Schule testet kabellose Sensoren: „Ideal für MINT-Projekte“

Ein Team des belgischen Agnetencollege had die Herausforderung angenommen, die kabellose Version dieser Sensoren zu testen

Vernier™-Sensoren bieten unzählige Möglichkeiten, Experimente im Unterricht abwechslungsreicher zu gestalten. Deshalb nahm ein Team des belgischen Agnetencollege gern die Herausforderung an, die kabellose Version dieser Sensoren zu testen. „Es war Plug-and-Play: Wir haben lediglich den TI-Bluetooth-Adapter an den TI-Nspire™ CX II-T-Handheld angeschlossen und konnten sofort mit den Messungen beginnen“, erzählt die Naturwissenschaftslehrerin Evelyn Blocken.

Evelyn und ihre Kolleginnen Natalie Dirckx sowie Ann-Kathrin Coenen verfügen über viel Erfahrung mit der TI-Nspire™ CX-Technologie. Bisher nutzten sie Vernier™-Sensoren, die per Kabel an den Grafikrechner angeschlossen wurden. Bereits in den ersten fünf Minuten des Tests mit der kabellosen Version entdeckte Evelyn einen großen Vorteil: „Man muss bei der Versuchsanordnung nicht länger auf Kabel achten! In einem unserer vier Experimente untersuchen wir mit dem Farb- und Lichtsensor, wie Sonnencreme UV-Licht blockiert. Da die UV-Lampe aus Sicherheitsgründen sehr nah am Tisch stehen muss, lag uns das Kabel sonst ständig im Weg. Jetzt ist dieses Problem einfach gelöst!“
 
Sensoren kombinieren
Die Biologielehrerin Natalie traut sich mit den kabellosen Sensoren an deutlich mehr Experimente, weil die Unfallgefahr durch herumliegende Kabel sinkt. „Je weniger Kabel auf der Arbeitsfläche, desto geringer das Risiko.“ Außerdem erkennt sie Vorteile, wenn mehrere Sensoren kombiniert werden: „Man kann problemlos mehrere kabellose Sensoren gleichzeitig anschließen. So lässt sich beispielsweise ein Physikprojekt durchführen, bei dem Temperatur und Druck parallel gemessen werden. Wenn man einen geschlossenen Behälter erhitzt, kann man in nur einer Messreihe verfolgen, wie sich Druck und Temperatur gleichzeitig verändern.“ Die Sensoren arbeiten sehr präzise und liefern die Messwerte sofort in den richtigen Einheiten. Diese Daten landen direkt in der Vernier DataQuest™-App* und können anschließend von verschiedenen Geräten abgerufen werden – von der Grafikrechenmaschine bis zum Laptop.

„Genau so wird auch in der Industrie digital gemessen und analysiert“, ergänzt Evelyn, die selbst in der chemischen Industrie tätig war. „Dort ist die Digitalisierung essenziell. Es ist für Schülerinnen und Schüler daher ein großer Vorteil, wenn sie in der Schule lernen, digitalisierte Daten zu erfassen und zu verarbeiten. Mit den Vernier™-Sensoren können sie einfach eine Messung starten und parallel bereits an ihrem Bericht arbeiten, ohne ständig Messwerte ablesen zu müssen. So sind zum Beispiel zeitgleiche Temperaturmessungen in einem Gewächshaus und im Freien möglich, um Wärme und Wärmeverluste zu bestimmen.“
 
Wechselwirkung zwischen Schulfächern
Solche Experimente und Projekte sind in Flandern sehr gefragt, da MINT-Fächer und Programmieren fester Bestandteil des neuen Lehrplans sind. „Viele Schulen setzen zwar auf Laptops“, berichtet Natalie, „aber es gibt weiterhin Raum für andere Technologien wie die Grafikrechner von Texas Instruments. Einen großen Mehrwert bietet hier die Verbindung der kabellosen Vernier™-Sensoren mit der TI-Nspire™ CX-Technologie, weil sich damit hervorragend fächerübergreifend arbeiten lässt. Ich habe beispielsweise in der dritten Klasse mit meinen Schülerinnen und Schülern ein Experiment zur Federkonstante durchgeführt. Mithilfe der Daten, die sie mit dem TI-Nspire™ CX-Handheld gesammelt haben, hat die Mathematiklehrerin anschließend die Gerade untersucht und die Steigung bestimmt. Diese enge Zusammenarbeit von Naturwissenschaften und Mathematik ist ungemein spannend und lehrreich.“
„Ein weiterer Pluspunkt der Texas Instruments-Technologie ist zudem, dass die Schülerinnen und Schüler wenig Equipment benötigen“, ergänzt Evelyn. „Normalerweise ist das Labor ohnehin schon vollgestellt, und man braucht noch extra Platz für einen Laptop. Mit einem Grafikrechner und einem Sensor haben die Lernenden dagegen alles, was sie brauchen. Auch wenn wir für den Biologieunterricht im Freien Untersuchungen mit pH-Sensor und Temperatursensor im Süßwasser durchführen, ist es viel praktischer, einen kleinen Handheld statt eines großen Laptops mitzunehmen.“
 
