KFG-MINT-Akademie auf der MS Wissenschaft

Am Mittwoch, dem 10. Juli 2019, besuchte die KFG-MINT-Akademie unter Leitung von Herrn Huntemann das Motorschiff MS Wissenschaft, das in diesen Tagen in Bonn ankerte. Es hatte eine Ausstellung zum Thema „Künstliche Intelligenz (KI)“ an Bord, die sich mit Computersystemen, Maschinen und Robotern, die selbstständig lernen können, auseinandersetzt. Wir erreichten das Schiff etwa um 10 Uhr und gingen an Bord.

Die Ausstellung war in mehrere Themenbereiche aufgegliedert. Diese beschäftigten sich unter anderem mit der Entstehung von Künstlicher Intelligenz, sowie Computern im Allgemeinen, brachten deren Vorteile und Risiken zur Sprache und informierten über die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten.

Am Beginn der Ausstellung erhielt man an einem Zeitstrahl Informationen über die zeitliche Einordnung der Entstehung von Künstlicher Intelligenz. Außerdem konnte man selbst mit wenigen Befehlen einem alten Computer das „Sprechen“ beibringen: Er konnte nach unserer „Programmierung“ immerhin erfolgreich auf die Fragen „Wie heißt du?“ und „Wie geht es dir?“ antworten.

An einer anderen Station wurde uns in Grundzügen erklärt, wie die KI selbständig dazulernen kann und wie sie aus ihren Fehlern Rückschlüsse ziehen kann. Dies ist eine große Leistung, da Computer vor dieser Entwicklung immer nur genau das ausführen konnten, was ihre Programmierer ihnen vorgegeben hatten.

KFG-MINT-Akademie auf der MS Wissenschaft 2019 (c) KFG

Auch „kreativ“ kann ein Computer mithilfe von künstlicher Intelligenz inzwischen sein, wie uns an einem Bildschirm gezeigt wurde: Auf einer kleinen Klaviertastatur konnten wir eine beliebige Melodie spielen, die das System dann passend begleitete. Wir lernten, dass diese Künstliche Intelligenz sehr viele Duette aus dem Internet analysiert hatte und auf diese Weise gelernt hatte, wie eine passende Begleitung klingen muss, um harmonisch zu sein.

Am beeindrucktesten fand ich das Exponat zum Thema „Selbstfahrende Autos“. In dem Ausstellungsraum stand tatsächlich der vordere Teil eines echten Autos, in dem jeweils zwei Personen Platz nehmen konnten. Dann setzte man eine VR-Brille auf und erlebte die Simulation einer zweiminütigen Fahrt in einem selbstfahrenden Auto. Anschließend konnte man auf einem Bildschirm angeben, wie sicher man sich dabei gefühlt hat. Wegen der VR-Brille, den guten Kopfhörern und dem echten Autositz kam mir diese Fahrt erstaunlich real vor.

Am Ende der Ausstellung sah man sich selbst auf einem großen Bildschirm. Das Programm analysierte nun die Stimmungslage anhand der gescannten Mimik. Das funktionierte aber nicht so gut, da schon bei der geringsten Veränderung der Gesichtsmimik vom Computer ein völlig anderes Ergebnis errechnet wurde.

Insgesamt fand ich die Ausstellung sehr interessant, ich habe viel Neues zum Thema künstliche Intelligenz gelernt und finde, dass sich der Besuch der MS Wissenschaft wirklich gelohnt hat.

Antonia K., 9c (2019/20)        

Exkursion der Klasse 8c ins Heinz Nixdorf MuseumsForum

Exkursion ins Heinz Nixdorf Museum (c) KFG

Von der Keilschrift bis zum Internet. Computergeschichte hautnah.
Robotereinsatz in der Biotechnologie und Medizin anhand eines Prothesen-Modells

