Interaktive Bildschirmexperimente

Interaktives Bildschirmexperiment


Autor: jki      letzte Änderung: 11/30/2021 8:37 a.m.


IBE erweitern Lernumgebungen für den naturwissenschaftlichen Unterricht durch interaktive "digitale Zwillinge" realer Experimente. IBE erlauben das Experimentieren auch in Situationen, in denen Realexperimente aus praktischen Gründen (Gefahren, Aufwand oder situative Bedingungen) nicht möglich sind. 

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 das Verfahren der Stopp-Trick-Animation, bei dem während der Durchführung des Experiments Einzelbildserien fotografiert werden. Kombiniert wird dieses Verfahren durch die Erfassung von Bewegtbildern, Messdaten und O-Tönen aus dem Experiment. Durch realitätsnahe Gesten (Drehen, Schieben, Antippen) zur Gestaltung der Benutzer-Bild-Interaktion entsteht dann daraus das IBE (Kirstein 1999).

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 oder ersetzen 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). 

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.

Video: Aufnahme der Bildserie im IBE-Labor. Eine digitale Kamera, die auf einem schweren Stativ fest auf das Experiment ausgerichtet ist, erfasst ferngesteuert die Bilder. Mehrere Kameras können das Experiment aus verschiedenen Blickwinkeln oder Details simultan erfassen. Auch Mess- oder Audiodaten lassen sich in ein IBE integrieren.

Eigenschaften Film IBE Simulation
Repräsentation
künstliches Abbild O O X
reales Abbild X X O
Datenquelle
mathematisches
Modell
O O X
reales Experiment X X O
Struktur
linear X O O
verzweigt O X X
Interaktion
indirekt X O X/O
direkt O X O/X

Tabelle: Eigenschaften verschiedener Repräsentationen von Experimenten in Medien für Lehr- und Lernanwendungen im Vergleich.