Nach langer Planungsphase und diversen Aufschüben infolge der Coronapandemie konnte endlich der 2. Schüler-Makeathon am Gymnasium durchgeführt werden.

Unter einem Makeathon (engl. to make = machen und -athon von Marathon à „Machmarathon“) versteht man Projektarbeit, in deren Verlauf eine Idee bis hin zu einem funktionierenden Prototyp realisiert werden soll. Dieses Ziel wird in Teamarbeit und mit der Unterstützung durch Coaches angestrebt. Als Coaches fungieren Studenten wissenschaftlich-technischer Studiengänge, Professoren sowie Ingenieure aus der Wirtschaft.

Im Vergleich zum 1. Makeathon 2019 gab es einige Veränderungen. Bei der MINT-EC-Schulleitertagung lernte das Organisationsteam um Bernhard Kausler (Siemens Mobility GmbH) und Achim Engelhardt die Kollegin Steffi Colopy, MINT-Koordinatorin der German International School Washington D.C. (GISW) kennen, als sie in Dresden die ersten Projektergebnisse über 300 Schulleitern aus ganz Deutschland vorstellten. Schnell wurde der Entschluss gefasst, ein solches Projekt miteinander zu versuchen. Somit waren wir dem US-Generalkonsul, Timothy Liston, einen Schritt voraus, der erst am 21.12.2021 im Staatsministerium mit Kultusminister Prof. Dr. Michael Piazolo zusammentraf, um sich über die Kooperation zwischen Bayern und den Vereinigten Staaten in Bildungsfragen auszutauschen.

Beim 2. Schüler-Makeathon am Gymnasium Höchstadt nahmen dann je 10 Schüler aus Washington D.C. und 10 aus Höchstadt sowie eine Schülerin vom Albert-Schweitzer-Gymnasium aus Erlangen teil. In den Herbstferien trafen sich die Gruppen erstmals, lernten sich online kennen, generierten zusammen Ideen, teilten sich in drei Gruppen zu je 7 Teilnehmern auf und entwarfen ihre Projektideen samt Story, Systemstruktur und Materialliste. Bereits nach dieser ersten Woche waren die Rückmeldungen der SchülerInnen sehr positiv. Magdalena (GH) äußerte, dass nicht nur die Ideenentwicklung spannend war, sondern ihr „die Arbeit in den Gruppen […] sogar noch besser gefallen [hat] und besonders der Austausch mit den amerikanischen SchülerInnen [..] zu mehr als einem lustigen Moment“ geführt hatte.  Karla von der GISW war sich sogar sicher, dass „[wir] dank der guten Kommunikation und der vielen klugen Köpfe, die an diesem Projekt beteiligt sind, ein tolles Ergebnis erzielen werden“.

Bis zum Besuch der Lehrkräfte und SchülerInnen aus Washington in den Pfingstferien fanden monatliche Treffen online statt. Zusammen wurde die Teilnahme am MINT-EC-Wettbewerb zum Thema „Nachhaltigkeit und Technik“ beschlossen, eine Homepage zum Makeathon aufgebaut, T-Shirts designed und viel Organisatorisches erledigt.

Heißersehnt war dann die Ankunft unserer Gäste, die wir am 12. Juni dank der 9,-€ Tickets in Frankfurt am Flughafen abholen konnten. Endlich stand man sich gegenüber. Bereits bei der Zugfahrt gab es erste Überraschungen, denn nicht alle kamen gleichzeitig in Bamberg an. Ein Notstopp samt Eispause sorgte für Trubel – und „natürliche Auslese“.

Die zarten, im Herbst geknüpften Freundschaftsbande wuchsen schnell, obwohl alle SchülerInnen von Montag bis Freitag von 9.00 Uhr bis mindestens 18.00 Uhr in der Schule waren und fieberhaft an der Realisierung der Projektideen arbeiteten. Schließlich wollte man sich am Technik-Tag bestmöglich der Öffentlichkeit präsentieren.

