Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik

Am 27. Juni 2023 fand an der Freiherr-vom-Stein Schule der Wissenschaftstag für die Q-Phase statt. Dafür wurden einige Professoren sowie andere Personen eingeladen, die bereit waren, Vorträge für die Q2 zu halten. Einige Tage zuvor hatten wir die Möglichkeit, uns für zwei verschiedene Vortragsthemen einzuschreiben.

Ein bemerkenswerter Vortrag mit dem Thema „Aufmerksamkeit und Arbeitsgedächtnis“ wurde von Prof. Dr. Jochen Kaiser gehalten, der am Institut für Medizinische Psychologie an der Goethe-Universität in Frankfurt tätig ist. Mit einem interaktiven Vortragsstil begeisterte er das Publikum, indem er Videos einsetzte, um die begrenzte Aufnahmefähigkeit unseres Gehirns zu testen und unsere Konzentrationsfähigkeit zu prüfen. Er erklärte auch die verschiedenen Zuständigkeitsbereiche des Gehirns und wie eingeschränkte Funktionen zu Aufmerksamkeitsdefiziten führen können. Interessant war, dass dies am Beispiel von ADHS durchgeführt wurde, da man dem Syndrom im Alltag häufig begegnet, aber die Mehrheit des Publikums nicht wusste, was dieses verursachte.

Rainer Gläsel von der Goethe-Universität sprach über die Geschichte und Bedeutung der Evolutionstheorie. Er präsentierte alte Theorien, die bereits im antiken Griechenland entwickelt wurden, sowie den Lamarckismus und schließlich die darwinistische Evolutionstheorie. Diese Themen wurden im Unterricht noch nicht behandelt. Daher hatten wir die Möglichkeit, Fragen zu stellen und einen Einblick in das Thema zu erhalten.

Saman S. Sarvestani von unserem Kooperationspartner Kuraray hielt seinen Vortrag auf Englisch über Prothesen, die mithilfe des 3D-Drucks hergestellt werden. ,,Es war wirklich sehr angenehm, mit ihm zu reden. Er ist ein junger Mann, der viel Verständnis gezeigt hat und statt eines typischen Vortrages, viel lieber mit uns ins Gespräch kam. So scheuten wir uns nicht davor, Fragen zu stellen.“, erklärt Robel B. (Q2 Kri). Er erläuterte verschiedene Arten des 3D-Drucks und gab Einblicke in das japanische, weltweit tätige Unternehmen Kuraray.

Zur gleichen Zeit präsentierte Prof. Dr. Bruno Deiss vom Physikalischen Verein in einem unserer Physikräume einen Vortrag zum Thema „Astrophysik – Urknall“. Neben den neuesten Entwicklungen im Weltraum diskutierte er auch Einsteins Relativitätstheorie, gab Informationen zum Astrophysik-Studium und machte auf den Physikalischen Verein aufmerksam, der jungen Menschen die Möglichkeit biete, sich über ungeklärte Fragen des Universums auszutauschen.

Des Weiteren klärte Prof. Dr. Jörg Stehle über die Zeitmessung im Gehirn auf. Er erklärte, dass jeder Mensch eine innere Uhr habe, die den Schlaf-Wach-Rhythmus steuere und dass das Handy vor dem Schlafengehen besser vermieden werden sollte, da das Blaulicht die Melatonin-Synthese störe. Silina H. (Q2 Kri) berichtet: ,,Wir haben über etwas gesprochen, was mich vorher nie beschäftigt hatte. Was machen Menschen, die beispielsweise in nördlichen Regionen leben, wo zu manchen Zeiten die Sonne nie untergeht? Ich habe gelernt, dass die Bewohner dieser Regionen dazu neigen, depressiv zu werden, da die innere Uhr bei diesen Menschen gestört ist. Dass die Umgebung solche Auswirkungen auf die mentale Gesundheit einer Person haben kann, war neu und sehr beeindruckend für mich.“.

