CASSY in Schülerversuchen
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Diese Seite ist Teil einer Materialiensammlung zum Bildungsplan 2004: Grundlagen der Kompetenzorientierung. Bitte beachten Sie, dass der Bildungsplan fortgeschrieben wurde.
Computergestützte Messwerterfassung lässt sich mit einer Vielzahl von Messwerterfassungssystemen durchführen. Die meisten Lehrmittelfirmen bieten solche Systeme an. Messwerterfassungssysteme kann man auch mit Sensoren und entsprechender Hardware aus dem Elektronikfachmarkt selbst zusammenstellen.
Exemplarisch wird die computergestützte Messwerterfassung mit einem dieser Systeme vorgestellt. Die Messaufgaben lassen sich mit anderen Messwerterfassungssystemen ebenso durchführen.
Bildungsplan
4. Spezifisches Methodenrepertoire der Physik
- Klasse 10:
- Die Schülerinnen und Schüler können computerunterstützte Messwerterfassungs- und Auswertesysteme im Praktikum unter Anleitung einsetzen.
- Klasse 12:
- Die Schülerinnen und Schüler können computerunterstützte Messwerterfassungs- und Auswertesysteme im Praktikum selbstständig einsetzen.
Das Prinzip eines computerunterstützten Messwerterfassungssystems
Eine Messgröße (z.B. Spannung, Druck, Temperatur, Kraft, Weg, ph-Wert, ...) wird durch einen Sensor (z.B. Spannungssensor, Drucksensor, Temperatursensor, Kraftsensor, Bewegungsaufnehmer, ph-Wert-Sensor, ...) erfasst. Dieser Sensor liefert als Messwert einen zeitabhängigen Spannungswert U(t). Das Interface (z.B. Sensor-CASSY) verarbeitet, digitalisiert und speichert diese Messwerte, indem zu jedem n-ten Messpunkt die dazugehörige Systemzeit t und der jeweilige Spannungswert U(t) gespeichert werden. In Echtzeit oder u.U. zu einem späteren Zeitpunkt können diese Messwerte auf einen Computer übertragen werden, wo sie schließlich als Momentanwerte oder in Form einer Wertetabelle bzw. einem Diagramm angezeigt werden und für Auswertungen zur Verfügung stehen. Außerdem dient der Computer i.A. zur Steuerung des Interfaces zur Messwertaufnahme.
Vor- und Nachteile computerunterstützter Messwerterfassungs- und Auswertesysteme
Vorteile:
- Zeitgemäß und schülernah
- Zeitsparend
- Ästhetisch
- Eröffnet viele neue Möglichkeiten zum Experimentieren, Auswerten, Unterrichten
Nachteile:
- Black Box
- Weniger Handwerklichkeit
Das Messwerterfassungs- und Auswertesystem CASSY
CASSY in Verbindung mit der zugehörigen Software CASSY Lab ist ein wissenschaftliches Messwerterfassungs- und Auswertesystem. Es ist für den Einsatz in Schülerexperimenten gut geeignet:
- Robuste und zuverlässige Hardwarekomponenten mit einer Vielzahl von Sensoren für Anwendungen aus nahezu allen Gebieten der Physik, Chemie, Biologie und Technik
- Ständige Weiterentwicklung bereits vorhandener Sensoren und Neuentwicklung weiterer Sensoren
-
Automatische Sensorerkennung durch
Plug & Play
- Intuitiv bedienbare Messwerterfassungs- und Auswertesoftware CASSY Lab (Windows-Oberfläche) mit wenigen Schaltflächen zur besseren Übersichtlichkeit
- Ständige Softwarepflege und kostenlose Updates im Internet
- Verwendung der Software durch Lehrer und Schüler daheim insbesondere zum Auswerten von Messungen kostenlos (20 Nutzungen mit Sensoren für Messungen, uneingeschränkte Nutzung ohne Sensoren mit vollem Umfang der Auswertemöglichkeiten)
- Umfangreiches Angebot an Experimentierbeispielen mit ausführlichen Beschreibungen und Erläuterungen zum Versuchsaufbau inklusive Skizze, benötigten Geräten und Hinweisen zur Versuchsdurchführung und -auswertung mit Beispielmessungen und der Möglichkeit, Einstellungen direkt zu laden, um sofort eine Messung zu starten
- Experimentierbeispiele auch für Schülerversuche inklusive Arbeitsanweisungen in Form von Arbeitsblättern
- Ständige Ergänzung von Versuchsbeispielen
- Übertragen von Messwerten in EXCEL oder andere Programme problemlos möglich
- Umfangreiche und detaillierte Hilfe
- Umfangreiches Handbuch in deutscher Sprache
- Seit Mitte 2010 vollkommen kompatible, überarbeitete Software CASSY-Lab 2 mit noch übersichtlicherer Struktur, einem klar gegliederten Einstellungsfenster und weiterer verbesserter Einstellungs- und Auswertemöglichkeiten (z.B. Autorange, transparente Histogramme und Integrale, freier Farbgebung aller Kurven in Diagrammen usw.)
