10 fővel vettünk részt 2024. november 5-6-án Münchenben közös szakmai programon, ebből hatan a Selye János Diáklaborhálózat támogatásával, ketten iskolai Erasmus plusz forrásból.

A látogatás célja a Max Planck Kvantumoptikai Intézet Photonlab diáklaborjának és más müncheni diáklaboroknak a látogatása volt tapasztalatszerzés és az együttműködés fejlesztése céljából. Emellett az is cél volt, hogy a hazai diáklaborok munkatársai betekintést kapjanak németországi diáklaborok működésébe, ezzel a tapasztalattal erősítsük az elköteleződést a “diáklabor működés” mellett. A szakmai látogatás a résztvevő diáklaborok szakmai párbeszédét, egymás megismerését és az együttműködés segítését is szolgálta.

A Photonlab

A Photonlabot 2010-ben hozták létre egy projekt részeként, a kezdeményező Krausz Ferenc Professzor Úr, intézetvezető volt. A labor kialakítását, szakmai programját kezdetektől Silke Stähler-Schöpf laborvezető alakította ki. A labor elsősorban lézerfizikával foglalkozik, klasszikus diáklaborként. Ez azt jelenti, hogy alapvetően iskolai osztályok látogatják. Az eddigi látogatók száma elérte már a 22.000 diákot, idén 3000 látogatóra számítanak év végéig. Mindezt most a laborvezető mellett két munkatárssal tudják megvalósítani.

A labor célja, hogy a diákoknak megmutassa, hogy a természettudomány, a fizika élvezet is lehet, céljuk a tehetséggondozás és a tudománykommunikáció is.

Tagjai, kezdeményezői a müncheni és környékbeli diáklaborok egyesületének, a MUC Labs-nak.

Az alaptevékenységen felül is számos feladatot látnak el. Fogadnak gyakorlatra gimnazistákat 9. osztálytól. Ez a gyakorlat diákok iskolai tanulmányainak része, amit különböző helyeken, így pl. a diáklaborban is teljesíthetnek. Ez egy-két hetes elfoglaltságot jelent  diákok számára. Idén 42 diák vett részt a programban. Az önkéntes segítők először elvégzik a kísérleteket a laborban, majd különböző apróbb dolgokban segítenek. A program keretében pedagógus képzéseket is tartanak. Vannak egyetemisták, akik a saját tanulmányuk keretében dolgoznak a laborban, ilyen volt például a “Lecker im Licht” projekt, amiért LeLa díjat is kaptak (video).

A Covid járvány idején, mivel zárva voltak, videókat forgattak a kísérletekről, ezekhez interaktív feladatokat “könyveket” készítettek, ezeket nagyon szeretik a tanárok használni. Nagyon jók ezek a fordított osztályterem (flipped classroom) módszerhez. Az interaktív videókat a diákok otthon nézik meg, dolgozzák fel, a foglalkozáson az elmélyítés zajlik. Egy hasznos módszer továbbá a néma videók készítése: a kész videókról, amik kb. 5 percesek, egyszerűen leveszik a hangot, és a diákoknak kell maguknak rámondani, elmagyarázni a kísérleteket. Ez nagyon jól mutatja, mennyire értették meg azokat, akár értékelés alapja ie lehet. Programjuk a “kvantumkedd”, keddenként a Deutsches Museumban rövid előadást, esetleg műhelyt tartanak kvantumfizika témában érdeklődőknek. Újabb a “kvantumpéntek” havonta egyszer. Tartanak külön kvantumkurzusokat is, ezek egynaposak. Indítottak egy podcastot is, “Alice Kvantumországban”, ez már hat éves kortól segít diákoknak. Egy versenyt is índítottak kvantumelmélettel kapcsolatban. A labor saját oldala a Photonworld.

Amikor diákok jönnek, először betekintést kapnak a tudományos laborokba, hogy lássák, milyenek a kutatások. Aztán a laborban asztalról asztalra járhatnak és elvégezhetik az előkészített kísérleteket. Ehhez tableten kapják meg az interaktív tankönyveket, amelyek alapján végig tudják vinni a tevékenységeket. Ideális esetben ezek otthoni feldolgozása után jönnek a laborba. A laborban egyszerre kb. 15 diák tud dolgozni, ezért ha többen vannak, akkor általában ketté bontják a csoportot, és fele délelőtt, fele délután dolgozik kb. két és fél órát. Ha egész osztály jön, mindig vannak érdekődőbb és kevésbé motivált diákok. Utóbbiaktól elég, ha egyes kísérleteket elvégeznek és jegyzőkönyveznek, utána vannak olyan feladatok, amikkel leköthetik az idejüket, pl. zeneközvetítés fénnyel. Egyébként a diákok jellemzően nagyon vigyáznak az eszközökre, általában jobban, mint a tanár csoportok. A labor foglalkozásainak nem a tananyag a célja, azon túlmutatnak, inkább az élvezet és öröm a tudományban. De idősebbeknél egyes tartalmak érintkeznek a tananyaggal és segítik annak elsajátítását.