Das Heinz Nixdorf MuseumsForum (kurz: HNF) in Paderborn, welches nach dem Paderborner Computerpionier und Wirtschaftsunternehmer Heinz Nixdorf benannt wurde, ist das größte Computermuseum der Welt. Es wurde in den Jahren 1992 bis 1996 in den Räumlichkeiten der ehemaligen Hauptverwaltung der Nixdorf Computer AG von den Berliner Architekten Ludwig Thürmer und Gerhard Diel und einem Wissenschaftsteam um den Mathematiker Norbert Ryska konzipiert und errichtet. Im Beisein des damaligen Bundeskanzler Helmut Kohl wurde das Haus am 24. Oktober 1996 eröffnet und hat durchschnittlich über 110.000 Besucher jährlich, so dass bereits die 2,4 Millionen Besuchergrenze überschritten wurde. Getragen wird die Einrichtung von der Stiftung Westfalen; neben der Heinz Nixdorf Stiftung, entstanden aus dem Nachlass von Heinz Nixdorf.
Das weltgrößte Computermuseum präsentiert 5.000 Jahre Informationstechnik: Schreibmaschinen und Lochkartenanlagen sind genauso zu sehen wie der  Comodore-Computer C64, die ersten Handys oder aktuelle Roboter. Die Zeitreise durch elf Abteilungen ist interaktiv, informativ und unterhaltsam gestaltet, sodass es für Schulklassen und andere Besucher viel auszuprobieren gibt, der ideale Ausflugsort für MINT- und zukunftsinterresierte Kinder und Jugendliche wie Erwachsene. 
In seiner Dauerausstellung präsentiert das HNF 5.000 Jahre Geschichte der Informations- und Kommunikationstechnik. In einer historischen Zeitreise wird der Bogen gespannt, von der Entstehung der Schrift in Mesopotamien etwa 3.000 vor Christus, bis zu aktuellen Themen wie dem Internet, künstlicher Intelligenz und der Robotik. Auf 6.000 Quadratmetern sind mehr als 5.000 Exponate zu sehen, die auf zwei Etagen organisiert sind. Insgesamt verwahrt das Museum etwa 25.000 Objekte. Einige Museumsobjekte sind in museum-digital, einer Online-Datenbank, abrufbar.
Zu den Themen der einzelnen Ausstellungsbereiche zählen Zahlen, Zeichen und Signale, die Mechanisierung der Informatik, die Erfindung des Computers, eine Galerie der Pioniere, eine Kulturgeschichte des Büros, eine Wall of Fame – Pioniere der digitalen Welt, Computer in Wissenschaft und Technik 1950-1970, Computer in Wirtschaft und Beruf 1970-1980, Computer für alle 1980-2000, Global digital, Nixdorf – Wegbereiter der dezentralen Datenverarbeitung (EDV) sowie die Sammlungen und weitere Objektangebote wie z.B. Computerspiele. 
Für Schulklassen gewährt die Heinz Nixdorf Stiftung beim Besuch des Computermuseums inklusive Führung und bei der Teilnahme an einem Sportprogramm einen Kostenzuschuss bis zu 500 Euro. Diese Initiative geht auf den Gründer Heinz Nixdorf selbst zurück, da dieser selbst ein begeisterter Sportler und Segler war und seine Mitarbeiterinnen und -arbeiter ebenfalls für den Sport begeistern wollte. Zur Auswahl werden Team-building in- oder outdoor, Leitathletik , Squash und Baseball angeboten. 
Dieses großzügige Angebot “Auf den Spuren von Heinz Nixdorf ...“ annehmend, machte sich unsere Klasse 8c am 26. Juni 2019 mit dem Bus auf nach Paderborn ins Heinz Nixdorf Museum, um nach einer Übernachtung in der nahe gelegenen Wewelsburg einen spannenden, erlebnisreichen wie einsichtsvollen Tag in diesem interaktiven ComputermuseumsForum zu verbringen. 
Unsere Klasse hatte sich für Baseball-Spielen am Vormittag entschieden. Die Schnupperstunde im Baseball, die fachkundig durch einen ehemaligen und einen aktuellen Bundesliga-Spieler (letzterer agierte als Pitcher) im nahe gelegenen Ahorn-Sportpark angeleitet wurde, hat uns sehr viel Spaß gemacht. 
