 | Simulationen mit Crocodile Physics. |
Am Ende dieser Seite finden Sie Verweise zum Einsatz von Crocodile Physics im Unterricht mit Beispieldateien und teilweise mit Arbeitsblättern zum Einsatz im Unterricht. -> Zum Seitenende.
Was ist Crocodile Physics?
Crocodile Physics (auch bekannt als Crocodile Clips) ist ein
Programm zur Simulation physikalischer Experimente, vor allem der
Elektrizitätslehre, aber auch in den Bereichen logische Schaltungen, Optik
und Mechanik.
Crocodile Physics ist kein Modellbildungssystem, d.h. die der
Simulation zugrundeliegenden Rechengleichungen werden dem Benutzer nicht
transparent und sind von ihm auch nicht beeinflussbar.
Es ist eher ein "virtuelles Labor", mit dem der Nutzer am Computer
Experimente durchführen kann. Er kann sich dabei nicht nur mit
"vorgefertigten" Beispielexperimenten beschäftigen, sondern
auchVersuche selber zusammenbauen, abändern, die Parameter seiner
Bauelemente verändern und so die Auswirkungen auf das Gesamtexperiment
studieren.
Wie kann man Crocodile Physics einsetzen?
Die Lehrerin oder der Lehrer kann Crocodile Physics nutzen, um im fragend-entwickelnden Unterricht einen Sachverhalt zu erläutern oder ein Realexperiment zu erklären. Die Simulation wird dann eher wie eine Klappfolie benutzt, die nach und nach im Unterrichtsgespräch ergänzt wird. Dabei können Schülerinnen und Schüler auch spekulieren, wie sich die Änderung einer bestimmten Größe auswirken wird. Man kann dann die Vorhersage in der Simulation und /oder dem Experiment prüfen.
Noch besser wird Crocodile Physics im selbst entdeckenden Unterricht eingesetzt. Die Schülerinnen und Schüler erhalten ein Arbeitsblatt mit einem "Untersuchungsprogramm", stellen Schaltungen selbst (virtuell) zusammen und varieren die Parameter. Sie erstellen damit ein Protokoll oder tragen ihre Beobachtungen vor. Sie erarbeiten sich so die Abhängigkeiten (ohne einen genauen mathematischen Zusammenhang) selbst.
Seine besondere Stärke hat Crocodile Physics in einem
Praktikum in Kombination mit Realexperimenten.
Durch die Nähe zum Schaltplan wird der Schaltungsaufbau leichter
nachvollziehbar.
Anders als im Realexperiment, wo durch die Wahl des falschen Parameters schnell
eine Sicherung "durchgeschossen" oder ein Gerät zerstört
wird, bliebt im virtuellen Experiment das Tun der Schüler ohne Folgen.
Dennoch bekommt er von Crocodile Physics durch "virtuelle
Rauchwolken" eine Rückmeldung darüber, dass die
Belastungsgrenzen der Geräte überschritten wurden.
Man kann so zuerst ein Experiment virtuell testen, ehe man es dann mit realen
Bauteilen durchführt.
Wo und in welchen Klassenstufen ist Crocodile Physics einsetzbar?
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Man kann das Programm schon in Klasse 5 und 6 im Fach
Naturphänomene einsetzen, um z.B. einfache Schaltungen aus
Quelle, Lampen und Schaltern - natürlich wieder in Ergänzung mit
einem Realexperiment - "aufzubauen". Dabei wird man zunächst die
"Realdarstellung" der Bauteile wählen - dort wird
wirklich eine Lampe, ein Schalter und eine Batterie gezeichnet.(vgl.
Abbildung) |
In der Mittelstufe läßt sich Crocodile Physics gut als Ergänzung zu einem Realexperiment - z. B. im Praktikum der Elektrizitätslehre - einsetzen, um die Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen und Schaltungen mit Dioden und Transistoren zu simulieren.
Auch im Informatikunterricht kann Crocodile Physics eingesetzt werden, um Logikschaltungen mit UND und ODER Gattern, Addierer etc. virtuell aufzubauen, wenn keine realen Bauteile zu Verfügung stehen, oder wiederum als Ergänzung zum Realexperiment.
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Im Unterricht der Oberstufe lassen sich auch virtuelle
Experimente zur Kondensatorladung und zur Induktion
durchführen und LC-Schwingkreise untersuchen. Durch die Verwendung
des "virtuellen Messfühlers"(Potenzialbegriff!) lassen
sich die gemessenen Größen in einer Art Oszilloskopbild
darstellen. |
Wie kommt Crocodile Physics bei Schülerinnen und Schülern an?
StD. Wolfgang Zeh vom Schelztor Gymnasium, Esslingen / Neckar hat Crocodile Physics an verschiedenen Stellen im Unterricht - insbesondere in den Praktika der Klassen 10 und 12 - eingesetzt und seine Schülerinnen und Schüler hinterher über ihre Erfahrungen mit dem Programm befragt.
Die Ergebnisse seiner Umfragen lassen erkennen, dass beide Geschlechter die
Arbeit mit dem Programm als Bereicherung des Physikunterrichts empfinden. Das
Krokodil als Symbol und "Radiergummi" kommt bei beiden Geschlechtern
gut an.
Tendenziell fühlen sich vor allem die Mädchen stark von der Arbeit
mit dem Programm motiviert, während die Jungen eher ein Realexperiment
bevorzugen.
So arbeiten, wenn ihnen die Wahl gelassen wird, die Mädchen auch eher mit
den Bildern der Bauelemente, die Jungen eher mit den Schaltsymbolen.
Dies scheint zu offenbaren, dass das Programm gerade
"schwächere" Schülerinnen und Schüler besonders
fördert, die sich mit dem Zugang zum Realexperiment schwer tun, den
"Experten" vermag es weniger Impulse zu geben.
Beispiele für den Einsatz von Crocodile Physics in Unterricht und Praktikum.
Einfache Schaltungen mit Lampen, Summern, Schaltern und Quelle.
Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen
Schaltungen mit Widerständen, Dioden und Transistoren
Kondensatorschaltungen, Induktion, Schwingkreise.
Das Crocodile Physics Logo ist © Crocodile Clips Ltd.