16.09. Vom Licht der Erkenntnis

Am Freitag, den 13. September 2019, fanden im Rahmen der Festwoche zur Feier des 150-jährigen Bestehens des Lessing-Gymnasiums Döbeln zwei inhaltsgleiche Festvorlesungen des Fachbereiches Naturwissenschaften statt: eine am Vormittag für Schüler der Jahrgangsstufe 10 und eine am Abend für die interessierte Öffentlichkeit. Dabei wurde in sieben Abschnitten anhand unterschiedlicher Themen beispielhaft dargelegt, wie sich der naturwissenschaftliche Unterricht in den letzten 150 Jahren gewandelt hat.

Den physikalischen Anfang machte Herr Hohlfeld, der nach einem kurzen Abriss über den wissenschaftlichen Kenntnisstand zu Zeiten der Schulgründung anhand der zunehmend komplexer werdenden Messung der Fallbeschleunigung eindrucksvoll demonstrierte, welche Herausforderungen selbst in einem im Ansatz simplen Experiment stecken. Ausgehend vom Fallenlassen eines Tennisballs wurde schnell deutlich, wie schwierig sich eine präzise Zeiterfassung mittels einer Taschenuhr gestaltet. Das Entschleunigen des Experiments durch Verlagerung auf eine schiefe Ebene beziehungsweise durch die Edwoodsche Fallmaschine brachte zwar ein höheres Maß an Präzision, jedoch auch Reibungseinflüsse mit sich. Erst Mitte des 20. Jahrhunderts seien mit der elektronischen Zeiterfassung verlässliche Messungen in Echtzeit möglich gewesen, die sich bis in die heutige Zeit derart weiterentwickelt haben, dass nun jeder Schüler einzig mithilfe seines Taschenrechners und eines Entfernungsmessers seine ganz persönliche Fallkurve aufnehmen, verarbeiten, darstellen und regressiv auswerten und dabei den Ortsfaktor auf weniger als ein halbes Prozent genau bestimmen kann. Ferner eröffnet die zeitgenössische Rechenleistung die Möglichkeit, auch komplexere Vorgänge wie einen zweistufigen Fallschirmsprung, deren analytische Lösung den Zeitrahmen des Unterrichts sprengen würde, problemlos numerisch zu simulieren.

Überhaupt sei mit Einzug des Internets der Zugang zu Information so geradlinig geworden, dass beispielsweise Experimente, die mit viel Aufwand an finanzstarken Forschungsinstituten durchgeführt worden sind, nun per Mausklick für Schüler zugänglich gemacht werden können. Auch wenn die Schüler von heute nicht mehr so fit im Kopfrechnen seien, so das Fazit, könnten sie dafür eine ganze Menge neuer Sachen, die im Rahmen des sparsam bemessenen Unterrichtszeitbudget auch geübt werden wollen.

Den zweiten Beitrag lieferten Frau Kandler und Frau Rüdiger aus der Geographie mit einem Überblick zum Spannungsfeld, in dem Alfred Wegener seine Theorie der Kontinentalverschiebung zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt hatte. Ausgehend von Wegeners Kindheit, in der er von der Passgenauigkeit Brasiliens zum afrikanischen Kontinent fasziniert war, wurde zunächst die damals allgemeingültige fixistische Theorie vorgestellt, nach der die Erde durch Abkühlen zusammengeschrumpft sei wie ein austrocknender Apfel, die Kontinente also von Anfang an eine permanente Position eingenommen hätten. Dem brachte der fachfremde Wegener seine plattentektonische Theorie entgegen, welche eine einfachere Erklärung für manch zeitgenössische Funde lieferte, beispielsweise warum sich Gesteinsvorkommen beidseitig des Atlantiks ebenso nahtlos fortsetzten wie fossile Dinosaurierfunde. Wegener selbst erlebte den Erfolg seiner zunächst belächelten Theorie nicht mehr, die erstmals in Erdkundebüchern aus den 1940ern auftaucht. Nach Ende des Zweiten Weltkriegs verschwand die Plattentektonik im Zuge der ideologischen Reinigung wieder aus den Klassenbüchern, bis sie erst vor fünfzig Jahren retabliert wurde und seitdem von jedem Schüler des Lessing-Gymnasiums wiedergegeben werden kann.

Im dritten Beitrag beschäftigte sich Jan Murawski mit der Auflösung des Widerspruchs zwischen Unterricht und Handy. Ausgehend vom Sammelsurium an Sensoren, die in jedem aktuellen Handy stecken, wurde anhand der barometrischen Höhenformel demonstriert, dass der subtile Druckunterschied zwischen Fuß- und Kopfhöhe eines Menschen heutzutage nicht mehr nur berechenbar, sondern auch von jedem Schüler in Sekundenschnelle messbar ist. Damit eröffneten sich neue Dimensionen für den Physikunterricht im Hosentaschenformat, welcher nicht zwingend als Gegensatz zum klassischen Unterricht gesehen werden muss, sondern durchaus eine überzeugende Ergänzung zu diesem darstellen kann.

