Wenn Seife auf Brause trifft.

pH-Sensoren im Test.

Sachverhalte besser verstehen, Unsichtbares sichtbar machen und selbst zu Forschern werden – all das ist mit den ersten drahtlosen pH-Sensoren von Pasco Scientific möglich. Was sich damit Spannendes erforschen lässt und wie diese sich pädagogisch sinnvoll in Kombination mit den HP Tablets in den Unterricht integrieren lassen, testeten die Schüler der Wiesbadener Krautgartenschule im Sampel.

Diesem Tag haben die Schüler bereits entgegen gefiebert, können sie doch nun endlich selbst zu Forschern werden und die Fragen klären, die ihnen wirklich auf der Seele brennen. Auch wenn der pH-Wert für viele Schüler noch etwas abstrakter ist als beispielsweise die Temperatur, prinzipiell vorstellen können sich die Drittklässler schon, was es damit auf sich hat. „Sie schmecken selbst, dass bestimmte Speisen sauer sind“, sagt Klassenlehrer Hans-Christian Dederer. Wenn man beispielsweise Essig an den Salat gibt, wird dieser sauer – der pH-Wert ändert sich. Das können sie sich vorstellen. „Weil wir diese Sensoren auch in den Sachunterricht einbinden wollten, habe ich das Thema didaktisch reduziert. Die Veränderung des pH-Wertes in den sauren Bereich ist für sie fassbar, die in den basischen Bereich noch nicht“, so Dederer. Wichtig für die Experimente sei aber nur, dass sie schon einmal von dem Prinzip gehört hätten und selbst beobachten könnten, was passiere.

App installieren und es kann losgehen.
Nachdem die App Sparkvue auf den beiden HP Tablets installiert ist und die pH-Sensoren, die REDNET in Kooperation mit der Conatex-Didactic Lehrmittel GmbH zur Verfügung hat, per Bluetooth mit den Geräten verbunden waren, konnte es dann auch gleich losgehen. Schnell noch das Arbeitsblatt mit Fragestellung, Aufbau und Ablauf ausgefüllt und dann durfte endlich gemessen werden. Was passiert wohl, wenn man Brause ins Wasser schüttet? Tut sich was? Kurze Zeit später werden sie es wissen.

Den Sensor tauchten sie zunächst vorsichtig in den Becher – die Messkurve auf dem Display blieb gerade. Das änderte sich jedoch schnell, als die Brause dazu geschüttet und diese mit dem Sensor verrührt wurde. Große Ausschläge auf dem Display – Begeisterung, Faszination, es tat sich etwas. Deshalb folgte gleich noch ein Brausepäckchen und auch diesmal waren große Ausschläge zu sehen. Das berichteten die drei gleich nach Experimentende ihrem Lehrer.

Folgeversuche eingeleitet.
Weil das Ergebnis so überraschend war, wurde gleich ein ähnliches Experiment aufgesetzt. Wie kann es sein, dass der pH-Wert so schwankt und warum ist zunächst ein großer Ausschlag nach oben, also in den basischen Bereich, und dann nach unten, in den sauren Bereich, zu sehen? Könnte das mit der Geschmacksrichtung der Brause zusammenhängen? Deshalb wurde das Experiment nur mit einer Geschmacksrichtung wiederholt – und auch diesmal gab es wieder große Ausschläge in der Messkurve, doch jetzt ging diese erst nach unten.

Könnte hier eine Messungenauigkeit vorliegen, weil die Brause mit dem Sensor verrührt wurde? Das vermutete zumindest Lehrer Dederer. Deshalb regte er zu einer weiteren Messung an. Also noch einmal alles auf Anfang – es wurde weiter experimentiert. Diesmal wurde die Brause, in der gleichen Geschmacksrichtung wie bei Versuch zwei, sorgfältig im Wasserbecher aufgelöst, so dass keine größeren Brausepartikel mehr zu sehen waren. Erst dann wurde der Sensor eingetaucht.

Messungenauigkeit durch Rühren.
Diesmal sank der Messwert beim Eintauchen des Sensors ab und blieb konstant. Erst, als die Rührbewegung einsetzte, waren wieder Ausschläge nach oben und unten zu sehen. Das lässt sich damit erklären, dass Rühren in Lösungen, in denen wie in der Brause auch Kohlensäure enthalten ist, eine Konzentrationsänderung erzeugt. Diese registriert der Sensor. Also war Brause sauer und das Rühren sorgte für eine Messungenauigkeit.