Abschließend kann ich sagen, dass anzusehen war, wie begeistert alle Redner von ihrem Fach gewesen sind und dass sie gerne erklären, was sie an ihrem Spezialgebiet fasziniert. Es herrschte zu jeder Zeit eine angenehme Atmosphäre und wir zögerten nicht, Fragen zu stellen. Deswegen bedanken wir uns herzlich bei Herrn Prof. Dr. Jochen Kaiser, Herrn Prof. Dr. Jörg Stehle, Herrn Prof. Dr. Bruno Deiss, Saman S. Sarvestani und Reiner Gläsel für die spannenden Vorträge. Vielen Dank auch an Frau Unverzagt, die den Wissenschaftstag organisiert und uns diese Gelegenheit, mehr über die Wissenschaft in verschiedenen Fachbereichen zu erfahren, ermöglicht hat.

Bericht von Eygi, Alma (Q2)

Vom 13. bis zum 16. Juni 2023 hatten wir, der Chemie-Leistungskurs von Herrn Dr. Maier sowie zwei weitere Schülerinnen aus dem Chemie-GK, die Gelegenheit, an der Laborwoche bei unserem Kooperationspartner Kuraray teilzunehmen. Dafür fuhren wir in den Industriepark Höchst, in dem Kuraray einen seiner Standorte hat. Kuraray ist ein japanisches, weltweit agierendes Unternehmen im Bereich der Spezialchemie und zählt zu den führenden Anbietern von Polymeren und synthetischen Mikrofasern für verschiedene Industriezweige. Da wir bereits im Februar eine Betriebsbesichtigung gemacht hatten, bekamen wir schon einen kleinen Einblick in die Produktionsstätte, die Abläufe und die Sicherheitsvorschriften bei Kuraray.

Vor der Laborwoche erhielten wir von Herrn Dr. Maier verschiedene Informationsmaterialien zur Herstellung von Polyvinylalkohol, Polyvinylbutyral und zur Papieranwendung. In Gruppen erarbeiteten wir Präsentationen, die wir am Dienstag vorstellen durften. Nach einer ausführlichen Besprechung der Herstellungsprozesse mit Herrn Dr. Wenzlik, Frau Becker, Frau Frömel, Herrn Kunath und Herrn Loncaric wurden wir zu einem gemeinsamen Mittagessen in der Kantine des Industrieparks eingeladen. Anschließend gingen wir mit unseren Betreuern in die jeweiligen Labore, um die Experimente für den nächsten Tag vorzubereiten.

Am Mittwoch verbrachten wir den gesamten Tag im Labor, was uns die Möglichkeit bot, die praktische Anwendung unserer Unterrichtsinhalte und Präsentationen zu erleben. Wir hatten uns zuvor in der Schule intensiv mit Kunststoffen, ihrer Herstellung und ihren Eigenschaften beschäftigt, weshalb wir die Verfahren im Labor gut nachvollziehen konnten. Besonders interessant waren für uns die Herstellung von Polyvinylalkohol, die Durchführung von für uns neuen analytischen Verfahren und die Papierbeschichtung.

Nachdem wir unsere letzten Fragen an die Betreuer gestellt hatten, waren wir bereit, am nächsten Tag die abschließenden Präsentationen in unserer Schulbibliothek zu erstellen. Am Freitag präsentierten wir diese dann bei Kuraray in Hattersheim vor einem größeren Publikum, einschließlich Zuschauern aus Japan, die zugeschaltet waren. Am Ende hatten wir erneut die Möglichkeit, offene Fragen von Experten beantworten zu lassen. Zudem wurden uns Prothesen vorgestellt, die bei Kuraray mit dem 3D-Druck hergestellt werden. Nach dem Mittagessen und einer herzlichen Verabschiedung machten wir uns auf den Rückweg nach Frankfurt.

Im Rückblick kann ich mit Freude feststellen, dass die Laborwoche eine herausragende Erfahrung war, die mir nicht nur viel Spaß bereitet hat, sondern auch wertvolle Einsichten vermittelt hat, die man im Unterricht nur theoretisch erlangen konnte. Zu jeder Zeit herrschte eine äußerst angenehme Atmosphäre, und wir fühlten uns als Kurs alle sehr willkommen. Aus diesem Grund würde ich mich gerne bei Herrn Dr. Wenzlik und Frau Becker bedanken, die uns durch das Projekt geführt haben, aber auch bei unseren freundlichen Betreuern und Betreuerinnen, die uns mit sehr viel Geduld im Labor begleitet haben. Herzlichen Dank auch an Herrn Dr. Maier, der die Laborwoche überhaupt ermöglicht und uns im Unterricht optimal auf die anstehenden Versuche vorbereitet hat.

