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Physical Computing im MINT-Unterricht – senseBox Grundlagenworkshop

Die Re:edu GmbH & Co. KG ist ein StartUp aus Münster, das Lösungen für Bildung, Forschung, Nachhaltigkeit und Beteiligung - digital und offen - für alle Menschen anbietet. Unter anderem ist es Entwickler und Hersteller der Open-Source-Wetterstation senseBox (https://sensebox.de/). Das an der Universität Münster entstandene Produkt gibt es als senseBox:home - eine stationäre DIY-Wetterstation, und als senseBox:edu - ein Hardware-Set, das in Universitäten und Schulen eingesetzt wird. Dabei steht vor allem das eigenständige Bauen einer Wetterstation, die Umsetzung vieler weiterer Projekte aus dem MINT-Bereich sowie die Programmierung über die grafische Programmieroberfläche 'Blockly für senseBox' im Vordergrund. Beide Sets bestehen aus einem Mikrocontroller, verschiedenen Sensoren (z.B. Temperatur, Luftdruck, Luftqualität etc.) und einem Gateway (z.B. WiFi, LoRaWan etc.). Letzteres dient dem Teilen der erhobenen Messwerte auf der openSenseMap, einer offenen Umweltdatenplattform für jedermann. Im Workshop werden die Teilnehmenden auf den Einsatz der senseBox im MINT-Unterricht vorbereitet, indem nach einem theoretischen Input zur Vorstellung des senseBox-Ökosystems das eigenständige projektbasierte Arbeiten mit der Hardware und Software fokussiert wird.

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Lehrer:innenfortbildung Quantum Computing @ School

Quantencomputer versprechen herausragende Leistung für bestimmte Probleme, die für heutige Computer als unlösbar gelten. Zwei Technologien, der gatterbasierte Quantencomputer und der Quantenannealer, haben sich in den letzten Jahrzehnten etabliert und erreichen ein immer größer werdendes, öffentliches Interesse. Wie funktioniert nun ein Quantencomputer? Welche Kenntnisse benötigt man, um selbst Programme für eine solche Maschine zu entwickeln und was kann der Quantencomputer eigentlich? In dem angebotenen Workshop werden die Teilnehmer zuerst mit der Technologie heutiger Quantencomputer vertraut gemacht. Dazu werden die wichtigsten Grundlagen der Quantenphysik, die das Verständnis der Funktionsweise eines Quantencomputer erleichtern, anschaulich und formelfrei erklärt. Es folgen Hands-On Beispiele, bei denen selbst auf real existierenden Quantencomputern gearbeitet werden kann. Dazu wird mit den Teilnehmern im Kurs der Zugang zu einem gatterbasierten Quantencomputer von IBM und einem Quantenannealer von D-Wave eingerichtet. Die Thematik Quantum Computing eignet sich auch für Schülerprojekte z.B. im Rahmen von Jugend forscht. Wir stellen das Projekt "Lösung des n-Damenproblems auf einem adiabatischen Quantencomputer" aus dem Schuljahr 2018/19, das erfolgreich bei Jugend forscht abgeschnitten hat.

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Gravitationswellen-Astronomie DPG-Lehrerfortbildung | Beitrag zum Wissenschaftsjahr "Unser Universum"

DPG-Lehrerfortbildung: Gravitationswellen-Astronomie

Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. Karl-Heinz Lotze (U Jena), Prof. Dr. Andreas Malmendier (Utah State University), Dr. Frank Ohme (MPI für Gravitationsphysik, Hannover), Dr. Gudrun Wanner (MPI für Gravitationsphysik, Hannover) 

im Physikzentrum Bad Honnef
26. bis 30. Juni 2023

Der direkte Nachweis von Gravitationswellen ist das Ziel großer internationaler Detektor-Kollaborationen wie LIGO, GEO600 und Virgo. 
Die Gravitationswellen-Teleskope sind riesige Michelson-Interferometer, bei denen die modernsten Erkenntnisse der Quantenoptik Anwendung finden.
Das LIGO-Konsortium hat zum ersten Mal im September 2015 direkt Gravitationswellen von zwei kollidierenden Schwarzen Löchern nachweisen können. Im Jahr 2017 wurden Barry Barish, Kip Thorne and Rainer Weiss dafür mit dem Nobelpreis in Physik ausgezeichnet.

