25. Juli 2019

Mikrostrukturierte Temperatur- und Metalloxid-Gassensoren, dazu Experimente mit Biegebalken-Wägezelle, Beschleunigungs- und Drehratensensor: damit haben sich 35 Schülerinnen und Schüler des Windeck-Gymnasiums Bühl (WGB) bei ihrem Besuch am Institut für Sensor- und Informationssysteme (ISIS) der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft mit großem Interesse beschäftigt. Zum zweiten Mal haben damit innerhalb der Initiative „Sensorik macht Schule“ Neuntklässler des WGB die Fakultät für Elektro- und Informationstechnik (EIT) besucht. 

Auf dem Campus konnten sie ausgewählte Labors kennenlernen und erfahren, welch aussichtsreiche berufliche Perspektiven ein Studium mit der Vertiefungsrichtung Sensorik eröffnen. Seit 2017 besteht zwischen beiden Bildungseinrichtungen eine Kooperation mit dem Pilot-Projekt „Sensorik macht Schule“. Seither bietet das Gymnasium auf dem Gebiet „Sensor- und Informationstechnik“ einen eigenen Schwerpunkt im Fach „Naturwissenschaft und Technik“ (NwT) an. 

Das Lehrerkollegium des WGB hat die Bedeutung der Sensorik für den Wirtschaftsstandort Deutschland längst erkannt. Schließlich geht es um die Realisierung intelligenter Fahrzeuge, Systeme und Verfahren. Auch das Zukunftsfeld der „Künstlichen Intelligenz“ hätte ohne Sensorik keine Basis. Unterstützt durch ein Hochschulteam mit Know-how und zugehörigen Sensor-Technologien konnte das WGB auf dem Gebiet „Sensor- und Informationstechnik“ mittlerweile einen Schwerpunkt im Fach „Naturwissenschaft und Technik“ (NwT) etablieren, der nun Schritt für Schritt erweitert wird. 

Das erste Sensorikprojekt war ein Temperatursensor-Chip, der am Forschungsinstitut ISIS hergestellt wurde und mittlerweile als Lehrmodul an der Schule eingesetzt wird. Dessen Fertigung erläuterte Prof. Dr. Harald Sehr, bevor den Schülern in drei Gruppen weitere Projekte in den Labors vorgestellt wurden.

Im Gassensorlabor führte Sensorik-Student Marco Schober ein Experiment vor, das er während seiner Praxistätigkeit im Semester zuvor am ISIS aufgebaut hatte. Professor Dr. Heinz Kohler stellte Aufbau und Funktionsweise der dabei eingesetzten Metalloxid-Gassensoren vor. „Ein einziger Tropfen Ethanol in einem halben Liter Wasser reicht bereits aus, um im Gassensor ein deutliches Signal auszulösen, wenn er im Kontakt mit der Atmosphäre über der Flüssigkeit ist“, betonte Kohler. Dieser Experimentieraufbau soll dann im nächsten Schuljahr als zweites Sensorprojekt am Gymnasium eingeführt werden. Biologie- und Chemielehrer Oliver Kirsten möchte diesen „Gasschnüffler“ im Unterricht einsetzen, um mit den Schülern beispielsweise die Entwicklung von Alkohol in Gärprozessen zu messen.

Doktorand Jens Knoblauch erklärte im ISIS-Technologielabor die Herstellung des mikrostrukturierten Temperatursensors in Dünnschicht-Technik. Einen Eindruck von der Vielfalt der Einsatzgebiete der Sensorik vermittelte Labormitarbeiter Thomas Dörnhöfer, unter anderem die Biegebalken-Wägezelle, bei der mit vier Dehnmessstreifen auf einem Aluminiumverformungskörper Gewichte bis zu zwei Kilogramm gemessen werden können. Auch Beschleunigungssensoren, wie sie im Handy und im Auto (Airbagauslösung) verwendet werden, konnten die Schüler bestaunen. 

Begleitet wurden die Schüler von Carmen Prudlik und Marc Stengel - sie sind Lehrer für Mathematik, Physik und NwT und unterstützen den Aufbau dieses neuen Lehrmoduls von Beginn an.

Mit dieser Kooperation und dem NwT-Angebot „Sensor- und Informationstechnik“ werden die Sensor-Funktionsprinzipien ansprechend mit den Themengebieten „Elektrik/Elektronik“ und „Informatik“ im NwT-Unterricht verbunden. Die Schüler sollen beispielsweise Algorithmen für sensorgesteuerte Prozesse entwickeln, beschreiben und darstellen. Außerdem realisieren sie elektrische oder elektronische Schaltungen und untersuchen ihre Funktionsfähigkeit. Hierbei unterstützt sie das ISIS tatkräftig mit dem nötigen Fachwissen.