Typische berufliche Anforderungen und Chancen im natur- / ingenieurwissenschaftlichen Forschungsbereich

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1 Typische berufliche Anforderungen und Chancen im natur- / ingenieurwissenschaftlichen Forschungsbereich Hans-Werner Schock Helmholtz Zentrum Berlin für Materialien und Energie Hahn-Meitner Platz 1, Berlin, Germany Studien- und Berufsorientierung im Seminarkurs im Land Brandenburg und im Ergänzungskurs

2 Agenda Natur-/Ingenieurwissenschaftliche Forschung in Deutschland Außeruniversitäre Forschung in der Helmholtzgemeinschaft Helmholtz Zentrum Berlin Anforderungen in der Natur- und Ingenieurwissenschaft für zukünftige Forschungsaufgaben Einrichtungen für Bildung im MINT Bereich 2

3 Eigene Erfahrung Familienumfeld: Großvater (eigene Werkstatt) Vater (Stadtwerke - zuständig für Materialeinkauf) Onkel (Ingenieur in Automobilindustrie Freundeskreis: Verein Flugmodellbau Amateurfunk Freizeit: Populärwissenschaftliche Literatur Basteln Schule: Physik, Mathematik Heute meist anderes Umfeld: Freizeitinteressen und Möglichkeiten Zugang zu Medien erlaubt einfacheren Zeitvertreib aber auch Informationen! Studium Elektrotechnik: Studienarbeiten/Diplomarbeit Promotion in forschungsorientiertem Institut 3

4 Forschung in Deutschland Hochschulen (Universitäten/Fachhochschulen) Außeruniversitäre Forschungseinrichtungen Firmen 4

5 Außeruniversitäre Forschungsorganisationen Budget Mitarbeiter Zentren/Institute Helmholtz-Gemeinschaft Anwendungsbezogene Grundlagenforschung; Vorsorgeforschung; Großgeräte 2,2 Mrd Max-Planck Gesellschaft Wissenschaftsgeleitete Grundlagenforschung 1,4 Mrd Fraunhofer-Gesellschaft industrienahe Forschung und Entwicklung 1,1 Mrd Leibniz-Gemeinschaft langfristig orientierte Themen 1,1 Mrd Landesinstitutionen z.b. ZSW, ISFH, ZAE 5

6 Sechs Helmholtz-Forschungsbereiche: Energie Schlüsseltechnologien Erde und Umwelt Struktur der Materie Gesundheit Verkehr und Weltraum Finanzierung von Aktivitäten (Programmen) anstelle der Finanzierung von Institutionen (Zentren) => Programmorientierte Förderung (POF) 6

7 HMI + BESSY Zwei Institute die sich perfekt ergänzen + = Gründung zum Kombinierte Nutzung von Photonen (Licht) und Neutronen Grundlagenforschung und Entwicklung neuer Materialien rund Beschäftigte (Vollzeit Äquivalent) Budget: ca. 110 Mio. (2009) Mitarbeiter nach Bereichen Forschungsfelder: Magnetismus, Werkstoffe, biologische Materialien, Solarenergie (u. A.) 7

8 HMI 1959 gegründet in Berlin-Wannsee rund 800 Mitarbeiter, davon 300 Wissenschaftler Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Finanzierung: 90 % Bund, 10 % Land Berlin Zwei Forschungsschwerpunkte: - Solarenergieforschung und - Strukturforschung (Neutronen) gegründet 1981 in Berlin-Wilmersdorf seit 1998 großer Ring BESSY II in Berlin- Adlershof 230 Mitarbeiter, davon 100 Wissenschaftler Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft Finanzierung: 50 % Bund, 50 % Land Berlin Forschung mit Röntgenstrahlung in hoher Qualität BESSY - seit 90er Jahren: enge Kooperation zwischen HMI und BESSY - HMI betrieb eigene Messanlagen bei BESSY 8

