Biophysik in Jahrgangsstufe 11
Das Fach Biophysik ist eine Lehrplanalternative zum regulären Physikkurs der 11. Jahrgangsstufe.
Die Grundlagen eines aufstrebenden interdisziplinären Forschungsbereichs stehen im Mittelpunkt: Biologische und medizinische Fachthemen werden aus Sicht der Physik beleuchtet. Dabei werden physikalische Modelle und Methoden genutzt, um grundlegende Prozesse biologischer Systeme beurteilen und verstehen zu können.
Mögliche Schwerpunktthemen:
· Auge und Ohr
· Typische Untersuchungsmethoden der Biophysik
· Neuronale Signalleitung und Informationsverarbeitung
· Strahlenbiophysik und Medizinphysik
Biophysik ist ein einjähriger Kurs. Im Anschluss daran kann in Jahrgangsstufe 12 die Wahl zwischen dem regulären Physikkurs 12 und der Lehrplanalternative Astrophysik getroffen werden.
Bitte beachten:
Bei Belegung der Lehrplanalternative Biophysik kann im Fach Physik nur eine mündliche Abiturprüfung abgelegt werden. Das Zustandekommen der Kurse Biophysik und Astrophysik ist von Seiten des HSG gewünscht, kann aber nicht garantiert werden.
Wie funktioniert die Pulsmessung in der Armbanduhr?
Mit dieser Frage hat sich der Biophysik-Kurs an der TH Aschaffenburg zusammen mit Prof. Dr. Patrick Warnat beschäftigt.
Im Mittelpunkt dieser Exkursion stand eine sehr alltagsnahe Anwendung der Biophysik: Armbanduhren, beziehungsweise Smartwatches, die die Herzfrequenz messen können. Wie dies funktioniert erklärte uns Prof. Dr. Patrick Warnat von der TH Aschaffenburg in einem ca. 90-minütigen interaktiven Vortrag, ähnlich einer Vorlesung an der Hochschule.
Er startete mit einer kurzen Einführung in die Medizintechnik und dem Auffrischen des Grundwissens zum Herzkreislaufsystem. Wir erfuhren anhand einer Smartwatch wie die Armbanduhr mithilfe von Licht (sie ist also ein optischer Pulsmesser) nicht nur die Herzfrequenz messen, sondern sogar den Sauerstoffgehalt oder Nährstofftransport des Blutes ermitteln kann.
Damit das Thema für die 14 ElftklässlerInnen nicht zu einfach wurde, lernten wir ein „Photoplethysmogramm (PPG)“ kennen, ein wellenförmiges Diagramm, aus dem man die Veränderung des Drucks in den Adern, also den Puls, ablesen kann.
Da wir nach diesem Themenblock noch Zeit bis zur Abfahrt unseres Zuges hatten, stellte uns Prof. Warnat noch seinen Studiengang „Medical Engineering and Data Science“ vor, der die Gebiete der Medizin mit denen der Technik und Informatik vereint. Anschließend übergab er das Wort an Frau Hartmann und eine weitere Mitarbeiterin der Hochschule, die uns ein paar Informationen über die relativ kleine TH in Aschaffenburg weitergaben. Für einige SchülerInnen des Kurses ist die Hochschule in unserer Nähe bestimmt in der engeren Auswahl als zukünftiger Studienort.
Mit dem Elektronenmikroskop auf Spurensuche
Exkursion des Biophysik-Kurses zum ICO
„Elektronenmikroskope“ sind ein zentraler Inhalt im Kurs Biophysik der Q11. Es ist viel Vorwissen aus der Mittelstufe nötig, um den Aufbau und die Funktionsweise dieser komplexen Geräte einigermaßen verstehen zu können. Und: es ist eigentlich ein ziemlich theorielastiges Thema!
Der Biophysikkurs der Q11 machte sich deshalb auf den Weg, um die Technologie im praktischen Einsatz zu erleben.
Im Prüflabor der Analytik Service Obernburg GmbH gab es interessante Einblicke in die vielfältigen Aufgabenbereiche des Unternehmens. Verschiedene namhafte Firmen sind Auftraggeber. Mit den Elektronenmikroskopen geht es dabei auf Spurensuche: Was ist die Ursache für die Materialschwäche bei einem neu entwickelten Sportschuh? Warum löst sich der Lack einer Auto-Stoßstange? Woraus besteht die Verunreinigung, die bei der Produktion der Innenverkleidung eines Autos entstanden ist?
Die Theorie aus dem Unterricht, für die es erstaunlich viele Anwendungen in der Praxis gibt.