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Be-greifen

Be-greifbare, interaktive Experimente:
Praxis und Theorie im MINT Studium erfahrbar verbinden

Das Thema dieses Projektes ist die Erforschung innovativer Mensch-Technik-Interaktionen (MTI), die durch Verschmelzung von realer und digitaler Welt (augmented reality) den Zusammenhang zwischen Experiment und Theorie für Lernende des Studiums in MINT-Fächern begreifbar, erfahrbar und in Echtzeit interaktiv erforschbar machen.

Technologiebasierte Lehr- und Lernansätze:

Zentral für die MTI im Projekt ist, dass durch eine Kombination von tangible user interfaces und augmented reality intuitive Benutzungsschnittstellen zur Interaktion mit naturwissenschaftlichen Experimenten entworfen und umgesetzt werden. Durch den Einsatz von wearable computing kann die reale Welt so mit unterschiedlichen digitalen Repräsentationen gekoppelt werden, dass das Experiment selbst zur Benutzerschnittstelle wird. Durch die ubiquitäre Verwendung solcher digitalen Technologien mit diversen Sensoren wird so letztendlich auch Alltagssituationen zu physikalischen Experimenten und können direkt vor Ort ausgewertet und dokumentiert werden.

Der Zugriff und die Manipulation von Repräsentationen und theoretischen Hintergründen erfolgt mittels augmented reality beiläufig, ermöglicht dadruch das direkte Einbetten von Interaktion und Information in den Experimentiervorgang und vermeidet so eine Ablenkung vom Experiment (split attention Effekt). Dies bietet den Lernenden die Möglichkeit, in multimodalen interaktiven Analyseaufgaben (MI-Aufgaben) Experimente selbständig durchzuführen, mittels verschiedener Sensoren zu erfassen und technologiegestützt direkt auszuwerten. Daten und Ergebnisse können dann in sozialen Netzen bzw. einer Cloud-Plattform online gesammelt und auch gruppenübergreifend diskutiert werden.

 

 

Zur MTI gehört auch die dynamische Anpassung der Interaktion an den Wissensstand und die Lernanforderungen, eine direkte Rückspiegelung des Lernfortschritts (inkl. in Echtzeit erfasster, sensorbasierter Informationen) und eine adaptive Anpassung aufgrund der Interaktion der Lernenden mit den jeweiligen Geräten bzw. der jeweiligen Software.

Projektziele:
Entwicklung des didaktischen Konzeptes unter kognitions- und fachdidaktischen Aspekten:

  • Steigerung kognitiver Verarbeitungsprozesse durch individuelle Variation von Repräsentationen in Echtzeit
  • direktes Feedback auch über multiple und synchrone Repräsentationen
  • Beiläufiger Zugriff und Manipulation von Repräsentationen sowie Unterstützung der selbstständigen Erzeugung von Repräsentationen
  • individuelle Anpassung an kognitive und affektive Zustände bzw. Prädispositionen des Lernenden sowie individuelles Feedback des Lernstandes
  • höhere Eigenaktivität sowie selbstständige Aneignung neuen Wissens beim Experimentieren in Alltagssituationen

Verbesserung der Ausbildung in MINT-Studienfächern:

  • praxisnahe Hochschulausbildung, übertragbar auf andere MINT-Fächer und Universitäten
  • problemlose Integration in bestehende Lernkonzepte und Lernmittel und in den Regelbetrieb
  • Evaluation des Lernfortschritts

weiterführende Informationen:

https://www.technik-zum-menschen-bringen.de/projekte/be-greifen

Ansprechpartner 

Prof. Dr. Jochen Kuhn (kuhn(at)physik.uni-kl(dot)de)
Dr. Martin Strzys (strzys(at)physik.uni-kl(dot)de)