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zdi-Schülerabor MINT LAB

Das MINT LAB hat das Ziel, Schülerinnen und Schüler ab der Klasse 9 bis hin zum Abitur für technisch-naturwissenschaftliche Themen zu begeistern und sich schließlich für eine Ausbildung oder ein Studium innerhalb dieser Fachbereiche zu entscheiden. Damit wird die Nachwuchssituation in MINT-Berufen verbessert und die Wettbewerbsfähigkeit der Region nachhaltig gesichert.

Die Partnerschaft von Schulen, Unternehmen, Verbänden und Institutionen innerhalb des MINT LAB trägt zur Umsetzung bei und bietet eine frühestmögliche Kontaktaufnahme mit potentiellen Nachwuchskräften.

Inhaltlich geht es in den Modulen des MINT LAB um den Wandlungsprozess von fossilen Energieträgern zu erneuerbaren Energien. Dabei werden beispielsweise die Themen Windenergie, Solarenergie, Innovative Formen der Energiespeicherung oder auch Klimawandel, Klimaschutz und Klimapolitik altersgerecht mit den Schülerinnen und Schülern bearbeitet. Weitere Module sind in der Erarbeitungsphase.

Das Themenportfolio des MINT LAB liefert den Lehrkräften ein breites Spektrum zur Einordnung der Module in ihre Unterrichtsreihen als sinnvolle und praktische Ergänzung des Schulunterrichts. Die Fächer Physik, Chemie, Erdkunde und Technik, aber auch Politik, Geschichte und die Sozialwissenschaften bieten laut Lehrplänen sinnvolle Anknüpfungspunkte.

Basismodul

Umdenken – Von fossilen Energieträgern zu erneuerbaren Energien

Pflichtmodul als Grundlage für jedes Auswahlmodul

Dauer 2 Stunden (inkl. Führung)
Ort zdi-Schülerlabor MINT LAB
Teilnehmende Jahrgangsstufe 9 - 12
Anforderungen siehe Auswahlmodul

Dieses Modul bildet die Basis für die angebotenen Module im MINT-LAB Schülerlabor auf :metabolon. In Deutschland rückt die Umstellung auf erneuerbare Energien immer stärker in den Fokus. Der natürliche Rückgang der fossilen Energieträger und der Ausstieg aus der Atomkraft sind zwei wichtige Beweggründe, um auf erneuerbare Energien umzusteigen. Die Schülerinnen und Schüler befassen sich während des Moduls aktiv mit dem Thema erneuerbare Energien, indem sie mit Hilfe von Lernstationen mehr über den Atomausstieg und die Energieziele sowie die damit verbundenen Schwierigkeiten Deutschlands erfahren.

Auswahlmodul 1: Windenergie

Frischen Wind hineinlassen:  Windenergie

Dauer 4 Stunden (exkl. Basismodul)
Ort zdi-Schülerlabor MINT LAB
Teilnehmende Jahrgangsstufe 9 - 12
Anforderungen Grundkenntnisse Mathematik
Studien- & Berufsfelder Anlagenkonstruktion, Maschinenbau
Fachbezug

Sek. I: Technik, Arbeitslehre

Sek. II:  Erdkunde, Physik, Technik

Von den Windmühlen der Antike bis hin zu den modernen Windkraftanlagen – die Kraft des Windes hat eine lange Nutzungsgeschichte. Für Deutschland stellt die Windkraft aktuell die bedeutendste erneuerbare Energie im Bereich der Stromversorgung dar. Dieses Modul veranschaulicht anhand praktischer Experimente die physikalischen und technischen Hintergründe einer effizienten Produktion elektrischer Energie mittels Windkraft. So werden unter anderem der Einfluss der Windrichtung und der Windgeschwindigkeit als elementare Standortparameter erforscht und mit eigenständigen Berechnungen der Leistungsmöglichkeiten unterfüttert. In einer abschließenden Diskussion werden Vor- und Nachteile der Windenergie, sowie Möglichkeiten der Energiespeicherungen und wirtschaftliche Konsequenzen der Nutzung solcher Energien besprochen.

