Im Rahmen von BYOD lassen sich Smartphones und Tablets nicht nur als miniaturisierte mobile Computer nutzen. Smartphones sind, das wissen viele nicht einmal, mit einer Vielzahl von sehr präzise arbeitenden Sensoren ausgestattet. Für den Unterricht bieten diese Sensoren vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Eine ganze Reihe davon kann man sogar ohne Internetzugang nutzen.

Welche Sensoren sind verfügbar? Das Samsung Galaxy S7 beispielsweise finden sich: Beschleunigungssensor, Barometer, Fingerabdruck-Scanner, Gyrosensor, geomagnetischer Sensor, Hall-Sensor, Pulsmesser, Annäherungssensor, RGB-Lichtsensor und darüber hinaus natürlich noch eine Kamera für Fotoaufnahmen, Zeitlupenaufnahmen, Zeitrafferaufnahmen, Intervallaufnahmen und Video und außerdem noch ein Mikrofon. Ältere Modelle verfügen teilweise über weniger Sensoren. Bei den Smartphones für andere Betriebssysteme (iOS und Windows Phone) ist die Ausstattung mit Sensoren ähnlich. Höherwertige Tablets verfügen ebenfalls über diese Ausstattung mit Sensoren. Was unten für Smartphones beschrieben ist, gilt somit auch weitestgehend für diese Tablets.

Zur Nutzung der verschiedenen Sensoren gibt es Apps. Mit welchen Apps man Kamera und Mikrofon nutzt, ist den meisten Nutzern bekannt. Doch nicht jeder kennt das ganze Potential nur dieser beiden Sensoren. Und dann gibt es noch die anderen Sensoren, die sich über entsprechende Apps nutzen lassen. Kompass Apps, Lautstärke Apps, Wasserwaage Apps, Belichtungsmesser Apps und Höhenmesser Apps sind nur einige Beispiele für Apps, welche diese anderen Sensoren nutzen. Wer in den App Stores sucht, findet schnell entsprechende kostenlose Apps. Und mit diesen kann man im Unterricht eine Menge nützlicher Dinge machen. Dazu unten dann ein paar Beispiele. Alle aufgeführten Beispiele zeigen hoffentlich, warum es sich lohnen kann, Smartphones (und Tablets) im Unterricht zu nutzen.

Mikrofon

Das Mikrofon ist sehr vielseitig nutzbar. Vor allem im Sprachunterricht kann man viel Nutzen daraus gewinnen. Folgende Nutzungsszenarien sind möglich:

• Aussprachetraining

• iOS und Android (wie auch Windows Phone) bieten die Möglichkeit, sämtliche Texteingaben, die mit der Tastatur eingegeben werden können, auch zu diktieren.
• Individuelle Förderung
  Schüler mit einer sehr undeutlichen Aussprache, die im Unterrichtsgespräch kaum zu verstehen sind, können mit der Diktierfunktion eine deutlichere Aussprache mit einer sauberen Trennung der einzelnen Worte trainieren. Sie lesen dazu einen vorgegebenen Text von einem Blatt ab und diktieren diesen innerhalb eines App wie einem Notizblock  oder einer Textverarbeitung (zum Beispiel Word). Das ausgeschriebene Diktat gibt dabei unmittelbare Rückmeldung über die Aussprache und Worttrennung. Fehler können durch Löschen und erneutes Diktat korrigiert werden. Schüler können so eigenständig trainieren, ohne einen Partner oder den Lehrer zu benötigen.
• DaF
  Im Unterricht für Deutsch als Fremdsprache lässt sich diese Funktion gut mit Flüchtlingen nutzen. Auch hier bietet die Diktierfunktion eine gute Möglichkeit Schüler individuell zu fördern und gleichzeitig den Lehrer zu entlasten.
• Fremdsprachunterricht
  Die modernen mobilen Betriebssysteme beherrschen alle modernen Fremdsprachen. Auch dieses kann man zum Training der Aussprache nutzen. Dafür muss in den Einstellungen lediglich die entsprechende Fremdsprache als Eingabesprache zusätzlich eingestellt werden. Schülerinnen und Schüler können dann vorgegebene Texte diktieren und durch den Vergleich des Ergebnistextes mit dem zu diktieren Text ihre Aussprache kontrollieren und verbessern.

• Lesetraining 

• Mit einem Audiorecorder können Schülerinnen und Schüler sich aufnehmen, wenn sie einen Lesetext vorlesen. Anschließend können sie sich Ihre Aufzeichnung vorspielen und den Text noch einmal zur Kontrolle stellt mitlesen. Merken sie beispielsweise, ob sie den Text richtig gelesen haben oder Wörter ausgelassen haben oder nicht vorhandene Wörter hinzugefügt. Außerdem bekommen sie so ein Eindruck von der Lesegeschwindigkeit und Aussprache.

