Ferngesteuertes Experimentieren

Transkript

1 Ferngesteuertes Experimentieren RCL Remote controlled laboratories Reale Experimente mit ihrem Browser live fernsteuern

2 Was sind RCLs Remote Controlled Laboratories (RCLs) sind reale Experimente, die über das Internet ferngesteuert werden können: Benutzer am Ort A mit PC (Client) kann einen Versuch an einem entfernten Ort B bedienen. Versuch wird über Interface, Kontrollrechner und Webserver zugänglich und bedienbar gemacht. Webcams erlauben Beobachtung des Experiments. Film:

3 Art der Experimente - Experimente, die zum Spielen anregen, Neugier und Interesse wecken sollen Roboter im Labyrinth Heißer Draht - Experimente, die im Physikunterricht an der Schule und in der Hochschule direkt eingesetzt werden können Elektronenbeugung Beugung und Interferenz von Licht

4 Warum RCLs? Essenzielle Merkmale solcher RCLs sind: Intuitive Nutzung Interaktivität (Steuerung, Änderung von Parametern) Beobachtung des Experiments über Webcams Übertragung der Daten an den Nutzer Authentizität (wie beim Realversuch im Praktikum) Bereitstellung von Hintergrundinformationen zum Versuch (Physik, Technik, Aufbau) Maßvoller Einsatz sinnvoll ausgewählter realer Versuche als RCL erlaubt neue Typen von Hausaufgaben und Übungen Projektarbeit Durchführung von Demonstrationsversuchen durch Lernende, die sonst Lehrenden vorbehalten waren

5 Verfügbarkeit von RCLs RCLs ohne Anmeldung, ohne Installation von Zusatzsoftware, ohne Angabe persönlicher Daten, ohne eingeschränkten Nutzerkreis und Buchung von Nutzungszeiten verfügbar. Auf ein RCL kann als real ablaufendes Experiment nur ein Nutzer zugreifen Ist das RCL frei, erhält der Nutzer von der Laborseite aus mit "Experiment starten" die Kontrolle über das RCL. Er behält diese solange, wie er innerhalb einer vom RCL abhängigen Experimentierzeit Aktionen durchführt. Bei jeder Aktion wird die Experimentierzeit zurückgesetzt und im Prinzip kann beliebig lang experimentiert werden. Ist das RCL belegt, wird die verbleibende Experimentierzeit des gerade experimentierenden Nutzers angezeigt. Dessen Aktionen können im Webcambild mitverfolgt werden.

6 Einige Verfügbare RCLs RCL "Elektronenbeugung - Elektron als Welle (Bundeswehruni) Beschießt Plättchen aus Graphit mit beschleunigten Elektronen und beobachtet Muster aus konzentrischen Ringen: Beugungsmuster Schülerinnen und Schüler entdecken die Welleneigenschaft des Elektrons beim Experimentieren mit RCL Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse zur Röntgenbeugung an polykristallinen Kristallen im Versuch zur Elektronenbeugung anwenden. erkennen, dass Elektronen Welleneigenschaften zugeordnet werden können. Ihre Arbeitsergebnisse an der Tafel oder mit einer PowerPoint- Präsentation vorstellen. rcl_elektronenbeugung.zip/rcl_elektronenbeugung.zip? a dc672c789f5370a8

7 Einige Verfügbare RCLs "Fotoeffekt -Licht als Photonenströmung SuS experimentieren per Fernsteuerung mit traditionellen Lehrerdemonstrationsexperiment zur Erarbeitung des Photonenmodells des Lichts. Qualitative und quantitative Untersuchung des Fotoeffekts aufgrund seiner historischen und physikalischen Bedeutung fester Bestandteil des Physikunterrichts der Sekundarstufe II. Kompetenzenie Schülerinnen und Schüler sollen qualitative Experimente zum Fotoeffekt deuten können. Hypothesen zum Zusammenhang zwischen Größen des eingestrahlten Lichts und Größen der ausgelösten Elektronen formulieren. Zusammenhang zwischen Energie der Elektronen und der Frequenz begründet angeben können, welche Versuchsergebnisse zum Fotoeffekt sich im Wellenmodell nicht erklären lassen und wie diese im Photonenmodell erklärt werden.

8 Einige Verfügbare RCLs RCL Atomkerne: Rutherford-Streuversuch Lernende können das an Schulen nur selten vorhandene Demonstrationsexperiment als Hausexperiment durchführen, Messdaten in Gruppen zusammentragen und auswerten. Diese werden mit Vorhersagen der Atommodelle von Dalton, Thomson und Rutherford verglichen. Kompetenzen SuS sollen Kenntnisse aus der Mechanik, Elektrostatik und Radioaktivität zur Erklärung der Streuung von Alpha-Teilchen anwenden mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" die Streuung von Alpha -Teilchen experimentell untersuchen. die Vorhersagen zur Streuung der Alpha-Teilchen nach dem Daltonschen, Thomsonschen und Rutherfordschen Atommodell mit den Messergebnissen vergleichen. Arbeitsergebnisse sachgerecht präsentieren.

