Gymnasium Wesermünde
Humboldtstraße 12 - 14
27570 Bremerhaven

Experimente und Entdeckungen mit Licht beim Sehen und im Mikro- sowie Makrokosmos

Wir entdecken die Grundlagen des Sehens, der Lichtausbreitung und der Schatten. Wir beobachten und deuten Mondphasen sowie Finsternisse. Vertiefend simulieren und erkunden wir diese im digitalen Planetarium. Anhand von Venusphasen begründen wir das heliozentrische Weltbild.
Wie entdecken das Reflexionsgesetz und die Spiegelbilder. Wir entdecken Lichtbrechung und wenden sie im Lichtwellenleiter an. Wir erzeugen mit Löchern Bilder und bauen eine Lochkamera. Wir erweitern sie zur Linsenkamera und lernen gutes bewusstes Fotografieren, auch mit Lupe, Fischauge, Teleobjektiv sowie optischem und digitalem Zoom. Wir entdecken Aufbau und Funktion des Auges sowie Sehfehler anhand von Modellversuchen. Wir erkunden unsere Wahrnehmung und optische Täuschungen.
Wir entdecken die Spektralfarben, erklären den Regenbogen und erzeugen additive sowie subtraktive Farbmischungen.
Anhand eines Jupitermondes ermitteln wir die Lichtgeschwindigkeit und entdecken deren Invarianz mithilfe eines Doppelsterns. Wir entdecken, dass wir maximal 13,8 Milliarden Lichtjahre weit beobachten können und deuten das durch den Lichthorizont und das Entstehungsdatum unseres Universums.

Dr. Hans-Otto Carmesin

Gymnasium; Physik; Bremen, Niedersachsen

Gymnasium Wesermünde
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Entdeckungen zur Physik der Raumfahrt und Zeitreisen

Am Beispiel des GPS erkennen wir die große Bedeutung synchronisierter Uhren für die Navigation im Weltall. Die hierbei grundlegende kinematische Zeitdilatation entdecken wir anhand einer Lichtuhr, die wir mithilfe eines Laser-Entfernungsmessers im Modellversuch realisieren und mithilfe der Invarianz der Lichtgeschwindigkeit analysieren. Die ebenfalls fundamentale gravitative Zeitdilatation entdecken wir durch Analyse eines freien Falls an einem Fallturm.
Wir bestätigen diese Zeitdilatationen anhand von Messungen während der D1-Mission im Erdorbit und mithilfe des von der Internationalen Astronomischen Union für die erdnahe Raumfahrt empfohlenen geozentrischen Bezugssystems.
Wäre auch ein Bezugssystem auf einem Satelliten zur Anwendung der obigen Formeln der kinematischen und gravitativen Zeitdilation geeignet? Das schließen wir mithilfe einer Analyse von zwei GPS – Satelliten aus. Diese befinden sich auf einer Zeitreise. Die Bevorzugung des geozentrischen Bezugssystems erscheint aus der Sicht der Relativitätstheorie, des heliozentrischen Weltbildes und der Urknalltheorie zunächst verblüffend.
Die Newtonsche Mechanik weist ein ähnliches Phänomen auf: Die drei newtonschen Axiome gelten nur in einem dazu adäquaten Bezugssystem, einem Inertialsystem. Wir begründen, dass ein zu den Formeln der Relativitätstheorie adäquates Bezugssystem stets in Ruhe zum messbaren Gravitationsfeld ist.
Eine Relativitätstheorie mit beliebigen Bezugssystemen kann als Idealisierung aufgefasst werden, welche die für die Raumfahrt wesentlichen adäquaten Bezugssysteme, also die nötigen adäquaten Koordinatensysteme, nicht benennt.

Dr. Hans-Otto Carmesin

Gymnasium; Physik; Bremen, Niedersachsen

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Vorbereitung auf Klassenarbeiten, Tests und Prüfungen: Kompetenzorientierte Lernpfade und Fehlerkult

Der Vortrag stellt Strategien zur effektiven Vorbereitung von Schülerinnen und Schülern auf Klassenarbeiten, Tests und Prüfungen im Mathematikunterricht vor. Es wird aufgezeigt, wie Lernpfade konzipiert werden können, die eine passende Vorbereitung auf Prüfungen ermöglichen. Im Mittelpunkt steht die Kohärenz zwischen den erworbenen Kompetenzen im Unterricht und den Anforderungen in Leistungsaufgaben, welche zunächst von Lernaufgaben unterschieden werden. Es werden Methoden zur Analyse und Adaption von Leistungsaufgaben präsentiert, um diese verstehensorientiert und kognitiv aktivierend zu gestalten. Darüber hinaus wird der Wert von Fehlern als Lernchancen und Diagnosemittel hervorgehoben. Durch gezielte Fehlerreflexion, konstruktive Fehleranalyse und einen moderierten fachlichen Austausch schaffen Lehrkräfte eine Lernkultur, die Schülerinnen und Schüler befähigen, aus Fehlern zu lernen sowie ihre mathematischen und metakognitiver Kompetenzen systematisch auszubauen. Der Vortrag bietet praktische Ansätze und Beispiele, die direkt im Unterricht umgesetzt werden können.

