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'Da Vinci' ist ein Messerfassungssystem für den Einsatz im experimentellen Unterricht.

Die Idee ^

Da Vinci war als Universalgelehrter sowohl auf den Gebieten der Naturwissenschaften und Technik als auch in der Kunst so bewandert, daß er bleibende Werte geschaffen hat [0]. Seine Vielseitigkeit würde man heute wohl am zutreffendsten als 'interdisziplinär' bezeichnen.

Eine solche Vielseitigkeit zu fördern ist das Ziel. Auf die Frage, welchen Weg man dafür einschlägt, gibt Da Vinci ebenfalls eine überzeugte Antwort: Durch das Experiment - eine Erkenntnis, die den Weg bis in die Lehrpläne unserer Zeit gefunden hat.

Um in den Naturwissenschaften und technischen Fächern an Schulen die Umsetzung zu erleichtern oder überhaupt erst zu ermöglichen, ist das DaVinci System entstanden: Es soll jedem Schüler Erfahrungen aus erster Hand bieten.

Dies ist unserer Erfahrung nach nur durch das Experimentieren in Kleingruppen von 2-3 Schülern möglich - es ist also eine vernünftige Ausstattung mit einer ausreichenden Anzahl an Geräten wichtig.

Der Ansatz ^

Jeder engagierte Lehrer hat sich wohl schon Gedanken gemacht, wie zu vermittelnde Lehrinhalte anhand von Beispielen veranschaulicht werden können. Am Besten eignen sich dazu erlebbare Sachverhalte. Nehmen wir ein Beispiel aus der Wärmelehre: Den Kochlöffel im Kochtopf und die Erkenntnis, dass man einen metallenen Löffel beim Kochen besser nicht im Topf stehen lässt. Ein Holzlöffel liefert ein völlig anderes Ergebnis. Diese Experimente lassen sich recht gut im Schülerversuch ausführen.

Wie sieht es jedoch mit der exakten Erfassung der Unterschiede aus? Wenn 10 Stoppuhren und einige Töpfe mit kochendem Wasser zur Verfügung stehen, kann man Gruppen von jeweils drei Schülern eine Stoppuhr, je einen Stab von unterschiedlicher Länge und Material und einen Block geben. Dann beobachten wir, auf ein gleichzeitiges Eintauchen der Stäbe hin, was passiert... Die Ergebnisse werden vermutlich keine vergleichbaren Werte aber immerhin Tendenzen aufzeigen.

Wenn jedoch alternativ nach dem 'Löffeltest' ein Temperatursensor mit Aufzeichnungsmöglichkeit eingesetzt wird, kann der Wärmetransport in den Materialien auch quantitativ durch das Experiment erfahren werden. Bei einer Erhebung von Messdaten aus 10 Kleingruppen kann ein breiter Mix von Materialien und Stablängen Verwendung finden, der dann bei der Auswertung zur fachlichen Diskussion anregt. Jedes Ergebnis ist wichtig und trägt zur gemeinsamen Erkenntnis bei.

Das Konzept ^

Um eine große Zahl an Experimenten begleiten zu können ist ein modulares Konzept nötig, das es erlaubt die vorhandene Ausstattung der Sammlungen flexibel zu nutzen und bei Bedarf Erweiterungen zu erwerben. Die Sensoren können vom Handgerät erkannt werden und liefern Messwerte in SI Einheiten. Durch die Verwendung der elektrischen Sensoren können bereits vorhandene Sensoren eingesetzt werden. Eine ExperimentSammlung befindet sich zur Zeit im Aufbau.

Als Grundausstattung liegen Sensoren für Experimente aus der Elektrizitätslehre, Mechanik und Wärmelehre vor.

Die Technik ^

Das Messerfassungssystem Da Vinci besteht aus einem Klassensatz an Handgeräten, einem Sortiment an Sensoren und der zugehörigen Demonstrations- und Auswertungssoftware. Grundsätzlich ist das Gerät für den Betrieb ohne PC geeignet. Durch Anschluss eines Handgerätes an einen PC können die Funktionen zusätzlich zur Demonstration auf dem PC-Monitor oder einem Beamer dargestellt werden. Der Einsatz am PC erlaubt auch das übertragen der Messdaten in eine Statistik- oder Auswertungssoftware sowie die Da Vinci- Anwendungssoftware.

Durch die integrierten Akkus ist ein netzunabhängiger Betrieb der Geräte möglich.

Ein wesentliches Ziel der Entwicklung ist es, die Kosten für die Handgeräte so zu gestalten, dass eine ordentliche Ausstattung (jeweils drei Schüler erhalten ein Handgerät) zur Verfügung gestellt werden kann.

• Basisgerät (HardwareDokumentation)
  • Erfassung von elektrischen Spannungen auf zwei differentiellen Kanälen mit Frequenzen bis 100 kHz.
  • Erfassung von elektrischen Spannungen auf 6 Kanälen mit Frequenzen bis 100 Hz.
  • Automatische Erkennung der angeschlossenen Hardware
  • Grafisches Display
  • Stand-alone Betrieb des Geräts für den Einsatz im Unterricht ohne PC und für den mobilen Einsatz.
  • Langzeitbetrieb für unbeaufsichtigte Dauermessungen.
  • Demonstrations- Betrieb für den Einsatz mit PC, Auswertung und Weiterverarbeitung der Daten.
  • Erfassung der Messgrößen mit externen Sensor-Modulen, siehe DaVinciSensoren.