Hardware für den Einsatz in Schülerversuchen
CASSY besteht aus verschiedenen voneinander unabhängigen Modulen mit unterschiedlicher Leistungsfähigkeit.
Für das Schülerpraktikum empfiehlt sich besonders das Pocket-CASSY . Es ist vergleichsweise preiswert und kann in größerer Stückzahl angeschafft werden. Die gegenüber dem Sensor-CASSY geringere Abtastrate ist für die meisten Schülerversuche ausreichend.
Pocket - CASSY
Interface zur Messdatenaufnahme zum Anschluss an den USB-Port eines Computers
- Bis zu 8 Analogeingänge pro Pocket-CASSY über Sensorbox erreichbar
- Bis zu 8 Pocket-CASSYs gleichzeitig an verschiedenen USB-Ports verwendbar (dadurch weitere Vervielfachung der Eingänge)
-
1 Analogeingang
Auflösung: 12 Bit Messbereiche: ± 0,003 / 0,01 / 0,03 / 0,1 / 0,3 / 1 V Abtastrate: max. 7.800 Werte/s Anzahl Messwerte: praktisch unbegrenzt (PC-abhängig) -
2 Timereingänge
Zählfrequenz: max. 10 kHz Zeitauflösung: 1 µs Messzeit zwischen zwei Ereignissen: min. 100 µs Speicher: max. 2500 Zeitpunkte pro Eingang - 6 Digitaleingänge und 3 Digitalausgänge
Mögliche Grundausstattung für Schülerexperimente
Welche Minimalkonfiguration ist bei diesem System nötig, um die im Bildungsplan geforderten Kompetenzen zu erreichen und was kostet sie? Hier eine Zusammenstellung für 8 Plätze:
| Geräte für Grundausstattung |
Einzelpreis
|
Gesamtpreis
|
| 8 Notebooks, Preis ca. |
400
|
3200
|
| 1 Schullizenz für Software CASSY Lab (wenn nicht bereits vorhanden), bei Neuanschaffung ist nur Nachfolgesoftware CASSY Lab 2 erhältlich |
450
|
450
|
| 8 Poket-CASSY (524 006B8) |
250
|
1700
|
| 8 UIP-Sensoren S (524 0621 B8) |
175
|
1250
|
| Summe |
1275
|
6600
|
Weitere Sensoren, die in den vorgestellten Experimenten Verwendung finden:
| Weitere Sensoren |
Einzelpreis
|
Gesamtpreis
|
|
4 Luxsensoren (666 243) und
4 Lux-Adapter S (524 0511) |
85
130 |
340
520 |
| 1 Ultraschall-Bewegungssensor S (524 070) |
420
|
420
|
| 1 Kombi-B-Sonde S (524 0381) |
390
|
390
|
| Summe |
1025
|
1670
|
Für den Einsatz in der Mittelstufe sind darüber hinaus gut geeignet:
| Weitere Sensoren |
Einzelpreis
|
|
Temperatursensor S (524 044) mit
Temperatur-Box (524 045) |
255
|
| Mikrofon S (524 059) |
230
|
| Lichtschranken (z.B. Gabellichtschranke 337 46) oder Kombi-Lichtschranke (337 462) mit Kombi-Speichenrad (337 464) in Verbindung mit Timer-Box (524 034) in Verbindung mit einer Ausstattung für Fahrbahnversuche im Schülerexperiment. Im Schülersatz Mechanik 4 (588 814) enthalten: Sehr empfehlenswert für Schülerfahrbahnversuche |
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