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Das Ökosystem Flaschengarten bietet sich gut an, um Pflanzen über einen längeren Zeitraum zu beobachten und deren Gasentwicklungen mithilfe der CO₂-Sensoren zu dokumentieren. Die voneinander abhängigen Stoffwechselvorgänge Fotosynthese und Zellatmung werden sichtbar und begreifbar!

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Ökosystem Boden - Bodenfeuchte messen und vergleichen

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Ökosystem Boden - Bodenfeuchte messen und vergleichen

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Materialien dazu unter: nawi-werft.de/holzbrett

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Entfernungen messen - Elektronisches Lineal selbst gebaut

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Entfernungen messen - Elektronisches Lineal selbst gebaut

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Temperaturverändernung bei chem. Reaktionen oder Aggregatzustandsänderungen über längere Zeiträume beobachten, dokumentieren und Messergebnisse verfügbar machen

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Nein!
Einen Arduino Mikrocontroller bekommt man schon ab 7€.
Ein Ultraschallsensor für 2,50€, Lichtsensor 0.50€, oder Temperatursensor für 2€.....
Bezugsquellen und Preise für einzelne Bauteile von Ideen der nawi:werft finden sie hier!

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Ist das nicht viel zu kompliziert für meine Schülerinnen und Schüler?

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Ist das nicht viel zu kompliziert für meine Schülerinnen und Schüler?

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Nein!
Man benötigt zu Beginn keine Programmierkenntnisse. Nach dem nawi:werft Baukastenprinzip reichen wenige Codefragmente aus, um vielfältige Projekte zu verwirklichen.
Wer gar nichts mit dem programmieren zu tun haben will, nutzt fertige Skripte und baut nur die Versuchsaufbauten zusammen.
Die Motivation der SuS selbst etwas zu bauen, programmieren und zu gestalten und dabei einmal hinter die "Black Boxes" des Alltags zu schauen ist auch bei schwächeren SuS groß!

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Bekomme ich irgendwo Hilfe und Unterstützung?

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Bekomme ich irgendwo Hilfe und Unterstützung?

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Ja!
Bei der nawi:werft!
Wir bieten auf unserer Website Anleitungen, studentische Mitarbeiter kommen in Ihre Schule in Schleswig-Holstein und unterstützen bei Projekten oder die Schulklasse kommt zu uns an die Kieler Forschungswerkstatt!
Außerdem beraten wir gerne bei der Planung eigener Projekte.

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Energieumwandlung - Messungen und Versuche mit Windrädern

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Energieumwandlung - Messungen und Versuche mit Windrädern

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- Spannungswerte am seriellen Monitor und Plotter anzeigen lassen
-Durch umprogrammieren des Skriptes einen Anemometer bauen...
- Windräder über einen langen Zeitraum mit Sd Kartenmodul auslesen und auswerten
...

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Der Faktor Licht beeinflusst die Fotosyntheseleistung

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Der Faktor Licht beeinflusst die Fotosyntheseleistung

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Pflanzen reagieren sehr schnell, wenn sich der Faktor Licht verändert. Diese Reaktion macht der CO₂-Sensor sichtbar.

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Mithilfe der CO2-Sensoren lassen sich die Prozesse der Zellatmung bei Samen ableiten

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Mithilfe der CO2-Sensoren lassen sich die Prozesse der Zellatmung bei Samen ableiten

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Ein Same ist eine der Ausbreitung dienende Gewebestruktur der Samenpflanzen. Ein Samen verfügt in der Regel über drei Grundstrukturen: die Samenschale (Testa), dem Embryo, aus dem sich während des Keimungsprozesses die neue Pflanze entwickelt und einem Nährgewebe (Endosperm oder Perisperm). Doch was hat das alles mit der Zellatmung zu tun? Achtung: in nur 5 Samen ist eine große Menge an CO₂ gespeichert!

