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Lernen mit Smartphone und Tablet:
Interferenz

16. Februar 2013

Ein weiteres Lehrszenario zur Nutzung von Smartphones und Tablets im Unterricht, das Lehramtsstudierende im Rahmen unserer Lehrveranstaltung “Multimediale Lernumgebungen” entwickelt haben, zeigt einen schönen Einstieg in das Thema “Interferenz”. Einige der hier aufgeführten Apps werden auch auf der Learners´Garden Plattform vorgestellt .

Sinuston
Zunächst wird ein Sinuston gut hörbar in eine Richtung des Raums ausgestrahlt. Die Frequenz des Tons wird mit Hilfe einer Signalgenerator-App am Smartphone oder Tablet eingestellt und an die hier abgebildete Aktivbox übertragen. Benutzte App: Audio Kit (iPhone/iPad) oder Signal Generator (Android).

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Hören und Messen im Raum
Die Schüler durchschreiten den Raum mit einem Tablet und hören und messen dabei an welchen Stellen der Ton lauter oder leiser wahrzunehmen ist. Die App iAnalyzer zeichnet dabei die gemessenen Daten auf und macht sie für die weitere Analyse verfügbar.

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Auswertung
Bezogen auf das am Boden markierte Raster identifizieren die Schülerinnen und Schüler laute und leise Stellen im Raum und stellen fest, dass der zunächst leiser werdende Ton am Ende des Raums wieder lauter wird. Hypothese: Reflektionen des Tons sorgen durch Wellenüberlagerungen für örtliche Lautsstärkeschwankungen. Was in den folgen Unterrichtsstunden zu beweisen und untersuchen wäre.
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Lernen mit Smartphone und Tablet:
Akustische Schwebung

16. Februar 2013

Ein drittes Szenario, welches Lehrerinnen und Lehrer der Eckener Schule am Schulentwicklungstag erprobten, betrifft das Phänomen der akustischen Schwebung. Durch das geringfügige Verstimmen eines Tones gegenüber eines Tons mit fast identischer Frequenz entsteht eine Schwebungsfrequenz, wie man sie z.B. vom Stimmen einer Gitarre her kennt. In diesem Szenario wird die Schwebungsfrequenz durch zwei Signalgeneratoren am iPad hörbar gemacht und quantitativ ausgewertet.

    

Signalgenerator
Zunächst wird auf dem Tablet oder Smartphone mit Hilfe eines Signalgenerators ein Sinuston erzeugt. Hier wurde auf einem iPad die die iPhone-App „Audio Kit“ verwendet. Für Android-Geräte bietet sich die App „Signal Generator“ an.

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Zweites Signal leicht versetzt
Ein zweites Mobilgerät erzeugt nun mit dem Signalgenerator einen identischen Sinuston allerdings in der Tonhöhe um einige wenige Hertz versetzt. Die Schwebungsfrequenz wird durch ein Pulsieren des Tons hörbar.
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Tablet als Oszilloskop
Mit oScope Lite wird die resultierende Schwebungsfrequenz live in einem Verlaufsgraphen dargestellt. Auf der horizontalen Achse wird die Zeit dargestellt, auf der vertikalen Achse die durch das Mikrofon erzeugte Spannung.
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Die Schwebungsfrequenz
Um die Schwebungsfrequenz quantitativ auszuwerten, ist es hilfreich das resultierende Signal aufzuzeichnen. Dazu ist die App Pocket WavePad HD gut geeignet. Durch hineinzoomen in die Zeitachse des Samples können Daten millisekundengenau abgelesen werden.
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Messen mit Smartphone und Tablet: Zentripetalkraft

14. Februar 2013

Das zweite Unterrichtsszenario, das Lehrerinnen und Lehrer der Eckener Schule am Schulentwicklungstag erprobt haben, beschäftigt sich mit der Zentripetalkraft. Der Beschleunigungssensor, der in heute gängigen Smartphones und Tablets verbaut ist, wird hier nutzbar gemacht, um die Beschleunigungskräfte bei einer gleichförmigen Kreisbewegung zu untersuchen. Die Kolleginnen und Kollegen benutzen hier einen Drehteller, den Beschleunigungssensor gängiger Smartphones, und ein Haftpad zur Befestigung des Mobilgeräts auf der zu beschleunigenden Oberfläche, um Messungen zur Zentripetalkraft durchzuführen.

    

Gleichförmige Kreisbewegung
Untersucht werden soll hier der Zusammenhang zwischen Bahnradius und Zentralbeschleunigung. Mobile-Apps wie Sensor Kinetics (Android) oder SensorLogger (iPhone/iPad) lesen die Sensordaten aus und bieten die Möglichkeit, sie zur Auswertung an andere Software weiterzugeben.

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Position des Sensors
Um eine genaue Messung des Abstands des Sensors vom Mittelpunkt des Drehtellers zu ermöglichen, ist es zunächst erforderlich die genaue Position des Sensors im Mobilgerät zu ermitteln und diesen Punkt auf dem Gerät zu markieren. Dafür ist im Falle von iPhone/iPad die App AccelVisu besonders gut geeignet. Diese App liest in Echtzeit die Beschleunigungswerte des Beschleunigungssensors aus und stellt diese graphisch als Beschleunigungspfeil dar.

