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Elternabend
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Adventskonzert

Was bedeutet MINT?


Seit einigen Jahren werden die Fächer Mathematik, Informatik, die Naturwissenschaften (Biologie, Chemie und Physik) und Technik-Wahlkurse unter dem Begriff MINT zusammengefasst.

Das Franz-Ludwig-von-Erthal-Gymnasium bietet hierzu die Ausbildungsrichtung Naturwissenschaftlich-technologisches Gymnasium (NTG)an, die einen Schwerpunkt in MINT-Fächern vorsieht. Um den Schülerinnen und Schülern, als auch den Lehrkräften, im MINT-Bereich ein größeres Spektrum an Angeboten bieten zu können hat sich das Gymnasium 2013 dem Verein mathematisch - naturwissenschaftliche Excellence - Center an Schulen (MINT - EC) angeschlossen.

Im November 2015 wurde uns der Status der Vollmitgliedschaft zugesprochen. Das Franz-Ludwig-von-Erthal-Gymnasium wurde als „Leuchtturm der Region“ bezeichnet und die Bewerbung hat die Jury „vollends überzeugt“.


Wir freuen uns, dass unsere Angebote und die Arbeit in den MINT-Fächern geschätzt werden, so dass wir im MINT-EC-Netzwerk aktiv teilnehmen dürfen. Das bringt viele Vorteile für Schüler/innen und Lehrkräften mit sich.



Erste Früchte dieser Mitgliedschaft und viele (traditionelle) Aktivitäten können in den folgenden Berichten nachgelesen werden:






Teilchenphysik Akademie in Mainz


Bericht zur Teilchenphysik Akademie in Mainz
Es ist die wohl leistungsfähigste Maschine auf dem Planeten, der LHC (Large Hadron Collider) am CERN-Forschungszentrum in Genf. An diesem Beschleuniger versuchen die weltweit führenden Experten in der Teilchenphysik die letzten Geheimnisse des Universums zu lüften, indem sie nach den kleinsten Bausteinen der Materie und den Wechselwirkungen, die diese untereinander eingehen, suchen. Einer dieser CERN-Physiker ist der an der Johannes Gutenberg Universität in Mainz angestellte Prof. Dr. Matthias Schott, der in den Sommerferien vom 7. bis zum 12. August ein Projekt auf die Beine gestellt hat, das es physikinteressierten Schülerinnen und Schülern ermöglichte, einen Einblick in die Teilchenphysik zu bekommen. Für dieses Projekt bewarben sich bundesweit in einem kompetitiven Verfahren insgesamt 40 Schüler, die einige komplexe Aufgaben lösen und ein Empfehlungsschreiben ihrer Schule vorweisen mussten. Von ihnen wurden letztendlich nur 20 ausgewählt, um an der Teilchenphysik Akademie Mainz teilzunehmen.

Einer dieser 20 ausgewählten Schüler war ich, der Schüler Jonathan Karl, der zurzeit die 12. Klasse des Franz-Ludwig-von-Erthal-Gymnasiums in Lohr besucht. Während der Projektwoche erhielt ich mehrere Einblicke in die theoretischen und die experimentellen Aspekte der Teilchenphysik und allgemein in die Methoden, die die Physiker heutzutage in der Forschung anwenden. Die Woche startete für mich um 12.00 Uhr des 7. August, nach einer selbst organisierten Anreise, in einem Schulungsraum der Universität Mainz. Dort erklärte Professor Schott zunächst den Ablauf des Projekts, um im Anschluss uns Schülern eine Einführung in die Programmiersprache Python zu geben, die auch in größeren Forschungseinrichtungen von den Experimentalphysikern verwendet wird, um bestimmte Messergebnisse von Beschleunigern herauszufiltern. Im Anschluss an diese Vorlesung hatten wir ab 18:00 Uhr, so wie jeden Abend, Zeit zur freien Verfügung, um die Stadt Mainz zu erkunden. Am nächsten Tag wurden unsere Kenntnisse in der Differential- und Integralrechnung auf die Probe gestellt, da für ein späteres Experiment fortgeschrittene Fähigkeiten in diesen Bereichen der Mathematik erforderlich waren. Zusätzlich wurden wir dazu mit dem Prinzip der Fehlerfortpflanzung bei Messungen und der Statistik vertraut gemacht. Außerdem erhielten wir, wie in der Schule, Mathematik-Hausaufgaben, da es dem Professor sehr wichtig war, dass alle die am Tag gelernten Felder der Mathematik verstanden haben. Mit einer Gruppe von fünf weiteren Schülern ging ich an diesem Abend an den Main, um vor dem traumhaften Sonnenuntergang die Aufgaben zu lösen, nachdem wir zuvor eine Stadtführung von Prof. Schott erhielten. Am Mittwoch darauf stand auch endlich Physik auf dem Programm, da wir zuerst eine englische Vorlesung über das Standardmodell der Teilchenphysik, welches nahezu die gesamten Erkenntnisse der modernen Physik beschreibt, und die Feynman Diagramme erhielten. Zum Abend hatte uns der Professor eingeladen, dass wir einer seiner populärwissenschaftlichen Vorlesungen beiwohnen, die sich damit beschäftigte, ob die Experimente am LHC eventuell die Menschheit bedrohen. Zu dieser Vorlesung bestellten wir Pizza an die Universität und die Vorlesung endete mit dem Ergebnis, dass sogar die Strahlung der Sonne für diesen Planeten gefährlicher ist, als die Experimente am LHC und es nahezu unmöglich sei, dass durch diese Experimente eine wirkliche Bedrohung ausgeht. Am darauffolgenden Donnerstag wurde uns erklärt, wie Teilchenbeschleuniger funktionieren und wir bekamen eine Führung durch den an der Universität Mainz laufenden Beschleuniger MAMI (Mainzer Microtron), an dem wir am Tag darauf ein eigenes Experiment aufbauten und durchführten.

