Naturwissenschaftliches Labor am FKG
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Das Naturwissenschaftliche Labor am Friedrich-Koenig-Gymnasium
1. Pädagogisch-didaktische Überlegungen
Deutschland ist ein Land, das auf Grund seiner begrenzten Ressourcen an natürlichen Rohstoffen stets besonderen Wert auf einen hohen Bildungsstand seiner Bevölkerung gelegt hat und stolz sein kann auf den Erfindungsreichtum und Innovationsgeist seiner Bürger. Als Exportnation nimmt Deutschland heute im weltweiten Vergleich eine herausragende Position ein. Wir sind, um diese Stellung behaupten zu können, darauf angewiesen, dass Ingenieure und Naturwissenschaftler innovativ forschen und entwickeln. Warum ergreifen trotzdem immer weniger junge Menschen ein Studium aus dem Bereich der Natur- oder Ingenieurswissenschaften? Ein Grund dafür liegt am geringen Stellenwert der Naturwissenschaften in unserer Gesellschaft. Diese Einschätzung setzt sich bis in die Schulen fort und bewirkt auch hier eine geringe Beliebtheit der Fächer. Dazu kommen reale oder subjektiv empfundene Probleme der Schüler mit der Denk- und Arbeitsweise der Naturwissenschaften, die vielfach ein Meideverhalten auslösen. Wenn wir also der Forderung nachkommen wollen, dass in Deutschland als "Hochlohnland" mehr Spitzenwissenschaftler verfügbar sein sollen, dann müssen die Grundlagen dafür in der Schule gelegt werden. Auf Anregung von Prof. Dr. Rainer Hedrich, Ordinarius für Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik der Universität Würzburg, begannen daher einige Biologie-, Chemie- und Physiklehrer am Friedrich-Koenig-Gymnasium zusammen mit Schülerinnen und Schülern nach dem Vorbild des XLAB in Göttingen ein Schülerlabor aufzubauen. Durch Experimentieren sollen Naturwissenschaften und Technik erlebt, ihre Arbeits- und Denkweise begreifbar und so leichter verständlich gemacht werden. So kann zunächst Interesse und Begeisterung für die Naturwissenschaften geweckt und naturwissenschaftlich interessierte Schülerinnen und Schüler können auf breiter Basis unterstützt werden. Darüber hinaus erfolgt eine gezielte Förderung naturwissenschaftlich besonders begabter Schülerinnen und Schüler, was im normalen Unterricht oft nur eingeschränkt möglich ist. Da in der aktuellen Forschung an den Schnittpunkten der drei klassischen Fachrichtungen der Naturwissenschaften Biologie, Chemie und Physik die größten Entdeckungen gemacht werden, ermöglicht auch die Ausstattung unseres Labors ein Arbeiten auf genau diesen Gebieten mit modernen Methoden. So soll aus dem Nebeneinander der drei Fächer durch die gemeinsame Unterbringung in einem Labor ungezwungen ein fächerübergreifendes Miteinander werden. Neben propädeutischem und wissenschaftsanalogem ist auch echtes wissenschaftliches Arbeiten in unserem Labor möglich. Die Vorbereitung auf ein (naturwissenschaftliches) Studium erfolgt durch Kooperation mit Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen.2. Umsetzung und Einweihung
Trotz der schwierigen Raumsituation konnte die Einrichtung in Angriff genommen werden. Da für dieses Projekt zunächst keinerlei Mittel zur Verfügung standen, waren wir von Beginn an auf Spenden und Unterstützung angewiesen. Aus Industrie und Wirtschaft konnten Geldmittel gewonnen werden. Besonders tatkräftig wurden wir unterstützt von der Siemens AG, der Koenig und Bauer AG und der Sparkassenstiftung für Würzburg. Von Anfang an wurde das Labor auch von der Elternschaft kräftig gefördert. Die Anfangserfolge veranlassten sogar die Stadt Würzburg als Sachaufwandsträger der Schule einmalig einen Geldbetrag zur Verfügung zu stellen. Noch wichtiger als Geldmittel waren zu Beginn die Sachspenden. So erhielten wir Laborgerätschaften von verschiedensten Lehrstühlen und Instituten der Universität Würzburg, z.B. dem Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik, dem Lehrstuhl für Ökophysiologie und Vegetationsökologie, dem Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie, dem Institut für Organische Chemie und Arbeitsgruppen der medizinischen Fakultät. Aber auch Arbeitsgruppen an den Universitäten Kaiserslautern, Göttingen und Regensburg unterstützten das Projekt durch Sachspenden wie Laborgeräte. Weiterer