Physik-Experimente mit dem iPad dokumentieren und auswerten

In den Profilstunden des Physikunterrichts in der 8. Klasse werden Experimente in Kleingruppen (2-3 Personen) durchgeführt. Diese werden in der vorgestellten Unterrichtseinheit mit Hilfe des iPads angeleitet, protokolliert und ausgewertet. Das iPad ergänzt und ersetzt dabei zum Teil handschriftliche Aufzeichnungen.

Zunächst werden die Experimente nicht kleinschrittig, sondern als ein Forschungsauftrag präsentiert. Im Beispiel sollen bei einem Federpendel die Parameter untersucht werden, die die Schwingungsdauer eines Federpendels beeinflussen (→ Federhärte, Masse, Amplitude praktisch nicht). Der verfasste Auftrag an die Schüler mit Begriffserklärungen, Warnungen und Teilschritten wird als pdf-Datei z.B. über das Kurssystem iTunes U verteilt und steht unter iBooks zur Verfügung.

Die Schüler bauen dann unter individueller Hilfe der Lehrkraft ihr Experiment auf. Sie nutzen für die Messungen der Schwingungsdauer die eingebaute Stoppuhr; diese zeigt als „Rundenzeiten“ einzelne Messwerte an, summiert aber gleichzeitig alle Zeiten. So können Messfehler erkannt, thematisiert und ggf. eliminiert werden. Mit dem Taschenrechner (ipad oder klassisch) werden Durchschnittswerte berechnet.

Mit der eingebauten Kamera können Bilder oder kurze Videos des Versuchsaufbaus angefertigt werden. Eine angemessene Wahl des Bildausschnittes, der Hintergrundes und Kontrastes wird am Ergebnis diskutiert und optimiert. Die Bilder und Videos dienen der Auswertung von Messwerten und der Dokumentation im endgültigen Versuchsprotokoll in Pages.

Die Kamera dient auch der Datensicherung der von Hand aufgezeichneten Messwerte; sollte das Blatt (wieder einmal) verloren gehen oder ein Gruppenmitglied erkrankt sein, so sind die Daten auf den Fotos der Gruppenmitglieder gespeichert.

Zur weiteren Informationsbeschaffung oder zur Verifizierung der festgestellten Proportionalitäten, verschafft und Safari den schnellen Zugang zum Internet.

Schließlich verfassen die einzelnen Gruppen jeweils eine Versuchauswertung. Dabei nutzen wir Pages, um alle Informationen in eine angemessene Form zu bringen. Neben den üblichen textlichen Beschreibungen können hier direkt Fotos und Videos eingefügt und verarbeitet werden. Die wesentlichen Messwerte werden in Tabellen erfasst und Diagrammen veranschaulicht. Ein teilweise nötiger Formelsatz wird durch die kostenlose App MathPad verarbeitet und als Bild importiert.

Die fertige Dateien werden per AirDrop oder Email an den Lehrer weitergereicht, korrigiert, nach Form und Qualität der Messwerte und Ergebnisse bewertet und benotet.

Christian Herbst