Am vorletzten Tag führten wir besagtes Experiment durch, wobei wir einen Elektronenstrahl auf eine Metallplatte schossen und anschließend mithilfe der Messergebnisse und einem mit Python geschriebenen Programm einer Winkel berechneten, mit dem die Elektronen im Durchschnitt abgelenkt wurden. Durch diesen Winkel war es möglich mit einer Formel das Material des Metalls zu bestimmen, welches Eisen war.

Am Abend nach dem Experiment grillten wir zusammen und am nächsten Tag konnten die Schüler individuell heimreisen. Rückblickend war es eine sehr spannende Woche, die meine ohnehin schon hohen Erwartungen sogar noch übertroffen hat und die einen tiefen Einblick in die Teilchenphysik und moderne Forschungsmethoden gewährt hat.

Jonathan Karl

 

 

MINT-EC Akademie CAMMP


Vom 18. bis 23. September habe ich in Aachen an der CAMMP week im Rahmen der MINT-EC-Akademie teilgenommen.
Was kann man sich unter dem CAMMP (Computitional And Mathematical Modeling Program) der RWTH-Aachen vorstellen? Am besten so: Ein Unternehmen kommt auf sie zu und will von Ihnen für ein Problem eine praktikable Lösung haben. Um eine Lösung zu finden, versuchen sie dieses Problem in ein mathematisches Modell umzuformulieren; dies funktioniert von Problemstellung zu Problemstellung einfacherer oder schwieriger. Dieses Modell lösen sie dann mithilfe von geeigneter Software und interpretieren danach ihre Lösung, um zu einer in der Realität umsetzbaren Lösung zu kommen. Die einzelnen Problemstellungen waren:
  • MAGMA GmbH: Programm zum Prüfen, ob ein Gegenstand mit zwei Formen im Spritzgussverfahren hergestellt werden kann
  • KUKA AG: Programm zum Prüfen des Firmenportfolios auf eventuelle Lücken in der Produktpalette
  • Lehrstuhl II für Mathematik der RWTH-Aachen: Notdienstplan für Apotheke in Nordrhein erstellen
  • Uniklinik Aachen: Programm zur automatischen Segmentierung von Mäusen

