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Themen im Chemieunterricht und
Digitale Anwendungen vom Arbeitskreis Kappenberg

Achtung: Diese Seites ist erst im Aufbau zum Teil finden sich nur Links zum Lesen!

1. Vorausetzungen für Unterricht und Experimente: iPads / Tablets - Messgeräte - Software

1.2.2 Teacher's Helper AK MiniLabor - programmiert für den Unterricht im Chemieraum

Der Teacher's Helper besitzt ein chemieraumeigenes WLAN, über das Schüler bei den Aufgaben miteinander wetteifern können.
Der Lehrer ist in der Lage, alle Apps des AK MiniLabor, mit denen die Schüler arbeiten, zu steuern und die Ergebnisse abzugreifen.

Wie funktioniert der Teacher's Helper?

Der Einplatinencomputer Teacher's Helper besitzt eine eigene integrierte Betriebs-Software.

Er wird hingestellt, mit Strom versorgt und baut sein chemieraumeigenes WLAN auf. Dieses verbindet Lehrer- und Geräte aller Schüler einer Klasse (iPads, Tablets oder Handys) miteinander. Dies wurde bei einer Vorlesung mit über 90 Studenten getestet.

Der TH ist in der Lage, beliebige Daten - auch Programme an die angeschlossenen Geräte zu senden.

Welche Ausrüstung benötigen die Schüler?

Welches Betriebssystem oder Version vorliegt, spielt keine Rolle. Das einzige, was die Schüler wirklich benötigen, ist ein Gerät mit einem internetfähigen Browser. Da reicht eigentlich z.B. schon ein einfaches Handy. Wegen der besseren Lesbarkeit empfehlen wir eher iPads bzw. Tablets.

Der Teacher's Helper enthält das komplette AK Minilabor

Die Schüler können die einzelnen Apps anfordern und bearbeiten. Der Teacher's Helper und sein Geselle "Dr. Atom" kontrollieren, helfen, spenden Lob oder tadeln.
Kommt ein Schüler gar nicht weiter, erscheint die Lösung der Aufgabe als letzte Rettung.

Dr. Atom ist besonderer Liebling der Schülerinnen - er kann die Augen verdrehen!

Da die Schüler (fast) alle zu Hause ins Internet kommen, kann man ihnen das Üben der Apps sogar als Hausaufgabe aufgeben.
Schwache Schüler können solange und sooft sie wollen im Internet üben und schneiden dann in der Schule bei einem Test mit dem TH besser ab. Das steigert ihre Freude an der Chemie

Mit dem Teacher's Helper ins Internet

Bedingung: Im Chemieraum muss ein LAN-Anschluss liegen

Wird der Teacher's Helper per Kabel mit dem Internet verbunden, kann das Internet für die Schüler über das TH-WLAN zur Verfügung gestellt werden.

Aber ... Der Lehrer (Master) muss (kann) den Internetzugang freigeben oder sperren.

Das größte Plus: Mit dem 'AK Master' hat der Lehrer alle(s) im Griff

Normalerweise geht es recht durcheinander, wenn die Schüler die installierten Apps bzw. die Apps aus dem Internet üben. Der Lehrer hat aber die Möglichkeit, alle Schülergeräte mit dem 'Master' zu steuern.
Sobald ein Schüler dann das AK Minilabor über den Teacher's Helper startet, wird automatisch das vom Master vorgewählte Programm geöffnet.
Weiterhin lassen sich für viele Teilprogramme a) Einstellungen festlegen, b) Ergebnisse abrufen und c) Highscore-Listen einsehen.

Sogar fachfremde Lehrer können nach kurzer Einweisung mit dem TH in Übungs- / Holstunden die Schüler sinnvoll beschäftigen.

Beispiele

Thema, Beschreibung

Kat./App/Film-Länge

App-Info / Exp.-Anl.

Pool /Aufg.

