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Kurse - Sekundarstufe II

Für die anspruchsvollen Experimente der Oberstufe sollte die Lehrkraft vor der Anmeldung eines Schülerpraktikums die entsprechende Fortbildung besucht haben, da sie in die Experimente mit einbezogen wird. Hier erhalten Sie die notwendigen Hinweise für die erforderliche theoretische Vorbereitung der Schüler im Unterricht. Bitte geben Sie bei der Kursreservierung den Termin der besuchten Fortbildung an.

Die Atomphysik – nicht zu verwechseln mit der Kernphysik – befasst sich mit dem Aufbau der Atomhüllen und deren Wechselwirkungen sowohl untereinander als auch mit elektromagnetischen Feldern.

Dieses Teilgebiet der Physik wurde im 20. Jahrhundert eingeführt, als sich abzeichnete, dass die klassische Physik zur Erklärung zahlreicher Phänomene nicht mehr ausreicht. Als Beispiel seien hier die optischen Spektren genannt, die sich mit abgestuften Energieniveaus von Elektronen in der Atomhülle erklären lassen.

Inhalte des Kurses sind klassische und moderne Experimente zur Atom-und Quantenphysik. Dazu gehören: 
  • Millikan-Versuch und Franck-Hertz-Versuch
  • Balmer-Serie der Wasserstoffentladung
  • Doppelspaltexperiment mit Laser und Einzelphotonen
  • e/m; spezifische Ladung des Elektrons
  • Nachweis des Compton-Effekts mit dem Röntgengerät
  • Graphitoberfläche mit dem Rastertunnelmikroskop betrachtet
  • Werkstoffbestimmung mit Röntgenfluoreszenzanalyse
  • Selbstbau eines Stickstoff-Lasers.
  • h-Bestimmung mit verschiedenfarbigen LEDs
  • h-Bestimmung mit dem fotoelektrischen Effekt
Lernvoraussetzungen // Vorbereitungen
  • Atomaufbau mit Atomkern und Elektronenhülle (Bohrsches Atommodell)/li>
  • Energieniveaus eines Atoms oder Moleküls
  • Beschleunigung von Ladungen in elektrischen Feldern
  • Entstehung von Röntgenstrahlung
Allgemeine Kursinformationen 
Kursdauer6,5 Stunden
OrtWilhelm Maybach Labor
ab Oktober 2017 auf unserem Wissenschaftsschiff "MS experimenta"
Start9:15 Uhr
Teilnehmerzahlmax. 26 Teilnehmer
Kosten6,00 Euro Materialkosten pro Teilnehmer, mindestens 80,00 Euro. Sollte die Kursgebühr aufgrund geringer Teilnehmerzahlen unter den Mindestbetrag fallen, so wird der Mindestbetrag erhoben. Inklusive Besuch der Ausstellung im Anschluss. Zwei Begleitpersonen haben freien Eintritt.

Wir lernen in diesem Kurs die grundlegenden molekularbiologischen Techniken kennen, die auch in der Krebsdiagnostik ihren Einsatz finden. Zum Nachweis einer Mutation im p53-Tumorsuppressor-Gen führen wir eine Polymerase-Kettenreaktion, einen Restriktionsverdau und anschließend einen Größenvergleich mithilfe der Gel-Elektrophorese durch. Zusätzlich werden wir Patientenseren mit Hilfe der Immunnachweistechnik ELISA auf das Vorhandensein des Tumormarkers p53 untersuchen.

Anhand des Tumorsuppressor-Proteins p53 („Wächter des Genoms“) beschäftigen wir uns mit den Möglichkeiten, Krebserkrankungen frühzeitig zu erkennen oder auch Krebsrisiken abzuschätzen. Das p53-Gen ist in etwa 50% aller diagnostizierten Tumorerkrankungen mutiert. Eine sehr häufig auftretende Punktmutation führt dabei zum Verlust einer Schnittstelle für das Restriktionsenzym BsaWI. Wir untersuchen im Kurs isolierte Patienten-DNA auf das Vorhandensein dieser Mutation mithilfe einer PCR mit anschließendem Restriktionsverdau sowie Dokumentation der Ergebnisse im Agarose-Gel.

Verändertes p53-Protein verliert nicht nur seine Funktionstüchtigkeit als „Kontrolleur“ im Zellzyklus, sondern kann auch zu einer Immunreaktion des Körpers führen. Im Blut vorhandene Antikörper gegen p53 können also ebenso als Nachweis einer Mutation im p53-Gen dienen und dementsprechend auch auf eine eventuell vorhandene Erkrankung hinweisen. Wir werden verschieden Patientenseren mithilfe des ELISA-Testverfahrens auf das Vorhandensein solcher Antikörper untersuchen, die fotometrische quantitative Bestimmung ermöglicht uns die Interpretation der gewonnen Daten.

Allgemeine Kursinformationen 
Kursdauer6,5 – 7,5 Stunden
OrtRobert Mayer Labor
ab Oktober 2017 auf unserem Wissenschaftsschiff "MS experimenta"
Start9:15 Uhr
Teilnehmerzahlmax. 26 Teilnehmer
Kosten6,00 Euro Materialkosten pro Teilnehmer, mindestens 80,00 Euro. Sollte die Kursgebühr aufgrund geringer Teilnehmerzahlen unter den Mindestbetrag fallen, so wird der Mindestbetrag erhoben. Inklusive Besuch der Ausstellung im Anschluss. Zwei Begleitpersonen haben freien Eintritt.

