Prof. Dr. Schärli, Matthias, HT FHNW Windisch
Die Natur hat für viele technische Grundprobleme eine riesige Zahl von Lösungsvarianten hervorgebracht. Diese sind von der Natur im Laufe der Evolution für ihren Anwendungsbereich optimal angepasst worden. Die BIONIK ist eine noch junge Wissenschaftsdisziplin, die versucht, Ideen aus der Natur für die Technik zu übernehmen. Durch die Anwendung bionischer Prinzipien in der Technik erhofft man sich leistungsfähige, zugleich aber auch umweltverträglichere Lösungen. Es genügt meistens nicht, natürliche Vorbilder zu kopieren. Ziel der Bionik ist es, die von der Natur verwendeten Prinzipien zu verstehen und adäquat in eine technische Anwendung zu überführen. Im Vortrag werden einige Beispiele aus der modernen Bionik-Forschung erläutert.
Computer der Zukunft
Computer der Zukunft
Dr. Vey, Karin und Dr. Neidhöfer, Matthias, Industry Solutions Lab (ISL) und IBM Research GmbH
Billigere Computer-Chips mit mehr Leistung – und das Jahr für Jahr – so lautet die Forderung der Benutzer seit Jahrzehnten. Bislang gab es für die Leistungssteigerung ein einfaches Rezept. Man konnte sie erreichen, indem man die Bauelemente auf den Chips immer kleiner machte. In absehbarer Zeit wird man auf diese Weise allerdings keine weiteren Leistungssteigerungen mehr erreichen können. Die Bauteile auf den Chips sind dann so klein, dass wir an physikalische Grenzen stossen. Um noch leistungsfähigere Computerbausteine zu bauen, braucht es daher radikal neue Lösungen. Wie geht es nun weiter: biologische Computer, Einsatz von Nano-Materialien, Manipulation von Molekülen oder Atomen? Wir zeigen die vielversprechendsten Ansätze auf und erklären, was dahinter steckt.
Computer und Energieeffizienz -«Grüne Informationstechnologien»
Computer und Energieeffizienz -«Grüne Informationstechnologien»
Dr. Vey, Karin und Dr. Neidhöfer, Matthias, Industry Solutions Lab (ISL) und IBM Research GmbH
Computer sind für rund 2% des weltweiten CO2-Ausstosses verantwortlich und belasten damit die Umwelt genauso stark wie der gesamte Flugverkehr. Die Bedürfnisse der Anwender und die Leistungsfähigkeit der Systeme wachsen weiter in rasantem Tempo und bringen damit unsere Energieversorgung an ihre Grenzen. Wie kann diese Entwicklung kontrolliert werden? Wenn warmes Wasser Computer-Chips kühlt, wenn Schwimmbäder mit Abwärme von Rechenzentren geheizt werden, wenn virtuelle Server die Stromrechnung senken, wenn sich die Informationstechnologien der Energieeffizienz verschreiben… dann kann man mit Hilfe von Computern den Klimawandel positiv beeinflussen. Im Rahmen des Workshops werden einige der technischen Lösungen verständlich gemacht.
Die Bedeutung der Biotechnologie im 21. Jahrhundert
Die Bedeutung der Biotechnologie im 21. Jahrhundert
Prof. Dr. Gygax, Daniel, SATW Zürich
Schon Asterix kannte ein biotechnologisch hergestelltes Getränk, das nach der römischen Göttin des Ackerbaus Ceres benannte Cervoise – das Bier. Was er allerdings nicht wusste: Es sind Lebewesen, welche die Gärung verursachen. Beim Bier, wie auch beim Brot, sind es die Hefen, also einzellige Pilze, die Kohlenhydrate wie Stärke oder Zucker in Alkohol umwandeln. In den 80-er Jahren glaubte man nicht, dass Informationstechnologie und Informatik unsere Welt total verändern könnten. Heute kann man sich ein Leben ohne Computer und Handy nicht mehr vorstellen. Nun sagt man von der Biotechnologie, sie werde unsere Zukunft in einem ähnlichen Mass verändern. Biotechnologie ist also einerseits ein wichtiges Arbeitsfeld der Zukunft – aber wie bei jeder Technologie, die sich rasant entwickelt, ist es insbesondere in der Gentechnologie notwendig, dass bei Forschung und Entwicklung auch ethische Fragen gestellt und beantwortet werden. (Technoscope 3/08)
Ecodesign: Wege zur CO2-Reduktion
Ecodesign: Wege zur CO2-Reduktion
Prof. Dr. Klöti, Martin, HT FHNW Windisch
In Konsum, Produktion, Verkehr und Logistik hat seit 1960 das Paradigma der Materialität dasjenige der Funktionalität beherrscht. In hohem Tempo wurde unser Alltag mit Beton, Plastik und Stahl überstellt. Die Industrie war darauf ausgelegt, möglichst viele Güter in möglichst dichter Abfolge in Umlauf zu bringen. Um sie aus den Produktionswerken in Asien zu uns zu bringen, war eine gigantische Transport- und Verteillogistik erforderlich. Allen voran dem Auto gab man mehr Status, je grösser und schwerer es war. Das war eine CO2-intensive Wirtschaft. Die Gegenwart zwingt zum Umdenken. Ecodesign ist die Kunst, aus ausgewählten Werkstoffen leichte und taugliche Produkte zu schaffen und dabei auch deren Erstellung und Entsorgung ganz deutlich im Auge zu behalten.
