Schülerinnen erhalten im klick!:labor eine Einführung ins Rasterkraftmikroskop bevor sie selbst nanostrukturierte Proben vermessen

klicklabor

Wo kommen wir im Alltag mit Nanotechnologie in Berührung?

Im klick!:labor beschäftigen sich Schulklassen der Stufen 8 bis 10 sowie der Oberstufe in zwei verschiedenen Angeboten mit der Frage, ob Nano für uns gefährlich ist. Außerdem unternehmen sie mit einem besonderen Mikroskop, dem Rasterkraftmikroskop, Erkundungen in die verborgene Nanowelt. Auch chemische Schalter untersuchen die Jungen und Mädchen bei ihrem Besuch im klick!:labor. Hierbei handelt es sich um Moleküle, die auf Kommando ihre Eigenschaft, wie Farbigkeit oder Magnetismus ändern können.

Das teilweise überarbeitete Angebot für die Oberstufe können wir wahlweise bei Ihnen in der Schule oder bei uns im Schülerlabor durchführen. Besuche in der Schule erfolgen nach individueller Rücksprache. Für den Besuch im klick!:labor in Kiel stehen derzeit folgende Termine zur Verfügung:

  • Montag, 26. August 2019
  • Dienstag, 27. August 2019
  • Montag, 2. September 2019
  • Montag, 16. September
  • Dienstag, 17. September 2019
  • Freitag, 20. September 2019
  • Dienstag, 1. Oktober 2019
  • Mittwoch, 2. Oktober 2019

Das Angebot nawi:klick für die Klassenstufen 8 bis 10 führen wir ausschließlich in der Kieler Forschungswerkstatt durch.

Angebote

Das klick!:labor bietet den Lernenden miteinander verknüpfte methodische Zugänge: experimentelle Untersuchungen, multimediale Modellbetrachtungen zur Auswertung der Experimente und zur Deutung der Phänomene sowie Anregungen zum Vergleich der eigenen Experimente und Modelle mit authentischen Arbeiten aus der Forschung. Die Schülerinnen und Schüler erhalten Einblicke in die Deutung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen verschiedener Niveaus und lernen moderne Charakterisierungsmethoden kennen. Auch untersuchen sie exemplarisch die vielfältigen Möglichkeiten der Gestaltung von Schaltern.

klick! für die 10.-13. Klassenstufe

Freie Wahl des Lernortes

Das nanowissenschaftliche Programm klick! führen wir an zwei unterschiedlichen Lernorten durch. Entweder kommt das Team des klick!:labors mit dem Angebot zu Ihnen in die Schule oder Sie besuchen uns mit den Schülerinnen und Schülern in der Kieler Forschungswerkstatt. An beiden Orten durchlaufen die Jugendlichen identische Versuchsstationen. Bei der Durchführung in der Schulen entfallen auf das Programm zwei Doppelstunden bzw. insgesamt vier Schulstunden. Im Schülerlabor besuchen Sie uns von in der Regel 9 bis 14 Uhr.

Nano-Grundlagen, chemische Schalter und Videos aus der Forschung

Innerhalb des Angebotes lernen die Jungen und Mädchen verschiedene Bereiche aus dem Feld der Nanowissenschaften kennen. Folgende Experimente sind den jeweiligen Themenfeldern  zugeordnet:

Bereich 1: Nano-Grundlagen

  • Herstellung von Goldnanopartikeln
  • Computersimulationen
  • Kontaktwinkelmessung
  • Generierung von modifizierten Oberflächen

Bereich 2: Chemische Schalter

  • Alltagsschalter
  • Spiropyran: Schalten mit Licht
  • Farbe auf Knopfdruck: Schalten mit Strom

Bereich 3: Videos aus der Forschung

  • Fünf Videos, die als Einleitung in die Versuche dienen
    Die fünf- bis zehnminütigen Videos zu den Stationen stellen die aktuelle Forschung sowie den Arbeitsalltag von Forschenden vor. Sie zeigen viele unterschiedliche Facetten, wie beispielsweise die typischen Laborarbeiten, aber auch Besuche von Fachtagungen, das Geben von Seminaren und das Publizieren von Ergebnissen. Die Schülerinnen und Schüler erhalten so die Möglichkeit in die Welt der Wissenschaft einzutauchen und einen authentischen Einblick in die Arbeitswelt der Forschenden zu erhalten.

Während des Thementages begleiten uns folgende Leitfragen:

  • Stationen zu Nano-Grundlagen:
    Was bedeutet Nanowissenschaft? Wie lassen sich die besonderen Eigenschaften der Nano-Welt erklären? Mit welchen Methoden und Verfahren lassen sich Nanostrukturen und Funktionen untersuchen? Wie können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler z.B. Oberflächen modifizieren?
  • Stationen zu chemischen Schaltern:
    Welche Prinzipien des chemischen und physikalischen Schaltens von Materie werden zur Konstruktion von (Nano)Schaltern ausgenutzt? Welche Alltagsprodukte gibt es in diesem Bereich bereits?
  • Videos aus der Forschung:
    Wie sieht der Arbeitsalltag von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus? Was sind typische Laborarbeiten? Welche Aufgaben müssen neben dem reinen Forschen außerdem bewältigt werden?