• Sprachnotizen

• Schüler können einen Audiorecorder nutzen, um beispielsweise Beobachtungen bei einem Versuch festzuhalten. Anschließend hören sie ihre Aufzeichnung ab und erstellen daraus ein Protokoll. Der Vorteil gegenüber einer direkten schriftlichen Protokollierung ist die größere Aufmerksamkeit bzw. geringere Ablenkung durch das Schreiben. (Außerdem ist die Aufzeichnung von Sprachdateien gängige Praxis in vielen Berufen.)

• Vokabeltrainer

• Ähnlich wie in früheren Zeiten beim Walkman, den Schüler heute nicht mehr kennen, kann man die Audioaufzeichnung im Smartphone für das Vokabeltraining nutzen. Dazu sprechen Schüler ihre Vokabeln in einem Audiorecorder auf. Sie sprechen den deutschen Begriff, machen eine ausreichend lange Pause und sprechen dann den Begriff in der Fremdsprache. Die Audiodatei wird anschließend über ein Audioplayer App abgespielt. Ähnlich kann man natürlich auch andere Fachbegriffe einfügen oder auch Formeln für naturwissenschaftlich mathematische Fächer.

• Mündliche Aufgaben 
• Im Unterricht fehlt oft die Zeit, dass jeder einzelne Schüler sein Arbeitsergebnis vortragen kann. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen, bietet die Aufnahme des Arbeitsergebnisses mit einem Audiorecorder App. Man macht dazu am besten eine Vorgabe bezüglich der minimalen und maximalen Länge der Aufzeichnung. Dieses bringt die Schüler zusätzlich dazu, sich mehr Gedanken über den Text, welchen sie aufsprechen, zu machen. Das Ergebnis laden sie anschließend in ein vom Lehrer angegebenes Verzeichnis hoch. 20 Sekunden sind schon eine ziemlich lange Zeit. 1 Minute ist extrem lang. Gibt man beispielsweise vor, dass das Ergebnis zwischen 20 und 30 Sekunden lang sein soll, so ergibt sich bei 30 Schülern eine maximal abzuhören Länge von 15 Minuten. Wenn die Aufgaben keine Hausaufgaben war und im Unterricht erstellt wurde, kann man das Ergebnis sogar bewerten.

• Dialog aufnehmen

• In Schüler einen Dialog vor einer Klasse vortragen sollen, haben manche starke Hemmungen, vor allem wenn es um Fremdsprachen geht. Das Smartphone bietet mit seiner Aufnahmefunktion hier eine Möglichkeit, diesen Schülern einen Ausweg anzubieten. Sie sprechen ihren Dialog auf dem Smartphone auf und spielen ihn anschließend in der Klasse ab. Alles was man dazu braucht, ist ein Lautsprecher, der über Kabel oder Bluetooth mit dem Smartphone gekoppelt wird.

• Hörspiel aufnehmen

• Im Deutschunterricht wie im Fremdsprachenunterricht kann man kleine Hörspiele aufnehmen. Für Smartphones gibt es Apps, welche die Aufnahme mit mehreren Spuren und Effekten erlauben. Beim iPhone wäre dieses GarageBand, welches sogar zusätzliche Geräusche bietet. Weitere Geräusche, die benötigt werden, können die Schüler mit dem Smartphone selbst aufnehmen oder aus freien Bibliotheken aus dem Internet laden und einfügen. 

• Eine Klassen-Hörbibliothek erstellen

• Die Aufnahmefunktion von Smartphones und Tablets lässt sich auch sehr gut nutzen, um Texte für eine Klassen-Hörbibliothek aufzunehmen. Das geht bereits in der Grundschule. Vorgelesen werden können Märchen, Sagen, Fabeln, eigene Fantasiegeschichten oder auch Bücher. Soll ein ganzes Buch vorgelesen werden, könnte dieses auf mehrere Personen aufgeteilt werden. Da die meisten Bücher urheberrechtlich geschützt sind, muss entweder eine Erlaubnis eingeholt werden, oder man nutzt besser Bücher, die ins Gemeingut übergegangen sind. Solche Bücher, wie auch andere urheberrechtsfreie Texte findet man unter Projekt Gutenberg. Die aufgenommenen Texte werden online gespeichert oder falls dieses nicht geht oder gewünscht ist, auf einem Server in der Schule. Mit QR Codes könnte dann ein Plakat gestaltet werden, auf welchem die Klassen-Hörbibliothek in der Klasse aufgehängt wird. Möglich wäre auch die Gestaltung einer Webseite, im einfachsten Fall mit Padlet. Weitere Anregungen finden sich unter: Using QR Codes to Build a Classroom Audio Library

