^© Horst Hübel Würzburg 2005 - 2013

Horst Hübel

Physikalische Schülerversuche mit PC und Mikroprozessor - Wege zum forschenden Lernen

2. wesentlich erweiterte Auflage, BOD, Norderstedt 2013, ISBN 978-3-8482-3256-7
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Hier sollen Zusatzinformationen zum Buch bereitgestellt werden.

Vom Autor kann eine CD-ROM ("Messinterfaces und Software für den Physik-Unterricht mit ATMEL-Mikroprozessoren und PC") angefordert werden, in der die Schaltungen, der Aufbau und die zugehörige Mikroprozessor- und PC-Software zum Buch enthalten sind.

Die Mikroprozessor-Software (im Wesentlichen AVISE4) stammt weitgehend von Herrn Schemmert von der Firma CINETIX, Frankfurt, die PC-Software vom Autor. Damit zusammen hängen Informationen zum FORPHYS-Messinterface.

Das Buch stellt einerseits forschendes Lernen im Physik-Unterricht mit Mikroprozessor und PC vor und erläutert es an ca. 120 Schülerversuchen, die sich auch als Demonstrationsversuche eignen.

Andererseits wird ein sehr flexibles Mikroprozessor-System präsentiert. Es erlaubt einen besonders einfachen Zugang zur Technik der Mikroprozessoren, weil eine relativ leicht zu lernende Hochsprache, AVISE-FORTH von W. Schemmert, quasi alle Prozessor-Funktionen leicht verfügbar macht. Einer ihrer Vorteile ist, dass sie zugleich eine Compiler- und Interpretersprache ist.

Das Büchlein könnte ergiebig sein für alle Physiklehrer, die den PC für physikalische Versuche einsetzen möchten, unabhängig davon, welches Mess-System ihnen zur Verfügung steht. Sie können sich dann in vielen Fällen erhoffen, Experimente kennen zu lernen, die neuartige Zugänge ermöglichen.
Es könnte nützlich sein für Kollegen, die für ihren Unterricht Anregungen zu teils neuartigen Schülerversuchen wünschen, die Versuche mit fertigen Dimensionierungen suchen, die beabsichtigen, Schülerversuche mit einfachen Mitteln aufzubauen, wenn PCs, wie heute üblich, schon vorhanden sind.
Es könnte den Kollegen Gewinn bringen, die auf einem effektiven und anwendungsbezogenen Weg Kenntnisse über Mikroprozessoren anstreben.
Es könnte auch interessant sein für Kollegen, deren Schüler sich im Rahmen einer Seminar- oder Facharbeit mit Mikroprozessoren beschäftigen wollen.

Schülerversuchs-Beispiel: Untersuchung des Induktionsgesetzes im SV (!)

Schülerversuchs-Beispiel: Ausmessen eines Interferenzfelds (Ultraschall) mit der Maus

Schülerversuchs-Beispiel: Registrierung einer gedämpften elektromagnetischen Schwingung - Wie wirken sich Induktivität und Kapazität aus (Thomson-Formel)?

Schülerversuchs-Beispiel: Energieumwandlungen - Nachweis, dass E_spann prop. s² (gemessen wird die Geschwindigkeit beim Nulldurchgang in Abhängigkeit von der vorgegebenen Amplitude s / Startauslenkung, die durch die farbigen Klötzchen eingestellt wird)

Schülerversuchs-Beispiel: Ein-/Ausschaltvorgänge am Kondensator (auf dem Bildschirm: schwarz: Kondensator-Spannung, blau: Ladestrom)

Schülerversuchs-Beispiel: Ein-/Ausschaltvorgänge an der Spule (oben: Selbst-Induktionsspannung (!), unten: Spulenstrom)

Herr Dr. Schülbe vom Martin-Luther-Gymnasium Eisleben verfolgt mit einem vergleichbaren Projekt ähnliche Ziele. Er kooperiert mit einer Firma, die Bausätze und Lehrermaterialien mit Versuchsanleitungen vertreibt ( www.myavr.de ). Leider ist der dort verwendete Prozessor-Baustein nicht so leicht programmierbar wie der FORPHYS-Baustein. Wegen der geringeren Taktfrequenz ist er auch langsamer.

^*) Die 1. Auflage erschien in der Praxis Schriftenreihe Physik, Band 62, Aulis Verlag Deubner, Köln, 1. Auflage, November 2005, ISBN 3-7614-2613-5

Mittlerweile gibt es verschiedene andere fertig aufgebaute Prozessorplatinen für die von mir verwendeten ATMEL-Prozessoren, z.B. von eHajo (der Link verweist auf ein Gerät, das z.B. als Evaluationboard für verschiedene ATMEL-Prozessoren als auch als ARDUINO Nano verwendet werden kann).

Besonders empfehlenswert sind die Bausteine der ARDUINO-Familie wegen ihrer weiten Verbreitung und Beliebtheit. Der ARDUINO-Nano (z.B. von ELV) ist mit dem ATMEGA328 ausgestattet, der bei Verzicht auf ein paar Funktionen dem von mir verwendeten ATMEGA32 gleicht. Er wird mit einer Programmiersprache programmiert, die aus C++ entstanden ist. Der Umgang mit diesen Bausteinen ist trotzdem ähnlich einfach wie mit den FORPHYS-Bausteinen. Statt eines Interpreter- und Compiler-Modus steht nur ein Compiler-Modus zur Verfügung. Einige Beispiele für den ARDUINO finden Sie hier.

(zuletzt aktualisiert 2013)