Praktisches Lernen steht im Vordergrund
Die Lehrkräfte des Agnetencollege legen großen Wert darauf, immer neue Experimente zu entwickeln. „Hands-on-Arbeit ist für meine Schülerinnen und Schüler eine sehr gute Erfahrung“, betont Evelyn. „Es geht oft etwas schief, und dann müssen sie kreativ denken.“ Dass sich dieser experimentelle Zugang lohnt, findet auch Natalie: „Wenn die Jugendlichen ihre Messung live am Bildschirm verfolgen können, verstehen sie sofort, was sie tun. Das steigert die Qualität des Unterrichts.“ Evelyn hat ein solches Aha-Erlebnis in Experimenten zur hydrostatischen Druckmessung beobachtet: „Je tiefer man eintaucht, desto mehr steigt der Druck. Doch die Lernenden staunen nicht schlecht, wenn sie entdecken, dass sich der Druck in einem Meter Tiefe immer gleich verhält, ganz egal, ob im Meer oder in einer Wanne.“
 
Lernende sind erfinderisch
Ob Natalie und Evelyn Tipps für Lehrkräfte haben, die neu in die Arbeit mit Technik einsteigen? „Man muss sich einfach trauen und anfangen!“, sagt Natalie überzeugt. „Probieren Sie es aus, machen Sie Fehler und suchen Sie zusammen mit den Schülerinnen und Schülern nach Lösungen. Ich habe schon einmal in einer Klasse gesagt: ‚Hier ist das Material. Ich weiß nicht, ob wir damit klarkommen.‘ Wenn dann alle gemeinsam eine Lösung finden, ist das ein großartiger Lerneffekt.“ Evelyn bestätigt: „Ich mache solche Versuche gern selbst vorab und schaue, was schiefgehen könnte. Trotzdem erstaunen mich meine Klassen regelmäßig. Sie sind sehr einfallsreich, und ich finde es großartig, wenn sie ihre eigenen Lösungswege entdecken.“
 
Leidenschaft für digitales Messen
Am liebsten würden die Lehrkräfte die Testausstattung mit kabellosen Vernier™-Sensoren gleich behalten. „Bei anderer Ausrüstung muss man zuerst umständlich programmieren, bis man starten kann“, erläutert Evelyn. „Bei Vernier™-Sensoren ist den Schülerinnen und Schülern sofort klar, was zu tun ist, und die Sensoren messen äußerst genau, sind stabil und haben einen großen Messbereich.“ Am Agnetencollege werden sie künftig mit einer kleineren Auswahl an Sensoren weiterarbeiten, die im Rotationsprinzip abwechselnd genutzt werden. „Wir haben eine große Leidenschaft für digitales Messen und die Entwicklung von MINT-Projekten. Unsere selbst erstellten Unterrichtsmaterialien laden wir in das Content-Portal von Texas Instruments hoch, damit andere Lehrkräfte ebenso schnell mit den Vernier™-Sensoren starten können.“
 
*Die DataQuest™-App ist speziell für die Verbindung mit TI-Taschenrechnern entwickelt. Prüfen Sie vorab, welche Sensoren mit der DataQuest™-App kompatibel sind. Sie brauchen ein TI Bluetooth Adapter für die Verbindung.

Alle Go Direct-Sensoren lassen sich mit der Graphical Analysis-App koppeln.Dieses App von Vernier ermöglicht dagegen direkte Messungen mit eigenen Geräten und ist für Windows, MacOS, ChromeOS, iOS, iPadOS und Android verfügbar. Zudem gibt es eine webbasierte Version zur direkten Verbindung mit den Sensoren.