Als wir nach dem Sportprogramm mit einer kleinen Verspätung das Museum erreichten, wartete unsere Führerin bereits auf uns. Wir begannen mit den Ursprüngen der Schrift bei den Babyloniern vor 5000 Jahren. Über die Erfindung des Buchdrucks und den ersten Abakus schritten wir schnell vorwärts zu den Anfängen der Taschenrechner. Dabei bekamen wir erklärt, dass jedes Rechenverfahren additiv sei, was wir allerdings nicht so recht glauben konnten. Intensiver beschäftigten wir uns mit dem ersten Computer, der allerdings noch die Maße eines kleinen Zimmers hatte: ENIAC, der erste Röhrenrechner. Auf dem Weg zum nächsten Ausstellungsstück begegneten wir dem Roboter „Petra“, der Besucher selbstständig durch die Ausstellung führen  und ihnen einige Exponate erklären kann. 
Danach gingen wir zu den neueren Technologien wie künstliche Intelligenz und Robotern über. Wir sahen uns de Puppe „Nadine“ an, die von der Schweizer Professorin Nadina Thalmann gebaut worden war und in der sie sich selbst nachempfunden hatte. Theoretisch hätte man mit dieser Puppe auf Englisch kommunizieren können, doch leider war der Roboter an diesem Tag außer Betrieb. Am Beispiel eines Industrieroboters, der mit einem Besen zufällige Muster in roten Sand kehrte, konnten wir anschaulich erkennen, wie die künstliche Intelligenz selbstständig Störelemente vernichten kann, die hier von einem Spot dargestellt werden. 
Damit war die Führung nach einer Stunde auch schon zu Ende. Die Ausstellungsobjekte, die wir erklärt bekamen, waren außerordentlich interessant, doch aufgrund der Hitze, des Sportprogramms zuvor und unserer leichten Verspätung waren sowohl wir als auch unsere Führerin etwas erschöpft, was die eher mathematisch orientierte Führung langatmig gestaltete. 
Nach einem Mittagessen im museumseigenen Bistro nahm unsere Klasse an einem Workshop zum Thema “Prothesen – wie die eigene Hand“ teil, der von drei Studierenden der Universität Paderborn durchgeführt wurde. Zuerst beschäftigten wir uns mit dem Aufbau des menschlichen Arms, dann übertrugen wir unsere Erkenntnisse auf ein Prothesen-Modell aus Fischer-Technik. Mithilfe von Bindfäden simulierten wir Sehnen und Muskeln, sodass wir unsere Modelle ähnlich einem menschlichen Arm bewegen konnten. Leider rissen die Bindfäden unter der Belastung immer wieder, weshalb wir die Versuche, die wir machen sollten, nicht fehlerfrei durchführen konnten. Zum Abschluss beschäftigten wir uns noch in Form einer Filmdokumentation mit einem jungen Mann, der durch einen Unfall beide Arme verloren hatte. Doch glücklicher Weise ist die Medizin heute in der Lage, beide Arme des Mannes durch Hightech-Prothesen zu ersetzen. Obwohl die drei leitenden Studenten nicht vom Fach waren, war dieser Workshop, der sehr lehrreich. Mit diversen Workshops möchte die Universität Paderborn die naturwissenschaftlich-technische Entwicklung der Informationsgesellschaft vorantreiben, sie kritisch begleiten, gleichzeitig den Blick für die beständigen Werte unserer Kultur öffnen, aber auch die sich in der Informations- oder Wissensgesellschaft bietenden Chancen nutzen. Zusätzlich wird dieses Angebot unterstützt durch Zukunft durch Innovation (zdi), eine Initiative des Innovations- und Wissenschaftsministeriums NRW, um für ein ingenieur- und naturwissenschaftliches Studium zu begeistern. 
Trotz des drei-stündigen Workshops blieb uns noch Zeit, die Ausstellung selbstständig zu erkunden. Die meisten von uns sahen sich den Teil über die neueren Technologien an, der durch eine aufwändige Ausstattung überzeugte. Ein Bereich befasste sich mit der Entwicklung von Computerspielen, ein anderer mit Systemen, die mit Menschen interagieren können. Besonders toll fanden viele von uns einen Roboter, der Zeichnungen von seinem menschlichen Gegenüber anfertigte. Insgesamt hat sich der Besuch im Heinz Nixdorf Forum wirklich gelohnt, da wir viel gelernt haben und es viel Freude bereitet hat, mit den Robotern zu interagieren. 
Somit können wir dieses Exkursionsangebot der Heinz Nixdorf Stiftung an diesen attraktiven und weltweit einmaligen außerschulischen Lernort weiteren Mittelstufenklassen sehr empfehlen.

