JuTron-Beschleunigerphysik für junge Menschen
Ein Projekt des JuLab in Zusammenarbeit mit dem Institut für Kernphysik 4 (IKP-4)
Das Projekt wurde gefördert durch Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung EFRE sowie der Wilhelm und Else Heraeus Stiftung.
Ziel des Projektes war die Entwicklung eines Experimentierangebotes zum Thema Beschleunigerphysik für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II in Form einer Tagesveranstaltung. Das Projekt wurde gefördert durch Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung EFRE sowie der Wilhelm und Else Heraeus Stiftung. Das Zyklotron als Teilchenbeschleuniger ist im Physik-Lehrplan NRW für die Qualifikationsphase eines der 25 obligatorischen Grundkurs-Experimente und einer der 27 beispielhaften Versuche im Leistungskurs. Er kann bisher aber in keiner Schule bearbeitet werden, weder klassisch experimentell noch an einem Modell. Das Zyklotron wird lediglich mithilfe von bildlichen Darstellungen oder Computersimulationen vermittelt. Dies wird der Bedeutung des Zyklotrons kaum gerecht, wenn man den Nutzen für die Forschung, Industrie und Medizin bedenkt.
JuLab und IKP-4 stellen sich der sich hieraus ergebenden notwendigen Herausforderung.
Das im Rahmen des Projektes entwickelte Lern-Zyklotron ist ein wertvolles Werkzeug, um eine theoretische Abhandlung durch praktische Erfahrungen zu veranschaulichen. Das ebenfalls erarbeitete Konzept zur systematischen Heranführung der Schülerrinnen und Schüler an die Prinzipien und das Zusammenspiel der verschiedenen physikalischen Aspekte durch selbstständiges Experimentieren, führt schließlich zum nachhaltigen Begreifen der Thematik. Darüber hinaus stellt die Anbindung der lehrplanrelevanten Fragestellungen an aktuelle Forschungsthemen und -projekte eine Bereicherung und eine sinnvolle Ergänzung zum Schulunterricht dar und bewirbt das berufliche Spektrum im Bereich Physik und Ingenieurwissenschaften.
Die direkte Zusammenarbeit mit dem St.-Bernhard-Gymnasium Willich gewährleistet die passgenaue Anbindung an das NRW Curriculum.
Zusätzlich hat der Mathematik- und Physiklehrer Matthias Borchardt ein Simulationsprogramm entwickelt, mit dem die Funktionsweise eines klassischen Zyklotrons nachvollzogen werden kann. Vielen Dank für diese tolle Ergänzung! Auf seiner eigenen Internet-Seite gibt es zahlreiche Unterrichtsmaterialien aus den Themenbereichen Physik und Astronomie zu finden, auch kann das Simulationsprogramm dort heruntergeladen werden.
Entwicklungsziele im Überblick:
- Ausarbeitung der Teilchenbeschleuniger-Grundlagenexperimente
- Entwicklung und Bau eines Lern-Zyklotrons
- Entwicklung eines mechanischen und elektrostatischen Analogons
- Didaktische Reduktion und Zuschnitt eines Experimentiertages
- Erstellung von Arbeitsmaterialien für Schülerinnen und Schüler
- Erstellung von Arbeitsmaterialien und/oder Vorversuchen für Lehrerinnen und Lehrer
- Organisation von themenspezifischen Institutsführungen auf dem Jülicher Forschungscampus
- Berufsorientierung im Kontext von Teilchenbeschleunigern
Das Projekt startete am 1.10.2017 mit einer planmäßigen Laufzeit von drei Jahren.
Ansprechpartnerin
Ina Keutmann