Jugend forscht

 

 

"Jugend forscht" ist deutschlandweit der bekannteste Nachwuchswettbewerb, der für seine Förderung von jungen Talenten in Fachgebieten wie Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT) bekannt ist. Jährlich gibt es bundesweit mehr als 110 Wettbewerbe, an denen Jugendliche von ca. 9 bis 21 Jahren teilnehmen können. Die Teilnehmer haben sich oft jahrelang mit einer interessanten Fragestellung für ihr Forschungsprojekt beschäftigt, das sie dann am Regionalwettbewerb der Jury vorstellen dürfen.

 

Für weitere Informationen geht es hier zur Homepage Jugend forscht.

 

Aktuelles

 

Das Schuljahr 2017/2018 war für die naturwissenschaftlich begeisterten Jungforscher des Katherl wieder ein voller Erfolg. Die fünf Projekte, die in den Fachrichtungen Biologie und Chemie beim Wettbewerb Jugend forscht antraten, wurden von der Jury am Regionalwettbewerb mit insgesamt drei Platzierungen und drei Sonderpreisen geehrt. Eine Teilnehmerin, Karina Kniel, reichte Ihre Arbeit noch auf zwei anderen Wettbewerben ein und erhielt auf diese Weise zusätzlich zu Ihrer Jufo-Auszeichnung noch einen Anerkennungspreis beim Bundesumweltwettbewerb (BUW) sowie den mit 500 € dotierten Christa-Habrich-Preis des Inner-Wheel-Club Ingolstadt.

 

Für einen anderen Schüler ging es bei Jugend forscht sogar auf Landes- und später noch auf Bundesebene weiter, wo Moritz Hamberger aus der Q11 mit dem Preis für die beste interdisziplinäre Arbeit ausgezeichnet wurde. Er ist somit der erste Jugend-forscht-Bundessieger aus dem Raum Ingolstadt überhaupt.

 

Der Wettbewerb Jugend forscht findet seit 1965 jährlich statt und kann mit Fug und Recht als das erfolgreichste Förderprogramm für junge MINT-Talente bezeichnet werden. MINT steht dabei für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik.

 

Die Schülerinnen und Schüler haben Spaß daran, sich außerhalb des Unterrichts mit einer Fragestellung zu befassen, die ihnen schon länger unter den Nägeln brennt, die sie sich speziell heraussuchen oder die ihnen von der betreuenden Lehrkraft vorgeschlagen wird. Alle Projekte, auch so überragende Ausnahmearbeiten wie die von Bundessieger Moritz Hamberger, beginnen mit einigen überschaubaren Versuchen und ein bisschen Internetrecherche. Oft finden die Jungforscher schnell erste Ansätze. Mit jeder Antwort tauchen jedoch mindestens drei neue Fragen auf, die zu neuen Experimenten und mehr Fachliteratur führen. Auf diese Weise geht das Forschen immer weiter und weiter. Jeder entscheidet selbst, wie tief er oder sie in das eigene Thema eindringen möchte. Es gibt keinen Lehrplan, keine Noten und keine vorgegebene Arbeitsweise. Niemand weiß am Anfang, wo die Reise durch die Naturwissenschaften enden wird. Auch die Organisationsform ist sehr individuell. Es gibt Projekte, die fast komplett zu Hause entstehen, andere Arbeiten wiederum benötigen die Möglichkeiten des Schullabors und wieder andere Arbeiten entstehen in Zusammenarbeit mit einem Handwerksbetrieb oder einer Hochschule. Gerade diese Individualität mit der Möglichkeit, jederzeit noch einen Schritt weiter zu gehen, macht einen großen Reiz bei Jugend forscht aus. Wenn die Arbeit dann am Wettbewerb mit einem Sonderpreis oder gar einer Platzierung prämiert wird, freut man sich natürlich umso mehr.

 

1. Platz beim Bundeswettbewerb für Moritz Hamberger

Unser Schüler Moritz Hamberger aus der Q12 wurde am Bundeswettbewerb „Jugend forscht” mit dem Preis für die beste interdisziplinäre Arbeit ausgezeichnet. Er ist somit der erste Bundessieger von Jugend forscht aus dem Raum Ingolstadt in über 50 Jahren Wettbewerbsgeschichte.

 

Moritz Hamberger gewinnt nach dem 1. Platz beim Landeswettbewerb auch den 1. Platz beim Bundeswettbewerb „Jugend forscht” im Fachbereich Chemie.

 

 

Das Ziel der vorgelegten „Jugend forscht”– Arbeit war es, Chlorella vulgaris als regenerativen Energieträger zur Herstellung von Fettsäuremethylestern (FAME) zu nutzen. Der erste Teil der Arbeit beschäftigte sich mit dem Aufbau der nötigen Verfahrenstechnik. Hierfür wurden mehrere Photobioreaktoren zur Kultivierung von Chlorella vulgaris konstruiert und schrittweise weiterentwickelt. Ein spezielles Nährmedium und die Stickstoff- und Phosphatlimitierung am Ende der Wachstumsperiode induzieren eine Umstellung des Stoffwechsels von Chlorella vulgaris. Dieser ist nun in der Lage, vermehrt Lipide zu synthetisieren, die den Ausgangsstoff der FAME Produktion darstellen. Anschließend wurden diese durch physikalische und chemische Verfahren aus der Algenzelle extrahiert und anschließend mit Methanol zu FAME verestert. Zur Trennung der FAME von den Reaktionsprodukten der Veresterung wurde sowohl eine Vakuumdestille, als auch eine Zwei-Phasen-Extraktion eingesetzt. Zum Vergleich seiner FAME mit handelsüblichem Rapsmethylester folgten zuletzt die gaschromatographischen Analysen und die Bestimmung der Siedepunkte.

