Dozenten F. Eisele, K. Müller
7.04.
bis 10.04. 2015 Anfängerpraktikum
Phys. Institut INF226, Raum 1.204
täglich 9:00 –
13:00
Hinweis:
Der Kompaktkurs ist ein Wahlmodul, er behandelt andere Themen als das
Modul PDEMO2 (Computereinsatz im Unterricht) , das ein Teil des
Demonstrationspraktikums ist, der formal der Fachdidaktik zugeschlagen
wird.
Der
Kurs ist in der Teilnehmerzahl beschränkt auf <= 14. Jeweils
2 Studierende arbeiten in einer Gruppe.
Bitte
online anmelden auf der Übungsgruppenverwaltung.
Rechner
und Smartphones (Tablet) lassen sich für den Physikunterricht sehr
gut
einsetzen sowohl
zum Experimentieren, wenn es darin geht Zeitabhängigkeiten und
Messkurven
aufzunehmen und zu demonstrieren, als auch zur Simulation, zum
interaktiven
Lösen mathematischer und physikalischer Probleme und
natürlich zur
Informationsbeschaffung.
Grundidee
des Kurses ist es überwiegend Techniken und Anwendungen zu
vermitteln, die
Schüler auch selber in Gruppen oder alleine machen können,
möglichst auch mit
Geräten, die sie selber zur Verfügung haben – z.B.
Smartphones bzw. Notebooks.
Natürlich kann der Lehrer diese Techniken immer auch nutzen um sie
der Klasse
frontal zu demonstrieren. Im Kurs
werden Geraete und Experimente diskutiert und vorgefuehrt. Ebenso
wird der moegliche Einsatz im Unterricht besprochen. Von jedem Teilnehmer wird als
Leistungsnachweis erwartet, dass er im Laufe des Kurses eines der
beschriebenen Experimente in einer 2-er Gruppe vorbereitet und im
Kurs vorführt. Ebenso soll die Gruppe sich überlegen,
wie dieses Experiment für
den Umterricht genutzt
werden könnte.
Vorschläge
für
eigene
Experimente (Hausarbeiten)
An
die Teilnehmer wird appelliert, eigene Notebooks (Windows XP oder
Windows 7)
und Smartphones (bevorzugt mit Android Betriebssystem) mitzubringen –
sie
können dann Programme etc direkt auf ihrem Rechner installieren
und auch später
weiter nutzen. Dies ist allerdings keine Bedingung für die
Teilnahme – es
werden genügend PC’s verfügbar sein.
Programm:
1.
Tag: PC-Experimente, Applets
1.1 Einleitung: warum PC bzw.
Smartphone im
Unterricht?
Können die Schüler einbezogen werden?
1.2 Experimente mit der Soundkarte des PC. Programme audacity, Scope
- Schallgeschwindigkeit, Tonanalyse,
Dopplereffekt
Links
zum
download von genutzten Programmen und Beispiele für
Experimente
Kurzanleitung
Audacity
Kurzanleitung
Scope
1.3
Beispiele
für nützliche
Applets zur Illustration von Physik, dort wo Experimente nicht einfach
möglich
sind: zur statistischen Wärme,
Interferenz, Quantenphysik
1.4 Internet:
·
Online-Rechner
und Suchmaschine (interaktiv)
Wolfram Alpha: typische Anwendungen zur
Lösung physikalischer und mathematischer Probleme, searches (PC
oder
Smartphone)
Beispiele
für WolframAlpha
- Tabellenwerke:
phys. Konstanten, Periodensystem und Nuklidkarte (interaktiv)
·
Messungs-,
Simulationssoftware
Bsp.: Fourierapplet,
Spectrum Lab
Linkliste
zu interessanten
Informationsseiten für Physiker und zu ausgewählten Applets
2. Tag: Online Datenerfassung
und graphische Darstellung
Datenerfassung und Darstellung
von Messdaten, Steuerung von
kleinen
Experimenten
a) einfache Sensoren für T,
Strahlung, Druck, Beschleunigung, Winkelmessung
b) Erfassung von Messdaten mit Digitalmultimetern und
LABJack und
deren Darstellung
Messerfassungsprogramm : ProfilabExpert4.0
-- Kennenlernen eines einfachen Beispielprogramms und dessen
Modifikation für einfache Experimente
-- Durchführung einfacher Experimente mit 2
Messgrössen
und Darstellung von Zeitdiagrammen und funktionellen
Abhängigkeiten.
Datenausgabe zur offline Analyse
Hier
finden sie eine kleine Auswahl von Anwendungsprogrammen
für die vorhandene Hardware.
Die Programme könnten sie bereits mit der
kostenlosen
DEMO-Version von ProfiLABExpert4.0 ausführen.
DEMOVersion
von ProfilabExpert4.0
c) Labjack
Anwendungen: Kennlinien, Anzeige mehrerer Größen,..
LabJack
U3HV Driver
Hierfür wäre ein Smartphone
oder Handy
mit Kamera oder Digitalkamera nützlich
Videoanalyseprogramm: Tracker zur Analyse
von
Bewegungen und von Spektren
http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/
(sowohl Tracker
als auch Xuggle
installieren)
Beispiel-Videos zur Mechanik und Spektroskopie finden sie auf der
tracker home page (s.o.) unter Sample Videos
Gute Videos werden im Kurs bereitgestellt
a) Analyse einer Bewegung
b) simple eigene
Aufnahme eines Spektrums und dessen Analyse
4.
Tag: Smartphoneexperimente
4.1
Experimente mit dem SmartPhone (Android)
Anwendungen werden auf einem Smartphone vorgeführt und
demonstriert,
wer
selbst eines verfügbar hat der kann
parallel dazu
selbst mitmachen – also
mitbringen .
Hierzu
unbedingt rechtzeitig die unten angegebenen kostenlosen apps aufs
Smartphone laden (Android).
Liste von apps für den Kurs:
a) Basisapps - erste Priorität (damit haben sie im Prinzip schon alles was sie brauchen)
Sensor Kinetics zeigt alle Sensoren im Smartphone graphisch an und gibt alle technischen Daten der Sensoren ihres Smartphones..
b) andere brauchbare apps
Accelogger Beschleunigungsdaten, als textfile speicherbar. Achtung: Zeit ist in Spalte 2 in Nanosekunden gespeichert!
Nicht aus yyyyddhhss berechnen
Beschleunigungs_App
(Lamprecht)
Android
Sensor Box Sensoranzeige
True
Tone Töne einstellbarer Frequenz
und Form
RTA
Analyser Frequenzanalyse grob
i-phones sind natürlich ebenfalls möglich -- allerdings müssten sie dann analoge Apps selber finden
a) Wie funktionieren Beschleunigungssensor, Mikrophon,
Magnetfeldmessung, Kamera
Beispiele: Beschleunigungen aufzeichnen und
analysieren
Anwendung des Magnetfeldsensors
Soundkarte
Kameraanwendungen
Liste
brauchbarer Apps und Anzeige des Smartphones auf dem PC
(Android)
Liste von Iphone Apps (ungeprüft)
Sensoren
im Smartphone und typische
Experimentiervorschläge
4.2 Smartphone
im Unterricht (2)
4.3 freies Experimentieren
Abschlussdiskussion
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Beispiele
für Schülerexperimente (Experimentsheets)
Die eigenen
Experimente sollten in āhnlicher Form dokumentiert werden.