2. Kasseler Oberstufenakademie

Aus Jugendsymposion

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Die Veranstaltung findet vom 10. bis 14. Dezember 2018 direkt im Anschluss an das 19. Kasseler Jugendsymposion statt und steht unter dem Thema Dynamik und Ordnung.


Stundenplan



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Fachseminare


Chemie
Metalle in der Trias von Substanz, Chemie und Prozess. Wie zeigen sich Dynamik und Ordnung metallischer Prozesse im Menschen?

Dozenten: Elmar Schroeder und Moritz Weinbeer

Die Metalle sind bekanntermaßen diejenigen Substanzen, die seit alters her Denken und Lebensumstände der Menschen beeinflussen. Sie waren oder sind kulturgeschichtlich prägend (die Eisenzeit, die Bronzezeit, …, die Aluminiumzeit, die Uranzeit) und verschafften durch ihre Handhabbarkeit Möglichkeiten der technologischen und kulturellen Entwicklung. Ebenso bestimmten sie Denkmuster, ermöglichten sie doch durch ihr Vorhandensein bzw. ihren Mangel, Macht, Ansehen, ästhetischen Genuss oder soziale Stellung. Sie waren aber auch Anknüpfungspunkt der ersten Chemiker, der Alchemisten, die basierend auf überliefertem, uraltem Wissen als erste die Handhabung im Labor und das angemessene denkerische Erfassen der Beobachtungen erprobten.

Über lange Zeit war das Bemühen, Vorkommen zu erkunden und Gewinnung und Handhabung und Anwendbarkeit zu erkunden und zu beherrschen ein Leitthema verschiedener Kulturkreise. Ganze Landschaften wurden – im positiven wie im negativen Sinne – durch die Ausbeutung der Lagerstätten und die Verarbeitung geprägt; die Ausentwicklung der großen Industriezentren zeigt dies bis heute. Und ebenso bildete sich eine Typologie der Menschen heraus, die als Schmied, Bergmann oder Hochofenarbeiter dort arbeiteten und die Techniken der Metallurgie verstandesmäßig beherrschten.

Nach und nach begriff und erfasste man besser, dass viele Metalle nicht nur im technischen Bereich bedeutend sind, sondern auch in Pflanze, Tier und Mensch physiologisch entscheidende Aufgaben übernehmen. Das einprägsamste Beispiel wird das Eisen sein, welches in durchaus wägbaren Mengen hauptsächlich im Blut des Menschen zu finden ist und dort die Möglichkeit verschafft, sich mit dem Sauerstoff der Luft innerlich zu verbinden. Tatkraft, Willensaktivität und Initiative können erlebbares Ergebnis dieser Eisenwirkung sein. Folgerichtig sind Symptome eines Eisenmangels Antriebslosigkeit sowie das Fehlen eben jener Initiative – physisch und seelisch.

Etliche weitere Metalle wirken in wesentlich geringeren Quantitäten oder sogar unwägbar und dann noch subtiler in den Organismus hinein wie etwa das Kupfer oder nur noch in Spuren das Cobalt als Kofaktor bestimmter Enzyme z.B. in der Atmungskette.

Und auch die andere Seite ist mehr und deutlicher ins Bewusstsein gerückt: Zahlreiche Metalle wirken im Lebendigen als Gifte. Hier ist neben Quecksilber vor allem das Blei eines der berüchtigten Beispiele, welches zu den schweren Symptomen der Bleivergiftung führt. Und weil es über lange Zeit ein weit verbreitetes Gebrauchsmetall war – in Wasserrohren, Gefäßen, aber auch als Zusatz in Motortreibstoffen –, begleitet uns bis heute die Auseinandersetzung mit der Wirkung dieses Elements. Man kann die Frage stellen, ob, nachdem das Blei inzwischen physisch weitgehend aus

unserer Umgebung eliminiert ist, es dennoch heute ein verändertes Lebensumfeld zu beschreiben gilt gegenüber der »Vor-Bleizeit«.

