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Im Rahmen der Diplomarbeit wurde nach einem zeitgemäßen Umgang von direkter sinnlicher Erfahrung und deren Erweiterungsmöglichkeiten durch informationsverarbeitende Technologien gesucht. Grundlegend wurde nach Möglichkeiten gesucht, zunehmend komplexe und umfassende computergestützte Entwurfswerkzeuge, von der Ebene direkter spielerischer und experimenteller Konstruktion zu zugänglich zu machen. In dem Entwurf “HOOK” [1] wird Medienkompetenz und das Verständnis abstrakter Zusammenhänge auf der Basis individueller Erlebnisse mit Objekten der realen Welt ermöglicht.
Dabei zitiert die Arbeit unter anderem den Philosoph und Psychologen Jean Piaget, der die Ausbildung von logischen Strukturen, gewonnen aus der spielerischen und explorativen Auseinandersetzung mit der Umwelt, im kindlichen Denken untersucht hat. So wird im kindlichen Spiel ein Erfahrungswissen erworben, das sich oftmals weder in Worte fassen lässt noch durch abstrakte formale oder logische Sätze zugänglich ist. Wenn etwa der Staudamm, errichtet, um den Fluss auf ganzer Breite aufzustauen, bricht, noch ehe er zu einem Drittel mit Wasser gefüllt ist oder das Baumhaus unter Belastung nachgibt, lernen wir aus der aufmerksamen Beobachtung, ohne die notwendigen Gesetze der Physik zu kennen. Vielmehr wird aus der Erfahrung ein Wissen generiert das, so Piaget, die Grundlage eines logisch abstrakten Verständnisses bildet.
Hierzu wurde das Konzept der “kommunizierenden Struktur” erarbeitet, welche die in ihr wirkenden Kräfte visualisiert und exemplarisch auf das Themenfeld Statik angewendet. Mit “HOOK” wurde das System in einem Funktionsprototypen umgesetzt um mögliche Interaktionsweisen zu evaluieren. So ist es möglich statische wie dynamische Belastungen zu Untersuchen. Die Größe wurde so gewählt, dass ein aktives Testen der Konstruktion etwa durch Betreten und möglich ist. Zentrale Elemente sind die Knotenpunkte, die zugleich die wirkenden Zug- und Druckkräfte visualisieren und als konstruktive Rahmenelemente fungieren.
Das umgesetzte Konzept ist für Workshops und Projektarbeiten in Schulen, Museen und Bildungseinrichtungen gedacht, wo das Thema Statik in Gruppen spielerisch erlebt wird. Abhängig von Vorwissen und Interesse soll den Jugendlichen so die Auseinandersetzung mit Statik auf unterschiedlichen Ebenen ermöglicht werden. In der direkten konstruktiven Auseinandersetzung, wo gemeinsam mit einfachen Mitteln konstruiert wird und das wirken der statischen Kräfte an eigenen Bauwerken erlebt werden kann. Die Knoten erlauben eine differenzierte Darstellung der Kräften die durch Farbcodes die von Leuchtdioden ausgegeben werden.
Unterschiedliche Materialien können genutzt werden und so auf ihre statischen Eigenschaften hin untersucht werden können. Indem die Knoten die Kräfte digital erfassen definieren sie eine Schnittstelle von der realen räumlichen Konstruktion zur weiterführenden Auswertung der anliegenden Kräfte. So sind die rechnergestützet Auswertung der Daten oder die Weiterentwicklung des Modells im Rechner denkbar.
Im nächsten Schritt wird das System erweitert um neben Zug und Druck auch Dehnung und Torsion erfassen zu können. Um das System abzurunden soll zudem ein Modulset in kleinerem Maßstab folgen um komplexere Bauwerke zu erlauben. Thematische soll dabei besonders der Themenkomplex Leichtbau und adaptiven Architektur erschlossen werden. Gerade im Kontext von komplexen Funktions Abhängigkeiten wie sie in der adaptiven Architektur und dem Leichtbau anzutreffen sind ermöglicht die Visualisierung der Kräfte und Abhängigkeiten in der Konstruktion selbst einen intuitiven Zugang und darüber ein besseres Verständnis komplexer Analyse- und Auswertungswerkzeuge.
[1] nach Robert Hooke der mit dem Hookeschen Gesetz 1678 eines der Grundlegenden Gesetze der Statik entdeckte.