Ariane Simon

Mittlere Schulform; Mathematik; Bremen, Niedersachsen

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Neues aus dem Neandertal

Nachdem Svante Pääbo im Jahr 2010 eine vorläufige Version des Neandertalergenoms veröffentlichte, erfuhr die Paläogenetik einen enormen Aufschwung. Die Fähigkeit, immer ältere DNA zu entziffern und einige spektakuläre Funde führten zu neuen Erkenntnissen über die Evolution des Menschen. In diesem Vortrag wird eine Auswahl aktueller Veröffentlichungen vorgestellt und deren Relevanz für den Stammbaum des Menschen.
Außerdem wird anhand von Beispielen und Aufgaben gezeigt, wie diese Erkenntnisse in den Unterricht, insbesondere der Sekundarstufe II, integriert werden können.

Joachim Becker

Gymnasium; Biologie; Bremen

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Quanten - Wissen und Handeln: Quantencomputer, -kryptographie und -teleportation

Für viele Lernende sind Quantenobjekte faszinierend. Aber was können wir damit machen? Wir stellen mit einem experimentellen Quantencomputer die Funktionsweise universeller Quantengatter, grundlegender Quantenalgorithmen, Methoden der Quantenkryptografie und Verfahren der Quantenteleportation vor.

Zudem stellen wir einen sehr intuitiven Quantenalgorithmus dar, mit dem das relevante Problem der Proteinfaltung mit einem großen Quantencomputer wesentlich besser gelöst wurde, als mit einem klassischen Computer. Dieser Quantenalgorithmus ist auf viele Anwendungen übertragbar. Auch zeigen wir, wie Quantencomputer schnell und mit wenig Energie Ziele erreichen, für die klassische Computer viel Zeit und Energie benötigen.

Dr. Hans-Otto Carmesin

Gymnasium; Physik; Bremen, Niedersachsen

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Den Zauber in den Denkwerkzeugen und Arbeitsweisen der Naturwissenschaft entdecken

Der Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung wird häufig so verstanden, dass man mit naturwissenschaftlichen Methoden fachliche Erkenntnisse gewinnen soll. Im Workshop werden im wahrsten Sinne des Wortes mit bezaubernden Beispielen für den Unterricht Anregungen gegeben, über naturwissenschaftliche Denkweisen (z.B. Erklärungen finden, Hypothesen aufstellen, Untersuchungen planen, ...) und Arbeitsweisen (z.B. Beobachten, Experimentieren, Modellieren, ...) nachzudenken, also für die Entwicklung von Erkenntnisgewinnungskompetenz über die methodischen Werkzeuge der Naturwissenschaft zu reflektieren.

Übergreifend; Biologie; Bremen

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Shake, Fame & Filter: Die Wissenschaft hinter Social Media Food Trends

Chemie der Stars – Proteine, Carbs & Social Media Hypes“ vor. Im Mittelpunkt steht die Analyse, wie Influencer wie Christian Wolf über Social Media Produkte mit Proteinen und Kohlenhydraten vermarkten und welche Bedeutung diese Nährstoffe für Jugendliche im Alltag und für die Gesundheit haben. Die Präsentation verbindet zentrale chemische Grundlagen zu Aminosäuren, Proteinen und Kohlenhydraten mit Alltagsbezügen aus Social Media, um die Wirkung von Influencer-Marketing und Ernährungstrends fachlich und kritisch zu beleuchten. Die Themen umfassen: Chemische Eigenschaften und Funktion von Aminosäuren, Proteinen und Kohlenhydraten im menschlichen Körper, Einfluss und Vermarktungsstrategien von Influencern und Marken über digitale Netzwerke, Relevanz der genannten Nährstoffe für Wachstum, Fitness und Leistungsfähigkeit, Didaktische Einbettung des Themas im Chemieunterricht mittels alltagsnaher Experimente und kritischer Reflexion des Medienkonsums. Der Vortrag zeigt auf, wie sich Wissenschaft und digitale Lebenswelt verschränken, warum konsumierte Produkte nicht nur ein Lifestyle-Phänomen, sondern auch eine Grundlage für fachliche Wissensvermittlung und Verbraucherschutz sind. So wird das Thema für Lehrkräfte und SchülerInnen alltagsnah und fachlich fundiert aufgearbeitet.

Gymnasium; Chemie; Bremen, Niedersachsen