9

HEFT 2 / JAHRGANG 62 / 2012 KOOPERATION SCHULE – FORSCHUNG / PdN PHYSIK in der Schule

in der ein Einzelner oder ganz wenige Ein-geweihte arbeiten können.

Mit unserem Konzept der Schülerstern-warte betreten wir insofern Neuland, alswir eine Sternwarte als Schülerlabor ein-richten wollen: Viele Schülergruppen kön-

Mit der Schülersternwarte auf dem Dachdes Wuppertaler Carl-Fuhlrott-Gymnasi-ums ist am 30.10.2009 ein einzigartigesSchülerlabor Astronomie eingeweiht wor-den, das das naturwissenschaftliche Bil-dungsangebot im Bergischen Land nach-haltig stärken wird. Es wird einer breitenÖffentlichkeit die Faszination der Astrono-mie und Astrophysik vermitteln. Das Schü-lerlabor Astronomie besteht aus sechs Be-obachtungsinseln und einem Sternwar-tengebäude, so dass insgesamt siebenSchülergruppen gleichzeitig astronomi-sche Beobachtungen durchführen können.Ein von der schuleigenen Astronomie-AGselbstgebautes Planetarium sorgt überdiesfür stimmungsvolle astronomische Lehr-programme und Shows.

Die Vernetzung mit dem SchulPOOL-Projekt der Bergischen Universität Wupper-tal wird zu einer nachhaltigen Verbesse-rung der Physiklehrerausbildung an derUniversität und zu einem erweiterten na-turwissenschaftlichen Angebot sowohl ander in Wuppertal beheimateten „Junior-Uni“ als auch an allen Schulen im Bergi-schen Städtedreieck führen. Zusätzlichwerden astronomische Einzelprojekte vonSchülern in Kooperation des Gymnasiumsvon Wissenschaftlern der Universität be-treut, so dass es dauerhaft zu einem engenKontakt der Wissenschaftler mit den Schü-lern der Region kommt.

Zahlreiche Preise beim Röntgen-Physik-wettbewerb und bei „JugendForscht“, diebereits mit astronomischen Projekten vonSchülern der Astronomie-AG erreicht wor-den sind, zeigen schon seit Jahren dennachhaltigen Wert des Schülerlabors. Mitder Fertigstellung der Sternwarte wird die-ses Konzept nun für alle Schülerinnen undSchüler zugänglich gemacht.

1. Vorstellung des Schülerlabors

Astronomie

Die innovative Idee unseres „SchülerlaborsAstronomie“ ist, dass wir europaweit erst-mals probieren wollen, eine Sternwarte alsBildungseinrichtung zu etablieren. Typi-sche Sternwarten gibt es entweder als For-schungseinrichtungen oder als Vereins-sternwarten für Amateure und auch bereitsbestehende Schulsternwarten orientierensich ausnahmslos an diesen Vorbildern.Man findet also stets eine Einrichtung vor,

Sternwarte als Schülerlabor AstronomieM. Winkhaus

nen gleichzeitig und unabhängig vonein-ander astronomische Beobachtungenpraktisch durchführen.

Das besondere Merkmal unseres Schü-lerlabors ist, dass ein zentrales Sternwar-tengebäude ergänzt wird durch sechs as-

Abb. 1: Der Aufbau des Schülerlabors Astronomie

Abb. 2: Das 12,5"-Newton-Cassegrain-Teleskop neben dem 110mm-Achromat-Refraktor auf derschweren Zeiss-Montierung

10

tronomische Beobachtungsinseln, die völ-lig identisch ausgestattet sind und sechsSchülergruppen völlig gleichwertige Platt-formen für astronomische Beobachtungenbieten.