9 Einige Verfügbare RCLs RCL "Windkanal" :Aerodynamik von Fahrzeugen "Windkanal" ist ein über das Internet fernbedienbares Modellexperiment. Lernende können damit selbst experimentieren und die Physikalischen Grundlagen zum Thema Luftwiderstand erlernen. SuS experimentieren per RCL mit Modell autos zu Luftwiderstand, Kraftstoffverbrauch und Windgeräuschen Kompetenzen SuS erwerben Kenntnisse über den Energiestrom vom Benzintank zu weiteren "Energieverbrauchern" des Autos und Fahrwiderstände. SuS entwickeln Hypothesen zu den den Luftwiderstand bestimmenden Faktoren und überprüfen diese durch Experimente. SuS untersuchen Abhängigkeit des Luftwiderstands vom cw-wert und der Geschwindigkeit eines Autos und das Einsparpotenzial an Kraftstoff Begründen Maßnahmen zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs

10 Einige Verfügbare RCLs RCL Lichtgeschwindigkeit : Geschw. von Licht SuS bestimmen eigenständig die Geschwindigkeit des Lichts nach der Laufzeitmethode. Unterrichts einheit für die Sekundarstufe I oder II und einen zweiten Teil für die Sekundarstufe II. RCL "Lichtgeschwindigkeit" arbeitet mit einem modifizierten Leybold- Versuch nach der auch für SuS der Sekundarstufe I verständlichen Laufzeitmethode von Lichtimpulsen. Darüber hinaus können die Lernenden anhand selbst durchgeführter Messungen die Lichtgeschwindigkeit bestimmen. Kompetenzen SuS erleben Lichtgeschwindigkeitsbestimmung als messtech. Problem Führen Messungen nach der Laufzeitmethode durch. Bestimmen aus Strecke-Zeit-Messwertpaaren möglichst genau die Lichtgeschwindigkeit bestimmen und schätzen Messfehler ab. Erarbeiten sich weitere Bestimmungsmethoden und tragen sie vor. Erhalten Vorstellung der Bedeutung der Lichtgeschwindigkeit in Physik

11 Einige Verfügbare RCLs Per Mausklick in den Kosmos Eine gut ausgerüstete Sternwarte ohne Lichtverschmutzung mit vielen sternenklaren Nächten. Dieser Traum lässt sich nun erfüllen. Ob in Spanien, New Mexico oder Australien: Internationale Miet-Observatorien lassen sich vom eigenen Schreibtisch aus mit jedem Internet-PC bedienen. Vorteile Zu bequemen Tages- und Nachtzeiten beobachten, denn an einem der vielen Standorte ist es immer dunkel, also auch zur Unterrichtszeit Keine zeitaufwendigen Prozeduren mit eigener Ausrüstung Nur mit Homecomputer, Internetverbindung und der Observatoriumsmiete lassen sich hochwertige Instrumente nutzen Kostenlos, aber ohne Onlinesteuerung (arbeitet Aufträge automatisch ab): Bradford Robotic Telescope :

12 Thema Datenschutz im Internet Die Webseiten von RCLs benutzen Google Analytics, einen Webanalysedienst der Google Inc. ( Google ). Google Analytics verwendet sog. Cookies, Textdateien, die auf Ihrem Computer gespeichert werden und die eine Analyse der Benutzung der Website durch Sie ermöglichen. Die durch den Cookie erzeugten Informationen über Ihre Benutzung dieser Website (einschließlich Ihrer IP-Adresse) wird an einen Server von Google in den USA übertragen und dort gespeichert. Google wird diese Informationen benutzen, um Ihre Nutzung der Website auszuwerten, um Reports über die Websiteaktivitäten für die Websitebetreiber zusammenzustellen und um weitere mit der Websitenutzung und der Internetnutzung verbundene Dienstleistungen zu erbringen. Auch wird Google diese Informationen gegebenenfalls an Dritte übertragen, sofern dies gesetzlich vorgeschrieben oder soweit Dritte diese Daten im Auftrag von Google verarbeiten. Google wird in keinem Fall Ihre IP-Adresse mit anderen Daten von Google in Verbindung bringen. Sie können die Installation der Cookies durch eine entsprechende Einstellung Ihrer Browser Software verhindern; wir weisen Sie jedoch darauf hin, dass Sie in diesem Fall gegebenenfalls nicht sämtliche Funktionen dieser Website vollumfänglich nutzen können. Durch die Nutzung dieser Website erklären Sie sich mit der Bearbeitung der über Sie erhobenen Daten durch Google in der zuvor beschriebenen Art und Weise und zu dem zuvor benannten Zweck einverstanden.