• Musik aufnehmen

• Mit einem Smartphone kann natürlich auch Musik aufgenommen werden. Manche Apps erlauben sogar die Aufnahme in mehreren Spuren. Die Aufnahmen lassen sich hinterher bearbeiten und mit Effekten versehen. Bei iOS wäre dafür GarageBand besonders geeignet nebst anderen Apps. Auch bei Android gibt es vergleichbare Apps.  

Kamera

• Fotos

• Vor dem Smartphone wurden Bilder meist mit Digitalkameras aufgenommen und mussten dann auf einen PC übertragen werden. Dieser Zwischenschritt entfällt heute, da Smartphones oft über hervorragende Kameras verfügen und in der Regel schon Software für die Bearbeitung der Fotos mit an Bord haben.
• Diese Möglichkeiten kann man sich beispielsweise im Kunstunterricht zu Nutze machen, indem man dort Aufnahmen machen lässt und diese dann direkt auf dem Smartphone bearbeiten lässt. Programme wie das kostenlose Snapseed (von Google), welches für iOS und Android verfügbar ist und jede Menge andere Apps bieten hier nahezu unbegrenzte Möglichkeiten. Die Arbeitsergebnisse könnte man, solange Urheberrecht und persönliche Bildrechte berücksichtigt werden, auf einer Webseite vorstellen.
• Im Biologieunterricht kann man die Fotos von Smartphones zur vergrößerten Betrachtung von Pflanzen und Tieren nutzen. Dank der sehr hohen Auflösung aktueller Smartphone Modelle kann man die aufgenommenen Objekte in Vergrößerungen betrachten, die Lupen mit starker Vergrößerung entsprechen.
• Fächer wie Biologie, Physik, und Chemie können das Smartphone nutzen, um Versuche zu dokumentieren. 

• Zeitraffer

• Smartphones bieten über ihre Apps heute auch die Möglichkeit, aus Serien von Bildern Zeitrafferaufnahmen zu machen. Das kann von Interesse sein, wenn zum Beispiel das Wachstum von Pflanzen aus Samen im Biologieunterricht dokumentiert werden soll oder die Veränderung von Pflanzen im Verlauf der Jahreszeiten. Schüler könnten auch in einem Projekt Veränderung an sich selbst im Laufe eines Schuljahres in Form eines Zeitraffers dokumentieren.

• Video

• Videoaufzeichnungen mit einem Smartphone lassen sich sehr vielfältig einsetzen. Da jeder Schüler ein Smartphone hat, braucht es heute keine teuren Videokameras mehr. Es lassen sich kleine Projekte ohne Aufwand umsetzen.
• Im Spanischunterricht kann man eine kleine Telenovela drehen,
• im Englischunterricht die Schule mit einem Video und wechselnden Moderatoren vorstellen,
• in Französisch eine Nachrichtensendung erstellen,
• im Deutschunterricht eine Reportage oder eine Vorgangsbeschreibung (siehe dazu ein sehr gelungens Beispiel aus der Grundschule mit Anknüpfung an den Medienpass NRW) und
• in naturwissenschaftlichen Fächern können Versuche dokumentiert werden. Die Dokumentation kommentiert oder erklärt man in der Nachbearbeitung.
• Im Sportunterricht lassen sich Bewegungsabläufe aufzeichnen, um sie anschließend mit dem Ziel, sie zu verbessern, zu analysieren. Hier könnten Schüler zum Beispiel in Gruppen arbeiten.
• Arbeiten Schüler mit dem Ziel, eine Aufnahme zu machen, geben sie sich meist noch einmal etwas mehr Mühe, schreiben extre Drehbücher, achten auf saubere und ordentliche Arbeitsflächen und sprechen deutlicher.
• Vorträge von Schülern kann man Schüler mit dem eigenen Smartphone aufzeichnen lassen, indem sie einen Mitschüler bitten, die Aufnahme zu machen. Die Aufnahme ist dann auf dem Gerät des Schülers selbst und der Schüler kann die Aufzeichnung zu Hause noch einmal kritisch ansehen. 
• iOS und Android bieten dafür passende Apps, die oft kostenlos verfügbar sind.