Indirekte Beweise für die Existenz von Gravitationswellen ergaben sich allerdings schon in den Achtziger Jahren durch die Beobachtung eines Doppelpulsars. Theoretisch vorhergesagte Abstrahlungsverluste durch Gravitationswellen müssen eine Verringerung des Abstandes beider Sterne zur Folge haben, was wiederum deren Umlaufdauer reduzieren sollte. Diese Verringerung der Orbitalperiode konnte tatsächlich durch radioastronomische Beobachtungen bestätigt werden, wofür schon 1993 Joseph Taylor und Russell Hulse mit dem Nobelpreis geehrt wurden.

Die Gravitationswellen-Astronomie bietet auch aus pädagogisch-didaktischer Sicht viel. Fundamentale Theorien der Physik wie Mechanik, Optik, Wellentheorie, Relativitätstheorie und Astronomie verbinden sich hier mit Datenanalyse und einer Vielzahl von Simulationen, Projekten und Lehrplänen, die online zur Verfügung stehen und die Behandlung von Gravitationswellen-Astronomie als multimediales und interaktives Lernprojekt fördern können.

In den Vorträgen und Workshops sollen einige wichtige Konzepte aller Facetten der Gravitationswellen-Astronomie herausgearbeitet und Ideen und Anregungen für den Physikunterricht entwickelt werden. Wir wollen insbesondere fragen, welche neuen astronomischen Erkenntnisse wir den ersten Jahren der direkten Beobachtung von Gravitationswellen verdanken und welche Pläne für den Bau neuer Detektoren es gibt. Auch historische Aspekte sollen eine Rolle spielen.

Die Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung hat ein Förderprogramm ins Leben gerufen, um aktiven Lehrkräften und Lehramtsanwärtern die Teilnahme an den Fortbildungen zu erleichtern. Die folgenden Teilnehmergruppen können finanziell bezuschusst werden:

• Referendare und Lehramtsstudierende: Komplette Erstattung der Kosten für Übernachtung und Verpflegung!
• Lehrkräfte im aktiven Schuldienst und DPG Mitglieder: Zuschuss bis 60% der Kosten.
• Lehrkräfte im aktiven Schuldienst, keine DPG Mitglieder: Zuschuss bis 25% der Kosten.

DPG Kurse sind auch für Nichtmitglieder offen. Infos zur DPG-Mitgliedschaft: https://www.dpg-physik.de/ueber-uns/mitgliedschaft/

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LERNEN.cloud-Forum 2023: Wie begeistere ich meine Schüler:innen für MINT? Digital – Interaktiv – Kreativ

Mit einem speziellen Fokus auf den MINT-Bereich möchten wir mit Ihnen auf dem diesjährigen LERNEN.cloud-Forum vom 11.07.-12.07.2023 als Präsenzveranstaltung am Hasso-Plattner-Institut (HPI) in Potsdam herausarbeiten, wie innovative Lehrkonzepte mit digitalen Medien für diese Fächer aussehen, damit nicht nur ein anregender Unterricht gewährleistet ist, sondern gleichzeitig auch Interaktivität, Kreativität und Diversität gefördert werden.

