Darum geht’s: Phys X ist eine Lernanwendung für den Physikunterricht. An digitalen Tischen lernen Schüler:innen kooperativ neue Physikthemen kennen.
Jede:r Schüler:in sitzt mit einem oder einer Sitznachbar:in an einem Tisch, mit integriertem Touch-Display. Mithilfe eines physischen Schiebereglers verändern sie jeweils eine physikalische Größe, beispielsweise die Spannung oder die Gewichtskraft.
Beide Größen wirken sich auf eine resultierende Größe aus, die sich in einer zugrunde liegenden Formel aus den beiden anderen Größen ergibt. Die Schüler:innen wissen zu Beginn nicht, um welche Größen es sich handelt und müssen dies durch Explorieren und Beobachten herausfinden.
Dies können sie in einer Simulation, die auf dem digitalen Tisch dargestellt wird. Sie zeigt ein zum Thema passendes physikalisches Modell, Phänomen oder Versuch.
Mehrere aufeinander aufbauende Aufgaben leiten die Schüler:innen an. Indem sie diese nacheinander lösen, können sie selbstständig zum Ergebnis gelangen und ein Verständnis für das neue Thema entwickeln.
Die Lehrkraft kann live über ein iPad die Antworten der Schüler:innen verfolgen und diesen bei Bedarf beratend zur Seite stehen.
1. Vorwissen: Zu Beginn der Unterrichtsstunde frischen die Schüler:innen in der Anwendung das Vorwissen auf, das sie zum Verständnis des neuen Themas benötigen.
2. Exploration: In der Explorations-Phase steuern die Schüler:innen die Simulation und den zugehörigen Graphen. Dabei beobachten sie, wie sich diese verändern, um die Zusammenhänge zwischen den physikalischen Größen auszumachen.
3. Plenum: Nach der Explorations-Phase bespricht die Lehrkraft mit der ganzen Klasse im Plenum die Aufgaben und stellt den Schüler:innen Musterlösungen zur Verfügung. Das steuert sie über ihr iPad.
4. Festigung: In der Festigungs-Phase können die Schüler:innen das neu erlernte Wissen problemlösend anwenden. Hier steht ihnen das physikalische Modell oder der Versuch aus der Explorations-Phase in einem neuen Kontext zur Verfügung. Durch definierte Ziele sollen die Schüler:innen hier angeleitet werden, ihr Wissen zu festigen.
Die Unterrichtsmaterialien werden den Schüler:innen nach der Stunde in einer zugehörigen Smartphone-Anwendung zur Verfügung gestellt. So können sie beispielsweise die Simulation noch einmal steuern und auch ihre Antworten sowie die Musterlösungen einsehen. Dies ist vor allem für die Klassenarbeitsvorbereitung hilfreich.
Simulationen: Ein wesentlicher Bestandteil dieses Konzeptes ist die Simulation. Simulationen bieten gegenüber realen Versuchen einen entscheidenden Vorteil: Keine äußeren Umwelteinflüsse, die das Experiment unvorhersehbar beeinflussen können. Die Situation kann immer wieder unter gleichbleibenden und kontrollierten Bedingungen abgespielt werden. Dies ist essentiell, um das Vorgehen genau beobachten und daraus Gesetzmäßigkeiten ableiten zu können.
Die Paralleldarstellung der Simulation und dem zugehörigen Graphen ermöglicht es, leichter Zusammenhänge zwischen den dargestellten Informationen zu erkennen.
Entdeckendes Lernen: Um die Schüler:innen für Physik zu begeistern und auch das Gelernte langfristig im Gedächtnis zu sichern, ist entdeckendes Lernen ideal. Dies wird durch die Anwendung gegeben und durch die gestellten Aufgaben angeleitet.
Physischen Regler stellen ebenfalls einen zentralen Bestandteil der Anwendung dar. Sie werten die Anwendung auf, indem sie die Werteveränderungen haptisch wahrnehmbar machen. Wird der Wert erhöht, verstärkt sich auch die Vibration des Tangibles.
Zusammenarbeit: Aus unserem Research wissen wir, dass neue Informationen besser verarbeitet werden, wenn wir uns darüber mit anderen austauschen. Deshalb sieht dieses Konzept es explizit vor, die Antworten zu zweit zu erarbeiten und dadurch einen gemeinsamen Diskurs anzuregen.
Teampartnerin
Elisabeth Straß
Betreuung
Prof. Dr. Andreas Pollok
Ludwig Kannicht
Meine Rolle
Konzeptentwicklung, User Research & Testing, Interface Design, Illustration, Prototyping