Beispiel aus Bereich 3: Chemische Schalter

Molekulare Schalter reagieren auf externe Reize wie Licht oder Temperaturveränderung mit einer optischen Änderung beispielsweise ihres Erscheinungsbildes. In diesem Themenbereich ergründen wir gemeinsam, welche Mechanismen einer Farbänderung zu Grunde liegen. Im Alltag nutzen wir diverse Schaltprodukte ganz selbstverständlich. Dazu gehören elektrochrome, abdunkelbare Rückspiegel in Autos, thermochrome Babylöffel oder Badeenten sowie photochrome Brillen. Selten hinterfragen die Nutzerinnen und Nutzer aber die damit verbundenen chemischen Zusammenhänge.

Anmeldung und Kontakt

Für den Besuch im Schülerlabor stehen folgende Termine zur Verfügung:

  • Montag, 26. August 2019
  • Dienstag, 27. August 2019
  • Montag, 2. September 2019
  • Montag, 16. September
  • Dienstag, 17. September 2019
  • Freitag, 20. September 2019
  • Dienstag, 1. Oktober 2019
  • Mittwoch, 2. Oktober 2019

Um einen dieser Termine zu buchen oder eine individuelle Absprache für einen Besuch in der Schule abzustimmen wenden Sie sich bitte an:

Insa Stamer
0431-8804545 oder
stamer@ipn.uni-kiel.de

nawi:klick! für die 8. bis 10. Klassenstufe

Im Angebot nawi:klick! beschäftigen sich Schülerinnen und Schüler der 8. bis 10. Klasse an Gemeinschaftsschulen und Gymnasien mit nanotechnologischen Inhalten. Das neukonzipierte Programm ist an den gültigen Leitfaden zu den Fachanforderungen angelehnt, so dass der Laborbesuch eine optimale Ergänzung für den Unterricht in den Fächern NaWi, WPU, Chemie und Physik darstellt. Zudem erhalten die Lernenden einen breiten und alltagsbezogenen Einblick in die Welt der Naturwissenschaften.

Sechs Experimentierstationen und eine Abschlussstation

Das neue Programm ist aufgebaut aus sechs Experimentierstationen und einer Abschlussstation:

  • Herstellung von Silbernanopartikeln
  • Untersuchung einer Sonnencreme
  • Einfluss von Nanopartikeln – Chancen und Risiken
  • Oberfläche-zu-Volumen- Verhältnis
  • Untersuchungen am Rasterkraftmikroskop (AFM)
  • Kontaktwinkelmessung
  • Abschlussstation: Quiz

Der Labortag

An ihrem Labortag arbeiten die Schülerinnen und Schüler in Zweier- bis Vierer-Gruppen. Sie durchlaufen nacheinander alle sechs Stationen, wobei die einzelnen Gruppen an jeweils unterschiedlichen Stationen beginnen. Um die erlernten Inhalte möglichst gut sichern und zusammenfassen zu können, absolvieren die Jugendlichen abschließend das Quiz „All around nano“.

Vor- und Nachbereitung des Besuches im nawi:klick!

Das Angebot nawi:klick! beinhaltet eine schulische Vor- und Nachbereitung, die jeweils in Form einer ausgearbeiteten Doppelstunde vor und nach dem Laborbesuch konzipiert ist. Das Unterrichtsmaterial wird den Lehrkräften auf Wunsch gerne zur Verfügung gestellt. Es bereitet die Lernenden vorab auf den Ablauf und die Thematik des Labors vor und sorgt nach dem Besuch für eine ausführliche Klärung aller offen gebliebener Fragen sowie eine Wiederholung und Sicherung der gelernten Inhalte.

Beispiele

Die folgende Vorstellung von zwei der insgesamt sieben Experimentierstationen gibt einen kurzen Einblick in das Laborgeschehen und das Programm nawi:klick!.

Einfluss von Nanopartikeln – Chancen und Risiken

Nanopartikel finden mehr und mehr Einzug in unseren Alltag. Sie werden in Sonnencremes, Peeling Cremes, Wundpflastern, Wandfarben, Lacken und vielen anderen Produkten eingesetzt, da sie herausragende Eigenschaften mitbringen. So wirken sie unter anderem antibakteriell, bilden Schutzschichten oder reinigen Wasser von organischen Stoffen. Allerdings führt der Einsatz von Nanopartikeln auch Risiken mit sich, da sie mit der Zeit aus den Produkten heraus ins Abwasser, in Gewässer, in die Luft oder in den Boden gelangen. Hier wiederum können Menschen und Tieren sie über die Haut, den Mund und die Nase aufnehmen. Da die Wirkung von Nanopartikeln auf tierische Organismen bislang jedoch noch nicht weit erforscht ist, gelten diese als unbedenklich.