Bericht von Alma Eygi (Q2)

Am 2. März 2023 durften die Schüler aller Physik-Kurse der Q2 die Beschleunigeranlage der GSI Darmstadt in Wixhausen anschauen.
Bereits am Eingang wurden wir herzlich von Frau Prof. Toia begrüßt. Sie erklärte uns, dass die GSI 1969 gegründet wurde. Zunächst war die GSI ein nationaler Standort der Wissenschaft. Heute arbeitet die GSI in Kooperationen mit rund fünfzig Ländern weltweit. Man Erkennen dies auch an den Länderflaggen am Eingang.

Auf dem Weg zu unserer Besichtigung zum Speicherring erfuhren wir, dass bevor es überhaupt zu Experimenten kommt, Ionen zunächst im 120m langen Linearbeschleuniger UNILAC auf 20% der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Nach der Linearbeschleunigung werden die Ionen in den Ringbeschleuniger SIS18 gelenkt. Der 216 m lange Riese kann alle Ionen der natürlichen Elemente, darunter auch das schwere Uran, auf bis zu 90% der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, das entspricht ca. 270.000 km/s.
Haben die Ionen die gewünschte Geschwindigkeit erreicht, werden sie in Richtung der verschiedensten Experimente geleitet oder in den Speicherring ESR geleitet, welchen wir als erstes besuchen durften. Aufgrund von Wartungsarbeiten durften wir in Begleitung mit Herr AB den Ring genauer betrachten. Auch hier führt man Experimente durch. Die im Speicherring gespeicherten Ionen können die Wissenschaftler der GSI für weitere Messungen abrufen. Wir hatten das Glück, uns Teile des Speicherrings ohne die dicke Isolationsschicht, die die Hitze der Beschleunigung dämmt, genauer zu betrachten. Auch ein Teil des Umlenkungsmagneten wurde entnommen, den wir uns anschauen konnten. Einer der Magneten, innerhalb des Teilchenbeschleunigers wiegt unfassbare 50 Tonnen.

Faszinierend waren zum anderen die dicken Betonblöcke, welche den Teilchenbeschleuniger einmauern, damit die Menschen von der Radioaktivität beim Betrieb des Beschleunigers abgeschirmt sind. Diese tonnenschweren Blöcke können zudem von einem Kran auch entfernt werden.

Das Zentrum beschäftigt sich außerdem auch mit der Reichweite von Radioaktivität bei unterschiedlichen Stoffen. Ein Thema war die Sicherheit der Bekleidung der Weltall-Erforscher*innen / Raumfahrer*innen. Gegen Strahlungen und Radioaktivität (z. B. der Sonne) müssen Menschen die außerhalb des Raumschiffs arbeiten gut geschützt werden, deshalb werden auf der Erde, bei der GSI Darmstadt auch Experimente mithilfe eines Teilchenstrahls durchgeführt, um die Durchlässigkeit verschiedenster Stoff zu testen. [So werden die Anzüge unserer Weltraumfahrer optimiert.]

Eine weitere bemerkenswerte Errungenschaft ist die Forschung in der Krebstherapie. Mithilfe eines Ionenstrahl konnten dort bereits 440 Personen mit Tumoren im Kopf und Halsbereich innerhalb von 11 Jahren mit großem Erfolg behandelt werden.

Alles in allem war für uns der Besuch bei der GSI einfach nur unglaublich! Von verschiedensten Physiker*innen aufgeklärt zu werden und solch riesige, faszinierende Anlagen vor Ort sehen zu können, ist ein Privileg, das wir sehr genossen haben.

Auch mit diesem Artikel möchten wir uns herzlich bei Allen bedanken, die uns diese Möglichkeit verschafft haben.

Bericht von Celin Kantz und Noray Aya Zaari (Q2)

Am 2. Februar 2023 besuchten wir, der Chemie Grundkurs von Frau Dr. Tiebes, das MERCK-TU Darmstadt-Juniorlabor in Darmstadt. Uns erwartete ein Experimentiertag bei Frau Dr. Schmidt, bei welchem der Wirkstoff eines Schmerzmittels hergestellt werden sollte.

