Digital gestützte MINT-Experimente

In den MINT-Fächern sorgen Experimente mit eigenen Messungen für Abwechslung und Anschaulichkeit. Schülerinnen und Schüler können mit Messungen in ihrer Umgebung sichtbar machen, was sonst eher abstrakt bliebe, z. B. den CO2-Gehalt in der Luft. Eine Möglichkeit, um den Unterricht durch eigene Messungen zu bereichern, bietet das C-Lab in Verbindung mit Grafikrechnern von CASIO. Tom Herwig, Schulkoordinator bei CASIO, stellt das mobile Messwerterfassungssystem im Gespräch vor.

Warum sind Experimente in den MINT-Fächern so wichtig?

Tom Herwig: Experimente gehören fest zum Lehrplan, zum Beispiel in Physik, Chemie und Biologie. Sie helfen den Schülerinnen und Schülern, den Anwendungsbezug zwischen der Theorie und der Realität herzustellen. Man könnte sich die Ergebnisse von Experimenten auch einfach anlesen. Doch wenn man etwas selbst umsetzt und erlebt, trägt das dazu bei, sich die Zusammenhänge besser erschließen und merken zu können.

Wie wurde früher gemessen?

Bevor es die elektronische Messwerterfassung gab, konnte man viele Experimente nicht oder nur eingeschränkt durchführen. Im Chemieunterricht wurde früher z. B. Lackmuspapier verwendet, um den pH-Wert von Flüssigkeiten zu messen. Im Vergleich dazu haben elektronische Messwerterfassungsgeräte klare Vorteile: Sie liefern viel präzisere Ergebnisse. So gibt es z. B. in der Chemie Experimente, die Temperaturänderungen sichtbar machen wollen, die so gering sind, dass sie mit analogen Instrumenten kaum zu erfassen sind. Zudem lässt sich mit digitalen Messwerten unkompliziert weiterrechnen. Sie werden im Idealfall einfach in eine andere Anwendung übertragen und ausgewertet.

Welche elektronischen Messinstrumente eignen sich besonders gut und wofür?

Heute kommen vor allem Sensoren zum Einsatz. Nehmen wir z. B. den Versuch des freien Falls: Ein Ball wird fallen gelassen und springt. Durch einen Ultraschallsensor über dem Ball kann die Bewegung des Balls exakt gemessen und aufgezeichnet werden. Durch die zuvor behandelte Theorie erkennen die Schülerinnen und Schüler, dass es sich um eine quadratische Funktion handeln muss, die diese Bewegung beschreibt. Mittels quadratischer Regression ermitteln sie die Erdbeschleunigung. Ihr Wert wird natürlich niemals genau g entsprechen. Das sorgt für neuen Gesprächsstoff im Unterricht. Sollte ich versuchen, mehr Messwerte aufzuzeichnen, um genauere Daten zu bekommen? Wie dicht komme ich ans „Original“? Und so weiter. Durch das eigenständige Ermitteln wird der Wert greifbarer und erlebbarer: www.youtube.com/ watch?v=PMbiMHWMfbQ.

Welche Vorteile bietet das C-Lab?

Das C-Lab arbeitet mit Grafikrechnern von CASIO zusammen. Schulen, die Grafikrechner von CASIO nutzen, erhalten so durch den zusätzlichen Erwerb des C-Lab ein vollwertiges Messwerterfassungssystem. Da Schülerinnen und Schüler ohnehin mit den Rechnern vertraut sind, ist die Erweiterung auch nicht schulungsintensiv. Das C-Lab verfügt zudem über drei Sensoreingänge, an denen über 50 verschiedene Sensoren zum Einsatz gebracht werden können.

Kann man mit dem C-Lab auch das Klassenzimmer verlassen?

Das C-Lab ist kaum größer als ein Taschenrechner und lässt sich gut mitnehmen. So kann man z. B. im Biologie- und Chemieunterricht interessante Messungen durchführen, etwa Wasserproben aus Gewässern entnehmen und sie auf ihren Sauerstoffgehalt, ihre Leitfähigkeit und andere Kriterien untersuchen: www.youtube.com/watch?v=L1k5rC9t5uU.

Wie kommt die Arbeit mit Grafikrechner und C-Lab bei den Jugendlichen an?

Viele finden es sehr interessant, zu verfolgen, wie in Echtzeit etwas auf ihrem Grafikrechner geschieht. Das wirkt auch auf Schülerinnen und Schüler motivierend, die sich sonst nicht so sehr für Physik oder Chemie interessieren.

Das Gespräch führte Jörg Schmidt.

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