VWA-Ideenbuch Chemie

VWA-Ideenbuch Chemie (Themensammlung für eine vorwissenschaftliche Arbeit aus Chemie)Das VWA-Ideenbuch – Chemie ist gedacht für Schülerinnen und Schüler, die gerne eine Vorwissenschaftliche Arbeit mit einem Thema aus dem Bereich Chemie schreiben würden, aber noch keine konkrete Vorstellung haben.

Das Ideenbuch bietet Anregungen in verschiedene Richtungen (mit und ohne Experimente). Weiters enthält es Hinweise auf verschiedene Methoden.

Das VWA-Ideenbuch Chemie hat die Versionsnummer 0.7 / Oktober 2012 und wird weiterentwickelt. Für Tipps, Hinweise, Ergänzungsvorschläge bin ich dankbar.

VWA-Ideenbuch Chemie (PDF) >>

Seismograph und Radioteleskop bauen und erforschen

Die Zeitschrift „Science in School“ bietet immer wieder spannende Artikel, die sich sehr gut als Ausgangsbasis für eine Vorwissenschaftliche Arbeit eignen. Die Zeitschrift ist vollständig online verfügbar und teilweise gibt es die Artikel in mehreren Sprachen.

In der Ausgabe 23 (Sommer 2012) finden sich Bauanleitungen für einen Seismographen und ein Radioteleskop. Diese Bauanleitungen könnten als Basis für das Thema genommen werden und daraus lässt sich eine Forschungsfrage entwickeln.

Beispiele für Forschungsfragen:
– Können in … (Ort) seismische Aktivitäten mit einem selbstgebauten Seismographen detektiert werden?
– Wie  kann mit einer Satellitenschüssel die Sonne gesucht werden?
– Welche Satelliten können mit einem selbstgebauten Radioteleskop lokalisiert werden?
– …

Für die Präsentation ist es empfehlenswert, das gebaute Gerät mitzunehmen und wenn es die Zeit erlaubt auch vorzuführen.

Links:
Science in School (Homepage) >> 

Building a seismograph from scrap (Science in School) >>
Building a seismograph from scrap (PDF) >>
Seismograph (Wikipedia) >>
Seismographen (E. Wielandt, Uni Stuttgart, PDF) >>

Build your own radio telescope (Science in School) >>
Build your own radio telescope (PDF) >>
Radioteleskop (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) >

Geodäsie mit dem Smartphone

Die Vermessung von Objekten lässt sich mit Hilfe eines Smartphones und Trigonometrie-Apps realisieren. Mit Hilfe der Sensoren (und der richtigen Rechnung) lassen sich verschiedene Vermessungsaufgaben erledigen bzw. im Rahmen einer Forschungsfrage entwickeln. Mögliche Forschungsfragen könnten sich mit der Genauigkeit von Mess-Apps, dem Vermessen von Körpern, Gebäuden beschäftigen. Auch das Aufzeichnen verschiedener Punkte über GPS und die darauffolgende Berechnung bietet das Potential für eine Vorwissenschaftliche Arbeit.

Sensoren:

  • Neigungssensor
  • Magnetfeldsensor (Kompass)
  • GPS-Empfänger (Position, Höhe)

Apps:

Apps mit eigenen Berechnungen lassen sich sehr einfach mit dem App Inventor erstellen.

Weitere Informationen

Messen mit dem Smartphone

In der Vorwissenschaftlichen Arbeit geht es primär darum, wissenschaftliche Methoden anwenden zu können. Das „Vor-“ wissenschaftliche meint, dass es möglich ist das Gebiet einzuschränken (räumlich, Umfang der Untersuchung, Stichprobenanzahl usw.) Diese Überlegung kann auf die Physik angewendet bedeuten, dass nicht immer hochwertige (= meist sehr teure) Messgeräte für die Untersuchung verwendet werden müssen. Es könnten Apps, welche die Sensoren eines Smartphones ansprechen, zur Messung verwendet werden.
Mögliche Messungen (die Verfügbarkeit der Sensoren ist geräteabhängig):

  • Schalldruckpegel
  • Helligkeit (Helligkeitssensor oder über die Kamera)
  • Beschleunigung / Vibration (G-Sensor)
  • Radioaktivität (über die Kamera)
  • Magnetfeld
  • Temperatur (Gerätetemperatur)
  • Näherungssensor
  • Kreiselsensor
  • Drucksensor
  • Geschwindigkeit

Andorid Apps zum Thema (die meisten Apps gibt es in einer kostenlosen Variante und auch alternative Apps von anderen Programmierern)

Neben den aufgelisteten Apps gibt es noch zahlreiche Alternativen zu den einzelnen Apps. Weiters gibt es neben Google Play >> auch weitere Downloadseiten wie AndroLib >>, AndroidPIT >> usw.

Aus der Verwendung der verschiedenen Senoren ergeben sich viele Möglichkeiten für ein VWA Thema bzw. auch für die Forschungsfrage. Beispiele wären:

  • Wie verändert sich der Lärmbelastung im Laufe eines Tages in der Klasse?
  • Wie genau sind Mess-Apps im vergleich zu Messgeräten?
  • Wie ist die Lärmbelastung an einer Kreuzung / Strasse / …?
  • Welches Fahrzeug (PKW, Fahrrad, Skateboard, …) hat eine größere Beschleunigung?
  • Welche Beschleunigungskräfte wirken im Rettungsauto auf einen Patienten, der auf der Krankentrage liegt?

