Seminarkurs am TG Bruchsal

Abstract

This work investigates the interdisciplinary relation of physics and ethics. Science is seen as the disinterested, dispassionate pursuit of truth by what goes by the “scientific method”. The scientific method does not force an outcome. It is a set of rules of engagement to go by to get an answer that is validated by some means. We question the high degree of freedom in the conduct of research in physics and argue that there exists moral and social responsibility of the physicists and the importance to be aware of the ethics of the work one does. A canonical problem in moral theory is discussed: The Manhattan Project. After an introduction to the Manhattan Project and Ethical Problem Solving, the argument proceeds in three steps. First, the development of the atomic bomb is analyzed in different ethical theories. Each model is discussed to first order and the behavior is contrasted with that in ethical theories in a multiple-scale analysis. The generated solutions differ and we argue that moral inconsistencies, properly understood, contribute to our adaptable moral understandings in terms of responsiveness to different situations, values, needs and concerns. Second, techniques introduced in the first-order study of the Manhattan Project are generalized for the application at higher orders and used to determine the model of the “ethical physicist”. Third, the role of the physicist in political theory is discussed. We examine the issue of “building bombs and talking peace“, the critical period when physicists redefined their relation to society and their responsibilities as scientist-citizens in the Manhattan Project. By building the nuclear bomb, physicists merged science with technological invention and thereby transgressed the bounds of the “pureness” of science. To shape the postwar implications of their invention, the physicists entered the political realm to advocate the need for international unification, atomic control, and a ban on war. Yet the physicists‘ political arguments were rooted in the ethos of science and therefore inapplicable to governance and politics. Furthermore, the physicists‘ attempt to „scientize“ politics invited the reciprocal action wherein science was „politicized. The Manhattan Project physicists‘ political activism exemplifies the capacity of physicists to assume social responsibility for science and the limitations of their profession in the political realm. In doing so, it explains how the notion of “pureness” of science was transformed, how the practice of physicists has changed, and where these two elements may go in the future. Fourth, we revisit the issue of moral and social responsibility and conclude that the physicist is indeed responsible for the outcomes of her work. We find that, by definition, physics is value free. Yet research findings proceed to be used for destructive force or constructive and productive means, and are then subjected to values. We argue that physics must consider the beneficial outcomes and the misuse of research findings. This does not mean that the physicist has to alter her research direction but mind the moral and ethical issues when she emphasizes and reports the findings that are then open for discussion in the public. To name and ease concern when appropriate and convey the meaning and all the impact of research findings in arcane physics in understandable terms is the moral and social responsibility of the physicist. The study is supplemented by an analysis of ethical codes in science. The findings are then used to formulate a set of ethical principles and rules for the conduct of research and closed-form solutions for ethical problems that are conductive to moral clarity, communicability, responsibility and responsiveness in physics. Further questions on the relation of physics and politics and advanced issues remain open and need be done in future discussion.

Teilnehmerin SK 21/22

Stellt E-Mobilität DIE Lösung Deutschlands für die Klimakrise dar? oder gibt es eine nachhaltige Alternative?

Dies ist wohl in der Politik und Wissenschaft eine der meistgestellten Fragen. Im Seminarkurs „Energie und Rohstoffe“ haben wir uns, Luca Schweikert und Elias Ritter vom technischen Gymnasium Profilfach Mechatronik, mit dieser Fragestellung intensiv auseinandergesetzt. Dabei haben wir gesellschaftliche und politische Gesichtspunkte sowie technische Schwierigkeiten und Lösungsansätze betrachtet.

Zuerst verschaffen wir uns einen Überblick in welche Bereiche sich die Mobilität der Zukunft einteilen lässt. Als große Überpunkte gibt es die Elektromobilität, die als Energiespeicher einen Lithium-Ionen-Akku verwendet und die Wasserstoffmobilität. Diese lässt sich wiederrum in zwei Unterpunkte einteilen. Einmal den Wasserstoffverbrennungsmotor, der flüssigen Wasserstoff verwendet sowie das Brennstoffzellensystem, das gasförmigen Wasserstoff benötigt.