• Zeitlupe

• Gerade im Sportunterricht sind Zeitlupenaufnahmen gut geeignet, Bewegungsabläufe sehr genau zu analysieren. Schüler können auch hier in Gruppen arbeiten und so ihre Bewegungsabläufe, z.B. beim Turnen oder Hochsprung zu optimieren.
• Im Physikunterricht können Schüler so z.B. genaue Flugbahnen von Objekten analysieren.
• Die Prozesse in schnell ablaufenden Experimen im Chemieunterricht lassen sich mit Zeitlupe genauer analysieren und beschreiben.

Pulsmesser (Sport, Biologie)

• Über Pulsmesser verfügt nicht jedes Smartphone und die verbauten Sensoren haben oft nicht die gleiche exakte Genauigkeit wie ein richtiges Pulsmessgerät. Als Ergänzung zur Pulsmessung mit dem Finger, kann man diese Funktion jedoch im Sport- und Biologieunterricht gut einsetzen. Sehr interessant ist dabei die Möglichkeit, den Puls über ein längeres Intervall aufzuzeichnen und die Veränderung bei körperlicher Belastung oder psychischer Anspannung in Form einer Kurve darstellen zu lassen.

Weitere Sensoren (Physik)

• Beschleunigungssensor, Barometer, Gyrosensor, geomagnetischer Sensor, Hall-Sensor, Annäherungssensor, RGB-Lichtsensor können zum Beispiel im Physikunterricht genutzt werden. Sehr gute Beispiele dafür findet man unter "Projekt: "Smartphones im Unterricht? Schüler zeigen was möglich ist!" - Folgende Experimente werden vorgestellt, so dass sie leicht nachgemacht werden können:
• Gruppe 1: Experimente mit dem Schallsensor (Mikrofon)
• Gruppe 2: Experimente mit dem Beschleunigungssensor
• Gruppe 3: Experimente mit dem Magnetfeldsensor und externen Sensoren
• Gruppe 4: Experimente mit dem CCD‐Sensor (Kamera)
• Gruppe 5: Experimente mit dem GPS‐Sensor
• Gruppe 6: Experimente mit dem Lichtsensor
• Gruppe 7: Experimente mit dem Rotationssensor
• Gruppe 8: Experimente mit Pulssensoren

Ansehen sollte man in diesem Zusammenhang definitiv auch das Angebot der RWTH Aachen. Das nennt sich phybox (physical phone experiments), das Smartphone als mobiles Labor. Das zugehörige App ist für iOS und Android verfügbar. Verschiedene Experimente sind möglich und werden mit Videos vorgestellt. Die Messergebnisse können sogar exportiert werden.

Wie man die Sensoren von Smartphones und Tablets im Physikunterricht einsetzen kann, zeigt auch eine Veröffentlichung von 2014 mit dem Titel Smartphone Physics: Neue Experimente und Fragestellungen rund um das Messwerterfassungssystem Smartphone. Es werden hier mehrere Beispielexperimente darin vorgestellt – jeweils mit theoretischem Hintergrund, Versuchsdurchführung und Versuchsauswertung vorgestellt, die man mit Schülern im Unterricht nacharbeiten kann. Vorgestellt werden so beispielsweise:

• Beschleunigung im Alltag
• Akustische Analysen
• Rohrlängenmessung
• Schallgeschwindigkeitsmessung
• Höhenbestimmung von Gebäuden
• usw.

für die Apps wie Audio Kit, OsciPrime Oscillosop Legacy, Oszilloscop, Sensor KineticsSPARKvue und Spektro:skop genutzt werden.

Die beiden Video Tutorials der DidaktikPhysik der TUKaiserslautern zu den iOS Apps Spektro:skop und Oscilloscope sollen einen Eindruck geben, was mit den Sensoren in einem Smartphone oder Tablet möglich ist. Weitere Beispiele finden sich auf YouTube.

Und das war noch nicht alles zum Thema Sensoren. Es gibt weitere externe Sensoren, die sich über die Kopfhörerbuchse oder den USB Port anschließen und mittels entsprechender Apps steuern und auslesen lassen. 

Weitere Experimente mit Sensoren von Smartphones/Tablets

von Mediendidaktik.org

• Akustische Messungen mit dem iPad: Die Federkonstante
• Kraft und Beschleunigung – Lernen mit Smartphone und Tablet
• Zentripetalkraft – Lernen mit Smartphone und Tablet
• Akustische Schwebung – Lernen mit Smartphone und Tablet
• Interferenz – Lernen mit Smartphone und Tablet
• Videoanalyse mit dem iPad im Physikunterricht: Der schiefe Wurf
• Videoanalyse mit dem iPad im Physikunterricht: Die Atwood´sche Fallmaschine