Für spezielle Messungen kann auch mit Hilfe des App Inventors eine eigene Anwendung erstellt werden.

Kunststoffuntersuchung

Das Thema Kunststoffe ist seit dem Film „Plastic Planet“ bei Schülerinnen und Schülern sehr populär und bietet auch das Potential für eine Vorwissenschaftliche Arbeit.

Eine Möglichkeit wäre den Kunststoffmüll in einer Klasse / Schulstufe / … über einen bestimmten Zeitraum (z.B. einen Tag / eine Woche / …) zu sammeln. Ist der Kunststoff nicht eindeutig identifizierbar könnte er untersucht und analysiert werden. Die Kunststoff-Fraktionen können gewogen und mit Werten von Abfallwirtschaftszentren usw. verglichen werden.

Beispiel für eine Forschungsfrage:

  • Wie unterscheidet sich die Zusammensetzung des Kunststoffmülls der 7. Klasse vom österreichischen Durchschnitt?
  • Wie unterscheidet sich die Zusammensetzung des Kunststoffmülls einer 1. Klasse im Vergleich zu einer 8. Klasse?
  • Wie setzt sich der Kunststoffmüll im 7. Jahrgang zusammen?

Hilfreiche und weiterführende Internetlinks:

Physik und Waffen – ein Schreibtischthema

Bücher wie „Schreibtisch Artillerie“ von John Austin und andere bieten Anleitungen für einen „Bürospaß“. Mit Büro- und Haushaltsmaterialien baut man Waffen, Wurfgeräte usw. Da steckt jede Menge Physik dahinter. Aus einem solchen Thema kann eine spannende Forschungsfrage entwickelt werden. Die gebauten Geräte bieten das Potential für Experimente, Messungen und Berechnungen.

Annregungen für eine Forschungsfrage:
– Wie weit stimmen die Messergebnisse bei Katapulten mit den theoretischen Berechnungen überein?
– Wie genau kann auf  die Federkonstante einer Wäscheklammer durch die Auswertung der Messergebnisse zurückgerechnet werden.
– …

Buchtipps:
– John Austin: Schreibtisch Artillerie (amazon*>>)
– Rick Davis: Pause im Papierkorb (amazon*>>)

Internettipps:
Effektive Bleistift Büro Pistole >>
Effektive Mauly Büro Kanone >>
Bürokrieg: Eigenes Mini Kapult bauen >>
Schreibtischkatapult als Bürofalle >>
Stiftpistole (youtube) >>
Kugelschreiberkanone (youtube) >>
Druckluft – Büro Waffe (youtube) >>

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Themenbereich – Statistik, Lügen mit Statistik in Mathematik

Die Erfassung und Visualisierung von Daten wird Bestandteil von Vorwissenschaftlichen Arbeiten sein. Ein Blick auf das Thema „Lügen mit Statistik“ kann für die korrekte Umsetzung eigener Statistiken und Diagramme sinnvoll sein.

Eine Idee für ein Thema und die Forschungsfrage könnte die Analyse von Statistiken und Diagrammen in den Medien sein. Nahezu jede Tages-, Wochen- und Monatszeitung, viele Firmen (Banken, Versicherungen, …), Parteien und Organisationen (AMS, Wirtschaftskammer, …) veröffentlichen Daten über die Entwicklung von Kursen, Risiken, Arbeitslosigkeit, Nutzung von Gegenständen, Preisentwicklung usw. Für eine Vorwissenschaftliche Arbeit könnte in (Lokal-)Medien untersucht werden, welche Fehler bei den Statistiken und Diagrammen gemacht wurden. Ein Statistikthema könnte von einer Betreuungsperson mit Fachkompetenzen aus Mathematik bzw. Geographie und Wirtschaftskunde betreut werden.

Mögliche Forschungsfragen:
– Wie korrekt sind die Diagramme in der Lokalzeitung … im ersten Quartal des Jahres …?
– Wie werden die Arbeitslosigkeitsdaten von verschiedenen Organisationen dargestellt?

Internettipps:
Unsinn in den Medien (Johannes Kepler UNI) >>
Lügen mit Statistik >
Statista-Lexikon: Lügen mit Statistiken >>
Lügen mit Statistkein (Bernd Klein) >>
So lügt man mit Statistik (Anita Maas, PDF) >>
Lügt Statistik? (Waltraud Kahle, PDF) >>
Axt im Wal.de – Lügen mit Statistik >>
Zahlenblog zum Buch Lügen mit Zahlen >>

Büchertipps:
W. Krämer: So lügt man mit Statistik  (amazon*) >>
G. Bosbach, J. Korff: Lügen mit Zahlen (amazon*) >>
H-H. Dubben, H-P. Beck-Bornholdt: Der Hund, der Eier legt (amazon*) >>

A. Lindenberg, I. Wagner, P. Fejes: Statistik macciato (amazon*) >>
D. M. Wong: Die perfekte Infografik >

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