Modellbildung mit EXCEL.

1.) Beschreibung des Programms

Das Tabellenkalkulationsprogramm EXCEL - Teil der Microsoft Office-Pakete - wurde zunächst für Zwecke der Buchhaltung und Verwaltung entwickelt, eignet sich jedoch auch sehr gut für die Modellbildung und Visualisierung im Physik- und Mathematikunterricht.

Das sehr vielseitige Programm bedarf zunächst eines gewissen Aufwandes bei der Einarbeitung. Die Rechenvorschriften und Verknüpfungen erfolgen ausschließlich zellenbasiert, die Zuordnung dieser Zellen zu aussagekräftigen und selbsterklärenden Variablen ist nicht ganz so einfach wie bei anderen Systemen zur Modellbildung.

Gerade die Physik- und Mathematiklehrkräfte sind aber in der Regel meist dem Umgang mit Excel vertraut, weil sie sich für den ITG Unterricht ohnehin in das Programm eingearbeitet haben, ihre Notenverwaltung mit Excel machen, oder auch aus anderen Gründen.
Auch werden die anfänglichen Nachteile, Modellbildung mit einem Tabellenkalkulationsprogramm zu betreiben, aber durch eine ganze Reihe von Vorteilen mehr als ausgeglichen, die man nicht unterschätzen sollte.

• Excel gehört heute beinahe zur Standardsoftware unter Windows, die man bei einem Rechnerkauf miterhält. Es ist daher in der Regel auf Schulrechnern ohnehin installiert
• im ITG Unterricht haben Schülerinnen und Schüler meist schon Grundkenntnisse in Excel erworben, auf die man nun in Physik zurückgreifen kann
• Lehrkräfte und Schüler können die Modellbildung Zuhause vor- und nachbereiten, da das Programm dort meist ebenfalls zur Verfügung steht.
• selbst wenn man nicht über Excel verfügt, gibt es auch freie und oft kostenlose Office-Software, wie z.B.   Open Office, deren Tabellenkalkulation ebenfalls auf dem Quasi-Standard von Microsoft aufbaut.
• im Gegensatz zu anderen Modellbildungssystemen, die meist für Windows-Plattformen geschrieben wurden, gibt es Office Pakete auch für andere Betriebssysteme (z.B. Linux)
  
  
• Fast alle Messwerterfasssungssystem bieten die Möglichkeit der Weiterverarbeitung und grafischen Aufarbeitung von gewonnenen Messwerten mit Hilfe von Excel.
• Systeme wie z.B.  XLS-Mess nutzen Excel sogar ganz für die Messdatenerfassung
• man kann so dasselbe Programm sowohl zur Messwertverarbeitung als auch zur Modellbildung nutzen. Dies erspart die Einarbeitung in verschiedene Programme.

2.) Bezug der Software / Kosten.

Excel ist Teil der verschiedenen Microsoft Office Pakete.

3.) Beispiele für den Einsatz im Unterricht

3.1.) Eigene Angebote auf dem Landesbildungsserver

  Projekt : Rakete mit Excel von Jürgen Riehle (LEU Heft Ph 36)

Überlagerung von Wellen (von Peter Stocki, Heidenheim) 

Cornu-Spiralen (von Peter Stocki, Heidenheim) 

Radioaktiver Zerfall (von Berthold Gabel, Bad Friedrichshall) 

Widerstand mit Excel (von Klaus-Dieter Grüninger, Eislingen) 

Compton-Effekt (von Klaus-Dieter Grüninger, Eislingen) 

Die folgenden Excel-Dateien sind von Wolfgang Zeh, Esslingen/Neckar

Mechanik:

v_konst.xls [36 KB] (Modellbildung) 
a_konst.xls [44 KB] (Modellbildung) 
a_konst_halb.xls [48 KB] (Modellbildung, verbesserte Iteration)) 
Fall_mit_Luft.xls [44 KB] (Modellbildung) 
Fall_mit_Luft_halb.xls [56 KB ] (Modellbildung, verbesserte Iteration) 
Fall_mit_Luft_roll.xls [44 KB] (Modellbildung, Rollbalken) 
Fall_mit_Luft_halb_roll.xls [56 KB] (Modellbildung, verbesserte Iteration, Rollbalken) 
Fall eines Papierkegels [37 kB] (Modellbildung) 

Elektrizitätslehre:

Kondensatorladung [28 KB] (Modellbildung) 
Kondensatorentladung [28 KB] (Modellbildung) 
Kondensatorladung (Rollbalken) [28 KB] (Modellbildung, Rollbalken) 
Spule : Induktion beim Einschalten [28 KB] (Modellbildung) 
Spule : Induktion beim Ausschalten [32 KB] (Modellbildung) 
Spule: Selbstinduktion beim Ausschalten mit Außenwiderstand (EKG Eislingen) [32 kB] (Modellbildung) 
Klemmenspannung [24 KB] (Eingabe, Verarbeitung, Analyse von Messwerten) 
Wechselstromwiderstände [20 KB] (Visualisierung, Rollbalken) 

Optik:

Linsengleichung [22 KB] (Visualisierung) 
Linsengleichung variable Brennweite [22 KB] (Visualisierung) 
Linsengleichung mit Strahlen.xls [24 KB] (Visualisierung) 
Zeiger beim Dreifachspalt [28 KB] (Visualisierung, Rollbalken) 
Zeiger beim Vierfachspalt [28 KB] (Visualisierung, Rollbalken) 
Zeiger beim Gitter [28 KB] (Visualisierung, Rollbalken) 
Zeiger in Abhängigkeit von Beta [1,35 MB] (Modellbildung) 
Sammlung: Mehrfachspalte (Grüninger) [98 kB] (Modellbildung mit und ohne Ziehbalken und Intensitätsdarstellung) 

3.2.) Links zu Excel-Dateien im Internet

Eine Vielzahl von Excel Dateien zur Modellbildung findet man auf dem   Server der Lehrerfortbildung Baden-Württemberg

3.3.) Literatur