Laborbedarf kam von der Rexroth Guss GmbH in Lohr am Main und dem Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München. Lehrer, Schülerinnen und Schüler des Friedrich-Koenig-Gymnasiums haben in unzähligen Stunden alle gespendeten Geräte abgeholt, gereinigt, instandgesetzt und gegebenenfalls repariert. Am 23.6.2006 erfolgte die Abnahme als Gentechnik-Labor der Sicherheitsstufe SI. Am 4. Juli 2006 konnten wir dann im Beisein zahlreicher Ehrengäste unser naturwissenschaftliches Labor einweihen. Im Jahr 2008 unterstützten sowohl der Fond der Chemischen Industrie (für die chemische Laborausstattung) als auch die Wilhelm und Else Heraeus Stiftung (für die Laserausstattung) das Naturwissenschaftliche Labor mit einer größeren Summe.3. Nutzung und Kooperation
Seit Sommer 2006 arbeiten Schüler im Naturwissenschaftlichen Labor. Hier finden praktische Unterrichtsstunden der naturwissenschaftlichen Grund- und Leistungskurse statt. Auch viele Facharbeiten werden hier angefertigt. Hauptnutzer sind jedoch verschiedene Neigungsgruppen. Seit der Inbetriebnahme konnten wir auch Schülerinnen und Schüler anderer Schulen in unserem Labor begrüßen, wie z.B. aus Haßfurt, Aschaffenburg und Bad Brückenau oder der Berufsoberschule Würzburg. Mit dem Johann-Schöner-Gymnasium in Karlstadt hat sich eine enge partnerschaftliche Zusammenarbeit entwickelt.4. Organisation und Betrieb
Der Laborbetrieb wird aus einer Gruppe von Biologie-, Chemie- und Physiklehrern getragen. Tatkräftig werden sie dabei von zahlreichen Schülerinnen und Schülern unterstützt, die zum Teil eigenverantwortlich einzelne Bereiche des Laborbetriebs organisieren. Unter Anleitung von Wissenschaftlern der Universität betreuen Teams von zwei bis vier Schülern komplexere Laborgeräte wie den Gaschromatographen, den HPLC (High-Performance-Liquid-Chromatograph), das Infrarot-Spektrometer, das Atom-Absorptions-Spektrometer, verschiedenste Laser und Lasersysteme, um nur einige Beispiele zu nennen. Auch die Lagerverwaltung und die Betreuung der Homepage liegen in den Händen von Schülern. An Nachmittagen, zum Teil auch in den Ferien, werden die Geräte gewartet, deren Betrieb optimiert und für Schülergruppen neue Experimente entwickelt und ausprobiert. So kann man sagen: Unser Naturwissenschaftliches Labor ist von Schülern für Schüler!Das Hauptlabor
Das Hauptlaboratorium ist für vielfältige Arbeiten ausgelegt. So sind chemische Synthesen, Naturstoffchemie und chemische Analytik genauso möglich, wie Arbeiten auf dem Gebiet der Biochemie, Molekularbiologie, Gentechnik, Mikrobiologie und Stoffwechselphysiologie. Abgerundet wird die Palette an experimentellen Möglichkeiten durch Viskosimetrie und Untersuchungen zur Hochtemperatur-Supraleitung. In verschiedenen Gruppen forschen und experimentieren nahezu 50 Schülerinnen und Schüler. Je nach Fähigkeiten, Alter und Neigung können die Schüler in angeleiteten Praktika oder eigenständig arbeiten. Mit einigen Forschungsgruppen der Universität Würzburg haben sich mittlerweile eigenständige kleine Forschungsprojekte etabliert. So untersuchen Schülerinnen und Schüler des FKG und des Johann-Schöner-Gymnasiums in Karlstadt in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik die Sinne der Pflanzen (Phytosensorik) am Beispiel der Venusfliegenfalle.Das Laser - und Optik -Labor
Neben dem Hauptlaboratorium konnte im Sommer 2008 in einem weiteren Raum ein Laser - und Optik-Labor eingerichtet werden. Lehrer, Schülerinnen und Schüler der Physik-Laborgruppe haben dieses mit Unterstützung von Wissenschaftlern des Instituts für Physik und Astronomie der Universität Würzburg aufgebaut. Aus Spendengeldern konnte ein Michelson-Interferometer beschafft werden, die Universität Kaiserslautern und die AG von Prof. Dr. Gustav Gerber vom Institut für Physik und Astronomie der Universität Würzburg stellten verschiedene Laser und Ausstattungsgegenstände zur Verfügung. Neben Experimenten rund um Licht und Laser arbeiten wir auch auf dem Gebiet der Photochemie.Die naturwissenschaftliche Bibliothek
Da gutes Experimentieren immer eine hervorragende theoretische Grundlage erfordert, wurde im Herbst 2008 eine kleine naturwissenschaftliche Bibliothek für Schüler eingerichtet.