Die Nanotechnologie zählt zu den Technologien der Zukunft. Die Schüler bekommen einen Einblick in die faszinierende „Welt der Zwerge“ und erleben die Nanotechnologie als interdisziplinäre Wissenschaft, die Einfluss auf unser tägliches Leben hat.

Ausgehend von einer Goldsalzverbindung stellen die Schüler durch eine Redoxreaktion Gold-Nanopartikel her. Unterschiede zwischen kolloidalen und echten Lösungen werden nachgewiesen (Tyndall-Effekt). Der durchschnittliche Radius der selbst hergestellten Gold-Nanopartikel wird photometrisch mittels Absorptionsspektroskopie gemessen. Der Einsatz von Gold-Nanopartikeln als Biosensor sowie als Katalysator ist ebenfalls Gegenstand dieses Kurses.
Allgemeine Kursinformationen 
Kursdauer3,5 Stunden
OrtRobert Mayer Labor
ab Oktober 2017 auf unserem Wissenschaftsschiff "MS experimenta"
Start9:15 Uhr
Teilnehmerzahlmax. 26 Teilnehmer
Kosten5,00 Euro Materialkosten pro Teilnehmer, mindestens 80,00 Euro. Sollte die Kursgebühr aufgrund geringer Teilnehmerzahlen unter den Mindestbetrag fallen, so wird der Mindestbetrag erhoben. Inklusive Besuch der Ausstellung im Anschluss. Zwei Begleitpersonen haben freien Eintritt.

Die Optik als Teilgebiet der Physik wird auch als "Lehre vom Licht" bezeichnet und beschäftigt sich mit der Ausbreitung von Licht sowie dessen Wechselwirkung mit Materie. Etwas umfassender betrachtet, geht es dabei nicht nur um sichtbares Licht, sondern auch um elektromagnetische Strahlung im Infraroten und ultravioletten Wellenlängenbereich.

In unserem Kurs Optik bieten wir zahlreiche Experimente zur Untersuchung und zum Einsatz optischer Phänomene:
  • Bestimmung von Spannungsverläufen in belasteten Körpern mittels Spannungsoptik
  • Computertomografie mit dem Röntgengerät
  • Doppelspaltexperiment mit Laser und Einzelphotonen
  • Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit in Luft und Messung, wie schnell ein elektrischer Impuls in einem Kabel unterwegs ist.
  • Michelson-Interferometer
  • Einsatz einer Wärmebildkamera
  • Computergestützte Spektroskopie
  • Licht mischen mit der Farbmischbox
  • Polarisation: Entstehung durch Wechselwirkung von Strahlung mit Materie
  • Messen mit Ultraschall: Werkstück-Untersuchung und medizinische Diagnostik
Lernvoraussetzungen // Vorbereitungen
  • Wellen- und Teilchenmodell des Lichts
  • Grundlagen der thermischen Strahlung
  • Voraussetzung für und Entstehung von Interferenz
  • Polarisation des Lichts
Allgemeine Kursinformationen 
Kursdauer6 Stunden
OrtWilhelm Maybach Labor
ab Oktober 2017 auf unserem Wissenschaftsschiff "MS experimenta"
Start9:15 Uhr
Teilnehmerzahlmax. 26 Teilnehmer
Kosten6,00 Euro Materialkosten pro Teilnehmer, mindestens 80,00 Euro. Sollte die Kursgebühr aufgrund geringer Teilnehmerzahlen unter den Mindestbetrag fallen, so wird der Mindestbetrag erhoben. Inklusive Besuch der Ausstellung im Anschluss. Zwei Begleitpersonen haben freien Eintritt.

Zunächst stellen die Schüler eine Maßlösung her und nutzen diese zur Durchführung von Säure-Base-Titrationen. Dabei werden Farbindikatoren, sowie pH- und Leitfähigkeitsmesszellen eingesetzt. Die Messwerterfassung und ‑auswertung erfolgt sowohl manuell als auch automatisiert. Am Computer werden Titrationskurven aufgenommen und mittels Software die Äquivalenzpunkte ermittelt (Zwei/Drei-Geraden-Methode).

Zur Analyse kommen Salzsäure, Essigsäure (in Speiseessig), Phosphorsäure (in Cola) und Weinsäure (in Rotwein und Traubensaft).

Ein Tüpfeltest veranschaulicht die Funktionsweise eines Puffers. Zum Einsatz kommen dabei u.a. selbst hergestellte Trockenei- und Backpulverlösungen.

Lernvoraussetzungen // Vorbereitungen
Die Vorbereitung in der Schule sollte folgende Begriffe beinhalten:

Obligat:
  • Stoffmenge, Konzentration, Volumen
  • Säuren und Basen (nach Brønstedt), Oxonium- und Hydroxidionen
  • Säure-Base-Reaktionen
  • pH-Wert
  • Titrationskurven, Äquivalenzpunkte, Konzentrationsberechnung
  • Ionen und Leitfähigkeit
Wünschenswert:
  • Indikatoren
  • Puffer
Allgemeine Kursinformationen 
Kursdauer4 – 5 Stunden
OrtRobert Mayer Labor
ab Oktober 2017 auf unserem Wissenschaftsschiff "MS experimenta"
Start9:15 Uhr
Teilnehmerzahlmax. 26 Teilnehmer
Kosten5,00 Euro Materialkosten pro Teilnehmer, mindestens 80,00 Euro. Sollte die Kursgebühr aufgrund geringer Teilnehmerzahlen unter den Mindestbetrag fallen, so wird der Mindestbetrag erhoben. Inklusive Besuch der Ausstellung im Anschluss. Zwei Begleitpersonen haben freien Eintritt.