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Allgemeines Gasgesetz und Diagramme

17. Juni 2012 Maik Riecken 2 Kommentare

Das allgemeine Gasgesetz braucht man in der Schule oft in Zusammenhang mit dem Satz von Avogadro. Es stellt einen Zusammenhang zwischen Druck, Volumen, Teilchenanzahl und Temperatur eines Gases her, berücksichtigt jedoch weder mögliche Anziehungskräfte zwischen Gasteilchen, noch Abweichungen der Gasteilchen von der Kugelform. Trotzdem bildet es eine gute Näherung für viele „Alltagsgase“ und reicht für schulische Zwecke vollkommen aus.

$(1) \;\; p \cdot V = n \cdot R \cdot T$

Bedeutung der einzelnen Größen:

p: Druck in [kPa]¹

V: Volumen in [L]

n: Stoffmenge („Teilchenanzahl“) in [mol]

R: allgemeine Gaskonstante

$8,3144621\frac{J}{mol \cdot K}$

T: Thermodynamische Temperatur [K]

¹ In der Schule rechnet man gerne in hPa, weil das besser zu der vormals gebräuchlichen Einheit mbar passt.

Exkurs – die Einheiten:

Damit der Term bei Umformung auch immer hübsch in sich zusammenfällt, braucht es etwas Wissen um die Zusammensetzung der Einheiten. Dabei gilt:

$1 Pa = 1 \frac{N}{m^2} \;\;\;\; \;\; 1J = 1 N \cdot m$

… dann passt es später wieder alles.

Mit Hilfe dieses Gesetzes lassen sich Diagramme („Visualisierungen“) mit einer Tabellenkalkulation erstellen. Neulich habe ich in unserem Schulbuch diese Darstellung entdeckt (aus rechtlichen Gründen analog nachgestellt):

Mit der nach V umgestellten Gleichung (1) und p = 101,3kPa (1013 hPa) sowie n=1 kann man mit einer Tabellenkalkulation sowas sehr schnell selbst machen.

$(2) \;\; V = \frac{1mol \cdot R \cdot T}{101,3kPa}$

Das Diagramm ist trotzdem eine didaktisch lieb gemeinte Katastrophe und eines Bankenverkaufsprospekts würdig.

Wer sieht es? Genau. Die y‑Achse wurde beschnitten (oder die x‑Achse verschoben). Das kann man machen, sollte es jedoch im Diagramm kennzeichnen. Macht man es „richtig“, schaut es so aus:

Die didaktischen Reduzierer aus dem Schulbuch mussten noch eine graphische Extrapolationsaufgabe stellen, um klarzumachen, dass die Gerade überhaupt an einer bestimmten bzw. für sie „gewollten“ Stelle die x‑Achse schneidet (-273°C).

Das kann man mit dem „richtigen“ Diagramm auch noch machen, sieht aber auch vorher viel leichter, dass vor dem Schnittpunkt der Geraden mit der x‑Achse das Volumen negativ wird – bis zur Einführung der thermodynamischen Temperatur ist es dann kein großer Schritt mehr. Ist das geschafft, kann man auch solche Diagramme von SuS beschreiben lassen:

Mögliche Fragen:

Beschreibe den Verlauf der Kurve. Erkläre ihn mit dem Kugelteilchenmodell.
Stelle Vermutungen darüber an, wie die Kurve sich bei noch höheren, bzw. noch niedrigeren Werten für p entwickeln wird.
Die Kurve wird niemals die x- oder y‑Achse erreichen. Begründe, warum diese Aussage korrekt ist.

Für denjenigen, den es interessiert, hier noch das Tabellenblatt, welches ich für die Berechnung der Diagramme genutzt habe (quick & dirty): ODS | XLS

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Medien in der Schule vorhalten

12. Juni 2012 Maik Riecken Kommentar hinterlassen

Es gibt sie noch. Die Regale mit den Videokassetten aus grauer Vorzeit, die immer wieder unerlaubt im Unterricht herhalten müssen, wenn es um das Zeigen vorgeblich legendärer Verfilmungen literarischer Kleinode geht um eigentlich nur beweisen zu können, dass der Film eh nicht an das Original herankommt – stimmt ja auch: Die Hälfte des Films ist durch Bildstörungen und Tonaussetzer sowieso nicht zu sehen.