In den letzten Jahren ist der Einsatz digitaler Medien im Schulunterricht weitestgehend fester Bestandteil des Lehr- und Lernprozesses geworden. Damit geht eine Neugestaltung des Unterrichts einher, die gleichermaßen den veränderten Lerngewohnheiten der Schüler:innen Rechnung trägt. Der Fokus liegt dabei weniger auf der konzentrierten Lern-, sondern vor allem auf der Erprobungs- und Festigungsphase. Wie lassen sich unter diesen veränderten Rahmenbedingungen nun digitale Medien im Unterricht sinnvoll einsetzen? Wie erfolgt die zielgerichtete Verbindung von digitaler und analoger Lernumgebung? Wie sehen darauf aufbauend innovative Unterrichtskonzepte mit digitalen Medien aus, die gleichzeitig Kreativität und Diversität fördern

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Physical Computing im MINT-Unterricht – senseBox Grundlagenworkshop

Die Re:edu GmbH & Co. KG ist ein StartUp aus Münster, das Lösungen für Bildung, Forschung, Nachhaltigkeit und Beteiligung - digital und offen - für alle Menschen anbietet. Unter anderem ist es Entwickler und Hersteller der Open-Source-Wetterstation senseBox (https://sensebox.de/). Das an der Universität Münster entstandene Produkt gibt es als senseBox:home - eine stationäre DIY-Wetterstation, und als senseBox:edu - ein Hardware-Set, das in Universitäten und Schulen eingesetzt wird. Dabei steht vor allem das eigenständige Bauen einer Wetterstation, die Umsetzung vieler weiterer Projekte aus dem MINT-Bereich sowie die Programmierung über die grafische Programmieroberfläche 'Blockly für senseBox' im Vordergrund. Beide Sets bestehen aus einem Mikrocontroller, verschiedenen Sensoren (z.B. Temperatur, Luftdruck, Luftqualität etc.) und einem Gateway (z.B. WiFi, LoRaWan etc.). Letzteres dient dem Teilen der erhobenen Messwerte auf der openSenseMap, einer offenen Umweltdatenplattform für jedermann. Im Workshop werden die Teilnehmenden auf den Einsatz der senseBox im MINT-Unterricht vorbereitet, indem nach einem theoretischen Input zur Vorstellung des senseBox-Ökosystems das eigenständige projektbasierte Arbeiten mit der Hardware und Software fokussiert wird.

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Naturphänomene

DPG-Lehrerfortbildung: Naturphänomene

Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. Michael Vollmer (TH Brandenburg)

im Physikzentrum Bad Honnef
9. bis 13. Oktober 2023

Die fachliche Fortbildung wird exemplarisch einzelne Naturphänomene behandeln, zum einen von den physikalischen Grundlagen her, zum anderen auch für den direkten Einsatz im Unterricht. Themen reichen von der atmosphärischen Optik über akustische Phänomene und das Erdmagnetfeld sowie der Bionik bis hin zu Naturgefahren und vielem mehr.

Ablauf: Der Kurs beginnt am Montag mit einem gemeinsamen Mittagessen um 12:30 Uhr, und endet nach einem Mittagessen 12:30 - ca. 14:00 Uhr am Freitag.

Die Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung hat ein Förderprogramm ins Leben gerufen, um aktiven Lehrkräften und Lehramtsanwärtern die Teilnahme an den Fortbildungen zu erleichtern. Die folgenden Teilnehmergruppen können finanziell bezuschusst werden:

• Referendare und Lehramtsstudierende: Komplette Erstattung der Kosten für Übernachtung und Verpflegung!
• Lehrkräfte im aktiven Schuldienst und DPG Mitglieder: Zuschuss bis 60% der Kosten.
• Lehrkräfte im aktiven Schuldienst, keine DPG Mitglieder: Zuschuss bis 25% der Kosten.

DPG Kurse sind auch für Nichtmitglieder offen. Infos zur DPG-Mitgliedschaft: https://www.dpg-physik.de/ueber-uns/mitgliedschaft/

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Creative Days-Workshop

Es ist wieder so weit! Die nächste Creative Days-Fortbildung findet am 13. & 14.10.2023 an der Universität Münster statt.

Sie haben Lust, sich endlich mal wieder kreativ aufzuladen und inspirieren zu lassen?

Sie wollen mehr Pep auf der Tafel, hübschere Arbeitsblätter, einen bühnenreifen Stand vor der Klasse und digitale Skills?