Dabei können die Schüler die Experimente mit Fachliteratur erarbeiten, in naturwissenschaftlichen Fachzeitschriften recherchieren oder an den Computerarbeitsplätzen den Umgang mit digitalen Medien, wissenschaftlichen Suchmaschinen und Auswertungssoftware erlernen und praktizieren. Im Hinblick auf die von unseren Schülern geforderten Kompetenzen wie eigenverantwortliches und selbstständiges Lernen, Methoden- und Medienkompetenz ist diese Bibliothek sicher ein hervorragendes Instrument.Das Naturwissenschaftliche Colloquium für Schüler am FKG
Seit Sommer 2007 finden im Rahmen des Naturwissenschaftlichen Labors im Abstand von zwei bis drei Monaten Naturwissenschaftliche Colloquien für Schüler statt. Renommierte Wissenschaftler der drei naturwissenschaftlichen Fachrichtungen Biologie, Chemie und Physik referieren dabei auf schülergerechtem Niveau aus ihrer aktuellen Forschung. Mit dieser Veranstaltung sollen noch mehr Schülerinnen und Schüler für die Naturwissenschaften begeistert und auf ein eventuelles Studium vorbereitet werden. Selbstverständlich steht diese Vortragsreihe auch Schülerinnen und Schülern anderer Schulen, Lehrern, Eltern und anderen Interessierten offen. Nach den Vorträgen und der anschließenden öffentlichen Diskussions- und Fragerunde können in ungezwungener Atmosphäre mit dem Referenten noch offen gebliebene Fragen erörtert werden.Das Observatorium
Die Astronomie verbindet, wie keine andere naturwissenschaftliche Disziplin, weite Bereiche und Teildiszi-plinen der Physik, aber auch der Chemie und der Biologie. Grundlegende Naturgesetze aber auch der feinste Aufbau der Materie lassen sich durch astronomische Methoden und Beobachtungen ebenso erforschen wie der Ursprung unseres Planeten. Und wer von uns ist nicht schon einmal dem Zauber einer sternenklaren Nacht erlegen? Aus dieser Begeisterung heraus stand für uns von Anfang an fest, dass zu unserem Schülerlabor auch ein Observatorium gehören soll. Im August 2008 war es nach Jahren der Planung und Vorbereitung soweit: Unterstützt durch die Gemeinde Hettstadt haben wir in der Gemarkung der Gemeinde den Bau unserer Schulsternwarte begonnen. Durch starke Mithilfe aus der Elternschaft (Architekt, Maurermeister, Ingenieure) und der Schüler steht der Rohbau bereits. Als Besonderheit werden wir nicht einfach eine Observatoriumskuppel kaufen, sondern die Schülerinnen und Schüler der Berufswerkschule unserer Partnerfirma Koenig und Bauer AG und deren Lehrer und Ausbilder entwerfen und bauen in Eigenregie eine Observatoriumskuppel für uns! Mit dem Lehrstuhl für Astronomie der Universität Würzburg von Prof. Dr. Mannheim sind schon eigene kleine Forschungsprojekte mit unseren Schülern in Planung. Die Fertigstellung ist für Herbst 2009 geplant!5. Trägerverein
Seit Januar 2008 gibt ein gemeinnütziger Trägerverein, „Naturwissenschaftliches Labor für Schüler am FKG e. V.", dem gesamten Projekt einen stützenden Rahmen. In diesem Verein haben sich Schülerinnen und Schüler, Lehrer und ehemalige Schüler zusammengeschlossen. Auch hier wird die Grundidee einer gemeinsamen Verantwortung von Lehrern und Schülern konsequent umgesetzt: So ist die Vorstandschaft paritätisch mit Lehrern und Schülern besetzt.Trotz der vielen umfänglichen Tätigkeiten und unterstützenden Maßnahmen sind wir nach wie vor auf Spenden angewiesen und für jede Unterstützung sehr dankbar.
Für Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung:Naturwissenschaftliches Labor für Schüler am FKG e. V.
Friedrichstraße 22 97082 Würzburglabor@fkg-wuerzburg.de