Betriebssystem

Auspacken und Loslegen

4:06

Flyer

TH in Vertretungsstunden

6:00

Ratespaß: AK Riddle mit TH

2:04

1.3 Hardware für Chemische Messungen

1.3.1 Das wohl beste Demonstrationsmessgerät für den Chemieunterricht: All-Chem-Misst II

Gemessen werden:

pH-Wert

Temperatur 1

Temperatur 2

elek. Leitfähigkeit

Spannung

Stromstärke

Masse
(Satrorius Waagen)
Volumen
(Tropfenzähler)

Besonderheiten:

Große Digitalanzeige
Touchbedienung
auch geeignet für
Grafiken

Anschlüsse:
- seriell RS232
- USB
- VGA Beamer
- Hand- / Fußtaster
(für Titrationen)

Alle Messeingänge potentialfrei!

Zur preiswerten Schülerversion ALL-CHEM-MISST II Junior

Zu den Anleitungen der Experimente mit All-Chem-Misst II

1.3.2 Die Lösung für Schülerübungen: AK MultiAdapter

Die einzelnen Adapter:

AK MultiAdapter pH/LF
pH-Wert:
0....14 -
Redox-Spannung:
-1500 - 1500 mV
elektr.Leifähigkeit:
0....100 mS/cm

AK MultiAdapter T/T
2x Temperatur
-100....1350°C (Ni/CrNi)

AK MultiAdapter U/I
Gleichspannung:
-20....20 V
Gleichstrom:
-2000...2000 mA

Gemeinsame Ausstattungsmerkmale:

Zweizeilige Anzeige

handliche farbige (bl,ge,ro)
Gehäuse (15x9x2,5 cm)

Sofort einsetzbar

USB-Ausgang (HID)

hochwertige Mikroprozessorsteuerung

WLAN für Software und Messdaten

Jeweils 2 potentialfreie Eingänge

Zu den Anleitungen der Experimente mit den Multiadaptern

1.3.3 "Wissenschaft im Unterricht": AK Modularer Gaschromatograf

Die einzelnen Module:

1. Grundmodul:
Wasserstoff
Augendetektor

2. Classic⁺Modul
+ Pumpenluft
+ Birnchen WLD

3. Dualmodul
+ Gassensor)

4. Komplettmodul
Alles drin

Ergänzung 1:
Gasbar
Sprizen etc.

Ergänzung 2:
Hydrostik
und Ventile

Ergänzung 3:
Säulen und Beutel

Die einzelnen Säulen:

1. weiß
Alkane,
Feuerzeuggas

2.gelb
Hal. KW, kleine Alkohole

3 rot
kleine Moleküle C₂H₂, H₂

4 schwarz
Erdgas / Biogas

5 grün
Sauerstoff / Stickstoff

Zu den Anleitungen der Experimente mit den Gaschromatografen

1.4 Software für die Messungen

Was nützen die schönsten Messwerte, wenn man die nicht aufarbeiten und präsentieren kann?

1.4.1 AK Analytik - Das zweite Standbein der Digitalisierung im Chemieunterricht

"Live"-Vorschau-Funktionen: Sie sehen schon das zu erwartende Resultat während Sie Werte eintippen.
Noch nie war es leichter eine Messung vorzubereiten als mit dem neuen, übersichtlichen Mess-Manager.
Weit über 60 verschiedene Messwandler und ständig kommen neue hinzu!
Verbesserte Experimente-Katalog mit über 50 Experimenten!
Gleichzeitige Darstellung von Messdaten als Tabelle, Digital- und Analoganzeige und als Graph
Schnellstart-Programme (für einige bestimmte Messgeräte) übernehmen für Sie sämtliche Einrichtungs-Arbeiten und führen Sie in Sekundenschnelle zur erfolgreichen Messung! (Derzeit für ALL-CHEM-MISST, Sartorius, AK LowCost GC, Novaspec Plus, Ultrospec 100, ALL-CHEM-MISST 2-Kanal und ALL-CHEM-MISST mit Sartorius Waage)

Zu den Schnellstartern

Welche Wandler werden unterstützt?

