Sichtbar besser

Schulexperimente mit Augmented Reality

679

Das Tablet wird zum Experimentierkasten. QR-Codes und Materialien, die jeder zur Hand hat, ermöglichen Experimente mit nachhaltigem Lerneffekt.

© FIT — 

Das Tablet wird zum Experimentierkasten. QR-Codes und Materialien, die jeder zur Hand hat, ermöglichen Experimente mit nachhaltigem Lerneffekt.

04. März 2016 — 

Wissenschaftliche Experimente gehören zum Kern der naturwissenschaftlichen Lehre an den Schulen. Die dazugehörigen Erklärungen lassen sich Schülern vor allem dann gut vermitteln, wenn sie physikalische und chemische Effekte mit möglichst vielen Sinnen erfassen können. Im Projekt „Science Center To Go“ werden naturwissenschaftliche Prozesse mithilfe von Augmented Reality sichtbar. Die Schüler sehen die Kraftströme »live« während des Experiments.

 

Wenn es wahr ist, dass ein Bild mehr sagt als 1.000 Worte, dann ist ein Film noch hundert Mal einprägsamer. Und wenn man selbst Teil der Handlung wird und die weitere Entwicklung bestimmt, dürfte dieses Erleben besonders nachhaltig sein. Schulen oder andere Ausbildungseinrichtungen aber scheinen bei ihren Unterrichtseinheiten weit davon entfernt, Schüler und Schülerinnen so an naturwissenschaftlichen Ereignissen teilhaben zu lassen, dass physikalische oder chemische Experimente tatsächlich erlebbar werden. Möglich sind lediglich ein meist klassischer Versuchsaufbau, Durchführung und Ergebnis. Was aber tatsächlich »passiert«, welche Kräfte also wo und warum wirken, ist bestenfalls Gegenstand einer Zeichnung an der Tafel oder in den Lehrbüchern abgebildet. Hinzu kommt, dass der Versuchsaufbau meist nur »statisch« funktioniert. Anschauungs- und Experimentiermaterialien sind so groß und ungelenk, dass sie kaum flexibel eingesetzt werden können. Die Konsequenz: Sie werden gekauft aber wenig genutzt, sind veraltet oder die Schule verzichtet gleich ganz auf die Anschaffung.

 

Erweiterung der Lernumgebung 

 

»Viele interessante Versuche etwa zum Bernoulli-Effekt, für den letztlich ein Windkanal benötigt wird, um die Funktionsweise einer Flugzeugtragfläche zu erklären, können mit herkömmlichen Anlagen kaum seriös durchgeführt werden«, erklärt Constantin Brosda vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT in Sankt Augustin bei Bonn. Gemeinsam mit seinem Projektteam hat er deshalb das »Science Center To Go« entwickelt. Das Grundprinzip dieses mobilen Experimentierkastens setzt auf die Kombination einer tatsächlichen Versuchsdurchführung vor Ort und einer optischen Ergänzung durch Augmented Reality (AR): Mit Hilfe einer Webcam werden die individuell veränderbaren Versuchsaufbauten gefilmt, während eine spezielle Software die wissenschaftlichen Zusatzinformationen wie etwa Strömungen oder Anziehungskräfte berechnet und visualisiert. Auf dem Monitor des Laptops werden dann beide Bilder „live“ übereinander gelegt, um eine Mixed Reality zu erzeugen. »Wir haben einen Science Center To Go – Koffer zusammengestellt, in dem – neben einem Laptop mit Software – alles bereitgestellt wird, was für wichtige physikalische Experimente nötig ist«, sagt Brosda. Im Rahmen von Forschungsprojekten werden diese Experimentier-Koffer nun schon seit einigen Jahren europaweit erprobt.

 

Unterricht aus der Handtasche

 

Interessanter aber ist derzeit vermutlich eine neu entwickelte App, die den Koffer sozusagen auf Handtaschenformat reduziert: Die App können sich Schüler (und Lehrer) kostenfrei herunterladen und mit ihren Smartphones beziehungsweise Tablets den sperrigen Laptop ersetzen. »Um beispielsweise die Wirkungsweisen des Doppler-Effekts kennenzulernen, brauchen die Schüler einen Papierausdruck als Marker und ein einfaches Spielzeug-Auto. Wenn sie die Szenerie dann durch ihr Smartphone betrachten, hören sie vom Fahrzeug ausgehende Signale.« Je nach (per Hand durchgeführter) Fahrt werden diese Tonwellen nun gestaucht oder gedehnt. Auch das sehen und hören die Schüler. Auf diese Weise kann jeder im Klassenraum diesen Effekt selbst »am eigenen Leib« ausprobieren. Im Unterschied zu einer Zeichnung ist der Lerneffekt durch dieses interaktive Lernen ungleich nachhaltiger. Und: Die Schüler können experimentieren ohne teure Apparaturen kaputtzumachen. 

 

Physikalische Phänomene im Angebot

 

Im Moment sind neben dem Doppler- und dem Bernoulli-Effekt auch ein Doppelkegel-Experiment (Rollexperimente mit verschiedenen Körpern, Schienenstellungen und Neigungswinkeln), das Doppelspalt-Experiment (Wellenausbreitung) und das Boltzmann-Experiment (Wärmeverteilung) programmiert und sofort in den Klassenzimmern nutzbar. »Rund um die eigentlichen Experimente haben wir gemeinsam mit Pädagogen zusätzliche Unterrichtseinheiten erstellt, so dass die Lehrer auf ein Gesamtpaket zugreifen können«, erklärt Brosda. 

»Wir arbeiten daran den Science Center To Go weiter zu verbessern und auf einem breiteren Markt zu etablieren. Auf Wunsch senden wir interessierten Pädagogen dann das Science Center To Go – Set und den Link zum App-Download zum Ausprobieren kostenfrei zu«, unterstreicht Brosda. Die Forscher am Fraunhofer FIT hoffen dabei auf eine Win-Win-Situation: Durch Feedback werden Experimentierangebote weiter verbessert und das Interesse der Ausbildungsanstalten steigt weiter. Ziel ist es letztlich, die Möglichkeiten von Augmented Reality-Experimente fest im Unterricht zu verankern. (aku)

679 mal gelesen

0 Kommentar(e)

http://innovisions.de/beitraege/sichtbar-besser/

Kommentare zu diesem Beitrag

0 Kommentare