Wir alle freuten uns, das im Unterricht theoretisch Erlernte praktisch umzusetzen und mit dem alltäglichen Leben zu verbinden. Denn Schmerzmittel, wie beispielsweise  Aspirin, sind einemjeden von uns bekannt und umso gespannter waren wir alle, den Wirkstoff dieses Arzneimittels selbst herstellen zu dürfen. Zu Beginn erhielten wir eine theoretische Einführung in die Thematik und die Versuchsvorschrift. Dabei erfuhren wir unter anderem, dass bereits im Antiken Ägypten  Weidenrinde verwendet wurde, um Fieber zu senken, Entzündungen zu hemmen und Schmerzen zu lindern. Diese Wirkung lässt sich auf die in der Weidenrinde enthaltene Salicylsäure zurückführen.

Jedoch erfuhren wir auch, dass diese bei innerer Anwendung zu starken Nebenwirkungen führen kann und stattdessen heutzutage die besser verträgliche Acetylsalicylsäure als Schmerzmittelwirkstoff eingesetzt wird. Anschließend wurden praktische Fragen geklärt und das Experimentieren konnte beginnen. Aber zuvor mussten wir uns Schutzbrillen, Handschuhe und Laborkittel anziehen, denn diese sind Voraussetzung, um im Labor zu arbeiten. Schließlich aufgrund der tollen Ausstattung fühlten wir uns wie richtige Chemiker:innen und fieberten dem Experimentieren umso mehr entgegen. In kleinen Gruppen führten wir nach Anleitung die Synthese eines Schmerzmittels durch. Dabei erwies sich die Herstellung als anspruchsvoll, jedoch standen uns stets kompetente studentische Hilfskräfte und Frau Dr. Schmidt zur Seite, die wir um Hilfe und Rat bitten konnten. Schlussendlich konnten wir voller Stolz unser selbst hergestelltes „Medikament“ in ein kleines Fläschchen füllen und auch mit nach Hause nehmen. Selbstverständlich handelte es sich dabei um eine kleine Trophäe, die nicht zum Einnehmen geeignet ist. Denn bei der Herstellung von Arzneimitteln gelten strenge Vorschriften, damit die Sterilität dieser gewährleistet wird.

Abschließend lässt sich sagen, dass der Ausflug spannend, lehrreich und ein voller Erfolg war und ich im Namen des Chemiegrundkurses sage, dass wir sehr dankbar für die Möglichkeit waren, Praxiserfahrung bei der  chemischen Synthese im Hinblick auf die Arzneimittelherstellung zu sammeln.

Bericht von Antonia Emilia Jelecevic (Q2)

In Australien erkranken global die meisten Menschen an Hautkrebs und in Japan an Magenkrebs.

Einen sehr interessanten Vortrag zu Neuem und Altbekanntem aus der Krebsforschung hielt Prof. Dr. Zörnig am 26. Januar 2023 im Rahmen der MINT-Elterninitiative dankenswerterweise vor den Schülerinnen und Schülern der Q1 des Biologie Leistungskurses von Frau Alparslan. Im Fokus stand hierbei die immer weiter zunehmende Alterskrankheit Krebs und durch welche Faktoren dieser im Körper entsteht. Obwohl einige der beschriebenen Prozesse sehr komplex sind, war es uns aufgrund unseres Vorwissens aus dem Unterricht und aus Ausflügen möglich, das Thema gut zu verstehen und unser Wissen  aus der Q1 zum Thema Genetik anwenden zu können. Bei dennoch aufkommenden Fragen war Herr Prof. Dr. Zörnig jederzeit bereit, diese zu erläutern und ist oft mit dem Kurs in den Dialog gegangen. Beispielsweise wurde uns anhand eines Experimentes die Funktion von Onkogenen bzw. Tumorsuppressorgenen anschaulich erklärt und wie genau deren Zusammenspiel durch Mutationen gestört sein muss, sodass es zum Tumorwachstum kommt. So stellt ein Onkogen bzw. ein gestörtes Tumorsuppressorgen modellhaft ein kaputtes Gaspedal bzw. Bremspedal da. Dadurch wird das Auto (die Zellteilung) immer weiter beschleunigt und weil es nicht gebremst werden kann, entsteht dadurch wucherndes Gewebe – in diesem Beispiel ein Karzinom bzw. ein Tumor.