Auswahlmodul 2: Energiespeicherung

Akku leer? Innovative Formen der Energiespeicherung

Dauer 4 Stunden (exkl. Basismodul)
Ort zdi-Schülerlabor MINT LAB
Teilnehmende Jahrgangsstufe 9 - 12
Anforderungen Erweiterte Kenntnisse Physik, Chemie, Mathematik
Studien- & Berufsfelder Batterie- und Speichertechnik, Mechatronik,  Netzmanagement
Fachbezug Sek. II: Chemie, Technik

Der Anteil erneuerbarer Energien am deutschen Strom-Mix wird auch in Zukunft weiter zunehmen. Im Zuge der Energiewende kommen auf die Energieversorgung und im Besonderen auf die Stromnetze neue Herausforderungen zu. Da in Folge dessen die Schwankungen zwischen erzeugter und benötigter Energie zunehmen werden, nehmen Energiespeicher eine immer größere Rolle ein. Das Modul zeigt in Theorie und Praxis, mit welchen technischen Möglichkeiten sich heute und zukünftig Energie aus produktionsstarken bzw. nachfragearmen Zeiten für nachfragestarke bzw. produktionsarme Zeiten speichern lässt. Indem sie selbstständig die Funktionen einer Brennstoffzelle erforschen und die Eigenschaften von Wasserstoff und Pumpspeicherkraftwerken als Möglichkeiten der Energiespeicherung mit Hilfe von Experimenten bestimmen, lernen die Schülerinnen und Schüler die sich verändernden Ansprüche an das Stromnetz durch den Einfluss der erneuerbaren Energien kennen.

Auswahlmodul 3: Klimawandel, Klimaschutz & Klimapolitik

Klimawandel, Klimaschutz und Klimapolitik am Beispiel alternativer Fahrzeugtechniken

Dauer 4 Stunden (exkl. Basismodul)
Ort zdi-Schülerlabor MINT LAB
Teilnehmende Jahrgangsstufe 9 - 12
Anforderungen Grundkenntnisse Mathematik und Chemie
Studien- & Berufsfelder Fahrzeugtechnik, Öffentlicher Klimaschutz, Öffentlichkeitsarbeit
Fachbezug

Sek. I: Physik, Erdkunde, Geschichte/Politik, Chemie

Sek. II: Chemie, Erdkunde, Technik

Wie lässt sich der Klimawandel erklären und wie steht es um den Einfluss der Menschheit? Welche Klimaschutzziele hat sich Deutschland gesetzt und wie können diese auf kommunaler Ebene umgesetzt werden?

Mit solchen und ähnlichen Fragen werden die Schülerinnen und Schüler im Modul Klimawandel konfrontiert und richten den Blick sowohl auf nationale, als auch internationale Risiken und Chancen. Die konkreten Möglichkeiten, mit erneuerbaren Energien für den Klimaschutz einzustehen, werden mit Hilfe von Experimenten im Bereich des Verkehrssektors thematisiert, indem die Schülerinnen und Schüler selbstständig alternative Fahrzeugantriebe konstruieren und testen.

In der anschließenden  Diskussion um die Vor- und Nachteile des Einsatz von erneuerbaren Energien im Bereich der Fahrzeugtechnik, haben die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, mit ihren neu erworbenen Kenntnissen den eigenen Lebensstil zu überprüfen und mögliche individuelle Handlungsfelder im Bereich der Nachhaltigkeit zu identifizieren.

Auswahlmodul 4: Solarenergie

Sonne satt: Energie aus Sonnenlicht

Dauer 4 Stunden (exkl. Basismodul)
Ort zdi-Schülerlabor MINT LAB
Teilnehmende Jahrgangsstufe 9 - 12, max. 25 Schülerinnen und Schüler
Anforderungen Grundkenntnisse Mathematik und Physik
Studien- & Berufsfelder Elektrotechnik, Solartechnik, Energiemanagement, IT
Termin nach Vereinbarung
Fachbezug

Sek. I: Physik

Sek. II:  Chemie, Erdkunde, Technik

Vom Satelliten bis zur Gartenleuchte – die Sonne als Energiequelle ist inzwischen in fast allen Bereichen anzutreffen. Um die Abhängigkeit der Energieversorgung von fossilen Energieträgern zu beenden, sind verschiedene Technologien nötig. Basis vieler erneuerbarer Energien ist die solare Strahlung.

