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Jugend-Forschungswerkstatt "Technik für Nachhaltigkeit"

Das Projekt wird im Rahmen des Ideenwettbewerbs 2020 des Sächsische Mitmach-Fonds gefördert.

Der Ideenwettbewerb des Sächsischen Mitmach-Fonds wurde von der Sächsischen Staatsregierung initiiert und wird mitfinanziert durch Steuermittel auf der Grundlage des von den Abgeordneten des Sächsischen Landtags beschlossenen Haushalts.

Das Konzept

Ziel des Projektes ist der Aufbau einer Jugend-Forschungswerkstatt "Technik für Nachhaltigkeit" mit dem Ziel

1. die Sichtbarkeit einschlägiger regionaler Projekte der Verbindung von Technikentwicklung und Nachhaltigkeit zu befördern,
2. Jugendliche bei der Ausgestaltung von Eigenprojekten in dieser Richtung zu unterstützen und
3. dabei entstehende Materialien und Best Practices öffentlich verfügbar zu machen.

Damit erweitern wir den Ansatz des ursprünglichen Antrags, der darauf gerichtet war, in einem ähnlichen Setting der "Befähigung zur Selbstbefähigung" verschiedene Fragen zu energetischen Prozessen in der Stadt Leipzig zu studieren, wobei Energie (zunächst) als die Nutzung von Strom, Gas, Wärme und Wasser verstanden werden sollte.

Die Werkstatt ist als Begleitung von BNE und MINT konzipiert, in der sich Jugendliche selbst organisieren, um

• eigene technische Instrumente zur Stärkung einer nachhaltigen regionalen Entwicklung zu entwickeln und
• in entsprechenden sozio-technischen Szenarien zum Einsatz zu bringen,
• um so ein besseres Verständnis für den Zusammenhang zwischen wünschenswerten Änderungen und realen Möglichkeiten zu gewinnen.

Die Jugend-Forschungswerkstatt orientiert sich in ihrer Organisationsform an anderen Jugendprojekten. Die ZAK Leipzig stellt einen Facilitator für den initialen Aufbau der Forschungswerkstatt, der inhaltliche und organisatorische Rahmen der Arbeit soll aber von den beteiligten Jugendlichen in zunehmendem Maße selbst bestimmt werden.

Ein wesentlicher Baustein des Konzepts ist die altersübergreifende Arbeit an konkreten Projekten, indem

• bereits Schülerinnen und Schüler altersangemessen in die Projektarbeit einbezogen werden,
• ältere Jugendliche (Studenten, Azubis, Doktoranden) Projekte führen und
• Eltern ihre Kinder bei der Verwirklichung ihrer Projekte unterstützen.

Inspiration dafür ist das europäische Projekt der Yuning-Akademie.

Aktuelle Projekte

Interaktive Nistkästen am Schulbiologiezentrum

• Projektkoordination: Elke Katz (BSZ Arwed Rossbach)
• Vorhaben: Für das Schulbiologiezentrum sollen interaktive Nistkästen gebaut werden, mit denen das Brut und Aufzuchtverhalten von Vögeln genauer beobachtet werden kann. Dazu soll auf der Basis von Raspberry Pi eine entsprechende Beobachtungseinheit konzipiert und gebaut werden, die ab Januar 2021 zum praktischen Einsatz kommt.
• Beteiligt: Alex, Niklas, Paul, Simon (Azubis am BSZ Arwed Rossbach), Emil, Ole (Schüler am Niko)
• Betreuung: Florian

Ergänzung:

• Für das Schulbiologiezentrum wird eine App erstellt, um ein schnelles Abrufen von Informationen zu
  • interessanten Bildungsangeboten am SBZ,
  • zur Arbeit des SBZ-Fördervereins,
  • zu Sonderangeboten für die Leipziger Bevölkerung

anzubieten.

• Beteiligte und Betreuung sind derzeit offen.

Vermessen unserer Raumluft (Kooperationsprojekt mit dem SFZ almaLab, 12.2020-01.2021)