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Die Fotosynthese bei Wasserpflanzen-Der Faktor Wasser beeinflusst die Fotosyntheseleistung erheblich

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Die Fotosynthese bei Wasserpflanzen-Der Faktor Wasser beeinflusst die Fotosyntheseleistung erheblich

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Beleuchtet man die Wasserpest mit einer Fotosyntheselampe bekommt man andere CO₂-Messergebnisse als bei Landpflanzen! Dieser Unterschied fordert einen geradezu auf, Nachforschungen über die Rolle des Faktor Wassers anzustellen. Hier eröffnen sich viele authentische naturwissenschaftliche Fragestellungen für das Forschende Lernen und Arbeiten nicht nur im Bio-Unterricht.

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Was passiert in einem Komposthaufen? Temperatur, Sauerstoff, CO2, ph

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Was passiert in einem Komposthaufen? Temperatur, Sauerstoff, CO2, ph

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Temperaturentwicklung beim Lösen von Salzen

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Temperaturentwicklung beim Lösen von Salzen

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Profilseminare in der Oberstufe.

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bspw. Vermessen von Körpern

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Temperatur, Lichtintensität, Luftfeuchtigkeit, etc.

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Messung Temperatur, Co2-Wert, Luftfeuchtigkeit, Lärm

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Pulzmessung/Herfrequen oä zb bei Belastungen 

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Pulzmessung/Herfrequen oä zb bei Belastungen 

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Verbrennen von z.B. Zucker und freiwerdende Energie in Form von Wärme messen

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Fluoreszierende Reaktionsprodukte können quantitativ gemessen werden

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Leitfähigkeit von Lösungen, Molarität von Salzlösungen

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Kleiner Käfer oder anderes Insekt, welches sich entsprechend von Temperatur; Licht; Feuchtigkeit bewegt nachbauen.

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Reaktionsgeschwindigkeiten von Reaktionen mit CO2 als Edukt oder Produkt

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Umschlagpunkt von Indikatoren bestimmen (Elekroden und Farbsensoren koppeln) 

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Umschlagpunkt von Indikatoren bestimmen (Elekroden und Farbsensoren koppeln) 

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Wenn der CO2-Wert zu hoch ist, dröhnt ein Lautsprecher (oder die Pausenklingel :) )

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Bodenanalyse durchführen
Luftuntersuchungen

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Bewegungssensor und Temperatursensor vor einem (Erd-) Hummelnest

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Bewegungssensor und Temperatursensor vor einem (Erd-) Hummelnest

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Messen der Aktivität der Erdhummeln bei unterschiedlichen Temperaturen

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Exotherme und Endotherme Reaktionen mithilfe von Temperaturmessern digital quantifizieren, statt Thermometer abzulesen

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Kohlenstoffdioxid während der Gärung nachweisen

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Kohlenstoffdioxid während der Gärung nachweisen

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Kombination Temperatur, Boden- und Luftfeuchtigkeit, pH-Wert, Ventilator, CO2 gehalt

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CO2 und Wasser/Feuchtigkeit messen

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In der Physik kann mit dem Arduino und einem Temperatursensor Messungen an sogenannten Energiesparhäusern vornehmen.

Diese bestehen aus einer Isolierten Kammer, die im Innere eine elektrische Wärmequelle besitzt.

Eine Wand des Hauses ist offen und kann durch verschiedene Materialien und verschieden dicke Wände abgedeckt werden.

Man beobachtet einen Temperaturanstieg, bis sich ein Gleichgewicht zwischen der zugeführten Leistung (Messbar über die Spannung und Stromstärke der Wärmequelle) und der durch die Wand abgegebene Wärmeverlust-Leistung einstellt.

Man kann in diesem Zusammenhang die Form der Temperaturkurve beobachten, sowie Abhängigkeiten zwischen Leistung, Wandfläche, Temperaturdifferenz zwischen dem Innerem und Äußerem des Hauses und verschiedenen Materialdicken und Materialien untersuchen.