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10 Solarenergieforschung am HZB Solarenergieforschung: 4 zentrale Forschungsthemen Verbindungshalbleiter Kristalline Si-Dünnschichtsolarzellen Glass Seed Layer Absorber Epitaxy Dünnschichtsolarzellen auf der Basis von Chalkopyriten Multijunction Solarzellen auf der Basis von III-V Halbleitern Entwicklung von kristallinen Dünnschichtsolarzellen auf kostengünstigen Substraten wie Glas Solar Cell Test Structures Neue Materialien und Zellstrukturen Entwicklung neuer Material- und Technologieoptionen Analytik und Grenzflächenengineering Untersuchung von Materialeigenschaften, Defekten, Morphologie und Leitungsverhalten 10

11 Anforderungen an die Ausbildung von Ingenieuren Voraussetzungen/Anforderungen: Interesse und Begeisterung Neugier,Offenheit Durchhaltevermögen abstrahierendes Denkvermögen Zusammenhänge erkennen; komplexe Vorgänge erfassen mathematische Fähigkeiten: u.a. Statistik, Wahrscheinlichkeiten praktische Fähigkeiten eigene Arbeit in große Zusammenhänge einordnen Praxisbezug nicht verlieren Kommunikation mit anderen Interessierten klare, problembezogene Ausdrucksweise gute Englischkenntnisse 11

12 Voraussetzung für Bildung im natur-/ ingenieurwissenschaftlichen Bereich In Freizeit und Schule Spielräume für die Interessen der Schüler schaffen mit Neuem, Außergewöhnlichem, Ungewöhnlichen bekannt machen, Schlüsselerlebnisse ermöglichen eigene (praktische) Erfahrung der Schüler ermöglichen (selber machen lassen) mit Neuem, Fremdem nicht vor den Kopf stoßen, gezielt neue Themen verständlich Erschließen den Schülern Zeit geben, eigenes Lerntempo ermöglichen Zugriff auf hochwertige technische Ausrüstung ermöglichen aber auch Möglichkeiten mit einfachen Mitteln aufzeigen Chancen für die Zukunft aufzeigen z.b. Einbindung aktueller Forschung und technischer Entwicklung 12

13 Rolle des Lehrers: Förderung spezifischer Kenntnisse und Fähigkeiten wie erreicht man das (Strategie sicher unvollständig)? Vorbild, eigene Begeisterung für aktuelle Entwicklungen Themen zugänglich machen unterschiedlichen Voraussetzungen der Schüler gerecht werden...? 13

14 Die ganze Kette der Ausbildung und Nachwuchsförderung Schülerlabor (frühe Begeisterung für MINT) Schülerpraktika Summer-Studenten Studenten-Praktika Sommerschulen Diplomarbeiten Doktorarbeiten Nachwuchsgruppen (NWG), Juniorprofessuren Habilitationen 14

15 Schülerlabore: Gemeinsam für naturwissenschaftlichtechnischen Unterricht 15

16 Schülerlabor Das Schülerlabor Blick in die Materie ist ein Projekt des Helmholtz-Zentrums Berlin für Materialien und Energie (HZB). Es hat wie das HZB zwei Standorte: Berlin-Wannsee und Berlin-Adlershof. Wir bieten Experimentiertage für Schulklassen der Stufen 4 13 an. Die Experimente werden in Partnerarbeit oder in kleinen Gruppen durchgeführt und auf die Vorkenntnisse der Schüler abgestimmt. Möglichkeiten im Schülerlabor: selbstständig experimentieren ohne Zeitdruck Fragen zum Thema nachgehen moderne Berufe in der Wissenschaft kennen lernen Einblick in die aktuelle Forschung gewinnen. 16

17 Schülerlabor Blick in die Materie Selbstständiges Experimentieren Beispiele aus Solarenergie und Strukturforschung - Solarzellen selber bauen - Magnetismus - Supraleiter 17

