Schüler(innen) forschen MINT Akademie

Was ist die MINT Akademie?

Mit der MINT Akademie wollen wir besonders leistungsfähige Jugendliche fördern und sie motivieren, sich eingehend mit anspruchsvollen Fragestellungen aus MINT-Fächern auseinanderzusetzen. In mehrtägiger, intensiv betreuter Projektarbeit sollen sie zu einem selbst gewählten Thema experimentieren, forschen und dabei Einblicke in die wissenschaftliche Projektarbeit gewinnen. Damit soll auch die spätere Teilnahme an Wettbewerben wie Jugend Forscht, First LEGO League, Fach-Olympiaden und weitere überregionale Wettbewerbe vorbereitet werden. Langfristig wollen wir damit auch die Bildung eines Netzwerkes aus besonders fähigen Schüler(innen) und besonders interessierten Lehrer(innen) fördern. Wir wollen tatsächlich die Besten, unabhängig von der familiären finanziellen Situation. Die Teilnahme ist daher kostenfrei. Die Kosten übernehmen vollständig die TUM, der Landkreis Berchtesgadener Land, der Förderverein des SFZ-BGL sowie das Land Salzburg, die Industriellenvereinigung Salzburg und die EuRegio Salzburg – Berchtesgadener Land – Traunstein

Ziele kompakt

  • Einen ersten Einblick in die Bearbeitung wissenschaftlicher Fragestellungen, Forschungstätigkeit und Präsentation von Ergebnissen bieten
  • Nachhaltig für MINT-Forschung begeistern
  • Kennenlernen von Gleichgesinnten und gemeinsames Arbeiten
  • MINT-begeisterte junge Menschen vernetzen
  • Ausbildungsentscheidungen unterstützen
  • Kontakte zu Bildungs- und Forschungseinrichtungen sowie Betrieben herstellen
  • Raum bieten, Ideen für weitere Projekte zu entwickeln, die etwa im Rahmen von Wettbewerben bearbeitet werden können
  • Motivation zur Teilnahme an überregionalen Jugend-Wettbewerben aus dem MINT Bereich
  • Eigenverantwortliches und verantwortungsbewusstes Arbeiten lernen

zum Flyer 2018

Wer kann teilnehmen?

Zur MINT Akademie zugelassen sind Schülerinnen und Schüler der

  • Jgst. 8-10 von Gymnasien und Realschulen
    (a) der Landkreise Berchtesgadener Land und Traunstein sowie der Stadt Burghausen.
    (b) wenn diese Partnerschulen des SFZ-BGL sind.
    (c) wenn diese außerhalb der angeführten Regionen liegen, aber der Wohnsitz im Berchtesgadener Land liegt.
  • 4.-6. Klassen einer Allgemeinbildenden Höheren Schule und der 1.-2. Klassen einer Berufsbildenden Höheren Schule im Bundesland Salzburg.

Die maximale Teilnehmerzahl beträgt 60.

Bewerbung

Informationen zu den Bewerbungsformalitäten findest du hier ab ca. Ende Januar 2019.

Ablauf

  • Beginn: 8. Juli 2019 um 10 Uhr, Schülerforschungszentrum Berchtesgadener Land
  • Ende: 12. Juli 2019 um ca. 17 Uhr, AlpenCongress Berchtesgaden

Vorläufiges Programm:

 

Bei der Abschlussveranstaltung im AlpenCongress Berchtesgaden werden die Ergebnisse Vertretern aus Politik und Schulen, Eltern und Medien präsentiert.

Alle Teilnehmer(innen) werden nach Abschluss der Akademie zu einer Exkursion zu Forschungseinrichtungen und Betrieben eingeladen. Die Teilnehmer der MINT Akademie 2018 werden darüber persönlich  informiert.

Unterkunft und Übernachtung

Die Teilnehmer(innen) verbringen den gesamten Zeitraum der Akademie gemeinsam und übernachten im CVJM Aktivzentrum am Hintersee.

           CVJM Aktivzentrum
           Am See 61
           83486 Ramsau
           Tel.: 08657 98 87 0

Dadurch soll der Austausch, die Vernetzung, gegenseitige Inspiration und Ideenentwicklung gefördert sowie Barrieren abgebaut werden. Eine Teilnahme über den vollen Zeitraum ist daher verpflichtend!

