animax

Inhaltliche Beschreibung

1. Einleitung
Das "animax Projekt" entstand im Rahmen des siebten Semester an der Hochschule für Gestaltung in Schwäbisch Gmünd. Es ist eine interdisziplinäre Arbeit, an der ein Produktdesign Student und zwei Mediendesign Studenten beteiligt waren. Ziel des Projekt war es, Wege zu finden, wie man durch Integration von Virtualität und Realität, das heißt von virtuellen Darstellungen und realen Gegenständen, Informationen besser vermitteln kann. Weil im Schulunterricht viele Informationen vermittelt werden müssen, erschien uns diese Themengebiet als guter Ausgangspunkt für unsere Überlegungen. Es entstand ein Lernsystem für den Physikunterricht, mit dem Schüler reale Versuche durchführen können und parallel dazu Informationen über die abstrakten physikalischen Vorgänge, die sich dabei abspielen, erhalten.
2. Motivation, Vision
Bis jetzt werden im Schulunterricht Experimente, zum Beispiel zur Beschleunigung, so durchgeführt, dass erst über einen komplizierten Versuchsaufbau mit Lichtschranken, Zeitmessgeräten usw. Versuchsdaten erfasst werden können. Danach müssen diese Daten von Hand in ein Koordinatensystem übertragen werden, um das eigentliche Phänomen, die exponentielle Veränderung der Geschwindigkeit, visualisieren und begreifen zu können. Neue Techniken, wie Bewegungs-Erfassungssysteme und Großformat-LCD-Displays, bieten nun die Möglichkeit ohne komplizierten Versuchsaufbau die abstrakten, theoretischen Vorgänge, die sich während eines Versuchs abspielen, parallel dazu zu visualisieren. Dabei würde ein Sensorsystem den Versuch erfassen, und die Daten einem Rechner übermitteln. Der Computer würde die Daten auswerten und in der gewünschten Form darstellen. Zudem könnte der Computer Metainformationen zum Experiment bereitstellen, und zur Archivierung der Versuchsdaten dienen. Mit einem solchem Lernsystem könnten Schüler auf eine spielerische Art und Weise Experimente durchführen. Durch die Möglichkeit der Variantenbildung könnten die Einflüsse der jeweiligen Versuchparameter, wie in unserem Beispiel der Masse und der Neigung, simuliert und verstanden werden. Die Schüler wären in der Lage, intuitiv Zusammenhänge zu erforschen, dadurch würde die Motivation steigen und der Unterricht mehr Spaß machen. 3. Konzeption Das "animax Projekt" ist ein Konzept für ein solches Lernsystem. Am Beispiel von naturwissenschaftlichem Unterricht wird gezeigt, wie so ein System funktionieren könnte. Die drei Hauptkomponenten von animax sind: ein Versuchsfeld, auf dem die Experimente stattfinden und die Informationen dargestellt werden, ein modulares Versuchssytem, mit dem sich verschiedene Experimente bauen lassen, und das Interface, welches im Versuchsfeld integriert ist, das zur Steuerung des Rechners und Visuallisierung der Daten dient. Mit diesen Elementen können Schüler einzeln oder in kleinen Gruppen, mit, oder ohne Betreuung des Lehrers arbeiten. 3.1.1 Versuchsfeld Proportion. Auf dem Versuchsfeld lassen sich Experimente durchführen. Die Vorgänge auf dem Tisch werden erfasst, und von einem integrierten Rechner ausgewertet. Dadurch können über das LCD-Display, das sich unter dem gesamten Versuchsfeld befindet, die abstrakten Vorgänge auf dem Feld visualisiert werden. Das Feld ist 120 x 90cm groß und lässt sich zum Transport zusammenklappen, im Inneren können dann die Versuchsaufbauten aufbewahrt werden. 3.1.2 Versuchsfeld Aufbau Das Versuchsfeld besteht aus drei Schichten mit spezifischen Funktionen. Die oberste Ebene bildet eine transparente Folie, bei deren Berührung elektrische Signale entstehen, diese Signale ermöglichen Position und Form des Berührungspunktes zu ermitteln. In der Mitte befindet sich ein LCD- Display, das durch die Unterkonstruktion getragen und stabilisiert wird, außerdem befindet sich in der Unterkonstruktion der Rechner der die Sensordaten auswertet und visuallisiert. Über diesen Schichten befindet sich ein Rahmen, der verhindert, dass Gegenstände vom Tisch fallen. 3.2 Versuchssystem Die Voraussetzung für ein fächerübergreifendes Experimentieren war ein variables Versuchsequipment. Ausgehend von den physikalischen Einheiten und ihren Beziehungen zueinander wurde eine Produktreihe entwickelt, deren Module flexibel zusammengesetzt werden können. Das Versuchssystem ermöglicht es, eine große Bandbreite von Versuchen mit wenigen Elementen durchzuführen, die leicht verständlich zusammengebaut werden können. 3.3 Interface - Gliederung Das Interface kann mit einem Stift oder direkt mit dem Finger bedient werden, und gliedert sich in zwei farblich codierte Bereiche. Der "Administrator" beinhaltet allgemeine Funktionen wie Datenbank, Auswahl der Versuche, und eine Hilfe. Über das Menüfeld "Versuchsreihe" kann der Benutzer alle den Versuch betreffenden Parameter und Darstellungsoptionen auswählen. Im virtuellen Schulheft kann der Schüler die bereits ausgeführten Versuche verwalten und bearbeiten. Wesentliche Funktionen des Schulhefts sind der Pfad, der Index, sowie der Kontext. Wissenskarten sollen dem Schüler helfen, sein Wissen auf individuelle Art und Weise zu strukturieren. 4.Funktionsmodel Wie gesagt, soll das komplette System in einer zusammenklappbaren Mappe Platz finden. Weil uns die dazu nötige Technologie nicht zur Verfügung stand, es uns aber wichtig war, die Funktionen von animax an einem 1:1 Modell zu demonstrieren, haben wir mit einem Glastisch, einem Spiegel, einem Datenbeamer, und einem konventionellen PC ein Demonstrationsmodell von animax gebaut.

Technische Beschreibung

siehe ausführliche Beschreibung

Hardware / Software

siehe ausführliche Beschreibung

Hochschule / Fachbereich

Fachhochschule Schwäbisch Gmünd - Hochschule für Gestaltung
Visuelle Kommunikation / Mediengestaltung

Betreuer des Projekts

Prof. Peter Vogt
Visuelle Kommunikation / Mediengestaltung

» http://www.hfg-gmuend.de/ [link 02]

Kommentar des Betreuers

"animax3" spiegelt beispielhaft diese zusammenarbeit. ausgehend von einer vision zukünftigen lernens gelang den studierenden die fusion der vorteile aus realer und virtueller welt zu einem neuartigem lernsystem für den naturwissenschaftlichen unterricht. reale versuchsaufbauten ergaenzt mit virtuellen rekonstrukionen und informationen ermöglichen schülern ein exploratives und eindringliches kennenlernen naturwissenschaftlicher zusammenhänge.

Seminar / Kurzbeschreibung

interdisziplinaeres studienprojekt 7.semester zusammenarbeit und gegenseitiger ideenaustausch studierender der verschiedenen studiengaenge fuehrte in dieser zeit an der hochschule fuer gestaltung zu neuen wegen, hoeherkomplexe aufgaben zu problematisieren und neue ziele gestalterisch umzusetzen.

Zuordnung Forschungsbereich

studiengaenge information/medien und produkt/umwelt