18 Schlüsselerlebnisse in Schülerlaboren Ergebnisse von Studien zu Schülerlaboren zeigen einmalige Besuche in Schülerlaboren haben nachhaltige Wirkung: gesteigertes Interesse bei allen Gruppen (Physikinteressierte und - uninteressierte) Effekte für die Schule Abbau von Schwellenängsten für Fächer selbstbewußter Umgang mit Geräten im Unterricht positive Selbsteinschätzung, ein Kompetenzgefühl beeinflusst Neigungen für Fächer Jungen beeindruckt Ausstattung und (spielerische) Möglichkeiten Mädchen schätzen Eigenständigkeit, Wissenserwerb und Möglichkeit der Zusammenarbeit 18

19 Wirkung von Schülerlaboren Schülerlabore vermitteln Schlüsselerlebnisse besondere Menschen ungewöhnliche, erstaunliche Experimente aktueller Forschung neuer Blick auf Phänomene des Alltags neuer Blick auf gesellschaftliche Probleme (Energie, Materialien) Selbsterfahrung im Experiment, im Team Faktoren positiver Wirkung Zusammenarbeit, Betreuung Atmosphäre Authentizität + Alltagsbezug Mischung Herausforderung und Verständlichkeit aktive Beteiligung der Schüler eigene Ideen auszuprobieren Gedanken äußern 19

20 Lehrerfortbildungen Lehrerfortbildungen für Grundschulpädagogen zum Thema: - Licht und Farben - Magnetismus Lehrerfortbildungen für SEK I und SEKII zum Thema: - Faszinierende Einblicke mit Neutronen am Forschungsreaktor BER II - Solarenergie 20

21 Lehrerfortbildung Lehrerfortbildung zum Thema Solarenergie Vortrag über neueste Entwicklungen auf dem Gebiet der Solarzellen Führung durch Labore (Wissenschaft zum Anfassen) Herstellung eigener Farbstoffsolarzellen mit Früchtetee (zum Mitnehmen) Bestimmung der Wirkungsgrade und Strom-Spannungskennlinien der und industriell gefertigter Solarzellen mit Sonnensimulatoren Vorstellung des Schülerlabors Blick in die Materie nicht nur Versuche des Schülerlabors, sondern auch Experimente die Sie in Ihren Unterricht übernehmen können Vorschläge zur Nachbereitung eines Projekttages im HZB mit der Schulklasse werden vorgestellt. Lehrerinnen und Lehrer der SEK I und SEKII Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, Hahn-Meitner-Platz 1 (ehemals Glienicker Str. 100), Berlin (Wannsee) 21

22 Das internationale Sommerstudentenprogramm des HZB 8 th August -29 th September Das Helmholtz-Zentrum Berlin bietet Studierenden der Physik, Chemie oder verwandter Disziplinen aus dem Inund Ausland die Teilnahme am internationalen Sommerstudentenprogramm. achtwöchiges Praktikum mit eigenen Forschungsprojekt in einer Forschergruppe unter Anleitung einer BetreuerIn an aktuellen Themen der Forschung mit Photonen oder Neutronen bzw. der Material- oder Solarenergieforschung. Projektarbeit ist Schwerpunkt des Programms und ermöglicht den Studierenden, praxisnahe Erfahrungen zu sammeln und einen Einblick in den Forschungsalltag zu gewinnen. Ergebnisse der Projektarbeit werden am Ende des Programms von den Studierenden präsentiert. englischsprachiges Rahmenprogramm stellt ausgewählte Themen der Forschung des HZB anhand von Vorlesungen, Seminaren, Präsentationen und Besichtigungen stellt. Der Teilnehmerkreis in der Regel zum überwiegenden Teil aus TeilnehmerInnen ausländischer Universitäten und Fachhochschulen. Voraussetzung für die Teilnahme sind i. d. R. fünf abgeschlossene Semester in relevanten Fächern. Es sollte ein Vordiplom vorliegen bzw. der Bachelor kurz vor dem Abschluss stehen. 22

23 Zusammenfassung Interesse muss frühzeitig geweckt werden natur-/ingenieurwisssenschaftliche Forschung erfordert breiten Hintergrund Zahlreiche Angebote von Forschungseinrichtungen können Lehrer und Schüler unterstützen 23