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1. Paderborner Sek II-Tag

"MINT Up Your Mind – Von der Wissenschaft in den Unterricht"

Zielgruppe der Tagung sind Lehrerinnen und Lehrer, Referendarinnen und Referendare sowie Studierende der MINT-Fächer Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik in der Region OWL. Angestrebt wird eine Vernetzung von Lehrkräften mit den Einrichtungen der Universität und deren Weiterbildung in schulrelevanten Themenfeldern des MINT-Bereichs. Zu diesem Zweck wurde ein vielseitiges Programm mit einer Mischung aus Wissenschaftlichkeit und Praxisorientierung zusammengestellt.

Neben attraktiven Angeboten in Form von Vorträgen und Workshops lädt der Markt der Möglichkeiten zur Information, zur Inspiration und zum Staunen ein. So können Interessierte u.a. die Macht der eigenen Gedanken erkunden und den „Mind Ball“ allein durch ihre Gehirnaktivität in Bewegung setzen; das Heinz Nixdorf MuseumsForum stellt das Exponat freundlicherweise für die Tagung zur Verfügung.

Das Rahmenprogramm im Überblick
8:30 UhrWarming Up (Anmeldung, Markt der Möglichkeiten, Musik)
Foyer des L-Gebäudes
9:00 UhrBegrüßung
Einführung in den 1. Paderborner Sek II-Tag
MINT Up Your Mind heißt für mich …
Dr. Kurt Beiersdörfer, Geschäftsführer des HNF Paderborn
Dr. Jürgen Domjahn, Projektgruppe Schülerlabor des PLAZ
Prof. Dr. Bardo Herzig, Direktor des PLAZ
LD Wilhelm Kauling, Leiter des ZfsL Paderborn
9:30 UhrEröffnungsvortrag
Das kompetenzorientierte Paderborner Physik-Praktikum – 
Über die Idee und Realisierung eines völlig neuen Praktikumskonzeptes
Dr. Marc Sacher, Event-Physik der Universität Paderborn
10:30 UhrPause (Markt der Möglichkeiten, Musik)
11:00 UhrWorkshops
13:00 UhrMittagspause (Markt der Möglichkeiten, Musik)
14:30 UhrGrußwort und Einführung zum Hauptvortrag
Prof. Dr. Nikolaus Risch, Präsident der Universität PaderbornHauptvortrag
Hirngerechtes Lernen - Wie aus Sicht der 
Neurowissenschaften Unterricht aussehen sollte
Prof. Dr. Dr. Gerhard Roth, Universität Bremen
15:30 UhrPause (Markt der Möglichkeiten, Musik)
16:00 UhrWorkshops
18:00 UhrOffener Ausklang

Kurzbeschreibungen der Workshops

Mathematik

Workshop 1 (nur am Vormittag!): 
Computertomographie: Von 200 000 Röntgenstrahlen zu großen Gleichungssysteme

Prof. Dr. Andrea Walther (Universität Paderborn)

Bilder der inneren Organe zu erstellen, ohne in den Körper einzudringen, ist eine große Errungenschaft in der Medizin. Die Rekonstruktion der inneren Organe aus den Messdaten erhält man als mathematische Lösung eines linearen Gleichungssystems.

Im Workshop werden verschiedene Möglichkeiten, diese linearen Gleichungssysteme zu lösen, vorgestellt und bezüglich ihrer Eigenschaften analysiert. Anschließend haben Sie die Möglichkeit, einfache Rekonstruktionen an Computern der Universität Paderborn mit dem Programm Matlab selber
vorzunehmen.

Workshop 2: 
Achtung! Dieser Workshop muss leider entfallen! 
Ich bin eine Ableitungsfunktion –
 Einsatzmöglichkeiten eines Bewegungssensors in Verbindung mit dem TI-Nspire im Analysisunterricht der Oberstufe
Mareike Oberthür (Universität Paderborn, coolMINT.paderborn) 

Workshop 3:
Achtung! Dieser Workshop muss leider entfallen! 
Das EinsteinMobil – Die Relativitätstheorie erfahrbar gemacht
Tim Ostmeier (Universität Paderborn, coolMINT.paderborn)

Wir ergründen zunächst was der Begriff „relativ“ im alltäglichen Sprachgebrauch bedeutet. Aus  Experimenten mit einem speziellen Modellfahrzeug  - in denen wir jeweils die Rolle eines Mitfahrers und  der eines Beobachters des Fahrzeuges einnehmen - wird erschließbar,  dass die Zeit eine relative Größe seien muss.

Auf dem Einsteinfahrrad simulieren wir anschließend die Bewegung mit nahezu Lichtgeschwindigkeit und beobachten die dabei auftretenden Phänomene.