Wir wollen in diesem Kurs Motive aus dem Chemieunterricht der 12. Klasse aufgreifen und vertiefen, die eventuell bereits in der 11. Klasse angeklungen sind. Leitend können Gesichtspunkte werden, die in der Waldorfschule für diese beiden Klassenstufen benannt sind:

  • Eine Aufgabe besteht darin, die Chemie je nach Organismus (also Pflanze, Tier und Mensch) feiner zu differenzieren.
  • Auf der anderen Seite steht der Versuch/die Aufgabe, aus den Beobachtungen der Versuche heraus denkerisch das Aktive, Prozesshafte der Metalle zu verstehen und zu beschreiben.

Unser Ziel ist es, im Sinne des Oberthemas dieser Arbeitswoche einen Bogen zu spannen von der Substantialität über die Physiologie hin zu den Wirkungen im Lebendigen.

Die jeweils treffenden, aussagefähigen Experimente sollen entwickelt und ausprobiert werden. Weitergehend steht das Bemühen um die Denkweise, die besonders geeignet sein könnte, den Blick auf die Wirkungen der Substanzen zu richten.

Der Kurs richtet sich in erster Linie an Schülerinnen und Schüler der 12. Klassenstufe. Natürlich werden wir viel experimentieren! Die Experimente können je nach Interesse und Vorbildung der Teilnehmer alle Aspekte der Metallchemie abbilden. Uns ist es ein Anliegen, Versuche zu entwickeln und auszuprobieren, die – wie oben beschrieben – auf dem Gebiet der Wirkung von Metallen aussagekräftig sind. Ein Zugewinn an experimenteller Erfahrung in Planung und Durchführung, das feine, exakte Beobachten der Versuche und ein denkerisches Üben an den genauen Beobachtungen werden angestrebt.


Biologie
Wie entsteht Neues in der Evolution? Metamorphose, Epigenetik und Evolutionäre Entwicklungsbiologie

Dozenten: Craig Holdrege und Axel Ziemke

Vor wenigstens 3,5 Milliarden Jahren entstand das Leben auf der Erde: einfache einzellige, allenfalls Kolonien bildende Lebewesen. Bis vor 540 Millionen Jahren änderten sie sich, allen bekannten Fossilfunden zufolge, nur wenig. Einen erdgeschichtlichen »Augenblick« von 10 bis 15 Millionen Jahren später existierten fast alle heute bekannten Stämme vielzelliger Tiere. Übergangsformen? Fehlanzeige! Auch in den folgenden Jahrhundertmillionen entstanden neue Baupläne und komplexe Organe von Lebewesen meist nach dem gleichen Muster: Auf einmal waren sie »da« – und nur selten ließen sie Fossilien von Übergangsformen übrig. Und selbst mit dem bislang größten Rätsel der menschlichen Evolution verhält es sich nicht anders: Ihr erster Schritt war wohl die Entwicklung des aufrechten Ganges. Doch wie hat er sich vollzogen? Alle Fossilien möglicher Vorfahren des Menschen verweisen entweder auf einen vierfüßigen oder einen eindeutig aufrechten Gang.

Ein Problem für die neodarwinistische Evolutionstheorie! Darwin postulierte kleine, zufällige Veränderungen der Erbanlagen von Lebewesen als den Ursprung evolutionärer Veränderungen. Diejenigen Veränderungen, die die Fortpflanzungswahrscheinlichkeit ihrer Träger erhöhten, setzten sich langfristig durch und führten zu einer laufenden Anpassung der Lebewesen an eine sich verändernde Umwelt. Variabilität und Selektion. Survival of the Fittest. Die Molekulargenetik identifizierte diese Erbanlagen mit DNA-Abschnitten und erklärte Mutationen und ihre sexuelle Rekombination zur molekularen Ursache von Variabilität. Evolution sollte so eine allmähliche Anhäufung fortpflanzungsfördernder Mutationen sein. Wie lassen sich dann aber jene »Revolutionen« in der Evolution erklären? Müssen wir vielleicht die Dynamik von Evolution ganz anders fassen, um die Ordnung biologischer Formen verstehen zu können?