Bild 1: Alle Teilnehmer und Coaches präsentieren sich beim Technik Tag in der Aula

Während der „Maken-Phase“ gab es in den Mittagsstunden von Montag bis Mittwoch diverse Inputphasen. Frank Neumann referierte zu den Themen „Paradigmenwechsel“ und „Technik und Ethik“, Lena Augustin stellte weltweite Projekte des Vereins  „Technik ohne Grenzen“  vor und Marc Stamminger (Prof. Dr.-Ing am Lehrstuhl für Graphische Datenverarbeitung der FAU) begeisterte mit seinen Ausführungen zur Darstellung von Punktmengen und deren praktischem Nutzen, ebenso Leonie Ziegler, die als ehemalige Schülerin und Überraschungsgast beim Makeathon, Solarfolien für das Team des intelligenten Rucksacks lieferte und  Interessantes über modernste Solartechnik berichten konnte. Am Donnerstagnachmittag wurde beim eifrigen Basteln, Improvisieren, Problem lösen, Zusammenarbeiten und Programmieren eine verdiente Pause eingelegt. Eine Stadtführung durch Klaus Strienz mit abschließendem Empfang bei Bürgermeister Gerald Brehm waren eine willkommene und interessante Abwechslung.

Am Freitagmorgen ging es ans Aufräumen und Aufbauen, denn zum Technik-Tag am 17. Juni wurden zahlreiche Gäste im Gymnasium erwartet.

„Technik und MINT zum Anfassen“ war dann das Motto der Veranstaltung am Gymnasium Höchstadt, welche auch den Höhepunkt des Makeathon-Projektes darstellte. Nach der offiziellen Begrüßung durch den stellvertretenden Schulleiter Alois Selder ging Stefan Müller (Mitglied des deutschen Bundestages) in seiner Grußansprache speziell auf die Bedeutung der naturwissenschaftlichen Bildung an deutschen Schulen ein. Diese sei wichtig, um das Potential an Fachkräften, Wissenschaftlern und Entrepreneuren für die Zukunft Deutschlands zu sichern.

Bild 4: MdB Stefan Müller zeigte sich beeindruckt vom Makeathon-Projekt

Neben der Präsentation unserer Projektergebnisse gab es weitere interessante Ausstellungen zu erleben: Unter anderem stellten Erlanger Ingenieur-Studenten des High-Octane Motorsports e.V. ein Rennauto der Zukunft mit Elektroantrieb vor, der Verein „Technik ohne Grenzen“ beeindruckte mit dem Modell eines Verbrennungsofens für medizinische Abfälle, der diese auch in Entwicklungsländern sicher entsorgen kann. Mitarbeiter der Gerda Stetter Stiftung begeisterten besonders jüngere Besucher mit ihren durch Handzeichen steuerbaren Lego-Robotern, ASL zeigte modernste Veranstaltungstechnik und vieles mehr war zu bestaunen und zu be-greifen.

Für das leibliche Wohl sorgten die SchülerInnen der Q11 mit leckeren Grillwürstchen, Kaffee und Kuchen.

Gruppe 1: Mülltrennsystem „BetterBin“

Da die Mülltrennung weltweit nicht überall wie gewünscht umgesetzt wird, dies aber wichtig für die Aufarbeitung und das Recycling einzelner Bestandteile ist, sollte ein universell einsetzbares Mülltrennsystem gebaut werden. Dieses ist über vier Müllbehältern angebracht und trennt den eingeworfenen Müll automatisch. Regionale Unterschiede in der Mülltrennung könnten per Software eingespielt und auf diese Weise umgesetzt werden. Diese Lösung sollte möglichst einfach und kostengünstig sein.

Diverse Sensoren und deren softwaretechnische Einbindung sind ebenso nötig wie die eher komplizierte technische Umsetzung des selbstsortierenden „BetterBin“. Nach der Erkennung des Mülls (Restmüll, Papier, Kunststoff) wird dieser in die dafür vorgesehenen Behälter transportiert. Sobald die Behälter voll sind, soll der für die Leerung Verantwortliche eine entsprechende Meldung auf sein Handy erhalten. Eine fantastische, aber aufgrund ihrer Komplexität sehr schwierig umzusetzende Idee, bei der es gelang, den Müllkorb fahrbar zu konstruieren. Dank neuronaler Netzwerke, deren Datenbanken im Internet zugänglich sind, gelang die Erkennung einiger Abfallprodukte und deren korrekte Einsortierung in die jeweiligen Behälter.

