Übersetzt von: Tobias Strehlau

Lena und Stefanie demonstrieren, wie ein Aluminum-Schiffdemonstrate auf unsichtbarem Schwefel-Hexafluorid schwebt Mit freundlicher Genehmigung von Herbi Dreiner

Herbi Dreiner und Tobias Strehlau schildern, wie ein Lehrer und seine Schüler durch eine Physikshow an der Universität dazu angeregt wurden eine eigene Physikshow in ihrer Schule aufzuführen. Warum versuchen Sie es nicht auch in Ihrer Schule?

Die Idee – an der Universität

Die Aula des Amos Comenius Gymnasium in Bonn, Deutschland, ist voll mit 400 Jugendlichen. Es ist vollkommen dunkel; Lena erzeugt eine Methan gefüllte Seifenblasen und ihre Partnerin Stefanie entzündet die aufsteigenden Blasen mit einer Gasflamme. Das Ergebnis ist eine spektakuläre brennende Gaswolke, die nicht nur die ganze Bühne erhellt, sondern auch die strahlenden Gesichter des jungen Publikums. Es ist das letzte von 18 spannenden Experimenten, die 16 Schüler (im Alter von 15 bis 18) ihren Mitschülern in einer 75-minütigen Physikshow präsentierten.

Losgetreten wurde dieses Projekt von Werner Urff, Physik-Lehrer an dem Gymnasium, und Herbi Dreiner, Professor für Physik an der Universität Bonn. Bereits seit sechs Jahren führen Dreiner und seine Studenten im dritten Studiensemester jedes Jahr eine neue “Physikshow” an der Universität^w1 auf. In diesen zweistündigen Shows zeigen und erklären die Studenten lustige, faszinierende Physik-Experimente einem Publikum aus vorwiegend Kindern und Jugendlichen im Alter von zehn und jünger.

Wie die meisten Physik-Institute an deutschen Universitäten, hat auch das Bonner Institut eine Sammlung an Experimenten für die Demonstration in Vorlesungen. Für gewöhnlich sind diese groß und beeindruckend und veranschaulichen die verschiedensten physikalischen Phänomene. Einige der Physikshow-Experimente stammen aus dieser Sammlung, andere haben sich die Studenten selbst ausgedacht und sie dann auch gebaut. Viele dieser Experimente beeindrucken allein schon durch ihre Größe und ihre spektakuläre Natur, aber auch kleinere Effekte können sehr unterhaltsam sein, wenn man sie zum Beispiel mit passender Musik unterlegt. Mit allen diesen Mitteln soll eines vermittelt werden: Physik macht Spaß! Und eben dieser Spaß ist es auch, warum die Studenten sich für diese Sache engagieren ohne dafür gute Noten oder Entlastung im Studienbetrieb zu erhalten. Ihnen allen bereitet Physik große Freude und wollen diese Begeisterung mit ihren Vorführungen auch dem Publikum vermitteln.

Die Umsetzung – in der Schule

Nachdem sie eine der Shows gesehen hatten, dachten sich Urff und seine Schüler: “Wäre es nicht eine tolle Sache, wenn wir selbst eine Show in unserer Schule aufführen würden?” Dreiner und acht Studenten, allesamt Physikshow erprobt, unterstützten sie bei den Vorbereitungen. Die Schüler, die an dem Projekt teilnahmen, taten dies alle aus eigenem Antrieb ohne schulische Zwänge. Zwei Monate vor Aufführung der Show sortierten sie sich in kleine Gruppen und suchten mit Hilfe jeweils eines Studenten Experimente aus der Versuchssammlung der Universität aus. Von besonderem Interesse waren Versuche, die die Schule nicht bereit stellen konnte, sei es, weil sie zu groß oder einfach zu kostspielig sind. Für ihre Show hatten die Schüler die Gelegenheit, sich solche Experimente von der Universität auszuleihen um sie dann an ihrer Schule zu demonstrieren und erklären.

Philipp macht Schallwellen sichtbar mit Hilfe eines langen, gasgefüllten Rohres, das mit einer Reihe von Löchern an der Oberseite versehen ist Mit freundlicher Genehmigung von Herbi Dreiner

Zunächst wurden die Versuche erst an der Universität mit Hilfe der Physikhsow Mentoren ausprobiert, bevor man sich an die eigentlichen Proben in der Schule machte. An vier aufeinanderfolgenden Nachmittagen trafen sich Schüler und Studenten in der Schulaula, bauten die Experimente, ordneten sie sinnvoll auf der Bühne an, bevor sie geprobt werden konnten. Besonders wichtig beim Proben war es nicht nur verständliche Erklärungen der demonstrierten Phänomene zu finden, sondern auch optimale Kamerapositionen für die Projektion auf eine Großbildleinwand. Um Kamera und Ton kümmerte sich die schuleigene Technik-AG, die sonst für Beleuchtung und Beschallung bei Schultheaterstücken sorgen.