Wo hierbei die Schwierigkeiten sowie Vor- und Nachteile liegen, soll im folgenden Artikel nähergebracht werden.

Welches Elektroauto sollte mit welchem Motor ausgestattet sein?

In Elektroautos gibt es zwei unterschiedliche Motorentypen, die verbaut werden können. Zum einen gibt es den PSM-Motor (Permanent Synchronmaschine), zum anderen den ASM-Motor (Asynchronmaschine). Beide Motoren bringen unterschiedliche Stärken und Schwächen mit. Deshalb muss bereits bei der Konstruktion genau darauf geachtet werden, für welchen Bereich das Auto eingesetzt wird, sodass man ein optimal leistungsfähiges E-Mobil hat.

Somit besitzt der PSM-Motor einen deutlichen besseren Wirkungsgrad bei niedrigen Drehzahlen, er ist ebenfalls deutlich kleiner und leichter als ein ASM-Motor. Zudem hat der ASM-Motor den Nachteil, dass er bei normalen Drehzahlen einen schlechten Wirkungsgrad besitzt, was ihn für das „Standardauto“ ungeeignet macht.

Deshalb sollte man beim Kauf genau darauf achten, für welchen Zweck man das Auto einsetzt, damit man sich für den richtigen Motor entscheidet.

Die Verluste im Elektromotor

Die größten Verluste, die im Elektromotor entstehen, werden durch die Kupferverluste verursacht. Sie entstehen durch die Wärmeentwicklung, die im Motor herrscht. Diese wird verursacht durch die Leistungsbeanspruchung des Motors. Je höher sie sind, desto mehr Wärme entwickelt sich im Motor. Das geschieht aufgrund eines physikalischen Ereignisses. Wenn Strom bzw. Elektronen durch den Leiter fließen, erzeugen sie eine Reibung, wodurch Wärme entsteht. Bei zu hoher Leistungsbeanspruchung kann der Motor überhitzen, wodurch der Motor auf Dauer geschädigt wird, bis es zum totalen Ausfall kommt.

Die größten Schwierigkeiten bei der E-Mobilität

E-Autos besitzen die Problematik, dass der Akku nach bereits 1.000 Ladungen nur noch ca. 70% seiner Kapazität besitzt. Nach einer gefahrenen Strecke von 200.000km muss ein kompletter Tausch vorgenommen werden. Ebenso stellt die Infrastruktur bzw. das Stromnetz ein signifikantes Problem dar. Das heutige Stromnetz bzw. die heutige Stromversorgung kann keinesfalls alle Autos mit Strom versorgen. Das bekannteste Problem ist aber die Reichweite. Wie vielen Lesern bereits bekannt ist, erzielt man eine maximale Reichweite von circa 400 km. Dieses Defizit lässt sich zwar mit Schnellladestationen ganz gut ausgleichen, ist aber keinesfalls vergleichbar mit seinem Gegner, der Wasserstoffmobilität.

Problematik Wasserstoff

Die größte Problematik bei Wasserstoff besteht darin, die geeignete Form zu finden. Zwar besitzt der flüssige Wasserstoff eine über 50% höhere Energiedichte als der gasförmige Wasserstoff, jedoch muss dieser auf eine Temperatur von -253°C heruntergekühlt werden, das wiederum einen hohen Energiebedarf bedeutet. Ebenso besteht die Schwierigkeit darin, den Wasserstoff in dieser Form beizubehalten, da durch den Boil-off-Effekt ein sehr großer Energieanteil verloren geht. Diese Eigenschaften schrecken viele Automobilhersteller ab, weshalb sie zur gasförmigen Speicherung greifen. Sie benötigt zwar auch einen hohen Energiebedarf, da der Wasserstoff auf 700 bar verdichtet werden muss, ist aber eine deutlich bessere Alternative als der flüssige Wasserstoff.