Jede Problemstellung wurde in Gruppen von 5 bzw. 6 Schülern in der Begleitung von einem Doktorant bzw. einer Doktorantin bearbeitet. Da es zu ausführlich wäre, wenn ich auf jede Problemstellung und deren Lösung genauer eingehen würde, beschränke ich mich auf unsere Problemstellung: Die automatische Segmentierung von Mäusen. Zu Anfang haben wir unser Problem vorgestellt bekommen, worauf eine kurze Einweisung in die Software (MatLab zur Problemlösung und LaTeX für Bericht und Präsentation) folgte. Wie kann man sich unsere Aufgabe vorstellen?
Wir haben von der Uniklinik mehrere CT Scans (Computertomographie Scans) von Mäusen erhalten, welche zur Überprüfung von z. B. Wirkungen von Medikamenten verwendet werden. Um mit diesen eine brauchbare Feststellung machen zu können, muss man bisher die einzelnen Schichten des Scans durcharbeiten und den einzelnen Pixeln Organe zuweisen; dies ist sehr zeitintensiv und die Genauigkeit hängt stark vom Mitarbeiter ab. Deshalb war es unsere Aufgabe, die Organe mithilfe eines Programms zu segmentieren. Um die Organe voneinander zu unterscheiden kann man die im CT Scan gespeicherten Dichtewerte hernehmen und diese mit den Spektren der Organe vergleichen. Unser Endprogramm konnte mithilfe des semiautomatischen Rekursionsprinzips sehr viele Organe segmentieren – zur Vorstellung: Man hat ein Schneeballsystem, dass sich vom Startpunkt (Seedpoint) in x,y und z Richtung ausbreitet; das Programm läuft solange bis die nächsten Pixel nicht mehr einen passenden Dichtewert haben. Dieser Ansatz hat bei vielen Organen sehr gut funktioniert; bei einigen hatten wir das Problem, dass die Dichtewerte sich bei dichtaneinanderlagernden Organen überlagert haben und somit bei diesen keine zuverlässige Zuordnung stattfinden konnte. So hatten wir es bis zum Präsentationstag geschafft mit einem vorgegebenen Seedpoint die Lunge, den Magen, die Blase, das Skelett, die Haut und die Fetteinlagerungen der Maus mit unserem Programm zu segmentieren. Ohne vorgegebenen Seedpoint – also vollautomatisch - haben wir das Skelett und die Haut segmentieren können.

Bei den Teilnehmern des CAMMP waren sämtliche Regionen Deutschlands vertreten. Was mir und den anderen dabei sehr aufgefallen ist, ist die Tatsache, dass wir die unterschiedlichsten Schulsysteme haben, obwohl wir alle in Deutschland leben. Wir haben uns in den Arbeitsgruppen, aber auch in der großen Gruppe sehr gut verstanden, sodass man auch bei der Projektarbeit gerne für die Anderen da war, wenn diese mal ein Problem mit der Software oder ihrem Lösungsansatz hatten. Es besteht auch weiterhin Kontakt zwischen allen Teilnehmern. Die meiste Zeit verbrachten wir mit der Arbeit in den Gruppen, aber wir hatten auch an einem Nachmittag einen Wanderausflug an das Drei-Länder-Eck und es gab jeden Tag, nach getaner Arbeit, abendliche Spielerunden im Hostel. Abschließend empfehle ich jedem, der sich für ein MINT-Camp interessiert, sich zu bewerben, denn man sehr viele neue Erfahrungen sammeln und die Camps auch zur Berufsorientierung verwenden kann.

Vorbericht:

https://www.mint-ec.de/presse/schuelerinnen-und-schueler-optimieren-unternehmen/

https://www.mint-ec.de/veranstaltungen/326-mint-ec-akademie-cammp-week/

Fabian Schinzler

 

 

4-gewinnt: es bewegt sich was!



Kurz vor den Sommerferien war es soweit! Nach 2 Jahren Bauzeit und einem Jahr unfreiwilliger Pause hatten wir nun endlich eine erste lauffähige Version unseres Megaprojektes. Viele Erstplanungen mussten umgeschrieben werden: So können wir das Spiel z.B. leider noch nicht in der Pausenhalle aufstellen, wie ursprünglich geplant. Dafür konnten nun Schüler aus insgesamt 5 Jahrgängen an der Robotik-AG teilnehmen und nach eigener Aussage viele handwerkliche Fähigkeiten wie z.B. richtiges Bohren und Schrauben, Löten, Lackieren, Metall- und Holzverarbeitung und Aufbauen von Schaltkreisen - um hier nur einige Punkte zu nennen - lernen.

Doch auch ich als Kursleiter konnte noch allerhand dazu lernen! So war ich regelmäßig überrascht, wenn mir von den Kursteilnehmern scheinbar einfache - aber geniale Ideen für alltägliche Konstruktionsprobleme präsentiert wurden. Oder wie würden Sie sicherstellen, dass nur jeweils einer der in der Vorrichtung aufbewahrten, 25cm im Durchmesser großen und ca. 500g schweren Spielsteine, präzise und zuverlässig in den Wagen fällt ohne zu kippen oder sich zu verkeilen?

Zum Schluss möchte ich mich bei allen Teilnehmern für ihr Engagement und ihre Begeisterung an diesem Projekt bedanken! Ich hoffe, dass Euch die hier gewonnenen Erkenntnisse später einmal in irgendeiner Weise behilflich sein können. Mir hat es viel Spaß gemacht!

Ein besonderer Dank an die Sparkasse MainFranken, die für einen großen Teil der Baukosten aufgekommen ist. Ebenso ein herzliches Dankeschön an Herrn Thiemig von der Firma Warema, der uns mit seinem Team immer wieder technische Hilfestellung gab und auch einiges an Baumaterial beigesteuert hat!

 

 

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