Kristina (links) und Julia zeigen, dass eine saure Gurke sichtbares Licht ausstrahlt, wenn durch sie ein gewöhnlicher Wechselstrom fließt Mit freundlicher Genehmigung von Herbi Dreiner

Obwohl eigentlich nicht ausreichend Zeit zum Proben zur Verfügung stand, war das Endergebnis verblüffend. Die Schüler traten mit unglaublichem Selbstbewusstsein auf und hatten vor allen Dingen eine Menge Spaß. Lena und Stefanie sind dafür wohl die besten Beispiele. Anfangs erweckten sie den Eindruck, als wären sie nicht allzu begeistert und motiviert von dem Projekt. Doch während der Proben übernahmen sie die Führung der Gruppe und waren beim Aufführen ihrer Experimente kaum zu bremsen. Nach der Show hatten sich ihre Meinungen komplett geändert: “Wir sind so froh, dass wir mitgemacht haben. Es hat so viel Spaß gemacht! Können wir das nochmal machen?” Die Hälfte der Gruppe bestand aus Mädchen, von denen in der Schule keine besonders an Physik interessiert war. Unser Eindruck war, dass für diese Schüler die Show eine perfekte Gelegenheit war, kreativ mit der Physik umgehen zu können und so sich auch mehr mit dem Fach auseinanderzusetzen.

Eigene Umsetzung

Wenn Sie selbst ein solches Projekt durchführen wollen, sollte immer Eines im Vordergrund stehen: Physik macht Spaß und ist unterhaltsam, sowohl für die aktiven Schüler als auch für die Zuschauer. Die Show im Ganzen nahm zwar viel Zeit und Arbeit von Schülern und Studenten in Anspruch, aber sie war den Aufwand in jedem Fall wert. Die Schüler lernten nicht nur etwas über Physik, sie lernten vielmehr auch sich als Team zu organisieren und selbstsicher vor mehreren hundert Leuten aufzutreten. Ihr Einsatz und ihre Bemühungen machten diese Show zu ihrer Show: sie waren von der Sache begeistert und übertrugen diese Begeisterung auf ihre Mitschüler im Publikum.

Vermutlich haben nicht alle Schulen die Möglichkeit mit einer Universität im Rahmen eines solchen Projektes zusammenzuarbeiten. Aber das sollte nicht abschrecken, denn das eigene Ausdenken und Bauen von Experimenten erfordert zwar mehr Vorbereitungszeit, macht aber umso mehr Spaß. Im Internet^w2 und in Büchern gibt es dazu viele Anregungen. Oder man spielt einfach ein wenig herum, zum Beispiel mit verschiedenen Sachen in einer Mikrowelle (unter Aufsicht).

Drei der erfolreichsten Experimente sind sehr preiswert:

1. Die oben beschriebenen Methan-Seifenblasen. Wir nahmen Methan aus einer Gasflasche und verbanden den Schlauch mit einem kegelförmigen “Seifenblasenformer” aus einem Spielzeuggeschäft. Wir tunkten diesen in normale Seifenblasenlösung und erzeugten große Blasen. Die Seifenblasen stiegen auf, da Methan leichter als Luft ist, und konnten leicht entzündet werden, weil Methan brennbar ist.


2. Ein Pendel mit einer 25kg schweren Stahlkugel, das von der Decke hing. Wir stellten einen Lehrerin auf die Bühne und ließen das Pendel genau vor ihrer Nase los. Die Kamera war auf ihr eingeschüchtertes Gesicht gerichtet, als die Kugel zu ihr mit hoher Geschwindigkeit zurückschwang. Natürlich wurde ihr Gesicht aufgrund der Energieerhaltung nicht getroffen, aber die Kugel näherte sich so schnell, dass selbst jeder noch so harte Physiker seinen Glauben in die fundamentalen Gesetze der Physik verlieren mochte.


3. Rauchringe. Wir hatten eine große Sperrholzkiste, 1,4m in Länge, Breite und Höhe, mit einer Öffnung von 40cm Durchmesser auf einer Seite. Die gegenüberliegende Seite war offen und stattdessen mit Plastikfolie bespannt. Wir füllten die Kiste mit Bühnennebel und schlugen auf die Folie. Dadurch löste sich aus der vorderen Öffnung ein großer, stabiler Rauchring, der quer durch das ganze Publikum wanderte. Beleuchtet mit einem Spot-Scheinwerfer ergab dies im dunklen Raum einen spektakulären Effekt, der zeigt, wie stabil Wirbel sein können.