Wie gefährlich und energieverschwendend ist die Flüssigspeicherung wirklich?

Das größte Problem der Flüssigspeicherung ist der Boil-off-Effekt. Hierbei tritt Wärme in den Tank ein, wodurch der flüssige Wasserstoff sofort verdampft. Dadurch baut sich im Tank Druck auf. Ist der Maximaldruck von ca. 12 bar im Tank erreicht, muss der gasförmige Wasserstoff abgelassen werden. Nach einer Standzeit von 16h. ist mehr als ¼ des flüssigen Wasserstoffs verloren gegangen. Dieser lässt sich nicht mehr zurückgewinnen. Das Ablassen des gasförmigen Wasserstoffes stellt vor allem bei engen, schlecht belüfteten Räumen ein hohes Risiko dar. Denn der Wasserstoff sammelt sich bei längeren Standzeiten immer mehr an, das zu einer Explosionsgefahr führen kann. Deshalb durfte bspw. der 7er BMW nicht in Tiefgaragen parken, da das Risiko einer Verpuffung zu hoch war.

Ist die gasförmige Speicherung die Alternative zur Flüssigspeicherung?

Schon im Voraus kann man sagen, dass die gasförmige Speicherung die deutlich bessere Alternative ist. Dies lässt sich auch daran erkennen, dass immer mehr Automobilhersteller wie bspw. Toyota, BMW etc. auf das Brennstoffzellensystem (Brennstoffzelle+ Elektromotor+ gasförmiger Wasserstoff) umgestiegen sind.

Jedoch hat auch der gasförmige Wasserstoff einige Nachteile. Denn für die hohen Drücke müssen die Tanks aus geeigneten, teuren und hochwertigen Materialien gefertigt sein, wie z.B. Kohlenstoff-Polyamid. Stahltanks kommen aufgrund ihres hohen Gewichts von 125 kg (Kohlenstoff-Polymaidtank: 50 kg) nicht in Frage. Ebenso können die Kohlenstoff-Polyamid Tanks deutlich dünner dimensioniert werden, da der Kohlenstoff mit einer Zugfestigkeit von ca. 4.000 N/mm² deutlich stabiler als der verwendete Spezialstahl mit gerade einmal 750 N/mm² ist.

Als Gesamtgewicht hat man beim Brennstoffzellensystem ca. 300 kg. Ein ähnliches Gewicht hat man auch etwa bei Elektroautos, jedoch erzielt man hier Reichweiten von 300 km. Beim Brennstoffzellensystem hingegen hat man Reichweiten von fast 1.000 km.

Das lässt uns zum Entschluss kommen, dass in Bezug auf die Reichweite und auch auf das niedrige Speichergewicht von Wasserstoff, die Wasserstoffmobilität der deutliche Sieger gegenüber der Elektromobilität ist.

Soll ich mir nun ein Wasserstoffauto oder Elektroauto kaufen?

Aktuell lässt sich sagen, dass keine Mobilitätsart die eindeutige Alternative darstellt. Man muss vielmehr eine Mischung beider Mobilitätsarten etablieren und deren jeweiligen Vorteile ausschöpfen, wie bspw. bei der Elektromobilität das Laden zu Hause sowie den Einsatz auf Kurzstrecken. Bei der Wasserstoffmobilität hingegen die lange Reichweite und das niedrige Gewicht, das vor allem bei der Luftfahrt eine signifikante Rolle spielt. Deshalb muss man für sich selbst entscheiden, welche Ansprüche man an sein Auto stellt und aus den oben genannten Aspekten heraus entscheiden, welches Auto man letztendlich bevorzugt.

Toyota, der Vorreiter in der Wasserstoffmobilität?