Anschließend kann das erworbene Wissen auf das Thema Energie sparen und Wärmedämmung bei Altbauten angewandt werden.

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Misst man während des Ladevorganges oder Entladevorganges eines Kondensators über einen Widerstand die Spannung am Widerstand, so lässt sich daraus die Stromstärke und durch Integration über die Werte die insgesamt geflossene Ladung bestimmen.
Dadurch wird es mit einem Arduino Mikrocontroler möglich, sehr genau die Kapazitäten auch von sehr kleinen Kondensatoren, etwa selbstgebauten Plattenkondensatoren, bestimmen (Man verwende einfach einen genügend großen Widerstand, etwa 1 Megaohm)
Bei Kenntniss des Plattenabstandes und der Plattenfläche des Kondensators ist es daher möglich, die elektrische Feldstärke über eine solche Messung zu bestimmen (Natürlich spielt die Dielektrizitätszahl des Materials zwischen den Platten mit hinein, diese ist bei Luft jedoch genau 1)
Es empfielt sich zum Bau des Plattenkondensators eine große Fläche und einen sehr geringen Plattenabstand zu verwenden. Zwei große Metallplatten, die mit kleinen Abstandshaltern auf einem Abstand von wenigen Millimetern gehalten werden, reichen aus.

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sind am besten in kleinen Gefäßen mit großer Öffnung durchzuführen, da in diesem Ansatz die gewünschte Wirkung schneller nachweisbar ist. Das Gasvolumen ist hier kleiner und der Gasaustausch wirkt sich schneller aus.

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Überprüfung der Bewässerung bei Tomaten- und Gurkenpflanzen

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Überprüfung der Bewässerung bei Tomaten- und Gurkenpflanzen

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Einstellen der Bewässerungsanlage; Alarm, wenn aktuelle Einstellungen nicht reichen.

# data[].attributes.body
Strom und Spannung von Photovoltaik-Anlage (also so ein micro-PV-Ding) messen, Leistung errechnen

parallel: Strahlungs-Leistung messen

.. beides loggen und ausrechnen, wie hoch der Wirkungsgrad ist

optionale Abwandlungen:

a) Strahlungs-leistung über den Tag messen, darauf basierend und mit Wirkungsgrad elektrische Leistung einmal die Stunde am Tag ausrechnen, Tages-Energie errechnen -> danach erst elektrische Leistung stündlich messen, Messwerte und errechnete Werte vergleichen

b) basierend auf Energie in jeder Stunde ein Lastprofil dagegenhalten und schauen, ob der Bedarf in jeder stunde gedeckt wird. Ggf. auch noch überlegen, ob mit einem Speicher der Energiebedarf gedeckt werden könnte und wie groß der Speicher sein müsste

c) basierend auf verschiedenen Batterie-Größen unterschiedliche Autarkie-Grade darstellen können

d) basierend auf Autarkie-Graden mit Preis-Abwägungen diskutieren, was für verschiedene Anforderungs-Szenarien umgesetzt werden würde

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Stromstärke messen - Ein Messgerät selber bauen

# data[].attributes.subject
Stromstärke messen - Ein Messgerät selber bauen

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Eigene Akkus laden, Stromstärke und Spannung messen, eigene Ladestation bauen...wie werden Akkus in der Industrie geladen, wie könnte ich es ändern...

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Messen des CO2 Gehaltes in der Luft, nach dem durchspülen des Kolbens mit O2 und nach vollständiger Verbrennung der Aktivkohle.

