• Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    • Institut für Physik - Didaktik der Physik

Erfahrungsbericht: „Basis-Set Physik“ von Cornelsen, EasySense VISION

Cornelsen gilt als einer der bekanntesten Lehrmittelhersteller fächerübergeifend für den Schulunterricht. Neben einer Vielzahl an Schulbüchern, Arbeitsmaterialien und Lernhilfen bietet Cornelsen für den Fachbereich Physik ein „Basis-Set“ zum digitalen Messen an, welches im Folgenden vorgestellt und getestet werden soll.

Grundlegendes:

Das Basis-Set Physik umfasst den CorEx-Logger Vision (siehe Abb. 1), je einen Temperatur-, Druck- und Beleuchtungsstärkesensor sowie eine Lichtschranke und kann für ca. 1300€ käuflich erworben werden.Dabei werden die genannten Geräte schülerfreundlich in einem stabilen Koffer geliefert, auch eine ausführliche Gebrauchsanleitung liegt bei.

Abbildung 1: Basis-Set Physik und beiliegender Stick der Firma Cornelsen

Eine Messwertaufnahme kann in wenigen Schritten vorbereitet und umgesetzt werden:

Dazu wird der CorEx-Logger angeschaltet und mit den gewünschten Sensoren durch ein einfaches Steckpirinzip verbunden (siehe Abb. 2) . Bis zu 4 Sensoren können zeitgleich zur Messaufnahme genutzt werden. Über das sich automatisch öffnende Menü  können verschiedene Einstellungen zur Messwertaufnahme und Auswertung gewählt werden. Das Gerät erkennt die angeschlossenen Sensoren automatisch, welche am oberen linken Bildschirmrand in unterschiedlichen Farben (physikalische Größe und Einheit) angezeigt werden.

          Abbildung 2: Grundaufbau der Messwertaufnahme mit dem CorEx-Logger und Laptop

Möchte man die aufgenommenen Daten für die gesamte Klasse zugänglich machen, bietet sich die Möglichkeit, das Gerät über USB mit einem Laptop zu verbinden. Die beiliegende Software (siehe Abb. 1, Cornelsen-Stick) ermöglicht eine reibungslose Übertragung und Anzeige der Daten. Eine weitere Möglichkeit stellt der vorhandene VGA-Anschluss dar, mit welchem der CorEx-Logger direkt mit einem Beamer verbunden werden kann.

Experimentierbericht:

Um die Funktionsweise und Handhabung des Cornelsen-Pakets zu prüfen, wurde das nachfolgende Experiment aufgebaut und durchgeführt:

Es wurde der Temperaturverlauf von 500ml Wasser in einem gegebenen Zeitintervall aufgenommen, welches zum einen mittels eines Gasbrenners und zum anderen mit Hilfe eines Tauchsieders zum Sieden gebracht wurde (siehe Abb. 3). Die Installation beider Sensoren an den CorEx-Logger verlief problemlos und schnell. Unter Betätigung des Startsymbols wurden die aufgenommenen Messdaten automatisch in ein Diagramm eingetragen und somit visuell dargestellt. Vor allem Schülerinnen und Schülern kann die unterschiedliche farbliche Kennzeichnung beider Sensoren das  Erfassen und Verstehen der Messaufnahme erleichtern. Die Achsen sind dabei automatisch beschriftet und passen sich interaktiv dem Messvorgang an (z.B. Zeitachse, siehe Abb. 4). Hierbei ist anzumerken, dass die Sensoren möglichst stabil und gleichmäßig in den Bechergläsern angebracht werden müssen, da es sonst zu einer Verzerrung der Messwerte (siehe Abb. 4, blauer Graph) kommen kann.

         Abbildung 3: Versuchsaufbau – Sieden von Wasser mittels Gasbrenner und Tauchsieder

 

                                         Abbildung 4: Messwertaufnahme (Ausschnitt) des Temperaturverlaufs in Abhängigkeit

                                                 der Zeit durch das VISION (rot: Gasbrenner, blau: Tauchsieder)

Didaktische Bewertung:

Bei dem vorgestellten Experiment handelt es sich um ein einfaches Schülerexperiment, welches dem Themenbereich der Thermodynamik zuzuordnen ist, für die Klassenstufe 7/8. Es kann zur Einführung der thermischen Energie und im späteren Verlauf zur Behandlung der thermischen Leistung verwendet werden und schließt damit direkt an das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler an (Vorwissen: Themenbereich Temperatur, Pflichtexperiment: Wasser sieden).