Toyota ist aktuell der einzige Automobilhersteller neben Hyundai, der noch eine aktive Entwicklung an der Wasserstoffmobilität betreibt. Andere führende Automobilhersteller haben sich weitgehend aus dem Bereich Wasserstoff zurückgezogen. Dies hat großes Interesse in uns geweckt, um in Kontakt mit diesem Unternehmen zu treten und mehr über deren Strategien und Intentionen herauszufinden. Nach einigen Schwierigkeiten, die vermutlich der allgemeinen Verschlossenheit großer Autofirmen gegenüber der Öffentlichkeit geschuldet waren, hat uns ein ehemaliger Mitarbeiter von Toyota, der in einer Führungsposition im Vertrieb tätig war, unsere Fragen beantwortet

Was steht der Wasserstoffmobilität tatsächlich im Weg? Die fehlende gesellschaftliche Akzeptanz, Lobbyisten oder der Staat?

Die Technik der Brennstoffzelle ist schon seit über 150 Jahren bekannt und wurde auch schon früh für die Mobilität entdeckt. Viele Automarken haben mit dieser Technologie ihre Autos ausgerüstet, wie zum Beispiel Mercedes und Audi. Sie haben über 30 Jahre an dieser Technik Forschung betrieben. Die Arbeit ist derzeit jedoch teilweise auf Eis gelegt. Gefehlt habe zu diesen Zeiten die nötige Unterstützung von Seiten des Staates, der anders wie bei der E-Mobilität keine hohen Subventionen für die klimafreundlichen Autos ausgesprochen habe. Für den Toyota Mirai besteht mit der neuen Regierung eine größere Hoffnung. Außerdem merken Elektroautofahrer, dass Lithium-Akkus einige Probleme mit sich bringen, denn beispielsweise darf der Lithium-Akku keinen extrem niedrigen oder hohen Außentemperaturen ausgesetzt werden, da sonst ein großer Anteil des Akkufüllstands verloren geht. Diese werden sich auch nicht durch den technischen Fortschritt vollständig beseitigen lassen. Toyota kann mit ihrem Wasserstoffantrieb in diesem Fall die Defizite kompensieren.

Gibt es genügend Wasserstoff für einen Umstieg in Deutschland?

Aktuell lässt sich extrem viel elektrische Energie im Norden Deutschlands produzieren, die jedoch nicht in den Süden transportiert werden kann und deswegen ungenutzt bleibt. Deutschland löst das Problem zurzeit noch so, indem die Energie an umliegende Länder günstiger verkauft wird und diese dann den elektrischen Strom teurer an uns zurückverkaufen. Diese überschüssige Energie könnte umgewandelt werden und in Form von grünem Wasserstoff als Treibstoff im Mobilitätssektor eingesetzt werden. Zusätzlich machte Herr Draschner darauf aufmerksam, dass in umliegenden Chemiefabriken, wie der BASF, mehr als ausreichend Wasserstoff hergestellt werde, als für einen Umstieg nötig sei. Dieser Wasserstoff ist nicht zu 100% klimaneutral, dafür jedoch günstig und somit ideal als Energiepuffer hin zu der umweltfreundlichen Variante.

Gibt es sinnvolle Alternativen zur Brennstoffzelle?

BMW hat um das Jahr 2000 mit seinem PKW aus der 7er-Reihe auf eine andere Antriebstechnologie gesetzt. Ihr Wasserstoff-Verbrenner hat damals für Aufmerksamkeit gesorgt, auch wenn dieser, trotz seiner guten Reichweite und hohen Leistung, nicht sehr lange angehalten hat. Der Grund für das Problem war die extrem niedrige Temperatur, die im Tank gehalten werden musste. Zudem hat der Wasserstoffverbrennungsmotor mit einem Wirkungsgrad von etwa 30% eine weitaus geringere Effizienz als die Brennstoffzelle. Diese verfügt über einen Wirkungsgrad von ca. 50%. Dies führte dazu, dass der Wasserstoffverbrennungsmotor aus dem Automobilbereich weitgehend verschwand.