Antonia K., Mia O., 8c (2018/19)

 

ALL.Täglich im Deutschen Musem in Bonn

MINT_2019_ALLtäglich1 (c) Deutsches Museum Bonn

Am Dienstag, dem 12. März 2019, fuhren wir, der Naturwissenschafts-Kurs 9 von Herrn Huntemann und einige Mitglieder der KFG-MINT-Akademie, zum Deutschen Museum in Bonn-Bad Godesberg.

Wir besuchten die Ausstellung All.Täglich!, die sich um Experimente im All und deren Auswirkung auf unser jetziges und zukünftiges Leben auf der Erde dreht. Es sollte auch eine Nachbetrachtung unseres Funkkontaktes zu Alexander Gerst auf der ISS im Sommer des vergangenen Jahres werden.

MINT_2019_ALLtäglich2 (c) KFG

Wir wurden von zwei Museums-Mitarbeitern empfangen und in den unteren Teil des Museums geführt. Dort fanden wir einen Halbkreis aus Stühlen vor. Wir setzten uns hin und waren schon mitten im Museum, denn überall um uns herum waren Ausstellungen von unterschiedlichen Dingen, die zum Weltall gehören, zu sehen. Um erstmal ins Thema hinein zu kommen, sammelten wir Wörter zu dem  Begriff „Weltall“, wie z.B. Star Wars, Planeten, ISS und Alexander Gerst, denn der war bei uns allen noch gut im Gedächtnis.

Anschließend wurden wir in Forscher-Gruppen eingeteilt, die verschiedene Themenbereiche behandeln sollten. Ein Themenbereich war z.B. „Gesundheit und Ernährung“. In den Aufgaben, die wir gestellt bekamen, ging es auch um den Satelliten Rosetta und warum dieser so besonders wichtig auf der Gesundheits- und Ernährungsebene ist. Die Ausstellung Gesundheit und Ernährung war in acht verschiedene Themenbereiche eingeteilt:

MINT_2019_ALLtäglich3 (c) KFG
  1. Der Augen-Laser,
  2. Der Kreislauf-Checker,
  3. Die „Aufpasser“-Weste,
  4. Das Kreislauf-Tuning,
  5. Der Linsen-Coup,
  6. Der Rücken-Retter,                      
  7. Die 4-Minuten-Muckibude und
  8. Der Krebs-Detektor.                                   

Die Zusammenfassung von dieser Ausstellung war: Was im Weltraum Astronauten fit und gesund hält, kann auch auf der Erde nützlich sein. Ob besseres Sehen, stabilerer Kreislauf, effektivere Hautkrebs-Früherkennung, Muskelaufbau oder neue Therapie gegen Rückenschmerzen: Von Innovationen aus der Raumfahrt-Forschung haben in puncto Gesundheit alle Generationen etwas. Und auch der Weg von schwarzen Löchern (im All) zu schwarzen Punkten (auf der Haut) ist verblüffend kurz.

MINT_2019_ALLtäglich4 (c) KFG

Durch diese tolle und anschauliche Ausstellung konnten wir unsere Aufgaben beantworten. Um dies alles herauszufinden, hatten wir eine gute Stunde Zeit. Danach trafen wir uns wieder in dem Stuhlkreis. Dort machten wir eine Forscher-Konferenz und stellten nacheinander unsere Forschungen/Ergebnisse vor. Die anderen Gruppen hatten sich mit den Themen „Wohnen und Arbeit“, „Reisen und Freizeit“, „Mobilität und Kommunikation“ und „Wissen und Bildung“ beschäftigt. Nachdem jede Gruppe vorgetragen hatte, haben wir in die Zukunft geschaut  und uns gefragt, was sich in der Zukunft ändert oder ändern könnte.

