Praktikumsskript Stand: WiSe 2010/2011 - Fachbereich Chemie ...

4. Versuchsgruppe: Computerunterstütztes Experimentieren 30
Vorbemerkung:
Dem Vordringen der Computer in fast alle Lebensbereiche des Menschen sollte nicht eine
Verweigerungshaltung im Bereich der Schule gegenüber stehen. Der Schüler hat einen Anspruch
darauf, aktuelle Bezüge in seinem Unterricht wiederzufinden. Im Übrigen ist eine kritische
Auseinandersetzung mit diesem Medium höher zu bewerten als eine kritiklose bis euphorische
Übernahme von neuen Technologien.
Neben der gesellschaftlichen Relevanz dieses Themas ermöglicht es der Computer, den Ablauf
des Chemieunterrichts in bestimmten Einsatzbereichen zu erleichtern.
Vorteile des Computers bei der Messwerterfassung:
1. Anzeige von Messwerten und Graphen
Der Computer lässt sich über einen AD-Wandler an nahezu jedes Gerät mit einem Gleichspannungsausgang
anschließen. Der Messwert kann so erfasst und auf einen Großbildschirm,
z. B. einen Fernseher, für jeden Schüler sichtbar übertragen werden.
Auch die graphische Darstellung des Verlaufs einer Messgröße ist möglich. Gerade bei
Messreihen kann das Aussehen des Graphen wesentlicher als die einzelnen Zahlenwerte sein.
2. Verarbeitung der Werte
Ermittelte Messwerte lassen sich abspeichern, ausdrucken, vor allem aber ohne großen
Zeitaufwand umrechnen (z. B. mit einer Tabellenkalkulation). Nicht immer sind nämlich die
am Messgerät angezeigten Werte selbst wichtig, oft müssen z. B. Differenzen oder ein
Logarithmus gebildet werden. Gleichartige Umrechnungen vieler Tabellenwerte sind
zeitraubend, fehlerträchtig und alles andere als motivierend und lenken oft vom eigentlichen
Versuchsergebnis ab. Allerdings sollte der Schüler die PC-unterstützten Umrechnungen nicht
als „Black-box“ gebrauchen, sondern die Rechenoperationen zumindest nachvollziehen
können.
Mit dem Computer besteht außerdem die Möglichkeit, mehrere Messreihen aufzunehmen und
zum Vergleich in einem gemeinsamen Koordinatensystem graphisch exakt darzustellen.
3. Zeitraffer und Zeitlupe
Mit dem Computer lassen sich sowohl schnelle als auch extrem langsame Vorgänge gut
verfolgen. So sind Langzeitmessungen möglich, ohne den Unterricht durch andauerndes
Ablesen von Messwerten zu stören.
Auch bei einer raschen Reaktion, deren Ablauf in Abhängigkeit von der Zeit erfasst werden
soll, eröffnet die Registrierung mit dem Computer eine intensivere und detailliertere
Besprechung und Diskussion der Ergebnisse, die ansonsten aufgrund der Messwertdichte
eventuell überhaupt nicht zugänglich wären. Allein vom Zeitaufwand lässt sich bei einem
klassischen Verfahren mit der Analyse von Einzelproben eine solche Messwertdichte in der
Schule auf keinen Fall realisieren.
Das kürzest mögliche Zeitintervall zwischen zwei Messungen hängt von der Arbeitsgeschwindigkeit
des Rechners und des AD-Wandlers ab. Mit dem in unseren Versuchen
verwendeten ADW-16 können maximal 6,5 Messwerte pro Sekunde ermittelt werden.
Allerdings hängt die Aufzeichnungsgeschwindigkeit auch von der verwendeten Software ab.
Je umfangreicher der Programmablauf ist, desto weniger Messwerte können pro Sekunde
ermittelt werden.
Beispielhaft sollen diese für eine Messwerterfassung typischen Punkte in den Versuchen 4.1 bis
4.3 bei einer Leitfähigkeits-, bei einer pH-Wert- und bei einer Extinktionsmessung demonstriert
werden.