Einführung in die «Nanowelt»
Einführung in die «Nanowelt»
Dr. Elbert, Helmut, CIBA AG
Als chancenreichste Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts erschliesst uns die Nanotechnologie die Welt der kleinsten Dinge. Sie ermöglicht uns, Materialien in einer Grössendimension kleiner als einhundert milliardstel Meter zu untersuchen und zu bearbeiten. Hieraus resultieren innovative Lösungen für eine Vielzahl von Themenfeldern der Disziplinen Materialwissenschaft, Chemie, Physik und Biologie. Schon heute gibt es kaum einen Industrie- oder Konsumbereich, der nicht von der Nanotechnologie profitiert. Somit sind Nanoprodukte schon jetzt Teil unseres Alltags. Der Vortrag vermittelt einen Überblick über wichtige Begriffe aus der «Nanowelt» und beschreibt an Hand von Beispielen, wie leichtere stabilere und vielseitigere Nanomaterialien für mehr Mobilität, Sicherheit und Komfort sorgen.
Evolution verstehen – prozessorientiert und spielerisch
Evolution verstehen – prozessorientiert und spielerisch
Prof. Dr. Wilhelm, Markus, PHZ Luzern
Was darf, muss, soll im Naturlehreunterricht über die Evolutionstheorie gelernt werden? Das Darwin-Jahr 2009 gibt den Impuls, dass wir uns im Kurs mit dem aktuellen Stand der Evolutions-Forschung auseinandersetzen, das Problem der Artkonzepte diskutieren und die Grenzen der Wissenschaft kennen lernen. Dies alles machen wir mit Hilfe des neuen Lehrmittels «Evolution verstehen», einer Ko-Produktion von Schulverlag und PHZ. Das Lehrmittel knüpft am Alltag der Lernenden an und führt sie über IKEA-Möbel-Bausätze, farbige Socken und eine Warenhauskasse an die naturwissenschaftliche Theorie heran. Das Herzstück des Lehrmittels sind die «Evomares», virtuelle Lebewesen, an denen die Prozesse der Evolution studiert werden können, frei von moralischen Bedenken, welche reale Lebewesen sehr oft auslösen.
Heureka-Erlebnisse durch digitale Physik-Experimente
Heureka-Erlebnisse durch digitale Physik-Experimente
Prof. Dr. Gutknecht, Ernst, HT FHNW Windisch
Das Referat versucht zu zeigen, wie man mittels Computer-Simulationen viele Naturphänomene verstehen kann: Warum kann ein Flugzeug fliegen, was sind Obertöne einer Violinsaite, was ist eine Welle, wie kommen die Mondphasen zustande, usw.
Innovationen Dank grüner Gentechnik
Innovationen Dank grüner Gentechnik
Dr. Johannes Fütterer
Gentechnisch veränderte Pflanzen wurden 2008 auf einer Fläche von 125 Mio. Hektaren angebaut. Dies entspricht gut 30 x der Fläche der Schweiz. Diese Pflanzen enthalten vorwiegend zwei neue Eigenschaften – Herbizidresistenz oder ein Schutz vor Insekten. Doch seit der Entwicklung dieser ersten gentechnisch veränderten Pflanzen ist viel passiert. Neue und präzisere Methoden und genauere Kenntnisse der Gene führen zu einer Vielfalt an Möglichkeiten, welche weit über diese ersten Pflanzen hinausgehen. Zukünftige Pflanzen sollen vor Krankheiten geschützt werden, sollen mit weniger Wasser auskommen, Schwermetall-verseuchte Böden reinigen oder teure Medikamente herstellen. Diese und weitere Beispiele werden vorgestellt und kritisch diskutiert.
Mit Technik für Technik begeistern
Mit Technik für Technik begeistern
Prof. Dr. Keller, Jürg, HT FHNW Windisch
Das Angebot «Real-Tec» ermöglicht Schüler/Innen im Alter von 12-16 Jahren erste Erfahrungen im Lösen von technischen Aufgabenstellungen mittels professionellen Komponenten sammeln zu können. Dabei sollen sie über ihr Interesse, mit den Händen etwas zu tun, ein Bild über die Technik gewinnen. Robotik: Mit einem Roboter sollen sie eine selbst festgelegte Aufgabe lösen, z.B. das Belegen einer Pizza. Hausautomation: Ein selbst gebautes, ca. 2.5 m hohes Haus soll automatisiert werden. Von der Treppenhausbeleuchtung bis zur Steuerung mit SMS sind viele Möglichkeiten realisierbar. Alternative Energien: Ein selbst gebautes Windrad soll max. viel Strom liefern und mit einer Solarzelle soll möglichst viel Strom für eine selbst gebaute Anwendung geliefert werden.