 

An der Station „Einfluss von Nanopartikeln – Chancen und Risiken“ erarbeiten die Schülerinnen und Schüler, durch Experimente unterstützt, die unterschiedlichen Vor- und Nachteile des Einsatzes von Nanopartikeln im Alltag. Hierbei wird offensichtlich, dass jeglicher Einsatz von nano sowohl unschätzbare Potenziale als auch nicht zu vernachlässigbare Risiken mit sich bringt. Auch hier gilt: „Die Dosis macht das Gift.“

Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis

Nanoskalige Objekte sind überall zu finden – in der Natur sowie in der von Menschen gemachten Technologie. Dies liegt daran, dass sie eine Besonderheit mit sich führen: Aufgrund ihrer Größe weisen sie stark ausgeprägte Eigenschaften auf, die sie unter anderem reaktiver, schneller und lichtanfälliger machen. Wenn man sich diese Eigenschaft zunutze macht, können viele alltägliche Reaktionen beschleunigt werden. So erleichtern sie etwa das Lösen von Zucker im Tee oder von Salz in der Suppe. Aber auch die Natur baut darauf. Frösche beispielsweise können an einem Fenster hochlaufen, während eine Maus wegrutschen würde. Der Grund dafür, ist die größere Oberfläche, die wiederum auf nanoskalige Objekte zurückzuführen ist. An dieser können zeitgleich mehr Reaktionen ablaufen und mehr Wechselwirkungen ausgebildet werden.

 

Die Schülerinnen und Schüler lernen an dieser Station, dass die Generierung nanoskaliger Objekte eine Oberflächenvergrößerung bewirkt. Eine chemische Reaktion mit unterschiedlich großen Kartoffelstücken macht dies in einem Experiment sichtbar. Zudem gehen die Jugendlichen dem Phänomen nach, dass einige Tiere eine glatte Wand hinauflaufen können. Die Veranschaulichung erfolgt unter anderem am Beispiel eines Geckos. Abschließend werden entsprechende Gesetzmäßigkeiten aufgestellt.

Nach Wunsch können Sie vor Ihrem Besuch im Schülerlabor nawi:klick! noch weitere detaillierte Informationen zu dem Programm erfahren. Schicken Sie uns gerne eine E-Mail an: weisermann@ipn.uni-kiel.de

Wir freuen uns auf Ihren Besuch!

Schülerforschungszentrum Kieler Forschungswerkstatt
Im Schülerforschungszentrum besuchen Kinder und Jugendliche tolle Nachmittags- und Ferienangebote

Nachmittagsangebote im Schülerforschungszentrum Kieler Forschungswerkstatt

In den kostenlosen Nachmittagsangeboten im Schülerforschungszentrum (SFZ®) Kieler Forschungswerkstatt können Kinder und Jugendliche ab der 3. Klasse selbständig forschen und eigene Projekte bearbeiten. Bei uns im Schülerlabor finden die Mädchen und Jungen dafür nicht nur die optimale Ausstattung, sondern auch immer den richtigen Ansprechpartner oder die richtige Ansprechpartnerin für ihre Fragen.

Das Schülerforschungszentrum steht allen Interessierten immer mittwochs und freitags von 15 bis 18 Uhr offen. Neben dem freien Forschen bieten wir hier auch Workshops und Kurse an.

Alle Infos und Anmeldung unter www.sfz-sh.de

In der Kieler Forschungswerkstatt bieten wir nicht nur Programme für Schülerinnen und Schüler an. Auch Lehrerinnen und Lehrer können bei uns neue Anregungen und Impulse für ihren Unterricht erhalten.

Durch unsere Lehrerfortbildungen bekommen Sie die Möglichkeit sich über aktuelle Forschungsthemen zu informieren. Sie erhalten wertvolle Tipps und Anregungen, wie Sie diese in den Unterricht integrieren und an Lehrplanthemen angliedern können.

Vorab stellen wir eine obligatorische und kostenlose praktische Einführung mit dem Titel „Nanotechnologie im Alltag“ zur Verfügung. Diese Stationsarbeit wird im Rahmen von ein bis zwei schulischen Doppelstunden vorbereitend durchgeführt.

Nach Vereinbarung eines klick!:labor Besuchs geht Ihnen das Experimentierpaket postalisch zu oder kann nach Terminvereinbarung abgeholt werden.

 

Viele Versuche im klick!:labor wurden in Zusammenarbeit mit dem Sonderforschungsbereich 677 „Funktion durch Schalten“ konzipiert.