www.ml-media.martinlietz.de / pixelio.de

Dann kam die DVD. Endlich ohne Schwierigkeiten zu bestimmten Kapiteln springen oder sogar Wiederholungsschleifen programmieren. Das Interface des DVD-Players sah auch ähnlich aus wie das des VHS-Rekorders und der Fernseher darüber ist noch ein Fernseher – kennt man also. Dumm nur, dass extern gelagerte Sicherheitskopien von Original-CDs, natürlich mit allen Vorführrechten, in stundenlanger Kleinarbeit am heimischen PC gefertigt, in manchen Playern einfach nicht laufen wollten. DVD‑R, DVD+R, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM – frisst er es oder frisst er es nicht? Film oder Stillarbeit – das ist hier die Frage!

Wäre es nicht schön…

… wenn ich frei wählen könnte, mit welchem Gerät ich eine Datei abspiele?
… wenn unterschiedliche Geräte zur Wiedergabe in einer Schule zur Verfügung stünden?
… wenn ich meine Dateien auch mit anderen teilen könnte?
… wenn andere gleichzeitig zeitversetzt die gleiche Datei abspielen könnten?
… wenn ich das Interface vorgebe und nicht so eine blöder, langhaariger Administrator?

Mit digitalen Medien geht das erstmal prinzipiell. Man braucht aber immer sowas wie einen Computer für die Wiedergabe. Dabei funktioniert das mit den DVD-Playern doch ganz gut.

DLNA als Lösungsansatz

DLNA (manchmal auch upnp) ist eine klassische Middlewarelösung: Ein Server kümmert sich um das Auffinden und Indizieren von Medien und kommuniziert mit verschiedenen Endgeräten, Programmen oder Apps („Clients“) z.B.

ein Notebook mit Windows Media Player
ein Handy/Tablet mit entsprechender App
ein Beamer mit eingebautem DLNA-Client
ein Flachbildfernseher
eine Streamingbox, z.B. eine WD-Live

Nicht umsonst habe ich exemplarisch auf eine WD-Live verwiesen: Man kann so eine Kiste einfach mit in den Fernsehwagen packen, sie fühlt sich an wie ein größenwahnsinniger SAT-Receiver, den man von zu Hause kennt (und meist bedienen kann, da Fernsehen ja eine weit verbreitete Kulturtechnik darstellt).

Mit DLNA steuern nerdige Menschen schon heute ihre Hifi-Komponenten z.B. vom iPad aus, da DLNA auch die Steuerung von Playern („Renderern“) über das Netzwerk zulässt. Man kann die Fernbedienung der Streamingbox oder das eigene Handy nehmen – ganz nach Wunsch und Gewohnheit.

Sehr viele Geräte sind DLNA-fähig, z.B. bestimmte externe Festplatten, sodass man sich um die Konfiguration nicht zu kümmern braucht: Die Platte (nachvollziehbare Ordnerstruktur vorausgesetzt) mit Medien befüllen, ins Schulnetzwerk einbinden und schon kann es losgehen.

DLNA-Server senden per UDP. Es ist ihnen schnurzpiepe, ob die Daten auf der Gegenseite ankommen, weil Streaming nunmal zeitkritisch ist und Fehlerkorrektur da nur stört oder das ganze Medium dann stockt – kennt man von YouTube-Videos bei schmaler Anbindung.

DLNA-Server selbst gemacht

Mediatomb ist ein freier DLNA-Server, der oft zum Einsatz kommt. Er lässt sich auf allen Debianderivaten (auch bei IServ…) mit einem

apt-get install mediatomb

auf die Platte holen und funktioniert dann auch schon „out-of-the-box“. Das Webinterface des Servers ist unter dem Port 49152 zu erreichen (muss ggf. noch aktiviert werden, s.u.) und sieht dann so aus:

Ein Klick oben auf „Filesystem“ ermöglicht das Browsen durch das Dateisystem des Servers. In diesem Beispiel liegen die Mediendateien unter /home/musik. Ein Klick auf das Pluszeichen oben rechts sorgt dafür, dass nun die Medien des selektierten Ordners in den Katalog des Medienservers aufgenommen werden. Man kann das auch automatisieren und einen Ordner regelmäßig scannen lassen. Dabei liest Mediatomb natürlich auch ID-Tags aus und stellt so zusätzliche Sortierfunktionen, etwa nach Interpret oder Titel bereit. Für unsere Lösung an der Schule habe ich noch folgende Veränderungen an der Konfigurationsdatei vorgenommen, die man bei Debianderivaten unter

/etc/mediatomb/config.xml

findet:

    <ui enabled=„yes“ show-tooltips=„yes“>
      <accounts enabled=„yes“ session-timeout=„30“>
        <account user=„mediatomb“ password=„geheim“/>
      </accounts>
    </ui>
    <name>MediaTomb</name>

Unter <ui> wird die Oberfläche eingeschaltet, der Passwortschutz für das Webinterface aktiviert und ein Name festgelegt, mit dem sich der Server beim Client meldet.

