Eine Alternative zur elektronischen Messwerterfassung: Casio C-LAB

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Casio C-LAB mit angeschlossenem Ultraschall-Bewegungssensor

Mitte Januar durfte ich wieder an der diesjährigen “Casio Teach&Talk” – Veranstaltung teilnehmen – eine Mischung zwischen Fortbildung, Expertentreff und Networking-Gelegenheit. Im Rahmen dieser Veranstaltung wurde unter anderem der Nachfolger des Messwerterfassungssystems EA-200 vorgestellt, ein Messinterface samt Sensoren das direkt über den grafikfähigen Taschenrechner gesteuert, aufgenommen und analysiert werden kann. Dieses fristete bis dato an vielen Schulen ein Schatten-Dasein, da es sich von Haus aus nur eben nur am Taschenrechner anschließen ließ (mit Ausnahme des Programms CAS-Log, programmiert von einem engagierten Dresdner Lehrer).

Warum mich das neue System sofort angesprochen hat?

Was bietet das C-LAB

  • Das eigentliche Messinterface bietet Anschlüsse für max. 3 Sensoren zur gleichen Zeit.
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Casio C-LAB mit Anschlussmöglichkeiten für 3 Sensoren, Mini-USB zum Laden des internen Akku und Verbindung zum PC, 3-Pin-Kabel als Verbindung zum Taschenrechner
  • Es gibt eine große Auswahl an Sensoren u.a. von CMA selbst, Casio und Vernier, usw. wobei die Sensoren von CMA selbst am günstigsten sind! Insgesamt ca. 50 Sensoren für alle naturwissenschaftlichen Fächer stehen allein von CMA zur Auswahl.
  • Verbindung zum PC per USB-Kabel (mitgeliefert) möglich.
  • Verbindung zum grafikfähigen Taschenrechner von Casio per Link-Kabel möglich.
  • Es ist ein autonomer Betrieb durch den eingebauten Akku möglich (aufgeladen wird ebenfalls per USB). Und es ist so klein und handlich, dass man es wirklich mit “raus” nehmen kann.
  • Die zugehörige Software Coach 6 Lite ist kostenfrei, die Vollversion kostet 5000 Euro und beinhaltet zusätzlich Module zur Videoanalyse und Modellbildung. Die Messwerterfassung, -darstellung und der Export der Messwerte ist auch mit der Lite-Version uneingeschränkt möglich.
  • Zukünftig ist eine plattformunabhängie Software-Lösung geplant, d.h. der Einsatz soll auch mit Smartphone, Tablet,… möglich sein. Wie sich dies mit dem USB-Anschluss realisieren lässt ist mir noch nicht ganz klar – aber ich lasse mich gerne überraschen 🙂

Kosten

Macht insgesamt für eine kleine Grundausstattung ca. 610 Euro ohne Schulrabatte o.ä. Das ist sicher nicht billig oder geschenkt – aber insgesamt ein fairer Preis.

Bei einem vergleichbaren Satz an Sensoren, Messinterface und Software landet man bei den großen Namen in der Physikausstattung (wie Phywe und Leybold) schnell bei 2000 Euro oder mehr. Und diese Systeme sind nicht ohne weiteres mobil einsetzbar…

Anschluss und Installation

  • 1. Schritt: Die Software Coach 6 Lite herunterladen (CMA) und installieren. Ich habe die Software bisher nur für Windows gefunden – aber das soll sich wohl ändern.
  • 2. Schritt: Verbindung zum Rechner herstellen (USB-Kabel)
  • 3. Schritt: Loslegen 🙂 Ich habe mich einfach munter durch die mitgelieferten Beispiele geklickt. Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung kann ich aber gerne nachreichen. Die Software erkennt automatisch ob ein C-LAB verbunden ist und welche Sensoren angeschlossen sind.

Erprobung

Ungeduldig wie ich bin, musste ich gleich nach Ankunft des Pakets den Bewegungssensor mit den Schülern ausprobieren. Da in Klasse 6 Bewegungen und entsprechende Diagramme eine Rolle spielen, habe ich in der Software eine Bewegung vorgegeben (dunkelgrau im Screenshot) und Aufgabe der Schüler war es diese dann so exakt wie möglich “nachzugehen” (hellgrau und rot).

