Schülerlabor am Gymnasium Papenburg

Konzept

Im Erdgeschoss des naturwissenschaftlichen Traktes ist ein Schülerlabor auf einer Fläche von insgesamt 200 m² entstanden. Dort erhalten die Schülerinnen und Schüler damit die Möglichkeit, Experimente durchzuführen, die sonst nur in einer Universität vorgehalten werden. Dadurch lernen sie das wissenschaftliche Arbeiten.

Inhaltlicher Schwerpunkt des Labors sind die Nanotechnologie und neue Materialien.

Das Schülerlabor kann auf verschiedene Arten genutzt werden:

  • Einbindung in den curricularen Untericht: Experimente, die sonst nur als Demonstrationsversuche durchgeführt werden, können jetzt von den Schülerinnen und Schülern eigenständig bearbeitet werden.
  • Schülerwettbewerbe: Im Rahmen einer AG oder wahlfreien Unterrichts erhalten die Schüler die Möglichkeit auch komplexe Arbeiten für Schülerwettbewerbe oder Facharbeiten zu erstellen.

Eröffnung des Schülerlabors

Im Rahmen einer kleinen Feierstunde wurde am Donnerstag, den 19. Januar 2017 das Schülerlabor am Gymnasium Papenburg eröffnet. Unter den Gästen waren u. a. die niedersächsische Kultusministerin Frauke Heiligenstadt und der Landrat des Landkreises Emsland Reinhard Winter.

Die Schülerinnen und Schüler des Seminarfachs „Science Show“ präsentierten mit einer – in Zusammenarbeit mit der Meyer Werft gebauten – Rauchkanone die Entstehung von Rauchringen. Außerdem bestimmten sie mit Hilfe eines Lasers und einem Zollstock die Dicke eines Haares.

Die Investitionen für die Ausstattung des neuen Schülerlabors belaufen sich auf 160 000 €. Den Grundstock hierfür hat die Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung gelegt. Der Vorstandsvorsitzende Prof. Dr. Joachim Treusch zeigte sich bei der Eröffnungsveranstaltung begeistert vom Engagement der Physiklehrer des Gymnasiums Papenburg und stellte eine weitere finanzielle Unterstützung in Aussicht.

Die Hälfte der Investitionen wurde vom Schulträger, dem Landkreis Emsland, getragen, dabei wurde jeder von der Schule eingeworbene Euro vom Landkreis Emsland verdoppelt. Ein besonderer Dank gilt den Schülern und Eltern der Jahrgänge 5 bis 8. In einem Sponsorenlauf, der im Herbst 2016 durchgeführt wurde, erliefen die Schüler insgesamt über 17 000 €.

Zahlreiche Pressevertreter konnten sich ein Bild von dem neuen Schülerlabor machen. Schulleiter Norbert Lamkemeyer erläuterte den geplanten Ausbau des Schülerlabors zu einem Schülerforschungszentrum. Hier sollen Schülerinnen und Schüler vom Gymnasium Papenburg und von benachbarten Schulen die Möglichkeit bekommen im Rahmen von Facharbeiten oder Schülerwettbewerben kleine Forschungsaufgaben selbstständig zu bearbeiten.

Für die fachliche Unterstützung der Arbeiten ist eine enge Zusammenarbeit mit der Universität Oldenburg angestrebt. Schon jetzt befasst sich eine Bachelor-Arbeit mit dem Aufbau eines Experiments zur Quanten-Kryptographie.

Während eines Rundgangs besichtigte Frauke Heiligenstadt die Räume des neuen Schülerlabors. An insgesamt zwölf Schülerarbeitsplätzen können verschiedene Experimente aus den Bereichen Optik, Atom- und Quantenphysik durchgeführt werden. Fachobmann Thomas Claußen erläuterte, dass man viele der Versuchsaufbauten sonst nur in Laboren von Universitäten findet.

Ab dem Schuljahr 2017/18 sollen auch Schulen aus der Umgebung die Möglichkeit bekommen mit ihren Schülern das Schülerlabor zu nutzen.

Zu den Experimenten gehört beispielsweise eine optische Pinzette, mit der Teilchen mit einer Größe von wenigen Mikrometern bewegt werden können. Die Teilchen werden dabei mit einem Laser festgehalten und vom Experimentator durch ein Mikroskop betrachtet.

Auch der Landtagspräsident Bernd Busemann, selbst ein ehemaliger Schüler des Gymnasiums Papenburg, zeigte sich begeistert von den jetzt geschaffenen Möglichkeiten.

Auch die im Schuljahr 2016/17 neu eingerichtete Profilklasse „Naturwissenschaften“ präsentierte ihre ersten Ergebnisse. Schülerinnen der Klasse 8d erklärten Frauke Heiligenstadt und Johanne Modder einen im Rahmen des Profilunterrichts gebauten Roboter.

Der Profilunterricht im Jahrgang 8 steht unter dem Oberthema „Mobilität“. Nach Erarbeitung der theoretischen Grundlagen des Fliegens haben die Schüler einen eigenen Gleiter konstruiert, hergestellt und dann die Flugeigenschaften getestet. Für die Fertigung steht im Schülerlabor eine Werkstatt zur Verfügung, in der sich auch ein 3D-Drucker und eine PC-gesteuerte Styropor-Scheidemaschine befindet. Für weitere Experimente wird das Labor in den nächsten Wochen noch um einen Windkanal erweitert. Dann können die Gleiter noch präziser untersucht werden.

Die Ems-Zeitung schrieb...

ev1.tv zeigte...


Experimente: Rasterkraftmikroskop

Schwerpunkte

Ein wichtiges Instrument im Bereich der Nanotechnologie ist das Rasterkraftmikroskop (AFM: atomic force microscope). Mit einem AFM können Oberflächenstrukturen mit einer Auflösung im Nanometerbereich abgetastet werden, es übersteigt damit das Auflösungsvermögen von Lichtmikroskopen deutlich.

Darüber hinaus wird ein AFM auch als Werkzeug eingesetzt, um Oberflächenstrukturen zu verändern. Bei einem Rasterkraftmikroskop wird eine Oberfläche mit einer feinen Spitze, die an einer kleinen Blattfeder – dem Cantilever – befestigt ist, abgetastet. Die Höhenänderungen dieser Sonde werden erfasst, während sie über die Oberfläche bewegt wird. Auf diese Weise wird ein topografisches Bild der Oberfläche erstellt. Mit dem AFM kann so beispielsweise die Oberfläche einer DVD abgetastet werden.

Aber auch Objekte aus der Biologie können untersucht werden. Darüber hinaus zeigt das Rasterkraftmikroskop die Anwendung verschiedener physikalischer Phänomene, vom Hookeschen Gesetz bis zur Interferenz von Laserstrahlen. Die Schüler erfahren, dass auch auf den ersten Blick einfache physikalische Gesetze, wie das Hookesche Gesetz, in modernen technischen Geräten eine Anwendung finden.