Messinstrumente für den Chemieunterricht selbst „gedruckt“


Seit nunmehr zwei Jahren gibt es einen ganz besonderen fachübergreifenden Projektkurs am JSG: Der Projektkurs-„MINT“(Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik), der sich dieses Schuljahr aus sieben Schülern und einer Schülerin der Jahrgangsstufe 11 zusammensetzt.

Das Besondere: Schülerinnen und Schüler entwickeln für ihre Schulkollegen Messinstrumente für den Chemieunterricht, die genau auf die Bedürfnisse des Unterrichts abgestimmt sind, eigens programmiert und gebaut. Für das Bauen kommt ein 3D-Drucker zum Einsatz, den die Bürgerstiftung der Stadt Schleiden angeschafft und der Schule zur Verfügung gestellt hat, und so tackert es geheimnisvoll im kleinen Abstellräumchen, wenn die Schüler den sehr aufwändigen Herstellungsprozess über den ganzen Tag begleiten. Fast jede Pause geht dafür drauf und morgens muss als erstes der Drucker angestellt werden, damit er im Laufe des Tages fertig wird, denn der Druckprozess dauert 5 bis 6 Stunden. 

Dann ist ein Gehäuse fertig, das dann die Leiterplatinen beherbergt.

Aber worum geht es überhaupt bei dem Projekt?

Stefan Marenbach, Leiter und Initiator des Projektes, erklärt, dass es um Eigenentwicklungen von mikroprozessorgesteuerten Geräten inklusive der zugehörigen Software geht. Ziel ist es, ein intelligentes Messgerät zu entwickeln, welches in Zukunft am JSG im Chemieunterricht zum Einsatz kommen soll.  Für die Versuche zur Leitfähigkeitstitration - ein elektrochemisches Verfahren zur Konzentrationsbestimmung von Säuren und Basen - werden nämlich im Chemie-Unterricht spezielle Messgeräte benötigt, die mithilfe von Wechselstrom einen Leitwert messen können.

Gute Leitwertmessgeräte sind im Schulbedarf jedoch recht kostspielig und so entstand die Idee, ein solches Messgerät kostengünstig selbst zu fertigen. Dieses sollte sowohl in der Unterstufe von jüngeren Schülerinnen und Schülern für einfache Leitfähigkeits-Untersuchungen als auch in der Oberstufe für komplexere Anwendungen mit genaueren Auswertungsmethoden einsetzbar sein.

Entscheidende erste Entwicklungsschritte wurden schon zu Beginn des Projektes vollzogen:

Ein Spezialistenteam "Leiterplatte" hat eine elektronische Schaltung samt Platine für das Gerät entworfen, das Team "Informatik" schrieb die zugehörige Software. Ein weiteres Team "3D-Druck" entwarf ein Handgehäuse zum Ausdruck auf dem 3 D-Drucker.  Nun sind bereits die ersten Prototypen fertig und können erprobt werden.

In diesem Schuljahr steht die Fortentwicklung des Gerätes im Fokus, die die Funktionalität deutlich erweitert. Geplant und zum Teil schon verwirklicht sind ein Interface für die pH-Messung, eine Funk-Schnittstelle zum PC, eine Bluetooth-Schnittstelle zum Tablet/Handy und  die Programmierung einer zugehörigen APP.

Sponsoren und Förderer

Dies geht natürlich nicht ohne Sponsoren, und so hat sich das JSG bei den sog. GiroCents der Kreissparkasse Euskirchen beworben und  ist von den SparerInnen erfreulich oft als Kooperationsprojekt angewählt worden. Die feierliche Preisverleihung fiel – wie so oft in diesem Jahr – den Corona-Regeln zum Opfer, aber das Preisgeld wurde im Projekt gut angelegt.

So konnten Kosten für Bauteile, Spezialwerkzeuge und Verbrauchsmaterial  daraus bestritten werden, die sonst über das Haushaltsbudget des Gymnasiums hinaus gegangen wären. Auch der Förderverein SLEIDANIA des JSG und die Bürgerstiftung Schleiden haben die einzelnen Projektschritte unterstützt, so dass die jungen ForscherInnen  loslegen konnten.

Wettberwerbsteilnahme beim „VDE LABS for CHIPS“

Vielleicht springt ja auch ein Preisgeld bei der laufenden Wettbewerbsteilnahme beim VDE (Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik e. V.)  heraus, denn das JSG hat sich aktuell mit diesem Technikprojekt beim Wettbewerb „VDE LABS for CHIPS“ beworben.

Im nächsten Schuljahr läuft das Projekt weiter, um möglichst vielen Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit zu eröffnen, hier über Fächergrenzen hinweg im MINT-Bereich Technik selbst zu entwickeln, die auch gleich Anwendung im Unterricht findet. Stefan Marenbach ist überzeugt, dass gerade die Anwendungsorientiertheit dieses Projekt zu etwas ganz Besonderem im Schulalltag macht, denn SchülerInnen entwickeln gemeinsam mit Lehrkräften und außerschulischen Partnern Geräte im Unterricht für den Unterricht. Man darf gespannt sein, welche Ideen noch verwirklicht werden!

Text: Heike Schumacher, JSG Schleiden
Fotos: Stefan Marenbach, JSG Schleiden

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