Ein weiteres Plus: Die Kopplung des Teacher's Helper mit Chemie-Messgeräten

1.4.2 MiniAnalytik
im Teacher's Helper:

Geniale Verküpfung von Hardware mit WLAN
= Messwerte für alle Schüler

Anschluss: Der Teacher's Helper wird per USB mit einem geeigneten Messgerät verbunden und sendet die Mess- und AuswerteApp und Daten an die Schüler

Welche Geräte sind an den Teacher's Helper und anschließbar?

Die App AK MiniAnalytik im Teacher's Helper: Messen, Auswerten und Simulieren

Die Schüler benötigen kein installiertes Extra-Messprogramm: Das bewährte AK Analytik mit (fast) allen Funktionen wird vom Teacher's Helper aus per WLAN auf ihre Endgeräte übertragen.
Leider kann man per Internet das Messen (noch) nicht testen - wohl aber die Funktionen: eine Kurve Simulieren und Auswerten.
Klicken Sie erst, wenn Sie folgendes gelesen haben, auf den unteren Link!

Menü-Icon

Wählen Sie Menü-Icon Simulieren dann --> 'pH-Kurve'
Vorlage Säure: 'Essigsäure' Konzentration: '0,1' mol/L Volumen: '10' mL
Titriermittel: 'Natronlauge', Konzentration: '0,1' mol/L, Volumen Anfang: '0' mL,
Intervall: '0,5' mL, Volumen Ende: '20' mL

Dann Menü-Icon Auswerten --> testen Sie die 'Drei-Geraden-Methode'- evtl. mehrfach, dann 'Halbäquivalenzpunkt' und unbedingt 'pH Indikatoren Einblenden'

AK MiniAnalytik (Internetversion) aufrufen

Der Teacher's Helper macht es möglich: Anspruchsvolle Experimente - z.B.: Gaschromatografie

Vor ein paar Jahren noch unvorstellbar:
Messdaten hochwertiger Analysegeräte, wie sie z.B. zu Dopinganalysen benutzt werden, erscheinen zur Auswertungonline live auf den Geräten der Schüler.

Beispiel: Gaschromatografie: Ein Schüler (oder der Lehrer) schließt den GC-Sensor an und führt z.B. vorne auf dem Demonstrationstisch das Experiment durch.
Vorgehensweise: Alle Mitschüler müssen

sich mit dem mitgebrachten Endgerät per TH-WLAN verbinden
eine bestimmte Adresse in den Browser eingeben und das Programm empfangen
die Messbedingungen einstellen
die Aufnahme des Chromatogramms starten und stoppen
die Vergleichschromatogramme aufnehmen
die Peaks entsprechend zuordnen
durch Integration die Stoffmengenteile berechnen

Beispiele für "Messwerte für Alle": Aufnahme und Auswertung einer pH-Titrationskurve

Thema, Beschreibung

Kat./App/Film-Länge

App-Info / Exp.-Anl.

Pool /Aufg.

Betriebssystem

1. Kalibrieren (neuartig!)

3:26

F04

2. Titrationskurve

2:55

F04

3. Auswertungen

3:52

F04

'Daten Teilen' - das Zauberwort vom Teacher's Helper

Der Lehrer kann Bilder, Arbeitsblätter, Filme oder sogar Apps auf dem TH ablegen.
Die Schüler können diese Daten abrufen, auf ihren Endgeräten speichern, (zu Hause) bearbeiten und an den Lehrer zurücksenden.
Haben Schüler bei der Aufnahme einer Messreihe nicht richtig aufgepasst oder Fehler gemacht, so können sie auf diese Weise die Daten eines 'guten Schülers' übernehmen.

Teacher's Helper mit Powerbank: Unterricht auch draußen

Benutzt man als Energiequelle eine Powerbank, wie bei Handys inzwischen schon fast üblich, kann der Teacher's Helper Unterricht machen, ohne auf einen Netzanschluss angewiesen zu sein.
Dadurch ist Unterricht im Freien möglich! Mit einem MultiAdapter und Schülersmartphones sind dann natürlich draußen Feldmessungen für alle möglich.

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