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Screen Shot – Vorgegebenes Bewegungsdiagramm nachlaufen

Den Schülern hat es ziemlich viel Spaß gemacht – und gleichzeitig hatte man das Gefühl, das es bei dem ein oder anderen “Klick” gemacht hat, was man aus so einem Diagramm alles ablesen kann. Die Erfahrung hat mich auf jeden Fall motiviert mich weiter damit zu beschäftigen 🙂

Ausblick

In nächster Zeit möchte ich schrittweise ausprobieren, welche Einsatzszenarien für unsere Schule realistisch sind – und herauszufinden was sich vielleicht auch nicht bewährt. Denkbar ist der Einsatz dieses System z.B. als

  • Demonstrationsmessgerät / Multimeter (bei uns ist der Rechner im Physikzimmer mit Beamer gekoppelt)
  • für Lehrerdemonstrationsexperimente
  • als Praktikumsexperiment (mobiler Einsatz) im fächerverbindenden Unterricht oder Profilunterricht
  • als Schülerexperiment und Analyse der gewonnenen Daten per PC

Ich werde euch auf dem Laufenden halten 🙂

The fascination of slow motion videos | Die Faszination von Zeitlupenaufnahmen

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Squeezed tennis ball captured with a low cost high speed camera with 1000 frames per second.

Not only since my presentation at the TeachMeet at the BETT Show I am fascinated by slow motion videos. As described before, it is quite easy and not very expensive to produce your own video with some digital cameras.

They fascinate me because:

  • very simple thinks, like a falling slinky or a tennis ball, get a new and spectacular perspective
  • they allow it to make phenomenons accessible for science lessons which are normally not observable

Nicht erst seit meiner Präsentation auf dem TeachMeet der BETT Show bin ich fasziniert von Slow Motion Videos. Wie bereits beschrieben, ist es relativ einfach und nicht besonders teuer diese Videos mit bestimmten Digitalkameras selbst zu produzieren.

Sie faszinieren mich, weil sie:

  • sehr einfache Dinge, wie ein fallender “Slinky” oder ein Tennisball, eine neue und spektakuläre Perspektive erhalten
  • es ermöglichen Phänomene für den (Physik-)Unterricht aufzubereiten, die man sonst nicht ohne weiteres direkt beobachten kann

I’d like to “promote” the first four very simple videos I produced together with my colleagues René and Göran:
Ich möchte etwas “Werbung” für die ersten vier, sehr einfachen Videos machen, die ich gemeinsam mit meinen Kollegen René und Göran aufgenommen habe:

UPDATE: Bursting water balloon | Platzende Waserbombe

1.  Elastic deformation of a tennis ball | Elastische Verformung eines Tennisballs

2. Oscillating Neon tube (50 times per second) | Oszillation einer Neonröhre (50 mal pro Sekunde)

3. Pneumatic Firelighter | Pneumatisches Feuerzeug

4. Slinky Drop

All these videos are under the CC-licences on Youtube so that they can be used for lessons without any restrictions if the author is named!

Alle Videos sind unter einer CC-Lizenz und dürfen bei Namensnennung ohne Einschränkungen im Unterricht genutzt werden!  

Is there something you like to see in slow motion? I would be happy about some ideas that would be useful for science lessons.

Gibt es etwas, dass Du gern in Zeitlupe sehen möchtest? Ich bin dankbar für einige Anregungen, die für den naturwissenschaftlichen Unterricht nützlich wären.

Nights to remember – TeachMeet BETT 2013 and BETT Show

The last week was incredible rich of events and experiences I will think of for a long time. I was in London to visit the BETT Show and to participate the MirandaNet sessions and the TeachMeet BETT 2013, both located at the Show.

To make it really short, I totally agree with Dughall and his BETTophobia-Post – for me this visit is totally about the people and not the show (anymore). During all the days in the new ExCel exhibition center I had the feeling that I am not the audience they are addressing. It seems to me that the focus is not about teachers anymore but about IT-managers and sellers from foreign educational departments. Sometimes it’s really a bit surprising how fast the expressions in their faces changed when you “reveal” where you are and where you come from.