  • Die Teilnehmer(innen) werden über den gesamten Zeitraum der MINT Akademie professionell betreut.
  • Die Zimmereinteilung erfolgt vor Ort wobei 3-, 4- und 6-Bett-Zimmer zur Verfügung stehen.
  • Die Verpflegung umfasst Frühstück, Lunch Paket und Abendessen.
  • An- und Rückfahrt zum und vom Schülerforschungszentrum erfolgen mit dem Bus. Für den Gepäcktransport am Montag vom SFZ zum CVJM Aktivzentrum und am Freitag vom Aktivzentrum zur Abschlussveranstaltung im AlpenCongress ist gesorgt.

Freistellung

Diese wird für deutsche Teilnehmer(innen) durch das SFZ-BGL beantragt.

Das war die MINT Akademie 2018

Artikel aus dem Reichenhaller Tagblatt, 19. Juli 2018

Artikel aus dem Berchtesgadener Anzeiger, 24. Juli 2018


Diese Themen wurden behandelt:

Mathematik

Fraktale

Fraktale gehören zu den faszinierendsten mathematischen Objekten. Kein Wunder also, dass sie sofort Interesse weckten: Ein Romanesco, das Mosaik eines Sierpinskidreiecks im Fußboden einer Kirche, ein Faltexperiment zur Drachenkurve – schnell wurde klar, dass fraktale Strukturen oft recht naheliegend in unserer Umwelt zu finden sind. Es zeigte sich jedoch, dass gar nicht so leicht mit einer allgemein verständlichen und anschaulichen aber dennoch exakten mathematischen Definition zu klären war, was genau ein Fraktal ist. Und so näherte sich die Gruppe dem Phänomen über die Beschreibung zentraler Eigenschaften wie z.B. der Selbstähnlichkeit, des Bildungsgesetzes und der fraktalen Dimension. In zwei Teams wurden die Hilbertkurve, die Drachenkurve und die Sierpinski - Pyramide genauer untersucht. Dabei stellte sich ein Team die Frage nach dem Zusammenhang zwischen der Sierpinski – Pyramide und dem pascalschen Tetraeder (eigentlich kein Fraktal) und wie dieser veranschaulicht werden kann - eine Fragestellung, die sie über die MINT – Akademie hinaus beschäftigt.

Betreuer:
Markus Beyl

Informatik

Wie bringe ich meinem Computer das Lernen bei?

Eine Forscherin und drei Forscher gingen als erstes der Frage nach, was eigentlich lernen ist. Dabei diskutierten sie anhand verschiedener Beispiele wie wir Menschen lernen und wie uns die Erfahrung lehrt, ob bspw. ein Glas beim Sturz auf einen Steinboden zu Bruch gehen wird.
Sie erfuhren, dass der Computer ganz ähnlich lernen kann, indem er mit Hilfe von Trainingsdaten (bspw. Wetter-Informationen) eine Gegebenheit einzuschätzen lernt und nach einer Trainingsphase in der Lage ist, neue Situationen anhand des „Gelernten“ zu beurteilen.
Nachdem sie sich mit der Funktionsweise von neuronalen Netzen vertraut gemacht hatten, programmierten sie selbst ein Perzeptron mittels der blockbasierten Programmiersprache scratch. Mithilfe dieses selbstgeschriebenen Programms waren ihre Computer nun in der Lage zu lernen.

Betreuer:
Mike Talbot

Biologie I

Molekularbiologischer Gesundheitscheck bei der Honigbiene

In diesem Projekt wurde der Frage, ob unsere örtlichen Honigbienen von regelmäßig auftretenden Krankheitserregern wie Varroa-, Nosema- und/oder Kalkbrut befallen waren. Dazu entnahmen wir Proben aus den Völkern des SFZ, extrahierten daraus DNA und amplifizierten daraus mit  erregerspezifischen Primern entsprechende Markersequenzen. Jeder Primerkombination  entsprach eine Vorhersage der entstehenden Amplikonlänge, die in einer anschließenden Gelelektrophorese verifiziert wurde. Die PCR-Methode ist grundsätzlich anfällig für Fehlsignale aufgrund von Kontaminationen. Entsprechende Tests, sogenannte Leerproben wurden in die Analysen einbezogen. Um die Bedeutung fehlender Banden zu ermitteln wurden Positivkontrollen durchgeführt. Das Fehlen einer Bande heißt nämlich nicht automatisch, dass der entsprechende Krankheitserreger abwesend ist, d.h. dass die Bienen gesund waren, - eine fehlende Bande kann auch ganz einfach durch fehlerhaftes Experimentieren bedingt sein.
So konnten wir zeigen, dass wir a) grundsätzlich fehlerarm experimentiert haben, b) Nosema die höchste Prävalenz hatte, c) der Nachweis von Varroa mit molekularbiologischen Methoden schlechter war als mit konventionellen Methoden und d) die zwei verschiedenen Primerkombinationen für den Kalkbruterreger zu deutlich verschiedene Ergebnissen führten.

