Der Temperaturveränderung auf der Spur.

Temperatur-Sensoren im Test.

Im Sommer klettert das Thermometer in die Höhe und es ist fühlbar wärmer, während es im Winter kälter ist und die Temperatur sinkt. Das wissen auch schon junge Schüler aus eigener Erfahrung. Doch wie verändert sich die Temperatur bei alltäglichen Dingen? Dieser spannenden Fragen gingen die Schüler der Wiesbadener Krautgartenschule im Sampel mit den drahtlosen Temperatursensoren von Pasco Scientific nach – mit teils überraschenden Ergebnissen.

Nachdem das Thema Temperatur im Sachunterricht bereits vorentlastet wurde und sie sich in Mathe schon einmal mit der grafischen Darstellung von Ergebnissen vertraut gemacht haben, konnte es beim Praxistest dann quasi auch sofort losgehen. Denn mit den neuen drahtlosen Sensoren, die REDNET in Kooperation mit der Conatex-Didactic Lehrmittel GmbH zur Verfügung gestellt hat, war kein großer Aufbau notwendig. Das Klassenzimmer konnte vielmehr selbst zum Versuchslabor werden.

Erst beschreiben, dann experimentieren.
Nachdem die App Sparkvue auf den beiden HP Tablets installiert war, stand dem Experimentieren nichts mehr im Weg. Auch wenn sie am liebsten sofort zu den Sensoren gegriffen hätten, mussten sich die Schüler wie auch die Forscher in den großen Laboren an einen bestimmten Ablauf ihrer Experimente halten. Deshalb galt es auch, zunächst auf einem Arbeitsblatt die Fragestellung ihres Versuchs zu formulieren, dann den Aufbau zu beschreiben, um anschließend zu erläutern, wie sie diesen durchführen möchten. Erst dann durfte gemessen werden.

Die spannende Frage, die sich die Schüler selbst überlegt hatten, war: Wie verändert sich die Temperatur, wenn ein Kühlpack zum Einsatz kommt? Das gehört zur Standardausstattung jeder Schule und wird den Kindern etwa bei Prellungen von der Schulsekretärin zur Verfügung gestellt. Schnell aktivierten sie die Bluetooth-Erkennung des Sensors, so dass sie die Messdaten direkt am HP-Tablet nachverfolgen konnten. Ein Klick auf das Display zum Start der Messung und das Experiment nahm seinen Lauf. Die Gruppe legte das Kühlpack auf den Sensor und beobachtete die Kurve.

Überraschende Beobachtungen.
Doch das reichte den Forscherkindern noch nicht. Sie kamen bald auch auf die Idee, den Sensor in einer weiteren Messung in das Kühlpack einzupacken. Aber diesmal war die Überraschung groß – die Temperatur fiel gar nicht so stark ab wie erwartet. Eine Erklärung war gerade nicht parat, aber die weitere Idee wurde schon mal in die Tat umgesetzt: die Temperaturänderung, wenn der Sensor unter dem Kühlpack liegt. Auch hier kam wieder ein überraschendes Ergebnis zu Tage: So sank die Temperatur am stärksten ab.

Eigene Erfahrung eingebracht.
Bei der Interpretation des Ganzen half Klassenlehrer Hans-Christian Dederer weiter, der die Schüler mit zielgerichteten Fragen selbst zu des Rätsels Lösung führte: Der starke Temperaturabfall bei der dritten Messung lässt sich dadurch erklären, dass das Kühlpack lange Zeit zuvor an dieser Stelle gelegen hat und der Sensor deshalb von unten und oben kalt wurde. „Wenn ich das Kühlpack auf mein Bein lege, wird das ja auch kalt“, kam auch gleich die logische Schlussfolgerung aus der Schülerrunde, die jeder schon einmal selbst beim Kühlen nach einer Sportverletzung beobachtet hatte.

Doch warum ist die Temperatur bei dem gefalteten Kühlpack nicht ebenso stark abgefallen? Um das zu erklären, wurde der Versuch noch mal nachgestellt und beim aufmerksamen Blick aus acht Kinderaugen war schnell offensichtlich, was passiert war: Die Kühlflüssigkeit wurde durch das Falten an genau der Stelle verdrängt, an der sich die Messsonde befand. Auch diese Erkenntnis war für alle logisch und nachvollziehbar. Das Schöne daran war allerdings, dass sie es nicht im Frontalunterricht gelernt, sondern selbst in Experimenten herausgefunden haben.

Schüler gibt Expertenwissen weiter.
Bei den Versuchen waren den Schülern die Neugier und das Interesse an der Naturwissenschaft deutlich anzumerken. Auch als die nächste Gruppe zum Experiment schritt. Diesmal war es jedoch nicht Dederer, der den Schülern die Funktion des Sensors erklärt, sondern ein Schüler: „Er hat in den ersten Versuchen Expertenwissen gesammelt und gibt das jetzt an seine Mitschüler weiter. Das hat den Vorteil, dass er die Sprache seiner Klassenkameraden spricht und es keine eventuelle Schüler-Lehrer-Barriere gibt. Er fungiert als Lernpartner für seine Mitschüler und hilft ihnen beim eigenständigen Lernen“, so Dederer. Das habe einen noch größeren, nachhaltigeren Lerneffekt.

Mit dem neuen Experiment konnte es dann auch schon losgehen. Dazu hatte sich ein Schüler in mehreren Pullis und Jacken dick eingemummelt. Doch damit nicht genug. Jetzt wurde ein paar Mal die Treppen hoch und runter gerannt. Schließlich sollte es ihm so richtig warm werden. Denn die spannende Frage war: Ändert sich die Temperatur messbar, wenn man schwitzt? Die Erkenntnis nach der ersten Messung: nicht messbar. Zur Sicherheit musste gleich darauf ein anderer ran und noch mehr rennen – doch auch hier schlug das Thermometer nicht aus. Auch das war für die kleinen Entdecker im Nachhinein logisch. Schließlich kühlt Schwitzen den Körper – und die Körpertemperatur steigt nur dann messbar an, wenn man Fieber hat.

Kreativ und selbsterklärend.
Was sich an diesem Tag bei den Experimenten in der Krautgartenschule gut erkennen ließ: Die Schüler waren neugierig, kreativ in der Erweiterung ihrer Versuche und selbst dazu in der Lage, das Gesehene aus ihrem eigenen Erfahrungsschatz heraus zu erklären. Sie genossen es sichtlich, die Dinge, die sie rund um die Temperatur wissen wollten, zu testen, die Ergebnisse zu interpretieren und mit ihren Mitschülern zu teilen.

„Die Tablets waren in Kombination mit den Sensoren ein Werkzeug für die Beantwortung der Fragen, die aus den Kindern heraus entstanden sind“, lautet denn auch das Fazit von Lehrer Dederer. Das ermögliche einen besonderen, schülerzentrierten Unterricht, der sowohl eine technische als auch eine naturwissenschaftliche Komponente enthalte und durch die Interpretation der Graphen gleichzeitig eine Brücke zu den mathematischen Vorkenntnissen der Schüler schlage. Die Temperatursensoren haben also, gerade in Kombination mit einer mobilen Tabletlösung, das Potenzial, den Unterricht auf vielfältige Art und Weise zu bereichern, neue Lernwelten zu schaffen und auch schon in jungen Jahren das Interesse an MINT zu fördern.

 

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
  • 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.