Workshop 4:
Von der statistischen Wissenschaft in die Schule
Janina Oesterhaus (Universität Paderborn)

Der Workshop bietet Ihnen die Möglichkeit, gemeinsam an ausgewählten Unterrichtsanregungen aus einem von uns entwickelten Konzept für einen verstehensorientierten Unterricht zur Beurteilenden Statistik zu arbeiten. Das Konzept basiert auf einem Zugang zum Hypothesentesten über das (computergestützte) Simulieren in authentischen Anwendungskontexten der statistischen Wissenschaft. Lernende können so bereits frühzeitig ein intuitives Verständnis für die Logik des Hypothesentestens entwickeln. Sie erhalten von uns anpassbare Materialien für Ihren Unterricht, die Sie
in Ihrer Stunden- und Reihenplanung verwenden können.

Von der statistischen Wissenschaft in die Schule: Unterrichtsideen zu einer  verständnisorientierten Behandlung des Hypothesentestens in der gymnasialen Oberstufe durch authentische Kontexte und werkzeuggestützte Simulation.

Informatik

Workshop 5 (nur am Vormittag!):
Informatik im Containerhafen - Java Programmierung von Mindstorms
Prof. Dr. Johannes Magenheim (Universität Paderborn, coolMINT.paderborn)

Hinter den Container-Terminals im Hamburger Hafen mit ihren automatisierten und wie von Geisterhand gesteuerten Abläufen steckt neben dem eindrucksvollen Maschinenpark auch eine Menge an Informatik. Aspekte der hierin enthaltenden Informatik werden in fünf Stationen mit LEGO® MindStorms™-Modellen erfahrbar gemacht.

Workshop 6 (nur am Vormittag!):
Wie die eigene Hand – Prothesen intuitiv und präzise steuern
Stefanie Michaelis (Universität Paderborn, coolMINT.paderborn)

Medizin, Biologie und Technik zeigen neue Wege zur Steuerung von Prothesen auf. Sie bauen ein Prothesenmodell, vergleichen seine Funktionsweise mit der Funktionsweise des natürlichen menschlichen Arms, optimieren den Kraftaufwand am Modell und nutzen anschließend die Myosignale der eigenen Armmuskeln zur Steuerung des Modells.

Workshop 7 (nur am Nachmittag!):
Robotino – Forschen und Lernen mit Robotern (Arbeitstitel)

Bernd Mayer (Festo Didactic GmbH & Co. KG)

Das Robotik-System wird mit seiner interaktiven Programmierumgebung Robotino® View vorgestellt und in seinen schulischen Einsatzmöglichkeiten erprobt. Über Standardschnittstellen wie USB und Ethernet lassen sich weitere Komponenten an die Robotersteuerung anbinden.

Naturwissenschaften

Workshop 8 (nur am Vormittag!):
Auge in Auge mit dem Wasserfloh
Dr. Michael Mayer (Universität Paderborn)

Wasserflöhe sind mikroskopisch kleine, im Wasser lebende Krebse. Viele Arten kontrollieren über ihre spezialisierte Ernährungsweise das Wachstum von Algen und anderen Mikroorganismen.

Die ganze Faszination dieser Tiere erschließt sich jedoch erst beim Blick durch das Mikroskop. Verschiedene Methoden, wie das Beobachten mit technischen Hilfsmitteln, das Experimentieren und das Bestimmen lassen sich anhand dieser Lebewesen praktisch üben.

Im Fokus der Veranstaltung steht die Morphologie, Systematik und Ökologie dieser vielzelligen Lebewesen. Ihnen werden lebende Wasserflöhe und Lichtmikroskope zur Verfügung gestellt. An einem Forschungsmikroskop können hochauflösende Digitalbilder erstellt werden.

Workshop 9 (nur am Nachmittag!):
Strahlungsmesstechnik mit Isotopen und Röntgenstrahlen  – Schülerexperimente im Kontext der Materialwissenschaften
 
Dr.-Ing. Jürgen Domjahn (Universität Paderborn, coolMINT.paderborn)

Aufbauend auf den Grundlagen der Optik führen wir Experimente zur Analyse von Metalllegierungen mit Schulröntgengeräten und Isotopen durch.

Bitte bringen Sie Silberschmuck oder andere Metalllegierungen für die Untersuchungen mit.

Workshop 10 (nur am Vormittag!):
Basic in der Hosentasche – Eigene Messprogramme auf dem Android Tablet/Phone
Hans-Joachim Berndt (Lore-Lorentz-Schule Düsseldorf)

Auf dem eigenen Smartphone (Andoid) werden kurze Programme erstellt und ausgeführt, die Messwerte der eingebauten Sensoren darstellen/übertragen/ausgeben. Stichworte: Sensoren, Kamera, Bluetooth, Sprachein- und Ausgabe.

Workshop 11 (nur am Nachmittag!):
Quantum Walks - Vom Welle-Teilchen-Dualismus zum Quantencomputer
Fabian Katzschmann (Universität Paderborn)

Anhand eines optischen Galton-Bretts wird das Prinzip eines Quantum Walks erklärt und gezeigt, wie Quantenmechanik in den Laboren der Universität erkundet wird, um neue Anwendungsgebiete zu erschließen.