Es werden dabei die nachfolgenden experimentellen Kompetenzen angesprochen (Nutzung der Spinnennetz-Methode):

 

         Abbildung 5: Experimentelle Kompetenzen des Versuches, visualisiert mit Hilfe der Spinnennetz-Methode

 

Stellt man im Unterricht die Frage, welches der beiden Experimentiergeräte (Gasbrenner und Tauchsieder) am schnellsten das Wasser zum Sieden bringt, werden die Schülerinnen und Schüler aufgefordert, eine Fragestellung zum Experiment zu formulieren.  Sammelt man darauf aufbauend Schüler_innen-Meinungen und Vermutungen zu dieser Eingangsfrage, wird zu dem die Kompetenz „Vermutung aufstellen/ Hypothese bilden“ angesprochen. Die Planung und der Aufbau des Experiments haben eine eher untergeordnete Rolle, da unter Verwendung des digitalen Messgeräts von Cornelsen eine einfache Installation des Experiments vorgenommen werden kann. Verwendet man nun weiterhin den CoreEx-Logger, kann bedeutsam auf die Kompetenzen „Beobachten/Messen/Dokumentieren“ und „Daten aufbereiten“ eingegangen werden. Die Auswertung des Experiments kann durch Verwendung dieses digitalen Messgeräts auf vielfache Weise umgesetzt werden, worauf im nachfolgenden Absatz eingegangen wird. Im Anschluss kann ein Rückbezug auf die Eingangsfrage erfolgen und somit das „Schlüsse ziehen und diskutieren“  ebenfalls als Kompetenz angesprochen werden.

Es besteht die Möglichkeit den Versuch entweder qualitativ oder quantitativ auszuwerten. Durch Verwendung des CorEx-Loggers wird der Temperaturverlauf beider verwendeter Methoden automatisch visuell dargestellt und kann von den Schülerinnen und Schülern sofort betrachtet werden. Dadurch kann direkt im Unterrichtsgespräch das Ergebnis des Experiments diskutiert und ausgewertet werden. Ein Vorteil ist dabei die Einzeichnung beider Sensordaten in das gleiche Diagramm durch das VISION, wodurch Gasbrenner und Tauschsieder leicht zu vergleichen sind.

Es ist jedoch ebenso möglich die aufgenommenen Daten an alle Schülerinnen und Schüler weiterzugeben und diese direkt im Unterricht oder als Hausaufgabenleistung auswerten zu lassen. Damit werden der Lehrkraft mehrere Varianten zur Ergebnissicherung des Lehrstoffes geboten, wodurch das Experiment sowohl für unterschiedliche Lerngruppen als auch für unterschiedliche Unterrichtsplanungen verwendet werden kann.

 

Persönliche Erfahrung:

Ich empfand den Umgang und die Verwendung des Cornelsen Basis-Pakets als sehr intuitiv und ansprechend. In kürzester Zeit steht ein digitales Messgerät mit einer Vielzahl unterschiedlicher Sensoren zur Verfügung, die in zahlreichen  Ausführungen hinzugekauft werden können. Vergleicht man den finanziellen Aspekt, so  erhält man ein gesamtes vielseitiges Experimentierset und ist nicht auf teure „Zukäufe“ angewiesen. Das Messgerät erscheint zudem als relativ „robust“, was für einen sicheren und alltäglichen Schüler_innen-Umgang spricht.

Meine Erwartungen an das Cornelsen-Produkt zeichneten sich durch Schülerfreundlichkeit, „Alltagstauglichkeit“ und Flexibilität aus und wurden in allen Bereichen erfüllt. Ich sehe viele Möglichkeiten das Gerät im Unterricht für die verschiedensten Themenbereiche und Experimente einzusetzen. Dafür spricht auch die Freiheit in der Art der Experimente: Sowohl aufwendige Demonstrationsexperimente der Lehrkraft als auch einfache Schülerexperimente können mit dem VISION umgesetzt werden. Auch wenn die Genauigkeit und die Auswertungsmöglichkeiten (Intervallberechnung, Flächeninhalt, Min/Max, …) verglichen mit Geräten anderer Lehrmittelhersteller etwas begrenzter sind.

Zusätzlich spricht für das Basis-Set eine kostenlos verfügbare App, welche für IOS und Android erhältlich ist und ebenfalls die Möglichkeit bietet, das Messgerät mit dem Smartphone bzw. Tablet zu verbinden. Auch eine Datenübertragung mittels WLAN kann umgesetzt werden. Damit schließt Cornelsen den alltäglichen Umgang der Schülerinnen und Schüler mit digitalen Medien in den Unterricht und speziell die Messwertaufnahme ein.

Damit würde ich das „Basisset Physik“ zum digitalen Messen für den Einsatz im Physikunterricht weiterempfehlen.

 

18. Dezember 2017 | Veröffentlicht von Laura-Jane Habermann
Veröffentlicht unter Lehrmittelhersteller
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