Messen mit dem Smartphone und phyphox

2016-screenshot-app-phyphox-messen-smartphoneSmartphones und Tablets sind mit vielen Sensoren ausgestattet. Im Rahmen der vorwissenschaftlichen Arbeit ist nicht immer die Genauigkeit, sondern vor allem die Methode, die Weiterverarbeitung und Interpretation der Daten spannend.

Die App phyphox des Physikinstituts der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen zeigt die verfügbaren Sensoren an und bietet die Möglichkeit die Messwerte aufzuzeichnen und im Excel-Format zu exportieren. Dadurch sind der Weiterverarbeitung bzw. Visualisierung der Daten keine Grenzen gesetzt. Neben den Rohdaten der Sensoren gibt es auch vorgefertigte Experiment (vor allem für den Physikunterricht).

Beispielsweise könnte mit dem Lichtsensor auch Konzentrationsbestimmungen (Photometer) in Chemie oder mit dem Lichtsensor / Audiosensor Umwelt- bzw. Arbeitsplatzmessungen (Biologie) uvm. gemacht werden. Luftdruck- und Temperatursensor ermöglichen es Messungen für Arbeiten mit Bezug zur Geographie uvm.

Im Zentrum ist sicher die Physik durch die Anwendung von Beschleunigungssensor, Gyroskop, Magnetfeldsensor usw.

Aktivitätstracker für den praktischen Teil der VWA

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Kommt das Thema der Vorwissenschaftlichen Arbeit aus dem Bereich der Biologie, Sport und Bewegung bzw. Sportkunde oder Psychologie (Schlafverhalten) könnte für einen praktischen Teil ein Aktivitätstracker / Fitnessarmband hilfreich sein. Beispielsweise könnte sich die Forschungsfrage mit der Wirkung einer Trainingsmethode, Auswirkungen von Ernährungsänderungen auf die Kondition oder ähnlichen Themen beschäftigen. Messungen könnten in einer vorwissenschaftlichen Genauigkeit mit den Trackern gemessen und über das Smartphone/Tablet übertragen werden. Die Weiterverarbeitung und Auswertung der Daten kann über eine Tabellenkalkulation erfolgen.

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Themenplattform für vorwissenschaftliche Arbeiten und Diplomarbeiten

screenshot-young-science-VWA-Themenplattform„Young Science“ ist eine Plattform für die Zusammenarbeit für die Wissenschaft und Schule und wird im Auftrag des Bundesministeriums für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft betrieben.

Auf der Plattform finden interessierte Schülerinnen und Schüler eine Auflistung von Themen an denen aktuell geforscht wird. Diese Themenübersicht kann als Inspirationsquelle für das eigene Thema und die Fragestellung dienen.

Die Themenangebote sind in folgende Kategorien eingeteilt:
– Biografien und Persönlichkeiten
– Geisteswissenschaft
– Informatik
– Land- und Forstwirtschaft
– Medizin, Ernährung und Gesundheit
– Naturwissenschaft
– Religion
– Sozialwissenschaft
– Technik und Technologie
– Wirtschaft

Themenplattform für VWA >>

Cardiograph – Pulsmessung

Behandelt das Thema der Vorwissenschaftlichen Arbeit die Auswirkung einer Größe (z.B. eine Tätigkeit, Sport oder ähnliches) auf den Puls, so kann als Messgerät das Smartphone oder Tablet verwendet werden. Die kostenlose App „Cardiograph“ ermöglicht es Profile anzulegen und für die verschiedenen Personen den Puls zu messen.

Cardiograph (Google play) >>
Puls (Wikipedia) >>

Süße Chemie

Süße Lebensmittel bieten sich als Thema für eine Forschungsfrage für eine Vorwissenschaftliche Arbeit an. Es können Fruchtgummi (Gummibärli), Schokolade, Brausepulver, Lutscher, Eis hergestellt werden. Die Forschungsfrage könnte, je nach Interesse, in einer Optimierung des Geschmacks / Rezepts liegen.

Ein anderer Ansatz wäre die Analyse von Lebensmittelinhaltsstoffen bzw. auch der Vergleich mit den Inhaltsangaben auf der Verpackung bzw. anderen Lebensmitteln einer Produktgruppe.

Anregungen für eine Forschungsfrage:

  • Wie kann das Rezept für  selbstproduzierte Schokolade nach … optimiert werden?
  • Schmeckt Eiskonfekt wirklich kühl?
  • Was schmecken Tester beim Konsum asymmetrischer Lutscher / Gummibären / …?
  • Wie viel … ist in … (Produkte) enthalten?
  • Stimmen die Angaben für … auf den Produktverpackungen?