Workshop 12 (nur am Nachmittag!):
Grundlegende Aspekte der Gaschromatografie
Dr. Mike Bobert (Universität Paderborn)

Die Gas-Flüssigkeits-Chromatographie (GLC) oder einfach Gaschromatographie (GC) als vergleichende Analysemethode für chemische Gemische oder Verbindungen wird zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von Stoffgemischen zunächst grundlegend dargestellt und anschließend
an einem Beispiel angewendet.

Workshop 13 (nur am Vormittag!):
Identifizierung von Substanzen mit Hilfe der Massenspektrometrie 
Dr. Heinz Weber (Universität Paderborn)

Es werden grundlegende Messtechniken der Massenspektrometrie an modernen Massenspektrometern erläutert und eine Massenbestimmung zur Stoffidentifizierung demonstriert.

Technik

Workshop 14 (nur am Nachmittag!):
Die Bedeutung von Windgas für die Energiewende
Janne Andresen (Greenpeace Energie eG)

Die Frage, wie sich die fluktuierenden erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne speichern lassen, gehört zu einer der zentralen Herausforderungen der Energiewende. Die Umwandlung von Windstrom in erneuerbaren Wasserstoff
trägt zur Lösung dieses Problems bei. Dieses sogenannte Windgas kann ins Gasnetz eingespeist und der Strom so gespeichert werden.

Workshop 15 (nur am Vormittag!):
Messen wie die Profis: professionelle Messtechnik von Labview in unterrichtlichen Experimenten

Dipl.-Ing. Markus Wehebrink (Universität Paderborn)

Der Workshop richtet sich an LabVIEW-Einsteiger, die die Entwicklungsumgebung LabVIEW mit entsprechender Ein- und Ausgabe-Hardware kennenlernen möchten. Er soll Ihnen die Programmierumgebung LabVIEW, mit vielen praktischen Phasen, näher bringen und die Grundlagen der grafischen Programmierung vermitteln. Während des Workshops werden Messanwendungen entwickelt und Daten über ein Datenerfassungsgerät, der NI myDAQ, erfasst und ausgeben.

Workshop 16 (nur am Vormittag!):
3 D Drucken  - Innovative Konstruktionsmethoden
Dr.-Ing. Jürgen Domjahn (Universität Paderborn, coolMINT.paderborn)

Einführung in das CAD Programm Inventor konstruieren wir ein einfaches Bauteil und stellen dieses mit einem 3-D Drucker direkt her.

Workshop 17 (nur am Nachmittag!):
Chancen und Möglichkeiten additiver Fertigungsverfahren

Dr.-Ing. Eric Klemp (Direct Manufacturing Research Center)

Das Direct Manufacturing Research Center (DMRC) wurde 2008 von Boeing, EOS Electro Optical Systems, Evonik Industries und SLM Solutions GmbH sowie von der Universität Paderborn gegründet. Das DMRC ist ein Forschungszentrum, welches auf die Expertise der beteiligten Partner aus Industrie und Wissenschaft zurückgreift, um Additive Fertigungsverfahren als serienreife Produktionsverfahren zu integrieren.

Nach einem Kurzvortrag können Sie das DMRC besichtigen. Die Technologie des 3D Druckens wird anhand von Beispielen vorgestellt. Darüber hinaus erhalten Sie Informationen zu den Möglichkeiten der neuen Technologien und den
Aktivitäten des Forschungszentrums.

Workshop 18 (nur am Nachmittag!):
Steckplatinen im Unterricht - Von der einfachen Diodenschaltung zur Abhöranlage

Lars Nickel (Universität Paderborn, coolMINT.paderborn)

Sie haben die Gelegenheit den Versuch "Wechselsprechanlage" aus dem aktuellen Modul "Informationsübertragung" selbst durchzuführen. Sie erhalten die umfangreichen Versuchsbeschreibungen und Arbeitsblätter, eine Kostenkalkulation für das eingesetzte Experimentiermaterial sowie Tipps zur Einführung von Steckbrettern im Unterricht.

Workshop 19:
Lernen mit neuen Medien - Einführung

Matthias Bode, M.A. (Lucky Look GmbH/Sciovation)

Interaktive Whiteboards werden vermehrt in Schulen installiert. Wir möchten Ihnen in diesem Workshop die Möglichkeit bieten, MINT-spezifische Anwendungen mit neuen Medien kennenzulernen. Dabei werden der Umgang mit dem digitalen Tafelgeschirr und einige fächerspezifische Anwendungen gezeigt. Gerne bieten wir die Möglichkeit des Erfahrungsaustausches.

Workshop 20:
Lernen mit neuen Medien - für Fortgeschrittene
Dr. Sarah Henkelmann (Lucky Look GmbH/Sciovation)

Durch den Einsatz von Interaktiven Whiteboards werden neue Möglichkeiten eröffnet. Erleben Sie neue Möglichkeiten der Lernstandskontrolle und eine neue Form der Zusammenarbeit an SMART Boards über jegliche internetfähige
Endgeräte. MINT-spezifische interaktive Inhalte werden vorgestellt.

Die Universität der Informationsgesellschaft