Kaptunk kis bevezetést a kvantumszámítógépek működésének alap struktúráiról, a kvantumelméletről. Erről kidolgoztak egy szemléltető eszközt (Qbit golyók). Lényegi eleme, hogy míg a hagyományos számítástechnikában 1-ek és 0-k vannak (egy bit), itt emellett 1 és 0 is van valamilyen valószínűséggel együtt (Qbit). Mutattak emellett “kvantum dobókockákat”.

Ebéd után rövid találkozóra kaptunk lehetőséget az intézet vezetőjével, Krausz Ferenc professzorral, a 2023-as fizikai Nobel-díj kitüntettjével. A rövid bemutatkozás során elmondtuk, milyen keretben vagyunk jelen, hogyan működnek a magyarországi diáklaborok, mi a célja a diáklabor egyesületnek. Professzor úr a magyarországi természettudományos tehetséggondozással kapcsolatos néhány tervét osztotta meg.

ESO Supernova

Az ESO Supenova planetárium és látogatóközpont, amit az ESO (Európai Déli Obszervatórium) működtet. Ez egy tizenhét országot tömörítő nemzetközi státuszú intézmény, ami Chilében működtet rádióteleszkópokat az Atacama sivatagban. Ezt a látogatóközpontot az SAP egyik alapítója építtette adományként, a tartalmat pedig az ESO adta bele. A szervezetnek nagyságrendileg 800 alkalmazottja van, ennek fele dolgozik München Garchingban, a másik fele Chilében. A használt nyelvek az angol és spanyol. Hogy épp Garchingban van, ez nagyjából véletlen, a szervezet először Hamburgban, majd Cernben működött, a 80-as években került jelenlegi helyére. A területe nemzetközi státuszú terület, nincs rajta német fennhatóság. A Supernova hat és fél éve működik. Az épület az adományozó szempontjai szerint épült, nincsenek benne egyenes falak (ez a bútorok elhelyezésénél nehézség…), a falakat jellemzően a csillagos égbolt mintája borítja. Az épület két része két egymást is magába foglaló szupernovát, csillagot alakít, ezek életpályájuk végén járó, igen megnagyobbodott csillagok. Az egyik felében egy digitális planetárium van 180 hellyel. Sok programjuk van. Vezetéseket az intézményben kb. 30 főig terveznek. Az első fél órában az aktuális égboltról szoktak vetíteni, a második fél órában az aktuális kutatásokról. A vezetés iskolai csoportoknak ingyenes. Hogy milyen nyelven tartják, az attól is függ, hogy épp milyen munkatársaik vagy segítő egyetemistáik vannak. Az egyetemisták azért jók, mert ők rögtön az egyetemi létről is tudnak beszélni a diákoknak. Volt már, hogy magyarul is volt, és talán bemutatójuk is van magyarul.

A másik épületrészben van az asztronómiai kiállítás, talán ez a létező legnagyobb ilyen jellegű.

Sok érdekes információt hallottunk. Például hogy a teleszkópokra nem feltétlenül azért van szükség, hogy nagyítsanak, hanem sokszor inkább azért, hogy fényt gyűjtsenek, mert egyes csillagok fénye nagyon gyengén ér ide, ezért nem látható szabad szemmel. A világosság inkább a távolságra jellemző, nem az adott csillag nagyságára. A teleszkópok képei fekete-fehérek, és különböző filterekkel is fényképezik őket, utólag színezik ki a képeket. Az infravörös színt például szabad szemmel nem is látjuk, mi adunk neki általunk is látható színt, ha ábrázoljuk. A szemünkben vannak fény- és vannak színérzékeny sejtek, a színérzékenyek este kikapcsolnak, ezért látunk csak szürkét. A vezetéseken sok kérdés fel szokott merülni a diákoknál, például hogy hogyan érzékeljük a világot, mi valós és mi virtuális, mi az, amit mindenki máshogy észlel. Szokták kérdezni, hogy a világegyetem sötét-e. Nem, tele van fénnyel, amit akkor látunk csak, ha valamiről visszatükröződik. 

Az ESO chilei rádióteleszkópjai 8,2 méter átmérőjűek (Az Eifel hegységben lévő összegasonlításként 100 méter. Ebből például az következik, hogy ott sokkal kevésbé kell pontosnak lenni a méreteknek. A nyolc méteresnél a nanométeres pontosság is fontos.) Chilében most építenek egy 40m átmérőjűt. Minél nagyobb, annál nehezebb mozgatni, forgatni. Kínában van például egy nagyon nagy, ami egy egész völgyet betölt, azt nem is tudják forgatni, mindig meg kell várni, hogy a Föld forduljon a kellő irányba. Az Atacama sivatagban lévő bázis nagyon nehéz körülmények között működik, mert nagyon száraz a levegő, 5%-os a levegő páratartalma, és a szél is nagyon erős. 2600 méter magasságban vannak a teleszkópok. Földrengéses zónában van (5-6-os erősségűek szoktak lenni), ezért úgy építették, hogy ezt viseljék az építmények, a teleszkópok ne rongálódjanak meg. 180-an laknak ott egyszerre, áram van, vizet úgy visznek oda, és 10 naponként váltják a stábot, egyszerre annyit maradnak ott, aztán hazamennek lakóhelyükre.