In unserer 2-tägigen Fortbildung bringen wir Ihnen kreative Methoden näher, um (Physik-)Unterricht ideenreich zu gestalten. Sie haben die Möglichkeit, verschiedene Bausteine aus den Modulen "Körpersprache", "Theater & Stimme", "Sketchnotes", "Kreative Präsentationsmethoden" und "Digitale Medien“ auszuwählen. Abgerundet wird unser Angebot durch eine authentische Arbeitsatmosphäre, umfangreiche Materialien und fachkundige Dozent:innen. Es bleiben also keine Wünsche offen.

Anmeldung bis zum 30.09.2023 unter creative.days@uni-muenster.de

Es sind keine Vorkenntnisse notwendig!

Preise für Lehrkräfte 80,00 Euro / für Referendare 50,00 Euro / für Studierende 40,00 Euro

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Low-cost Schülerexperimente zur Quantentechnologie

DPG-Lehrerfortbildung: Low-cost Schülerexperimente zur Quantentechnologie

Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. Markus Gregor (FH Münster), Prof. Dr. Stefan Heusler (Universität Münster), Dr. Alexander Pusch (Universität Münster)

im Physikzentrum Bad Honnef
26. bis 29. November 2023

Der Physikunterricht in der Sekundarstufe II ist durch Schlüsselexperimente geprägt. Aufgrund der komplexeren und meist auch teureren experimentellen Aufbauten können - anders als in der Sekundarstufe I - oftmals allerdings nur Demonstrationsexperimente bzw. Animationen, Simulationen und Videos anstelle von Schülerexperimenten eingesetzt werden. Für die Lernenden geht so aber ein Teil der Erfahrungen verloren, die in einem selbst durchgeführten Experiment gesammelt werden können. Das Zuschauen beschränkt die Erfahrungen auf optische und akustische Eindrücke aus der Zuschauerperspektive. Haptische Rückmeldung und Eindrücke über das nötige Feingefühl während experimenteller Handlungen, etwa bei der Justage (moderner) Wellen- und Quantenoptischer Experimente, werden so kaum vermittelt.

Zentrales Element der Fortbildung sind ausgedehnte Workshopphasen, in denen neue Low-Cost-Schülerexperimente (auf Basis von 3D-Druck und Microcontrollern) zur Wellen- und Quantenoptik in Theorie und Praxis vorgestellt werden. Die Experimente reichen von Interferometrie, über Modellexperimente zur Quantenkryptografie, bis hin zu spinabhängigen optischen Anregungen von Farbzentren im Diamanten. Flankierende Vorträge zeigen die aktuelle Bedeutung und Anwendungen der Experimente, insbesondere im Kontext von Quantencomputing, Quantenkommunikation und Quantensensorik. Alle in dieser Fortbildung gezeigten Experimente sind für den direkten Einsatz im Schulunterricht konzipiert worden.

• Referendare und Lehramtsstudierende: Komplette Erstattung der Kosten für Übernachtung und Verpflegung!
• Lehrkräfte im aktiven Schuldienst und DPG Mitglieder: Zuschuss bis 60% der Kosten.
• Lehrkräfte im aktiven Schuldienst, keine DPG Mitglieder: Zuschuss bis 25% der Kosten.

DPG Kurse sind auch für Nichtmitglieder offen. Infos zur DPG-Mitgliedschaft: https://www.dpg-physik.de/ueber-uns/mitgliedschaft/

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Low-cost Schülerexperimente zur Quantentechnologie

Vom 26.11. bis zum 29.11.23 findet in Bad Honnef eine DPG-Lehrerfortbildung zum Thema „Low-Cost-Schülerexperimente zur Quantentechnologie“ statt. Zentrales Element der Fortbildung sind ausgedehnte Workshopphasen, in denen neue Low-Cost-Schülerexperimente (auf Basis von 3D-Druck und Microcontrollern) zur Wellen- und Quantenoptik in Theorie und Praxis vorgestellt werden. Die Experimente reichen von Interferometrie, über Modellexperimente zur Quantenkryptografie, bis hin zu spinabhängigen optischen Anregungen von Farbzentren im Diamanten. Flankierende Vorträge zeigen die aktuelle Bedeutung und Anwendungen der Experimente, insbesondere im Kontext von Quantencomputing, Quantenkommunikation und Quantensensorik. Alle in dieser Fortbildung gezeigten Experimente sind für den direkten Einsatz im Schulunterricht konzipiert worden und können kostengünstig mit Hilfe von 3D-Druck hergestellt werden. Es gibt außerdem Bezugsquellen über Schülerfirmen.