<import hidden-files=„no“>
<filesystem-charset>UTF‑8</filesystem-charset>
<metadata-charset>UTF‑8</metadata-charset>

Etwas weiter unten sorgen zwei zusätzliche Einträge dafür, dass Umlaute und Sonderzeichen korrekt umgesetzt und an den Client weitergegeben werden.

Wenn man auf einem IServ mediatomb in einem beliebigen Gruppenverzeichnis suchen lässt (besser ist allerdings eine eigene VM oder ein eigener physikalischer Medienserver), kann ich z.B. abends eine Datei ins Schulnetzwerk hochladen, die dann im gesamten Netzwerk von beliebigen DLNA-fähigen Geräten genutzt werden kann – ganz automatisch.

Ja, gibt’s denn dafür nicht das Internet?

Jein. In Niedersachsen sind viele sehr viele Medien inkl. Schulfunksendungen Landeslizenzen erworben worden, die nur innerhalb des Schulnetzes weiterverbreitet werden dürfen. Weiterhin kann ich notwendige Bandbreiten innerhalb des Schulnetzes um den Faktor 10–20 günstiger garantieren als über UMTS/LTE und Co. Ich finde den Gedanken reizvoll, dass ich auch SuS eine Datei zentral nur Verfügung stellen kann, die sie dann in ihrem Tempo mit z.B. dem eigenen Handy nutzen können – einfach durch eine kurze Navigation im DLNA-Client, so lange sie im Schulnetz eingebucht sind. Nicht zu verachten finde ich, dass jemand, der von einem Videorekorder kommt, sich bei einer Streamingbox weit weniger umstellen muss als bei z.B. einer Rechner-/Beamerkombination – es ist auch eine Fernbedienung mit Play/Stop/RW/FF/Pause. Die Vielzahl der verwendbaren Endgeräte und Oberflächen (Apps) dürfte jedem etwas bieten.

Nachteile

DLNA ist für den Consumerbereich konzipiert, d.h. es sollte schnell und unkompliziert laufen. Daher bringt DLNA keine Nutzerverwaltung mit. Jeder im Netzwerk kann mit dem DLNA-Server kommunizieren, der deshalb immer auf einer separaten Maschine laufen sollte. Aktive Renderer können von jedem Client aus gesteuert werden: Ich kann als Schüler sehen, dass auf dem Fernseher im Gebäude x gerade Film y läuft und diesen stoppen oder gar durch einen anderen Film vom Medienserver ersetzen. Das lässt sich aber mit Firewall- und Routingeinstellungen in den Griff bekommen – oder durch pädagogische Vereinbarungen lösen.

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Facebook, die Schufa und die Daten

8. Juni 2012 Maik Riecken Kommentar hinterlassen

Gestern schwappte eine Welle der Empörung durch das Netz, die bis heute anhält: Die Schufa forscht zusammen mit dem HPI daran, frei verfügbare Informationen aus dem Socialmediabereich mit in ihre Scoringalgorithmen zu integrieren. Kristian Köhntopp sieht das als Versuch der Schufa, sich selbst abzuschaffen. Seine These:

Gelingt es auf Basis von frei verfügbaren Informationen eine von der der Wirtschaft als ähnlich verlässlich empfundene Scoringinfrastruktur aufzubauen, so kann das mit der heute zur Verfügung stehenden Rechenkapazität eigentlich jeder mittelmäßig mit Kapital ausgestattete Investor machen.