Im Sternwartengebäude befindet sichu.a. ein Beobachtungsraum mit einem gro-ßen Teleskop auf einer schweren Zeiss-Montierung, die ehemals an der Universi-tätssternwarte Bochum zum Einsatz ge-kommen ist und in komplett überarbeite-ter Form nun eine ideale Möglichkeit in un-serem Schülerlabor eröffnet, auch an-spruchsvolle Einzelprojekte (Jugend-Forscht, Röntgen-Physikpreis, Facharbei-ten, Projektarbeiten, Praktikumsexperi-mente, ...) verwirklichen zu können. Das

Dach über diesem Beobachtungsraumkann man über eine Schienenkonstruktioneinfach abschieben und somit sofort mitder Beobachtung beginnen.

In einem zweiten Raum des Sternwar-tengebäudes werden vor allem die sechsZubehörwagen für die Beobachtungsin-seln gelagert.

Aber auch als Steuerraum für dasHauptteleskop und als gemütlicher undwarmer Aufenthaltsraum ist er unverzicht-bar.

Zu Beginn eines Beobachtungsabendsschieben die Schüler nun die Zubehörwa-gen auf die einzelnen Inseln, nehmen dieWetterhauben ab und setzen die Teleskopeper Adapterschiene auf die bereits vormon-

tierte und fertig eingerichtete Montierung.In sehr kurzer Zeit kann somit mit dempraktischen Beobachtungsprojekt begon-nen werden. Die Beobachtungsplätze sindferner EDV-vernetzt, so dass das jeweiligeTeleskop auch von einem extra für dieSternwarte eingerichteten Computerraumaus ferngesteuert werden kann. Dieser be-findet sich ein Stockwerk tiefer und besitztfolgerichtig sechs Arbeitsplätze.

2. Zusammenarbeit mit der Bergischen

Universität

Ein wesentliches Charakteristikum desSchülerlabors ist die langfristige und nach-haltige Schulung der Lehrer der Region imFach Astronomie. Die bisherigen Fortbil-dungen an der Hochschule Wuppertal zuThemen des SchulPOOL-Projektes (z.B.zum Strahlenschutz, zu ausgewählten Ex-perimenten, zum Thema Energie, etc.) wa-ren erfolgreich. Die SchulPOOL-Planungs-gruppe hat daher die Erweiterung auf denBereich Astronomie beschlossen. Weiterhaben wir in der Ausbildung der künftigenGrundschullehrkräfte und der Lehrkräftefür Haupt- und Realschulen, die im Bache-lor-Studiengang „Grundlagen der Natur-wissenschaften“ stattfindet, ein Prakti-kum von insgesamt 15 x 2 Stunden (lau-fend über 2 Semester) eingebaut. In die-sem Rahmen können die astronomischenInhalte gelehrt werden. Damit kann an derUniversität eine Lücke geschlossen wer-den, denn bislang gab es in der Lehreraus-bildung keine rein astronomischen Inhal-te. Andererseits werden in den studenti-schen Seminaren zukünftige Lehrer als po-tentielle Nutzer der Sternwarte ausgebil-det und können auch als versierte Betreu-er für Klassen- und Kursbesuche an derSternwarte eingesetzt werden.

Zusätzlich erarbeiten die Studenten imRahmen des Astronomieseminars astro-nomisches Unterrichtsmaterial und Prak-tikumsexperimente für die Sternwarte aus.Dies hat mittlerweile zu einem beacht-lichen Pool an astronomischen Einfüh-rungsvorträgen, etlichen interessanten Be-obachtungsaufgaben und auch richtigenastronomischen Praktikumsexperimentengeführt. In den letzten 1,5 Jahren habensich auch bereits vier Studenten für die An-fertigung ihrer Examensarbeit an derSternwarte entschieden, die allesamt sehrerfolgreich die Nutzung des Schülerlaborsfür Belange der Universität vorangetriebenhaben. Diese Kooperation ist zweifellos zueiner Bereicherung für die Lehrerausbil-dung an der Universität geworden undauch die Schulen profitieren uneinge-schränkt davon. Einerseits können sie über

PdN PHYSIK in der Schule / KOOPERATION SCHULE – FORSCHUNG HEFT 2 / JAHRGANG 61 / 2012

Abb. 3: In diesen Rollwagen befindet sich das gesamte astronomische Zubehör für die Beobachtungs-inseln

Abb. 4: Von diesen PC-Arbeitsplätzen aus können die Schüler das Hauptteleskop steuern.