Warum hält Toyota an Wasserstoff fest?

„Man sollte seinen Wetteinsatz nie nur auf ein Pferd setzen“ (Z. Draschner). Mit dieser Auffassung versucht sich Toyota eine langfristige Gewinngrundlage zu sichern und setzt hierzu auf eine wasserstoffbasierte Antriebsart. Denn die E-Mobilität wird nicht jeden Verkehrssektor sinnvoll ersetzen können, wie zum Beispiel beim Schwerlasttransport. Hier fällt die Effizienz eines batteriebetriebenen Antriebs drastisch. Dies ist dem enormen Gewicht der Batterien geschuldet. Hier kommt nun die Wasserstoffmobilität zum Einsatz und bietet mit dem deutlich niedrigeren Speichergewicht und dem leichtesten Element der Welt als Energieträger, eine gewichtsärmere Alternative. Aufgrund des geringen Gewichts lässt sich auch der Luftverkehr mit der Brennstoffzellentechnik revolutionieren. Der Anfang wurde in Stuttgart von dem Unternehmen H2Fly gemacht. Ihr HY4 hat 2016 seinen Erstflug gehabt und wird fortan weiterentwickelt.

Zudem sieht Herr Draschner weitere Probleme in der E-Mobilität. Aktuell gäbe es noch wenige Möglichkeiten, wie die Lithium-Akkus nachhaltig recycelt werden können, ohne dass Chemikalien eingesetzt werden müssen, um das Lithium zu binden. Deshalb sind das Lithium, der Graphit und der Elektrolyt aktuell kaum recyclebar und die Entsorgung sehr belastend für die Umwelt. Zusätzlich lasse sich keine Infrastruktur entwickeln, die alle Autos mit Strom versorgen kann. Besonders der Automobilbereich könne nicht ausreichend bedient werden, da aufgrund der langen Ladevorgänge mit enormen Wartezeiten vor Ladesäulen zu rechnen sei. Herr Draschner erwähnte daraufhin, dass dieses Problem beim Toyota Mirai keine Rolle spielt. Aufgrund der kurzen Tankzeiten von weniger als 6 Minuten, sei mit diesem Problem nicht zu rechnen.

Mit diesem Wissen steht die Wasserstoffmobilität als eine weitere sinnvolle Alternative zur E-Mobilität bereit.

Luca Schweikert & Elias Ritter / 20.06.22

Die Zukunft der Schifffahrt in Bezug auf Klimawandel und Umweltschutz

Dass Klimawandel und Umweltverschmutzung durch Konsum maßgeblich vorangetrieben werden, ist allgemein bekannt. Weniger bewusst ist vielen, welche Rolle die Schifffahrt dabei spielt. Da diese mit etwa 90% den weitaus größten Teil des internationalen Handels abwickelt, umfasst auch ihr Treibhausgasausstoß im Jahre 2018 bereits ca. 3% der weltweiten Emissionen. Prognosen zufolge wird dieser Wert in Zukunft weiter steigen. Denn einerseits wächst die Handelsbranche und damit der Anteil der Schifffahrt am weltweiten CO2-Ausstoß, andererseits nimmt aber auch der Anteil des Handels, der über Schiffe verrichtet wird, stetig zu, sodass Schiffe gegenüber anderen Transport- und Verkehrsmitteln an Bedeutung gewinnen. Dieser Effekt wird zusätzlich dadurch verstärkt, dass in anderen Bereichen des Verkehrssektors, besonders in der Automobilindustrie, bereits ein Umschwung zur Klimaneutralität hin stattfindet. Für das Einsparen von Treibhausgasen in der Automobilindustrie werden enorme Mengen an Geld investiert. So wurden beispielsweise allein in Deutschland innerhalb eines halben Jahres etwa 1+1/4 Milliarden Euro für die Bezuschussung von Elektroautos ausgegeben. Dadurch sinkt der Ausstoß anderer Verkehrsmittel als der Schifffahrt überdurchschnittlich, was zu einer Zunahme der Emissionen der Schifffahrt – nicht in absoluten Zahlen, jedoch anteilig – führt. Dies alles gilt natürlich auch für andere Emissionen der Schifffahrt. Zwar gilt die Schifffahrt laut IMO als das umweltschonendste Transportmittel, doch nur ein einziges Containerschiff soll trotzdem im Durchschnitt mehr Feinstaub und Ruß ausstoßen als 2 Millionen normale PKW. Besonders für die Zukunft ist es also wichtig, dass Schiffe umweltfreundlicher werden, da wir auf deren enorme Transportkapazität bei unserem Handel nicht verzichten können.