Sicherheitshinweis: vergewissern Sie sich, dass das vorgeschlagene Vorgehen in Übereinstimmung mit gültigen Sicherheitsrichtlinien ist.

Gute Versuche sind meist mehr eine Frage guter Präsentation als der finanziellen Mittel. Musik kann ebenfalls sehr hilfreich sein und sollte es dennoch mal an Geld für Materialien mangeln, so kann man oftmals auf die Unterstützung der Eltern und der Schulleitung zählen. Schließlich motivieren solche Veranstaltungen ja nicht nur die Schüler, sondern machen auch externe Besucher und Medien auf die Schule aufmerksam. Unsere höchst positiven Erfahrungen mit Schülern spiegeln sich auch in einem Projekt an der Gesamtschule Hennef, in der Nähe Bonns, wider. Vor sechs Jahren rief dort Ingo Wentz, ein Physiklehrer, die Schülergruppe ‘Physikusse’w3 ins Leben. Sie treffen sich wöchentlich und arbeiten an verschiedenen Physikprojekten, so zum Beispiel am Basteln eigener Versuche. Einmal im Jahr nehmen sie am Wettbewerb “Freestyle Physics” an der Universität Duisburg teil, wo Schüler Aufgaben lösen müssen wie einen eigenen Hovercraft zu bauen.

Die Kinder im Publikum versuchen die Rauchwirbel aus der Rauchkiste zu “fangen” Mit freundlicher Genehmigung von Herbi Dreiner

Die Physikusse haben ebenfalls mit einfachen Mitteln mehrere Physikshows geplant und aufgeführt. Es begann mit 20 minütigen Aufführungen für Eltern und Mitschüler am Tag der offenen Tür der Schule und fand seinen vorläufigen Höhepunkt in einem Auftritt beim Offenen Tag der Deutschen Physikalischen Gesellschaft. Wentz selbst spricht zwar von “low-cost-Physik”, aber auch teurere Materialien konnten verwendet werden: zum Beispiel überredete er eine örtliche Firma, der Gruppe bei Bedarf flüssigen Stickstoff zu spenden. Darüber hinaus bekommen die Physikusse geringfügige finanzielle Unterstützung von der Schulleitung und Wentz eine kleine Reduzierung in seinem Lehrplan für die Organisation dieser Aktivitäten.

Zusammenfassend möchten wir sagen, dass Physikaufführungen von Schülern für Mitschüler ein großartiger Weg sind, bei Kindern jedes Alters Interesse für Physik zu wecken. Es lohnt sich immer, für die Zuschauer, die Lehrer und natürlich vor allen Dingen die involvierten Schüler. Wir freuen uns über jeden Austausch mit Leuten, die darüber nachdenken ähnliche Projekte zu initiieren.

Internet-Referenzen

w1 – Mehr über die Physikshow der Universität Bonn unter:
http://de.arxiv.org/abs/physics/0701344 und
http://cerncourier.com/cws/article/cern/31198

w2 – Für Anregungen für Experimente, siehe: http://physikshow.uni-bonn.de/index.php?job=Versuche

w3 – Für mehr Informationen über das Projekt “Physikusse” an der Gesamtschule Hennef, siehe: www.physikusse.de

w4 – Für mehr Informationen über Freestyle Physics, siehe: www.freestyle-physics.de

Quellen

Ein sehr gutes Buch mit anregenden Experimenten ist:

Sprott JC (2006) Physics Demonstrations: A Sourcebook for Teachers of Physics. Madison, WI, USA: University of Wisconsin Press

Teilweise ist es online lesbar unter: http://sprott.physics.wisc.edu/demobook/intro.htm

Ein weiteres gutes Buch ist:

Walker J (1975) The Flying Circus of Physics. New York, NY, USA: Wiley

Das US-Magazin “The Physics Teacher” berichtet regelmäßig über gute Experimente. Siehe: http://scitation.aip.org/tpt/

Das Paket “Physics to Go”, herausgegeben von Großbritanniens Institute of Physics, enthält Ratschläge, wie man eine Physik Veranstaltung organisiert (inklusive einer Liste von 20 empfohlenen Physik-Tricks) und kann hier heruntergeladen werden: www.iop.org/activity/outreach/Resources/
Putting_on_your_own_event/Things_to_do/page_19207.html

Herbi Dreiner (dreiner@th.physik.uni-bonn.de) ist theoretischer Teilchenphysiker an der Universität Bonn, Deutschland. Tobias Strehlau ist Physikstudent, ebenfalls an der Universität Bonn.