# data[].attributes.body
1. Windgeschwindigkeit messen und Leistung im Wind ausrechnen

2. Strom und Spannung der Wind-Energie-Anlage messen, Leistung ausrechnen

3. Wirkungsgrad der Windenergieanlage mit 1 & 2 ausrechnen

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Einfluss verschiedener Faktoren (Lichtintensität, Lichtfarbe, Temperatur etc ) auf PS-Rate über CO2-Sensor

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Enzymreaktionen untersuchen, bspw mit Photometer oder indirekt via CO2-Entstehung oder oder oder

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Nachweisen, dass auch nach Erlischen der Kerze noch O2 im Glas vorhanden ist (klärt auf, dass Kerze nicht gesamten Sauerstoff verbraucht, was häufige Fehlvorstellung ist)

# data[].attributes.body
Kleine Fahrroboter bauen mit Arduino-Bausatz
Reaktion auf Sensorendaten:
- Abstand wird geringer-->Abbremsen
- Kreisverkehr-->Vorfahrtregel, Kommunikation, ob jemand im Kreisverkehr ist.
- Straßenführung (Farbsensor)

Nachteil programmiertechnisch sehr anspruchsvoll.

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Wie läuft die Anmeldung für Schulklassen? Ist die Gruppengröße limitiert?

# data[].attributes.subject
Wie läuft die Anmeldung für Schulklassen? Ist die Gruppengröße limitiert?

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Einen Schulklassenbesuch können Sie direkt in der Kieler Forschungswerkstatt anfragen: info@forschungs-werkstatt.de
Bis zu 24 Schülerinnen und Schüler können unsere Programme besuchen. Infos zu den Angeboten unter nawi-werft.de

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Ihr kommt einen ganzen Vormittag als Lerngruppe in die Kieler Forschungswerkstatt in den Botanischen Garten der Universität Kiel. Dabei bieten wir verschiedene Angebote zu den Themen Robotik und Sensorik an, bei denen Ihr aktiv und handlungsorientiert Grundlagen zu diesem Themenbereich kennen lernt oder weiterführende Erkenntnisse erwerben könnt. Ob Ihr die Basics von Sensoren und Mikrocontrollern mit dem Angebot „Vom Holzbrett zum autonom fahrenden Roboterfahrzeug" kennen lernen wollt oder auf Eure Bedürfnisse angepasste naturwissenschaftliche Projekte mit Unterstützung von Arduino und Sensoren durchführen möchtet - Wir finden das passende Angebot für Euch! Auch nach dem Besuch der Forschungswerkstatt lassen wir Euch nicht alleine! Unsere studentischen Mitarbeiter kommen nach Absprache zu Euch an die Schule und unterstützen Euch im regulären Unterricht bei der Weiterarbeit am Thema.

Weitere Infos: https://www.forschungs-werkstatt.de/labore/nawiwerft/
Kontakt: Frank Lüthjohann luethjohann@ipn.uni-kiel.de

Die nawi:werft kommt mit Material, „Manpower" und viel Know-how zu Euch an die Schule und unterstützt Euch bei der Durchführung naturwissenschaftlicher Projekte mit dem Arduino. Unser Team vermittelt Grundlagen oder hilft bei der Einbindung der Themen Sensorik, elektronischer Datenerfassung oder 3D Druck in Eure Projektvorhaben. Je nach individueller Absprache gestalten wir das Programm oder unterstützen Euch bei der Durchführung eigener Ideen.

Kontakt: Frank Lüthjohann luethjohann@ipn.uni-kiel.de

Die nawi:werft begleitet Schulklassen, andere Lerngruppen sowie einzelne Schülerinnen und Schüler digital bei der Erarbeitung von Projekten. Ob mit dem nawi:werft eigenen Discord-Server, dem Videokonferenzmodul BigBlueButton oder schuleigener Systeme wie IServ:
Die Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen der nawi:werft freuen sich darauf, im digitalen Format spannende Vorhaben an Eurer Schule mit viel Know-how anzuleiten oder Euch bei eigenen Ideen zu unterstützen.
Dabei können wir entweder ganze Lerngruppen digital betreuen oder stehen zu festen Ansprechzeiten für individuelle Schülerfragen zur Verfügung.

