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Proteine und ihre (Fehl-)Faltung: Amyloidbildung und Neurodegeneration

Proteine nehmen nach ihrer Bildung eine dreidimensionale Faltstruktur ein. Geht auf dem Weg dorthin etwas schief, meist durch Mutationen im kodierenden Gen, kommt es zu fehlerhafter Faltung und Aggregation. Die Aggregate oder Amyloide stellen eine Herausforderung für die Zellen dar, in denen sie produziert und abgelagert werden. Am Ende des Prozesses stehen neurodegenerative Erkrankungen, wie Alzheimer oder seltene Erkrankungen wie Huntington. Doch was genau passiert im Gehirn zwischen der Fehlfaltung und dem Absterben von Nervenzellen? Essigfliegen und künstliche Intelligenz helfen bei der Findung von Antworten.

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Fortbildung zum Experimentierkoffer Boden

Boden ist ein kostbares Gut - ein Schatz, den es zu bewahren gilt.
Ausgehend von den vielen Funktionen, die Boden hat, reflektieren wir seine Bedeutung für uns Menschen im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung.

Anhand einfacher, interdisziplinärer und schülerorientierter Experimente analysieren wir die Zusammensetzung (Luft, Wasser, Lebewesen, Korngrößen) sowie ausgewählte physikalische, chemische und biologische Eigenschaften des Bodens. Die dafür benötigten Bodenproben nehmen wir vor Ort selbst.

Die Experimente finden sich auch im vom JuLab entwickelten Experimentierkoffer "Boden" wieder. Hauptzielgruppe der schriftlichen Materialien sind Kinder der Jahrgangsstufen 3-6.

Für Kinder der Klassen 1-2 und Kindergarten bietet er Material und Inspiration für altersgerechte Forschung zum Thema. Der Koffer ist mit Geräten, Chemikalien, Schülerarbeitsmaterialien in Klassenstärke und einem Lernbegleitheft ausgestattet.

Die Fortbildung berechtigt Sie, diesen für Ihre Schulklasse/Lerngruppe auszuleihen.

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Geschichte der Quantenphysik / Quantenphysik im Alltag

DPG-Lehrerfortbildung

im Physikzentrum Bad Honnef
21. bis 25. Oktober 2024

Teil I (21.-23. Oktober): Geschichte der Quantenphysik

Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. Arne Schirrmacher (HU Berlin), Dr. Christian Joas (Niels-Bohr-Archivs, Kopenhagen)

Rechtzeitig vor Beginn des Quantenjahres 2025, in dem die Quantenmechanik 100 Jahre alt wird, will die Fortbildung zur Geschichte der Quantenphysik Lehrerinnen und Lehrer auch historisch einmal auf den neusten Stand bringen. Zu oft werden im Physikunterricht Anekdoten und vermeintliche Geschichten wiederholt, die lange widerlegt sind: von h wie Hilfsgröße zu Heisenbergs Heureka auf Helgoland. Darüber hinaus können Episoden aus der Physikgeschichte auch im Unterricht didaktisch sinnvoll eingesetzt werden und helfen zudem, ein realistischeres Bild von der physikalischen Forschung zu geben.
Physikalische Ergebnisse waren selten Gedankenblitze einzelner Genies, sondern ergaben sich aus der Zusammenarbeit vieler. Und so ist insbesondere die Geschichte der Quantenphysik vom Planckschen Wirkungsquantum, der Einsteinschen Lichtquantenhypothese, über Atommodelle von Bohr und vielen anderen, die Versuche von Franck und Hertz oder von Stern und Gerlach, schließlich die Quantenmechanik von Born, Heisenberg und Jordan bzw. Schrödinger und Dirac mit ihren vielfältigen Anwendungen und Interpretationen eine spannende aber durchaus komplexe Entwicklung. Diese war nur im Teamwork von vielen Personen und im Zusammenwirken mehrerer wissenschaftlicher Zentren möglich. Wer sich heute für Physik interessiert – ob in der Schule im Studium oder im Beruf – dem kann der neuere Forschungsstand der Physikgeschichte ein realistischeres Bild der physikalischen Praxis geben. Denn auch für die heutige physikalische Forschung gilt, was schon vor 100 Jahren der Fall war: Schwierige Fragen zum Verständnis der Natur werden am erfolgreichsten durch Teamwork gelöst. Auch das lernt man am besten schon in der Schule.

