MINT-Hackathon an der Universität Koblenz: Schülerinnen und Schüler „hacken“ die Umwelt

Insgesamt nahmen 19 Schülerinnen und Schüler der 12. Klasse des Gymnasiums auf dem Asterstein in Koblenz und des Ausonius-Gymnasiums in Kirchberg am MINT-Hackathon an der Universität Koblenz teil.

Ausgangslage für die Problemstellung, mit der sich die Lernenden beim zweitägigen Hackathon auseinandersetzen sollten, war das massive Fischsterben in der Oder im Jahr 2022. Damit eine ähnliche Umweltkatastrophe in der Region um Koblenz frühzeitig erkannt und dann notfalls rechtzeitig eingegriffen werden kann, bestand die Aufgabe der Schülerinnen und Schüler, die entweder einen Physik- oder einen Chemieleistungskurs besuchen, darin, in interdisziplinären und schulübergreifenden Teams ein Monitoring-Konzept zu planen, zu testen und schließlich zu präsentieren, um geeignete Umweltdaten aus der Region sammeln und analysieren zu können.

Zu diesem Zweck entnahmen die Schülerinnen und Schüler zunächst Boden- und Gewässerproben aus der Umgebung und analysierten sie experimentell in den Chemielaboren der Universität Koblenz.

So wurden etwa Bodenproben auf ihren Humusgehalt untersucht oder mit Hilfe verschiedener Sensoren, die Dank der Unterstützung durch die Zschimmer & Schwarz Chemie GmbH angeschafft werden konnten, sowie quantitativer und qualitativer Analysen ermittelt, welche Ionen in welcher Konzentration im Moselwasser vorhanden sind oder wie hoch der Sauerstoffgehalt in den verschiedenen Gewässern ist.

In den Physik- und Technikräumen interpretierten die Schülerinnen und Schüler die Fragestellungen aus physikalisch-technischer Sicht. Dabei nutzten sie die neuen Experimentiermöglichkeiten mit einem „Umweltkoffer“, der dank der finanziellen Unterstützung angeschafft werden konnte. Dieser Koffer ist speziell auf die Untersuchung von Luft, Boden und Wasser ausgerichtet und enthält zahlreiche Sensoren und digitale Messgeräte. Die Teilnehmenden des MINT-Hackathons erarbeiteten, welche Daten für eine gesunde Lebensumwelt relevant sind und wie diese aussehen müssen. Neben den bereits beschriebenen Bodendaten untersuchten sie auch technische Umsetzungen zur automatisierten Erfassung von Umweltdaten aus der Luft auf Basis der Entwicklungsplattform Arduino und wie diese nachhaltig gebaut werden können - zum Beispiel durch den 3D-Druck eines widerstandsfähigen Gehäuses. Hier konnten aufgrund der finanziellen Unterstützung durch den Projektförderer, Schülerinnen und Schüler aus einem breiten Portfolio an Sensoren und Mikrocontrollern auswählen und entschieden sich letztlich für die Untersuchung von C0₂- und Feinstaubkonzentrationen. Die Schülerinnen und Schüler entwickelten zudem eigene Aufnahmegeräte. Eine besondere Leistung war die Auswertung der Umweltdaten über Bluetooth und die App „Phyphox“, welche sie stolz in der Abschlusspräsentation vorstellen konnten.

Schülerteams präsentierten ihre Konzepte

Schließlich präsentierten alle Teams ihre Konzepte zum Umweltmonitoring der Region vor den anderen Gruppen und erhielten Feedback zu ihrer Forschung. Zukünftig sollen weitere MINT-Hackathons an der Universität Koblenz stattfinden, bei denen Schülerinnen und Schüler die Umwelt „hacken“ können.

Der MINT-Hackathon wurde von der Didaktik der Physik und Techniklehre (Dr. Johannes Lhotzky) und der Didaktik der Chemie (Prof. Dr. Stefan Müller) der Universität Koblenz organisiert und von der Zschimmer & Schwarz Chemie GmbH großzügig mit einer Spende unterstützt.

Die Veranstaltung soll durch das interdisziplinäre Arbeiten nicht nur das Verständnis der Schülerinnen und Schüler für die jeweils andere Disziplin fördern, sondern auch Soft Skills wie Teamarbeit, Problemlösungskompetenz und Innovationsfähigkeit. Ziel ist es, die Jugendlichen für naturwissenschaftliche Forschung und ein Studium in den naturwissenschaftlichen Fächern zu begeistern. Der positiven Rückmeldung der Schülerinnen und Schüler im Anschluss an den ersten MINT-Hackathon zufolge kam dabei vor allem die Möglichkeit zum eigenständigen Experimentieren und die produktive Arbeitsatmosphäre sehr gut an.

Unterstützt wurden Lhotzky und Müller bei der Durchführung des MINT-Hackathons von Merten Joost (Abteilung Physik), Marcus Thielmann (Techniklehre) sowie von den Hilfskräften Lars Heuchemer (Chemie) und Nico Wollscheid (Chemie).