Betreuer:
Dr. Gert Helms

Biologie II

Messung von Feinstaubwerten als Luftverschmutzer und Vergleich mit weltweiten Echtzeit-Messungen. Bestimmung der eigenen Lungenfunktion.

Die Arbeitsgruppe Biologie II hat sich mit dem Thema Feinstaub bzw. Feinstaubbelastung auseinandergesetzt. Dabei haben die Schüler gelernt, wie Feinstaub überhaupt entsteht, welche Arten es davon gibt und welche gesundheitlichen Auswirkungen er auf den menschlichen Organismus hat.
Dazu wurden selbständige Messungen mit einem professionellen portablen Feinstaub Messgerät durchgeführt. Zu diesem Zweck war die Gruppe auch im Freien unterwegs um Feinstaubwerte direkt an der Bundesstraße in Berchtesgaden aufzuzeichnen.
Auch wurden weltweite Echtzeit-Messdaten zu diesem Thema analysiert, ausgewertet und mit den gesammelten Messdaten verglichen. Die eigene Lungenfunktion wurde mit einem medizinischen Lungenfunktionsmessgerät gemessen und die Schüler haben sich mit dem Thema Luftqualität und Aufbau bzw. Funktion der Lunge auch in der Theorie beschäftigt.

Betreuerin:

Dr. Renata Sanovic

Empirische Sozialforschung und Statistik

Entwurf eines Fragebogens, Erhebung von Daten und Auswertung der Ergebnisse

Im Rahmen eines psychologischen Experiments beschäftigten sich zwei Schülerinnen während der MINT-Woche intensiv mit der Frage, welche Wirkung (humanoide) Roboter auf uns Menschen haben können. Ihre Forscherreise führte die beiden somit ins „Uncanny Valley“ - das unheimliche Tal. Dieses Phänomen beschreibt, dass bei einem steigenden Grad an Realismus von künstlichen Figuren ein Punkt erreicht wird, an dem diese Figuren nicht mehr als realistisch akzeptiert werden und beim Zuschauer Unbehagen auslösen. Im Zentrum ihrer Untersuchung stand für die Teilnehmerinnen dementsprechend die Suche nach geeigneten Messinstrumenten für menschliche Stress-/Angstzustände. In unterschiedlichen experimentellen Settings konnte der emotionale Zustand realer Versuchspersonen mittels eines Fragebogens und durch die Messung des Hautleitwerts aufgezeichnet werden. So konnte am Ende einer spannenden Woche ein Vergleich subjektiver und objektiver Messverfahren mit überraschendem Ausgang angestellt werden.

Betreuerin:

Sophia Gabler

Chemie

Die Größe macht’s! Herstellung, Untersuchung und Anwendung von magnetischen, fluoreszierenden und Edelmetall-Nanoteilchen

Die Arbeitsgruppe Chemie beschäftigte sich mit der Herstellung und Untersuchung von Nanoteilchen.
Magnetische Fe3O4-Nanoteilchen wurden aus wässriger Lösung gefällt und ihre Kapazität zur Adsoption von Schwermetall-Ionen in Trinkwasser am Beispiel von Mangan und Eisen untersucht. Daneben wurde eine magnetische Flüssigkeit hergestellt, die im Magnetfeld die typische Rosensweig-Instabilität zeigte.
Gold-Nanoteilchen verschiedener Größe wurde aus einer Gold-Chlorid-Lösung synthetisiert und ihr Absoptionsverhalten mit dem UV-VIS Spektrometer untersucht. Die Teilchen wurden außerdem mit Silber ummantelt um ihre Kapazität zur Funktionalisierung zu veranschaulichen.
Zitronensäure bzw. Orangensaft bildeten den Ausgang für die Herstellung von Nanoteilchen aus Kohlenstoff im Autoklaven. Diese weisen eine intensiv blaue bzw. grün-blaue Fluoreszenz auf. Abhängig von organischen Molekülen an der Oberfläche der Teilchen konnten deren Eigenschaften verändert werden. Es wurden spektroskopische Untersuchungen zur Änderung der Fluoreszenzstärke bei Anwesenheit verschiedener Schwermetall-Ionen durchgeführt.