Teil II (23.-25. Oktober): Quantenphysik im Alltag

Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. Stefan Heusler (Universität Münster), Prof. Dr. Axel Lorke (Universität Duisburg-Essen), Prof. Dr. Rainer Müller (TU Braunschweig)

Quantenphysik prägt unseren Alltag – vom durchsichtigen Fensterglas über den Magnet am Kühlschrank der eigenen Küche, bis hin zu Kunst und Literatur. Häufig ist uns nicht bewusst, dass physikalisch nur die Quantenphysik eine tiefere Beschreibung dieser Alltagsphänomene ermöglicht. In dieser Fortbildung liegt der Schwerpunkt auf diesem Alltäglichen, nicht auf der Hochtechnologie. Von Vorträgen über Alltags-Quantenphysik über Workshops mit modernen Schulexperimenten bis hin zum Einfluss der Quantenphysik auf die Literatur deckt dieser Teil der Fortbildung ein breites Spektrum von Themen ab, die gerade in Kombination mit der „historischen“ Brille des ersten Teils einen guten Einblick in die Erkenntnisgeschichte der modernen Physik bietet.

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.

Hinweis: Beide Teile der Fortbildung lassen sich auch einzelnen buchen.

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

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Forschung trifft Schule: Online-Fortbildung für Lehrkräfte zur Astroteilchenphysik

Wir laden Sie ein, mit uns einen Vormittag lang (13 - 18 Uhr) in die Astro(teilchen)physik einzutauchen. Wissenschaftler und Didaktiker geben Ihnen einen Einblick in die Grundlagen der Astrophysik, erläutern die moderne Forschung anhand einer Online-Besichtigung und zeigen Ihnen ein Programm für den Einsatz im Schulunterricht.

Inhalte:

• Einführung in die nukleare Astrophysik
• Live Online-Besichtigung des Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)
• Auswertung von echten Daten verschiedenster Experimente zur Messung kosmischer Teilchen mittels "Cosmic@web"
• Einbindung der Thematik in den Schulunterricht

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Sag mal „E = mc2“ – Physik sprachsensibel unterrichten

Die Förderung in der deutschen Sprache ist Aufgabe des Unterrichts in allen Fächern. Die Fachsprache der Physik teilt sich mit der Bildungssprache einen gemeinsamen Funktionswortschatz, der im Physikunterricht authentisch gefördert werden kann und für das fachliche Verständnis wichtig ist. Regelmäßige Schreibanlässe auch in mündlichen Nebenfächern haben sich als wichtig für den Erwerb der konzeptuell schriftlichen Fach- und Bildungssprache erwiesen. In der Lehrerfortbildung wird am Beispiel der sprachlichen Handlung ERKLÄREN gezeigt, wie solche Schreibanlässe in Verbindung mit einem Scaffolding eingesetzt werden können, um Schülererklärungen fachlich und sprachlich zu verbessern. Basis der Fortbildung sind Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt SchriFT, das im Schuljahr 19/20 eine Schreibförderung im Physikunterricht der 8. Klassen an Gesamtschulen durchgeführt und evaluiert hat.

In der Fortbildung erhalten Sie Einblicke in

• die Modellierung der sprachlichen Handlung ERKLÄREN für den Physikunterricht
• Konzepte und Methoden der Sprach- und Schreibförderung
• die Planung einer Unterrichtsreihe nach Scaffolding-Gesichtspunkten
• konkrete Unterrichtsbeispiele aus dem SchriFT-Projekt

Ablauf der Fortbildung

In einem ersten Termin werden die theoretischen und praktischen Grundlagen vermittelt. Dann folgt eine Praxisphase, in der Sie die Konzepte im eigenen Unterricht anwenden, um abschließend in einem zweiten Termin die Erfahrungen und Ergebnisse gemeinsam auszuwerten und zu reflektieren.

Diese Veranstaltung entspringt dem von der Stiftung Mercator geförderten UA Ruhr Projekt „Fit im Fach durch sprach- und kultursensiblen Unterricht“ und gehört dort in den Bereich der Zusatzkurse.

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Berufsorientierung im MINT-Unterricht – Ideenwerkstatt für Science on Stage-Lehrkräfte und Jugend forscht Projektbetreuende

Unter dem Titel „Berufsorientierung im MINT-Unterricht – Ideenwerkstatt für Science on Stage-Lehrkräfte und Jugend forscht Projektbetreuende“ veranstaltet die Stiftung Jugend forscht e. V. mit dem Kooperationspartner Science on Stage Deutschland e. V. vom 8. bis 9. November 2024 ein bundesweites Qualifizierungsangebot in Ulm.