Zuständig für den Wandel der Schifffahrt zur Klima- und Umweltneutralität ist innerhalb der Vereinten Nationen die Internationale Maritime Organisation, kurz IMO. Diese strebt an, die Treibhausgas-Emissionen der Schifffahrt bis 2050 auf die Hälfte des Ausstoßes von 2008 zu reduzieren. Dazu verhängt die IMO Maßnahmen, die dazu dienen sollen, die Effizienz von Schiffen zu steigern. Diese Maßnahmen sind allerdings so konzipiert, dass sie auch von den ärmeren Ländern der Vereinten Nationen, bei stetigem Wirtschaftswachstum, eingehalten werden können. Dabei wird bewusst in Kauf genommen, dass die Maßnahmen eigentlich zu schwach sind und der daraus erhoffte Wandel nicht erreicht werden kann. Zur Rechtfertigung beruft man sich gerne darauf, dass die Schifffahrt heute noch als klimafreundlichstes Transportmittel gilt. Denn besonders in Bezug auf den CO2-Ausstoß sind Schiffe ihren Konkurrenten tatsächlich weit überlegen. Ein Schiff hat einen CO2-Ausstoß von etwa 17g pro Tonne transportierter Ware und zurückgelegtem Kilometer. Bei Lastkraftwagen liegt dieser Wert derzeit im Schnitt bei 68g/(t*km) und bei Flugzeugen weit über 1000g/(t*km). Trotzdem ist der Wandel der Schifffahrt unbedingt nötig, um den Klimawandel aufzuhalten. Auch der IMO selbst ist bewusst, dass ihre Maßnahmen nicht ausreichen, um die selbstgesteckten Ziele zu erreichen. Ihr fällt es allerdings schwer, stärkere Maßnahmen verpflichtend einzuführen, da sie finanziell bei weitem nicht gut genug ausgestattet ist, um ärmere Länder bei ihrem Wandel besser zu unterstützen. Mit einem jährlichen festen Budget von etwa 60 Millionen englischen Pfund ist die IMO für 175 Mitgliedsstaaten der Vereinten Nationen verantwortlich. Der Vergleich mit den 1+1/4 Millionen Euro, die allein in Deutschland binnen eines halben Jahres für die Bezuschussung von Elektroautos ausgegeben wurden, verdeutlicht, wie unzureichend dieser Betrag ist.

Wegen der Beschränktheit ihrer eigenen finanziellen Mittel ist die IMO zum Erreichen ihrer Ziele auf die freiwillige Mitarbeit ihrer Mitgliedsstaaten angewiesen. So versucht sie, durch eigenes Engagement weitmöglichst zu unterstützen. Die IMO hilft anderen Ländern beispielsweise in der Ausarbeitung sogenannter nationaler Aktionspläne (national action plans), welche die Bedingungen für den Wandel der Schifffahrt in diesen Ländern verbessern sollen. Darin werden sowohl Bildung und Werbung für klimafreundliche Ansätze, als auch verpflichtende Gebote, sowie finanzielle Anreize genutzt, um den Wandel der Schifffahrt zu mehr Umweltfreundlichkeit und insbesondere die Klimaneutralität voranzutreiben. Mithilfe dieser nationalen Aktionspläne und anderer Projekte unterstützt die IMO auch die Entwicklung umweltfreundlicher Technologien, wie zum Beispiel elektrisch betriebene Schiffe oder den Einsatz von Biokraftstoffen in der Schifffahrt.