Außerdem wurden die verschiedenen Stadien und Therapiemöglichkeiten von Krebs aufgezeigt.

Wir danken Herrn Prof. Dr. Zörnig für seinen interessanten und informationsreichen Vortrag.

Beitrag von Cosima Grün (Q1)

Am 15. Dezember 2022 waren wir, der Biologie-Leistungskurs der Q1 von Frau Alparslan, bei CytoMol in Nieder-Eschbach. CytoMol ist ein Labor, in dem Zellen untersucht werden, um Vorstufen von Gebärmutterhalskrebs zu entdecken.

Im Auftrag von Gynäkologen aus ganz Deutschland werden Abstriche in das Labor geschickt, damit diese untersucht werden können. Das Labor ist eines der größten Zytologielabore Deutschlands. Bei CytoMol werden ca. 120 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beschäftigt. Nach einer allgemeinen Einführung in die Zytologie wurden wir durch das Haus geführt. Dabei wurde uns der Weg der Proben, die von den gynäkologischen Praxen eingesendet werden, gezeigt. Wir haben erklärt bekommen, wie die Zellen gefärbt, fixiert und zur Befundung durch die Zytologen und Ärzte vorbereitet werden. Besonders spannend für uns war es, die Zellen mal selbst durch ein Mikroskop zu betrachten, um die Zellbeschaffenheit zu sehen, was erst durch die vorherige Einfärbung möglich ist. Durch das Einfärben können die Zytologen die unterschiedlichen Krebsvorstufen ermitteln und entsprechende Befunde und Behandlungsempfehlungen an die Arztpraxen aussprechen, damit diese dann ihre Patientinnen informieren können.

Zusammen mit einer Zytologin haben wir anschließend gemeinsam durch ein Multihead-Mikroskop geguckt und uns über die vorliegenden Zellpräparate ausgetauscht.

Abgerundet wurde der Aufenthalt im Labor durch den Vortrag des Geschäftsführers, der uns die wissenschaftliche Arbeit der Gynäkologen und Zytologen erklärt hat und auch dort noch einmal auf die Wichtigkeit einer Impfung und regelmäßigen Untersuchung aufmerksam gemacht hat.

Beitrag von Paul Jähne (Q1)

Riesenapplaus, Siegerehrung mit „8h Science“-T-Shirts und Tulpenstrauß so ging am 10. Januar 2023 um 21.00 Uhr das erstmalig für die naturwissenschaftlichen Leistungskurse der E-Phase an der Schule ausgerichtete Event „8h Science“ zu Ende. Aber der Reihe nach …

Ab 13.00 Uhr trafen die ersten Schüler:innen nach und nach im ansprechend hergerichteten Auditorium ein und nahmen teamweise Platz. Die Viererteams waren im Vorfeld gebildet worden – entweder selbsttätig oder per Los, wobei die Vorgabe war, dass ein Teammitglied dem Physik-, eins dem Chemie- sowie zwei dem Biologie-Leistungsvorkurs angehören mussten. Nach der schwungvollen Eröffnungsansprache von Herrn Antacido (Schulleiter) startete das vielseitige Vortragsprogramm mit Teamwettbewerb. Schon vorab sprach der Schulleiter allen Beteiligten rund um das Event seinen Dank aus, insbesondere dem Förderverein für die großzügige finanzielle Unterstützung des Rahmenprogramms und der Firma Kuraray in Person von Herrn Dr. Fuss für die Bereitstellung der „8h Science“-T-Shirts.

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Erstmalig wird für die etwa 80 Schülerinnen und Schüler der Leistungsvorkurse Biologie, Chemie und Physik der E-Phase am 10. Januar 2023 eine besondere Veranstaltung an unserer Schule ausgerichtet werden. Das Event „8h Science“ ist als eine Kombination aus wissenschaftlichen Vorträgen, Teamwettbewerb und geselligem Austausch geplant.