Betreuer:
Dr. Stefan Lebernegg
Co-Betreuerin:
Sara Großbruchhaus

Physik

Von leuchtenden Bananen zum Röntgenblitz – Lumineszenz von Stoffen

Mit Hilfe einfacher Modelle der modernen Festkörperphysik und vielen Experimenten näherte sich die Arbeitsgruppe Physik dem spannenden Thema der Photonen-Emission bei Atomen, Molekülen und Festkörpern. Die jungen Physiker(innen) brachten mit viel Elan und selbstständigem Arbeiten Licht ins Dunkle vieler wissenschaftlicher Fragestellungen zum Thema Lumineszenz. Dabei wurden Bananen zum Leuchten gebracht und die Thermolumineszenz von Fluorit spektroskopisch untersucht. Auch im Bereich hoher Energien wurde Lumineszenz beobachtet, als schlussendlich ein Röntgenblitz durch Abrollen von Tesafilm in einem selbst gebauten Röntgengenerator erzeugt werden konnte.

Betreuerin:
Dr. Miriam Ewald
Co-Betreuer:

Matthias Bothe

Impressionen:

Das war die MINT Akademie 2017

Artikel aus dem Reichenhaller Tagblatt, 19. Juli 2017

Artikel aus dem Berchtesgadener Anzeiger, 18. Juli 2017

Exkursion der MINT Akademie-Teilnehmer am 15.12.2017


Diese Themen wurden behandelt:

Mathematik

Unendlichkeit und unendliche Mengen

Eine Forscherin und drei Forscher wagten einen mathematischen Blick ins Unendliche. Dabei untersuchten sie, ob man unendliche Mengen hinsichtlich ihrer Mächtigkeit miteinander vergleichen kann, beschäftigten sich mit der Fibonnacci – Folge und untersuchten Eigenschaften der Kochschen Schneeflockenkurve. Dabei erkannten sie, dass unendlich nicht gleich unendlich ist und man zu logisch nachvollziehbaren Erkenntnissen kommen kann, auch wenn diese dem Bauchgefühl widersprechen und schwer vorstellbar sind. So besitzt beispielsweise die Schneeflockenkurve (theoretisch) eine unendlich lange Begrenzungslinie aber einen begrenzten Flächeninhalt.

Betreuer:

Markus Beyl

Biologie

Sind unsere Bienen gesund?

Dieser Frage ging die Arbeitsgruppe Biologie nach. Analysiert wurden die Krankheitserreger Varroa, Kalkbrut und Nosema. Doch wie erkennt man die Erreger? Bei der Varroa-Milbe sieht man gewöhnlich am Boden des Bienenstockes - im Gemüll - nach, ob man kleine runde Milben erkennen kann. Wenn sie dort in großer Zahl vorkommen, ist es für Gegenmaßnahmen schon sehr spät. Bei Kalkbrut handelt es sich um einen Pilz der die Larven befällt und bei Nosema um einen Einzeller, der bei erwachsenen Bienen Durchfall verursacht. Beide sind in ihren frühen Befallsstadien kaum zu erkennen. Was kann man also tun? Hier bieten sich Erbgutanalysen an, die sehr deutliche Ergebnisse auch schon bei den frühen Befallsstadien geben. Und wie geht das - eine Erbgutanalyse? Nachdem die Schüler in die Thematik eingeführt und Proben aus den SFZ-Bienenvölkern entnommen waren, wurde da Erbgut aus Bienen isoliert. Anschließend wurde dieser Extrakt, der DNA von Biene und allen weiteren (Krankheits-) Organismen, die sich in der Probe befanden, für den Erregernachweis genutzt. Mit einer Methode namens "PCR" ließ sich nun ganz spezifisch die DNA des gesuchten Organismus nachweisen. Glückte der Nachweis sprach dies für einen Befall durch den nachgewiesenen Krankheitserreger, gelang der Nachweis nicht, war die untersuchte Biene gesund. Von den 10 Schülerinnen und Schülern wurden insgesamt 17 Proben aus ca. einem Dutzend Völkern auf die drei Krankheitserreger untersucht - mit Positiv- und Negativkontrollen wurden 72 PCR-Ansätze gefahren und ausgewertet.