Zum Schluss durften wir den Rest des Museums erkunden. Die Zeit ging schnell herum und insgesamt lässt sich sagen, dass es eine tolle Erfahrung war und auf jeden Fall Spaß gemacht hat, in die Welt der Raumfahrt einen anderen Blick zu erhalten.

Annika, Luisa, Jonas, Tim, Lennart, Kornelius, Yannik und Marton, Klasse 9 (2018/19)

Das MINTmobil zu Besuch am KFG

MINT_2019_MINTmobil1 (c) KFG

Am 25. Januar 2019 war es soweit! Das MINTmobil war da und alle Kinder hatten sich darauf gefreut. Wir waren alle sehr aufgeregt und hatten uns gut vorbereitet. Das heutige Thema war „Schall und Klänge sichtbar machen“. Nachdem man sich vorgestellt hatte, wurden wir in drei Gruppen eingeteilt.

Forschungsauftrag eins war „Das Schnurtelefon“. Dafür benötigte man zwei Plastikbecher, einen zwei Meter langen Faden und eine Schere. Zuerst musste man in jeden Becher ein Loch stechen und die Schnur zwischen den Bechern festbinden. Dann sollte man probieren, was passiert, wenn der Faden gespannt ist und was wenn nicht. Unser Fazit ist, dass man – wenn die Schnur gespannt ist – sich unterhalten kann. Wenn die Schnur nicht gespannt ist, kann man den anderen nicht verstehen. Wir haben probiert, fünf Telefone miteinander zu verbinden. Es war sehr leise, aber es hat funktioniert!

MINT_2019_MINTmobil2 (c) KFG

Der zweite Forschungsauftrag war eine „Gummigitarre“ zu bauen. Bei dem Versuch mussten wir probieren, welche Töne, die wir mit Gummis machten, höher und welche tiefer waren. Nach diesem Versuch setzen wir uns zusammen und sammelten unsere Ergebnisse.

Es gab noch zwei weitere Aufträge. Einer davon war ,,Die tickende Uhr“. Dabei mussten zwei Kinder helfen. Das eine Kind musste eine tickende Uhr in ein Glas stellen. Das andere Kind musste mehrere Versuche durchführen, wann es wie gut die tickende Uhr hören konnte.

Der letzte Versuch hieß „Das Trommelfell“. Bei diesem Versuch musste man Körner auf eine über eine Schüssel gespannte Frischhaltefolie legen. Dann musste man auf die Folie klopfen und protokolieren, was passierte.

MINT_2019_MINTmobil3 (c) KFG

Ich fand den Tag mit dem MINTmobil sehr gelungen und würde mich freuen, wenn das MINTmobil noch einmal kommen würde.

Yannis M., 6e (2018/19)

MINT in der Projektwoche 2018: Vorbereitung des Livecalls

Unsere Projektwoche im Mai 2018 stand unter dem weit gefassten Motto „Natur und Kultur“, so dass auch diesmal wieder MINT – Projekte im Angebot für die Schülerinnen und Schüler platziert werden konnten.

Die Besonderheit in diesem Jahr war, dass die Ergebnisse der Projektarbeiten nicht nur im Anschluss auf unserem Patronatsfest präsentiert wurden, sondern dass insbesondere die Projekte mit MINT – Bezug zur Gestaltung des Rahmenprogramms zum „Jahrhundertevent“ des KFG beitragen sollten: dem Live-Call mit Alexander Gerst auf der Internationalen Raumstation ISS (siehe Bericht an anderer Stelle unserer Homepage).