(Foto: Kuraray Europe GmbH)

In den sechs 30-Minuten-Fachvorträgen im Stundentakt wird es um verschiedenste wissenschaftliche Themen gehen, die Einblick in Anwendung und Forschung über den Unterrichtshorizont hinaus geben. Wir freuen uns sehr, dass wir kompetente Vortragende aus der Elternschaft, Schülerschaft und Lehrerschaft sowie über unsere engagierten schulischen Kooperationspartner gewinnen konnten und bedanken uns bereits an dieser Stelle herzlich bei allen Mitwirkenden und für die tatkräftige Unterstützung aus der Schulgemeinde. Dem Förderverein der Schule danken wir herzlich für eine großzügige Förderung des Rahmenprogramms.

• 3D-Druck im Bereich medizinische Produkte:
  Beinprothesenherstellung – die Prozesskette
• Atombomben: Aufbau, Funktion und Folgen
• Vom Wirkstoff zum zugelassenen Medikament
• Fischen nach Neutrinos in der Antarktis
• Production Planning Optimization at „Juicy & Co.”
• Neurowissenschaften: Wie sich dein Gehirn die Welt erschafft

Neben interessanten Vorträgen soll der Austausch der Schüler:innen untereinander und mit den Vortragenden in den jeweiligen Pausen und beim gemeinsamen Abendessen nicht zu kurz kommen. Zudem wird nach jedem Vortrag eine zum Thema passende Teamaufgabe gestellt werden, die in Viererteams gelöst werden soll.

Das Event „8h Science“ wird um 13.30 Uhr beginnen und gegen 21.00 Uhr mit der Siegerehrung zum Teamwettbewerb enden.

Als MINT-freundliche Schule möchten wir das Interesse unserer Schülerinnen und Schüler an naturwissen­schaftlichen Themen unterstützen. Wir freuen uns auf eine anregende Veranstaltung innerhalb der Schulgemeinde. [Tie]

Am Mittwoch, dem 20. Juli 2022, fand unsere geplante Exkursion gemeinsam mit der betreuenden Kunstleistungsvorkurslehrerin, Frau Schmidt, und der Chemielehrerin, Frau Tiebes, zu Kuraray statt. Kuraray ist ein weltweit tätiges, japanisches Unternehmen der Spezialchemie mit dem Hauptsitz in Tokio und Kooperationspartner unserer Schule.

Zu Beginn der Führung stellte sich uns ein freundlicher Herr vor, der uns durch das Gebäude begleiten sollte und uns über die vielfältigen Aufgaben von Kuraray informierte. Wir lernten, unterschiedliche Chemikalien des Chemiekonzerns kommen in unserem Alltag häufig zum Einsatz: Von Zahntechnik bis zu wasserlöslichen Spülmaschinentabs, Schutzmasken, verschiedenen Textilfasern und Schuhprofilen. Weiter ging es im zweiten Stock, wo uns zunächst das in-house Start-up zum 3D-Druck mit Schwerpunkt Prothesendruck erwartete.Beantwortet wurden von Frau Schmidt und uns vorbereitete Fragen zum 3D-Druck entlang einer Power-Point-Präsentation. Interessant ist dies, da das Druckverfahren in der Qualifikationsphase 3 im Kunstleistungskurs im Kontext von Architekturmodellen eingesetzt werden kann. Was uns interessierte: Wie funktioniert 3D-Druck? Seit wann gibt es das Druckverfahren? Wie viel kostet so ein 3D-Drucker? Wie kriegt man den Entwurf vom Papier in ein dreidimensionales Modell? Was kann man alles mit dem 3D-Drucker gestalten, was nicht? Welche Arten von 3D-Druck gibt es? Welche Materialien werden verwendet? etc. Diese und viele weitere Fragen wurden uns anhand von Videos, Programmen und Modellen erklärt. Abschließend beschenkte uns das Kuraray-Team mit kleinen 3D-gedruckten Figuren (siehe Foto) und wir verabschiedeten uns.

Es lässt sich festhalten, dass der Tag bei Kuraray lehrreich und interessant war und uns außerdem zukunftsfähige Technologien vorgestellt wurden. Des Weiteren wurde uns ein kleiner Einblick in die nächsten Halbjahre der Kunst aber auch der Chemie gewährt, was natürlich das Interesse der Schüler sowie die Vorfreude am Lernen weckte.

Lea Ralston und Jawid Kiani-Dehkordi (E2)

Foto: Daniela Schmidt