Discord Link (Passwort geschützt): https://nawi-werft.de/discord/
Kontakt: Frank Lüthjohann luethjohann@ipn.uni-kiel.de

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Ihr kommt einen ganzen Vormittag als Lerngruppe in die Kieler Forschungswerkstatt in den Botanischen Garten der Universität Kiel. Dabei bieten wir verschiedene Angebote zu den Themen Robotik und Sensorik an, bei denen Ihr aktiv und handlungsorientiert Grundlagen zu diesem Themenbereich kennen lernt oder weiterführende Erkenntnisse erwerben könnt.

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Feuchtigkeitssensor über die Hand
Herzschlagsensor

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Lichtsensoren und Akkustiksensoren bei Versuchen einsetzen.

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Die Wahrnehmung von Farben - Realität/Wirklichkeit
Jede/R hat eine andere Vorstellung von Farben, mit Arduino Farbe messen und darstellen von z.B. blau

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Messe im Zimmer mit einem geeigneten Temp/Hum-Modul zB AM2320, DHT22, AHT10 Temperatur und Luftfeuchtigkeit und berechne den Taupunkt (Bild). Mit einem einfachen ESP01s mit dem Temperaturmodul DS18B20 kann zB in einer exponierter Ecke eines Zimmers kontrolliert werden, ob die lokale Temperatur unter dem Taupunkt liegt und damit die Gefahr der Schimmelbildung besteht.

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Wetterstation - Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Niederschlagsmenge, Windgeschwindigkeit, Helligkeit und UV-Strahlung über einen längeren Zeitraum messen und im Unterricht verwenden 

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Wetterstation - Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Niederschlagsmenge, Windgeschwindigkeit, Helligkeit und UV-Strahlung über einen längeren Zeitraum messen und im Unterricht verwenden 

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zB bei der alkoholischen Gärung

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Die Verwendung von Tabellenkalkulationsprogrammen ist mittlerweile fester Bestandteil der Fachanforderungen der Mathematik. Hier finden sich mehrere praktische Beispiele zur Gewinnung von Datenmengen

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Den Einfluss von Feuchtigkeit der Pflanzenerde auf das Wachstum überprüfen.

Hypothesen aufstellen lassen.

An der Pflanze überprüfen.

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Feuchtigkeitsmessungen im Boden. In welchen Tiefen werden Feuchtigkeitsgrade gemessen.

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Entwicklung des Bieres und Gärungsprozess mit Hilfe von Arduinos verfolgen:

Temperatur während des Maischens messen

Temperatur während der Gärung verfolgen

CO2 Gehalt und/oder Alkoholgehalt während der Gärung verfolgen

Ggf. Bierfarbe über Lichtsensor messen

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Es wird U.A. Kohlenstoffdioxid bei viel befahrenen Straßen oder in Parks gemessen

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Z. B. Messung von Co2 Ausschüttung oder Pulsmessung

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CO2 Messgeräte für die Klassenräume

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Mit einem Bewegungsmelder/ Infrarotsensor das durchlaufen feststellen. Zeit läuft ab dem "Los".

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Langzeitmessung CO2 bei C3- und C4-Pflanzen im Vergleich, um Licht- und Dunkelreaktion zu unterscheiden

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Eine Rakete hoch schießen und dem Temperaturverlauf auf die SD Karte schreiben

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https://physikkommunizieren.de/arduino/ein-kapazitiver-touchscreen-marke-eigenbau/

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Mit einem Abstandssensor zB unter dem Sattel könnte man aufzeichnen, in welchem Abstand Schüler*innen auf dem Fahrrad überholt werden. Wie Schulprojekte (zB https://youtu.be/CeIdstfDASU) zeigen, scheint der vorgeschriebene Abstand von 1,5m bzw 2m oft nicht eingehalten zu werden. Die quantitative Dokumentation spricht dabei ein alltägliches Problem vieler SuS an.

(etwas ähnliches wie das hier: https://www.openbikesensor.org/)

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Radfahren in Reinfeld - dashcamvideo Zusammenschnitt aus Projektarbeit