 

Herzlichen Glückwunsch!

 

Weitere Informationen/Videos zu Moritz Hamberger auf der Homepage von „Jugend forscht”

2018 SchüEx und Jugend forscht

Schüler experimentieren 
Philipp Jahn, Lukas Schöffel, Felix GrillKaWaMi, das Kastanienwaschmittel ***Sonderpreis Umwelttechnik
Klara Falkenberg; Evalina JungMach der Tinte den Garaus
Jugend forscht 
Moritz Hamberger (1. Preis & Sonderpreis für erneuerbare Energien)Energiegewinnung aus Chlorella vulgaris
Karina Kniel (2. Preis & Sonderpreis für nachwachsende Rohstoffe)Kunststoff auf PLA- & Lignin-Basis
Samira Gerich (2. Preis)Komplexometrische Mineralwasseranalyse

Julian Thurner und Jonas Erl erfolgreich

Einen besonderen Erfolg konnten die beiden Schüler Julian Thurner (Q12) und Jonas Erl beim Regionalentscheid des diesjährigen Wettbewerbs „Jugend forscht” feiern. Julian Thurner erhielt mit seinem Thema „Computergenerierte und lernfähige Erzeugung abstrakter Grafiken in Java” den 1. Preis und darf damit beim kommenden Landesentscheid antreten. Der 2. Preis ging an Jonas Erl mit seiner Arbeit über verallgemeinerte Fußballmuster. Herzlichen Glückwunsch an beide Preisträger.

 

Julian Thurner verband sein Können in der objektorientierten Programmierung mit seinem Interesse für die Kunst. Es ist bekannt, dass eine computergestützte Künstliche Intelligenz (KI) im Bereich der Spieltheorie dem Menschen oftmals zumindest ebenbürtig ist – man denke z. B. an Schachcomputer –, und so stellte sich Julian die Frage, ob dem Computer auch eine Form der Intelligenz verliehen werden könne, mit deren Hilfe abstrakte, subjektiv „schöne” Bilder automatisch generiert werden könnten. Ihm gelang ein Programm, das zuerst Grafiken recht willkürlich erzeugt und anschließend aufgrund von Bewertungen des Anwenders mit Hilfe mathematischer Funktionen verändert. So werden gewisse farbliche Eigenschaften von als ansprechend wahrgenommenen Bildern verstärkt bzw. störende Farbkombination verhindert. Gerade beim Aufspüren zur Veränderung der Farbverläufe geeigneter Funktionen bewies Julian großes Durchhaltevermögen sowie eine bemerkenswerte Kreativität, so dass die künstlich erzeugten Grafiken tatsächlich bei den bewertenden Anwendern auf Wohlgefallen stießen. Ein Beispiel eines solchen „schönen Bildes” ist nebenstehend abgebildet.

 

Jonas Erl beschäftigte sich in seiner Arbeit mit sog. verallgemeinerten Fußballmustern. Der klassische Fußball setzt sich bekanntlich aus 12 regelmäßigen Fünfecken und 20 regelmäßigen Sechsecken zusammen. Die Fünfecke und Sechsecke sind so angeordnet, dass jedes Fünfeck ausschließlich von Sechsecken umgeben ist und jedes Sechseck grenzt mit jeder zweiten Seite an ein Fünfeck. Die Fünfecke sind schwarz und die Sechsecke weiß gefärbt. Während die schwarzen Seitenflächen nicht aneinandergrenzen, stößt jede weiße Seitenfläche an genau drei ebenfalls weiß gefärbte an.

 

Ein verallgemeinertes Fußballmuster liegt nun vor, wenn der betrachtete Körper aus zwei verschiedenen Sorten von Vielecken besteht und diese nach einem bestimmten Schema aneinandergrenzen und mit den Farben schwarz und weiß eingefärbt werden. Jonas konnte zeigen, dass es insgesamt zwanzig verschiedene solcher Muster gibt und fand für alle Muster einen zugehörigen Körper mit einer minimalen Anzahl an Seitenflächen. Dazu zählen z. B. der Würfelstumpf oder das entkantete Dodekaeder.