Zwar bedarf es bei all den genannten Beispielen noch weiterer Entwicklung, dennoch gibt es heute schon umweltfreundlichere Angebote als herkömmliche Dieselfrachtschiffe. DB Schenker, ein Tochterunternehmen der Deutschen Bahn, bietet beispielsweise vermeintlich vollständig CO2-freie Seefrachten an. Zur Herstellung der dabei eingesetzten Biokraftstoffe sollen Abfallstoffe wie altes Speiseöl eingesetzt werden. Das bei der Verbrennung der Biokraftstoffe freigesetzte Treibhausgas ist ausschließlich solches, welches beim Anbau der pflanzlichen Stoffe aus der Atmosphäre gebunden wurde. Durch Verzicht und bewussten Konsum – wie die Nutzung bestehender umweltschonender Angebote ­– kann jeder Einzelne seinen Beitrag dazu leisten, die Entwicklung der Schifffahrt zu unterstützen.

Teilnehmerin SK 21/22

Welche Veränderungen ergeben sich aus der Digitalisierung
und der modernen Gestaltung der Bildungs- und Arbeitswelt?

„Es ist nicht die stärkste Spezies, die überlebt, auch nicht die intelligenteste, es ist diejenige, die sich am ehesten dem Wandel anpassen kann.“ (Charles Darwin)

Diese Weisheit von Charles Darwin ist im Zeitalter der Digitalisierung besonders aktuell, da es immer wichtiger wird, sich mit den Möglichkeiten sowie den Vor- und Nachteilen moderner Technik zu befassen, um mit den Chancen und Heraus-forderungen der Digitalisierung erfolgreich Schritt halten zu können. Insbesondere während der Coronapandemie wurde der digitale Wandel beschleunigt, da viele Menschen schlagartig auf Homeschooling und Homeoffice umstiegen.
Um zu erfahren, welche Veränderungen sich aus der Digitalisierung und der modernen Gestaltung der Bildungs- und Arbeitswelt ergeben, behandelte ich in meiner Seminararbeit das Thema: „Digitalisierung der Bildungs- und Arbeitswelt in Baden-Württemberg“.
Im folgenden Artikel möchte ich auf persönliche Erfahrungen und Herangehensweisen während meiner Seminararbeit und anschließend auf die inhaltliche Ergebnisse eingehen.
Im Nachhinein würde ich den Seminarkurs erneut wählen und auch anderen weiterempfehlen, da ich viel Neues gelernt habe, wovon ich im späteren Leben profitieren kann. Neben fachlichen Kenntnissen habe ich mir viele Fähigkeiten im Umgang mit Word, PowerPoint und Excel angeeignet. Außerdem habe ich die Fähigkeit verbessert, die eigene Arbeit zu dokumentieren und zu präsentieren. Nicht zuletzt ist es von Vorteil, im Abitur eine Prüfung durch den Seminarkurs ersetzen zu können.

All das trug dazu bei, dass ich während meiner Ausarbeitung motiviert blieb und zunehmend Spaß daran hatte, mich in das Thema meiner Wahl einzulesen. Im Vorfeld überlegte ich mir nämlich ganz bewusst ein Thema, für das ich mich interessierte, wofür ich ausreichend Quellen fand und welches mich auch im späteren (Berufs-)Leben begleiten würde.

Während meines Seminarkurses führte ich eine Schülerumfrage in der Jahrgangsstufe 1 (TG12) der Balthasar-Neumann-Schule 1 durch. Hierbei stellte sich heraus, dass die Digitalisierung im Allgemeinen positiv eingeschätzt wird, da die Schüler/innen sehr offen für die Nutzung digitaler Mittel sind und sich auch der Gefahren und Risiken bewusst sind. Verbesserungsbedarf wird in der Ausgestaltung des Unterrichtskonzeptes gesehen. Zudem wird der Umstieg auf Fernlernunterricht abgelehnt und die Ablenkung durch Medien als Problem angesehen.

