Interaktive Bildschirmexperimente

Neues Multimedia-Labor am Fachbereich Physik

Multimedia soll in die Schulen, Multimedia soll an die Unis - Immer häufiger hört man die Forderung, daß neue Technologien für das Lernen und Lehren eingesetzt werden sollen. Allerdings stecken die praktischen Anwendungen häufig noch in den Kinderschuhen. Ein anschauliches Beispiel, was man aus dem beliebten Schlagwort machen kann, zeigt das Multimedia-Labor am Fachbereich 4 Physik.

Überlange Studienzeiten, hohe Abbrecherquoten, unbefriedigende Lernerfolge - können diese Probleme durch Multimediatechniken in der Lehre geloest oder zumindest gemildert werden? Diese Frage stand im Hintergrund, als Ende letzten Jahres am Institut für Fachdidaktik Physik und Lehrerbildung im Fachbereich Physik ein Medienlabor eingerichtet wurde.

Das neue Labor, das von Professor Rudolf Rass, dem wissenschaftlichen Mitarbeiter Jürgen Kirstein und dem Tutor Stefan Berreth aufgebaut und betreut wird, bietet bisher drei Arbeitsplätze. Sie sind unter anderem mit Videokamera- und recorder sowie AV-fähigen PowerMacintosh-Computern ausgestattet. An diesen Rechner-Arbeitsplätzen können nun interaktive, digitale Medienobjekte für die Physikerausbildung hergestellt werden.

"In Massenveranstaltungen - wie z. B. der Lehrveranstaltung 'Physik für Ingenieure', die im Audimax durchgeführt werden muß - sind richtige Experimente kaum möglich", beklagt Physikprofessor Rass. Bisher versuchten die Lehrenden dort, u.a. mit konventionellen Medien Abhilfe zu schaffen, etwa mit Folien, Filmen und Simulationsexperimenten auf dem Computer.

Labormitarbeiter Jürgen Kirstein ist es nun gelungen, Realexperimente so videotechnisch zu erfassen und mit dem Computer zu bearbeiten, daß sie auf einem Bildschirm interaktiv - aber originalgetreu - wiederholt werden können. Ein Experiment zur Beugung von Licht an einem Spalt beispielsweise wurde fotorealistisch und interaktiv abgebildet: An einem berührungsempfindlichen Bildschirm sieht man nun das Bild einer Mikrometerschraube, die die Spaltbreite regelt, und kann die Schraube mit der Hand "bewegen" - dabei ändert sich die Brechungsfigur, die ebenfalls dort angezeigt wird. Genauso "handgreiflich" ist die Simulation von zwei Polarisationsfiltern, die auf dem Bildschirm übereinander gelegt sind: Dreht man an ihnen, ändert sich auch das durchfallende Licht.

Mit sogenannten Simulationsprogrammen hat diese Methode nur wenig gemein, denn das Verhalten des Experiments wird nicht idealtypisch berechnet. Statt dessen entsprechen die beobachteten Experimente den realen Betrachtungen, inklusive Nebeneffekten. Bei einem Fallexperiment beobachtet man beispielsweise nicht nur den klassischen freien Fall, sondern auch den Einfluß der Luftreibung.

"Diese interaktiven Bildschirmexperimente bereichern das Lehren und Lernen dort, wo sonst keine Experimente möglich sind", erklärt Medienlabor-Leiter Rass. Mit der Ausrüstung des Labors können Realexperimente aus Lehrveranstaltungen außerdem über elektronische Netze oder CD-ROM verteilt werden. Danach können Studierende sie nach individuellen Bedürfnissen wiederholen und vertiefen.

Die Medienlabor-Initiatoren versprechen sich von dieser Möglichkeit des individuellen Lernens neue Anstöße. Hierzu gehört auch, daß das "Gutenbergsche" Buch durch ein "Lebendiges Physikbuch" abgelößt werden dürfte. Im Medienlabor werden entsprechende Prototypen für die weitere Forschung erstellt. "Interessierte TU-Mitglieder, insbesondere auch aus dem Ingenieurbereich, die Multimedia-Technik in Lehre und Forschung einsetzen wollen, können das Medienlabor nach Absprache benutzen", betont Rudolf Rass, "Kooperationswünsche greifen wir gerne auf".

tui

Weitere Informationen gibt es unter http://www.physik.tu-berlin.de/institute/IFPL im World Wide Web. Das Labor soll außerdem in absehbarer Zeit durch einen Multimedia-Arbeitsplatz für Studenten an einem gut zugänglichen Ort ergänzt werden.In Zusammenarbeit mit Verlagen, Lehrmittelfirmen und technischen Museen wird demnächst auch erprobt werden, wie die Präsentation der jeweiligen Produkte mit Hilfe der neuen Technik verbessert werden kann. Möglich wurde das rund 90 000 DM teure Multimedia-Labor durch die Unterstützung der TU-Hochschulleitung, des Fachbereiches Physik und durch die Zusammenarbeit mit Firmen wie Apple Computer, HSD-Consult und dem Klett-Verlag.