Als Projekt mit direktem Bezug zu den Forschungsarbeiten und dem Leben der Astronauten auf der ISS ist zunächst der Workshop „Experimente in der Schwerelosigkeit“ zu nennen. Dieses wurde auch an den Anfang unseres Rahmenprogramms gestellt, auf einer großen professionellen Bühne, die eigens auf unserem Sportgelände errichtet worden war. Unserem Publikum aus  Schülern, Eltern und viel Prominenz, sollte auf diese Weise zunächst eine Vorstellung von der Schwerelosigkeit vermittelt werden. Die Teilnehmer an diesem Projekt erhielten große Unterstützung von Dr. Bräucker und seinen Mitarbeitern im Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Köln-Porz (DLR), denn sie konnten nicht nur im Physiksaal unserer Schule experimentieren, sondern an einem der Vorbereitungstage auch in den School-Labs selbst  (https://www.dlr.de/next/desktopdefault.aspx/tabid-7757/).

Aber auch das Engagement der Mitarbeiter des DLR am Standort Bonn – Oberkassel muss lobend erwähnt werden.

So durfte eine andere Projektgruppe das Zentrum in Oberkassel besuchen und wurde dort von dem Verantwortlichen für das Projekt „Icarus“ , Johannes Weppler, über Sinn und Zweck dieser Forschungsarbeit  auf der ISS umfassend informiert

(https://www.dlr.de/rd/desktopdefault.aspx/tabid-2277/3405_read-47819/).

Auf diese Weise wurde das Interesse der Schülerinnen und Schüler am „Birdwatching“ an den übrigen Tagen der Projektwoche nochmals intensiv gefördert (s.a. Filmclip zum Projekt „Birdwatching“: https://youtu.be/asXwItgMngo).

Im Projekt „Mikroplastik“ kamen unsere beiden Fluoreszenzmikroskope in der Biologie zum Einsatz.

Mit Unterstützung durch unseren Schüler-Vater und Mikroskop-Experten, Herrn Dr. Josten, wurden hier u.a. Wasserproben aus den nahgelegenen Flussläufen untersucht.

Die Menge an gefundenem Mikroplastik war für alle Beteiligten beeindruckend (s.a Filmclip „Fluoreszenzmikroskopie“: https://youtu.be/S12etEACMFk). Im Anschluss an dieses Projekt besuchten Herr Dr. Braun und seine Mitarbeiter unsere Schule. Sie koordinieren von Oberkassel aus das Forschungprojekt „Flumias“ auf der Weltraumstation und Ihnen gelang es, einen für die Schüler nachvollziehbaren Bezug zu den eigenen Fluoreszenzuntersuchungen herzustellen. Bei „Flumias“ handelt es sich um den Test eines neuartig entwickelten Fluoreszenzmikroskops unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit  (https://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-11017/1813_read-26326/#/gallery/30227).

Nicht ganz so wissenschaftlich ging es im Projekt „MISSIONX – trainiere wie ein Astronaut“ zu. Jedoch lernten unsere jüngsten Schülerinnen und Schüler hier mit sehr viel Spaß, wie sich die Astronauten durch sportliche Bewegung und gesunde Ernährung fit halten -, ein Thema, das auch Gegenstand im Kernlehrplan des Biologieunterrichts ist (s. a. Filmclip „MISSIONX“: https://youtu.be/GLjVLrM14lY).

Bereits vor dem Start der der Projektwoche hatten einige Schülerinnen und Schüler der Stufen 8 und 9 durch ihre Teilnahme am Wettbewerb „Zeitkapsel“ einen Beitrag zum Rahmenprogramm des Live-Calls erarbeitet (s. Homepage unter MINT – Wettbewerbe und https://www.dlr.de/next/desktopdefault.aspx/tabid-12488/).

Somit verfügte unsere Schule über ein breit gefächertes MINT – Angebot, um das Rahmenprogramm zum Livecall entsprechend bunt gestalten zu können.

Die Filmclips wurden übrigens ebenfalls in der Projektwoche von unserer Film-AG erstellt. Sie wurden im Wechsel mit Kurzfilmbeiträgen des DLR zwischenzeitlich auf der großen Leinwand vor und nach dem Call eingespielt.

Das Medieninteresse war derartig groß, dass Zeitungen und Fernsehen unsere Schule bereits vor dem Livecall besuchten, um über unsere Vorbereitungen zu berichten

Achim Huntemann