Das Modul beschäftigt sich mit der direkten Nutzung der solaren Strahlung zur Strom- und Wärmegewinnung. Inwiefern die technische Umsetzung der Nutzung von Solarenergie in Form von Photovoltaik bzw. Solarthermie-Anlagen gelingen kann, erforschen die Schülerinnen und Schüler selbstständig mit Hilfe von Experimenten und deren Auswertung. Wirtschaftliche Herausforderungen bei der Planung und Nutzung privater PV-Anlagen werden auf ihre Chancen und Risiken hin geprüft.

Auswahlmodul 5: Alternative Wärmequellen

Weg von Gas und Öl: Alternative Wärmequellen

Dauer 4 Stunden (exkl. Basismodul)
Ort zdi-Schülerlabor MINT LAB
Teilnehmende Jahrgangsstufe 9 - 12, max. 25 Schülerinnen und Schüler
Anforderungen Grundkenntnisse Mathematik und Physik
Studien- und Berufsfelder Elektrotechnik,  Energiemanagement, Heizungstechnik, Umwelttechnik, Ressourcenmanagement
Termin nach Vereinbarung
Fachbezug

Sek. I: Erdkunde, Physik, Technik

Sek. II:  Physik

Während die erneuerbaren Energien im Bereich der Stromerzeugung mit rund einem Drittel bereits den größten Anteil ausmachen, wird die Wärmeversorgung nach wie vor mehrheitlich durch fossile Energieträger abgedeckt.

Um die Ziele zur Minderung des CO2-Ausstoßes zu erreichen, ist es jedoch unabdingbar, auch im Bereich der Wärmeversorgung die Potentiale der diversen Alternativen zu klassischen Heizsystemen zu nutzen. Besonders spannend ist in diesem Zusammenhang das Konzept der Wärmepumpe, die Energie aus dem Nichts zu generieren scheint.

In diesem Modul lernen die Schülerinnen und Schüler die grundlegenden physikalischen Eigenschaften der Wärmepumpe kennen und erarbeiten auf Basis dessen selbstständig den Funktionskreislauf, unterstützt durch praktische Experimente. In der Folge sind die Schülerinnen und Schüler in der Lage, die Vor- und Nachteile unterschiedlicher Methoden der Wärmebereitstellung zu erfassen und zu vergleichen.

Auswahlmodul 6: Energetische Sanierung und Energieeinsparung

Dauer 4 Stunden (exkl. Basismodul)
Ort zdi-Schülerlabor MINT LAB
Teilnehmende Jahrgangsstufe 9 - 12, max. 25 Schülerinnen und Schüler
Anforderungen Grundkenntnisse Mathematik und Physik
Studien- und Berufsfelder Elektrotechnik,  Energiemanagement, Umwelttechnik, Ressourcenmanagement, Architektur
Termin nach Vereinbarung
Fachbezug

Sek. I: Physik, Technik, Hauswirtschaft, Wirtschaft

Sek. II:  Physik

Tagtäglich verschwinden unzählige Euros  in Deutschland ungenutzt durch undichte Fensterrahmen und schlecht gedämmte Wände. Die Energie-Einsparpotentiale im bestehenden Baubestand sind enorm. Und über die Einsparungen freuen sich nicht nur die Umwelt und das Klima, sondern auch der eigene Geldbeutel. Besonders in Zeiten steigender Energiepreise kann eine energetische Sanierung innerhalb relativ kurzer Zeit amortisiert und gleichzeitig der Wert einer Immobilie erhöht werden.

Anhand praktischer Experimente erfahren die Schülerinnen und Schüler, wie Häuser fit für die Zukunft gemacht werden. Dabei lernen sie unter anderem die Vorteile energiesparender Leuchtmittel kennen, erfahren worauf man bei der Wärmedämmung von Gebäuden achten muss und lernen Alternativen zu üblichen mineralischen Dämmstoffen kennen.

Gesamtdauer eines Besuches (Basismodul und ein Auswahlmodul): ca. 6 Stunden

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