Anthroposophie und Waldorfpädagogik verdanken sich nicht zuletzt der Auseinandersetzung des jungen Rudolf Steiner mit den naturwissenschaftlichen Schriften Johann Wolfgang von Goethes. Seine Metamorphoselehre ist seit Goethes Lebzeiten eine wichtige Grundlage von Morphologie und Botanik. Doch Steiners Anspruch ging weiter: Er wollte die Vielfalt der Lebenserscheinungen aus den inneren Bildungsgesetzen der Lebewesen selbst erklären und suchte so eine ganzheitliche Alternative nicht nur zu den traditionellen Versuchen, die Gestalt der Lebewesen aus den Intentionen eines Schöpfergottes abzuleiten, sondern auch zu den späteren Versuchen, sie als ein Spiel des Zufalls zu sehen. Im näheren und weiteren Umfeld von Waldorfschule und Anthroposophie findet man im nicht-akademischen, aber auch akademischen Bereich viele biologische Forschungsprojekte, die eine solche holistische und nicht-reduktionistische Methodik in Goethes Tradition fortführen.

Doch taucht in den letzten 20 Jahren Goethes Name auch immer häufiger in Artikeln führender internationaler evolutionsbiologischer und genetischer Fachzeitschriften auf. Denn in den Forschungsansätzen der Evolutionären Entwicklungsbiologie und der Epigenetik sucht man angesichts der Probleme des Neodarwinismus in einer ganz ähnlichen Richtung: Lässt sich Evolution aus den inneren Bildungsgesetzen von Organismen, lässt sich die Stammesgeschichte aus der individuellen Entwicklung von Lebewesen erklären, wie wir sie noch heute bei Pflanzen, Tieren und Menschen

vorfinden und untersuchen können? Darwin mag recht haben mit dem »Survival of the Fittest«. Wie kommt es aber zum »Arrival of the Fittest«? Ist es nicht eben doch mehr als ein Spiel des Zufalls?

In unserem Kurs »Wie entsteht Neues in der Evolution?« werden wir Rosen, Fruchtfliegen, Fröschen, Mäusen und Menschen auf organismischer Ebene in ihrer individuellen Entwicklung und Evolution begegnen. Wir wollen untersuchen, wie sich die Dynamik von Entwicklung durch eine an Goethe angelehnte Methodik erforschen und biologische Ordnung verstehen lässt. Wir werden – auch im Rahmen praktischer Übungen – Prozesse organismischer Formbildung studieren und ein ganzheitliches Verständnis von Evolution in den Blick nehmen. Komplementär zu dieser mehr phänomenologischen Herangehensweise werden wir diskutieren, wie die Evolutionäre Entwicklungsbiologie die individuelle Entwicklung von Lebewesen auf Grundlage modernster Methoden der genetischen Forschung zu verstehen und zur Erklärung der Evolution von qualitativ Neuem anzuwenden sucht. Weiterhin werden wir – auch anhand von ein oder zwei Originalpublikationen aus Fachzeitschriften – Forschungen zur Epigenetik kennen lernen, die auf Möglichkeiten der Vererbung jenseits des genetischen Codes hinweisen und somit nicht-zufällige Variabilität von Organismen als Grundlage von Neuem möglich erscheinen lassen. Wir werden mit all dem das Thema der Oberstufenakademie »Dynamik und Ordnung« auf eines der spannendsten und sich am rasantesten entwickelnden Themenfelder wissenschaftlicher Forschung der Gegenwart beziehen.