Nachhaltigkeit? Nachhaltigkeit! Ein neues Lehrmittel für die Oberstufe
Nachhaltigkeit? Nachhaltigkeit! Ein neues Lehrmittel für die Oberstufe
Dr. Kunz, Patrick, PHSG
Nachhaltigkeit? Ein Begriff, der immer öfter für fast alles herhalten muss. Aber dennoch: Die nachfolgenden Generationen mit echter Nachhaltigkeit vertraut zu machen ist eine ganz wichtige Aufgabe. Das vorgestellte neue Lehrmittel soll dabei helfen. Es zeigt auf, dass Nachhaltigkeit im Unterricht viele Chancen eröffnet: Einbezug des Lebensalltags, fächerübergreifendes Unterrichten, Miteinbezug der Lernenden, aktives Engagement der Lernenden in Projekten, Nachhaltigkeit in der Schule als Institution. In diesem Kurzvortrag werden exemplarisch einige konkrete Unterrichtsbeispiele aus dem Lehrmittel präsentiert. Weiter werden Planungsinstrumente vorgestellt, die helfen, im eigenen Unterricht Nachhaltigkeit zu integrieren.
Dr. Gyalog, Tibor, Swiss Nanoscience Institute Basel
Die westliche Medizin hat sich in den letzten hundert Jahren auf hoch entwickelte Pharmazeutika spezialisiert. Pillen und Tabletten ermöglichen heutzutage fast jede erdenkliche Form der Therapie. Mit der Nanotechnologie öffnen sich für die Medizin neue Türen. Neue Technologien ermöglichen schnellere Diagnose, gezielte Krankheitsbekämpfung und eine hohe Reduktion der Medikamentendosis. Dabei kommen erstaunlicherweise vermehrt mechanische Ansätze zum Zug. Wir diskutieren die neuen Ansätze, deren Heilsversprechen und Gefahren.
Warum ist mein Computer immer so langsam? – Über Aufbau und Funktionsw …
Warum ist mein Computer immer so langsam? – Über Aufbau und Funktionsweise eines Computers
Prof. Kropp, Martin, HT FHNW Windisch
Im Vortrag wird gezeigt, wie Schulkinder der Unterstufe (3.-5. Kl.) im interaktiven Unterricht den Aufbau und die Funktionsweise eines Computers kennenlernen können. Durch selbständiges Auseinanderbauen von Computern lernen Schüler/Innen den Computer nicht nur als abstraktes Medium zum Spielen und Arbeiten kennen, sondern lernen die physischen Bestandteile eines Computers spielerisch kennen und Begriffe wie z.B. «Festplatte», «Speicher», und «Prozessor» zuzuordnen, in dem Analogien zu anderen Alltagsgegenständen hergestellt werden. Damit sollen Sie auch für die technische Seite der Informatik interessiert werden und ein erstes Verständnis über den Aufbau und die Funktionsweise eines Computers entwickeln. Dabei werden auch Fragen aufgegriffen wie «wie kommt der Maus-Klick zum Computer?», «warum ist mein Computer so langsam?»
Wie begeistere ich 13-Jährige für Naturwissenschaften und Technik?
Wie begeistere ich 13-Jährige für Naturwissenschaften und Technik?
Dr. Knop, Karl, ETH Zürich, i4u GmbH
Die SATW (Schweiz. Akademie der Technischen Wissenschaften) organisiert seit einigen Jahren so genannte «TecDays» an Schweizer Gymnasien. Sie will damit das Interesse der Jugendlichen für die Naturwissenschaften und Technik fördern. Persönlichkeiten aus der Praxis, Wissenschaftler und Ingenieure erzählen aus ihrem Berufsalltag und was sie an ihrer Arbeit so spannend finden. Bisher haben über 4000 Schüler/Innen davon profitiert. Die Veranstaltungen wurden auch statistisch ausgewertet. Das Resultat ist z. T. ernüchternd. Das Interesse an Wissenschaft und Technik ist sehr begrenzt. Vorzugsweise werden Themen aus dem unmittelbaren Alltag (MP3, Auto) oder neue Technologien (Nanotechnik, Medizin) gewählt. Die traditionellen Techniken sind «out»: Energie, Informatik und selbst hochaktuelle Themen wie der Klimawandel fallen bei der Auswahl durch. Themen, die wenig nach Technik «riechen», sind dagegen gefragt.
Anmeldung
Das Detailprogramm sowie die Online-Anmeldung für den 2. Innovationstag vom 5. März 2011 in Brugg/Windisch werden ab Mitte November 2010 auf der Webseite verfügbar sein.