11

eine Buchung bei SchulPOOL die Sternwar-te für eine astronomische Beobachtungnutzen und andererseits kann sich jederLehrer auf der Internetseite von Schul-POOL das mittlerweile sehr umfangreicheastronomische Unterrichtsmaterial her-unterladen und damit verstärkt astrono-mische Inhalte in den Unterricht einflie-ßen lassen.

3. Zusammenarbeit mit der

Wuppertaler Kinder- und

Jugend-Universität (Junior-Uni)

Die Kooperation mit der Wuppertaler Ju-nior-Uni bietet nun eine ganz andereSchwerpunktsetzung, die ebenso einenidealen Bildungswert verspricht. Das Kon-zept der Junior-Uni ist darauf ausgerichtet,zeitlich begrenzte Kurse ohne Notenzwangund Leistungsdruck durchzuführen undmit Teilnehmern aller Altersstufen speziel-len Themen vor allem aus Naturwissen-schaft und Technik „richtig“ auf den Grundzu gehen.

In ihrer Grundidee heißt es: „Ihre Do-zenten erklären kompetent, respektvollund freundlich die Welt und ihre naturwis-senschaftlichen Gesetzmäßigkeiten… DieFreiwilligkeit verlangt ein besonderes Ei-geninteresse der Kinder und Jugend-lichen.“

Aktuell ist die Junior-Uni mit dem Preis„Ausgewählter Ort 2011 im Land der Ideen“unter mehr als 2200 Bewerbungen ausge-zeichnet worden. Die Kurse an der Junior-Uni dauern in der Regel 6-10 Doppelstun-den. Die Grundidee und die Form der Kur-se passen geradezu ideal zum Konzept desSchülerlabors Astronomie und zur richti-gen Vertiefung eines astronomischen The-mas. Es wurde daher eine Kooperation mitder Junior-Uni Wuppertal ins Leben geru-fen.

Ein Dozent – hierfür kommt auch eineSchülerin oder ein Schüler der Astronomie-AG unserer Schule oder ein externer Exper-te oder von der Universität ein Studieren-der des Lehramtes in Frage – bietet also einastronomisches Thema für eine vorherfestgelegte Doppelstundenanzahl an.Interessierte Kinder oder Jugendliche mel-den sich speziell für diesen Kurs an, aus rei-nem Interesse, ohne dass ihr Lehrer in derSchule irgendetwas buchen muss. Der Do-zent wird in das Thema zunächst im Unter-richtsraum an der Junior-Uni oder auch inRäumen der Schule je nach Möglichkeiteinführen und je nach Wissensstand undNeugierde der Teilnehmer bereits Vertie-fungen anbieten. Das Thema wird immereinen praktischen Bezug zur beobachten-den Astronomie haben, weil die Sternwar-

HEFT 2 / JAHRGANG 62 / 2012 KOOPERATION SCHULE – FORSCHUNG / PdN PHYSIK in der Schule

Abb. 5: Nach wenigen Handgriffen ist das Teleskop auf die Montierung gesetzt. Strom- und EDV-An-schlüsse sind vorhanden und sofort benutzbar.

Abb. 6: Schüler können auch astronomische Kurse an der Sternwarte besuchen und selbständig anden Teleskopen arbeiten.