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Radius und Beschleunigung
Sobald die Position des Sensors am Mobilgerät bekannt ist, kann die Entfernung vom Mittelpunkt des Drehtellers bis zum Sensor mit einem Metermaß gemessen werden (Radius). Nachdem die Platte in eine gleichförmige Kreisbewegung versetzt wird (deren Gleichförmigkeit mit einer Stopp-Uhr-App überprüft werden kann) wird die Beschleunigung mit der App SensorLogger gemessen.

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Proportionalität
Diese Messung wird mit 3 bis 4 unterschiedlichen Radien durchgeführt und die Messdaten in einer Werte-Tabelle an der Tafel gesammelt. Die graphische Darstellung der Werte in einem Achsenkreuz, in dem die Zentralbeschleunigung über dem Radius abgetragen wird, zeigt einen proportionalen Zusammenhang zwischen Zentralbeschleunigung und Bahnradius.

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Kraft und Beschleunigung: Messen mit dem TET-Internet-Messinterface „Tessy“

13. Februar 2013

Das erste Unterrichtsszenario, das Lehrerinnen und Lehrer der Eckener Schule am Schulentwicklungstag erprobt haben, dreht sich um ein Experiment zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Kraft (F) und Beschleunigung (a). Dabei kam zum ersten mal ein TET-Tool aus dem Pool der Demonstratoren des „Technology Enhanced Textbook“ zum Einsatz. Mit dem Internet-Mess-Interface „Tessy“ lassen sich Messdaten externer Sensoren über das TET an die Smartphones oder Tablets der Schülerinnen und Schüler übertragen, die dann an ihren jeweiligen Mobilgeräten die Daten graphisch analysieren und auswerten können.

    

Luftkissenbahn
Mit Hilfe einer Luftkissenbahn, die für eine weitgehend reibungsfreie Bewegung sorgt, soll die Beschleunigung von vier verschiedenen Massestücken (m1) ermittelt werden. Ein fallendes Massestück (m2), an einen Faden geknüpft, beschleunigt das mit dem Faden verbundene Massestück m1.

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Wiegen der Massen
Die Gesamtmasse wird für jede der vier Messungen konstant gehalten, die Beschleunigung durch Veränderung der fallenden Masse variiert. Dazu müssen vor jedem Durchlauf des Experiments alle Massestücke gewogen werden.

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Ermitteln der Beschleunigung
Die Messdaten werden vom Tessy-Interface ausgelesen und per WLAN an die Tablets der Schülerinnen und Schüler übertragen. Je eine Gruppe kümmert sich um eine Messreihe und bestimmt die Beschleunigung aus dem Steigungsdreieck der abgeleiteten Kennlinie am Tablet.
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Kraft durch Beschleunigung
Die Gewichtskraft der Masse m2 wird mit Hilfe eines Federkraftmessers ermittelt und dann durch die ermittelte Beschleunigung geteilt. Die Ergebnisse der einzelnen Gruppen werden an der Tafel gesammelt: Egal wie stark die Gewichtskraft ist: der Quotient aus Kraft und Beschleunigung bleibt immer konstant. F/a = m . Hier einige Resultate aus dem Workshop.
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Schulentwicklungstag Eckener Schule: Smartphones und Tablets im Unterricht

12. Februar 2013

Anknüpfend an meinen Vortrag im letzten Jahr an der Rathenau-Schule in Berlin, hatte ich die Gelegenheit vor dem Kollegium des regionalen Berufsbildungszentrums Eckener Schule in Flensburg einen Impulsvortrag zum Thema Smartphones und Tablets im Unterricht zu halten.

Der Foliensatz zum Vortrag:

Smartphones und Tablets im Unterricht from Wolfgang Neuhaus

Flensburg, 11.2.2013, Impulsvortrag zum Schulentwicklungstag: Smartphones und Tablets im Unterricht, Eckener Schule Flensburg

Im Vergleich zu anderen Schulen steht die Eckener Schule dem Einsatz von Mobilgeräten im Unterricht recht offen gegenüber, in naher Zukunft ist auch die Ausstattung einer Klasse des integrierten beruflichen Gymnasiums mit Tablets geplant. Im Anschluss an den Vortrag nahmen die etwa 120 Lehrerinnen und Lehrer dieser Einrichtung an verschiedenen Workshops teil. Zusammen mit meinem Kollegen Sebastian Haase bot ich einen Workshop an, in dem 15 TeilnehmerInnen drei exemplarische Unterrichtsszenarien erarbeiteten und mit uns als Testschüler durchführten. Diese Szenarien werden in Kürze in weiteren Blogbeiträgen dokumentiert.

Ergänzende Links:

  • Eckener Schule, regionales Berufsbildungszentrum
  • Facebook-Account der Eckener Schule
  • Workshop-Wiki: Smartphones und Tablets im Unterricht
  • Weiterführende Materialien und Studien

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