Crocodile Physics

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?

Schaltung mit Bildern der Bauelemente

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)
Als nächste Abstraktionsstufe werden dann Schaltsymbole verwendet.
Das Programm kann so helfen, den Übergang von realen Gegenständen zu Schaltsymbolen zu erleichtern.

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.

Simulation der Induktion beim Ein- und Auschalten

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.
Der Komplexität sind kaum Grenzen gesetzt, auch ein Meissner-Oszillator oder die Ansteuerung einer Horizontal-Endstufe eines Fernsehers lassen sich simulieren.


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.

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Das Crocodile Physics Logo ist © Crocodile Clips Ltd.