Zentrale Experimente Physik GOSt
Was sind interaktive Bildschirmexperimente (IBE)?
Literatur
Brell, C.; Theyßen, H.; Schecker, H.; Schumacher, D. (2008): Computer vs. Realexperiment - empirische Ergebnisse zum Lernerfolg. In: Höttecke, D. (Hg.): Kompetenzen, Kompetenzmodelle, Kompetenzentwicklung. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung in Essen 2007, Münster: LIT Verlag, 32-34.
Kirstein, J. (1999): Interaktive Bildschirmexperimente – Technik und Didaktik eines neuartigen Verfahrens zur multimedialen Abbildung physikalischer Experimente. Dissertation, Technische Universität Berlin.
Kirstein, J. ; Nordmeier, V. (2007): Multimedia representation of experiments in physics. In: IOP, Eur. J. Phys. 28, 115-126.
Theyßen, H., Sumfleth, E. & Hüther, M. (2002): Hypermedia contra Praktikum. In: Brechel, R. (Hg). Zur Didaktik der Physik und Chemie: Probleme und Perspektiven. Band L 22. Alsbach/Bergstraße (Leuchtturm), 354-356.
Interaktive Bildschirmexperimente (IBE) erweitern Lernumgebungen für den naturwissenschaftlichen Unterricht durch interaktive digitale Repräsentatio-nen von zuvor real durchgeführten Experimenten. Es handelt sich hierbei also nicht um SImulationen, sondern um digitale Aufnahmen realer Experimente, die in gewissem Umfang nach eigenen Wünschen virtuell bedient werden können. Das IBE erlaubt dem Betrachter im Unterschied zum Film eine aktive Kontrolle der Durchführung: Das virtuelle Experiment ist über realitätsnahe Gesten durchführbar und macht, abhängig von den jeweiligen Handlungen des Nutzers, die Reaktion des Experiments unmittelbar, ohne erkennbare Verzögerung, erfahrbar. Erreicht wird das durch ein sog. Stopp-Trick-Animationsverfahren, bei dem während der Durchführung des Experiments Einzelbildserien fotografiert werden. Kombiniert wird dieses Verfahren durch die Erfassung von Messdaten und O-Tönen aus dem Experiment. Durch Programmierung der Betrachter-Bild-Interaktionen entsteht dann daraus das IBE (Kirstein 1999).
Für die Schülerinnen und Schüler bieten die IBE einerseits die Möglichkeit, sich aktiv und selbstständig vertiefend mit einem im Unterricht in der Regel real durchgeführten Experiment auseinander zu setzen. Ergänzend können sie (virtuell) Erfahrungen mit Experimentiermaterial zu sammeln, welches an der eigenen Schule nicht vorhanden ist. Ferner ermöglichen die IBE, dass Schülerinnen und Schüler während der Klausur- oder Abiturvorbereitung die Experimente aus dem voran gegangenen Unterricht noch einmal interaktiv durchführen und auswerten können.
IBE lassen sich in interaktives Lehr-Lernmaterial vielfältig einbetten und sind online verfügbar. Durch die mögliche Entkopplung von Ort und Zeit des (mobilen) Experimentierens liefern sie einen Beitrag zur Flexibilisierung des Lernens und können lebensbegleitende Lernprozesse unterstützen (Kirstein & Nordmeier 2007).
IBE ergänzen reale Experimente. In empirischen Studien wurde die Lerneffizienz der Kombination realer und virtueller Medien zum gleichen Inhalt untersucht. Ergebnis: Mit interaktiven Bildschirmexperimenten lernt man nicht nur gleich gut, sondern auch schneller (Brell et al. 2008; Theyßen et al. 2002).
Video 1: Aufnahme der Bildserie im IBE-Labor. Eine digitale Kamera, mit einem schweren Stativ fest auf das Experiment ausgerichtet, erfasst ferngesteuert die Zustände des Experiments durch eine Bildserie nach Verfahren der Stopp-Trick-Animation – wie im Trickfilm. Mehrere Kameras können das Experiment aus verschiedenen Blickwinkeln oder Details simultan erfassen. Auch Mess-, Video- und Audiodaten lassen sich in ein IBE integrieren.
Tabelle: Repräsentationsformen von Experimenten in Medien für Lehr- und Lernanwendungen.
IBE: Das Ergebnis der Aufnahme im IBE-Labor. Durch Anklicken wird der Polarisationsfilter verstellt. Beobachte die Doppelbrechung des Lichts in einem Kalkspatkristall.
Video 2: Zeitrafferaufnahme von Experimenten im Stopp-Trick-Verfahren mit polarisiertem Licht im IBE-Labor der Technischen Universität Berlin (um 1998).