Mathematik
Fraktale, Chaos, Determinismus – mathematisch und philosophisch

Dozenten: Steffen Brasch und Stephan Sigler

»Wir müssen glauben, dass alles in der Welt eine Ursache habe, sowie die Spinne ihr Netz spinnt, um Fliegen zu fangen. Sie tut dieses, ehe sie weiß, dass es Fliegen in der Welt gibt.« Georg Christoph Lichtenberg formuliert hier pointiert das Bedürfnis des Menschen, die Welt kausal zu erklären. Wenn alles in der Welt kausal verursacht und damit determiniert gedacht wird, sollte es auch berechnet werden können. Dieses Prinzip wird auf alle Daseinsbereiche angewendet – auch auf den Menschen und stellt damit die menschliche Freiheit auf den Prüfstand.

Eine kausal gedachte Welt erscheint geordnet. Auch die Dynamik ist dann nur »Ordnung in Bewegung«. Nun gibt es aber selbst im Bereich der Mathematik – im Wesentlichen auch von physikalischen Fragestellungen impulsiert – Phänomene, die diesen »Kausalitätsoptimismus« oder »Ordnungsoptimismus« infrage stellen. Man bemerkt plötzlich, dass in der scheinbar vorherbestimmten und berechenbaren Welt chaotische Phänomene auftauchen können. Damit stellen sich sofort einige Fragen:

  • Wie kann Chaos entstehen, wenn mathematische Phänomene doch in jedem Falle der klaren Welt der Formeln folgen?
  • Was ist Chaos im Gegensatz zu einem kausal determinierten Phänomen?
  • Was hat Chaos mit Zufall zu tun?
  • Sind Chaos und Determinismus ein absoluter Gegensatz? Ist das eine das Gegenteil des andern? Gibt es einen qualitativen Unterschied?
  • Was haben Dynamik und Ordnung mit Chaos und Determinismus zu tun?

Das entscheidende Rechenverfahren, um uns dem Chaos zu nähern, ist die Wiederholung, in der Mathematik auch Iteration genannt. Erstaunlicherweise treten chaotische Phänomene auf, wenn man bestimmte, eigentlich leicht überschaubare algebraische Prozesse immer wieder wiederholt. Hier tut sich ein weiteres Experimentierfeld für diese Woche auf.

Nutzen wir diese Iteration geometrisch und nicht nur algebraisch, so landen wir in der Welt der Fraktale. Diese sind sehr besondere geometrische Gebilde, die sich sogar dem klassischen Konzept der Dimension entziehen. Dennoch bilden sie oft schöne Formen, die gern in der Kunst aufgegriffen werden und deren Ursprung wir auch in der Natur finden. Insofern bilden Fraktale eine Symbiose aus Chaos und Wohlordnung.

Diese beiden Gebiete, die einmal durch geometrische Iteration und einmal durch algebraische Iteration erschlossen werden, hängen zusammen. Dieser Zusammenhang taucht bei der anstehenden Arbeit ganz von allein auf.

Benötigt wird Freude am mathematischen Experimentieren und am Zeichnen. Günstig wäre es, ein Notebook mitzubringen.


Physik
Elektrische Grenzflächen in der Gasentladung und im Halbleiter

Dozenten: Florian Schulz und Wilfried Sommer

Der Physikunterricht der 11. Klasse weist mit seinen Inhalten aus der Elektrizitätslehre direkt auf universitäre Fragestellungen, welche bis heute die Forschungslandschaft prägen. Aus dem Millikan- Versuch ergibt sich die Quantisierung der Ladung, in Versuchen zur Gasentladung treten Leuchterscheinungen nicht nur im Zwischenraum der Ringelektroden auf, sondern auch jenseits der Elektroden in einem Raum ohne äußeres Feld. Beide Versuche werden mit der logischen Konstruktion des Elektrons zusammengeführt, dessen spezifische Ladung das Verhältnis zwischen der elektrischen Größe »Ladung« und der mechanischen Größe »Masse« beschreibt.

Im Fortgang der Experimente zur Gasentladung zeigt sich, dass elektrische Grenzflächen anders verlaufen, als die zunächst naiv angenommene Grenzfläche des Materials. Mit äußeren Feldern kann moduliert werden, wie weit elektrische und »mechanische« Grenzflächen räumlich auseinanderfallen. Zahlreiche elektrische Steuerungen beruhen auf Änderungen der zugehörigen Modulationsspannungen. Bei Erwärmung der Kathode genügen geringe Spannungen, dass der ortsfeste, dichte und sichtbare Materieanteil der Kathode räumlich getrennt von der verschiebbaren Elektronenwolke liegt.