Nochmal: Es geht nicht darum, ob ein solches Scoring irgendwas Sinnvolles abbildet. Es geht allein darum, dass das, was es abbildet, von den Kunden als verlässlich empfunden wird. Die Diskussion in seinen Blog ist bemerkenswert und wirft eigentlich alles an Fragen auf, was dazu gestellt werden muss:

Ist eine Regulierung der Datenverarbeitung durch Gesetze möglich, ohne dass es zu immensen gesellschaftlichen Kollateralschäden kommt?
Ist eine Offenlegung der Scoringalgorithmen gesetzlich gegen die gesammelten Interessen der Wirtschaft durchsetzbar?
Ist Kommunikation auf Twitter und Co. „privat“ und z.B. mit einem Telefongespräch vergleichbar, das nur unter hohen gesetzlichen Hürden durch Dritte verwertbar wird?

Ich denke:

Mit frei verfügbaren Daten, d.h. Daten, die durch eine offene Schnittstelle abgesaugt werden können, wird technisch das gemacht werden, was technisch möglich ist.

Wenn nicht hier, dann eben an einem Ort, der nicht reguliert ist. Das Netz kennt keine Schranken oder Grenzen. Google macht es vor – Google macht viele Sachen, weil Google es kann, nicht weil es auf den ersten Blick sinnvoll ist.

Moral als Instanz greift nicht, allenfalls zur Bewertung, die aber niemanden in diesem Kontext etwas nützt.

Man kann Dinge moralisch verwerflich finden und etwas anprangern – nur ändern wird man dadurch nichts. Man kann Gesetze und Regulierungen schaffen. Nur ändern wird man dadurch nichts, solange es nicht weltweit gültige Regeln gibt. Das ist das Neue. Es wird vorerst kein Meister kommen, der den verrückt spielende Besen, den wir selbst verzaubert haben, wieder in die Schranken weist.

Und das ist erst der Anfang. Es gibt noch viel mehr Daten in sozialen Netzen, die für irgendwen einen Wert haben. Das ist das Geschäftsmodell. Vielleicht sehen wir bald privaten Krankenkassen, die aus Tweets das Versicherungsrisiko bestimmen? Vielleicht sehen wir Firmen, die aus Zeitpunkten von Tweets Leistungsdaten von potentiellen Mitarbeitenden errechnen.

Kristian Köhntopps Lösung ist Verhalten und zwar Verhalten vor dem Hintergrund des Wissens um die technischen Möglichkeiten der Datenverarbeitung. Einem Kristian Köhntopp traue ich das zu. Einem touchenden Anwender nicht. Der möchte nicht verstehen, der möchte nutzen. Zum Lernen zwingen kann man niemanden. Je weiter man den Menschen von der Technik entfernt, desto leichter wird Bedienung – keine Frage. Aber Verhalten vor dem Hintergrund technischer Möglichkeiten wird immer unmöglicher. Das halte ich für eine gelungene, wirtschaftliche Strategie zur Gewinnmaximierung und Kundenbindung.

Dagegen: Gesetze? Moral? Ethik? Ich bin gespannt auf die Zukunft und kümmere mich auf jeden Fall immer wieder um Technik.

Gesellschaft Auswertung, Daten, Facebook, Gesetz, Internet, Moral, Regulierung, Schufa

Über das Ausspähen von Daten

30. Mai 2012 Maik Riecken 3 Kommentare

Ich nutze gerade inflationär günstige WLAN-Router von TP-Link, die ich mit einer alternativen Firmware ausstatte, um das WLAN-Netz der Schule zu optimieren. Die Firmware verfügt über eine SNMP-Funktion, mit der ich so einiges aus den Geräten mit Hilfe von Cacti – einem komfortablen Frontend für RRDTool – auslesen kann. Da kommt dann z.B. so etwas heraus (klicken zum Vergrößern):

Auf der y‑Achse ist im ersten Diagramm die Anzahl der in diesen Accesspoint eingebuchten Clients aufgetragen, im zweiten der ein- und ausgehende Gesamttraffic (Datenverkehr). Die x‑Achse bildet einen Zeitstrahl der zurückliegenden Woche. Der WLAN-Teil des Routers ist außerhalb der Schulzeit deaktiviert. Was sagen mir diese Daten?:

Dieser Routertyp versorgt problemlos elf mobile Geräte gleichzeitig (aus Parallelmessungen weiß ich, dass es bis zu 18 sein können)
Der Router hat ein Problem mit der korrekten Meldung der Basislinie (ein Phantomclient bleibt auch nach der Abschaltung des WLAN-Chips)
Dieser Router ist über einen Zeitraum x am Leben gewesen
Wir haben viel outbound-Traffic (was für das Internet eher ungewöhnlich ist, sich aber durch die Schulcloud erklärt, über die der Dateiaustausch läuft)
Die Datenmenge, die dieser Accesspoint bewältigt, ist doch eher gering