Sehr bereichernd fand ich den Besuch der experimenta in Heilbronn, der am 01.04.2022 im Rahmen des Seminarkurs-Unterrichts unternommen wurde. Die dortigen Ausstellungen umfassten rund 275 Mitmachstationen. Hierbei luden insbesondere moderne Technologien wie Tablets, Sensoren und spielerische Programme zur experimentellen Aneignung von Wissen ein.
Als ich die experimenta neun Jahre zuvor erstmals besuchte, verfügten nur sehr wenige Mitmachstationen über digitale Möglichkeiten. Dadurch bestätigt sich mein erster Eindruck, dass der digitale Wandel immer mehr Möglichkeiten zur Förderung der Bildung bietet.

Auch in der theoretischen Ausarbeitung meiner Seminararbeit kam ich zum Fazit, dass sich die Gesellschaft und Wirtschaft in einem Transformationsprozess befindet, der von den Möglichkeiten moderner Informationstechnologie getrieben wird. Dieser digitale Wandel wird die Zukunft mit exponentiell wachsender Geschwindigkeit nachhaltig verändern.

Dies erfordert eine ständige, lebenslange Weiterbildung des Menschen, um mit den Chancen und Herausforderungen der Digitalisierung erfolgreich schritthalten zu können. Digitale Bildung an Schulen dient zur Vorbereitung der Schüler/innen auf die sich weiterentwickelnde digitalisierte Zukunft und zur individuellen Förderung des Lernens. Vielerlei technische Möglichkeiten unterstützen die Erschließung neuer Erkenntnisse und Erfahrungen und vereinfachen das Erfassen neuer Bildungsinhalte.

Im Hinblick auf die Wirtschaft lässt sich festhalten, dass sich die Industrie im Laufe der Zeit immer weiter zur Fabrik mit intelligenten Maschinen und automatisierten Abläufen entwickelt hat. Durch die Nutzung digitaler Prozesse gelingt eine schnellere Anpassung auf neue Anforderungen und Bedürfnisse sowie eine gesteigerte Effizienz und Produktivität. Die Arbeit von Menschen wird auch in Zukunft zunehmend von Maschinen ergänzt und ersetzt, sodass neue Beschäftigungsfelder entstehen und neue Qualifikationen erforderlich sind. Hierbei werden Unternehmen immer mehr Wert auf Individualität, Kreativität und Selbstwirksamkeit der Mitarbeiter legen und sich von starren Arbeitsstrukturen und analogen Arbeitsmethoden lösen.
Dieses Form der industriellen Revolution der umfassenden Digitalisierung wird durch das Konzept Industrie 4.0 beschrieben, welches auch in Zukunft immer mehr Firmen anwenden werden. Das Badem-Württembergische Unternehmen Bosch etwa macht Gebrauch vom 3D-Druck und Industrial Internet of Things (IoT), während SAP die Industrie 4.0 mit moderner Unternehmenssoftware fördert.

Trotz aller Vorteile stellen bei der Nutzung digitaler Anwendungen insbesondere die Anonymität, die komplexen und vielfältigen Handlungsmöglichkeiten und Hackerangriffe ein Problem dar, welchem unter anderem durch die Bereitschaft zur permanenten Weiterentwicklung und die Übernahme von Verantwortung entgegengewirkt werden kann.

Nach der Feststellung meiner Ergebnisse kann ich abschließend sagen, dass sich die Mühe während des Seminarkurses gelohnt hat, da ich mich nach jedem erfolgreichen Zwischenschritt über meine Ergebnisse gefreut habe und die Betreuung beziehungsweise Beratung durch die Lehrerinnen mir sehr geholfen haben.

Felicia Hauck / 19.06.2022