Agneten-College setzt auf kabellose Sensoren: „Ideal für MINT-Projekte“
Alle hier gezeigten Experiemente können genau so mit dem TI-Nspire™ CX II-T CAS Handheld nachvollzogen werden.
Die Naturwissenschaftslehrerin Evelyn Blocken testet, wie Sonnenschutzmittel UV-Licht blockieren.
Evelyn und ihre beiden Kolleginnen Natalie Dirckx und Ann-Kathrin Coenen verfügen über umfangreiche Erfahrung mit der TI-Nspire™ CX-Technologie. Bisher kamen dazu Vernier™-Sensoren zum Einsatz, die man über ein Kabel mit den Grafikrechnern verbindet. Schon in den ersten fünf Testminuten mit der kabellosen Variante erkannte Evelyn einen großen Vorteil: „Beim Aufbau müssen Sie sich keine Gedanken um Kabel machen! In einem unserer vier Experimente testen wir mit dem Farb- und Lichtsensor, wie Sonnenschutzmittel UV-Licht blockieren. Die UV-Lampe sollte in Tischnähe stehen, da UV-Licht schädlich für die Augen ist und das Kabel bislang immer im Weg war. Das ist jetzt einfach so gelöst!“
Sensoren kombinieren
Biologie-Kollegin Natalie traut sich mehr an Experimente mit den kabellosen Sensoren, da die Gefahr geringer ist, diese umzustoßen. „Je weniger Kabel auf dem Tisch, desto besser läuft es.“ Einen Vorteil sieht sie auch in der Kombination von Sensoren. „Problemlos lassen sich mehrere Funksensoren zugleich anschließen. So können Sie beispielsweise ein Physikprojekt durchführen, bei dem Sie Temperatur und Druck gleichzeitig messen. Wenn Sie einen geschlossenen Behälter erhitzen, messen Sie, wie sich Druck und Temperatur im Verlauf verändern.“ Die Sensoren sind sehr genau und man erhält sofort Daten in den richtigen Einheiten zum Analysieren. Die Daten werden in die Vernier DataQuest™-App eingespeist und können sofort auf einer Vielzahl von Geräten verwendet werden, vom Grafikrechner über Tablet bis zum Laptop.
„Diese Art der digitalen Messung und Analyse wird auch in der Industrie durchgeführt“, ergänzt Evelyn, die selbst in der chemischen Industrie gearbeitet hat. „Digitalisierung ist dort unverzichtbar. Deshalb ist es für Schülerinnen und Schüler von großem Vorteil, wenn sie den Umgang mit digitaler Datenerfassung bereits in der Schule erlernen. Mit Vernier™-Sensoren können die Schüler die Messung starten und dann an ihrem Bericht weiterarbeiten. Sie müssen nicht ständig Messergebnisse ablesen. Damit können Sie Messungen in einem Gewächshaus oder Wintergarten durchführen und gleichzeitig die Temperatur im Innen- und Außenbereich messen, um Wärme und Wärmeverlust zu ermitteln.“
Fächerübergreifend unterrichten
Solche Experimente und Projekte sind in Flandern sehr willkommen, da MINT und Programmierung ein integraler Bestandteil des neuen Lehrplans sind. „Viele Schulen arbeiten mit Laptops“, sagt Natalie, „und es gibt auch Platz für andere Bildungstechnologien wie Grafikrechner von Texas Instruments. Der Mehrwert der Kopplung drahtloser Vernier™-Sensoren mit der TI-Nspire™ CX-Technologie besteht darin, dass man angenehm auf interdisziplinäre Weise damit arbeiten kann. Beispielsweise habe ich im dritten Jahr mit meinen Studenten ein Laborexperiment zur Federkonstante durchgeführt. Mithilfe der von den Schülern mit ihren TI-Nspire™ CX-Handhelds gesammelten Daten wurde der Verlauf der Kurve untersucht und die Steigung zu bestimmen. „Die Interaktion zwischen naturwissenschaftlichem Unterricht und Mathematik macht viel Spaß und ist lehrreich.“
„Ein weiterer Vorteil des Aufbaus mit Technologie von Texas Instruments besteht darin, dass die Studierenden nur wenig Ausrüstung benötigen“, ergänzt Evelyn. „Normalerweise ist das Labor voll und man muss Platz für einen Laptop schaffen. Mit ihrem Grafikrechner und einem Sensor verfügen die Schüler über ausreichend Platz, um das Experiment durchzuführen. Selbst wenn wir draußen mit einem pH-Sensor und einem Temperatursensor Süßwasser erforschen, ist es praktischer, das viel kleinere Handheld-Gerät mitzunehmen als einen Laptop.“