12

te ja genutzt werden soll. In einem weite-ren Teil wird dann der richtige Umgang mitder Steuerung der Montierung und den Te-leskopen im Klassenraum gelernt. Dazusteht bereits ein „Klassenraumsystem“ be-reit, das genauso aufgebaut ist wie das Sys-tem auf den Inseln. Und nun sind die Teil-nehmer auch dazu in der Lage, dem Themamit den optischen Geräten auf den Beob-achtungsinseln selbständig auf den Leib

zu rücken und auch kompliziertere Beob-achtungstechniken anzuwenden. Nachausgiebiger Beobachtung wird man dannwieder gemeinsam an die Auswertung derBeobachtungen gehen, seine Ergebnissemiteinander vergleichen und neue Entde-ckungen machen. In ca. 6-10 Doppelstun-den bekommt man das astronomischeThema dann auch schön „rund“ und er-reicht für alle Teilnehmer einen zufrieden-stellenden und eben nicht nur oberfläch-lichen Erkenntnisgewinn.

Bei Bedarf und Interesse kann der Do-zent auch einen Fortsetzungskurs anbie-ten. Auf diese Weise kann sich die ganzeFaszination, die die Beschäftigung mit derAstronomie bietet, voll entfalten!

4. Realisierung etlicher

Schülerforschungsprojekte am

Schülerlabor Astronomie

Den besonderen Erfolg des SchülerlaborsAstronomie kann man bereits an etlichenSchülerprojekten nachweisen, die in denletzten Jahren schon zahlreiche Preise beiverschiedenen Wettbewerben erzielt ha-ben. Hier sei eine kleine Auswahl an astro-nomischen Schülerarbeiten vorgestellt,die rund um das Sternwartenprojekt ent-standen sind. Sie zeigen, welcher nachhal-tiger Bildungswert von einem solchenSchülerlabor Astronomie ausgeht.

4.1 Projekt „Meteorkamera“ von Sophia

Haude

Am Rande der sechsten Beobachtungsin-sel ist bereits die Meteorkamera der Astro-AG-Schülerin Sophia Haude fest installiert

worden. Sophia Haude hatte diese Kamerazur Meteorüberwachung Wuppertals imRahmen einer JugendForscht-Arbeit ge-baut und damit beim „Landeswettbewerb“den 1. Platz im Bereich „Geo- und Raum-wissenschaften“ sowie den Preis für die be-ste Technikarbeit eines Mädchens gewon-nen. Im Rahmen der Kooperation der As-tro-AG mit dem Max-Planck-Institut für As-trophysik in Heidelberg hat Sophia mittler-weile ein dreimonatiges Praktikum in Hei-delberg absolviert und ihre Arbeit in derZeitschrift „Sterne und Weltraum“ (HeftAugust 2009) veröffentlicht.

4.2 Projekt „Planetariumsprojektor“ von

Lukas Varnhorstund Thorben Beckert

Ebenso betriebsbereit im Schulplaneta-rium ist der selbstgebaute Planetarium-sprojektor der Astro-AG-Schüler LukasVarnhorst und Thorben Beckert, die damitu.a. den 1. Preis beim Landeswettbewerbund den 4. Preis beim Bundeswettbewerb„Jugend Forscht“ sowie den Sonderpreisfür die bundesweit beste Arbeit im Bereichder Astronomie und Raumfahrt (verliehenvom DLR) erzielten.

Das selbstgebaute Planetarium derSchule entfaltet schon seit längerer Zeitseinen Nutzen für die Durchführung vonBeobachtungsabenden an der Sternwarte.

In diesem Planetariumsraum werdendie Einführungsvorträge zum Thema desBeobachtungsabends gehalten und es wer-den dort bei schlechtem Wetter attraktiveErsatzveranstaltungen am „künstlichen“Sternenhimmel durchgeführt. Somit istgewährleistet, dass keine Beobachtungs-

PdN PHYSIK in der Schule / KOOPERATION SCHULE – FORSCHUNG HEFT 2 / JAHRGANG 61 / 2012

Abb. 7: Sophia Haude mit ihrer Meteorkamera

Abb. 8: Lukas Varnhorst vor seinem Planetarium-sprojektor im schuleigenen Planetarium

13

buchung wetterbedingt ausfallen muss.Die angemeldete Gruppe wird in jedem Falleinen astronomisch hochinteressantenAbend erleben. Rund um das Planetariumfindet man ferner eine Ausstellung weite-rer Schülerarbeiten mit astronomischenBezügen.