Doch warum genau zeigte die Messkurve mal Ausschläge in den alkalischen und mal in den sauren Bereich? „Brause ist zwar sauer, aber auch süß“, erinnerte sich eine Schülerin an einen früheren Brause-Geschmackstest. „Auch wenn Brause insgesamt sauer schmeckt, sind darin alkalische und saure Bestandteile. Kommen diese an den Sensor – insbesondere dann, wenn ihr damit rührt – zeigt der Graph auch die pH-Wert-Änderung an. Die Ausschläge sind in der Messekurve miteinander verbunden, wodurch der Eindruck entsteht, dass sich der pH-Wert in der Brause ändert“, erläutert Dederer.

Weil dieses Ergebnis mit den unterschiedlichen Messkurven so spannend war und weil sie auch ihre Mitschüler an der Entdeckung teilhaben lassen wollten, wurde zunächst das Ergebnis präsentiert. Hierzu warfen sie die Messkurve mit Hilfe von Lehrer Dederer vom HP Tablet über die Dockingstation an die interaktive Tafel, erläuterten ihre Ergebnisse und waren sich der Faszination ihrer Mitschüler sicher. Der Stolz war ihnen anzusehen, sie fühlten sich wie kleine Wissenschaftler.

Neugier für Naturwissenschaft geweckt.
„Der Sachunterricht soll Kinder dazu begeistern, Fragen zu stellen und diese auch zu beantworten. Heute haben sie gesehen, dass es sogar Messinstrumente gibt, die sie in ihrem Alter schon einfach verwenden und damit spannende Sachen rausfinden können. Das ist die Grundlage für wissenschaftliches Arbeiten und eine gute Möglichkeit, um ihre Neugier für Naturwissenschaft zu wecken“, erläuterte Dederer.

Nach diesem schönen Ergebnis experimentierten die Schüler begeistert weiter. Die Liste der potenziellen Versuche, die sie sich selbst überlegt hatten, war lang. Und testen ließ sich alles ganz einfach, auch, weil die Sensoren drahtlos in Kombination mit den HP-Tablets funktionieren und so frei im Raum bewegt werden konnten. Das war beispielsweise gerade beim Desinfektionsmittel von Vorteil. Es befindet sich in jeder Klasse und wird von den Kindern häufig genutzt. Doch wird die Haut wirklich kalt, wenn Sie damit in Berührung kommt? Auch das wollten die Schüler genauer wissen. Deshalb rieben sie etwas Desinfektionsmittel auf den Temperatursensor – und tatsächlich: Beim Verdampfen sank die Temperatur, auch wenn viele Kinder das zunächst für einen Trugschluss hielten.

Erfolgreiches Fazit nach Sensor-Test.
Nach dem Praxistest in der Krautgartenschule war schnell klar: die pH-Sensoren haben diesen mehr als bestanden. Die Kinder konnten für sie eigentlich Unsichtbares sichtbar machen, sie konnten ihre eigenen Vorerfahrungen und Ideen in die Versuche einbringen und gemeinsam neue Erfahrungen machen. Dabei erzielten sie nicht nur interessante Ergebnisse, die sie selbst erklären und nachvollziehen konnten, sondern es wurde auch ihre Neugier geweckt, solchen Phänomenen auf den Grund zu gehen.

 

Die Vorteile der Sensoren im Überblick:

  • Vereinfacht den Aufbau im Klassenzimmer oder Schullabor
  • Daten und Grafiken können direkt auf die mobilen Endgeräte der Schüler übertragen werden
  • Mehr als 70 Sensoren für verschiedene Fachbereiche verfügbar
  • Mit allen Betriebssystemen kompatibel
  • Kostengünstig im Vergleich zu anderem Versuchsequipment
  • Dank langer Batterielaufzeit unmittelbar einsatzbereit
  • Staubdicht und wasserunempfindlich


Im Text verwendete Produkte:

  • HP ElitePad 1000 G2, erhältlich über REDNET AG, Tel.: 06131/25062-0, E-Mail: info@rednet.ag
  • Pasco Scientific Temperatur- und pH-Sensoren, erhältlich über die Conatex Didactic Lehrmittel GmbH, Tel.: 06849-99296-0, E-Mail: didactic@conatex.com
  • App Sparkvue, für Windows-Geräte erhältlich über die Conatex Deutschland Lehrmittel GmbH sowie kostenfrei über das auf den HP Education Editionen vorinstallierte HP School Pack 2.0.