But the good point is: This is a very good opportunity to meet a different kind of persons.

Matt Pearson speaking about Twitter and other CPD tools during a MirandaNet-session
Matt Pearson speaking about Twitter and other CPD tools during a MirandaNet-session

One of them are the sessions run by MirandaNet. They attract usually an unique mixture of people interested in education, from teachers to researchers, from educational consultants to representative of firms active in education.  Although the room was hard to find at the North Gallery (I think only rare people realized that there is a gallery at all…) the room was filled all the time. You can find all the presentations and the curated materials at the homepage. I am really grateful that I had the opportunity to spend a lot of time there and meet lot of twitter-friends first time in real life.

TeachMeet BETT 2013
TeachMeet BETT 2013

The other occasion is the TeachMeet that takes place on Friday evening after the show. During the last year I had the opportunity to watch and participate two TeachMeets over Twitter and livestream. The main idea is that teachers share their best-practice examples in 7-minute or 2-minute-nano-presentations to inspire other teachers, so that everybody gets involved. Usually there are more speakers then time allows and they get picked by a “fruit machine”.

TeachMeet during BETT is a bit special – as I had to realize. When I signed up for speaking I had the two events in mind with around 30 people participating. As we entered the room and there was enough place for around 250 people I gasped – I really didn’t’ expect this! When the event started I get more and more excited, every time the “fruit machine” picked up a name – and it happened exactly what I was afraid of: I entered about 100 prize draws at show without winning anything and then my name gets picked by this machine.

What happened then? Well, you can make you’re own judgement: You can find my little prezi about “How to make your own low-cost high-speed videos” here and from 33:12 in the first Youtube-video. After speaking I felt big relief and could start concentrating to all the other brilliant speakers and participants.


During the whole time an amazing team of artists created the “Wall of fame” by caricaturing the speakers live during their presentations. So I felt very honored to find myself next to Ian Pratt (@sciencelabman), Bev Evans (@bevevans22) and Peter Yeomans (@ethinking)!

Wall of fame
Wall of fame

I will not make many words about it, as it is hard to express this in a few sentences, but I’d like to thank John and Christina – who made my stay in London possible – and Theo and Jan who made sure that I won’t forget these days. A few little impressions from these amazing days:

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Make your own low-cost high speed videos!

Sight seeing

Omnioculars, a gadget from the Quidditch World Championship,  allows you to see everything in slow motion – as often as you like. Although I’m (unfortunately) not a magician I am fascinated by high speed / slow motion videos.


During last years BETT Show my friend Leon (@eyebeams) showed me a high-speed video on Youtube.  It was so fascinating, that since this time I show this video to our students whenever it is possible. The result is every time very emotional, from fascination to disbelief – although the students know about physics they are surprised about this effect:

Not much time later I was lucky enough to hear the lecture of Michael Vollmer during the DPG conference, where he mentioned a “normal” digital camera which is able to record high speed videos (you can read his article here). It was absolutely clear what we need to buy next 🙂

So all you basically need is:

  • a Casio Exilim ZR 300 (or another one of the ZR – line) – costs around 220 Euro – which allow up to 1000 (!!!) frames per second
  • a good spotlight, neon tubes are NOT working because they are oscillating with 50 Hz!
  • a freeware program to cut, rotate or convert your video (we used MPEG Streamclip)

So here you can see a first little tests with our equipment, trying to reproduce the falling slinky drop:

I think the result is quite good, considering that our equipment costs just around 220 Euro!

There are a few basic rules that can save you a lot of time:

  • a higher the frame rate needs a lot of more light!
  • avoid shadows if possible!
  • choose a clear, monochromatic and fixed background!

You can find the short tutorial we wrote for our students here for a download. The tutorial is written in German but should be easily understandable due to the pictures.

I would appreciate your feedback! Have you used high speed / slow motion videos in class before? Do you have ideas for other fascinating videos?