Bild 9: Die Gruppe „BetterBin“ demonstrierte die Funktionen des selbstsortierenden Mülleimers

Gruppe 2: Tafelroboter „Board Bot“

Nicht alle Schulen sind durchgehend mit SmartBoards ausgestattet. An viele Stellen fehlen die technisch aufwendigen und teuren digitalen Geräte noch. Die Finanzierung ist für Kommunen und Landkreise nicht einfach. Deshalb gibt es speziell in den USA viele kostengünstigere Whiteboards, die die Tafeln ersetzen. Mit Stiften werden diese kreidefrei beschrieben.

Eine kostengünstige und leicht montierbare Konstruktion zur Digitalisierung der Tafelanschriften könnte eine sinnvolle Alternative speziell im Bereich des Homeschoolings darstellen. Der „Board Bot“ sollte dies durch Abrastern der Tafel ermöglichen. Durch Bilderkennung, -speicherung und -kombination sowie Dateikonvertierung und digitale Dateiausgabe sollen angefertigte Tafelanschriebe digitalisiert und an die Schüler verschickt werden können. Deshalb wurde ein relativ kleiner, unkomplizierter und kostengünstiger Aufsatz an der Tafel realisiert, der mit einem Stift versehen auch vorgegebene Zeichnungen an die Tafel bringen kann. Im Idealfall soll der Board Bot die Tafelanschrift digitalisieren und das Whiteboard gleich noch reinigen.

Bild 10: Besucher konnten den „Board Bot“ beim Anfertigen eingegebener Vorlagen bestaunen

Gruppe 3: intelligenter Rucksack „EvoScan“

Immer wieder kritisieren Ärzte, dass die Schultaschen der Kinder viel zu schwer für deren Alter und Körpergrößen sind und zu Haltungsschäden führen können. Immer häufiger haben SchülerInnen zudem Probleme, sich für den kommenden Schultag sinnvoll zu organisieren und zu strukturieren. Ein intelligenter Rucksack soll Abhilfe schaffen. Der „EvoScan“ soll per WLAN den digitalen Stundenplan, den Klassen mittlerweile haben, bekommen und den SchülerInnen dann anzeigen, welche Materialien gebraucht werden. So kann die Schultasche erkennen, ob das gerade eingesteckte Unterrichtsmaterial am kommenden Schultag wirklich benötigt wird und durch ein Lichtsignal anzeigen, ob das Heft oder Buch mitgeführt werden muss. Selbst für Vertretungsstunden, die schon einen Tag vorher bekannt und im online-Plan eingetragen sind, erfolgen Erkennung und Zuteilung per Ton- oder Lichtsignal bzw. über einen kleinen LED-Bildschirm.

Um durch den „EvoScan“ weitere Energieverschwendung zu vermeiden, soll sich das System selbst laden. Dies soll über Solarfolien realisiert werden, deren elektrische Energie in einer Powerbank gespeichert wird und auf diese Weise auch beispielsweise zum Aufladen eines Handys genutzt werden kann.

Der intelligente Rucksack wäre demnach ein hilfreiches Instrument für Eltern und Schüler, könnte den Organisationsaufwand erheblich minimieren, SchülerInnen die Selbstorganisation erleichtern und dabei die Gesundheit der Kinder erhalten. Für seine Realisierung waren diverse mechanische und softwaretechnische Probleme zu lösen, aber der Prototyp verfügt über die wichtigsten Funktionen und zeigt, dass die Umsetzung der Gesamtidee möglich ist.

Bild 11: Der intelligente Rucksack „EvoScan“ stieß auf großes Interesse

Phase 3 des Makeathons ist für den Herbst 2022 angedacht. Beim Gegenbesuch der Höchstädter SchülerInnen in Washington D.C. im Herbst 2022 ist geplant, die Prototypen zu überarbeiten und unter neuen Bedingungen optimierte Versionen zu bauen. Dabei wird es wichtig sein, aus Erfahrungen zu lernen, neue technische Prozesse auszuklügeln und die Teamarbeit weiter zu verbessern. Natürlich soll auch der kulturelle Austausch besonders gefördert werden. Die SchülerInnen werden in Gastfamilien untergebracht, lernen das amerikanische Schulsystem kennen und werden viele Eindrücke beim Besuch der Hauptstadt der Vereinigten Staaten sammeln.

Ganz sicher werden persönliche Freundschaften zwischen SchülerInnen und Coaches beider Länder weiter gefestigt.

Zur Collage von Herrn Strienz.