Wie schnell ist der Schall? Wieso knacken unsere Finger? Wieso hat ein Auto nicht die Form eines Muffinförmchens? Diese und noch viele weitere Fragen aus unserem Alltag können beantwortet werden, indem Smartphone und Tablet-PC als mobiles Minilabor verwendet werden.
Smartphones und Tablet-PCs gehören mehr und mehr zum Alltag speziell der jungen Generation. Auch in Schulen hält der Tablet-PC zunehmend Einzug, wobei dabei die Nutzung der Geräte bisher primär als Notebook-Ersatz erfolgt (z.B. zu Recherchezwecken, mit Anwendungssoftware). Bekanntermaßen bringen Smartphones im Schulalltag einige Probleme mit sich. Bedenkt man jedoch die technischen Möglichkeiten und die große Vertrautheit der Lernenden mit den Geräten, so lässt sich erkennen, dass ein zielgerichteter Einsatz dieser Medien den Unterricht durchaus bereichern kann. Bisher häufig außer Acht gelassen werden dabei aber Möglichkeiten, Smartphone und Tablet-PC als Experimentiermittel bzw. als Mini-Labore im naturwissenschaftlichen Unterricht zu verwenden.
Smartphone und Tablet-PC: Intelligente Mini-Labore für die Hosentasche zum Experimentieren im Physikunterricht
Die Einsatzmöglichkeiten mobiler Kommunikationsmedien als Experimentiermittel sind gerade im Physikunterricht sehr vielfältig, da sie mit diversen internen Sensoren ausgestattet sind, die physikalische Daten erfassen. Dazu gehören zum Beispiel Mikrofon und Kamera, Beschleunigungs-, Magnetfeldstärke- und Beleuchtungs-, bzw. Helligkeitsstärkesensor, Gyroskop, GPS-Empfänger und teils sogar Temperatur-, Druck- und Luftfeuchtesensor. Der ursprüngliche Grund für den Einbau der Sensoren war natürlich dabei nicht das Experimentieren: Der Beschleunigungssensor wird z.B. genutzt, um die Neigung des Geräts zu bestimmen und den Bildschirm an die Geräteorientierung anzupassen, der Magnetfeldstärkesensor findet Verwendung als Kompass zur Unterstützung der Navigation mit dem Smartphone oder zur Information des Nutzers mit positionsspezifischen (Wetter-)Umgebungsdaten (Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit usw.). Die mit den internen Sensoren erfassten physikalischen Daten lassen sich aber über ihre eigentliche Funktion hinaus mit Hilfe zusätzlicher Apps auslesen, sodass damit besonders im Physikunterricht sowohl qualitative als auch quantitative Experimente in vielfältigen Themenbereichen möglich sind. Smartphones und Tablet-PCs stellen somit kleine, transportable Messlabore dar, die unübersichtliche Versuchsapparaturen ersetzen können. Weiterhin sind sie den Lernenden aus ihrem Alltag gut bekannt, wodurch eine hohe Vertrautheit mit ihrer Bedienung erwartet werden kann. Viele mit mobilen Kommunikationsmedien durchführbare Experimente waren bisher ausschließlich computergestützt mit teils teuren und umständlich zu bedienenden Sensoren möglich. Dagegen können Experimente mit internen Sensoren von Smartphone oder Tablet-PC durch die intuitive Bedienbarkeit der Apps einfacher durchgeführt und ausgewertet werden, sodass eine stärkere Fokussierung auf die physikalischen Inhalte möglich ist.
Workshop: Smartphone und Tablet-PC zur mobilen Videoanalyse
In dem Workshop „Mobile Videoanalyse im Mechanikunterricht der Sekundarstufe 2“ untersuchen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer Fragestellungen im Themenbereich Mechanik mit Experimenten, bei denen die mobilen Medien zur physikalischen Analyse von Bewegungsprozessen eingesetzt werden. Sie filmen dabei verschiedene Bewegungen mit dem Tablet-PC, werten diese mit einer App direkt auf dem mobilen Medium aus und visualisieren die relevanten physikalischen Größen in unterschiedlichen Repräsentationsformen.
Alle weiteren Informationen zum Lehrerkongress 2016: www.excitingedu.de/veranstaltungen/lehrerkongress-2016/
Über den Teilgeber Sebastian Becker
Sebastian Becker ist Diplom-Physiker, Studienrat mit mehrjähriger Erfahrung als Physik- und Mathematiklehrer am Gymnasium und seit Anfang 2016 wissenschaftlicher Mitarbeiter der AG Didaktik der Physik (Prof. Kuhn) der TU Kaiserslautern. Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich seit mehr als 5 Jahren mit der Konzeption, Implementation und Evaluation von Einsatzmöglichkeiten von Smartphone und Tablet-PC als mobile Minilabore. Sebastian Becker promoviert in dem Thema „Mobile Videoanalyse im Mechanikunterricht der Sekundarstufe 2“.
Links
Homepage der AG Didaktik der Physik der TU Kaiserslautern: www.physik.uni-kl.de/kuhn
Forschungsprojekte zum Einsatz mobiler Mini-Labore im Physikunterricht: https://www.physik.uni-kl.de/kuhn/forschung/imp-imobile-physics/
Angebote für Lehrkräfte und Schülerinnen und Schüler zum Lehren und Lernen mit mobilen Mini-Laboren im Physikunterricht: www.iphysicslab.de; www.physik.uni-kl.de/inature