Im Anschluss an die Fortbildung findet am Donnerstag den 30.11.23 ein zusätzlicher ganztägiger Workshop statt, an dem die Teilnehmerinnen und Teilnehmer jeweils ein eigenes Experimentierset zum Michelson-Interferometer herstellen. Das Set mit 3D-gedruckten Teilen und Low-Cost-Komponenten eignet sich als Basis für die in den Workshops vorgestellten Experimente. Das Experimentierset darf behalten werden und kann direkt im eigenen Schulunterricht eingesetzt werden. 

Das genaue Programm und die Anmeldemodaltitäten finden Sie unter: 

https://www.dpg-physik.de/veranstaltungen/2023/low_cost_schuelerexperimente_zur_quantentechnologie  

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"Künstliche Intelligenz in der digitalen Bildverarbeitung" Labor trifft Lehrer*in-digital!

Die Entwicklung künstlicher Intelligenz hat in vielen Bereichen rasant zugenommen.

Besonders in der digitalen Bildverarbeitung werden Methoden maschinellen Lernens erfolgreich eingesetzt, um gezielt Objekte zu erkennen, zu lokalisieren oder sogar realistisch anmutende Bilder zu erschaffen. Röntgen- oder Mikroskopieaufnahmen aus Medizin und Biologie können zum Beispiel automatisiert auf bestimmte Merkmale wie Tumorzellen untersucht werden.

In diesem Kurs erklären wir, wie ein Computer lernt, gewisse Objekte auf digitalen Bildern zu erkennen, was Neuronale Netze sind und gehen genauer auf die Mathematik hinter den gängigen Algorithmen ein. Abschließend stellen wir Anwendungen aus der aktuellen Forschung in der Molekularbiologie vor.

Labor trifft Lehrer*in ermöglicht es Lehrkräften, in die aktuelle Forschung am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) einzutauchen. Das Programm existiert seit 2011 und findet seit 2020 digital statt. Es umfasst Themen wie Stammzellen, die "Genschere" CRISPR/Cas, Künstliche Intelligenz in der Medizin oder Immunantworten auf Krebs und verbindet Kerninhalte der Lehrpläne mit dem neuesten Stand der Forschung. MDC-Wissenschaftler*innen präsentieren ihre Forschung und beantworten anschließend Fragen. In den Fortbildungen erwerben Lehrkräfte neues Fachwissen und frischen ihre Kenntnisse auf. Sie erhalten neue Anregungen für den Unterricht, knüpfen Kontakte und sind bestens über die derzeitige Forschung informiert. Zudem erhalten sie Einblicke in den Forschungsbetrieb und seine Berufsbilder, die sie mit in die Schule nehmen können. 
 

Die Veranstaltung findet in der Regel zweimal monatlich am Mittwochnachmittag von 16-17:30 Uhr statt und ist für Teilnehmende kostenlos. Nach Abschluss jedes Fortbildungstermins werden die Teilnehmenden per Umfrage um Feedback gebeten, um u.a. Verständlichkeit und didaktische Aufbereitung oder die inhaltliche Relevanz des Themas für den Schulunterricht zu bewerten. Die Rückmeldungen sind dabei ein unverzichtbares Element zur ständigen Evaluation der Inhalte und Methoden des Fortbildungsprogramms, damit diese sich an den Interessen und Bedürfnissen der Lehrkräfte ausrichtet.

Die Kurse sind von der Berliner Senatsverwaltung für Bildung, Jugend und Familie sowie dem Brandenburgischen Ministerium für Bildung, Jugend und Sport als Fortbildungen anerkannt.