A kiállítás minden anyaga egyébként rendelkezésre áll, felhasználható ingyenesen forrásmegjelöléssel.

IXQuadrat

Az ix-quadrat kiállítás a Technische Universität München épületében van, lényegében egy diáklabor, ahol a látogatók aktívan művelhetik a matematikát. Húsz éve hozták létre, először csak szakmai érdeklődésből gyűjtötték a matematikával összefüggő érdekes tevékenységeket, modelleket. Először egyetemistáknak, majd később matematika irányultságú gimnazistáknak nyitották meg a gyűjteményt, de ez folytatódott, és már egész kis gyerekek csoportjai is szívesen jönnek, mindenkinek tudnak érdekes foglalkozásokat kínálni. Találhatók itt hagyományos matematikai modellek, például a platóni testek modelljei, vagy sok szimmetriával összefüggő kiállított tárgy vagy tevékenység, Lego modelle, ördöglakatok, valószínűséget vagy érdekes matematikai-geometriai összefüggéseket szemléltető feladatok, ábrák.

A második nap

Ásványtani tanszék: A második nap kezdetén megtekintettük az ásványtani tanszék kiállítását. A kiállítás a kőzeteket keletkezésük (magmás, üledékes, átalakult) szerint, illetve felhasználásuk szerint is csoportosítja. A fókuszt  főleg a németországi leletekre helyezi, de sok külföldi minta is található a kiállításon. 

A tanszék után részt vehettünk a Maria Theresien Gymanasium egyik fizika fakultációs óráján. A gimnázium tehetséggondozó intézmény. Az osztályokba kiemelkedő eredményű gyerekeket vesznek fel, akik a gimnáziumban tovább szakosodhatnak érdeklődésük szerint. A fizikát kb 20 diák választotta fakultációs tantárgyként. A látogatott órán a kondenzátorok működésével foglalkoztak. Egy, a kondenzátorok működéséről szóló szemléltető kísérlet után a diákok számításokat végeztek a kondenzátorok kapacitásának növelésével kapcsolatban. Az órai feltételek nagyban hasonlítanak a magyarországi viszonyokhoz. A tananyag mennyisége egy órára lebontva kevesebb, mint a magyar iskolákban. 

Az iskolai látogatás után a Deutsches Museum laborjait tekinthettük meg. A múzeum évente 1,4 millió látogatót fogad. A laborok naponta 1-2 csoportot fogadnak, kapacitásuk 15-20 fő. 

Az első labor a tinkerinng labor volt. Ebben a laborban egyszerű kísérletek révén próbálják bemutatni a fény és a hang terjedését. Áramköröket építenek össze előregyártott elemekből, fény segítségével, hangszórót működtetnek. Az eszközöket a diákok előre elkészített dobozokban kapják, kísérleti leírással együtt, így önállóan is tudnak dolgozni. 

A robotika laborban a látogatók EV3 robotokat programozhatnak, illetve a robotokkal különböző feladatokat hajtanak végre, pl. egy pohár szállítása robotkar segítségével. A tematikák az érzékenyítést is szolgálják, pl. idősotthonokban ellátandó feladatokra programozzák a robotokat.

A biotechnológiai laboratórium egy függő szerkezet a főépület közepén. A laboratóriumban viszonylag egyszerűen elvégezhető biológiai kísérleteket hajtanak végre. Jelenleg 3 tematikában bonyolítanak le foglalkozásokat. Nyálmintát elemeznek, amelyből, DNS-t vonnak ki, PCR alapú azonosítást végeznek (“helyszínelés, ki volt a tettes?”), ELISA teszttel vírusokat azonosítanak. A legnagyobb kihívást olyan reagens anyag beszerzése jelenti, amit diákok is használhatnak egészségvédelmi szempontból és az ára sem túl magas. A résztvevők kesztyűt és köpenyt húznak, a 4 asztalnál 4-4 főnek van munkahelye. Az asztalok végére beépített monitorokra vetítik ki a tennivalókat. Automata pipettát használnak, melyek használatát megtanítják első lépésben. 

Legvégül a lézerfizikai kiállítást tekintettük meg. A kiállítás egyik célja a fizikai felfedezések történelmi hátterének, bemutatásának és a gyakorlati használatának összekapcsolása.