Methoden:

  • Herstellung
  • Produktvergleich
  • Analyse
  • Feldforschung (Umfragen, Kostproben)

Versuche zur Lebensmittelchemie und Lebensmitteltechnologie (Uni Bayreuth) >>
Experimente zu Kohlenhydraten >>
Schokolade selber machen >>
Lutscher und Lollies selber machen >>

Wetter und Wetterbeobachtung

Das Wetter ist Forschungsgegenstand in der Wissenschaft und Wirtschaft und eignet sich auch als Thema für eine Vorwissenschaftliche Arbeit. Im Rahmen der VWA kann das reale Wetter mit verschiedenen Wetterprognosen aus Zeitungen, Internet, Apps usw. verglichen werden. Nach dem Vergleich können die Daten ausgewertet werden (z.B. Abweichungen, …)  Eine Betreuungsperson könnte je nach Fragestellung z.B. eine Fachkompetenz aus Geographie, Biologie oder Mathematik (wenn die Fragestellung eher in Richtung Statistik oder Algorithmen geht) besitzen. Zur Abfrage der Wettervorhersage eignen sich auch die Apps am Smartphone oder Tablet.

Vorschläge für eine Forschungsfrage:

  • Wie unterscheidet sich das Wetter in … von der Wetterprognose des Wetterdienstes …?
  • Wie kann aus den Wetterprognosen des Ortes … und … auf den dazwischen liegenden Ort … gerechnet werden?
  • Wie genau sind die Prognosen der verschiedenen Wetterdienste im Vergleich?

Weiterführende Links:
Wetter (Wikipedia) >>
Wettervorhersage (Wikipedia) >>
Wetterbeobachtung und -vorhersage (Wikipedia) >>

Österreichwetter:
ZAMG >>
wetter.at >>
wetter.com >>

Apps:
wetter.com (Google play) >>
wetter.tv (Google play) >>
wetterheute.at (Google play) >>
wetter.net (Google play) >>

Kläranlage bauen und Ergebnisse vergleichen

Wie funktioniert eine Kläranlage? Diese Frage ist vom Kindergarten bis zur Reifeprüfung Thema auf verschiedenen Niveaus. Im Rahmen einer Vorwissenschaftlichen Arbeit könnte das Thema Kläranlage behandelt werden, im Modellexperiment können verschiedene Anordnungen erprobt werden und mit Wasser (welches vorher kontrolliert verunreinigt wurde) kann die Reinigungsleistung von der Modellkläranlage getestet werden.

Anregungen für eine Forschungsfrage:

  • Welche der drei getesteten Kläranlagemodelle arbeitet effektiver?
  • Wie kann eine Filteranlage auf … optimiert werden?
  •  Wie wirkt sich … auf die Wirkung einer Modellkläranlage aus?

Methoden:

  • Experiment / Versuch
  • Analyse (Wasseranalyse)

Links:
Wasser-Aqualino: Experiment Filteranlage (PDF) >>
Kinderecke: Die kleine Kläranlage (PDF) >>
Kidsnet: Bau dir deine Kläranlage selber >>
Play With Water: Bau einer Mini Abwasser Evapotranspirationsanlage >>
Play With Water: Wir bauen ein Modell einer Pflanzenkläranlage >>

Wasseruntersuchung (im Blog) >

100 Dinge – Die jeder Designer über Menschen wissen muss

Dr. Susan M. Weinschenk ist promovierte Psychologin und beschäftigt sich mit der Gestaltung von Webseiten und Userinterfaces. In ihrem Buch „100 Dinge – Die jeder Designer über Menschen wissen muss“ beschreibt sie verschiedene Fakten, die aus Studien hervorgegangen sind. Behandelt werden folgende Themen: wie wir sehen, wie wir lesen, wie wir uns erinnern, wie wir denken, wie wir uns konzentrieren, was uns motiviert usw.
Für eine Vorwissenschaftliche Arbeit könnte das eine oder andere Fakt herangenommen werden und im Rahmen der VWA untersucht und überprüft werden. Dabei könnte das Thema psychologisch beleuchtet werden, es könnte aber auch spannend sein, die Beispiele aus dem Informatikbereich zu überprüfen oder anzuwenden (z.B. Webseitenerstellung, APP-Programmierung, …)
Für die Literaturanbindung spannend sind die Studien, die immer wieder zitiert werden und einen Ausgangspunkt für die Recherche bilden können.

Buch: Susan M. Weinschenk, 100 Dinge (amazon*) >>

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Datenbank-Infosystem DBIS

Im Datenbankinfosystem DBIS bietet die Österreichische Nationalbibliothek eine umfangreiche Übersicht und Zusammenstellung von Datenbanken zu nahezu allen Fachgebieten.

Datenbank-Infosystem (DBIS) – Fachübersicht >>

Anleitungen:
Online-Tutorial Videoanleitungen DBIS >>
Benützung des Infosystems DBIS – Anleitung (PDF) >>

Formelsammlung – eine Quelle für Formeln, Tabellen und Lösungen

Die Formel-Sammlung – Webseite bietet eine umfangreiche Sammlung von Formeln zum Thema Astronomie, Biologie, Chemie, Informatik, Mathematik und Physik.

Formel-Sammlung.de >> 

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