© TU Kaiserslautern
3496 Views | 0 Notes
Mobiles Labor in der Jackentasche

Eine Nachricht mit WhatsApp an die Freunde schicken, Fotos bei Instagram hochladen oder einfach nur ein Computerspiel spielen – mit Smartphone und Tablet geht aber noch viel mehr: Zum Beispiel selber experimentieren. Genau das bieten Forscher der TU Kaiserslautern in den neuen Schülerlaborangeboten des Projekts „iNature“ an. Hier verwandelt sich das Smartphone zum mobilen Mini-Labor. Mit ihm lassen sich etwa Lärm, Wasserverschmutzung und sogar Radioaktivität messen.

Von Unispectrum live • Melanie Löw

Ein Leben ohne Smartphone und Tablet? Für die meisten Jugendlichen undenkbar. Rund 80 Prozent von ihnen nutzen die Geräte täglich – wenn nicht gar stündlich. Sie chatten mit Freunden, posten auf Facebook oder stellen ihre Schnappschüsse bei Snapchat ein. Dabei kennen sie sich mit der Technik bestens aus, sie können die Geräte aus dem Effeff bedienen. Warum sie also nicht im Unterricht einsetzen? Genau daran arbeiten Forscher um Professor Dr. Jochen Kuhn, Privatdozent Dr. Bernhard Hauck und Professor Dr. Roland Ulber von der TU Kaiserslautern. Sie möchten, dass Schülerinnen und Schüler die Technik nutzen, um damit selber zu experimentieren. „In Smartphones und Tablets sind viele verschiedene Sensoren verbaut“, weiß Kuhn. „Mit ihnen können Schüler beispielsweise verschiedenen physikalischen Phänomenen auf den Grund gehen.“

In den neuen Schülerlaborangeboten des Projekts „iNature“ kommen die Geräte voll und ganz zum Einsatz. Die Angebote widmen sich Umweltthemen und werden von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördert. Ziel ist es, junge Menschen für Themen wie Kernkraft, Lärm und Umweltverschmutzung zu sensibilisieren. Jugendliche können sich hierbei unter anderem mit folgenden Fragen auseinandersetzen: Wie wirkt sich zu viel Lärm auf die Gesundheit aus? Was passiert mit dem Feinstaub in der Luft? Wie lassen sich Schwermetalle im Wasser nachweisen? Was bedeutet eigentlich Radioaktivität?

Die jungen Menschen sind motivierter und neugieriger auf die Studieninhalte, wenn sie mit den Medien arbeiten.

Professor Jochen Kuhn

Mithilfe des Mikrofons, das jedes Smartphone besitzt, können sie zum Beispiel Geräuschpegel ihrer Umgebung untersuchen. „Dabei können die Jugendliche den Lärm an verschiedenen Stellen oder zu verschiedenen Tageszeiten messen“, so Kuhn weiter. Außerdem sind in den Geräten Halbleiter enthalten, mit denen sich radioaktive Teilchen aufspüren lassen. „Hierbei handelt es sich um strahlungsempfindliche Sensoren, aus denen die Kameras aufgebaut sind“, erklärt der Physiker. Im Schülerlabor werden sie einfach zu einem anderen Zweck eingesetzt.

Forscherkollegen um Professor Dr. Roland Ulber haben außerdem ein Messsystem entwickelt, um Schwermetalle im Wasser aufzuspüren. Sie haben es im 3D-Drucker selber hergestellt. Es lässt sich als Aufsatz für das Smartphone verwenden. „Unser System nutzt das Blitzlicht des Smartphones als Lichtquelle“, erklärt Professor Ulber. Dazu leitet ein kleines Kabel, das am Blitz arretiert wird, das Licht zu einem kleiner Behälter mit Flüssigkeit, der sich im Aufsatz befindet. „Das Licht wandert durch die Flüssigkeit direkt zu helligkeitsempfindlichen Sensoren, sogenannte Ambient Light Sensors, des Smartphones“, so der Professor. Mit Hilfe einer App können diese Daten ausgewertet werden. „So können mittels eines farbigen Testsystems Metalle wie Kupfer oder Blei im Trinkwasser nachgewiesen werden“, sagt Ulber.

Auch Ingenieure um Dr. Bernhard Hauck vom Lehrgebiet für Leistungselektronik steuern Technik für das Projekt bei: Mit ihrer Entwicklung lässt sich Feinstaub messen. „Unser Gerät kann dank eines Mikrocontrollers mit dem Smartphone drahtlos kommunizieren“, so Hauck. Schüler können auf diese Weise gefahrlos zum Beispiel den Feinstaub hinter einem Auto messen. „Der Sensor ermittelt die Feinstaubkonzentration und schickt seine Daten über WLAN direkt an das Smartphone.“ Die Jugendlichen können die Daten anschließend auswerten.

Alle Techniken, die bei iNature zum Einsatz kommen, sind einfach zu handhaben. Die Kaiserslauterer Wissenschaftler haben ihre neuen Schülerlaborangebote erst kürzlich auf der Woche der Umwelt in Berlin im Park von Schloss Bellevue vorgestellt. Künftig möchten sie ihr Angebot den Schulen in der Region anbieten. Schulklassen können entweder auf dem Campus experimentieren oder aber einen Experimentierkoffer ausleihen. Das Angebot ist für Schülerinnen und Schüler ab Klasse 7 geeignet.

Neue digitale Formen des Lernen zu entwickeln – damit nehmen die Forscherinnen und Forscher an der TU eine Vorreiterrolle in Deutschland ein. Nur wenige Forscher bundesweit arbeiten daran, wie neue Medien und Techniken sinnvoll im Unterricht an Schulen und Universitäten zum Einsatz kommen könnten. Hierbei spielen etwa Smartphones oder auch intelligente Datenbrillen wie zum Beispiel die Google Glass eine große Rolle. Dass Schüler mit solchen Methoden besser lernen und Gelerntes einfacher abspeichern, legen zahlreiche Studien dar. Auch erste Untersuchungen bei Studienanfängern in Physik an der TU kommen zu diesem Schluss. „Die jungen Menschen sind motivierter und neugieriger auf die Studieninhalte, wenn sie mit den Medien arbeiten“, weiß Kuhn. „Sie lernen kompetenter, weil sie durch die Technik mit vielfältigen verschiedenen Darstellungsformen physikalischer Sachverhalte besser umgehen können und physikalische Konzepte besser verstehen.“

Die Forscher der TU untersuchen jedes Mal, ob ihre Ideen und Konzepte wirklich helfen, das Lernen zu verbessern. „Hat es sich bewährt, nutzen wir es bei der Ausbildung der künftigen Lehrer“, sagt Kuhn. „Wir möchten zum einen den Studentinnen und Studenten gute Konzepte an die Hand geben, aber auch die Lehrkräfte an Schulen auf den digitalen Wandel vorbereiten.“ Und wer weiß, welche Technik uns morgen begleitet – sicher ist aber, dass sie eines Tages auch an der TU im Unterricht eine Rolle spielen wird.

Bild des Benutzers Melanie Löw
Erstellt
am 20.07.2016 von
Melanie Löw

Immer bestens informiert!

Registriere dich jetzt auf www.unispectrum.de und sei immer auf dem aktuellsten Stand. Folge den Tags und Rubriken, die dich interessieren und und lass dir deine News direkt per E-Mail schicken!