 

Im Gegensatz zum Standardfußball können die Seitenflächen beim verallgemeinerten Fußball nicht immer aus regelmäßigen Vielecken bestehen. Bei einem Würfelstumpf ist dies zwar möglich, nicht jedoch bei einem entkanteten Dodekaeder. Ziel der Arbeit war unter anderem, ein möglichst regelmäßiges entkantetes Dodekaeder zu konstruieren. Deshalb sollten die Sechsecke bzw. Fünfecke untereinander kongruent und alle Kanten des Körpers gleich lang sein. Außerdem sollten die Raumwinkel zwischen zwei Sechsecken, bzw. zwischen einem Fünf– und einem Sechseck, stets gleich groß sein. Mit diesen Vorgaben ergibt sich, dass alle (schwarz eingefärbten) Fünfecke auch regelmäßige Fünfecke sind. Bei den weiß eingefärbten Sechsecken handelt es sich allerdings nicht um regelmäßige Sechsecke, auch wenn dies auf den ersten Blick so aussieht. Die Berechnung ergibt, dass vier Winkel ca. 121,7° und zwei Winkel ca. 116,6° groß sind. Mit Hilfe seiner Berechnungen konnte Jonas ein präzises Schnittmuster erstellen und das entkantete Dodekaeder auch herstellen.

2017 Jugend forscht

Thurner Julian (1. Preis)Computergenerierte und lernfähige Erzeugung abstrakter Grafiken
Erl Jonas (2. Preis)Über die Klassifikation von Fußballmustern
Eva-Maria Schentarra, Theresa Seifert, Victoria Teßmann (3. Preis)Vom einfachen, biologischen Nagellack zum Kupferkomplex
Kniel KarinaModifikation von Polymilchsäure
Bartl DominikBreitensuche im Vergleich zur Iterativen Tiefensuche – in der Theorie und umgesetzt in Java
Heim StefanieLösen des Färbeproblems mit Backtracking

Drei Mädels entwickeln einen natürlichen Nagellack

Die Schülerinnen Eva Schentarra, Victoria Teßmann und Theresa Seifert haben mit ihrem Projekt dreimal an Jugend forscht teilgenommen. Dabei erreichten sie zweimal den zweiten Platz (2015 & 2016) und einmal den dritten Platz (2017) jeweils im Fachbereich Chemie. Außerdem erhielten die Schülerinnen im Herbst 2016 den Christa–Habrich–Preis des Inner–Wheel–Clubs Ingolstadt für naturwissenschaftlich begabte und engagierte Mädchen.

 

Bericht

"Jugend forscht" - darunter stellt man sich ja eigentlich ein Wahlfach vor, bei dem nur Freaks oder Genies mitmachen. Unsere Erfahrung, die wir in den letzten drei Jahren gesammelt haben, hat aber gezeigt, dass das gar nicht so ist.

Anfänglich waren wir nur drei Mädls der neunten Klasse, die das Fach Chemie sehr mochten und zusätzlich zum Experimentierunterricht noch mehr Praxiserfahrung im Labor sammeln wollten. Unser damaliger Chemielehrer Herr Fieber bot uns an, mit uns verschiedenste Experimente auszuprobieren. Im Sommer desselben Jahres überfielen wir ihn dann mit der Idee einen eigenen, natürlichen und leuchtenden Nagellack zu entwickeln. Herr Fieber war sofort bereit, uns bei der Umsetzung unseres Einfalls zu unterstützen und die Schule stellte uns die notwendigen Geräte und Räumlichkeiten zur Verfügung. Seitdem haben wir viele Stunden, auch in den Ferien, im Labor verbracht und sind insgesamt auf drei Jugend–forscht–Regionalwettbewerbe gefahren. Den Wettbewerb „Jugend forscht und Schüler experimentieren” gibt es auf regionaler, landesweiter und bundesweiter Ebene. Die Zuteilung zu den beiden Sparten erfolgt jeweils nach dem Alter der Teilnehmer. Auf dem Regionalwettbewerb stellen diese ihre Projekte zwei Tage lang einer Fachjury sowie der Öffentlichkeit vor. Die 1. Plätze fahren weiter auf den Landeswettbewerb. Wer dort gewinnt, darf auf den Bundeswettbewerb. Dabei gibt es nicht nur die Sparte „Chemie”, sondern außerdem noch Physik, Mathematik und Informatik, Technik, Biologie, Arbeitswelt sowie Geo– und Raumwissenschaften. Am Katherl wird das Wahlfach in den Bereichen Chemie, Biologie und Physik von Herrn Fieber, Herrn Stark und Herrn Winter angeboten. Wir haben uns sehr gefreut, auch in diesem Jahr wieder eine Platzierung, genauer den dritten Platz im Fachbereich Chemie, erreicht zu haben. Wir haben aber das Gefühl, von den Wettbewerben mehr als nur die Urkunden mitgenommen zu haben. Auf den Wettbewerben selbst, aber auch schon in der Zeit der Vorbereitung und der Erforschung unseres Themas haben wir gelernt, selbstständig und systematisch zu arbeiten, wissenschaftliche Arbeiten zu verfassen, mit Rückschlägen im Forschungsprozess richtig umzugehen und selbstbewusster zu werden. Rückblickend können wir über unsere Zeit bei „Jugend forscht” sagen, dass es keineswegs eine langweilige oder gar verschwendete Zeit war. Wir haben diesen Ausgleich zum normalen Schulalltag sehr genossen.

 

Eva Schentarra, Victoria Teßmann und Theresa Seifert Q 12