MINT im Jahrgang 10

Im Wahlpflichtbereich I der Realschule „Biologie im Intensivkurs“ wird geforscht und gebaut – das Thema heißt im ersten Halbjahr „Die Mechanik macht das Leben leichter“

Zu Beginn des Schuljahres 2016/17 trafen sich 23 Schülerinnen und Schüler und ein hochmotivierter Physiklehrer im neuen Nawi-Raum B205 und wir überlegten uns den Start in ein neues Experiment: Biologie im Intensivkurs mit einer Schwerpunktsetzung über Kontexte aus dem Fach Physik.

Gestartet wurde mit Kreisläufen in der Biologie – auch aus physikalischer Blickrichtung gibt es bei dem Blutkreislauf, der Pumpstation Herz und dem pneumatischen System der Lunge viel zu entdecken. Anschließend ging es weiter zu weiteren Kraftwandlern in Natur und Technik.

Hebelwirkungen kann man sehr anschaulich an der Skelettkonstruktion des eigenen Körpers nachvollziehen und so wurden ausgehend hiervon zunächst verschiedene Experimente zu mechanischen Grundkonstruktionen durchgeführt. An ganz unterschiedlichen Stellen wurde die Wichtigkeit der Mathematik mit ihren vielfältigen Hilfsmöglichkeiten offensichtlich, was einige Schülerinnen und Schüler zu dem Ausruf veranlasste: „Oh, dafür haben wir das in Mathe gelernt.“.

Es wurde dann mit mechanischen Hilfsmitteln (schiefe Ebene, Flaschenzug, Getriebe, Hebel…)  experimentiert und bestimmt, welch große Lasten auf diese Weise bewegt werden können, Die Schülerinnen und Schüler erkannten, dass „die Mechanik das Leben der Menschen leichter macht“, egal ob beim Transport in der Horizontalen oder Vertikalen. Die Betrachtung der Arbeitswelt aus der Perspektive der Biologie des Menschen ermöglichte uns dabei ganz neue Zugänge.

Den Schülern war klar, dass eine weitere große Erleichterung für die Menschen historisch die Erfindung des Motors war, betrieben durch Benzin und Diesel. Auf Nachfragen und Wunsch der Schüler beschäftigten wir uns mit der Geschichte des Motorenbaus und den ersten Gehversuchen des Automobils. Dabei wurde es auch technisch: Die Schülerinnen und Schüler erforschten den inneren Aufbau eines Verbrennungsmotors, bauten ein kleines Modell eines „1-Zylinders“, um hieran die Grundfunktion des Motors zu erarbeiten. Es folgte der 4-Takt-Kreislauf mit all seinen Feinheiten. Und so führten uns die biologischen Kreisläufe vom Anfang der Unterrichtseinheit in technische Dimensionen!

Die Nutzung der Sonnenenergie, wie sie in der Fotosynthese biologisch umgesetzt wird, brachte uns anschließend zum Thema „Solarenergie“ – dazu mussten wir uns dann auch die Funktionsweise von Halbleitern erarbeiten. Erstaunt stellten die Schülerinnen und Schüler fest, wie viele kleine elektrische Helfer uns jeden Tag das Leben so stark erleichtern. Ein Besuch im Heinz-Nixdorf-Forum wird uns die Solarzelle im praktischen Experiment näherbringen, wobei wir schon berechnet und erforscht haben, welche Faktoren wichtig sind, damit eine Solarzelle effektiv arbeitet.

Aufgrund unseres erweiterten technischen Zusatzwissens konnten wir dann abschließend den Blutkreislauf mit elektrischem und pneumatischem Kreislauf naturwissenschaftlich fundiert miteinander vergleichen und somit wurde unser Ausgangspunkt spiralförmig wieder aufgegriffen.

Im zweiten Halbjahr beschäftigen wir uns dann mit den „Energien der Zukunft“. Neben Energien aus Pflanzen werden wir uns mit regenerativen Energien wie Biogasanlagen und Regelungstechnik beschäftigen.

Hierbei behalten wir auch die Möglichkeit der Teilnahme an einem Wettbewerb im Blick, Bereits im ersten Halbjahr nahmen alle Schülerinnen und Schüler am Wettbewerb „Physik im Advent teil. Dass zwei Schüler mit Maximalpunktzahl einen Buchpreis gewannen, motiviert uns zusätzlich, diesen Forscherweg weiter zu verfolgen!

Bei Anregungen und Fragen der Schülerinnen und Schüler werden wir für Umwege aller Art auf dem Weg zwischen Biologie und Physik immer offen bleiben!

Elmar Sake