Frau Sperlich gewährte im vierten Beitrag einen Einblick in die Entwicklung des Mathematikunterrichts seit 1869. Anhand eines Lehrplans aus den 1870ern konnte sie deutlich machen, wie sich der ursprüngliche Lehrplan in weiten Teilen mit dem heutigen deckt, damals jedoch mit stattlichen sechs bis acht Stunden pro Woche veranschlagt wurde. Auch der Einfluss der verschiedenen politischen Ideologien des 20. Jahrhunderts auf die Inhalte mathematischer Aufgabenstellungen wurde dort deutlich, wo aus Artilleriegeschossen Kartoffeln werden. Es folgte eine kurze Demonstration des originalen Rechenschiebers, gefolgt vom ersten Taschenrechner SR1, der 1986 seinen Einzug in den DDR-Schulalltag hielt. Der Überblick wurde abgerundet durch den aktuellen graphikfähigen Taschenrechner mit Computer-Algebra System, den TI Nspire. Auch die Fähigkeit, den Bildschirminhalt mittels Polylux respektive interaktiver Tafel mit dem Klassenraum zu teilen, wurde anhand einer kurzweiligen regressiven Bestimmung der Kreiszahl Pi zum Nutzen aller gezeigt – selbst vor 30 Jahren noch undenkbar.

Der fünfte Beitrag stand ganz im Zeichen der Sternenbeobachtung: Herr Theiss zeigte die Entwicklung der Bilder auf, die wir uns vom Sternenhimmel machen. Ein Kupferstich aus der ersten periodischen astronomischen Publikation aus dem 17. Jahrhundert machte den Anfang, dicht gefolgt von einem Messingteleskop aus der Gründerzeit der Schule, mit welchem bereits photographische Platten belichtet werden konnten. Natürlich durfte das DDR-Schulteleskop Telementor nicht fehlen, welches nicht nur einen höheren Kontrastwert aufweisen konnte, sondern auch einher ging mit der Verwendung des empfindlicheren photographischen Films für die Astrophotographie.

Den Anschluss an die Gegenwart bildete ein transportables, lichtstarkes Dobson-Teleskop, welches die Sternbeobachtung durch seinen erschwinglichen Preis demokratisiert hatte. Zum Abschluss wurden die Stärken gewöhnlicher Handys hervorgehoben, mit denen nicht nur problemlos Sternenbahnen kompositorisch abgelichtet werden können, sondern auch rote Polarlichter über Döbeln.

Einen kurzen Streifzug durch die Entstehungsgeschichte des Welle-Teilchen-Dualismus bot Frau Risse zusammen mit den beiden Schülern Tim Protze und Dominik Biendara. Zunächst wurde die Bedeutung Julius Pücklers und Heinrich Geißlers für die Entwicklung der Vakuumröhre hervorgehoben. Als erstes Beispiel wurde die Crookesche Röhre vorgeführt, deren Elektronenstrahl abgeschattet durch ein Malteser Kreuz die charakteristische Silhouette auf einen Fluoreszenzschirm wirft. Dabei wurde auch gezeigt, wie beeinflussbar Elektronen durch magnetische Felder sind. Als nächster Pionier wurde Karl Ferdinand Braun gewürdigt, dessen nach ihm benannte Röhre, in der ein Elektronenstrahl durch elektrische Felder abgelenkt wird, die Grundlage für alle bildgebenden Elektronenstrahlröhren des 20. Jahrhunderts wurde. Zum Abschluss wurde die Selbstinterferenz von Elektronen und damit die Welleneigenschaften von Partikeln anhand von Beugungsringen demonstriert, eine der fundamentalen Paradoxien der modernen Physik, mit welcher Schüler heutzutage umzugehen lernen müssen.

Den fulminanten Abschluss bildete ein Geburtstagsfeuerwerk zum 150. Doppelgeburtstag der Schule und des Periodensystems der Elemente durch die chemische Fakultät. Nach dem fröhlichen Einzug von Herrn Weise, Frau Rentsch, Frau Romanov und Frau Gerth sowie dem Schüler Lucas Rentsch mit leuchtenden Wunderkerzen fand ein Streifzug durchs Periodensystem der Elemente statt, bei dem Schlag auf Schlag erst Silber und anschließend golden anmutendes Messing hergestellt wurde. Sofort ging es weiter mit der unaufhörlichen Produktion von Elefantenzahnpasta, in der auch Sauerstoff durch eine Glimmspanprobe positiv nachgewiesen werden konnte. Nach kurzer Vorstellung des Hoffmanschen Zersetzungsapparates, bei der durch Elektrolyse Sauerstoff von Wasserstoff getrennt wird, wurden dedizierte Sauerstoff- und Wasserstoffproduktionsapparate aus der Schulgeschichte präsentiert, bevor eine Knallgasprobe an einer mit Wasserstoff betankten Metalldose daran erinnerte, durch welche Reaktion sich Raketen in den Himmel erheben.

Nachdem zwei explodierende Wasserstoffballons Druckwellen durch den Vorlesungssaal schickten, kehrte mit dem kontrollierten Ablauf derselben Reaktion in einer Brennstoffzelle, welche kurzzeitig ein Modellauto antrieb, wieder Ruhe ein. Auf der Suche nach alternativen Energien konnte mithilfe dreier Kartoffeln das elektrochemische Potential von Kupfer und Zink in Form einer Kartoffelbatterie nutzbar gemacht werden, um eine Leuchtdiode anzutreiben. Nach einem kleinen Bühnenspiel, welches die Farbigkeit der Nebengruppenmetalle beleuchtete, fand das chemische Geburtstagsständchen seinen Abschluss beim Hervorheben der toxischen Eigenschaften von Schwermetallen. Das Bekenntnis hieß zum Schluss: Nach 150 Jahren ist sowohl das Periodensystem der Elemente als auch das Lessing-Gymnasium Döbeln nach wie vor so knackig und frisch wie am ersten Tag.

Dr. Jan Murawski


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