11 wiederholt. Darüber hinaus können Schülerinnen ihre Projekte, die sie im Juni innerhalb einer schulischen Projektwoche bearbeiten, an der Hochschule Karlsruhe durchführen. „Ich freue mich sehr über diese Möglichkeit für unsere Schülerinnen", so Dr. Andreas Kotulla, Schulleiter am ESG. „Die Karlsruher Hochschullehrer und unsere Lehrkräfte sind sich einig: Gelungene Experimente, spannende Forschungsprojekte und unmittelbare Kontakte zu wissenschaftlichen Vorbildern können vielleicht der Anfang einer Karriere in den MINT-Fächern sein.“

Die MINT-Kooperation zwischen dem Speyerer Gymnasium und der Hochschule Karlsruhe dient als Pilotprojekt und soll – nach einer Evaluierung – von Hochschulseite ausgeweitet werden: Deren Angebot, sich in der Schule in den naturwissenschaftlichen Unterricht einzuklinken und zu Labortagen an der Hochschule einzuladen, gilt dann für alle interessierten Schulen.

Neues Konzept: geringere Hemmschwelle durch Studierende als Lehrende
Ab dem Schuljahr 2019/20 wird die MINT-Initiative der Hochschule um eine innovative Komponente erweitert: Studierende aller Fakultäten übernehmen dann den Lehrbetrieb des Projekts. In einer eigens dafür konzipierten Lehrveranstaltung werden sie fachlich und didaktisch dafür qualifiziert, damit sie den Schülerinnen und Schülern über Experimente neue und spannende Einblicke in die MINT-Fächer ermöglichen. Der geringere Altersunterschied baut Barrieren ab und erlaubt lockere Gespräche über die Experimente und das Studium.

Finanzierung
Die Pilotphase der MINT-Initiative wird mit einer Spende von 14 000 € vom Verbund der Stifter an der Hochschule Karlsruhe gefördert und der VDI, Bezirksverein Karlsruhe, hat eine Unterstützung von jährlich 1 000 € zugesagt.

Edith-Stein-Gymnasium in Speyer
Das Edith-Stein-Gymnasium ist eine staatlich anerkannte, katholische Privatschule in der Trägerschaft der Gemeinnützigen St. Dominikus Schulen GmbH. Die Privatschule ist das einzige Mädchengymnasium in Speyer und dem weiteren Umland. Die Schule setzt sich für Bildung und Berufswahlorientierung frei von Geschlechterklischees ein. Deshalb ist es der Schule ein großes Anliegen, das Interesse von Mädchen an den MINT-Fächern zu wecken. Dazu bestehen Kooperationen mit Hochschulen und Unternehmen, um die Schülerinnen zu ermutigen, in diesem Bereich ihr Potenzial zu nutzen. Darüber hinaus pflegt die Schule ein musikalisches Profil und bietet in diesem Fach eine Schwerpunktbildung an.

Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft
Die Hochschule ist mit über 8055 Studierenden eine der größten Hochschulen für Angewandte Wissenschaften (HAW) in Baden-Württemberg. Studieninteressierte können aus einem Spektrum von technisch-ingenieurwissenschaftlichen, Informatik- und Wirtschaftsstudiengängen bis hin zu Mediendisziplinen wählen. Um den geeigneten Studiengang zu finden, steht den Studieninteressierten eine Vielfalt an Orientierungsangeboten zur Verfügung, die zum Teil in enger Kooperation mit Schulen angeboten werden. Insbesondere das Interesse von jungen Frauen an Technik und Ingenieurwissenschaften will die Hochschule fördern und engagiert sich beispielsweise auch am Girls‘ Day.