Diese Daten brauche ich, um zu entscheiden, wo ein weiterer Ausbau des WLAN notwendig ist. Ich kann so recht frühzeitig Ausfälle von Accesspoints oder das Auftreten von merkwürdigen Datenmengen identifizieren. Diese Daten sind über alle Nutzer des WLAN gemittelt und daher nicht personalisierbar, selbst wenn ich es wollte. Ich kann z.B. sagen, dass zu einem Zeitpunkt x extrem viel „gesaugt“ wurde, aber nicht von wem oder ob das schlicht und ergreifend die ISO-Datei für den Kollegen oder ein aktueller Kinofilm war. Diese Messungen dienen allein dazu, proaktiv auf Störungen und Engpässe reagieren zu können, bevor der Frust meiner „Kunden“ zu groß wird.

Wäre ich die Content-Industrie, müsste ich, um meine Rechte 100%ig zu schützen, weitere Daten erheben – technisch möglich, aber eine ganze Ecke aufwendiger, da verschiedene Datenbestände verknüpft werden müssen (z.B. DHCP‑, Proxy- und SNMP-Daten):

die MAC-Adresse des eingebuchten Geräts
die von diesem Gerät abgerufenen Internetseiten
die Inhalte von jedem Datenpaket, welches zwischen Accesspoint und Endgerät ausgetauscht wird
usw.

Zu deutsch: Von jedem läge offen, was er/sie wann und wo im Netz gemacht hat. Ich bin froh, dass ich das nicht kann, will und darf. Ich bin froh, dass es im Falle von Straftatbeständen eine Ermittlungsbehörde gibt, die dafür vorgesehen und hoffentlich auch gut ausgebildet ist, entsprechende Forensik zu betreiben. Diese kann in einem begründeten Verdachtsfall einen richterlichen Beschluss erwirken, nach dem entweder ein paar Menschen mit unserem Server unter dem Arm die Schule verlassen oder hier zusätzliche Technik aufstellen. Das ist nicht meine Aufgabe, weil ich sowas wie ein technischer Dienstleister bin – nicht mehr und nicht weniger.

Welche Auswirkungen hätte es auf meine Schule, wenn bekannt würde, dass systematisch Daten geloggt und ausgewertet werden – wenn sich niemand mehr sicher sein kann, bei einer elektronischen Interaktion mit der Vertrauenslehrerin nicht „belauscht“ oder „aufgezeichnet“ zu werden? Wie wäre es dann wohl um den Einsatz „neuer Medien“ im Unterricht bestellt?

Welche Gesellschaft hätten wir, wenn wir den Ansprüchen von einigen Urhebern mit allen uns zur Verfügung stehenden technischen Mitteln begegnen würden? Man kann das technisch lösen. Das Problem ist aber kein technisches (wie mein Wunsch noch WLAN-Optimierung), sondern ein soziologisches: Wollen wir wirklich in dem Bewusstsein leben, dass unsere gesamte Kommunikation ständig nach „Verbotenem“ gescannt wird? Wollen wir Providern und Dienstleistern – als zivile Organe – diese Aufgabe wirklich übertragen – schließlich hätten sie dann auch die „Datenhoheit“? Ich würde diese Aufgabe nicht wollen. Und die Urheber würden bestimmt eine solche Gesellschaft nicht wollen.

Tech-Talk Cacti, Daten, DD-WRT, Debatte, Erfassung, Grenze, SNMP, Urheber

Auswärts essen

25. Mai 2012 Maik Riecken Kommentar hinterlassen

Wer den aktuellen Artikel von mir lesen möchte, muss diese Woche auswärts essen. Ich habe eines meiner Herzensthemen verwurstet: Das Verhältnis von Vision und Praxis. Es toben dort in den Kommentaren philosophische Diskussionen, die sich für mich weit weg vom eigentlichen Thema bewegen – aber immer wieder spannend sind. Meine – sehr verkürzte These: Visionen, die von außen an eine Schule herangetragen werden, sind Entwicklungsverhinderer, da oft nicht einmal im Keim umsetzbar… Aber ich habe es netter verpackt!

Allgemein, Aus der Schule Gastbeitrag, Praktiker, Spannagel, Verhältnis, Visionär

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