Im Halbleiter sind es innere Grenzflächen unterschiedlich dotierten Materials, die in Abhängigkeit der angelegten Spannung eine mehr oder weniger ausgeprägte elektrische Grenzfläche ausbilden. Wie bei Versuchen zur Gasentladung modulieren die Spannungen, wie weit elektrische und »mechanische« Grenzflächen auseinanderfallen. Die elektrischen Vorgänge sind nun aber nicht an einen Raum mit verdünntem Gas, sondern an den stofflich dichten Raum eines Festkörpers gebunden.

Das Auseinanderfallen von elektrischen und mechanischen Grenzflächen wird damit unter sehr verschiedenen Bedingungen untersucht. Gleichwohl werfen alle Experimente die Frage auf, wie elektrische Erscheinungen überhaupt mit mechanischen und stofflichen Eigenschaften zusammenhängen.

Nachdem die entsprechenden Experimente des Physikunterrichtes der 11. Klasse nochmals vorgeführt und diskutiert wurden, sollen die Analogien und Unterschiede für korrespondierende Experimente zur Gasentladung und zum Halbleiter herausgearbeitet und die Frage der Bindung elektrischer Erscheinungen an Materie diskutiert werden.

Insbesondere werden behandelt:

  • Gasentladungsröhre und Diode
  • Gasentladungsröhre mit geheizter Kathode und Gitter und Transistor
  • Elektronenstrahl im äußeren Magnetfeld und Hall-Effekt


Geschichte
Form und Wandel – wohin geht die Geschichte? Historisch-philosophische Reflexionen vor dem Hintergrund aktuell gegenläufiger Gesellschaftstendenzen

Dozent: M. Michael Zech

Auf vier Ebenen wollen wir über Geschichte bzw. Geschichtlichkeit reflektieren:

  • Der 52. Deutsche Historikertag stand in diesem Jahr unter dem Motto "Gespaltene Gesellschaften". Damit fokussierte die Veranstaltung auf die derzeit in vielen Nationen aufgetretene Auseinandersetzung um die jeweils zukünftige Gestaltung ihrer Gesellschaften. Globale und multikulturelle Offenheit stehen hier der Renaissance nationalistisch- ausländerfeindlichen Konzepten gegenüber. Geschichte steht in dieser Auseinandersetzung im Zentrum. Die einen sehen Geschichte als Weg zu Alteritätsverstehen und Grundlage für Transkulturalität, die anderen sehen Geschichte als Medium zur Herstellung nationalgeschichtlicher Identität.
  • Gibt es jenseits solcher kollektiven Instrumentalisierungen aber auch eine für die Individuation bedeutende Funktion des historischen Bewusstseins? Wenn Geschichte als anthropologische Konstante grundsätzlich eine Sinnbelegung in der Dimension der Zeit durch Erzählung ist, wirft dies sofort die Frage nach dem Woher und dem Wohin auf? Geschichtsphilosophie beschäftigt sich mit der Frage, inwiefern der Geschichte des Menschen Plan und Struktur zugrunde liegen (teleologische Konzepte) oder sich nur im Rückblick bestimmte Formen entdecken lassen, die Zukunft aber als grundsätzlich offen betrachtet werden muss.
  • Die Vergangenheit ist unwiderruflich vorbei. Geschichte erfahren wir in den Nachwirkungen von Ereignissen und in historischen Imaginationen. Insofern realisiert sich Geschichte in Vorstellungsbildern. Diese formen sich aus und können, immer wieder erzählt, integrierende, spaltende und mobilisierende Wirkung erzielen. Sie suggerieren eine bestimmte Wirklichkeit, ein »so war es«. Nur im Denken über Geschichte wird deutlich, dass sie selbst intentionale Produktion menschlichen Bewusstseins ist und selbst einem dauernden Wandel unterliegt. Historische Bilder bedürfen also der Kritik, um nicht im Halb- und Unbewussten ihre Wirkungen entfalten zu können.
  • Historische Orientierung vollzieht sich vor allem in Hinblick auf die Zukunft. D.h. wir blicken in die Vergangenheit, um aus der Ausformung von Kulturen und kulturellem Wandel Erkenntnisse zur Bewältigung gegenwärtiger und künftiger Aufgaben zu bekommen. So entdeckten wir erst in den vergangenen Jahrzehnten die Dimension der Globalität, das sich wandelnde Verhältnis zur Biosphäre, die Bedeutung der Kommunikation etc. als historische Themen. Historische Fragen entstehen demnach, indem wir uns mit der Latenz, der Präsenz dessen, was sich voraussichtlich realisiert, in Beziehung setzen.