Lehrkräfte spielen eine wichtige Rolle, wenn es darum geht, das Interesse für MINT-Berufe bei
Kindern und Jugendlichen zu wecken. Es gibt einen großen Bedarf an Berufsorientierung im
MINT-Unterricht, die Umsetzung sieht jedoch von Schule zu Schule unterschiedlich aus. Oft fin-
det die Berufsorientierung ohne Bezug zu Schulfächern und nur punktuell statt. Dabei bieten sich
gerade MINT-Themen an, um Schüler*innen Berufsfelder zu zeigen, in denen es gute Chancen
am Arbeitsmarkt gibt und sie mit MINT-Wissen etwas positiv bewegen können.

Bei unserer Ideenwerkstatt steigen Sie in das Thema Berufsorientierung ein und erarbeiten prak-
tische Vorschläge für Ihren eigenen Unterricht. Ziel ist es, dass Sie am Ende der Veranstaltung Ideen und Methoden an der Hand haben, wie Sie Berufsorientierung in Ihren Unterricht integrieren, Ihren Schüler*innen die Vielfalt der MINT-Berufe zeigen und ihre Schüler*innen beim Entdecken ihrer persönlichen Stärken und Berufswünsche unterstützen können.

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Lehren und Lernen mit und über KI in Physik

DPG-Lehrerfortbildung

Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. Jochen Kuhn und Dr. Stefan Küchemann (LMU München)

im Physikzentrum Bad Honnef
17. bis 20. November 2024

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Radioaktivität und ionisierende Strahlung (zweitägige Fortbildung)

In dieser Fortbildung können Sie Ihre praktischen und didaktischen Kompetenzen rund um das Thema Radioaktivität und ionisierende Strahlung vertiefen und bekommen außerdem einen umfangreichen Einblick in die entsprechende nutzeninspierierte Forschung und den Strahlenschutz im Forschugnszentrum Jülich.
Inhalte der Fortbildung
Laborphasen: Ausprobieren und Diskutieren schulischer Experimentierstationen mit und ohne Strahlerstift
Nebelkammer: Experimente, Informationen zum Nachbau und schulischen Einsatzmöglichkeiten
Institutsführung: Informationen von Wissenschaftlern zur Strahlenschutzüberwachung im Forschungszentrum Jülich
Exkursion: Besichtigung eines ehemaligen Forschungsreaktors mit Informationen zum Rückbau durch die "Jülicher Entsorgungsgesellschaft für Nuklearanlagen" (JEN)
Unterrichtsmaterial: Modellexperiment "Würfel", Low-Budget-Eigenbau des Experiments zum Mitnehmen
Fachvortrag: "Decoding the human brain using radioactivity"
Gesprächsrunde: Modelle im Unterricht - Nutzen und Grenzen (am Beispiel des Würfelexperiments)

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Strukturbiologie im Wandel der Zeit – Wie wir Krankheiten noch besser verstehen (werden)

Den dreidimensionalen Aufbau von Proteinen zu analysieren, ist eine essentielle Disziplin in der Molekularbiologie. Dabei bedienen wir uns mittlerweile eines großen Methodenspektrums, welches von Röntgenstrahlung über Mikroskopie bis hin zu künstlicher Intelligenz reicht.

In der Fortbildung zeigen wir Ihnen, wie die moderne Strukturbiologie auf Altbewährtes zurückgreift und gleichzeitig neuste Entwicklungen nutzt, um Proteinstrukturen zu bestimmen (Und dies findet längst nicht mehr nur im Reagenzglas statt…).

Nach einer kurzen Einführung und einem virtuellen Rundgang durch unsere Labore sehen Sie am Beispiel eines Motorproteins, das gegen das Grippevirus aktiv ist, warum die Struktur solch molekularer Maschinen eng an deren Funktion gekoppelt ist und was wir daraus für das Verständnis von Krankheiten lernen können.

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Medizinische Bildgebung an der Schnittstelle zwischen Physik, Biologie und Datenwissenschaften

Was ist ein Bild? Wie befördern die Naturwissenschaften methodische Entwicklungen in der medizinischen Bildgebung? Ist der Einsatz künstlicher Intelligenz in der Medizinischen Bildgebung eine Sprunginnovation? Welchen Beitrag kann die medizinische Bildgebung zur Digitalen Gesundheit leisten? Was können wir mittels Schnittbildgebung aus Bevölkerungsstudien lernen?  Diese und andere Fragen werden im Vortrag addressiert. Nicht zuletzt gehört dazu auch die Frage nach der Rolle der medizinischen Schnittbildgebung in der klinischen Diagnostik. Zur Beantwortung dieser Fragen werden technische Grundlagen, Anwendungen und Fallbeispiele vermittelt. Wer darüber hinaus weitere brennende Fragen zu dieser Thematik addressiert sehen möchte kann diese im Vorfeld gern an labortrifftlehrerin@mdc-berlin.de senden.