Auf dem folgenden Bild bekommt maneinen Eindruck von der beachtlichen Qua-lität des Sternenhimmels, der sich durch-aus mit dem von den weltweit führendenZeiss-ZKP-Projektoren messen kann.

4.3 Weitere Projekte von Schülern der As-

tronomie-AG

Viele weitere Schülerprojekte rund um dieSternwarte sind bereits abgeschlossen. Siezeigen den besonderen Wert einer solchenBildungseinrichtung in Bezug auf die Mo-tivation von Schülern, sich intensiv mit na-turwissenschaftlich-mathematisch-tech-nischen Fragestellungen auseinanderzu-setzen.• STAR-Projekt zur Beobachtung von Ju-

pitermondverfinsterungen mit einemselbst gebauten Dobson-Teleskop

• Messung von Sternentfernungen mit ei-nem Silberkugelphotometer

• Experimente in der Schwerelosigkeitmit einer selbst gebauten Fallkiste imTreppenhausturm der Schule

• Bau einer drehbaren XXL-Sternkarte mitschaltbaren Sternbildbeleuchtungen

• Bau eines Demonstrationsokulars zurVerdeutlichung astronomischer Beob-achtungen

• Bau eines Foucaultschen Pendels imPlanetariumsraum der Schule

• Projekt „Flatterbandhenge“ auf der Hal-de Hoheward im Ruhrgebiet als Vorstu-die zur Errichtung des Horizontobserva-toriums an gleicher Stelle

• Planungsentwurf einer Sonnenwartenach dem Vorbild von Goseck auf derHalde Lüntenbeck in Wuppertal

• Bau eines Polarlichtprojektors für unserSchulplanetarium

• mehrere Projekte zur Stern- und Son-nenspektroskopie

• Entwicklung von Planetariumspro-grammen zu diversen astronomischenThemen

5. Zusammenfassender Ausblick

Die Zukunft der Sternwarte als Schülerla-bor Astronomie wird neben dem schuli-schen Betrieb (vor allem in einem neu zugründenden Projektfach „Astronomie“ imRahmen der neuen Oberstufengestaltungin NRW) in der Kooperation mit „Schul-POOL“ an der Bergischen Universität liegen

und der dortigen Lehrerausbildung sowieüber die Internetbuchungsplattform allenSchulen der Umgebung zugute kommen.Über die Kooperation mit der WuppertalerJunior-Uni kann die Sternwarte in einemKursbetrieb durch alle Kinder und Jugend-lichen unabhängig vom Schulbetrieb be-sucht werden.

Einzelprojekte für Facharbeiten, Beson-dere Lernleistungen sowie Teilnahmen anJugendForscht und anderen Wettbewerbenkönnen in Kooperation mit der BergischenUniversität von den dort lehrenden Dozen-

ten betreut werden. Das Schülerlabor Astronomie bündelt

und vernetzt damit zahlreiche Bildungsini-tiativen im Bergischen Land und entfaltetseinen hohen Bildungswert gerade in denso wichtigen naturwissenschaftlich-ma-thematisch-technischen Kompetenzen beiKindern und Jugendlichen.

Anschrift des Verfassers

OStR Michael Winkhaus, Carl-Fuhlrott-Gymna-

sium, Jung-Stilling-Weg 45, 42349 Wuppertal

Träger des Georg-Kerschensteiner-Preises 2010

HEFT 2 / JAHRGANG 62 / 2012 KOOPERATION SCHULE – FORSCHUNG / PdN PHYSIK in der Schule

Abb. 9: Zuschauer betrachten den Projektor und den Sternenhimmel im selbstgebauten Planetarium

Abb. 10: Die Sponsorentafel bei der Einweihung