Auf der ersten Ebene geht es um die gesellschaftspolitische Bedeutung von Geschichte, auf der zweiten um die Orientierungsleistung von Geschichte, auf der dritten um eine Aufklärung über die Wirkung historischer Bilder und auf der vierten darum, was „in der Luft liegt“, in eine historische Dimension zu setzen und so zu identifizieren.

Der tägliche Dreiklang des Kurses sieht auf der Grundlage eines Inputs die jeweilige Themenerschließung, dann die Arbeit an ausgewählten, diese Themen betreffenden Texten und daran anschließend ein die gewonnen Erkenntnisse bilanzierendes Gespräch vor.


Literatur
Dynamische und statische Bilder in poetischer und politischer Sprache

Dozentin: Rita Schumacher

»Ein Bild hielt uns gefangen. Und heraus konnten wir nicht, denn es lag in unserer Sprache.« – Ludwig Wittgenstein

»Und was wären dann die Bilder? Das einmal, das immer wieder einmal und nur jetzt und nur hier Wahrgenommene und Wahrzunehmende. Und das Gedicht wäre somit der Ort, wo alle Tropen und Metaphern ad absurdum geführt werden wollen.« – Paul Celan

Sprachliche Bilder treten seit jeher in einer eigentümlichen Doppelgestalt zutage: Sie können als fixierende, intentional eingesetzte Tropen manipulativ eine Deutungshoheit über Sachverhalte beanspruchen, indem sie einen eindeutig konturierten, kohärenten Sinnzusammenhang suggerieren. (Schon im antiken Rom schrieb der Politiker Menenius Agrippa die angeblich naturgegebene gesellschaftliche Ungleichheit zwischen den herrschenden Patriziern und den arbeitenden Plebejern mit dem organologischen Bild von der natürlichen Aufgabenverteilung zwischen Magen und Gliedern fest: Die Glieder arbeiten für den Magen, aber der Magen ernährt die Glieder). Als poetische Metaphern können Sprachbilder umgekehrt dazu beitragen, ein allzu fest gefügtes, räumlich geordnetes Weltbild sowie die Illusion der Abbildbarkeit der Welt aufzulösen und dadurch die Sprache und mit ihr die Wirklichkeit öffnen für das »ganz Neue«. (Nicht ohne Grund setzten einige der Vordenker des Prager Frühlings vor 50 Jahren auf die revolutionäre Kraft der Poesie)

Anhand sprachphilosophischer Betrachtungen und der Auseinandersetzung mit poetischen Texten sowie durch eigene, praktisch poetische Erfahrungen soll der Ambivalenz der sprachlichen Bildlichkeit zwischen statischem Vorstellungbild und eigentätig hervorzubringendem poetischem Bild nachgegangen werden - frei nach der Forderung des Kunsthistorikers Horst Bredekamp, wonach eine Aufklärung, die nicht nur das Verstandesvermögen, sondern auch die Sinnlichkeit des Menschen erfassen will, bei einem tieferen Verständnis des »Bildaktes« ansetzen müsse.