Betreuer:
Gert Helms
Sabine Brunner

Chemie

Nanomaterialien - Herstellung und Anwendung

Die Forschergruppe Chemie der MINT Acadedmy, bestehend aus 5 Schülerinnen, beschäftigte sich mit Nanopartikeln (NP), also Teilchen mit einer Größe im Bereich von einem  Milliardstel Meter. Die jungen Forscher haben dabei magnetische Magnetit und Silber NP mit verschiedenen Methoden hergestellt und deren Anwendung untersucht. Beide Materialien sind Gegenstand aktuellster Forschung in Materialwissenschaften, Chemie, Physik und Medizin. Mit den magnetischen NP konnten Schwermetalle wie Kupfer, Blei, Eisen sehr einfach und effizient (mit einem Magnet) aus Wasser entfernt und die Partikel wieder regeneriert werden. Sie könnten somit eine kostengünstige und einfache Möglichkeit zur Reinigung von Abwässern, etwa in Entwicklungsländern, darstellen. Funktionalisierung der Oberflächen der NP, die angewandte Synthesemethode und der pH-Wert spielen dabei eine entscheidende Rolle hinsichtlich deren Effizienz zur Abwasserreinigung. Daneben wurde eine magnetische Flüssigkeit hergestellt und die bekannte Rosensweig oder Stachelinstabilität hervorgerufen. An den Silber NP konnte deutlich gezeigt werden, dass NP sich im Allgemeinen stark von ihren größeren Geschwistern unterscheiden. So ist Nano-Silber zum Beispiel gelb und nicht silbern. Das Syntheseverfahren ist dabei entscheidend für die Größe und somit auch den Farbton und die weiteren Eigenschaften der NP. Die antibiotische Wirkung der Silber NP wurde an der Hefegärung überprüft und bestätigt. Bei beiden Typen von hergestellten Nanomaterialien wurde deutlich, dass einer der wesentlichsten Vorteile von NP in ihrer enormen Oberfäche liegt. Effekte und Bedeutung von Oberflächen wurden durch begleitende spektakuläre Versuche verdeutlicht.

Betreuer:
Stefan Lebernegg
Pia Bothe

Physik und Technik

Bau und Programmierung eines Messwerterfassungs- und Auswertungssystems für physikalische Größen

In mehrere Teams aufgeteilt haben die Teilnehmer der Physik und Technik Arbeitsgruppe selbst Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme gebaut und programmiert. Nachdem die 9 Teilnehmer das Beispielsystem mit einem Temperatursensor, durch den Betreuer geführt, nachgebaut und erprobt hatten ging es bereits am Montagabend an die Planung des eigenen Systems. Dabei nimmt ein Arduino Mikrocontroller mit Hilfe von Sensoren verschiedene Messwerte auf und übermittelt diese an den PC. Dieser stellt die Messwerte dann in Echtzeit graphisch dar. Am Dienstag experimentierten die Teilnehmer eigenständig mit ihren Systemen, erprobten die Schaltungen auf Steckplatinen, erweiterten sie um LEDs, welche den Status des Systems anzeigen, programmierten den Mikrocontroller und tüftelten an der graphischen Darstellung. Nachdem alles funktionierte machten sie sich am Mittwoch daran, ihre Schaltungen auf Lochrasterplatinen zu löten. Unterstützt durch die Betreuer entwarfen die Teilnehmer ab Mittwochnachmittag die Gehäuse für ihre Hardware am Computer und setzten sie mit Hilfe unseres Lasercutters in die Realität um. Ab Donnerstagnachmittag bereiteten die Teams die Vorstellung und Präsentation ihrer Arbeit vor, welche dann am Freitagnachmittag in der Sparkasse Bad Reichenhall stattfand.

Betreuer:
Bernhard Lauber
Tammo Claasen

 

Förderer