Lernen durch Versuch und Irrtum ist wichtig
Den Lehrern am Agneten-College ist es wichtig, immer wieder neue Experimente zu entwickeln. „Die praktische Arbeit ist für meine Schüler eine gute Erfahrung“, bemerkt Evelyn. „Mitunter geht etwas schief und dann muss man kreativ werden.“ Und Natalie glaubt, dass Lernen durch Versuch und Irrtum sehr lohnend ist: „Wenn die Schüler während der Messung sofort ein Diagramm sehen, verstehen sie besser, was sie tun. Dadurch verbessert sich die Qualität der Ausbildung.“ Einen solchen Aha-Moment erlebte Evelyn bei den Experimenten zum hydrostatischen Druck. „Je tiefer man geht, desto mehr steigt der Druck. Die Studierenden sind dann völlig erstaunt, dass der Druck in 1 Meter Tiefe immer und überall gleich ist, egal, ob in einem Tank oder im Meer.“
Schüler sind einfallsreich
Haben Natalie und Evelyn Tipps für Lehrer, die mit Technologie anfangen? „Man muss sich nur trauen anzufangen!“, sagt Natalie. Ausprobieren, Fehler machen und gemeinsam mit den Schülern Lösungen finden. Ich habe einmal in einer Unterrichtsstunde gesagt: „Hier ist das Material, ich weiß nicht, ob ich damit arbeiten kann.“ „Wenn Schüler gemeinsam etwas erreichen, sind das großartige Lernmomente.“ Evelyn nickt. „Meine Schüler überraschen mich regelmäßig. Sie sind sehr einfallsreich und ich mag es, wenn sie ihre eigenen Lösungen finden.“
Leidenschaft für digitales Messen
Die drei Lehrerinnen würden dieses Testset mit drahtlosen Vernier™-Sensoren gerne behalten. „Bei anderen Geräten muss man diese teilweise erst kalibrieren, sodass es lange dauert, bis man loslegen kann“, erklärt Evelyn. „Die Arbeit mit Vernier™-Sensoren ist für die Schüler sofort verständlich und die Sensoren sind genau, stabil und haben einen großen Messbereich.“ Am Agneten-College geht es weiter mit einer begrenzten Anzahl Sensoren, die die Schüler über ein Schiebesystem abwechselnd bedienen können. „Wir sind begeistert von digitalen Messungen und der Entwicklung von MINT-Projekten. Wir stellen die von uns konzipierten Unterrichtsaktivitäten in der Materialdatenbank von Texas Instruments und T3 bereit. Dies bedeutet, auch andere Lehrer können schnell mit den Vernier™-Sensoren loslegen!“
Diese vier Experimente mit Vernier™-Sensoren können Sie hier im flämischen Original herunterladen.
- Sonnenschutzmittel testen. Hier testen Schüler, wie viel UV-Licht eine Sonnencreme blockiert. Die Unterrichtsaktivitäten dieses MINT-Projektes (Physik, Chemie und Biologie) sind in einer Kurzfassung gehalten und können beliebig umfangreich umgesetzt werden.
- Hookesches Gesetz. In diesem Physikexperiment, welches Teil des Lehrplans ist, wird der Kraftsensor verwendet. Bei unterschiedlichen Gewichten messen die Schüler die Dehnung und Kraft einer Feder. Per Knopfdruck können sie Messergebnisse zu bestimmten Zeitpunkten anfordern. Diese erscheinen dann in der Vernier™ DataQuest-App, die die TI-Nspire™ CX-Technologie verwendet.
- Hydrostatischer Druck. Bei diesem physikalischen Experiment mit einem Gasdrucksensor wird ein Rohr mit Trichter in eine Flüssigkeit getaucht, um den Druck in verschiedenen Höhen zu messen.
- Gefrierpunktserniedrigung/Siedepunkterhöhung. Mithilfe des Temperatursensors testen die Schüler die Auswirkung der Salzzugabe auf die Temperatur von Wasser/Eis. Wir bestimmen den Siedepunkt oder Schmelzpunkt einer Flüssigkeit. Verschiedene Varianten dieser Experimente sind für Chemie und Physik übertragbar.
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