• Projektkoordination: Elke Katz (BSZ Arwed Rossbach)
• Vorhaben: Leider ist für unsere Schule das Anschaffen von Raumluftfiltern in der Gesamtheit viel zu teuer. Deshalb nehmen wir selbst die Initiative in die Hand und bauen ein Raumluftmessgerät. Dieses Gerät wird mit mit einem Raspberry Pi und unterschiedlichen Sensoren bestückt sein, die Messwerte für einen gewissen Zeitraum aufnehmen sollen. Diese Messwerte werden gespeichert und stehen anschließend zur wissenschaftlichen Auswertung bereit. Wenn die Luftqualität im Fachraum abnimmt, soll ein Ton- oder Lichtsignal gesendet werden. Das soll die Aufforderung zum Lüften des Raumes sein. Die Gesamtheit des Projektes besteht darin, dass die beteiligten Schüler neben der Aneignung von Fach- und Handlungskompetenzen in den MINT-Bereichen eine vielseitige Arbeit leisten. Sie lernen die Programmiersprache Python kennen und anwenden, lernen den Aufbau und die Funktionsweise der Sensoren kennen. Die Messwerte stehen ihnen für ihre wissenschaftliche Arbeit wie Facharbeit in der Klassenstufe 12 oder weiterführend für eine Besondere Lernleistung in Klassenstufe 13 zur Verfügung.
• Beteiligt: Arthur, Henning, Moritz, Tom (Azubis am BSZ Arwed Rossbach)
• Betreuung: Naturton audiodienste GmbH (Tutor: Leo)

Aufbau eines Repos mit Materialien und Erfahrungsberichten

• https://github.com/LeipzigData/Forschungswerkstatt

Abgeschlossene Projekte

Unterstützung studentischer Arbeiten

• Julian Oestreich (BA Informatik): Hard- und Softwarelösung zur Occupancy Detection in Innenräumen
  • Mit einer selbst entwickelten Hardware-Einheit aus billigen handelsüblichen Sensoren (Licht, Luftfeuchtigkeit usw.) werden Daten gesammelt, aus denen sich bestimmen lässt, ob ein Raum belegt ist (um daraus ggf. die Betriebsparameter des Raumes anzupassen). In der ML-basierten Datenauswertung war zu untersuchen, welche Zeitreihenparameter wie in Features zusammengeschaltet werden müssen, um eine möglichst genaue Information zum Belegungszustand zu erhalten. Es wurde sowohl ein Büro im Spinlab als auch eine WG-Küche untersucht.
  • Projektbericht und Codebeispiele im github Repo der Forschungswerkstatt
• Martin George (BA Informatik): Datenerfassung zum Umweltmonitoring im Innenstadtbereich
  • Projektbericht im github Repo der Forschungswerkstatt
  • Code im github Repo
  • Offizielle Umweltmess-Stationen sind mit guten, aber relativ teuren Sensoren ausgestattet. Ähnliche Sensorik kann aus billigerer Hardware zusammengebaut werden, die allerdings deutlich ungenauer in der Datenerhebung ist. Dabei spielt insbesondere die Temperaturabhängigkeit der Sensoren eine zentrale Rolle. Im Projekt wurden solche Messeinheiten aus billigen Sensoren gebaut und Machine Learning verwendet, um zu "lernen", wie sich die Abweichungen von den "wirklichen Werten" (der "ground truth" der Messstelle) darstellen. Auf der Basis könnte ein engermaschiges Netz von einfachen Messstationen aufgebaut werden, deren Daten nach dem gelernten Verfahren kalibriert werden. Der Lernvorgang kann regelmäßig wiederholt werden und ist auch nur für eine der billigen Messstationen erforderlich, denn das Ergebnis kann auf andere baugleiche Stationen übertragen werden.
• Veronika Heuten (Seminararbeit im Master Digital Humanities): Analyse der Häufigkeitsverteilung der 17 SDG in Bundestagsreden und -materialien
  • Bericht, Datenmaterial und Code im github Repo der Forschungswerkstatt

Unterstützung der Durchführung des internationalen mathematischen Online-Wettbewerbs "Naboj" im Regionalgebiet Ost (Leipzig, Erfurt, Frankfurt/Oder)

• am 11.12.2020
• am 23.04.2021

Die ursprüngliche Idee

Als Begleitangebot für "Stadt in der Stadt" sollte in den Sommerferien 2020 eine Forschungswerkstatt für ältere Schüler (ab Klasse 8) angeboten werden, in der wir uns genauer mit der Zukunft der Energieversorgung der Stadt Leipzig befassen wollten unter folgenden drei Aspekten:

1. Vor welchen Herausforderungen steht die Energieversorgung der Stadt Leipzig?
2. Welche Versorgungsstrukturen existieren in heutigen Leipzig?
3. Welche Konzepte gibt es bisher, diesen Herausforderungen zu begegnen?

Leider konnte dieses Konzept durch die Corona-Entwicklungen nicht mehr umgesetzt werden. Andererseits freuen wir uns, dass unser Projekt vom Sächsischen Mitmachfonds gefördert wird und wir - in Absprache mit dem Projektträger - das oben entwickelte modifizierte Konzept umsetzen dürfen.